Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm bùi ái

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (33.14 MB, 234 trang )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ Hồ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI ÁI

GHỆ LÊN MEN
.. .. DỤNG TRONG ,
CÔNG NGHỆ THựC PHÂM
■

H k ^ Ềhầk .

ỂÈÈầằầ*. ã.,

^

■

JỄ JÊ k »

■

. Mi

NHÀ XUẤT BẢN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. Hồ CHÍ MINH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H ồ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Bùi Ái

,4

CÔNG NGHỆ LÊN MEN
ỨNG OUNG TRONG
CÔNG NGHỆ THựC PHAM
(Tái bản lần thứ ba)

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC Qưốc GIA
TP HỒ CHÍ MINH – 2009

ĐHQG.HCM-09

211-2009/CXB/49-12

H.GT. 758-09ö(T)

MỤC LỤC
LỜI NÓ I Đ ẦU
Chương 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CON ETYLIC
1.1 N guyên liệu – yêu cầu kỹ th u ậ t
1.2 Các phương pháp công nghệ sả n xuất cồn etylic

7
7
10

1.2.1 Sơ đồ tổng quát

10

1 .2.2 Các phương pháp sả n xuất điển hình

11

Chương 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA
2.1 N guyên liệu dùng tro n g sản xuất bia

43
43

(raw m aterial producing beer)
2.1.1 Nước (water)

43

2.1.2 Đ ại m ạch (barley)

50

2.1.3 T h ế liệu

62

2.1.4 N ấm m en (yeast)

64

2.1.5 H uplông

73

2 .1.6 Các c h ấ t phụ gia

82

2.2 S ản x u ất m alt đại m ạch

82

2 .2 .1 Mục đích, ý nghĩa, định nghĩa m alt

82

2 .2.2 Qui trìn h công nghệ sản xuất m alt đại m ạch

83

2.3 Sản x u ất bia

129

2.3.1 C h ế biến dịch đường – nấu bia

129

2.3.2 L ên m en – ủ chín bia

159

2.3.3 H oàn th iệ n sản phẩm bia

175

Chương 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHO
3.1 Tổng quan – P h â n loại sản p hẩm

190
190

3.2 Công nghệ sả n xuất vang nho trắng,
rượu cham pagne và rượu nguyên liệu cho cognac

191

3.3 Công nghệ sả n xuất vang nho đỏ

201

3.4 N ấm m en dùng tro n g sản xuất rượu vang

210

3.5 Yêu cầu đội với nhữ ng nấm m en rượu vang

218

Chương 4 CÔNG NG HỆ SẢN XUẤT MỘT S ố LOẠI
RƯỢU UỐNG CAO ĐỘ

223

4.1 Công nghệ sả n xuất rượu cognac

224

4.2 Công nghệ sả n xuất rượu w hisky

228

4.3 Công nghệ sả n xuất rượu rum

-231

T Ả I L IỆ Ụ T H A M KH ẢO

235

LỜI NÓI ĐÁU
H iện nay việc trình bày ứng dụng của công nghệ lèn men nói chung
trong các lĩn h vực kin h tể quốc dân lả quá rộng, đa dạng và phức tạp,
cho nên trong cuốn sách CÔNG NG H Ệ L Ê N M E N ỨNG D Ụ NG TRO NG

CÔNG N G H Ệ T H ự C P H Ầ M Tác giả chi giới hạn bằng việc trìn h bày
ứng dụn g công nghệ lên m en trong ngành công nghiệp chế biến thực
phẩm. M uốn xác đ ịn h được tính riêng biệt của ngành công nghiệp chế
biến thực phẩm, trước h ết ta cần quan tâm đến các yếu tố:
– M ục tiêu của công nghệ chế biến thực phẩm .
– N guyên liệu và sản p h ẩ m cuối cùng của qui trìn h công nghệ chế
biến thực phẩm .
– Đ ịnh h ìn h qui trình công nghệ chẽ biên thực phẩm .
Trên cơ sở đó, ta dễ d à n g tìm được “chỗ đ ặ t” cho công nghệ lên
men ở nhữ n g điểm, đoạn và thậm chí toàn bộ quá trìn h công nghệ m ột
cách hợp lý, khoa học và hiệu quả nhát.
Đc tạo ra được m ột sản phẩm thực phẩm m ang tín h tiến bộ, và
hoàn thiện, mà trong qui trìn h công nghẹ đà có “chỗ đ ặ t” của công nghệ
lên men, thì n h ấ t th iết p h ủ i thấy rõ tính tiến bộ và hoàn thiện của hai
m ặt sau:
– Phần cứng: m áy móc, trang thict bị, dụng cụ đáp ứng ở mức độ nào?.
– P hần m ềm : qui trìn h công nghệ được áp d ụ n g trẽn p h ầ n cứng đó
dà hợp ỉỷ, thỏa đ á n g chưa?.
S ự dóng góp tích cực của công nghệ lẽn m en trong việc tạo ra
nliửng sản p hẩm mới, làm phong phú và da dạng hóa m ặ t hảng trong
công nghiệp ch ế biến thực p h ẩ m là điều đã được kh ẳ n g định.
Đã có nhiều năm làm công tác giảng dạy đcù học và N C K H trong
lĩnh vực công nghẹ lẽn m en, Tác gia dã rất cố gắng hoàn th à n h tài liệu
VỎNG NGHỆ LÊN MEN ỨNG DỤNG TRONG CỒNG NGHỆ T ĩ ỉ ự c PHẨM”
với mong m uôn g iú p ích cho sinh vi en ngành Công nghệ Thực phàm tự
địn h hường và phát huy sự học hỏi của mình vào thực tế cuộc sống.

Tuy n h iê n, sự m ong m u ố n và hy vọng của tác giả là vồ cùng lớn,
trong kh i sự hiểu biết và kh ả n ă n g lại vô cùng n h ỏ, lù uçry /¿/ù CỈ/Ổ/1 sđc/i

này được ra đời, chắc chắn là n h ữ n g lời chè sẽ n h iều hơn gấp nhiều lần
nhữ ng lời khen, dù vậy, đối với tác giả thì đều quý trọng n h ư nhau, m iễn
là những lời chè, khen đó xu ấ t p h á t từ th iện tâm.
R ấ t m ong nhận được sự ch ỉ giáo của các bậc Giáo sư, T iến sĩ, học
g iả, sự cliịa sẻ của các đồng nghiệp, đặc biệt là nhữ n g ý kiến đóng góp
của các em sin h viền ngành Công nghệ Thực p h ẩ m đ ể cho cuốn sách này
hoàn thiện hơn trong nhữ ng lần tái bản sau.
Địa chỉ liên hệ: Bộ m ôn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đ ại học
Bách khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 268 Lý Thường Kiệt, Q10, TP HCM.
Đ iện th o ạ i: 8646251.
Tác g iả
GVC- B ù i Á i

Chương 1

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỔN ETYLIC
N g u y ê n tắ c cơ b ản
Có th ể sử dụng tấ t cả các loại nguyên liệu chứa đường lên m en
được, hoặc nguyên liệu chứa gluxit có th ể chuyển hóa th à n h đường lên
men được để sả n x u ất cồn etylic.
Dựa tr ê n nguyên tắc đó, người ta chia ra ba nhóm nguyên liệu sau:
– N guyên liệu chứa nhiều tinh bột (gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì,
đại m ạch….).
– N guyên liệu chứa đường (rỉ đường, nước mía, tr á i cây chín,….).
– N guyên liệu chứa nhiều xenlulo (celluỉose) (rơm rạ, gỗ vụn, mùn cưa,…).

1.1 NGUYÊN LIỆU -YÊU CẦU KỸ THUẬT
T rê n thực tế, chỉ có hai nhóm nguyên liệu đầu được sử dụng trong
sản xuất, n h ó m th ứ ba do hiệu quả kinh tế kém không được sử dụng.

Đối với nước ta, gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ
trương dùng gạo để nâu rượu, mà khuyến khích dùng các loại ngũ cốc
thay th ế n h ư ngô, khoai, sắn,….
7-

N g ô (bắp): được trồng nhiều ở vùng n h iệt đới và á n h iệ t đới như

Trung Mỹ, châu Á,…. H ạt ngô có chứa nhiều tin h bột, m ột ít đường, dùng
để sản xuất rượu êtylic rấ t tốt. Cấu tạo của h ạ t ngô gồm có phỏi và nội
nhũ. Phôi chiếm từ

12 -í- 15% trọng lượng hạt, còn lại 85 -r 88% là nội

nhũ. T inh b ộ t ngô chủ yếu nằm trong nội nhũ, trong đó kho ản g 1 0 -T 15%
là am yloza (amylose) và 85 -T 90% là amylopectin. Ngoài ra, trong nội nhũ còn
có 0,5 -r 0,6% ax ít béo. Các hợp chât chứa nitơ trong h ạ t ngô hầu h ế t là
pro tein, p h ầ n lớn thuộc nhóm zein, ngoài ra còn có p ro la m in, glutelin\
album in h ầu nh ư k h ông có; globulin chiếm khoảng 0,4% trọ n g lượng h ạt.
Zein là m ột d ạn g protein khồng đầv đủ vì thiếu các axit am in không th ay
th ế như triptoplian, lysin (lysine). Đặc biệt, hàm lượng cha’t béo ở ngô
nhiều hơn n h ữ n g h ạ t ngũ cốc khác và tập trung chủ yếu ở phôi, – chiếm
từ 30 -r 40% trọ n g lượng phôi, – chất béo này đa sô’ là axit chưa Ĩ10, màu
vàng n h ạ t, chiếm 72% tổng lượng chất béo, thường ta tá ch phôi ra để ép
lấy dầu làm bơ n h â n tạo hay dầu ăn, ngô đã tách phôi dùng để nấu rượu.

8

Chương 1
G luxit trong ngô gồm có:

– T inh bột chiếm 43,47 -r 61,8%;
– Đường chiếm 1,76 -4- 4,62%;
– D estrin và pectin: 1,09 -ĩ- 14,67%.

Theo V.L.Cretovich, th à n h p h ần % trọ n g lượng của m ột sc> loại ngũ
cốc như b ảng 1 .1 .
B ả n g 1.1
^ ^ ^ Ị T i à n h phần

NƯỚC

Protit

Ngô

14,0

10,0

4,6

67,9

2,2

1,3

Thóc

12,0

6,7

1,9

63,8

10 4

5,2

Đại mạch

14 0

10,5

2,1

66,4

4,5

2 ,5

68,2

2,0

1.6

Chất béo

Gluxit

Xenlulo

Loại hạt

Lúa mì mềm

2-

14,0

12,0

17

Tro

S ắ n (khoai mì): thường được trồ n g nhiều ở các vùng đ ấ t đồi,

không cần nhiều đến chăm bón, n ăn g su ất tru n g b ìn h từ 8 -ĩ- 10 tấ n /h a .
Thời gian sin h trư ởng từ 10 -ỉ- 12 th án g. Có nhiều loại sắn khác n h au như
sắ n đ ắng và sắn ngọt, hoặc dựa vào m àu sắc của vỏ chia ra sắ n vỏ v à n g
hoặc sắn trắn g. T h à n h p h ần hóa học của sắ n tươi và khô như b ả n g 1.2
(theo % trọ n g lượng)
B ả n g 1.2
^ ^ ^ ^ T h à n h phần

NƯỚC

Protit

Chất béo

Gtuxit

Xenlulo

T ro

Sắn tươi

70,25

1,120

0,41

26,58

1,11

0,54

Sắn khô

13,12

0,205

0,41

74,74

1,11

1,69

Loại

Đặc biệt, tro n g sắn có axit HCN r ấ t độc, với h àm lượng từ
0,007 4- 0,24% trọ n g lượng, thường tập tru n g ở vỏ và xơ. s ắ n càng d ắ n g
càng chứa nhiều HCN. Để tá ch HCN thường ta p h ải ngâm sắn tro n g nước
lạ n h hay nước vôi.
3Khoai: trê n th ế giới, khoai được dùng như m ột nguyên liệu ch ín h
để s ả n xuất cồn etylic, như ở châu Âu hay dùng khoai tâ y (Nga, Đức,
P háp…), ở vùng n h iệ t đới như T rung Quốc, N h ậ t, V iệt Nam… hoặc các
nước châu Phi, T rung Mỹ thường dùng khoai lang. T h àn h p h ần hóa học
tru n g b ìn h của khoai lang như b ản g 1.3 (theo % trọ n g lượng)
B ả n g 1.3
^ T h à n h phần
Loại khoai

