Rượu bia nướcgiảikhát lớp chiều t7 đề tài 9 lên men trong sản xuất cồn etylic nhóm 17

Tuy nhiên, khi dùng các chủng men khác nhau để len men dịch đường, chúng ta không nên dừng lại ở số tế bào trong 1 ml mà phải căn cứ thêm vào các chỉ số của dịch lên men cuối như

Tên các thành viên trong nhóm

GIỚI THIỆU

I

TIÊU CHUẨN DỊCH SAU LÊN MEN

IV

QUÁ TRÌNH NHÂN GIỐNG NẤM MEN

II

QUÁ TRÌNH LÊN MEN CỒN

ETYLIC

III

2 Ứng dụng

1 Cồn etylic

I Giới thiệu

 Tuỳ theo nồng đ rượu và mức đ làm ộ rượu và mức độ làm ộ rượu và mức độ làm sạch tạp chất mà người ta chia cồn thành 2 loại với các chỉ tiêu chất lượng như sau:

Chỉ tiêu chất lượng Cồn loại I Cồn loại II

Nồng đ rượu Etylic, ộ rượu Etylic,

Hàm lượng aldehyt

tính theo Aldehytaxetic, mg/l

Hàm lượng este tính

Phân loại cồn theo TCVN – 71

Hàm lượng dầu fusel

tính theo alcol

izoamylic và izobutylic

với hỗn hợp 3:1, mg/l

Hàm lượng Metanol,

Hàm lượng axit tính

Hàm lượng furfurol Không được có Không được có

Thời gian oxy hoá,

Chỉ tiêu chất lượng Cồn loại I Cồn loại II

3 Ứng dụng

• Ngoài ra, người ta còn dùng cồn tuyệt đối (trên 99,5%V) để thay thế một phần nhiên liệu cho động cơ ô tô.

Tốc độ phát triển mạnh, hoạt lực lên men cao.

Lên men đươc nhiều loại đường khác nhau và đạt tốc

độ lên men nhanh.

Lên men đươc nhiều loại đường khác nhau và đạt tốc

độ lên men nhanh.

Thích nghi được với những điều kiện không thuận lợi của môi trường, đặc biệt là đối với các chất khử trùng.

Thích nghi được với những điều kiện không thuận lợi của môi trường, đặc biệt là đối với các chất khử trùng Chịu được nồng độ cồn cao 10 ÷ 12% độ cồn.

Đặc điểm các chủng nấm men thường dùng trong sản xuất

cồn etylic:

 Đối với các chủng nấm men ở Việt Nam còn đòi hỏi phải có khả năng lên

men ở nhiệt độ cao (≥ 35oC), có khoảng hoạt động pH=4,5÷5

 Men trong sản xuất rượu thường sử dụng men nổi

• Cũng có thể một chủng nấm men nào đó trong thời kỳ đầu

đạt kết quả lên men tôt nhưng qua thời gian dài lại lên men không đạt do đã bị thoái hóa

Đặc điểm các chủng nấm men thường dùng trong sản xuất

cồn etylic:

• Để có được một chủng nấm men thỏa mãn các yêu cầu

trên thường phải trải qua thời gian tuyển chọn, thuần hóa, đột biến, lai ghép… rất lâu dài, công phu và phức tạp

 Đến nay trong sản xuất rượu lên men từ rỉ đường và dịch đường hóa tinh bột,

thường sử dụng một trong những chủng Saccharomyces cerevisiae

2 3

5 6

Nấm men chủng XII:

Nấm men chủng XII:

Nấm men sử dụng cho quá trình lên men dịch đường từ quá

trình đường hóa tinh bột

 Phân lập ở Đức năm 1902, phân lập được từ nấm men bánh mì, tế bào

của chúng có hình ovan hoặc tròn, kích thước khoảng 5 ÷ 8%m.

 Tốc độ phát triển nhanh, chu kỳ sinh trưởng của một thế hệ là 1 giờ 39

phút (sau 24 giờ, 1 tế bào tạo ra 23.170 tế bào mới).

 Lên men ở nhiệt độ cao.

