Chuong 4 - Vsv Và Các Sản Phẩm Lên Men P1.Pdf

 Nguyên liệu làm ethanol có thể chia thành 3 nhóm- Các cơ chất giàu đường: rỉ đường, nước mía, củ cải đường, nước trái cây chín… Sự lên men ethanol xảy ra trực tiếp từ nguyên liệu này v

Vi sinh vật và các sản

phẩm lên men

GVHD: TS Nguyễn Thị Lan Hương

 Đây là lĩnh vực CNSH chiếm tỉ lệ và

doanh số lớn nhất Sản xuất có thể ở quy

mô công nghiệp lớn và ở gia đình.

 Nhiều sản phẩm nổi tiếng gắn liền với tên các dân tộc hay địa phương như rượu Champagne, Cognac, Bordeaux (Pháp), Vodka (Nga), Sake (Nhật Bản)

Lên men ethanol

❖ Lên men các đường thành ethanol được

thực hiện bởi nhiều loại nấm men chủ yếu là

các loài Saccharomyces và một số vikhuẩn

❖ C6H12O6 C2H5OH + CO2 + 2ATP

❖ Sản phẩm ethanol có thể dùng ở dạng

không chưng cất hay chưng cất.

Lên men ethanol

 Nguyên liệu làm ethanol có thể chia thành 3 nhóm

- Các cơ chất giàu đường: rỉ đường, nước mía, củ cải

đường, nước trái cây chín… Sự lên men ethanol xảy ra trực tiếp từ nguyên liệu này và ko cần xử lý.

- Tinh bột: từ các loại ngũ cốc như lúa mì, gạo, ngô và

các loại củ như khoai tây, sắn…Ngũ cốc là nguồn nguyên liệu lớn từ trồng trọt, nhưng trước khi lên men phải được thủy giải thành đường , rồi mới lên men đường thành ethanol

 Phức hợp lignocellulose từ gỗ, phế thải

nông, lâm nghiệp, giấy in báo đây là

nguồn nguyên liệu dồi dào nhất trên Trái đất từ sinh khối thực vật, nhưng việc xử lý phân cắt cellulose thành glucose khó

khăn và tốn kém hơn nhiều

 Nấm mốc: thủy phân tinh bột thành đường

 Nấm men: lên men dịch đường thành

 rượu

 Vi khuẩn lactic: acid hóa dịch đường

trước khi lên men

 Trong sx bia thường dùng là nấm men chìm S.

carlsbergensis và nấm men nổi S cerevisiae

nấm men khác nhau Chủ yếu là Saccharomyces

Nấm men

 Aspergillus oryzae, Asp niger, Asp usami,

Asp awamori, Asp baatatae

Tiết hệ enzyme amylase đường hóa các nguồn

 Aspergillus oryzae: amylase, invertase, maltase,protease và catalase

 Aspergillus niger : amylase, invertase, protease,maltase, pectinase, glucooxydase

 Aspergillus awamori và Asp usami : dextrinase

và glucoamylase

Nấm mốc

 Bổ sung vào trước quá trình lên men

 Tạo pH thích hợp lên men rượu

 Tạo hương cho rượu

Vi khuẩn lactic

 CÁC GIAI ĐOẠN TRONG QUÁ TRÌNH

Tinh bột Đường Rượu Cồn

1 Đường hóa

2 Lên men

3 Chưng cất và tinh chế

- Giai đoạn chuyển hóa tinh bột thành glucose

 Khi nấu chín tinh bột một lượng men có sẵn trong tinh bột đã chuyển hóa một phần tinh bột thành glucose.