NƯỚC

Protit

Chất béo

Gluxit

Xenlulo

Treo

Khoai tây tươi

74,9

1,99

0,15

20,8

0,98

1,0’9

Khoai lang tươi

68,1

1,60

0,50

27,9

0,90

Khoai lang khô

12,9

6,10

0,50

76,7

1,40

1.0*0
2,40

9

C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y lic

Trong tin h bột khoai có từ 13 * 25% là amy loza và 77 -ỉ- 87% là
am ilopectin. Khoai lang tươi rấ t khó bảo quản, thường ta ph ải x ắt lá t
phơi khô hoặc sấy. Trung bình cứ 3 kg khoai tươi ta thu được 1 kg
khoai khô.
4- C ác lo ạ i n g ủ cốc khác
Ớ nước ta thường dùng ngô, khoai, sắn để sả n xuất rượu etylic là
chủ yếu, ngoài ra còn có th ể dùng tâm, cám, gạo p h ế liệu… ơ châu Au có

th ể dùng lúa mì, đại mạch…. T hành phần hóa học tru n g bình theo %
trọng lượng của m ột sô’ h ạ t ngũ cốc như bảng 1.4
B ả n g 1.4
^ ^ – < r h à n h phầnNƯỚCProtitChất béoGluxỉtXenluloTroGạo giã12,69,000,5077,000,400,50
Gạo xay

11,6

9,10

2,45

74,79

0,65

1,41

Tấm

77,00

0,60

0,70

Loại hạt

1 18

8 90

1,00

Cám

12,5

13,17

10,12

38,72

14,05

11,44

Mì đen

14 0

11,00

1 70

69,60

1,90

Kiếu mạch

12 8

10,20

5,30

59,70

Kê

12 5

10,60

3,90

61,10

10.00
8,10

1,80
3,00
3,80

Những dạng nguyên liệu phế thải có chứa đường
5R ỉ đường (m ật rỉ) là phế liệu chứa đựng nhiều đường
tin h trong sản xuất đường từ mía hoặc củ cải đường. T hông thường tỉ
đường trong sản xuất đường mía chiếm khoảng 3 -r 3,5% trọ n g lượng
Tùy thuộc vào giông mía, điều kiện trồng trọt, công nghệ sả n
đường…, th à n h p h ầ n rỉ đường dao động như sau:

Nước: 15 20%; C h ất khô: 80 -T- 85%.

không k ết
lệ rỉ
mía.
xuất

Trong đó, có 60% là đường (40% là đường sacaroza (saccharose),
20% là fructoza (fructose) và glucoza (glucose)) và 40% ch ất khô còn lại là
ch ất phi đường (không phải là đường).
Trong th à n h p hần phi đường có khoảng 30 -ỉ- 32% hợp ch ất hữu cơ
và 6 T 10% hợp c h a t vô cơ. Trong hợp chất vô cơ, theo Mắc – Dinit, gồm có
K20 : 3,5%
Fe20 3: 0,2%
MgO: 0,1 %
Sulfat: 1 ,6%
CaO: 1,5%
S i0 2: 0,5%
p 20 5: 0,2%
Clorit: 0,4%
Trong những hợp ch ất hừu cơ gồm có hợp châ’t có chứa nitơ và
không chứa nitơ ở dạng amin như: axit aspactic, axit glutam ic, leuxin,
izoleuxin. N itơ tổng sô’ chiếm khoảng 0,3 -T 0,5% (ít hơn so với lượng nitơ
có trong rỉ đường củ cải). Ngoài ra trong rỉ đường có m ột sô’ vitam in (tính
theo m icrôgam trê n 1 gam rỉ đường) như sau:

Chương 1

10

Thiam in {Thiamine): 8,3
Axit folic {Folic acid): 0,03*8
R iboflavin: 2,5
Pyridoxin {Pyridoxine): 6 ,5
Axit niconitic {Nicotimic acid): 21,0
Biotin {Biotin): 12,0
Axit p an to th en ic {Pantothenic acid): 21,4
M ặt khác, tro n g rỉ đường luôn có m ặ t vi sinh v ậ t với m ậ t độ r ấ t lthường gặp n h ấ t là những vi sin h v ật gây m àng và gây chua, d ẫn tới là m
giảm ch ất lượng của rỉ đường. Vì vậy, trong sản xuất ta hay dìrng
$uosilicat (fluosilicate) n a tri 2 y so với trọ n g lượng m ậ t ri để bảo quản.
Ưu điểm của việc sử dụng rỉ đường để sả n xu ất cồn etylic so với
những nguyên liệu khác là:
– Giá rẻ.
– Khôi lượng lớn, dồi dào.
– Sử dụng tiệ n lợi.
– Nguồn cung câp k h á phổ biến.
– Đặc b iệt ở nước ta, không phạm đến chính sách lương thực.

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC
1.2.1 Sơ đồ tổ n g q u á t

c ỏ n g n g h ệ s ả n x u â t c ồ n e t v lic

11

Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu ban đầu, các điều kiện khách quan
và chú quan cụ th e của môi nơi, sè áp dụng nhưng phương pháp đặc trưng

riêng, ơ mỗi phương pháp đều có thể áp dụng theo ba chiều hướng: gián
đoạn, bán liên tục hoặc liên tục.
1.2.2 C ác p h ư ơ n g p h á p sả n x u ấ t đ iển hình
1- Qui trình còng nghệ sản xuất etanol từ nguyên liệu chứa nhiều tinh bột

T rên cơ sở sử dụng nấm mốc, chia ra:
A- PHƯƠNG PH Á P AMYLO:
Đây là m ột phương pháp cô điển. Nấm mốc dùng đường hóa tin h
bột được nuôi cấy ban đầu trong phòng thí nghiệm ở điều kiện môi trường
đặc, nhưng khi dưa vào sản xuất thì nấm mốc được p h á t triể n và đường
hóa trong môi trường tương đôi loăng (nấm mốc được nuôi và p h á t triề n
theo phương thức chìm sâu). Phương pháp này còn được ứng dụng nhiều ở
các nước Á đông như T rung Quốc, N hặt Bán, Việt Nam….
N ăm 1892, lần đầu tiê n Calm ette đă phản lập từ m en thuôc Bắc
m ột loại nấm môc vừa có tác dụng đường hóa vừa cồn hóa được, lúc đầu
gọi là Amyỉomyces Rouxii, về sau gọi là Mucor Roưxii. T rên cơ sở đó đến
1895, phương pháp Amylo đã được ứng dụng ờ các n h à máy cồn – rượu của
Dỏng Dương.
Phương pháp Amylo có những đặc diêm sau:
– Nhờ đường hóa khá triệ t đê nên hiệu suất rượu so với nguyên
liệu cao.
– Tuy n h iên, do chu kỳ m ột mẻ rượu kéo dài, nên năng suất cúa n hà
m áy bị h ạn chế.
– Nhược điếm lớn của phương pháp này là kén chọn nguyên liệu: chỉ
th ích hợp với gạo, bắp (khoai và sắn khi nấu cho cháo có độ n h ớ t cao,
khó nuôi cấy chìm – sâu đối với nấm mốc). Mặt khác, ớ phương pháp này,
việc ứng dụng vi sin h v ật (nấm môc vả nấm men) đều cùng tro n g m ột
th iế t bị là th ù n g ú, do vậy cần phái có một chê độ vô trù n g ch ặt chẽ.
H iện nay, tạ i N hà máy Rượu Bình Tây, phương pháp Amylo được
áp dụng hoàn chinh n h ất, cho nên ta sè xem xét cụ thề qui trìn h công

nghệ cua N hà m áy Rượu Bình Tây theo các bước sau:
– Xừ lý, nâu chín nguyên liệu.
– Đường hóa – lên men.
– Chưng cất, tin h chế cồn.

Chương I

12

Sơ đồ cô n g n gh ệ sả n x u ấ t e ta n o l (e th a n o l) th eo p h ư ơ n g p h á p A m ylo
NGUYÊN LIỆU BỘT
(ngô, khoai, sắn, tấm …)

C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y lic

13

Thực hiện: Bột và nước được phối trộn theo m ột tỷ lệ thích hợp
(1/2 -r 3) ở th u n g ngâm (15 ~ 30’), đồng thời dùng H 7SO4 có nồng độ 33°Be
(4 -ỉ- 6 lít/tấ n bột) hoặc HC1 20°Be (8 T 9 kg/tấn bột), sau đó chuyển qua
nồi nấu có cán h khuấy, áp lực nấu trong nồi từ 3,5 -r 4,2 kg/cm2, thời gian
nấu từ 60 -r 90’ tùy loại bột. Sau khi nấu cháo chín, cháo được chuyển qua
thùng ủ (đường hóa và lên men). Dùng nước dội nguội th ù n g ủ để hạ
n h iệt độ khôi cháo từ

100°c

xuống khoảng 39°c, kiểm tr a độ chín của

cháo (bằng tốc độ lọc cháo, độ Bal từ 12 -r 18%). Mở van n én khí, đưa m ột
1

bình cầu m ột lít mốc giông vào thùng ủ, tiến h àn h đường hóa từ 35 -r 40
h, đồng thời liên tục mở khí nén. Kiểm tra khi độ đường đ ạ t 50 -ỉ- 60 g/1
thì tiếp tục đưa m ột bình cầu một lít nấm men giống vào, mở m ạnh van
nén khí đế h ạ n h iệ t độ xuông khoảng 32°c, nén khí liên tục trong 24 h
để p h át triể n sin h khôi nấm men, đồng thời tiếp tục quá trìn h đường
hóa. Khi kiểm tr a th â y độ đường đạt 90 -ĩ- 100 g/1 thì dừng k h í nén, thực
hiện quá trìn h lên m en kỵ khí để sinh etanol. Sau 72 -r 96 h tiế n h à n h
kiềm tra độ rượu, đưcmg sót, axit, nh iệt độ và soi kính quan sá t tế bào
n ấm men… đề quyết định thời điểm kết thúc lên men.
S ơ d ồ th iế t b ị n ấ u (H .l.l)ỉ
1- phễu ngâm nguyên liệu
2- cửa nạp nguyên liệu
vào nồi nấu
3- nồi nấu
4- hệ thống truyền động
5- van an toàn
6- bình đấu chống tắt ống
dẫn ra áp kế
7- áp kế
8- ống xả hơi thừa
9- ống hơi chính
10- ống hơi phụ thuộc vào
nổi
11- ống lấy mẫu
12- ống dẫn khối nấu sang
thùng ủ

13- binh chứa axít
14- ống nước

Hình 1.1

Chương 1

14

S ơ đồ th iế t b ị th ù n g ủ (H.1.2)

1- trục khuấy; 2- cánh khuấy mài chèo; 2 – cánh khuấy mỏ neo; 3; 3 ’. Vòng xả nước làm nguội
4- ống dẫn cháo vào; 5- ống cấy nấm mốc. nấm men; 6- ống đo nhiệt độ; 7- bình lọc khí
8- kinh quan sát; 9- bình lọc CO / 10- ống sang hèm từ thùng này sang thùng khác khi hư hỏng
10 – ống ráp với ống sang hèm; 11- ống ra từ đáy có thể ráp với ống dẫn hèm ra hay ống dần
hoi khí nén; 12; 12’- hố thàm dò

H ìn h 1.2
Việc chuẩn bị mốc giống và nấm men giống được tiến h àn h n h ư (H.Ỉ.3):

Mốc giống:

1- ống nghiệm đã nuôi cấy được 24 h; 2 ‘ bình cầu chứa gạo; 3- bình cầu có 500ml dịch
đường 4°Ball; 2′- bình cầu gạo có mốc dà phát triển; 4- bình mốc giống sản xuất;
nghiệm có chứa sẩn 3ml dịch đường

– Trong ống nghiệm: 3ml dịch đường 4°Ball
– Bình cẩu: 20 g gạo -h 3ml nước cất

Hình 1.3

V- ống

15

C ô n g n g h ộ s ả n x u â t c ồ n e t y lic

Thời gian để cho mốc p h á t triển trong bình cầu là 6 -7- 7 ngày.
Men giố n g :
1- Ống giông đã nuôi cấy 24 h
2- bình cầu dịch đường
3- ống nghiệm chứa dịch dường -để giữ
giống. Các môi trường được hấp 30’ ở

©

(D
I

@

p = 1,5 kg/cm2

thùng ủ

– Ống nghiệm: 10ml dịch đường 13 -í- 14°Ball
– Bình cầu: 500mi dịch đường 13 -í- 14°Ball. Thời gian nuôi cấy 24 h

H ình 1.4
S ơ dồ c ô n g n gh ệ sả n x u ấ t etan ol theo p h ư ơ n g p h á p M ycom alt
( NGUYÊN
ngỊ
LIỆU Bộ t ;

x
Nấu sơ bộ (hổ hóa)

– Tỉ lệ nước nóng/bột:
1,8 -2,51/kg
Axit (tương tự Amylô)
– 1°: 60-90°C
– x: 30-75’
– P: 3,5 – 5at
40 – 90’

Nấu chín

– 1° : 102 – 105°c
– P: 0,2 – 0,5at
– t: 40 – 50’

Nấu chín thêm

ĩ
Làm nguội nhanh (đến 55 – 60°C)

T
Mycomalt 10-12%

trọng lượng nguyên liệu

————-

ĐƯỜNG HÓA (15-45′)
(khuấy trộn liên tục)

r

Đường
,
c- E
-7U
Kiếm tra Ị pH

…..