Nấm men chủng XII:

Nấm men chủng XII:

 Lên men được các loại đường glucose, fructose, maltose, saccharosse, galactose và 1/3 rafinose, không lên men được lactose Chủng này không lên men được các đường lactoza, kxiloza và inulin

 Có thể lên men đạt nồng độ rượu 13%

Hình: Chủng XII sau 10 ngày nuôi trên môi trường

malt - thạch.

Nấm men sử dụng cho quá trình lên men dịch đường từ quá

trình đường hóa tinh bột

Nấm men MTB Việt Nam: được phân lập tại

nhà máy rượu Hà Nội từ men thuốc bắc.

Nấm men MTB Việt Nam: được phân lập tại

nhà máy rượu Hà Nội từ men thuốc bắc.

Là nấm men đa bội → có thể hình thành từ 2 ÷ 4 bào tử trong tế

bào → có tốc độ phát triển nhanh và cho hiệu suất lên men tốt.

Lên men được ở nhiệt độ cao (39 ÷ 40oC).

Có thể lên men đạt nồng độ rượu 12 ÷ 14%.

Lên men được các loại đường glucose, fructose, rafinose,

galactose.

Đặc biệt qua nhiều năm thuần hóa nấm men này đã phát triển và

lên men rất tốt trong môi trương có 0,02÷0.025% chất khử trùng

Na2SiF6.

Nấm men IA:

Nấm men IA:

Nấm men sử dụng cho quá trình lên men dịch đường từ quá

trình Lên men rỉ đường

 Chịu được áp suất thấu lớn → lên men dịch đường có nồng độ đường cao.

 Lên men được các đường: glucose, fructose, maltose, saccharose và 1/3

rafinose.

Nấm men “T” Việt Nam:

Nấm men “T” Việt Nam:

 được phân lập từ dung dịch rỉ đường

 Tốc độ phát triển nhanh

 Lên men ở nhiệt độ cao (33 ÷ 37 o C), pH = 4,5 ÷ 5.

 Lên men được dịch đường có nồng độ rượu 8 ÷ 12%.

 Chịu được chất khử trùng có nồng độ 0,02 ÷ 0,025% so với thể tích.

Chỉ tiêu đánh giá khả năng lên men của nấm men

 Số lượng nấm men có trong 1ml sau một thời gian nuôi cấy.

Bảng 5.1 Trạng thái sinh lý của nấm men sau 20 giờ nuôi cấy.

Chủng nấm men Tế bào chết (%) Tế bào nảy chồi

(%)

Số tế bào trong 1ml x 106

MTBTXII

3,64,82,5

12,08,514,9

164,2160,8103,7

Sau 20 giờ nuôi cấy lượng tế bào trong 1 ml đạt khoảng 100 ÷ 160 triệu/ml Trong đó chủng MTB có trong 1ml có nhiều nhất Xét về hình thái thì cả bốn đều có hình ovan nhưng chủng XII có kích

thước lớn hơn so với chủng khác.

Số lượng tế bào trong 1 ml là một trong những chỉ tiêu quan trọng

để đánh giá chất lượng men giống Tuy nhiên, khi dùng các chủng men khác nhau để len men dịch đường, chúng ta không nên dừng

lại ở số tế bào trong 1 ml mà phải căn cứ thêm vào các chỉ số của

dịch lên men cuối như độ cồn, hàm lượng và tinh bột sót trong giấm chín…

Chỉ tiêu đánh giá khả năng lên men của nấm men

Phân tích các chỉ tiêu của dịch sau lên men và lượng CO2

thoát ra.

ta tiến hành nuôi cấy chủng men giống trong những điều

kiện như nhau, sau 20 giờ đem lên men giống với số lượng

10% so với dịch đường lên men Sau 72 giờ lên men để xét

xem chủng nào có hiệu suất cao

 Kết quả trung bình của đợt thí nghiệm được ghi lại trong bảng…

Chỉ tiêu đánh giá khả năng lên men của nấm men

Các chỉ tiêu Chủng nấm men

Nồng độ dịch đường hóa(% khối lượng)

Chât khử tính theo glucose (g/l)

14,0 30,3 1,06 4,95 11,85 1,67 4,5 10,6 6,73

14,0 30,3 1,06 4,95 11,21 1,85 4,55 11,27 6,45

 Nhận xét:

 Căn cứ trên số liệu của bảng, nhận thấy chủng XII cho hiệu suất lên men

cao hơn so với các chủng khác

 Như vậy, có thể dùng chủng XII để lên men dịch đường tinh bột và dùng

chủng IA để lên men rỉ đường.

