Công nghệ sản xuất nước mắm - dấm

Công nghệ sản xuất nước mắm - dấm

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG:

Acid axetic là tên gọi hoá học của dấm đã được sản xuất từ rất lâu đời và có ý nghĩa quan trọng trong sản xuất công nghiệp, sản xuất thực phẩm hay y học vv Công thức hóa học của acid axetic là : CH3COOH

Khối lượng phân tử : 60,05

Acid xetic hoàn toàn tan trong nước , cồn, eter, bengen, axeton và trong cloroform Chúng hoàn toàn không tan trong CS2

Acid axetic rất bền với các chất oxy hóa như : acid chromic, permanganate Chúng có khả năng hòa tan cellulose, các hợp chất tương tự cellulose Chúng có khả năng phân hủy da, gây bỏng da, ăn mòn nhiều kim loại

Từ thời thượng cổ người ta đã biết tạo giấm và chỉ khoảng 2 thế kỉ gần dây người ta mới biết sản xuất ra acid acetic ở dạng đậm đặc

Thực chất của quá trình lên men tạo acid acetic (hoặc giấm) là quá trình oxi hoá được thực hiện bởi một nhóm vi khuẩn gọi là vi khuẩn acetic( thuộc chi acetobacter)

Hàng năm thế giới tiêu thụ một lượng giấm tương đương với 160.000 tấn acid acetic tinh khiết (hay 3.2 tỉ lít giấm chứa 5% acid acetic)

Giấm được ứng dụng nhiều trong thực phẩm, công nghiệp y học … ở một số nước nhu cầu sử dụng giấm rất lớn như: Trung Quốc, Pháp ,Đức

Ngoài ra còn có một khối lượng acid acetic đậm đặc được sản xuất ở qui mô công nghiệp ( sản xuất các loại este, các loại acetyl, acetaldehyt, acetal xenlulozo, tổng hợp indigo, tổng hợp chất diệt cỏ, tổng hợp aspirin và nhiều dược phẩm khác, chế biến mủ cao su thành cao su bán thành phẩm)

PHẦN II: NGUYÊN LIỆU

I.) GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU

Nguyên liệu dùng để sản xuất là các lạo nước quả ( chưa hoặc đã lên men rượu), rượu và bia kém sản phẩm, các loại dịch đường, nhưng chủ yếu vẫn là các loại rượu Trong đó, nước nho và rượu nho là nguyên liệu để sản xuất dấm có chất lượng cao Rượu etylic là nguồn nguyên liệu được dùng phổ biến trong công nghiệp lên men axetic Các loại quả chín được ép lấy nước và các loại dịch đường có lẫn nấm men rượu sẽ xảy ra quá trình lên men rượu , biến các loại đường thành rượu etylic và thu được dịch rượ nhẹ Cũng có trường hợp người ta bổ sung nấm men saccharomyces vào các loại dịch trên trước khi làm dấm Quá trình lên men rượu tự nhiên (hoặc có thêm rượu nhẹ ) kéo dài 2 – 3 tuần, xác men lắng xuống phía dưới và ta gạn lấy dịch trong có nồng độ rượu thấp để cho lên men axetic

Nông độ rượu thích hợp cho len men axetic là 10 – 13%, trường hợp cao hơn sẽ ức chế giống vi khuẩn axetic phát triển và một phần rượu không bị oxy hóa thành

dấm, còn trường hợp nồng độ rượu quá thấp sẽ xảy ra sự oxy hóa triệt để biến dấm thành CO2 và H2O

Trong môi trường dinh dưỡng, ngoài rượu etylic, cần phải có đầy đủ các chất đảm bảo cho vi khuẩn sống và hoạt động , gồm các nguồn cacbon nitơ, các chất khoáng :

K, Mg, Ca, Fe, P, S,

Nguồn cacbon ở đây có thể là đường , nguồn nitơ là các axit amin, pepton hoặc muối amon Các chất khoáng dùng ở dạng muối vô cơ hoặc hợp chất hữu cơ nước mạch nha , bia, nước quả, dịch nấm men … là những nguồn dinh dưỡng rất tốt đối với

vi khuẩn axetic Nhưng sử dụng các nguồn này phải cẩn thận, vì dùng với hàm lượng cao sẽ làm cho vi khuẩn phát triển mạnh, kém khả năng lên men hoặc tạo điều kiện cho các vi sinh vật khác phát triển

Trong sản xuất người ta dùng môi trường có thành phần như sau : cứ 100 lít cồn tuyệt đối thêm 25 gam supephotpat, 25 gam amon sulfat, 0,9 gam kali cacbonat, 500 gam glucza hoặc dịch đường thủy phân từ tinh bột tính tương đương với lượng

glucoza Có thể dùng sacroza thay glucoza Nước pha thành 800 – 1000 lít môi trường