Tách bẳ, tạp chất

I

Hạ nhiệt độ nhanh (về 30-32°C)
Men giống

Giống
trung gian

ĩ
LÊN MEN (72 – 96h)

ĩ

r – Độ rượu
Kiểm tra < - Đường sót
pH

Chưng cất

z

r z
Cồn thô

I
Tinh chế

CÓN SẢN PHẨM

– Etanol
Kiểm tra i – Axit
t – Aldehyt, este

Chương 1

16

B- PHƯƠNG PHÁP MYCOMALT
M ycomalt là chế phẩm thô của nấm mốc, được nuôi cây tr ê n bề m ặ t
của môi trường đặc gồm cám bổi hoặc bột ngô và trấu. Lượng ch ế phẩm

thô (mycomalt) dùng đường hóa khá lớn, thường từ 10 -ĩ- 1 2 % so với trọ n g
lượng nguyên liệu tin h bột, còn lượng nâin m en dùng để lên m en chiếm
khoảng 10 % so với th ể tích dịch đường lên men.
So với phương pháp Amylo, phương pháp M ycomalt có m ột sô» ưu
điểm sau:
– í t bị chua nhiễm, không đòi hỏi chế độ vô trù n g nghiêm n gặt.
– Rút n g ắn được chu kỳ sản xuất, từ đó dễ tă n g n ăn g suất.
– K hông k én chọn nguyên liệu.
– T hích hợp cho qui mô sả n xuất công nghiệp qui mô nhỏ, vừa.
Bên cạnh đó, 11Ó cũng tồ n tạ i nhiều nhược điểm :
– Tôn n h iều diện tích để nuôi cấy nârn mốc ( lm 2 chỉ nuôi được
10 + 16 kg).
– Tôn nhiều bột ngô, trấu, cám để nuôi cấy n ấm mốc.
– Thao tá c nuôi cây nấm mốc vất vả hơn, gây m en giông phức tạp
hơn so với phương pháp Amylo.
– Tôn nhiều th iế t bị đường hóa, lên m en hơn.
– C ần có m áy lạn h đê làm nguội n h an h dịch đường h ó a từ 60°c
xuông 30ƯC.
H iện nay giông mốc sử dụng theo phương p h áp này là Asp.Ư ssam i
từ gốc chính là Asp.N iger.
Đặc điểm của giống này là đường hóa tót, song dịch hóa kém, bởi
vậy đang có xu hướng k ế t hợp với Asp.oryzae hoặc Asp.Avvamory. Các
giồng này đều được h u ân luyện chịu được thuốc s á t trù n g N a2S iF 6 với
h àm lượng 2 -b 4/vạn.
Để sản x u ất etanol theo phương pháp M ycomalt, trước h ế t ph ải sản
xuất ra m ycom alt theo các bước sau:
a- S ả n x u ấ t g iố n g tro n g p h ò n g th í n gh iệm
• L àm m ôi trường
– Ông nghiệm : nước n ấm vàng đường hóa + nước m alt + agar.
– Bình ta m giác: 100 g bột ngô + 30 g trấ u nhỏ + 120 g nước cất,

h ấp trong 2 giờ, lấy ra 25 -r 26 g cho vào bình ta m giác loại 500 ml, vô
trù n g ở áp su ất 1,5 atm tro n g 30’.

17

C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e ty lic

Chọn giống (H .Î.4):

H ình 1.4

0 0 0
1

2

3

Sau khi p h ân lập để hộp petri vào tủ ấm 2 T 3 ngày, khi khuẩn lạc
mọc th à n h bào tử, lấy hộp petri đó ra, chọn khuẩn lạc nào có tơ m àu
vàng, p h ía dưới m àng tơ có màu vàng n h ăn nheo, bào tử có m àu nâu bạc
đem cấy vào 3 -r 4 ống nghiệm thạch.
• Giữ giống và cấy truyền
T rong sô” 3 4- 4 ống nghiệm thạch trên, chọn hai ống tô t n h ấ t làm
giồng gốc và gọi là giông nguyên thủy. Lấy một ống cấ t vào tủ lạn h để
giữ giống còn m ột ống đem dùng vào sản xuất. Ong đem dùng vào sản
xuất được cấy sang 10 -ỉ- 12 ống và gọi là đời 1. Lấy 1 tro n g 10 -r 12 ống
trê n cấ t vào tủ lạ n h để chuẩn bị cho đời 2. Số ống còn lại đem dùng cấy
vào bình tam giác. Ông đời 1 cấy sang 10 -r 12 ống đời 2, lấy m ột ống ở

đời 2 cấy sang đời 3 và sau 4 đời cần p h ân lập lại.
• Cấy giống vào bình tam giác
L ấy m ột ống nghiệm cấy vào 8 T 9 bình tam giác có bột ngô và trấ u
nhỏ như trê n đã chuẩn bị, để t° 30 -f 32°c, độ ẩm 95 -r 100% trong thờ i
gian 6 ngày, sau đó m ang dùng hoặc cất ở tủ lạn h nhưng không quá 4
tuần.
ò- S ả n x u ấ t m ốc tru n g g ia n
• Phối ch ế nguyên liệu
B ột ngô nhỏ: 100%
T rấu nhỏ: 35%
hoặc:

Nước: 75% (theo trọng lượng bột ngô và trấu )
B ột ngô to: 100%
B ột ngô nhỏ: 20%

T rấu nhỏ: 20%
Nước: 80% (theo trọng lượng bột ngô và trấu).
Sau khi trộ n đều xong, cho qua m áy đánh tơi rồi đưa đi h ấp ở áp
su â t thường^trong 3 giờ đôi với bột ngô nhỏ, 4 giờ đối với bột ngô to.

Chương 1

18

• L à m nguội và trộn giống;
Sau khi hấp xong, nguyên liệu được lấy ra cho qua m áy đ á n h tơi và
dùng quạt để làm nguội. Khi n h iệ t độ giảm xuống 36 4- 38°c, trộ n giỏng
mốc vào theo tỷ lệ 0,3% so với trọ n g lượng nguyên liệu. Chú ý, trộ n giông

cho th ậ t đều. Khi n h iệ t độ giảm xucmg 30 4 31°c, cho nguyên liệu đã trộ n
giông vào khay và đưa vào phòng ủ môc. Lúc đầu ta ủ mốc tro n g đông lớn
nhằm giữ n h iệ t và ẩm để giông p h á t triể n, cứ 3 giờ đảo trộ n m ột lần,
n h iệ t dộ phòng ủ là 29 4- 30°c, độ ẩm giữ ở 95 4- 100°c và n h iệ t độ trong
giông là ± 30°c. Sau 6 giờ ủ đống lớn, tiếp tục ủ đống nhỏ tr ê n khay, độ
dày khoảng 1,5 -ỉ- 2 cm, n h iệ t độ phòng ủ > 30°c, độ ẩm 95 4- 100%, n h iệ t
độ trong giống là 33 ± 1 °C; sau 9 4- 10 giờ ủ đông nhỏ, giông k ế t bánh.
Khi giông k ế t b á n h tố t, ta tiế n h à n h bẻ nhỏ, n h iệ t độ phòng duy trì
29 -ĩ- 31°c, n h iệ t độ giống 34°c ± 1. Bẻ nhỏ sau 5 4- 10 giờ th ì đậy vải ướt
đã th a n h trù n g để nguội. Thời gian đậy vải ướt phụ thuộc vào môi trường
khô hay ẩm, n h iệ t độ trong phòng cao hay th ấp. Thường sau khi đậy vải
ướt tơ p h á t triể n n h an h từ m àu trắ n g th à n h m àu vàng, và k h i tới giai
đoạn giông p h á t triể n m ạn h không n ên đậy vải vì n h iệ t độ giông sè tăn g
nhanh, n ấm dại dễ p h á t triể n, chỉ n ên đậy vải khi n h iệ t độ giông tăng
vừa và đang ở thờ i kỳ p h á t triể n chậm. Sau 32 4- 40 giờ, bào tử b ắt đầu
đen, tă n g n h iệ t độ phòng lên 31 4- 32°c, n h iệ t độ giông 35°c.
Sau 40 4- 50 giờ tiếp tục tăn g n h iệ t độ tro n g p hòng lên 36°c để
n h iệ t độ của giông không giảm xuống quá n h an h. Khi giống chín đến bào
tử đen h ết, đem h ế t giông sấy ở n h iệ t độ 38 -f 40°c và độ ẩm cuối cùng
của giống 14 4- 15%.
• Bảo quản
Giông lấy ra chưa dùng h ết p hải được bảo quản tố t b ằn g cách sấy
khô ở n h iệ t độ 40°c, đựng vào bao giấy khô và sạch.
c- S ả n x u ấ t m yc o m a lt (giống sản xuất)
Quá trìn h này cũng gần giông như sản x u ất mốc tru n g gian, với các
công thức phôi trộ n nguyên liệu như sau:
Bột ngô nhỏ: 100%
T rấu nhỏ: 35 4- 40%
hoặc:

Nước: 50 4- 55% (theo trọ n g lượng b ộ t ngô và trấu )
Cám: 10 0 %
Bột ngô nhỏ: 25 4- 30%
T rấu nhỏ: 30%
Nước: 48 4- 50% (theo trọ n g lượng cám, bột ngô và trấu )
Cách tiế n h à n h giông như sản xuất mốc tru n g gian.

19

C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y lic

Sơ đồ công nghệ sản xuất mycomalt. ở qui mô công nghiệp (H.1.5)
Nguyên giống

m
b)

i—

m

Đường hóa

10

1

2

3

4

5

6

11

12

13

1- cân nguyên liệ u ; 2- trộn nguyên liệu; 3,5,13- m ảy đảnh tơi; 4- nồi hấp;
6- trộn giố n g ;

7- ống giống; 8- bình tam giác giống; 9- khay giống;

10- phòng ủ giống; 11- khay m ycom alt; 12- phòng ủ m ycom alt.

H ình 1.5
2- Q ui tr ìn h côn g nghệ sả n x u ấ t e ta n o l từ m ậ t r ỉ

20

Chương 1

ở khâu pha loãng sơ bộ để thực h iệ n axít hóa và xử lý tạ p c h ấ t

trong m ật ri, cần tu ân thủ:
1- N ồng độ m ậ t ri không chê từ 50 -ỉ- 60° Bx
2- Lượng axit cho vào từ: 0,35 + 0,4% trọ n g lượng m ậ t rỉ
3- Lượng crolua vôi: 0,01% -ỉ- 0,05%
4- Lượng K M n 0 4 không quá 5ml/1000 lít nồng độ 50%
5- Thời gian axit hóa: 4 + 6 giờ (2 + 3 giờ cho k h ông khí n én, 2 + 3
giờ để lắng),
Với phương pháp lên m en m ột nồng độ, vì là phương p h áp cổ điển,
tương đốí đơn giản, dễ thực h iện, n ê n được áp dụng k h á phổ biến. Song,
đây là phương pháp có nhiều nhược điểm:
– Cùng m ột nồng độ dịch m à p h ải thực h iện h ai n h iệm vụ vừa gây
m en giông, vừa lên m en tạo etanol, n ên h àm lượng etanol tro n g dấm chín
r ấ t th ấ p
– K hông chủ động kiểm soát dược c h ấ t lượng m en giông trước khi
lên m en kỵ k hí tạo etanol. Do vậy, hiệu su ấ t lên m en thường th ấ p, chất
lượng cồn thu được không cao.
Để k h ắc phục nhữ ng nhược điểm tr ê n đây, người ta chuyển sang
phương pháp lên m en với hai nồng độ khác nhau:
– N ồng độ loãng: dùng để nuôi và gây m en giông.
– N ồng độ đặc: dùng dể lê n m en sinh etanol.
Điều k iện kỹ th u ậ t cần tu â n theo khi ph a dịch lên m en có nồng
độ loãng:
1 – N ồng độ m ậ t ri được pha về 10+12° Bx, tro n g đó đường chiếm
6+ 8% .

2- Lượng (N H 4)2S 0 4 cho vào với tỷ lệ 0,35 + 0,4% so với trọ n g lượng
m ật ri.
3- S uper – p h o tp h at cho vào với tỷ lệ 1% so với trọ n g lượng m ật rỉ.
*4- Độ chua: 0 ,8 + 1°

5- N h iệ t độ: 27 + 30°c.
Điều k iện kỹ th u ậ t cần tu â n theo k hi pha dịch lên m en có nồng
độ đặc:
1 – N ồng độ m ậ t rỉ được pha về .30 + 32° Bx, tro n g đó đường chiếm
18 + 23%.
2- Lượng (NH4)2S 0 4 cho vào với tỷ lệ 0,18 + 0,2% so với m ậ t rỉ.
3- Lượng super – ph o tp h at: 0,4% + 0,5%

C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y lic

21

4- Độ chua: 0,6 + 0,8°
5- N h iệ t độ: 27 – 30°c.
B ằng phương pháp lên m en hai nồng độ, k ết hợp với điều kiện lên
m en gián đoạn, bán liên tục hay liên tục, sẽ nâng cao đưực hiệu su ất tổng
thu hồi, đồng thờ i c h ấ t lượng cồn thu được sẽ rấ t tốt.
M ột sô” sự cố thường xảy ra trong quá trìn h lên m en và biện pháp
xử lý:
a- L ên m en ch ậ m

N guyên nhân:
– N h iệt độ dịch lên men quá thấp, men giống sin h sản chậm .
– T hiếu c h ấ t din h dưỡng.
– Số lượng tế bào nấm m en sông không đủ.
B iện p h á p xử lý:
– T ăng cường theo dõi n h iệ t độ ổn định.
– Bổ sung c h ấ t dinh dưỡng: cám, (NH4)S 04, Ca3( P 0 4)2…
T ăng cường th o án g khí trong giai đoạn lên men.