Nuôi cấy nấm men giống

Nhân giống trong phòng thí nghiệm

Nhân giống trong phòng thí nghiệm

Môi trường nuôi cấy trong giai đoạn này phải chứa đầy đủ chất

dinh dưỡng và phải được tiệt trùng.

Trong điều kiện hiện nay môi trường có thể nhân giống trong

phòng thí nghiệm người ta tiến hành như sau:

Malt đại mạch

Dịch đường đạt yêu cầu làm môi trương Điều chỉnh nồng độ dịch đường, pH

Tăng nhiệt độ Hòa với nước

Đường hóa hoàn toàn

 Chế độ nhân giống trong phòng thí nghiệm

Bảng : chế độ nhân giống trong phòng thí nghiệm

Nhân giống trong phòng thí nghiệm

Nhân giống trong phòng thí nghiệm

Lượng dịch trong bình Nồng độ

Nhiệt độ ( o C)

Thời gian (h)

4,5÷5 4,5÷5 4,5÷5 4,5÷5

Lượng dịch trong bình Nồng độ

Nhiệt độ ( o C)

Thời gian (h)

4,5÷5 4,5÷5 4,5÷5 4,5÷5

24 18÷24 18÷24 15÷18

 Chú ý: khi chuyễn giống từ bình nọ qua bình kia cần tuần thủ nghiêm các điều

kiện kỹ thuật vi sinh vật

Nhân giống nấm men trong sản suất

Nhân giống nấm men trong sản suất

 Môi trường dùng để gây men trong sản xuất thường lấy trực tiếp ở thùng

đường hóa, nhưng cần đường hóa thêm để đảm bảo hàm lượng đường

 3,4 Thùng gây men

cấp 2

Quá trình lên men cồn etylic

Trong sản xuất cồn etylic: sử dụng chủng Saccharomyces cerevisiae thuộc loại nấm men nổi

C6H12O6 Enzyme 2CH3CH2OH + 2CO2

Cơ sở lý thuyết

Quá trình lên men cồn etylic

 Đường và các chất dinh dưỡng của môi trường lên men được hấp thụ và

khuếch tán vào trong tế bào nấm men qua màng tế bào

 Trong tế bào nấm men nhờ sự xúc tác của hàng loạt men

 Nhiều phản ứng sinh hóa phức tạp xảy ra

Cồn etylic và khí carbonic tạo thành liền thoát ra khỏi tế bào, khuếch tán và tan

vào môi trường xung quanh

Cơ chế quá trình lên men rượu

Quá trình lên men cồn etylic

 Cồn etylic linh động  hòa tan nhanh trong dịch lên men

 CO 2 : hòa tan kém và khuếch tán chậm

• Lúc đầu hòa tan hoàn toàn  các bọt khí bám quanh tế bào nấm men và lớn

dần tới mức lực đẩy lớn hơn trọng lực của “tế bào nấm men, bọt khí”

nổi dần lên khi tới bề mặt các bọt khí sẽ tan vỡ

• Bọt khí tan, tế bào lại chìm dần, tiếp xúc với dịch đường để hấp thụ và lên

men rồi lại cho rượu và CO2

Cơ chế quá trình lên men rượu

Quá trình lên men cồn etylic

 Quá trình này diễn ra liên tục

 Làm cho tế bào nấm men từ trạng thái không chuyển động sang

trạng thái chuyển động trong dung dịch lên men

 Làm tăng quá trình tiếp xúc của nấm men với các chất (chủ yếu là

đường lên men và các chất hòa tan khác)