 Một số loại nấm men không có men chuyển hóa tinh bột mà giai đoạn đầu sẽ là nấm mốc

Aspergillus chuyển hóa tinh bột tạo glucose, sau đó nấm men này mới sử dụng glucose

để tạo thành cồn ( S cerevisiae)

Đường hóa

Cấu trúc của tinh bột Quá trình đường hóa

 Xảy ra trong điều kiện yếm khí

 Khi nồng độ cồn thấp sẽ ức chế sự hoạt động của các VSV khác

 Khi nồng độ cồn cao sẽ ức chế cả sự hoạt động của nấm men, quá trình lên men chậm lại, tăng cường biến đổi tạo một số sản phẩm phụ có hương thơm và vị đặc trưng (đây là lý do rựơu để càng lâu càng ngon)

 Quá trình lên men kết thúc (nồng độ đường đã giảm đi nhiều) nấm men chìm sẽ lắng dưới thùng lên men, còn nấm men nổi sẽ bám vào các bọt khí và nổi lên trên

Giai đoạn lên men rượu

 Tinh chế: loại tạp chất ra khỏi cồn thô để thu được cồn tinh khiết

Giai đoạn chưng cất

Loại Nguồn nguyên liệu

Nếp than

Gạo, nếp, khoai tây, khoai mì, bắp Bắp, lúa đại mạch

Mật rỉ đường Nho

a) Bia

- Là loại thức uống có độ cồn thấp, sủi bọt mạnh,

được tạo ra từ lên men ethanol trên dịch malt với hoa houblon (hops)

- Quá trình lên men bia trong bồn yếm khí gồm 2 giai đoạn:

+ Lên men+ Ủ chín bia

Malt & hoa Houblon

 Nấu malt, Nấu gạo

 Phối hợp hổn hợp malt – gạo

 Nước gạo –malt nấu 60°C+ hoa Hublon (15- 20g/10 lít)

• Lên men nổi lúc đầu khi nồng độ đường cao

chủ yếu do Saccharomyces cerevisiae sinh ranhiều khí CO2 làm sủi bọt ở phía trên và lên men chìm do S carlsbergensis ở đáy bồn

• Ngày nay, chỉ sử dụng S carlsbergensis là

giống có vai trò quyết định chất lượng bia Sựlên men diễn ra ở nhiệt độ 20oC trong 5-7 ngày

Nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae

Nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis

Đặc điểm của nấm men nổi và nấm men chìm

- Thời gian lên men ngắn, nhiệt

độ lên men cao (15-20°C)

- Thời gian lên men dài, nhiệt độ lên men thấp (8-10°C)

- Khó lọc, khó thu hồi để tái sử

dụng

- Dễ lọc, dễ thu nhận để tái sử dụng

- Thường dùng để sản xuất bia

đen và bia có độ cồn cao

- Thường dùng để sản xuất bia vàng và bia có độ cồn thấp

• Ủ chín bia kéo dài ít nhất 4-5 tuần đủ để

hình thành hương vị đặc trưng và giảm thiểuhình thành các chất bất lợi

• Hoa houblon tạo vị đắng đặc trưng và có vai

trò ức chế vi khuẩn trong lên men

Chương 11: Sản phẩm lên men chứa ethanol

Chỉ tiêu Thành phần hoá học của một số nguyên liệu

chứa tinh bột trong sx rượu (%) Khoai tây Ngô Sắn Gạo tẻ Tấm Carbohydrate 12 - 21 68,4 74,74 69,2 42,0 Protein 1,2 – 3,2 8,3 0,205 7,3 5,3

Xơ thô 0,5 – 1,5 4,1 1,11 0,5 22,5 Lipid 0,1 – 0,3 5,1 0,41 1,2 2,0 Nước 72 -80 12,5 13,12 11 11,5