– Dùng phương pháp p h ân cắt để nâng cao số t ế bào.
b- Độ a x it tă n g n h anh

N guyên nhân: thường do vi khuẩn sinh axit xâm nhập.
Biện pháp xử lý:
– P h â n cắt lượng m en khỏe cho vào.
– N âng cao lượng H 2S 0 4 hoặc cho thuôc sá t trù n g th ích hợp.
Biện pháp đề phòng:
– T ăng cường công tác quản lý, gảy cấy men, làm vệ sin h th iế t bị.
– T áng cường sá t trùng, thay giống mới.
c- S in h m à n g (thư ờng g ặ p kì ì ị lộn men rí dường)

N guyên nhân:
– Vi k h u ẩn sin h m àng xâm nhập.
– N ân g cao độ axit dịch lên men.
– G iảm bớt lượng Sulfat amôn, superphosphat (superphosphate).
d L ên m en q u ả nh an h

N guyên nhân:
– Đường sót tăng.
– N h iệ t độ lên m en cao.
– Khi lên m en có vi khuẩn xâm nhập.
– N ấm m en ch ết nhiều.

22

Chương 1
Biện pháp xử lý:
– T ăn g cường kiểm tra n h iệ t độ lên men, dội nguội kịp thời.

– Đề phòng vi khuẩn.

– P h â n cắt ít, không ch ế nồng độ đường cao.
Khi quá trìn h lên m en rượu dã chấm dứt, to àn bộ dịch đường đ ã
chuyến th à n h dấm chín, ch ất lượng của dấm chín được đ án h giá qua
những chỉ tiêu kỹ th u ậ t như: độ lên m en, h àm lượng c h ấ t đường lên m en,
độ axit, h àm lượng eta?iol….
C hú ý: Độ lẽn men là độ đo dịch đường đã lên m en qua lọc b ằ n g
đường k ế (saccarom et (saccarrometer)). Đây là m ột đại lượng chỉ tỷ trọ n g
của dâm chín tín h theọ % saccarom et. Độ lên m en m ột m ặ t phụ thuộc vào
hàm lượng các ch ất khô hòa ta n trong dấm chín, m ột m ặ t phụ thuộc vào
hàm lượng rượu trong dấm chín. H àm lượng chất khô càng nhỏ, h àm
lượng, rượu càng lớn th ì độ lên m en càng nhỏ. Khi h àm lượng ch ất khô
rấ t nhỏ th ì độ lên m en có th ể âm. Độ lên m en đo trực tiếp n hư vậy gọi là
độ lên m en biểu kiến.
Độ lên m en thực được đo b ằng dịch đường đã lê n m en qua lọc, qua
cất rượu và điều chỉnh về đúng th ể tích ban đầu. Đ ại lượng đo được
thường xấp xỉ tương ứng với h àm lượng ch ấ t khô hòa tan.
Quan hệ giữa số lượng nấm men, thời gian lên men và sự hình thành
rượu etanol
Quá trìn h lên men rượu từ rỉ đường dã được Iasin sk i n ghiên cứu và,
bằng thực nghiệm, ông đã lập được b ản quan hệ giữa lượng líấin m en và
thời gian lên m en như bảng 1.5.
B ả n g 1.5
Số lần thí nghiệm
Các chỉ số

1

2

3

4

Lượng đường đà lèn men (gam)

734

735

738

728

Thể tích của dấm chín (lít)

7,2

7,2

7,2

7,2

– Ban đầu

46

74

102

125

– Khi cuối

127

155,6

184

210

81

81,6

82

84

Lượng tế bào trung bình trong thời gian lên men (triệu/ml)

86,5

114,7

143

168

Lượng tế bào trong toàn bộ dấm chín (gam)

43,6

57,8

72,1

84,7

27

22

17

14

0,624

0,578

Lượng đường tổn thất khi lên men (%) so với lượng dường ban đầu

5,89

5,85

6,07

6,33

Hiệu suất rượu (%) so với lý thuyết

88,4

88,1

83,0

86,8

Hàm lượng tế bào (triệu/ml):

Lượng tế bào đã tăng (triệu/ml)

Thời gian lên men (giờ)
Lượng đường lên men do 1g tế bào lên men trong 1 giờ (gam)

0,623 0,614

23

C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ổ n e t y lic

Qua k ế t quả trong bảng 1.5, ta có thể rú t ra m ột vài n h ậ n xét:

– T rong th ờ i gian lên men chuyển đường th à n h etanol, tê bào nấm
m en vẫn tiếp tục sin h sản.
– Lượng t ế bào n ấm men mới sinh ra có sức p h á t triể n n h ư tế bào
nấm m en cũ chỉ phụ thuộc vào lượng đường lên m en và ít phụ thuộc vào
lượng nâ’m m en ban đầu.
Theo b ảng 1.5 cứ m ột lít dấm chín có 730: 7,2 * 100 g đường, 1 gam
đường sin h ra 0,8 tỷ tế bào nấm men và nặng (0,8

X

0,07) = 0,056 g. Từ

đó 1 kg đường sẽ tạo ra được 56 g tế bào nấm men.
– Lượng đường lên men tỷ lệ thuận với lượng tế bào n ấm men, có
nghĩa là tích số của lượng tế bào men và thời gian lên m en là một hằng số:
q. T = K
tro n g đó: q- lượng tế bào nâ’m men trung bình tro n g thời kỳ lên m en tín h
theo triệu tế bào/ml;
X- thờ i gian lên m en tính theo giờ;

K- h ằn g số thực nghiệm ,

(xem ơ cột th í nghiệm 1 và 4 ta có q = 86,5 và 168 triệu tế bào/1 ml và
tương ứng với th ờ i gian T = 27 và 14 h. K trong trường hợp th ứ n h â t là
2335, tro n g trường hợp thứ hai là 2352, như vậy K là h ằn g số thực
nghiệm ).
– Lượng đường lên men do 1 gam tế bào n ấm m en tro n g m ột giờ
gần như nhau, tru n g bình bằng 0,61 gam và căn cứ vào mỗi gam tế bào
n ấm men lên m en được 0,61 gam đường, ta có th ể tín h được thờ i gian liên
tục lên m en theo sô’ lượng tế bào men đã cho vào. Hoặc trá i lại, có th ể

căn cứ vào thờ i gian lên men thích hợp n h ất để quyết định sô’ lượng t ế
v bào nấm m en cần th iế t.
Để tín h th ờ i gian lên men ta có thể dùng công thức sau
= _______
___ _ _________s __________
1
(D + 0,028S)0,61 ‘ D + (D +_0,056S)
2

s__

trong đó:

X – thờ i gian lên men tính theo giờ;
s – tổng lượng đường lên men tín h theo kg;
D – sô’ tế bào nấm men trung bình trong th ù n g lên m en (kg);

0,028S – hệ sô’ đường hao tổn không lên men;
(B + 0,028S).0,61 – lượng đường lên men trong m ột giờ kể cả đường không
lên men;

*

0,61- lượng đường do 1 kg tê’ bào nâ’m m en lên m en tro n g m ột giờ.

24

Chương 1
Công thức để tính lượng đường lên men bởi 1 kg nấm m en trong 1 giờ:

c=

ng đó: X

lOịXD(Tgm + TLm)

[kg]

-hàm lượng đường tín h theo gam/100 ml dịch đường lên m en;
X ị – h àm lượng đường còn lại tín h theo gam/100 ml dấm chín;
D

-lượng nấm men tín h theo g/lít dấm chín;
Tg,„

T/,,„
Ví dụ 1.1

-thời gian gây men tín h theo giờ;

th ờ i gian lên m en tín h theo giờ.
H àm lượng đường tro n g 100 ml dịch đường là

16,4 g và

trong 100 ml dấm chín X j = 0,32 g. Nồng độ n ấm men tro n g 1 lít d ấm
chín: D = 16,5 gam (tín h theo 75% độ ẩm). Thời gian gây m en Tgm = 4,8
TịM= 19,2 giờ. Lượng đường lên

giờ và thời gian lên m en

nấm m en tro n g 1 giò’ sẽ là
c = »
4 – ° ‘3 2 > = 0,406 kg
16,5(4,8 + 19,2)
C hưng c ấ t và tin h c h ế cồn e ty lic

Chưng cất lả quá trình p h â n tách nhữ ng th à n h p h ầ n riêng biệt
trong m ột hỗn hợp chất lỏng có n h iệ t độ sôi khác n h a u. Hơi của những
ch ất lỏng đó ở n h iệ t độ khác nhau có áp su ất riên g p h ần khác nhau, hơi
chất lỏng nào có áp su ất riên g p h ầ n lớn thì c h ấ t lỏng đó sôi ở n h iệ t độ
th ấ p hơn và dễ bôc hơi hơn; như ở áp su ât thường, n h iệ t độ sôi của rượu
etylic nguyên c h ấ t là 78°c và nước là

100°c,

do đó rượu dễ bốc hơi

hơn nước.
Dấm chín bao gồm các chất dễ bay hơi như rượu etylic, este, aldehyt
và rượu bậc cao, các ch ấ t hòa ta n không bay hơi như d estrin, protein, các
ch ất vô cơ… cùng m ột ít đường m altoza (maltose) chưa lên m en và các
ch ất không hòa ta n như vỏ trâu, xác n ấm men. Do đó, d âm chín là m ột
hỗn hợp nhiều cấu tử. Nhưng h iệ n nay, lý th u y ết về chưng cất mới chỉ
nghiên cứu hệ hai cấu tử, m ặt khác, th á n h p h ần chủ yếu trong dấm chín
là nước và rượu etylic. Vì vậy, ta xem d ấ m chín n h ư là m ột hỗn hợp hai
cấu tử rượu etylic và nước đ ể nghiên cứu.
Đ ịnh lu ậ t về ch ư n g c ấ t

Đ ịnh lu ật về chưng cất dung dịch rượu – nước đã được Sorel,
D.P.Cônôvalôp và M .S.V retski n g h iên cứu. Theo Sorel, hỗn hợp rượu nước

có ba thông sô” biến đối: áp suất, n h iệ t độ và nồng độ. T rong khi chưng

25

C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y lic

cất, việc không chế áp suất hơi cho vào tháp tương đối ổn định; khi đó
nhiệt độ và nồng độ chịu ảnh hưởng lẫn nhau, ứng với mỗi nồng độ của
hỗn hợp rượu – nước đều có một nhiệt độ sôi n h ấ t định. Sorel, qua th í
nghiệm nhiều lần trong điều kiện áp suất thường, đã lập được đồ th ị biểu
diễn quan hệ giữa hàm lượng rượu ở thề hơi và ở th ề lỏng với n h iệ t độ
sôi, gọi là đồ th ị điểm sôi.
Đồ th ị điểm sôi (H .1 .6) có một ý

% trong lương

nghĩa r ấ t lớn đôd với việc thao tác cất.
Ví dụ như khi chưng cất rượu ở thiết bị
cất cồn thô, n h iệ t k ế chỉ ở phần luyện
bình thường là 85°c, điều đó chứng tỏ
rằn g trong th á p cất nhiều nước và ít
rượu, do đó phải tă n g lượng rượu đưa
vào tháp.
Ngược lại,

nếu

n h iệt độ giảm

xuông 82°c, điều đó chứng tỏ rằng trong
th á p cất chứa nhiều rượu, cần phải
giảm lượng rượu ban đầu. Như vậy đồ
thị điểm sôi đã cho chúng ta biết được

———-

Hàm lượng rượu ở thể hơi

— o——

Hàm lượng rượu ỏ’ thể lỏng

những hiện tượng xảy ra trong tháp cất

H ìn h 1.6

để kịp thời điều chỉnh khi thao tác cất.
Theo n ghiên cứu cùa Cônôvalôp, ở điều kiện đ ẳn g n h iệ t, ông rú t ra
được định lu ật sau:
Đ ịn h lu ậ t 1: Ớ trạng thái cân bằng giữa p ha lỏng và pha /lơi, cấu

tử dể bay hơi ở pha hơi thường chứa một lượng nh iều hơn ở th ể lỏng. N ếu
th èm cấu tử dễ bốc hơi vào dung dịch ở nhiệt độ không đổi thì áp suất
hơi hão hòa chung sẽ tăng hay nhiệt độ sôi sẽ giảm .
Để chứng m inh cho định luật
này, ta xét sơ đồ biểu diễn áp suất hơi
bão hòa của dung dịch rượu – nước ở
n h iệ t độ

không đổi.