 Làm tăng nhanh quá trình lên men

Cơ chế quá trình lên men rượu

Quá trình lên men cồn etylic

Cơ chế hóa sinh học

Quá trình lên men cồn etylic

Cơ chế hóa sinh học

Phương trình tổng quát của quá trình lên men cồn etylic

C6H12O6 Hệ enzyme 2CH3CH2OH + 2CO2

Quá trình lên men cồn etylic

Các sản phẩm phụ trong quá trình lên men cồn etylic

Acid

Alcohol

cao phân tử

Ester

Quá trình lên men cồn etylic

Các sản phẩm phụ trong quá trình lên men cồn etylic

Acid Trong quá trình lên men cồn etylic luôn tạo các

acid hữu cơ bao gồm:

Quá trình lên men cồn etylic

Các sản phẩm phụ trong quá trình lên men cồn etylic

Alcohol

cao phân tử

Các alcohol này tuy ít nhưng nếu lẫn vào cồn etylic

 mùi hôi khó chịu (dầu fusel – dầu khét)

 ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm

Đó là các alcohol propylic, isobutylic, isoamylic, amylic,…

Hàm lượng: 0.4÷0.5% so với cồn etylic

Quá trình lên men cồn etylic

Các sản phẩm phụ trong quá trình lên men cồn etylic

Quá trình lên men cồn etylic

Các sản phẩm phụ trong quá trình lên men cồn etylic

Alcohol

cao phân tử

Thực tiễn cho biết cồn thô từ nguyên liệu tinh bột luôn chứa dầu fusel nhiều hơn so với cồn thô từ rỉ đường

Điều này được giải thích là do nguyên liệu tinh bột chứa protit và acid amin nhiều hơn.

Quá trình lên men cồn etylic

Các sản phẩm phụ trong quá trình lên men cồn etylic

Quá trình lên men cồn etylic

Các sản phẩm phụ trong quá trình lên men cồn etylic

- Lượng sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian tạo thành trong quá trình lên men phụ thuộc vào nhiều yếu tố

- Chúng thay đổi theo:

Quá trình lên men cồn etylic

Các vi khuẩn có hại cho nấm men

Trong nước, trong không khí cũng như trong các nguyên liệu luôn chứa một lượng vi sinh vật có hại cho lên men cồn etylic

 biến đường thành các sản phẩm khác và do đó làm giảm hiệu suất lên men cồn etylic

Quá trình lên men cồn etylic

Các vi khuẩn có hại cho nấm men

Vi khuẩn lactic: Đây là loại vi khuẩn yếm

khí.

Chúng gồm 2 loại:

Vi khuẩn lactic không điển hình: đường 

acid lactic, alcohol, acid acetic, carbonic,

diaxetyl và aceton

Vi khuẩn lactic điển hình: đường  acid

lactic

Quá trình lên men cồn etylic

Các vi khuẩn có hại cho nấm men

Quá trình lên men cồn etylic

Các vi khuẩn có hại cho nấm men

 Vi khuẩn Butyric

 Vi khuẩn Aceton butyric

 Vi khuẩn Subtilic,…

 Ít có khả năng phát triển trong điều

kiện lên men rượu

Khuẩn nhiễm trong điều kiện lên men

rượu chủ yếu là vi khuẩn lactic. Vi khuẩn butyric

Quá trình lên men cồn etylic

Động học của quá trình lên men

-Tốc độ của quá trình lên men có thể xác định trực tiếp bằng cách đo:

 Trực tiếp: Lượng đường đã lên men

 Gián tiếp: Lượng rượu tạo thành và lượng CO2 thoát ra

trong một đợn vi thời gian

 Nồng độ biểu kiến của dịch lên men

Quá trình lên men cồn etylic

Các giai đoạn của quá trình lên men

Đường biểu diễn lên men

Lên men sơ bộ (thời kì tiềm phát): lượng đường được lên men rất ít

Lên men chính : sinh trưởng của nấm men và quá trình lên men tăng nhanh, đạt tới cực đại Tốc độ lên men chính phụ thuộc vào lượng men giống

Lên men phụ: giai đoạn này kéo dài, tốc độ lên men chậm vì lượng đường trong dịch còn lại rất ít, các dextrin chưa kịp biến thành đường

Phụ thuộc vào lượng enzyme có khả năng phân cắt nối α-1,6 glucozit  glucose và maltose.