Vi khuẩn axetic thường tiêu hóa rất ít các chất dinh dưỡng Để có được dấm có chất lượng cao và tránh hiên tượng nhạt ở phôi bào cần phải bổ sung các chất dinh dưỡng làm nhiều lần, nhưng mỗi lần với lượng thấp Nếu trường hợp lên men bị yếu, thì có thể bổ sung vào môi trường dịcg malt hoặc bia

1) Sản xuất giấm theo con đường sản xuất rượu etylic:

Ta biết rằng khi sản xuất rượu , ta chọn nguồn nguyên liệu chứa đường lên men được ,hay nguyên liệu gluxit có thể chuyển hoá thành đường để sản xuất

Đối với nước ta , gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ trương dùng nguồn nguyên liệu này để nấu rượu, mà khuyến khích dùng các loại ngũ cốc thay thế như ngô, khoai , sắn… Loại nguyên liệu này gọi là nguồn nguyên liệu từ tinh bột và cellulose

Tinh bột được sử dụng dưới dạng hạt hoặc bột của khoai ,sắn, lúa, đại mạch … Dạng nguyên liệu này trước khi sử dụng làm môi trường cần phải qua khâu sử lý và đường hóa Đối với các chủng vi sinh vật có hệ enzym amylase phát triển người ta có thể sử dụng trực tiếp các tinh bột (tinh bột sống không qua khâu đường hóa) để nuôi cấy vi sinh vật Những chủng vi sinh vật này hiện nay được các nhà nghiên cứu tìm kiếm, phân lập vì nó giúp nhà sản xuất tiết kiệm phí tổn và năng lượng cho khâu khử trùng và đường hóa

Cellulose được sử dụng dưới dạnh rơm, rạ, giấy ,mạt cưa, phôi bào …Các loaiï

nguyên liệu này, tuỳ theo từng đối tượng vi sinh vật sẽ có cách sử lý thích hợp khác nhau Hiện nay hướng sử dụng trực tiếp cellulose cò rất hạn chế

Thành phần một số loại ngũ cốc:

a).NGÔ

Gluxit trong ngô gồm có:

-Tinh bột chiếm 43.47 -61.8%

-Đường chiếm 1.76-4.26%

-Destin và pectin: 1.09-14.67%

Theo V.L Critovich, thành phần % trọng lượng của một số loại ngũ cốc như bảng sau:

Thànhphần

10.0 6.7 10.5 12.0

4.6 1.9 2.1 1.7

67.9 63.8 66.4 68.2

2.2 10.4 4.5 2.0

1.2 5.2 2.5 1.6

1.120 0.205

0.41 0.41

26.58 74.74

1.11 1.11

0.54 1.69

Sắn có chứa acid HCN rất độc Để tách HCN thường ta phải ngâm sắn trong nước lạnh hay nước sôi

Khoai lang tươi

Khoai lang khô

74.9 68.1 12.9

1.99 1.60 6.10

0.15 0.50 0.50

20.8 27.9 76.7

0.98 0.90 1.40

1.09 1.00 2.40

Khoai lang tươi rất kho bảo quản, thường ta phải xắt lát phơi khô hoạc sấy.trung bình cứ 3kg khoai tươi ta thu đươc 1kg khoai khô

d) các loại ngũ cốc khác:

Thành phần hoá học trung bình theo % trọng lượng của một số hạt ngũ cốc như sau:

9.00 9.10 8.90 13.17 11.00 10.20 10.60

0.50 2.45 1.00 10.12 1.70 5.30 3.90

77.00 74.79 77.00 38.72 69.60 59.70 61.10

0.40 0.65 0.60 14.05 1.90 10.00 8.10

0.50 1.41 0.70 11.44 1.80 3.00 3.80

e) Rỉ đường:

Rỉ đường có hai loại là rỉ đường mía và rỉ đường củ cải

Rỉ đường mía : Rỉ đường mía là phụ phẩm thu được của công nghiệp ép mía thành đường sau khi đã thu saccharose

• Thu nhận đường mía trong quá trình sản xuất đường saccharose

Đường mía thô gồm hai hợp phần: các tinh thể đường saccharose và mật bao bọc phía ngoài có chứa đường Các chất phi đường và chất màu

Theo quy trình sản xuất đường tinh của trung tâm nghiên cứu đường (Liên Xô cũ) thì đường thô được tinh luyện, ly tâm, lắng trong.làm sạch bằng phương pháp

cacbonat (lắng trong bằng vôi) cho bão hòa CO2, sau đó được đem lọc và sulfite hóa Tiếp theo dịch mã đã được làm sạch được cô trong thiết bị chân không, ta thu được dịch đường non I Dịch này sẽ đem ly tâm cho ra đường trắng Còn cặn có màu được sử lý ba lần để thu đường loại II, III và IV Phần cuối cùng còn lại là rỉ đường Có thể nói rỉ đường là một hỗn hợp phức tạp Bên cạnh hàm lượng đường được lên men khá cao, trong rỉ đường còn chứa một lượng đáng kể các hợp chất chứa

nitrogen, các vitamin và các hợp chất vô cơ Ngoài ra trong rỉ đường còn chứa một số chất keo và vi sinh vật tạp nhiễm làm bất lợi cho quá trình lên men sau này Vì vậy Tuỳ mục đích sử dụng khác nhau mà người ta cần phải sử lý rỉ đường trước khi dùng làm môi trường nuôi cáy vi sinh vật