Qua đường

biểu

diễn

(H.1.7)

chứng tỏ rằng, áp suất hơi bão hòa
tă n g cùng với nồng độ rượu ở thế lỏng
và tă n g tới điểm cực đại a trên đường

, 4C ÔNG NGHỆ LÊN MENỨNG OUNG TRONGCÔNG NGHỆ THựC PHAM ( Tái bản lần thứ ba ) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC Qưốc GIATP HỒ CHÍ MINH – 2009GT. 04. H ( V ) ĐHQG.HCM – 09211 – 2009 / CXB / 49-12 H.GT. 758 – 09 ö ( T ) MỤC LỤCLỜI NÓ I Đ ẦUChương 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CON ETYLIC1. 1 N guyên liệu – nhu yếu kỹ th u ậ t1. 2 Các chiêu thức công nghệ sả n xuất cồn etylic101. 2.1 Sơ đồ tổng quát101. 2.2 Các giải pháp sả n xuất điển hình11Chương 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT VÀ BIA2. 1 N guyên liệu dùng tro n g sản xuất bia4343 ( raw m aterial producing beer ) 2.1.1 Nước ( water ) 432.1.2 Đ ại m ạch ( barley ) 502.1.3 T h ế liệu622. 1.4 N ấm m en ( yeast ) 642.1.5 H uplông732. 1.6 Các c h ấ t phụ gia822. 2 S ản x u ất m alt đại m ạch822. 2. 1 Mục đích, ý nghĩa, định nghĩa m alt822. 2.2 Qui trìn h công nghệ sản xuất m alt đại m ạch832. 3 Sản x u ất bia1292. 3.1 C h ế biến dịch đường – nấu bia1292. 3.2 L ên m en – ủ chín bia1592. 3.3 H oàn th iệ n mẫu sản phẩm bia175Chương 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHO3. 1 Tổng quan – P h â n loại sản p hẩm1901903. 2 Công nghệ sả n xuất vang nho trắng, rượu cham pagne và rượu nguyên vật liệu cho cognac1913. 3 Công nghệ sả n xuất vang nho đỏ2013. 4 N ấm m en dùng tro n g sản xuất rượu vang2103. 5 Yêu cầu đội với nhữ ng nấm m en rượu vang218Chương 4 CÔNG NG HỆ SẢN XUẤT MỘT S ố LOẠIRƯỢU UỐNG CAO ĐỘ2234. 1 Công nghệ sả n xuất rượu cognac2244. 2 Công nghệ sả n xuất rượu w hisky2284. 3 Công nghệ sả n xuất rượu rum-231T Ả I L IỆ Ụ T H A M KH ẢO235LỜI NÓI ĐÁUH iện nay việc trình diễn ứng dụng của công nghệ lèn men nói chungtrong những lĩn h vực kin h tể quốc dân lả quá rộng, phong phú và phức tạp, cho nên vì thế trong cuốn sách CÔNG NG H Ệ L Ê N M E N ỨNG D Ụ NG TRO NGCÔNG N G H Ệ T H ự C P H Ầ M Tác giả chi số lượng giới hạn bằng việc trìn h bàyứng dụn g công nghệ lên m en trong ngành công nghiệp chế biến thựcphẩm. M uốn xác đ ịn h được tính riêng không liên quan gì đến nhau của ngành công nghiệp chếbiến thực phẩm, trước h ết ta cần chăm sóc đến những yếu tố : – M ục tiêu của công nghệ chế biến thực phẩm. – N guyên liệu và sản p h ẩ m sau cuối của qui trìn h công nghệ chếbiến thực phẩm. – Đ ịnh h ìn h qui trình công nghệ chẽ biên thực phẩm. Trên cơ sở đó, ta dễ d à n g tìm được “ chỗ đ ặ t ” cho công nghệ lênmen ở nhữ n g điểm, đoạn và thậm chí còn hàng loạt quá trìn h công nghệ m ộtcách hài hòa và hợp lý, khoa học và hiệu suất cao nhát. Đc tạo ra được m ột mẫu sản phẩm thực phẩm m ang tín h văn minh, vàhoàn thiện, mà trong qui trìn h công nghẹ đà có “ chỗ đ ặ t ” của công nghệlên men, thì n h ấ t th iết p h ủ i thấy rõ tính văn minh và hoàn thành xong của haim ặt sau : – Phần cứng : m áy móc, trang thict bị, dụng cụ phân phối ở mức độ nào ?. – P hần m ềm : qui trìn h công nghệ được áp d ụ n g trẽn p h ầ n cứng đódà hợp ỉỷ, thỏa đ á n g chưa ?. S ự dóng góp tích cực của công nghệ lẽn m en trong việc tạo ranliửng sản p hẩm mới, làm đa dạng chủng loại và da dạng hóa m ặ t hảng trongcông nghiệp ch ế biến thực p h ẩ m là điều đã được kh ẳ n g định. Đã có nhiều năm làm công tác làm việc giảng dạy đcù học và N C K H tronglĩnh vực công nghẹ lẽn m en, Tác gia dã rất cố gắng nỗ lực hoàn th à n h tài liệuVỎNG NGHỆ LÊN MEN ỨNG DỤNG TRONG CỒNG NGHỆ T ĩ ỉ ự c PHẨM ” với mong m uôn g iú p ích cho sinh vi en ngành Công nghệ Thực phàm tựđịn h hường và phát huy sự học hỏi của mình vào thực tiễn đời sống. Tuy n h iê n, sự m ong m u ố n và kỳ vọng của tác giả là vồ cùng lớn, trong kh i sự hiểu biết và kh ả n ă n g lại vô cùng n h ỏ, lù uçry / ¿ / ù CỈ / Ổ / 1 sđc / inày được sinh ra, chắc như đinh là n h ữ n g lời chè sẽ n h iều hơn gấp nhiều lầnnhữ ng lời khen, dù vậy, so với tác giả thì đều quý trọng n h ư nhau, m iễnlà những lời chè, khen đó xu ấ t p h á t từ th iện tâm. R ấ t m ong nhận được sự ch ỉ giáo của những bậc Giáo sư, T iến sĩ, họcg iả, sự cliịa sẻ của những đồng nghiệp, đặc biệt quan trọng là nhữ n g quan điểm đóng gópcủa những em sin h viền ngành Công nghệ Thực p h ẩ m đ ể cho cuốn sách nàyhoàn thiện hơn trong nhữ ng lần tái bản sau. Địa chỉ liên hệ : Bộ m ôn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đ ại họcBách khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 268 Lý Thường Kiệt, Q10, TP HCM.Đ iện th o ạ i : 8646251. Tác g iảGVC – B ù i Á iChương 1C ÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỔN ETYLICN g u y ê n tắ c cơ b ảnCó th ể sử dụng tấ t cả những loại nguyên vật liệu chứa đường lên m enđược, hoặc nguyên vật liệu chứa gluxit có th ể chuyển hóa th à n h đường lênmen được để sả n x u ất cồn etylic. Dựa tr ê n nguyên tắc đó, người ta chia ra ba nhóm nguyên vật liệu sau : – N guyên liệu chứa nhiều tinh bột ( gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì, đại m ạch …. ). – N guyên liệu chứa đường ( rỉ đường, nước mía, tr á i cây chín, …. ). – N guyên liệu chứa nhiều xenlulo ( celluỉose ) ( rơm rạ, gỗ vụn, mùn cưa, … ). 1.1 NGUYÊN LIỆU – YÊU CẦU KỸ THUẬTT rê n thực tiễn, chỉ có hai nhóm nguyên vật liệu đầu được sử dụng trongsản xuất, n h ó m th ứ ba do hiệu suất cao kinh tế tài chính kém không được sử dụng. Đối với nước ta, gạo là cây lương thực chính, thế cho nên không chủtrương dùng gạo để nâu rượu, mà khuyến khích dùng những loại ngũ cốcthay th ế n h ư ngô, khoai, sắn, …. 7 – N g ô ( bắp ) : được trồng nhiều ở vùng n h iệt đới và á n h iệ t đới nhưTrung Mỹ, châu Á, …. H ạt ngô có chứa nhiều tin h bột, m ột ít đường, dùngđể sản xuất rượu êtylic rấ t tốt. Cấu tạo của h ạ t ngô gồm có phỏi và nộinhũ. Phôi chiếm từ12 – í – 15 % khối lượng hạt, còn lại 85 – r 88 % là nộinhũ. T inh b ộ t ngô đa phần nằm trong nội nhũ, trong đó kho ản g 1 0 – T 15 % là am yloza ( amylose ) và 85 – T 90 % là amylopectin. Ngoài ra, trong nội nhũ còncó 0,5 – r 0,6 % ax ít béo. Các hợp chât chứa nitơ trong h ạ t ngô hầu h ế t làpro tein, p h ầ n lớn thuộc nhóm zein, ngoài những còn có p ro la m in, glutelin \ album in h ầu nh ư k h ông có ; globulin chiếm khoảng chừng 0,4 % trọ n g lượng h ạt. Zein là m ột d ạn g protein khồng đầv đủ vì thiếu những axit am in không th ayth ế như triptoplian, lysin ( lysine ). Đặc biệt, hàm lượng cha’t béo ở ngônhiều hơn n h ữ n g h ạ t ngũ cốc khác và tập trung chuyên sâu đa phần ở phôi, – chiếmtừ 30 – r 40 % trọ n g lượng phôi, – chất béo này đa sô ‘ là axit chưa Ĩ10, màuvàng n h ạ t, chiếm 72 % tổng lượng chất béo, thường ta tá ch phôi ra để éplấy dầu làm bơ n h â n tạo hay dầu ăn, ngô đã tách phôi dùng để nấu rượu. Chương 1G luxit trong ngô gồm có : – T inh bột chiếm 43,47 – r 61,8 % ; – Đường chiếm 1,76 – 4 – 4,62 % ; – D estrin và pectin : 1,09 – ĩ – 14,67 %. Theo V.L.Cretovich, th à n h p h ần % trọ n g lượng của m ột sc > loại ngũcốc như b ảng 1. 1. B ả n g 1.1 ^ ^ ^ Ị T i à n h phầnNƯỚCProtitNgô14, 010,04,667,92,21,3 Thóc12, 06,71,963,810 45,2 Đại mạch14 010,52,166,44,52, 568,22,01. 6C hất béoGluxitXenluloLoại hạtLúa mì mềm2-14, 012,017 TroS ắ n ( khoai mì ) : thường được trồ n g nhiều ở những vùng đ ấ t đồi, không cần nhiều đến chăm bón, n ăn g su ất tru n g b ìn h từ 8 – ĩ – 10 tấ n / h a. Thời gian sin h trư ởng từ 10 – ỉ – 12 th án g. Có nhiều loại sắn khác n h au nhưsắ n đ ắng và sắn ngọt, hoặc dựa vào m àu sắc của vỏ chia ra sắ n vỏ v à n ghoặc sắn trắn g. T h à n h p h ần hóa học của sắ n tươi và khô như b ả n g 1.2 ( theo % trọ n g lượng ) B ả n g 1.2 ^ ^ ^ ^ T h à n h phầnNƯỚCProtitChất béoGtuxitXenluloT roSắn tươi70, 251,1200,4126,581,110,54 Sắn khô13, 120,2050,4174,741,111,69 LoạiĐặc biệt, tro n g sắn có axit HCN r ấ t độc, với h àm lượng từ0, 007 4 – 0,24 % trọ n g lượng, thường tập tru n g ở vỏ và xơ. s ắ n càng d ắ n gcàng chứa nhiều HCN. Để tá ch HCN thường ta p h ải ngâm sắn tro n g nướclạ n h hay nước vôi. 3K hoai : trê n th ế giới, khoai được dùng như m ột nguyên vật liệu ch ín hđể s ả n xuất cồn etylic, như ở châu Âu hay dùng khoai tâ y ( Nga, Đức, P háp … ), ở vùng n h iệ t đới như T rung Quốc, N h ậ t, V iệt Nam … hoặc cácnước châu Phi, T rung Mỹ thường dùng khoai lang. T h àn h p h ần hóa họctru n g b ìn h của khoai lang như b ản g 1.3 ( theo % trọ n g lượng ) B ả n g 1.3 ^ T h à n h phầnLoại khoaiNƯỚCProtitChất béoGluxitXenluloTreoKhoai tây tươi74, 91,990,1520,80,981,0 ‘ 9K hoai lang tươi68, 11,600,5027,90,90 Khoai lang khô12, 96,100,5076,71,401. 