Quá trình lên men cồn etylic

Thiết bị 1 Ruột gà làm lạnh2 Ống dẫn dịch đường và men giống

3 Ống tháo dấm chín và nước vệ sinh

4 Ống thoát CO2

5 Cửa quan sát và vệ sinh

6 Đầu nối hệ thống vệ sinh với phía trong thùng

7 Hệ thống vệ sinh

8 Van lấy mẫu

9 Đầu nối hệ thống sục khí hoặc CO2 và hơi thanh trùng

Thùng lên men gián đoạn

5

Quá trình lên men cồn etylic

Thiết bị

Bề dày: phụ thuộc vào kích thước  dày từ 3÷10 mm

Thân thùng: làm bằng inox có các ống cấm nhiệt kế đặt ở vị trí phù hợp để đo nhiệt độ ở các vùng khác nhau

Thùng lên men gián đoạn

Vệ sinh thiết bịThanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

dịch đường

Lên men

Kiểm tra lên men

Vệ sinh thiết bị

Thanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

dịch đường

Lên men

Kiểm tra lên men

Vệ sinh sạch sẽ thùng lên men, các đường ống và các van

Vệ sinh thiết bị

Thanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

- Nhiệt độ : 95÷1000C

9

Vệ sinh thiết bị

Thanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

dịch đường

Lên men

Kiểm tra lên men

Làm lạnh thùng lên men tới t0=300C

1 1

Vệ sinh thiết bị

Thanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

dịch đường

Lên men

Kiểm tra lên men

Tháo hết nước ngưng – Đóng van đáy

3

Vệ sinh thiết bị

Thanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

dịch đường

Lên men

Kiểm tra lên men

Men giống và dịch đường ban đầu bơm song song

 nấm men được bảo hòa ngay từ đầu

Lượng men giống chiếm 10% so với thể tích thùng lên men

Dịch đường không bơm đầy ngay thời gian đổ đầy 1 thùng lên men kéo dài từ 6÷8 giờ

2

Vệ sinh thiết bị

Thanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

dịch đường

Lên men

Kiểm tra lên men

- Thời gian: 3 ngày

- Cứ 8 giờ lấy dịch đường lên men đem lọc để xác định độ chua và độ

Bx

- Theo dõi nhiệt độ luônthấp hơn 330C

8 8 4

Vệ sinh thiết bị

Thanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

dịch đường

Lên men

Kiểm tra lên men

- Sau 8 giờ độ đường biểu kiến không giảm

0.1÷0.2%

-Sau 50 giờ, độ đường biểu kiến của dịch lên men đã xuống 0; độ chua không tăng quá 0.8 g H2SO4/lít

- Độ chua khi lên men tăng nhanh

- Độ đường biểu kiến giảm chậm

 nhiễm khuẩn

8 8

Vệ sinh thiết bị

Thanh Trùng

Làm lạnh

Tháo nước ngưng

Bơm men giống và

dịch đường

Lên men

Kiểm tra lên men

Kiểm tra Vi sinh và xử lý kịp thời

 Nếu nhiễm ít thì có thể chia dịch bị nhiễm

sang các thùng đang lên men tốt.

 Nếu nhiễm nhiều thì dùng acid điều

chỉnh về pH= 4÷4.2 để 1÷2 giờ rồi mới chia bớt sang các thùng đang lên men mạnh

Quá trình lên men cồn etylic

Dịch đường và nấm men được cho vào thùng đầu gọi

là thùng lên men chính (luôn chứa một lượng lớn tế bào trong 1 ml dịch)

Khi đầy thùng đầu thì dịch lên men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và cuối cùng

6

Quá trình lên men cồn etylic

 V thùng gây men cấp I =25÷30% V gây men cấp II

 V thùng gây men cấp II= 30÷60% V thùng lên men chính

Quá trình lên men cồn etylic

Chuẩn bị men giống ở 2 thùng gây men cấp I lệch nhau 3÷4 giờ.