Thành phần rỉ đường dao động như sau:

Nước :15-20%

Chất khô : 80-85%

Trong đó , có 60% là đường ( 40% là saccharose,20%là fructose và glucose ,40% chất khô còn lại là chất phi đường

Ngoài ra trong rỉ đường còn có một số acid amin và vitamin

• Thu nhận rỉ đường từ củ cải đường

Rỉ đường củ cải : là nước cốt sinh ra trong sản xuất đường từ củ cải đường Dịch này được cô đặc, có thể dùng lâu dài

Thành phần của rỉ đường củ cải ( theo %)

Saccharose 48%

Rafinose 1%

Đường chuyển hóa khác 1%

Các axit hữu cơ 2%

Rỉ đường củ cải chứa một vitamin trong đó hàm lượng biotin thấp hơn trong rỉ đường mía

Trong rỉ đường ( cả củ cải lẫn mía) ngoài thành phần kích thích sinh trưởng còn chứa một số chất mà nếu dùng ở nồng độ cao sẽ kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật như: SO2, hydro- xymethulfurfurol …

f.) Dịch kiềm sulfute

Dịch kiềm sulfite: Là loại phế phẩm của công nghiệp sản xuất cellulose Khi sản xuất 100 tấn cellulose gỗ dẻ sẽ thải ra ngoài 1000m3 dịch kiềm sulfite Dịch kiềm sulfite có thành phần : 80% chất khô là đường hexose (glucose, mannose, galactose), phần còn lại là đường pentose (cylose, arabinose) Ngoài ra trong dịch kiềm sulfite có chứa axit lignínulfiric Axit này chưa được vi sinh vật sử dụng, hiện nay đang có hướng nghiên cứu để vi sinh vật có thể sử dụng được axit này trong công nghệ lên men Một điểm đáng lưu ý của dịch kiềm sulfute là có đặc tính hấp phụ nhiều oxi Cho nên khi nuôi cấy các vi khuẩn hiếu khí có thể giảm sự cung cấp oxi tới 60% so với mức bình thường

g.) Dầu thực vật : (dầu đậu nành, dầu dừa, dầu lạc, dầu hướng dương …)

Các loại dầu nói trên được dùng cho vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật với

tư cách là nguồn cacbon Vừa là chất phá bọt Cũng cần lưu ý thêm rằng, các loại dầu có trong môi trường chỉ có vai trò là nguồn cacbon khi sinh vật được nuôi cấy sinh enzym lipase Lúc đó chất béo được enzym này phân hủy thành glycerin và các axit béo vi sinh vật có thể sử dụng được như là nguồn thức ăn cacbon

Các loại dầu thực vật này là các trigliceride, trong đó chủ yếu là các axit béo chưa bão hòa (axit oleic, axit linolic …)

Lượng chất béo bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật phải phù hợp với mức độ tạo bọt của môi trường Nếu ta bổ sung quá sẽ làm chậm quá trình đồng hóa nguồn cacbohudrat của vi sinh vật Cụ thể là làm tăng độ nhớt của môi trường Tạo các hạt nhũ tương của các loại xà bông, đặc biệt là khi môi trường có CaCO3 sẽ dẫn đến hiện tượng giảm lượng oxy hòa tan, vi sinh vật sẽ phát triển kém Aûnh hưởng đến hiệu suất lên men

Thành phần hóa học của các loại dầu thực vật

(theo L.A.Popova và những người cộng sự 1961)

Acid oleic Acid

linoleic

Acid palmitic

Acid stearic Acid

2).Sản xuất giấm bằng rược vang:

Rượu vang có thành phần phức tạp, đến nay ngay cả ở các nước có công nghệ sản xuất rượu vang lâu đời cũng chưa biết các chất cấu thành của rượu vang

Thành phần chủ yếu của rượu vang gồm :

-Thành phần quan trọng phải kể đến là cồn etanol – là một trong những thành phần quan trọng nhất của rượu vang Cồn etanol có do lên men tự nhiên từ dịch trái cây, do đó nó là thứ cồn tinh khiết, không lẫn aldehyd, ester Độ cồn của rượu vang từ 100 – 120; nếu dưới 100 rượu sẽ hơi lạt, cao hơn 120 là hơi cao Nói chung rượu vang chứa một lượng cồn trung bình đây cũng là nồng độ thích hợp để

vi khuẩn axetic phát triển

Trong quá trình này giấm được tạo thành từ một dung dich rượu vang để tĩnh, trong đó rượu sẽ được vi sinh vật oxi hoá thành acid acetic