0 * 02,40 C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y licTrong tin h bột khoai có từ 13 * 25 % là amy loza và 77 – ỉ – 87 % làam ilopectin. Khoai lang tươi rấ t khó dữ gìn và bảo vệ, thường ta ph ải x ắt lá tphơi khô hoặc sấy. Trung bình cứ 3 kg khoai tươi ta thu được 1 kgkhoai khô. 4 – C ác lo ạ i n g ủ cốc khácỚ nước ta thường dùng ngô, khoai, sắn để sả n xuất rượu etylic làchủ yếu, ngoài những còn có th ể dùng tâm, cám, gạo p h ế liệu … ơ châu Au cóth ể dùng lúa mì, đại mạch …. T hành phần hóa học tru n g bình theo % khối lượng của m ột sô ‘ h ạ t ngũ cốc như bảng 1.4 B ả n g 1.4 ^ ^ – < r h à n h phầnNƯỚCProtitChất béoGluxỉtXenluloTroGạo giã12, 69,000,5077,000,400,50 Gạo xay11, 69,102,4574,790,651,41 Tấm77, 000,600,70 Loại hạt1 188 901,00 Cám12, 513,1710,1238,7214,0511,44 Mì đen14 011,001 7069,601,90 Kiếu mạch12 810,205,3059,70 Kê12 510,603,9061,1010. 008,101,803,003,80 Những dạng nguyên vật liệu phế thải có chứa đường5R ỉ đường ( m ật rỉ ) là phế liệu tiềm ẩn nhiều đườngtin h trong sản xuất đường từ mía hoặc củ cải đường. T hông thường tỉđường trong sản xuất đường mía chiếm khoảng chừng 3 - r 3,5 % trọ n g lượngTùy thuộc vào giông mía, điều kiện kèm theo trồng trọt, công nghệ sả nđường ..., th à n h p h ầ n rỉ đường giao động như sau : Nước : 15 20 % ; C h ất khô : 80 - T - 85 %. không k ếtlệ rỉmía. xuấtTrong đó, có 60 % là đường ( 40 % là đường sacaroza ( saccharose ), 20 % là fructoza ( fructose ) và glucoza ( glucose ) ) và 40 % ch ất khô còn lại làch ất phi đường ( không phải là đường ). Trong th à n h p hần phi đường có khoảng chừng 30 - ỉ - 32 % hợp ch ất hữu cơvà 6 T 10 % hợp c h a t vô cơ. Trong hợp chất vô cơ, theo Mắc - Dinit, gồm cóK20 : 3,5 % Fe20 3 : 0,2 % MgO : 0,1 % Sulfat : 1, 6 % CaO : 1,5 % S i0 2 : 0,5 % p 20 5 : 0,2 % Clorit : 0,4 % Trong những hợp ch ất hừu cơ gồm có hợp châ't có chứa nitơ vàkhông chứa nitơ ở dạng amin như : axit aspactic, axit glutam ic, leuxin, izoleuxin. N itơ tổng sô ' chiếm khoảng chừng 0,3 - T 0,5 % ( ít hơn so với lượng nitơcó trong rỉ đường củ cải ). Ngoài ra trong rỉ đường có m ột sô ' vitam in ( tínhtheo m icrôgam trê n 1 gam rỉ đường ) như sau : Chương 110T hiam in { Thiamine ) : 8,3 Axit folic { Folic acid ) : 0,03 * 8R iboflavin : 2,5 Pyridoxin { Pyridoxine ) : 6, 5A xit niconitic { Nicotimic acid ) : 21,0 Biotin { Biotin ) : 12,0 Axit p an to th en ic { Pantothenic acid ) : 21,4 M ặt khác, tro n g rỉ đường luôn có m ặ t vi sinh v ậ t với m ậ t độ r ấ t lthường gặp n h ấ t là những vi sin h v ật gây m àng và gây chua, d ẫn tới là mgiảm ch ất lượng của rỉ đường. Vì vậy, trong sản xuất ta hay dìrng USD uosilicat ( fluosilicate ) n a tri 2 y so với trọ n g lượng m ậ t ri để dữ gìn và bảo vệ. Ưu điểm của việc sử dụng rỉ đường để sả n xu ất cồn etylic so vớinhững nguyên vật liệu khác là : - Giá rẻ. - Khôi lượng lớn, dồi dào. - Sử dụng tiệ n lợi. - Nguồn cung câp k h á thông dụng. - Đặc b iệt ở nước ta, không phạm đến chủ trương lương thực. 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC1. 2.1 Sơ đồ tổ n g q u á tc ỏ n g n g h ệ s ả n x u â t c ồ n e t v lic11Tùy thuộc vào nguồn nguyên vật liệu bắt đầu, những điều kiện kèm theo khách quanvà chú quan cụ th e của môi nơi, sè vận dụng nhưng giải pháp đặc trưngriêng, ơ mỗi giải pháp đều hoàn toàn có thể vận dụng theo ba khunh hướng : giánđoạn, bán liên tục hoặc liên tục. 1.2.2 C ác p h ư ơ n g p h á p sả n x u ấ t đ iển hình1 - Qui trình còng nghệ sản xuất etanol từ nguyên vật liệu chứa nhiều tinh bộtT rên cơ sở sử dụng nấm mốc, chia ra : A - PHƯƠNG PH Á P AMYLO : Đây là m ột chiêu thức cô điển. Nấm mốc dùng đường hóa tin hbột được nuôi cấy khởi đầu trong phòng thí nghiệm ở điều kiện kèm theo môi trườngđặc, nhưng khi dưa vào sản xuất thì nấm mốc được p h á t triể n và đườnghóa trong môi trường tự nhiên tương đôi loăng ( nấm mốc được nuôi và p h á t triề ntheo phương pháp chìm sâu ). Phương pháp này còn được ứng dụng nhiều ởcác nước Á đông như T rung Quốc, N hặt Bán, Nước Ta .... N ăm 1892, lần đầu tiê n Calm ette đă phản lập từ m en thuôc Bắcm ột loại nấm môc vừa có công dụng đường hóa vừa cồn hóa được, lúc đầugọi là Amyỉomyces Rouxii, về sau gọi là Mucor Roưxii. T rên cơ sở đó đến1895, giải pháp Amylo đã được ứng dụng ờ những n h à máy cồn - rượu củaDỏng Dương. Phương pháp Amylo có những đặc diêm sau : - Nhờ đường hóa khá triệ t đê nên hiệu suất rượu so với nguyênliệu cao. - Tuy n h iên, do chu kỳ luân hồi m ột mẻ rượu lê dài, nên hiệu suất cúa n hàm áy bị h ạn chế. - Nhược điếm lớn của chiêu thức này là kén chọn nguyên vật liệu : chỉth ích hợp với gạo, bắp ( khoai và sắn khi nấu cho cháo có độ n h ớ t cao, khó nuôi cấy chìm - sâu so với nấm mốc ). Mặt khác, ớ giải pháp này, việc ứng dụng vi sin h v ật ( nấm môc vả nấm men ) đều cùng tro n g m ộtth iế t bị là th ù n g ú, do vậy cần phái có một chê độ vô trù n g ch ặt chẽ. H iện nay, tạ i N hà máy Rượu Bình Tây, chiêu thức Amylo đượcáp dụng hoàn chinh n h ất, vì vậy ta sè xem xét cụ thề qui trìn h côngnghệ cua N hà m áy Rượu Bình Tây theo những bước sau : - Xừ lý, nâu chín nguyên vật liệu. - Đường hóa - lên men. - Chưng cất, tin h chế cồn. Chương I12Sơ đồ cô n g n gh ệ sả n x u ấ t e ta n o l ( e th a n o l ) th eo p h ư ơ n g p h á p A m yloNGUYÊN LIỆU BỘT ( ngô, khoai, sắn, tấm ... ) C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y lic13Thực hiện : Bột và nước được phối trộn theo m ột tỷ suất thích hợp ( 50% - r 3 ) ở th u n g ngâm ( 15 ~ 30 ’ ), đồng thời dùng H 7SO4 có nồng độ 33 ° Be ( 4 - ỉ - 6 lít / tấ n bột ) hoặc HC1 20 ° Be ( 8 T 9 kg / tấn bột ), sau đó chuyển quanồi nấu có cán h khuấy, áp lực đè nén nấu trong nồi từ 3,5 - r 4,2 kg / cm2, thời giannấu từ 60 - r 90 ’ tùy loại bột. Sau khi nấu cháo chín, cháo được chuyển quathùng ủ ( đường hóa và lên men ). Dùng nước dội nguội th ù n g ủ để hạn h iệt độ khôi cháo từ100 ° cxuống khoảng chừng 39 ° c, kiểm tr a độ chín củacháo ( bằng vận tốc lọc cháo, độ Bal từ 12 - r 18 % ). Mở van n én khí, đưa m ộtbình cầu m ột lít mốc giông vào thùng ủ, tiến h àn h đường hóa từ 35 - r 40 h, đồng thời liên tục mở khí nén. Kiểm tra khi độ đường đ ạ t 50 - ỉ - 60 g / 1 thì liên tục đưa m ột bình cầu một lít nấm men giống vào, mở m ạnh vannén khí đế h ạ n h iệ t độ xuông khoảng chừng 32 ° c, nén khí liên tục trong 24 hđể p h át triể n sin h khôi nấm men, đồng thời liên tục quá trìn h đườnghóa. Khi kiểm tr a th â y độ đường đạt 90 - ĩ - 100 g / 1 thì dừng k h í nén, thựchiện quá trìn h lên m en kỵ khí để sinh etanol. Sau 72 - r 96 h tiế n h à n hkiềm tra độ rượu, đưcmg sót, axit, nh iệt độ và soi kính quan sá t tế bàon ấm men ... đề quyết định hành động thời gian kết thúc lên men. S ơ d ồ th iế t b ị n ấ u ( H. l. l ) ỉ1 - phễu ngâm nguyên liệu2 - cửa nạp nguyên liệuvào nồi nấu3 - nồi nấu4 - mạng lưới hệ thống truyền động5 - van an toàn6 - bình đấu chống tắt ốngdẫn ra áp kế7 - áp kế8 - ống xả hơi thừa9 - ống hơi chính10 - ống hơi nhờ vào vàonổi11 - ống lấy mẫu12 - ống dẫn khối nấu sangthùng ủ13 - binh chứa axít14 - ống nướcHình 1.1 Chương 114S ơ đồ th iế t b ị th ù n g ủ ( H. 1.2 ) 1 - trục khuấy ; 2 - cánh khuấy mài chèo ; 2 - cánh khuấy mỏ neo ; 3 ; 3 ’. Vòng xả nước làm nguội4 - ống dẫn cháo vào ; 5 - ống cấy nấm mốc. nấm men ; 6 - ống đo nhiệt độ ; 7 - bình lọc khí8 - kinh quan sát ; 9 - bình lọc CO / 10 - ống sang hèm từ thùng này sang thùng khác khi hư hỏng10 - ống ráp với ống sang hèm ; 11 - ống ra từ đáy hoàn toàn có thể ráp với ống dẫn hèm ra hay ống dầnhoi khí nén ; 12 ; 12 ’ - hố thàm dòH ìn h 1.2 Việc chuẩn bị sẵn sàng mốc giống và nấm men giống được tiến h àn h n h ư ( H.Ỉ. 3 ) : Mốc giống : 1 - ống nghiệm đã nuôi cấy được 24 h ; 2 ‘ bình cầu chứa gạo ; 3 - bình cầu có 500 ml dịchđường 4 ° Ball ; 2 ' - bình cầu gạo có mốc dà tăng trưởng ; 4 - bình mốc giống sản xuất ; nghiệm có chứa sẩn 3 ml dịch đường - Trong ống nghiệm : 3 ml dịch đường 4 ° Ball - Bình cẩu : 20 g gạo - h 3 ml nước cấtHình 1.3 V - ống15C ô n g n g h ộ s ả n x u â t c ồ n e t y licThời gian để cho mốc p h á t triển trong bình cầu là 6 - 7 - 7 ngày. Men giố n g : 1 - Ống giông đã nuôi cấy 24 h2 - bình cầu dịch đường3 - ống nghiệm chứa dịch dường - để giữgiống. Các môi trường tự nhiên được hấp 30 ’ ở ( Dp = 1,5 kg / cm2thùng ủ - Ống nghiệm : 10 ml dịch đường 13 - í - 14 ° Ball - Bình cầu : 500 mi dịch đường 13 - í - 14 ° Ball. Thời gian nuôi cấy 24 hH ình 1.4 S ơ dồ c ô n g n gh ệ sả n x u ấ t etan ol theo p h ư ơ n g p h á p M ycom alt ( NGUYÊNngỊLIỆU Bộ t ; Nấu sơ bộ ( hổ hóa ) - Tỉ lệ nước nóng / bột : 1,8 - 2,51 / kgAxit ( tương tự như Amylô ) - 1 ° : 60-90 °C - x : 30-75 ’ - P : 3,5 - 5 at40 - 90 ’ Nấu chín - 1 ° : 102 - 105 ° c - P : 0,2 - 0,5 at - t : 40 - 50 ’ Nấu chín thêmLàm nguội nhanh ( đến 55 - 60 °C ) Mycomalt 10-12 % khối lượng nguyên liệu-------------ĐƯỜNG HÓA ( 15-45 ' ) ( khuấy trộn liên tục ) Đườngc - E-7UKiếm tra Ị pH ..... Tách bẳ, tạp chấtHạ nhiệt độ nhanh ( về 30-32 °C ) Men giốngGiốngtrung gianLÊN MEN ( 72 - 96 h ) r - Độ rượuKiểm tra < - Đường sótpHChưng cấtr zCồn thôTinh chếCÓN SẢN PHẨM - EtanolKiểm tra i - Axitt - Aldehyt, esteChương 116B - PHƯƠNG PHÁP MYCOMALTM ycomalt là chế phẩm thô của nấm mốc, được nuôi cây tr ê n bề m ặ tcủa môi trường tự nhiên đặc gồm