Nguyên liệu truyền thống trong sx rượu chưng cất

PP sx Nguyên

liệu

VSV Đặc điểm của pp Phạm vi áp

dụng LMTT

Nguyên liệu chứa tinh bột

Bánh men Đơn giản, hiệu suất

thấp

Hộ gia đình

mốc+ men

Đòi hỏi kỹ thuật cao khi cấy VSV vào bình lên men

Quy mô sx CN

mốc + men

Tốn diện tích, công sức

Quy mô sx vừa & CN

1,5 – 2,5%

Quy trình sx rượu theo pp lên men truyền

thống

Hình ảnh sx rượu thủ công tại VN

Quy trình sx rượu theo pp amylose

Thủy phân tinh bột

Nấu, Dịch hóa

Lên men Đường hóa

Chưng cất, tinh chế VSV

AMG

Nitơ, P, Mg

Ethanol

Nghiền trục

Nghiền bột mịn Nghiền cao áp

THIẾT BỊ NGHIỀN NGUYÊN LIỆU (tinh bột)

Máy nghiền búa kiểu giọt nước

Mục đích

•Phá vỡ màng tế bào của hạt tinh bột

•Chuyển hoá tinh bột sống thành tinh bột

chín

•Chuyển tinh bột thành dạng hòa tan

Lên men ethanol từ TB theo quy mô CN

NẤU NGUYÊN LIỆU – HỒ HÓA - GELATINISATION

THÔNG SỐ KỸ THUẬT TẠI CTY RƯỢU BÌNH TÂY

Bơm & hạ nhiệt dịch nấu bằng corbin sang thùng

THÔNG SỐ KỸ THUẬT TẠI CTY RƯỢU BÌNH TÂY

Trình tự công việc To (oC) phútLên men: tỷ lệ men 8 – 10%

Kiểm tra mẫu sau 4 ngày lên men: độ

Tận dụng các nguồn phế liệu để sx ethanol ở VN

Nguồn phế liệu chứa đường:

Trái điều: phế thải của công nghiệp

CB hạt điều

Xơ mít…

Nguồn phế liệu chứa tinh

Tận dụng các nguồn phế liệu để sx ethanol ở VN (tt)

Nguồn phế liệu chứa cellulose:

Trấu, rơm rạ…

Nguyên liệu chứa cellulose Xay, Nghiền

❖ Là loại không chưng cất và có lịch sử lâu

đời, từ chế độ Mẫu hệ.

❖ Nguyên liệu ban đầu là bột từ gạo tẻ, gạo

nếp, ngô (bắp), sắn (khoai mì), được

nấu chín không nhão.

❖ Về giống thì trước đây dùng rễ cây có

hoạt tính ức chế vi khuẩn để các loài mốc phân hủy bột thành đường và nấm men

tự nhiên chuyển hóa đường thành rượu.

 Là loại rượu không chưng cất truyền thống của dân tộc Nhật Bản Nó có nhiều đặc điểm thú vị:

➢ Loại rượu không chưng cất duy nhất có

độ cồn cao đến 20-22%.

cerevisiae var Saké

➢ Quy trình công nghệ khác với làm bia và

rượu vang.

• Sự lên men sake bắt đầu bằng công đoạn

chuẩn bị mốc Aspergillus oryzae, có tác dụng

đường hóa tinh bột gạo thành glucose

• Sau đó, cho nấm men sake vào thì sự lên men

mới bắt đầu

• Sự đường hóa và lên men xảy ra cùng lúc tại

cùng thời điểm nên gọi là sự lên men song song

➢ Là loại rượu không chưng cất có truyền thống lâu

đời

sản xuất S cerevisiae hay do các loài nấm men

Zygosaccharomyces sp.,…

và trắng

➢Cognac là tên một địa phương ở Pháp nổi tiếngnhờ loại rượu này.

➢Đặc điểm sản xuất là nho được lên men thànhrượu vang và tiếp theo được chưng cất Sau đó,rượu có độ cồn cao cho vào thùng gỗ sồi, rượunày sẽ hút các chất từ gỗ sồi tạo nên hương vịđặc trưng

 Đều là rượu chưng cất nguyên chất có độ cồn cao (40° trở lên) làm từ bột.

 Một số rượu nổi tiếng ở Việt Nam: Làng Vân (Bắc Ninh), Gò Đen (Long An), Bàu

Đá (Bình Định).

 Vodka của Nga.