Nguồn nguyên liệu là các loại trái cây như: nho, xoài ,sơri… Được ép thành dịch lỏng

TÓM LẠI : các nguyên liệu phải qua các bước sau

Nếu nguyên liệu là etanol thì quá trinh lên men axetic chi có một bước là chuyển trực tiếp cồn thành axit axetic

Còn với các nguyên liệu khác thì phải qua các bước sau :

1.) Nguyên liệu có tinh bột đường hóa đường rượu hóa rượu

vk/oxyhóa a axetic 2.) Nguyên liệu có đường rượu hóa rượu VK/oxyhóa a.axetic

3.) Nguyên liệu có rượu etanol VK/oxyhóa a.axetic

II.) SỬ LÝ NGUYÊN LIỆU TRƯỚC KHI LÊN MEN:

Nguyên liệu là tinh bột nghiền ngâm nấu

lên men Ngâm : làm cho nguyên liệu trương nở làm quá trình hồ hóa tinh bột dễ dàng hơn

Trương nở là tính chất của cao phân tử rắn có khả năng hút dung môi để tăng thể tích Hơn 50% chất khô của hạt và khoai sắn là tinh bột, dây là chất chủ yếu tạo

ra sản phẩm cồn etylic chuyể hóa thành axit axetic trong quá trình sản xuất

Nấu : Sau khi nguyên liệu được nghiền nhỏ chỉ có một phần các màng bị phá vỡ nên khả năng tiếp xúc với amylase không lớn, hơn nữa nghiền nguyên liệu càng nhỏ thì sẽ hạn chế được tổn thất hơi nấu Do vậy sau khi nghiền nguyên liệu được đem đi nấu thành dịch cháo Giai đoạn nấu là một giai đoạn quan trọng trước khi lên men Điều này làm màng tế bào bị phá vỡ màng tế bào và tạo trạng thái hòa tan của dịch

Tuỳ theo nguyên liệu mà ta chọn cách nấu hợp lý Đối với những nguyên liệu kém phẩm chất người ta thường ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn

Khi nấu có một lượng nhỏ tinh bột biến thành đđường và dextrin, dưới tác dụng amylase và ion H+ Sự tạo đđường trong dịch bột chưa nấu là đđiều không mong muốn vì như vậy sẽ gây tổn thất khi đđun ở To cao

Đường chứa trong ng/liệu chủ yếu là saccarosse, glucose, fructose và ít maltose tạo ra trong thời gian nấu; mức đđộ tạo đđường còn phụ thuộc To và PH

Ở pH = 3.5 do tác dụng H+ lượng đđường tăng nhanh trong dịch cháo , do vậy mà lượng đđượng bị thủy phân nhiều Sự tổn thất do tạo: Caramen, furfurol, melanoidin và oxymetyl furfurol Do đó để giảm tổn thất đđường có sẵn trong nguyên liệu ở giai đđoạn nấu thì nên khống chế pH của dịch cháo ở PH = 3.5

Cần chú ý ở pH = 3.5 đường bị phân hủy ít nhưng phảI thường xuyên thêm acid

vì vậy thiết bị sẽ dễ bị ăn mịn, nấu xong lại phải trung hịa tới pH thích hợp cho hoạt động amylaza

Tiến hành nấu nguyên liệu:

Tùy vào điều kiện trang thiết bị mỗi cơ sở sản xuất cĩ thể chọn các phương pháp nấu: Gián đoạn, bán liên tục và liên tục

a Nấu gián đoạn: Tồn bộ quá trình nấu được thực hiện cùng một nồi

Ưu điểm: Ít tốn vật liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản

Nhược điểm: Tốn nhiều hơi vì ko sử dụng được hơi thứ, nấu lâu ở P và To cao gây tổn thất đường nhiều

Nguyên liệu đưa vào nồi nấu cĩ thể ở dạng hạt hoặc lát Tuy nhiên cần nghiền thành bột để tăng năng suất và hạn chế tổn thất

Qui trình nấu được thực hiện:

Cho tồn bộ nước vào nồi tỉ lệ 3.5- 4 lít/kg cho cánh khuấy làm việc đổ tinh bột vào.Đậy nắp xơng hơi 45 – 60 phút đến khi P đạt yêu cầu Lúc đầu cần mở van xả để đuổi hết khơng khí và khí khơng ngưng cho tới khi van xả thốt ra chỉ cĩ hơi nước bão hịa Đĩng bớt van xả và khi áp suất đạt tới P nấu ta tính thời gian nấu Đối bột thường nấu ở P: 3 –3.5 kg/cm3 với thịi gian 60 – 70 phút …Tốt nhất là nghiền nguyên liệu và nấu ở 3 – 3.5 kg/cm3 tương đương to 135 = 140oC Trong giai đoạn này cĩ thể bổ sung thêm acid để nấu mau chin, khi làm lạnh dịch cháo ting bột ko bị lão hĩa Nhưng acid

sẽ gây ăn mịn thiết bị và ảnh hưởng tới hoạt động amylaza Thỉnh thoảng cần kiểm tra đến khi nào cháo cĩ mùi thơm nhẹ, màu vàng rơm là đạt yêu cầu Hiện nay việc kỉểm tra theo cảm quan của người cơng nhân vận hành Nấu xong mở van từ từ phĩng cháo sang thùng đường hĩa, thờI gian phĩng cháo 10 – 15phút.Tồn bộ cả quá trình nấu kéo dài 2.5 -> 3 giờ