cám bổi hoặc bột ngô và trấu. Lượng ch ế phẩmthô ( mycomalt ) dùng đường hóa khá lớn, thường từ 10 - ĩ - 1 2 % so với trọ n glượng nguyên vật liệu tin h bột, còn lượng nâin m en dùng để lên m en chiếmkhoảng 10 % so với th ể tích dịch đường lên men. So với giải pháp Amylo, chiêu thức M ycomalt có m ột sô » ưuđiểm sau : - í t bị chua nhiễm, không yên cầu chính sách vô trù n g nghiêm n gặt. - Rút n g ắn được chu kỳ luân hồi sản xuất, từ đó dễ tă n g n ăn g suất. - K hông k én chọn nguyên vật liệu. - T hích hợp cho qui mô sả n xuất công nghiệp qui mô nhỏ, vừa. Bên cạnh đó, 11 Ó cũng tồ n tạ i nhiều điểm yếu kém : - Tôn n h iều diện tích quy hoạnh để nuôi cấy nârn mốc ( lm 2 chỉ nuôi được10 + 16 kg ). - Tôn nhiều bột ngô, trấu, cám để nuôi cấy n ấm mốc. - Thao tá c nuôi cây nấm mốc khó khăn vất vả hơn, gây m en giông phức tạphơn so với chiêu thức Amylo. - Tôn nhiều th iế t bị đường hóa, lên m en hơn. - C ần có m áy lạn h đê làm nguội n h an h dịch đường h ó a từ 60 ° cxuông 30 ƯC.H iện nay giông mốc sử dụng theo phương p h áp này là Asp. Ư ssam itừ gốc chính là Asp. N iger. Đặc điểm của giống này là đường hóa tót, tuy nhiên dịch hóa kém, bởivậy đang có khuynh hướng k ế t hợp với Asp. oryzae hoặc Asp. Avvamory. Cácgiồng này đều được h u ân luyện chịu được thuốc s á t trù n g N a2S iF 6 vớih àm lượng 2 - b 4 / vạn. Để sản x u ất etanol theo giải pháp M ycomalt, trước h ế t ph ải sảnxuất ra m ycom alt theo những bước sau : a - S ả n x u ấ t g iố n g tro n g p h ò n g th í n gh iệm • L àm m ôi trường - Ông nghiệm : nước n ấm vàng đường hóa + nước m alt + agar. - Bình ta m giác : 100 g bột ngô + 30 g trấ u nhỏ + 120 g nước cất, h ấp trong 2 giờ, lấy ra 25 - r 26 g cho vào bình ta m giác loại 500 ml, vôtrù n g ở áp su ất 1,5 atm tro n g 30 ’. 17C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e ty licChọn giống ( H. Î. 4 ) : H ình 1.40 0 0S au khi p h ân lập để hộp petri vào tủ ấm 2 T 3 ngày, khi khuẩn lạcmọc th à n h bào tử, lấy hộp petri đó ra, chọn khuẩn lạc nào có tơ m àuvàng, p h ía dưới m àng tơ có màu vàng n h ăn nheo, bào tử có m àu nâu bạcđem cấy vào 3 - r 4 ống nghiệm thạch. • Giữ giống và cấy truyềnT rong sô " 3 4 - 4 ống nghiệm thạch trên, chọn hai ống tô t n h ấ t làmgiồng gốc và gọi là giông nguyên thủy. Lấy một ống cấ t vào tủ lạn h đểgiữ giống còn m ột ống đem dùng vào sản xuất. Ong đem dùng vào sảnxuất được cấy sang 10 - ỉ - 12 ống và gọi là đời 1. Lấy 1 tro n g 10 - r 12 ốngtrê n cấ t vào tủ lạ n h để sẵn sàng chuẩn bị cho đời 2. Số ống còn lại đem dùng cấyvào bình tam giác. Ông đời 1 cấy sang 10 - r 12 ống đời 2, lấy m ột ống ởđời 2 cấy sang đời 3 và sau 4 đời cần p h ân lập lại. • Cấy giống vào bình tam giácL ấy m ột ống nghiệm cấy vào 8 T 9 bình tam giác có bột ngô và trấ unhỏ như trê n đã chuẩn bị sẵn sàng, để t ° 30 - f 32 ° c, nhiệt độ 95 - r 100 % trong thờ igian 6 ngày, sau đó m ang dùng hoặc cất ở tủ lạn h nhưng không quá 4 tuần. ò - S ả n x u ấ t m ốc tru n g g ia n • Phối ch ế nguyên liệuB ột ngô nhỏ : 100 % T rấu nhỏ : 35 % hoặc : Nước : 75 % ( theo khối lượng bột ngô và trấu ) B ột ngô to : 100 % B ột ngô nhỏ : 20 % T rấu nhỏ : 20 % Nước : 80 % ( theo khối lượng bột ngô và trấu ). Sau khi trộ n đều xong, cho qua m áy đánh tơi rồi đưa đi h ấp ở ápsu â t thường ^ trong 3 giờ đôi với bột ngô nhỏ, 4 giờ so với bột ngô to. Chương 118 • L à m nguội và trộn giống ; Sau khi hấp xong, nguyên vật liệu được lấy ra cho qua m áy đ á n h tơi vàdùng quạt để làm nguội. Khi n h iệ t độ giảm xuống 36 4 - 38 ° c, trộ n giỏngmốc vào theo tỷ suất 0,3 % so với trọ n g lượng nguyên vật liệu. Chú ý, trộ n giôngcho th ậ t đều. Khi n h iệ t độ giảm xucmg 30 4 31 ° c, cho nguyên vật liệu đã trộ ngiông vào khay và đưa vào phòng ủ môc. Lúc đầu ta ủ mốc tro n g đông lớnnhằm giữ n h iệ t và ẩm để giông p h á t triể n, cứ 3 giờ hòn đảo trộ n m ột lần, n h iệ t dộ phòng ủ là 29 4 - 30 ° c, nhiệt độ giữ ở 95 4 - 100 ° c và n h iệ t độ tronggiông là ± 30 ° c. Sau 6 giờ ủ đống lớn, liên tục ủ đống nhỏ tr ê n khay, độdày khoảng chừng 1,5 - ỉ - 2 cm, n h iệ t độ phòng ủ > 30 ° c, nhiệt độ 95 4 – 100 %, n h iệ tđộ trong giống là 33 ± 1 °C ; sau 9 4 – 10 giờ ủ đông nhỏ, giông k ế t bánh. Khi giông k ế t b á n h tố t, ta tiế n h à n h bẻ nhỏ, n h iệ t độ phòng duy trì29 – ĩ – 31 ° c, n h iệ t độ giống 34 ° c ± 1. Bẻ nhỏ sau 5 4 – 10 giờ th ì đậy vải ướtđã th a n h trù n g để nguội. Thời gian đậy vải ướt nhờ vào vào môi trườngkhô hay ẩm, n h iệ t độ trong phòng cao hay th ấp. Thường sau khi đậy vảiướt tơ p h á t triể n n h an h từ m àu trắ n g th à n h m àu vàng, và k h i tới giaiđoạn giông p h á t triể n m ạn h không n ên đậy vải vì n h iệ t độ giông sè tăn gnhanh, n ấm dại dễ p h á t triể n, chỉ n ên đậy vải khi n h iệ t độ giông tăngvừa và đang ở thờ i kỳ p h á t triể n chậm. Sau 32 4 – 40 giờ, bào tử b ắt đầuđen, tă n g n h iệ t độ phòng lên 31 4 – 32 ° c, n h iệ t độ giông 35 ° c. Sau 40 4 – 50 giờ liên tục tăn g n h iệ t độ tro n g p hòng lên 36 ° c đển h iệ t độ của giông không giảm xuống quá n h an h. Khi giống chín đến bàotử đen h ết, đem h ế t giông sấy ở n h iệ t độ 38 – f 40 ° c và nhiệt độ cuối cùngcủa giống 14 4 – 15 %. • Bảo quảnGiông lấy ra chưa dùng h ết p hải được dữ gìn và bảo vệ tố t b ằn g cách sấykhô ở n h iệ t độ 40 ° c, đựng vào bao giấy khô và sạch. c – S ả n x u ấ t m yc o m a lt ( giống sản xuất ) Quá trìn h này cũng gần giông như sản x u ất mốc tru n g gian, với cáccông thức phôi trộ n nguyên vật liệu như sau : Bột ngô nhỏ : 100 % T rấu nhỏ : 35 4 – 40 % hoặc : Nước : 50 4 – 55 % ( theo trọ n g lượng b ộ t ngô và trấu ) Cám : 10 0 % Bột ngô nhỏ : 25 4 – 30 % T rấu nhỏ : 30 % Nước : 48 4 – 50 % ( theo trọ n g lượng cám, bột ngô và trấu ) Cách tiế n h à n h giông như sản xuất mốc tru n g gian. 19C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y licSơ đồ công nghệ sản xuất mycomalt. ở qui mô công nghiệp ( H. 1.5 ) Nguyên giốngb ) i — Đường hóa101112131 – cân nguyên liệ u ; 2 – trộn nguyên vật liệu ; 3,5,13 – m ảy đảnh tơi ; 4 – nồi hấp ; 6 – trộn giố n g ; 7 – ống giống ; 8 – bình tam giác giống ; 9 – khay giống ; 10 – phòng ủ giống ; 11 – khay m ycom alt ; 12 – phòng ủ m ycom alt. H ình 1.52 – Q. ui tr ìn h côn g nghệ sả n x u ấ t e ta n o l từ m ậ t r ỉ20Chương 1 ở khâu pha loãng sơ bộ để thực h iệ n axít hóa và giải quyết và xử lý tạ p c h ấ ttrong m ật ri, cần tu ân thủ : 1 – N ồng độ m ậ t ri không chê từ 50 – ỉ – 60 ° Bx2 – Lượng axit cho vào từ : 0,35 + 0,4 % trọ n g lượng m ậ t rỉ3 – Lượng crolua vôi : 0,01 % – ỉ – 0,05 % 4 – Lượng K M n 0 4 không quá 5 ml / 1000 lít nồng độ 50 % 5 – Thời gian axit hóa : 4 + 6 giờ ( 2 + 3 giờ cho k h ông khí n én, 2 + 3 giờ để lắng ), Với giải pháp lên m en m ột nồng độ, vì là phương p h áp cổ xưa, tương đốí đơn thuần, dễ thực h iện, n ê n được vận dụng k h á phổ cập. Song, đây là chiêu thức có nhiều điểm yếu kém : – Cùng m ột nồng độ dịch m à p h ải thực h iện h ai n h iệm vụ vừa gâym en giông, vừa lên m en tạo etanol, n ên h àm lượng etanol tro n g dấm chínr ấ t th ấ p – K hông dữ thế chủ động trấn áp dược c h ấ t lượng m en giông trước khilên m en kỵ k hí tạo etanol. Do vậy, hiệu su ấ t lên m en thường th ấ p, chấtlượng cồn thu được không cao. Để k h ắc phục nhữ ng điểm yếu kém tr ê n đây, người ta chuyển sangphương pháp lên m en với hai nồng độ khác nhau : – N ồng độ loãng : dùng để nuôi và gây m en giông. – N ồng độ đặc : dùng dể lê n m en sinh etanol. Điều k iện kỹ th u ậ t cần tu â n theo khi ph a dịch lên m en có nồngđộ loãng : 1 – N ồng độ m ậ t ri được pha về 10 + 12 ° Bx, tro n g đó đường chiếm6 + 8 %. 2 – Lượng ( N H 4 ) 2S 0 4 cho vào với tỷ suất 0,35 + 0,4 % so với trọ n g lượngm ật ri. 3 – S uper – p h o tp h at cho vào với tỷ suất 1 % so với trọ n g lượng m ật rỉ. * 4 – Độ chua : 0, 8 + 1 ° 5 – N h iệ t độ : 27 + 30 ° c. Điều k iện kỹ th u ậ t cần tu â n theo k hi pha dịch lên m en có nồngđộ đặc : 1 – N ồng độ m ậ t rỉ được pha về. 30 + 32 ° Bx, tro n g đó đường chiếm18 + 23 %. 2 – Lượng ( NH4 ) 2S 0 4 cho vào với tỷ suất 0,18 + 0,2 % so với m ậ t rỉ. 3 – Lượng super – ph o tp h at : 0,4 % + 0,5 % C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y lic214 – Độ chua : 0,6 + 0,8 ° 5 – N h iệ t độ : 27 – 30 ° c. B ằng giải pháp lên m en hai nồng độ, k ết hợp với điều kiện kèm theo lênm en gián đoạn, bán liên tục hay liên tục, sẽ nâng cao đưực hiệu su ất tổngthu hồi, đồng thờ i c h ấ t lượng cồn thu được sẽ rấ t tốt. M ột sô ” sự cố thường xảy ra trong quá trìn h lên m en và biện phápxử lý : a – L ên m en ch ậ mN guyên nhân : – N h iệt độ dịch lên men quá thấp, men giống sin h sản chậm. – T hiếu c h ấ t din h dưỡng. – Số lượng tế bào nấm m en sông không đủ. B iện p h á p giải quyết và xử lý : – T ăng cường theo dõi n h iệ t độ không thay đổi. – Bổ sung c h ấ t dinh dưỡng : cám, ( NH4 ) S 04, Ca3 ( P 0 4 ) 2 … T ăng cường th o án g khí trong quá trình lên men. – Dùng giải pháp p h ân cắt để nâng cao số t ế bào. b – Độ a x it tă n g n h anhN guyên nhân : thường do vi trùng sinh axit xâm nhập. Biện pháp giải quyết và xử lý : – P h â n cắt lượng m en khỏe cho vào. – N âng cao lượng H 2S 0 4 hoặc cho thuôc sá t trù n g th ích hợp. Biện pháp đề phòng : – T ăng cường công tác làm việc quản trị, gảy cấy men, làm vệ sin h th iế t bị. – T áng cường sá t trùng, thay giống mới. c – S in h m à n g ( thư ờng g ặ p kì ì ị lộn men rí dường ) N guyên nhân : – Vi k h u ẩn sin h m àng xâm nhập. – N ân g cao độ axit dịch lên men. – G iảm bớt lượng Sulfat amôn, superphosphat ( superphosphate ). d L ên m en q u ả nh an hN guyên nhân : – Đường sót tăng. – N h iệ t độ lên m en cao. – Khi lên m en có vi trùng xâm nhập. – N ấm m en ch ết nhiều. 