Cấu tạo nồi nấu gián đoạn 1.Thân nấu; 2 Đầu nối; Van an tồn; 3 Nắp nồi; 4 Áp kế; 5 Van lấy mẫu;

6 Ống cấp hơi; 7 Cánh khuấy; 8 Ống vệ sinh; 9 Ống phĩng cháo

b Nấu bán liên tục:

Quá trình nấu được tiến hành trong ba nồi khác nhau và chia thành nấu sơ bộ

nấu chín và nấu chín thêm

Ưu điểm: Giảm thời gian nấu ở P và To cao, nhờ sử dụng hơi thứ sơ bộ mà giảm

tổn thất và tăng hiệu suất 7lít cồn/ tấn tinh bột

Nhược đđiểm: Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị

Qui trình nấu: Đầu tiên cho lượng nước 40 - 50oC cùng tỉ lệ bột vào bồn (3.5 – 4.0 lít/ kg bột)  Cho cánh khuấy làm việc đổ bột vào dùng hơi thứ duy trì 60 phút  Tháo cháo xuống nồi nấu chín, tiến hành tương tự như nấu gián đoạn, chỉ khác là P và

T/gian ít hơn  Nấu chín xong phĩng cháo sang nồi nấu chín thêm với P= 0.6 atm,

To= 105oC, T= 55phút

Sơ

đồ nấu bán liên tục 1.Thùnng chứa nước; 2.Nồi nấu sơ bộ; 3.& 4 nồi nấu chín và chín thêm

c Nấu liên tục

Đâây là phương pháp nhiều ưu đđiểm hơn so với 2 cách trên

Nhược điểm: Địi hỏi nguyên liệu phải nghiền thật nhỏ đường kính của bột d = 1mm Đảm bảo ổn định lượng nhiệt, nước, hơi

Đặc điểm: Nấu liên tục tiến hành qua 3 giai đoạn và trong 3 thiết bị khác nhau: Nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nồi nấu chín thêm

Sơ đồ nấu: Xin giới thiệu sơ đồ Michurini do GS.Fremen và Ustinhicơp thiết kế với cơng suất 2000 lít cồn/ngày

Chế độ làm việc:

Theo tỉ lệ tính trước, bột và nước liên tục vào thùng hịa bột 1 ở To= 35- 40oC, thùng hịa bột là một hình trụ nằm ngang cĩ cánh khuấy 45 vịng/phút, được chia thành hai ngăn khơng bằng nhau.Dung tích của thùng 1.3 m3 (dung tích làm việc 0.72 m3) t/gian 3- 5 phút  Từ van a dịch bột vào nồi nấu sơ bộ 3 NồI nấu sơ bộ cĩ hình trụ nằm ngang cánh khuấy với tốc độ 26 vịng /phút Dung tích chung V = 2m3, dung tích làm việc 1.2m3 Ở đây dịch cháo được đun nĩng ở To= 80 – 85 oC khoảng 4- 5 phút

dịch cháo tạm chứa ở thùng 4  được bơm pitơng 5  đưa liên tục qua nồi nấu chín 6 Nồi nấu chín cĩ đường kính 1100 mm, chiều cao 6000 – 7000 mm bên trong chia nhiều ngăn tại đây dịch cháo chảy từ trên xuống cịn hơi chính được cấp từ dưới lên, nên tạo 3 vùng với To khác nhau Ở đáy 140oC, giữa 130oC và trên cùng là 125oC

Do đi ngược chiều nên dịch cháo được khuấy mạnh và đun nĩng tới mức cần thiết 

Ra khỏi nồi 6, dịch cháo liên tục qua nồi nấu chín thêm 7 Nồi này cĩ đường kính D =

1100 mm, H = 4900 mm Bên trong chia thành ba ngăn theo chiều thẳng đứng Dich cháo vào dướI đầy dần tới vách năn rồi lại đi từ trên xuống dưới tiếp đĩ theo năn thứ

ba  vào nồi tách hơi 8 và kết thúc giai đoạn đi vào quá trình đường hĩa (Thời gian

cả quá trình tổng cộng 50 - 60 phút)

III.) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG HÓA:

Các nguyên liệu chứa xellulose, hemicellulose, được đường hóa bằng axit (HCl,

H2SO4) và nhiệt độ cao Các nguyên liệu chứa tinh bột được đường hóa bằng nhiều phương pháp khác nhau :

1.) Đường hóa bằng bánh men thường hay bánh men thuốc bắc:

Đây là phương pháp dùng khá phổ biến trong dân gian để đường hóa các nguyên liệu chứa tinh bột Trong bánh men, nấm mốc được nuôi cấy và phát triển trên môi trường tinh bột sống Nếu là bánh men thuốc bắc thì có bổ sung thêm một số vị thuốc bắc Nấm mốc trong bánh men có hệ enzym amylase phân giải tinh bột Về vai trò của các vị thuốc bắc, có ý kiến cho rằng nó có tác dụng sát khuẩn, cũng có ý kiến cho rằng nó có tác dụng kích thích sự sinh trưởng của các vi sinh vật trong báng men

Quá trình đường hóa:

Nguyên liệu chúa tinh bột không nhất thiết phải hồ hóa thành dịch mada chỉ cần làm chín như kiểu đồ sôi ở nhiệt độ 1300C – 1400C để cấu trúc phân tử tinh bột đễ bị phá vỡ Lúc này tinh bột chuyển sang dạng dễ tan, như vậy hệ enzym amylase mới phân huỷ được dễ dàng Nếu tinh bột không được hồ hóa thành dạng dung dịch thì sẽ hạn chế tác dụng của amylase lên các mạch tinh bột, làm hiệu suất đường hóa không cao Dùng bánh men để đường hóa tinh bột dễ bị nhiễm khuẩn

2.) Phương pháp maltase:

Người ta dùng enzym của thóc đại mạch , tiểu mạch đã nảy mầm (malt) để chuỷen hóa tinh bột (đã được hồ hóa) thành đường lên men Ơû Việt Nam từ lâu cũng đã sử dụng thóc tẻ hay là nếp, có khi cả hạt bắp cho nảy mầm để sản xuất mạch nha theo phương pháp trên

Sử dụng phương pháp maltase có ưu điểm:

- thời gian hồ hóa tinh bột ngắn

- ít bị nhiễm khuẩn

nhược điểm của phương pháp này là :

- Hiệu suất đường hóa không cao, không triệt để vì phức hệ enzym amylase trong mầm thóc không hoàn chỉnh

-Thường chỉ áp dụng cho các nước xứ lạnh vì điều kiên trồng và nảy mầm của đại mạch đòi hỏi phải ở nhiệt độ thấp

- tỷ lệ malt sử dụng so với hàm lương tinh bột có trong nguyên liệu tương đối cao (8 – 20%)

- Gía thành sản phẩm cao nhất là ở những nước không sản xuất được thóc malt Chính vì vậy mầ người ta cố gắng nghiên cứu bổ sung hay thay thế dần phức hệ amylase của mầm thóc malt bằng amylase của nấm mốc và vi khuẩn

3.) Phương pháp myco – malt:

Đây là phương pháp được dùng phổ biến hơn cả ở trong lẫn ngoìa nước Quá trình đường hóa ở đây dùng enzym vi sinh vật, chủ yếu của nấm mốc

Thời gian thực hiện đường hóa còn phụ thuộc vào chủng giống nấm mốc và nguyên liệu được sử dụng, thông thường từ 24 – 40 giờ

Chất lượng quá trình đường hóa theo hoạt lực của amylase, detrinase, gluco –

amylase

Kết quả quá trình đường hóa cho các sản phẩm hỗn hợp dextrin, mailtose, glucose, trong đó glucose có tỷ lệ cao nhất

IV.) QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA

Đường hoá dịch cháo nấu có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hoặc liên tục trên các sơ đồ thiết bị khác nhau Nhưng dù theo phương pháp và sơ đồ nào thì quá trình đường hoá cũng bao gồm:

- Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hoá

- Cho chế phẩm amylase vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trên trong thời gian xác định để amylase chuyển hoá tinh bột thành đường

- Làm lạnh dịch đường hoá tới nhiệt độ lên men

1 Đường hoá liên tục :

Đường hoá liên tục được tiến hành trong các thiết bị khác nhau , dịch cháo và dịch amylase liên tục đi vào hệ thống , dịch đuờng liên tục đi sang bộ phận lên men

Phương pháp này có ưu điểm so với đường hoá gián đoạn là dịch cháo ít bị lão hoá khi làm lạnh tới nhiệt độ đường hoá thời gian đường hoá ngắn ,tăng được công suất thiết bị và do đó tiết kiệm được diện tích nhà xưởng Hoạt tính amylase ít

bị vô hoạt hoá do thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao được rút ngắn

Sơ đồ làm việc theo trình tự sau :

Sơ đồ đường hoá liên tục hai lần 1.Nồi nấu chín ; 2 Thùng đường hoá lần 1 ; 3 Thùng chứa dịch amylase ; 4 Bộphận

phân phối ; 5 Bơm ; 6 Thùng đường hoá lần 2 Cháo nấu được chứa ở nồi nấu chín thêm liên tục vào thùng đường hoá lần một; dịch amylase từ thùng chứa qua bộ phận phân phối ,sau đó khoảng 30% đi vào thùng đường hoá lần một phối hợp với dịch cháo có nhiệt độ 60oC Thời gian đường hoá ở thùng đường hoá lần một kéo dài 15 đến 20 phút Ra khỏi thùng đường hoá lần một, dịch đường được bổ sung 70% chế phẩm amylase còn lại từ thùng chứa dịch amylase, sau đó qua bơm đi vào thiết bị đường hoá lần hai Tổng cộng thời gian đường hoá ở cả hai thiết bị không quá 30 phút Đường hoá xong một phần dịch đường đưa vào phân xưởng gây men, 90% còn lại qua thiết bị làm lạnh kiểu “ống lồng ống” tới nhiệt độ 28-30oC, rồi cho vào thùng lên men

Đường hoá liên tục theo phương pháp làm lạnh bằng chân không :

Sơ đồ đường hoá theo phương pháp làm lạnh dịch cháo bằng chân không

1 Thùng chứa dịch cháo nấu ; 2 Thùng đường hoá; 3 Thiết bị bốc hơi; 4 Thiết bị

* Sơ đồ hoạt động :

Dịch cháo nấu từ thùng 1 qua van điều chỉnh 9 và ống dẫn cháo 11 vào thiết

bị bốc hơi 3 Ở đây dịch cháo chịu áp suất chân không 0.2 kg/cm2 nên sôi và làm bay hơi nước ,do bay hơi thu nhiệt nên nhiệt độ dịch cháo giảm từ 103 -1050C ở 1,

còn 58 - 590C ở 3 Ở nhiệt độ 58 - 590C dịch cháo liên tục đi qua 12 vào thùng đường hoá 2 để hoà với dung dịch amylase từ 14 qua 15 nối với 5 Cơ cấu nối 15 với

5 nhằm mục đích phân bố giữa dịch đường bơm đi và lượng dịch amylase đưa vào Thời gian dịch đường lưu lại ở 2 kéo dài khoảng 10-15 phút, sau đó được làm lạnh đến nhiệt độ lên men ở 16 Khoảng 15-20% dịch đường qua van 9 và ống 13 hoà với dịch cháo ở 11 nhằm dịch hoá tạo điều kiện cho bốc hơi được dễ dàng, đồng thời hạn chế được hiện tượng lão hoá tinh bột khi làm lạnh

Nước bay hơi ở 3 qua ngưng tụ 4 khí không ngưng qua 19 vào bơm chân không 8 và sau đó loại ra ngoài

- Do thời gian đường hoá ngắn, 10-15 phút nên giảm được kích thước thiết bị, diện tích nhà xưởng, đồng thời hạn chế được mất hoạt tính của amylase

- Dễ cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất, cho phép tăng năng suất lao động

- Áp dụng đường hoá bằng làm lạnh chân không còn cho phép tăng hiệu suất rượu từ 0.6-1%, tiết kiệm điện từ 20-30% so với các sơ đồ đường hoá khác

*Nhược điểm :

Thiết bị bốc hơi và ngưng tụ phải ở độ cao 11-12 m Ngoài ra đòi hỏi phải có đội ngũ công nhân kỹ thuật lành nghề về lĩnh vực cơ khí và tự động hoá

2.) Đường hoá gián đoạn:

được thực hiện trong một thiết bị gọi là thùng đường hoá

Thùng đường hoá gián đoạn có cấu tạo tương tự thùng đường hoá liên tục lần một Dung tích thùng được tính dựa vào thể tích của mẻ nấu và theo tỷ lệ 1,3 m3thùng /1 m3 cháo Chiều cao của thùng vào khoảng 0.5 - 0.6 so với đường kính Bên trong có cánh khuấy với tốc độ 50-60 vòng/phút nhằm giúp cho quá trình làm lạnh

* Cách thực hiện :

Cách 1: Cho khoảng 13 - 15% dịch amylase của một mẻ đường hoá vào, khuấy đều, mở nước làm lạnh rồi từ từ cho cháo vào với tốc độ sao cho khi hết chao thì nhiệt độ đạt 600C Tiếp đó cho hết dịch amylase còn lại để nhiệt độ giảm còn 57

- 580C Ngừng khuấy, đóng van nước làm lạnh rồi để yên 10 đến 15 phút cho amylase chuyển hoá tinh bột thành đường Sau đó cho cánh khuấy làm việc, mở nước làm lạnh tới nhiệt độ 28 - 300C rồi bơm đi lên men

Cách 2: Cho toàn bộ dịch amylase vào thùng, bật cánh khuấy, mở nước làm lạnh rồi cho cháo vào với tốc độ nhanh hơn nhưng vẫn phải khống chế nhiệt độ dịch đường hoá 57 - 580C Khi hết cháo tắt cánh khuấy, mở van nước làm lạnh rồi để 10 - 15 phút Sau đó lại bật cánh khuấy, mở van nước làm lạnh dịch tới 28 - 300C rồi bơm đi lên men

Cách 3: Cho toàn bộ dịch cháo nấu vào thùng đường hoá, tiếp đó bật cánh khuấy, mở nước làm lanh tới 700C, cho tiếp chất sát trùng fluosilicat natri với số lượng rất ít Cho 5 - 10% chế phẩm amylase vào để dịch hoá rồi tiếp tục làm lạnh nhanh còn 600C và cho tiếp 90 - 95% lượng chế phẩm amylase còn lại

PHẦN III:

PHẦN III: Vi sinh vật lên men axit axetic Vi sinh vật lên men axit axetic

Có rất nhiều loại vi sinh vật có khả năng lên men để tạo ra axit axetic Tất cả các vi khuẩn có khả năng tạo ra axit axetic được gọi chung là vi khuẩn axetic Các

vi khuẩn axetic không chỉ có khả năng lên men cồn để tạo thành axit axetic, mà còn có khả năng chuyển hoá được rượu propionic thành axit propionic và chuyển hoá rượu butylic thành axit butylic

Các loài vi sinh vật axetic không thể oxi hoá được rượu bậc cao và rượu metylic

Các loài vi sinh vật axetic là những loài hiếu khí mạnh Trong điều kiện môi trường đầy đủ và lượng oxi được cung cấp liên tục chúng có thể tăng sinh khối sau

12 giờ gấp 17 triệu lần so với sinh khối ban đầu

Trong 20 loài đã được nghiên cứu kỹ, cho thấy khả năng có thể áp dụng vào thực tế sản xuất , các giống vi khuẩn sau đây được xem như có ưu điểm hơn cả a.) Acitibacter acetic:

vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que nhưng kích thước rất ngắn Chúng không thể tạo được bào tử và các tế bào thường tạo thành hình chuỗi có kích thước rất dài Khi nhuộm iot tế bào chyển thành màu vàng Chúng chịu được nồng độ rượu 11% V và trong điều kiện môi trường thuận lợi chúng có khả năng tạo ra được 6% axit axetic Nhiệt độ thích hợp nhất để vi khuẩn này phát triển là 340C

hình thái vi khuẩn này giống hai vi khuẩn trên, nhưng kích thước nhỏ hơn

nhiều Đặc biêt hai đầu tế bào thường nhỏ lại Nhiều trường hợp người ta lẫn lộn

vi khuẩn này với vi khuẩn kỵ khí clostridium Trong dịch nước cấy, chúng thường tạo ra váng rất mỏng trên bề mặt Váng vi khuẩn thường rất chắc ; khi nhuộm với iot, tế bào sẽ chuyển sang màu vàng Vi khuẩn này chịu được lượng cồn đến 12% V, và trong điều kiện lên men thích hợp chúng có thể tạo ra 9,5% axit axetic

Khi phát triển ở môi trường lỏng, chúng tạo ra lớp màng dày nhưng không chắc

Ơû các nước phát triển trên thế giới , người ta thường sử dụng chúng để sản xuất dấm theo phương pháp lên men chìm

Trong điều kiện môi trường thuận lợi chúng có khả năng tạo được 11 -12% axit axetic

f).Acetibacter curvum :

Về cơ bản vi hkuẩn này giống Acetibacter Schiitzenbachii

Trong môi trưòng lên men thuận lợi Vi khuẩn này có thể tạo ra được 10 -11% axit axetic vi khuẩn này tạo váng rất chắc trên bề mặt môi trường Nhiệt độ lên men tối ưu của vi khuẩn này là 35- 370C

g).Acetibacter suboxydans:

vi khuẩn này được sử dụng nhiều trong công nghệ sản xuất vitamin C chúng có khả năng chịu được nồng độ cồn rất cao Nếu trong môi trường, ta cho thêm một lượng nho ûcác chất dinh dưỡng cần thiết, ví dụ như glucose, vi khuẩn này có thể chuyển hoá hoàn toàn cồn thành axit axetic lượng axit axetic được tạo ra từ quá trình lên men có thể lên đến 13%

Trong quá trình lên men cần phải thông khí liên tục vì vi khuẩn này cần lượng oxy rất nhiều cho quá trình chuyển hoá cồn thành axit axetic và cho quá trình lên men

Ngoài khả năng oxy hóa cồn thành acid axetic thì các vi sinh vật lên men axetic còn có khả năng tham gia chuyển hóa một loạt các loại rượu thành các acid tương ứng và các chất khác

Chuyển hóa rượu propyolic thành acid propionic

Chuyển hóa butanol thành acid butylic

Chuyển hóa glyxerin thành dioxyaxeton

Chuyển hóa sobic thành sorbose

Chuyển hóa arabino thành acid arabanic

Chuyển hóa glucose thành acid glucosenic

Chuyển hóa acid lacticthành acid glucosenic