22C hương 1B iện pháp giải quyết và xử lý : – T ăn g cường kiểm tra n h iệ t độ lên men, dội nguội kịp thời. – Đề phòng vi trùng. – P h â n cắt ít, không ch ế nồng độ đường cao. Khi quá trìn h lên m en rượu dã chấm hết, to àn bộ dịch đường đ ãchuyến th à n h dấm chín, ch ất lượng của dấm chín được đ án h giá quanhững chỉ tiêu kỹ th u ậ t như : độ lên m en, h àm lượng c h ấ t đường lên m en, độ axit, h àm lượng eta ? iol …. C hú ý : Độ lẽn men là độ đo dịch đường đã lên m en qua lọc b ằ n gđường k ế ( saccarom et ( saccarrometer ) ). Đây là m ột đại lượng chỉ tỷ trọ n gcủa dâm chín tín h theọ % saccarom et. Độ lên m en m ột m ặ t nhờ vào vàohàm lượng những ch ất khô hòa ta n trong dấm chín, m ột m ặ t nhờ vào vàohàm lượng rượu trong dấm chín. H àm lượng chất khô càng nhỏ, h àmlượng, rượu càng lớn th ì độ lên m en càng nhỏ. Khi h àm lượng ch ất khôrấ t nhỏ th ì độ lên m en có th ể âm. Độ lên m en đo trực tiếp n hư vậy gọi làđộ lên m en biểu kiến. Độ lên m en thực được đo b ằng dịch đường đã lê n m en qua lọc, quacất rượu và kiểm soát và điều chỉnh về đúng th ể tích bắt đầu. Đ ại lượng đo đượcthường giao động tương ứng với h àm lượng ch ấ t khô hòa tan. Quan hệ giữa số lượng nấm men, thời hạn lên men và sự hình thànhrượu etanolQuá trìn h lên men rượu từ rỉ đường dã được Iasin sk i n ghiên cứu và, bằng thực nghiệm, ông đã lập được b ản quan hệ giữa lượng líấin m en vàthời gian lên m en như bảng 1.5. B ả n g 1.5 Số lần thí nghiệmCác chỉ sốLượng đường đà lèn men ( gam ) 734735738728T hể tích của dấm chín ( lít ) 7,27,27,27,2 – Ban đầu4674102125 – Khi cuối127155, 61842108181,68284 Lượng tế bào trung bình trong thời hạn lên men ( triệu / ml ) 86,5114,7143168 Lượng tế bào trong hàng loạt dấm chín ( gam ) 43,657,872,184,7272217140,6240,578 Lượng đường tổn thất khi lên men ( % ) so với lượng dường ban đầu5, 895,856,076,33 Hiệu suất rượu ( % ) so với lý thuyết88, 488,183,086,8 Hàm lượng tế bào ( triệu / ml ) : Lượng tế bào đã tăng ( triệu / ml ) Thời gian lên men ( giờ ) Lượng đường lên men do 1 g tế bào lên men trong 1 giờ ( gam ) 0,623 0,61423 C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ổ n e t y licQua k ế t quả trong bảng 1.5, ta hoàn toàn có thể rú t ra m ột vài n h ậ n xét : – T rong th ờ i gian lên men chuyển đường th à n h etanol, tê bào nấmm en vẫn liên tục sin h sản. – Lượng t ế bào n ấm men mới sinh ra có sức p h á t triể n n h ư tế bàonấm m en cũ chỉ phụ thuộc vào vào lượng đường lên m en và ít nhờ vào vàolượng nâ’m m en khởi đầu. Theo b ảng 1.5 cứ m ột lít dấm chín có 730 : 7,2 * 100 g đường, 1 gamđường sin h ra 0,8 tỷ tế bào nấm men và nặng ( 0,80,07 ) = 0,056 g. Từđó 1 kg đường sẽ tạo ra được 56 g tế bào nấm men. – Lượng đường lên men tỷ suất thuận với lượng tế bào n ấm men, cónghĩa là tích số của lượng tế bào men và thời hạn lên m en là một hằng số : q. T = Ktro n g đó : q – lượng tế bào nâ’m men trung bình tro n g thời kỳ lên m en tín htheo triệu tế bào / ml ; X – thờ i gian lên m en tính theo giờ ; K – h ằn g số thực nghiệm, ( xem ơ cột th í nghiệm 1 và 4 ta có q = 86,5 và 168 triệu tế bào / 1 ml vàtương ứng với th ờ i gian T = 27 và 14 h. K trong trường hợp th ứ n h â t là2335, tro n g trường hợp thứ hai là 2352, như vậy K là h ằn g số thựcnghiệm ). – Lượng đường lên men do 1 gam tế bào n ấm m en tro n g m ột giờgần như nhau, tru n g bình bằng 0,61 gam và địa thế căn cứ vào mỗi gam tế bàon ấm men lên m en được 0,61 gam đường, ta có th ể tín h được thờ i gian liêntục lên m en theo sô ‘ lượng tế bào men đã cho vào. Hoặc trá i lại, có th ểcăn cứ vào thờ i gian lên men thích hợp n h ất để quyết định hành động sô ‘ lượng t ếv bào nấm m en cần th iế t. Để tín h th ờ i gian lên men ta hoàn toàn có thể dùng công thức sau = __________ _ _________s __________ ( D + 0,028 S ) 0,61 ‘ D + ( D + _0, 056S ) s__trong đó : X – thờ i gian lên men tính theo giờ ; s – tổng lượng đường lên men tín h theo kg ; D – sô ‘ tế bào nấm men trung bình trong th ù n g lên m en ( kg ) ; 0,028 S – hệ sô ‘ đường hao tổn không lên men ; ( B + 0,028 S ). 0,61 – lượng đường lên men trong m ột giờ kể cả đường khônglên men ; 0,61 – lượng đường do 1 kg tê ‘ bào nâ’m m en lên m en tro n g m ột giờ. 24C hương 1C ông thức để tính lượng đường lên men bởi 1 kg nấm m en trong 1 giờ : c = ng đó : XlOịXD ( Tgm + TLm ) [ kg ] – hàm lượng đường tín h theo gam / 100 ml dịch đường lên m en ; X ị – h àm lượng đường còn lại tín h theo gam / 100 ml dấm chín ; – lượng nấm men tín h theo g / lít dấm chín ; Tg, „ T /, , „ Ví dụ 1.1 – thời hạn gây men tín h theo giờ ; th ờ i gian lên m en tín h theo giờ. H àm lượng đường tro n g 100 ml dịch đường là16, 4 g vàtrong 100 ml dấm chín X j = 0,32 g. Nồng độ n ấm men tro n g 1 lít d ấmchín : D = 16,5 gam ( tín h theo 75 % nhiệt độ ). Thời gian gây m en Tgm = 4,8 TịM = 19,2 giờ. Lượng đường lêngiờ và thời hạn lên m ennấm m en tro n g 1 giò ‘ sẽ làc = » 4 – ° ‘ 3 2 > = 0,406 kg16, 5 ( 4,8 + 19,2 ) C hưng c ấ t và tin h c h ế cồn e ty licChưng cất lả quy trình p h â n tách nhữ ng th à n h p h ầ n riêng biệttrong m ột hỗn hợp chất lỏng có n h iệ t độ sôi khác n h a u. Hơi của nhữngch ất lỏng đó ở n h iệ t độ khác nhau có áp su ất riên g p h ần khác nhau, hơichất lỏng nào có áp su ất riên g p h ầ n lớn thì c h ấ t lỏng đó sôi ở n h iệ t độth ấ p hơn và dễ bôc hơi hơn ; như ở áp su ât thường, n h iệ t độ sôi của rượuetylic nguyên c h ấ t là 78 ° c và nước là100 ° c, do đó rượu dễ bốc hơihơn nước. Dấm chín gồm có những chất dễ bay hơi như rượu etylic, este, aldehytvà rượu bậc cao, những ch ấ t hòa ta n không bay hơi như d estrin, protein, cácch ất vô cơ … cùng m ột ít đường m altoza ( maltose ) chưa lên m en và cácch ất không hòa ta n như vỏ trâu, xác n ấm men. Do đó, d âm chín là m ộthỗn hợp nhiều cấu tử. Nhưng h iệ n nay, lý th u y ết về chưng cất mới chỉnghiên cứu hệ hai cấu tử, m ặt khác, th á n h p h ần đa phần trong dấm chínlà nước và rượu etylic. Vì vậy, ta xem d ấ m chín n h ư là m ột hỗn hợp haicấu tử rượu etylic và nước đ ể điều tra và nghiên cứu. Đ ịnh lu ậ t về ch ư n g c ấ tĐ ịnh lu ật về chưng cất dung dịch rượu – nước đã được Sorel, D.P.Cônôvalôp và M. S.V retski n g h iên cứu. Theo Sorel, hỗn hợp rượu nướccó ba thông sô ” biến đối : áp suất, n h iệ t độ và nồng độ. T rong khi chưng25C ô n g n g h ệ s ả n x u ấ t c ồ n e t y liccất, việc không chế áp suất hơi cho vào tháp tương đối không thay đổi ; khi đónhiệt độ và nồng độ chịu tác động ảnh hưởng lẫn nhau, ứng với mỗi nồng độ củahỗn hợp rượu – nước đều có một nhiệt độ sôi n h ấ t định. Sorel, qua th ínghiệm nhiều lần trong điều kiện kèm theo áp suất thường, đã lập được đồ th ị biểudiễn quan hệ giữa hàm lượng rượu ở thề hơi và ở th ề lỏng với n h iệ t độsôi, gọi là đồ th ị điểm sôi. Đồ th ị điểm sôi ( H. 1. 6 ) có một ý % trong lươngnghĩa r ấ t lớn đôd với việc thao tác cất. Ví dụ như khi chưng cất rượu ở thiết bịcất cồn thô, n h iệ t k ế chỉ ở phần luyệnbình thường là 85 ° c, điều đó chứng tỏrằn g trong th á p cất nhiều nước và ítrượu, do đó phải tă n g lượng rượu đưavào tháp. trái lại, nếun h iệt độ giảmxuông 82 ° c, điều đó chứng tỏ rằng trongth á p cất chứa nhiều rượu, cần phảigiảm lượng rượu bắt đầu. Như vậy đồthị điểm sôi đã cho tất cả chúng ta biết được———-Hàm lượng rượu ở thể hơi — o——Hàm lượng rượu ỏ ‘ thể lỏngnhững hiện tượng kỳ lạ xảy ra trong tháp cấtH ìn h 1.6 để kịp thời kiểm soát và điều chỉnh khi thao tác cất. Theo n ghiên cứu cùa Cônôvalôp, ở điều kiện kèm theo đ ẳn g n h iệ t, ông rú t rađược định lu ật sau : Đ ịn h lu ậ t 1 : Ớ trạng thái cân đối giữa p ha lỏng và pha / lơi, cấutử dể bay hơi ở pha hơi thường chứa một lượng nh iều hơn ở th ể lỏng. N ếuth èm cấu tử dễ bốc hơi vào dung dịch ở nhiệt độ không đổi thì áp suấthơi hão hòa chung sẽ tăng hay nhiệt độ sôi sẽ giảm. Để chứng m inh cho định luậtnày, ta xét sơ đồ trình diễn áp suất hơibão hòa của dung dịch rượu – nước ởn h iệ t độkhông đổi. Qua đườngbiểudiễn ( H. 1.7 ) chứng tỏ rằng, áp suất hơi bão hòată n g cùng với nồng độ rượu ở thế lỏngvà tă n g tới điểm cực lớn a trên đường

Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay