Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên CÔNG TY CỔ PHẦN MÍA ĐƯỜNG LAM SƠN NHÀ MÁY CỒN SỐ Bài thu hoạch: PHÂN TÍCH CÁC ĐIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG TỚI Q TRÌNH LÊN MEN VÀ TỐI ƯU HĨA HIẾU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: KS Nguyễn Mạnh Tuyên I Mở đầu Trong công nghệ sản xuất cồn, phân xưởng lên men coi trái tim nhà máy Hiệu suất trình lên men định trực tiếp tới hiệu kinh tế toàn nhà máy Chình việc tối ưu hóa hiệu suất lên men nói vấn đề sống cịn nhà máy cồn Ở Việt Nam, nguyên liệu để sản xuất cồn chủ yếu sắn lát mật rỉ Hình sơ đồ khối công nghệ sản xuất cồn từ hai loại nguyên liệu Hiệu suất trình lên men tiêu sử dụng để đánh giá hiệu làm việc công đoạn thuộc phân xưởng lên men Đó tồn lượng cồn nhận sản xuất từ lượng nguyên liệu xác định (thường tính theo 100kg đường tinh bột) chia cho lượng cồn nhận theo phương trình lý thuyết biểu thị theo % Lượng cồn nhận theo lý thuyết tính theo phương trình Gaylussac: C6H12O6 180,1 2C2H5OH + CO2 92,1 88 Từ phương trình suy ra, 100 kg đường đơn giản ( glucose, fructose, …) lên men cho ta 51,14 kg cồn etylic 48,66 kg CO2 Đem chia cho khối lượng riêng cồn 200C, d = 0,78927, ta có : 51,14/ 0,78927 = 64,794 l 100% Nếu tính cho 100kg đường đôi ( maltose, saccharose) cần nhân với hệ số 1,0526, với tinh bột nhân 1,11104 kết xem bảng sau: TỐI ƯU HĨA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tun Nguồn glucid Lượng cồn thu từ 100kg Theo lít Theo kg Tinh bột 71,998 56,818 Đường đôi 68,20 53,83 Đường đơn 64,794 51,14 Ngun liệu Tinh bột Mật rỉ Xử lý ngun liệu Q trình dịch hóa Gluco Amilaza Nấm men amylas e nấm mốc Chuẩn bị dịch lên men Đường hóa Lên men rượu O2 Lên men rượu Chưng cất Chưng cất Tinh chế Tinh chế Cồn tinh luyện Hình 1: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất cồn TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tun Thực tế lượng cồn thu so với lý thuyết Tùy theo nguyên liệu sơ đồ công nghệ, hiệu suất thực tế khác nhau, từ 75- 93% Với phát triển khoa học công nghệ, hiệu thực tế ngày tiệm cận với lý thuyết không đạt tới 100% Ví dụ: Sau ca đưa vào sản xuất 10 nguyên liệu có hàm lượng tinh bột trung bình 65% Lượng giấm thu tương ứng 48 m3 với nồng độ cồn 8,8% V Hiệu suất sau lên men : Sở dĩ hiệu suất thu hồi cồn thực tế không đạt tới hiệu suất thu hồi cồn lý thuyết có tổn thất sau: 1- Tổn thất nghiền, vận chuyển nội 0,2 đến 0,3%; 2- Tổn thất nấu, đường hóa lên men đến 12% ( tinh bột sót, đường sót, tạo men) 3- Tổn thất không xác định, đổ ngoài, đọng lại thiết bị, đường ống bay theo CO2 từ đến 2% Ta thấy tổn thất nghiền, vận chuyển nội bộ, cồn bay theo CO2 tổn thất không xác định nhỏ khó tránh khỏi Tổn thất chủ yếu dẫn tới giảm hiệu suất lên men nằm q trình đường hóa lên men Trong phạm vi viết chủ yếu đưa biện pháp tối ưu hóa trình đường hóa lên men II Tối ưu hóa q trình lên men Tối ưu hóa q trình đường hóa Với nguồn ngun liệu mật rỉ cơng nghệ sản xuất cồn khơng có q trình đường hóa thành phần mật rỉ hầu hết đường lên men Ta xét tới q trình đường hóa cho cơng nghệ sản xuất cồn từ tinh bột Sản phẩm q trình đường hóa nguyên liệu cho trình lên men Mặt khác q trình đường hóa xảy thời gian ngắn, tinh bột khơng hồn tồn bị thủy phân, mà q trình thủy phân tinh bột cịn tiếp tục kết thúc trình lên men Chình mà muốn tối ưu hóa q trình lên men trước hết phải tối ưu trình đường hóa a/ Tối ưu hóa ảnh hưởng phức hệ enzim amilaza Amilose Amilopectin hai thành phần nguyên liệu tinh bột, sau nấu, chúng giải phóng trạng thái hòa tan Dưới tác dụng phức hệ men Amylase, điều kiện thích hợp, Amilose Amilopectin bị TỐI ƯU HĨA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tun phân cắt, tạo thành sản phẩm trung gian khác (còn gọi chung Dextrin) sản phẩm cuối Maltose Glucose Sản phẩm trung gian cuối tạo phụ thuộc cấu trúc mạch Amilose Amilopectin vào phức hệ men Amylase sử dụng Trong cơng nghệ sản xuất cồn từ sắn cấu trúc mạch Amilose Amilopectin loại sắn chí vùng trồng sắn khác Phức hệ enzim amilaza tối ưu mà khơng có định lượng cụ thể Để có định lượng phức hệ enzim amilaza tối ưu ta phải qua trình nghiên cứu điều chỉnh sản xuất thực tiễn Dưới hợp phần định danh định lượng hệ enzim amilaza thông thường cho nguyên liệu sắn: o Super star/ Termosacc: ÷ pao/ 1000 galon dịch o Lactoside : ÷ ppm o Alcoholaza II L400: 0,06% khối lượng bột đầu vào o Thermosaoc o Rhyzozim: 0,03 ÷ 0,04 % so với khối lượng bột đầu vào Bốn loại enzim gồm Super star/Termosacc, Alcoholaza II L400, Thermosaoc, Lactoside, hợp phần enzim Gluco Amilaza Ta lý giải việc dùng hệ enzim Gluco Amilaza mà α – Amilaza sau: Trong công nghệ sản xuất cồn từ tinh bột, ngun liệu cho q trình sản xuất cồn sản phẩm q trình đường hóa Thơng thường hợp phần chúng dạng đường C5, C6, C7 Chúng phân loại theo bảng đây: C5 C5H10O5 Pentoza D-Lyboza C6 C6H12O7 Hexoza D-Glucoza D-Fructoza D-Galactoza D-Maltoza C7 C7H14O7 D-Sedo Trong số dạng đường C5, C6, C7 hàm lượng C6 chủ yếu Và hiệu suất chuyển hóa đường thành cồn men đường C6 lớn Đối với loại đường C6 khả chuyển hóa thành cồn hợp phần có khác biệt rõ rệt Dưới biểu đồ thể khả chuyển hóa thành cồn hợp phần đường C6 TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Hình 2: Biểu đổ thể khả chuyển hóa thành cồn hợp phần C6 (1): Maltoza (2): Glucoza (3): Matotrioza (4): Maltotetraroza (5): Fructoza (6): Saccaroza Nhìn vào biểu đồ ta thấy lượng đường sót C6 cịn lại chủ yếu Matotrioza Maltotetraroza Để tối ưu hóa q trình lên men cần tối ưu hóa q trình đường hóa ngun liệu tinh bột Hay nói cách khác phải để thu lượng đường C6 lớn mà phải hạn chế tối đa hợp phần Matotrioza Maltotetraroza Đồng thời phải hạn chế sản phẩm khác C6 Nếu trì thời gian đường hóa tối ưu sản phẩm cuối đường Mal Glucose Khi ta sử dụng hệ enzim α – Amilaza sản phẩm cuối q trình đường hóa chủ yếu đường Mal Trái lại sử dụng hệ enzim Gluco Amilaza sản phẩm ưu tiên đường Glucose Tóm lại dùng hệ emzim Gluco Amilaza ta thu tối đa lượng đường lên men TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Rhyzozim Enzym có tác dụng chuyển xellulose thành đường từ làm tăng hàm lượng đường len men b/ Tối ưu hóa ảnh hưởng nhiệt độ Đặc trưng phản ứng thủy phân tinh bột Amylase diễn phạm vi nhiệt độ tương đối hẹp, giới hạn 35 - 63oC ( khoảng nhiệt độ tối thích Enzym Amylase) Nếu đường hóa nhiệt độ cao lượng Dextrin tạo nhiều Maltose sinh ít, hiệu suất trình thủy phân bị giảm Tác dụng nhiệt độ lên Enzym tức thời, Enzym giữ hoạt tính cao thời gian ngắn Đôi khi, trình làm nguội từ 105 - 109oC xuống nhiệt độ thấp (55 - 60oC) ta thêm vào Enzym để tiến hành phân cắt sơ bộ, làm loãng khối nấu, dễ đưa chúng vào máy làm nguôi Nếu đường hóa nhiệt độ khoảng 40 - 50oC thực lợi chúng dễ nhiễm khuẩn tạo lượng đường khử lớn Nhìn chung, nhiệt độ tối ưu khoảng 35 - 62oC c/ Tối ưu hóa ảnh hưởng pH Bản chất men gần giống chất Protein, hầu hết Protein hợp chất lưỡng tính Các Enzym có chất Protein với trung tâm hoạt động Ion H+ tác dụng vào trung tâm hoạt động nhóm bên cách trực tiếp hay gián tiếp (nhóm bên nhóm amin NH2 hay nhóm carboxylic COOH) Qua nghiên cứu hệ Enzym Amylase ta thấy pH tối thích ÷ 5, pH = hay pH = 10 Enzym bị vô hoạt nh hưởng pH Enzym phụ thuộc vào nhiệt độ yếu tố khác (nếu nhiệt độ tăng pH tăng hướng phía kiềm) Độ pH khối nấu phụ thuộc yếu tố: o Bản thân nguyên liệu nấu (tinh bột nước) o Các chất phụ trợ trình nấu (H2SO4, acid lactic…) TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tun Bởi nguyên liệu có độ acid thường khoảng từ 0.2 ÷ 0.5o tương đương pH nguên liệu 4.9 ÷ 5.6, pH không thích hợp không với pH tối thích enzym Amylase nấu nguyên liệu người ta hay cho thêm vào acid vô (H2SO4 hay HCl) hay acid hữu acid Lactic nuôi cấy riêng, hay sử dụng bã rượu để nấu nguyên liệu Nhiều nghiên cứu cho thấy rõ ràng dùng acid Lactic để điều chỉnh pH trình nấu đường hóa nâng cao hiệu suất tổng thu hồi rượu ÷ 3% so với dùng acid vô vơ HCl hay H2SO4 Ngoài việc điều chỉnh pH thích hợp acid Lactic nguồân thức ăn cho nấm men sau d/ Tối ưu hóa ảnh hưởng thời gian đường hóa Chọn thời gian đường hóa thích hợp có ý nghóa mặt lý thuyết mà có ý nghóa lớn sản xuất thực tiễn Việc lựa chọn thời gian đường hóa phụ thuộc vào phương pháp làm nguội khối nấu phương pháp đường hóa Thời gian làm nguội đường hóa định suất thiết bị, chất lượng dung dịch đường hóa hiệu suất tổng thu hồi Theo lý thuyết, thời gian đường hóa có ảnh hưởng đến hòa tan tinh bột không đường hóa Khi đường hóa khối nấu nhiệt độ 55 - 58oC khoảng thời gian từ 15 ÷ 120 phút, đường lên men dịch đường hóa không tăng, nồng độ chất tan chung dung dịch lại tăng cách rõ rệt Sau 15 phút đường hóa, nồng độ chất tan 13.8% sau 120 phút nồng độ chất tan 14.8%, đường lên men không tăng Như vậy, thời gian đường hóa nâng cao hàm lượng chất khô hòa tan (chủ yếu đạm hòa tan) nâng cao tính đệm dung dịch Song, kéo dài thời gian đường hóa nhiệt độ 55 - 58oC làm giảm hoạt tính enzym Amylase, khả nhiễm khuẩn tăng lên hiệu suất tổng thu hồi giảm Theo số nghiên cứu thời gian đường hóa tốt phút, cho hiệu suất tổng thu hồi tăng 37lit cồn/tấn tinh bột so với đường hóa 60 phút Ở nhà máy sản xuất rượu có thiết bị làm nguội chân không thực thời gian đường hóa phút Nếu làm nguội phương pháp trao đổi nhiệt bề mặt thông thường thời gian đường hóa 15 ÷ 30 phút Tối ưu hóa cơng nghệ lên men Việc lựa chọn công nghệ sản xuất cồn yếu tố vĩ mơ định tới hiệu suất tồn nhà máy Trong thực tế hầu hết phân xưởng chưng cất thiết kế không khác biệt Công nghệ sản xuất cồn định công nghệ lên men TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Hiện có hai cơng nghệ là: Lên men liên tục lên men gián đoạn, ngồi cịn có cơng nghệ lên men bán liên tục 2.1 Các công nghệ lên men  Công nghệ lên men gián đoạn - Thùng phải vệ sinh sẽ, đường ống van phải sát trùng thường xun Sau tồn trùng nước Thời gian giữ 951000C kéo dài 50-60 phút Thanh trùng xong thùng làm lạnh đến 300C, tháo ngưng đóng van đáy Men giống dịch đường ban đầu bơm song song để nấm men hịa từ đầu Lượng men giống thường chiếm 10% so với thể tích thùng lên men, dịch đường không bơm đầy thùng mà thời gian đổ đầy thùng lên men kéo dài từ 6-8 Nhờ tỉ lệ men giống lúc đầu tăng hạn chế phát triển tạp khuẩn - Sau đổ đầy thùng ta lên men lấy đường lên men đem lọc để xác định độ chua Đồng thời theo dõi nhiệt độ khống chế thấp 330C Về cuối nhiệt độ giảm đến 280C - Lên men xem bình thường sau 50 giờ, độ đường biểu kiến dịch lên men xuống tới (với rỉ đường khác), cịn độ chua khơng tăng 0,8 gam H2SO4/lít so với độ chua dịch đường trước lên men - Trường hơp độ chua lên men tăng nhanh, độ đường biểu kiến giảm chậm phải nghĩ tới nhiễm khuẩn, cần kiểm tra vi sinh vật xử lí kịp thời - Lên men xem kết thúc sau độ đường biểu kiến không giảm giảm 0,1 ÷ 0,2 % - Lên men gián đoạn thùng riêng biệt có ưu điểm dễ làm, nhiễm dễ xử lí suất thu từ m3 thiết bị thấp Tuy nhiên, phương pháp áp dụng chủ yếu nước ta cho hiệu suất  Lên men liên tục - Đặc điểm lên men liên tục dịch đường men giống cho vào thùng đầu (thùng lên men chính) ln chứa lượng lớn tế bào ml dịch Khi đầy thùng đầu dịch men chảy tiếp sang thùng bên cạnh cuối thùng chứa giấm chín - Ưu điểm bật sơ đồ lên men liên tục dùng lượng lớn men giống nên lên men xảy nhanh, hạn chế phát triển tạp khuẩn Khác với lên men gián đoạn lượng giống ban đầu 12 ÷ 15 triệu tế bào/ml nên lên men xảy chậm - Nhiều men giống khơng áp đảo tạp khuẩn mà cịn tạo rượu nhanh, hạn chế phát triển chúng Mặt khác độ chua dịch đường cao, pH thấp yếu tố không thuận lợi cho vi khuẩn nấm men hoang dại Sau 24 có 78 % đường lên men, lên men gián đoạn đạt 42 % TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên - Lên men liên tục phương pháp tiến cho hiệu cao Tuy nhiên áp dụng cần tính tốn cẩn thận có biện pháp cơng nghệ phù hợp, khơng phản tác dụng, dễ nhiễm khuẩn hàng loạt dẫn đến giảm hiệu suất lên men - Lên men liên tục kết thúc sau 60-62 giờ, lên men gián đoạn phải kéo dài tới 72  Lên men cải tiến – lên men bán liên tục - Để tăng cường tỉ lệ lên men giống mà không cần thêm thiết bị gây men, ta thực hiên dùng lượng men thùng lên men mạnh giai đoạn lên men chính, cách dùng acid sulfuric đưa pH 4,0-4,2; kết hợp với bơm tuần hoàn làm lạnh Sau 1-2 tan bơm ½ dịch lên men sang thùng khác để làm men giống Tiếp từ từ thêm dịch đường vào hai thùng đầy lên men tiếp 2.2 Đánh giá công nghệ lên men  Công nghệ lên men gián đoạn: - Thông thường thời gian địi hỏi cho việc sử dụng hồn tồn chất từ 36 ÷ 48 Nhiệt độ giữ 20 ÷ 30oC pH ban đầu điều chỉnh tới 4,5 Tùy thuộc vào chất nguyên liệu hidrat C, hệ số chuyển hóa nằm vào khỏang 90 ÷ 95% Con số lý thuyết với nồng độ etanol cuối đạt 10-16 % (w/v) Công nghệ lên men gián đoạn vận hành nhiều q khứ vận hành dễ dàng, đòi hỏi thấp khử trùng triệt để, khơng cần nhân cơng có tay nghề cao, khơng có nguy tổn hại tài nguyên liệu dễ xử lý Tuy nhiên nhược điểm vốn có hệ thống hiệu suất lên men thấp thời gian quay vòng cao độ dài pha lag kéo dài dẫn đến yêu cầu phải có cải tiến - Để tăng suất lên men song giữ tính đơn giản trình lên men gián đoạn, nhiều trường hợp người ta sử dụng quay vòng tế bào Kỹ thuật khơng làm tăng số chuyển hóa đường thành etanol, song thời gian yêu cầu từ lúc bắt đầu lên men đến kết thúc trình giảm tới 60- 70% so với phương pháp lên men gián đoạn truyền thống Theo số tác giả việc cấy vào dịch thủy phân bã mía dịch tế bào nấm men đậm đặc (23,6g/l) rút ngắn thời gian lên men hoàn toàn dung dịch glucoza có nồng độ ban đầu 22% xuống cịn Độ sống sót tế bào trường hợp lên men nhanh bị giảm nhanh nồng độ etanol cao tế bào Hạ nhiệt độ lên men tăng nồng độ oxy hạn chế mức độ kìm hãm song lại hao hụt suất lên men  Công nghệ lên men liên tục - Lên men liên tục loại bỏ hao tốn thời gian lên men tĩnh Đó thời gian dành cho việc tẩy rửa làm thiết bị, tái nạp môi trường, thời gian tiêu tốn cho pha lag Ngồi ra, vi sinh vật giữ pha sinh trưởng lũy thừa nên suất tính theo thời gian tổng số yêu cầu tăng lên - Hai nhược điểm chủ yếu hệ thống liên tục là: TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên o Nhiễm tạp đột biến xảy lòng dịch lên men thể lạ xâm nhập từ bên ngồi vào o Khó khăn việc giữ tốc độ lên men cao Sở dĩ tốc độ lên men hệ thống thường thấp tế bào bị chết nhiều thiếu oxi Để khắc phục người ta thêm số chất tween 80, ecgosterol, hay axit linolenic vào môi trường lên men cho nấm men cho nấm men sinh trưởng điều kiện hiếu khí trước giai đọan lên men kỵ khí - Hiệu suất etanol nồi lên men liên tục đơn giản thường bị giới hạn kìm hãm etanol nồng độ tế bào thấp Khi nồng độ đường dung dịch nạp tăng, hiệu suất etanol giảm hiệu kìm hãm sản phẩm Ở nồng độ hidrat C thấp, kìm hãm dường giảm song nồng độ sinh khối tế bào giảm Do suất lên men tối ưu đạt nồng độ glucoza nạp khoảng 10% 2.3 Lựa chọn công nghệ lên men tối ưu Phải vào nguyên liệu đầu vào chủng lên men phù hợp với nguyên liệu để lựa chọn công nghệ lên men tối ưu Đối với nguyên liệu đầu vào mật rỉ ta nên lựa chon công nghệ lên men liên tục Do mật rỉ nguồn ngun liệu an tồn, có khả tránh nhiễm trùng tốt Bên cạnh chủng men thích hợp để lên men mật rỉ chủng men chìm với mật độ trung bình tế bào lớn, khả chống chịu môi trường cao, khả cạnh tranh với khuẩn dại tốt Đồng thời ta hồn tồn thu hồi lại lượng men khỏe dịch dấm chín sau lên men sạch, men chìm xuống nên dễ dàng tách nhờ trình ly tâm Khi sử dụng công nghệ lên men liên tục với mật rỉ cho ta hiệu suất lên men tối ưu Mặc dù cơng nghệ lên men liên tục có nhiều ưu điểm lại khơng thích hợp để áp dụng cho nguồn nguyên liệu tinh bột sắn Tinh bột sắn nguồn nguyên liệu dễ bị nhiễm trùng Nhiễm trùng gây nhiều cơng đoạn từ phơi khô, tồn chứa tới vận hành thiết bị Chủng men phù hợp để lên men tinh bột sắn chủng men Mật độ tồn chúng thấp, khả cạnh tranh với loại men hoang dại không cao Mặt khác thu hồi lại lượng men khỏe sau lên men dịch men lẫn lượng lớn sơ men có tỷ trọng gần với nước nên khơng thể tách thiết bị ly tâm Chính hầu hết nhà máy sản xuất etanol từ tinh bột sắn sử dụng công nghệ lên men gián đoạn để đảm bảo khả chống nhiễm khuẩn Ta phải ý tới chi tiết thiết kế Chẳng hạn kiểu dáng thùng lên men phải thiết kế cho dễ xả đáy, xả nhanh, xả kiệt Vật liệu chế tạo bồn bể phải lựa chon cho có khả chống nhiễm khuẩn tốt Thông thường người ta thường sử dụng thép SS304 thép đen CF,… Hệ thống đường ống TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 10 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên thiết bị phải thiết kế hạn chế khúc cua, điểm chết để dễ dàng cho công tác vệ sinh Các thiết bị làm mát phải đặc biệt quan tâm để đảm bảo nhiệt độ làm việc tối ưu cho trình lên men,… Tối ưu hóa q trình nhân men Q trình nhân men giống q trình ni cấy nấm men giống, đó, người ta tạo mơi trường ni cấy thích hợp cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển nấm men nhằm đảm bảo cung cấp cho trình lên men lượng tế bào men cần thiết, có khả lên men cao thích nghi với mơi trường sản xuất thực tế Tác động yếu tố nhiệt độ, áp suất, pH, hàm lượng chất khơ hịa tan tới trình nhân men tương tự với trình lên men đề cấp tới phần sau Ta đưa yếu tố quan tâm đặc biệt trình nhân men Quá trình nhân men cấp phải địi hỏi mơi trường tiệt trùng cho men phát triển lúc đầu men chưa thể thích nghi với mơi trường dễ bị nhiễm khuẩn Thông thường ta tiệt trùng môi trường cho men cách nâng nhiệt tới khoảng 1200C vịng 30’ Phải tính tốn thời gian làm môi trường cho hợp lý cho cấp lên men trước vừa đạt mơi trường lên cấp men sau vừa phải sẵn sàng Làm để tránh nhiễm trùng môi trường đảm bảo dinh dưỡng đầy đủ cho men Đối với nguyên liệu tinh bột sắn ta phải bổ sung hệ enzim tương tự q trình đường hóa q trình đường hóa tiếp tục xảy thùng lên men o Super star/ Termosacc: ÷ pao/ 1000 galon dịch o Lactoside : ÷ ppm o Alcoholaza II L400: 0,06% khối lượng bột đầu vào o Thermosaoc o Rhyzozim: 0,03 ÷ 0,04 % so với khối lượng bột đầu vào Tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng tới trình lên men 4.1 Lựa chọn giống men Nấm men tác nhân trực tiếp cho trình lên men Vì vây muốn tối ưu hóa q trình lên men trước hết phải trọn chủng nấm men có hoạt lực lên men mạnh, phù hợp với nguồn nguyên liệu công nghệ lên men nhà máy Nấm men dùng sản xuất cồn thường chủng thuộc giống Saccharomyces, chúng có khả hấp thụ chất dinh dưỡng loại đường hòa tan, hợp chất nitơ (các amin, peptit), vitamin nguyên tố vi lượng… qua màng tế bào Chủng có tốc độ phát triển mạnh hoạt lực lên men cao, lên men nhiều loại đường khác lên men nhanh, có khả chịu độ etanol cao từ 10 12% Các chủng nấm men chia làm loại: nấm men chìm nấm men TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 11 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên  Đặc tính hình thái - Nấm men chìm: Hầu hết tế bào quan sát nảy chồi đứng riêng lẻ cặp đơi Hình dạnh chủ yếu hình cầu - Nấm men nổi: Tế bào nấm men mẹ sau nảy chồi thường dính lại với tạo thành chuỗi tế bào nấm men Hình dạn chủ yếu hình cầu hình ovan với kích thước µ  Đặc tính sinh lý: Sự khác nấm men nấm men chìm khả lên men loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza Trong nấm men chìm có enzyme sử dụng hồn tồn đường raffinoza nấm men sử dụng 1/3 đường sacaroza Ngoài chúng cịn khác khả hơ hấp, khả trao đổi chất lên men khả hình thành bào tử Quá trình trao đổi chất nấm men chìm chủ yếu xảy trình lên men, nấm men xảy mạnh q trình hơ hấp  Sự khác cơng nghệ lên men: Tên gọi nấm men hay nấm men chìm xuất phát từ quan sát trình lên men Nấm men nổi lên bề mặt dịch, cuối q trình lên men tạo bền mặt lớp bọt dày, nầm men chìm lắng xuống đáy thiết bị kết thúc lên men tạo thành lớp men xít bám đáy thùng  Ngoài nhiệt độ lên men chủng khác nhau: Nấm men chìm có 0 thể lên men khoảng C, nấm men 14 C Như vậy, loại nguyên liệu loại công nghệ kèm ta phải chọn chủng men phù hợp riêng Chủng men phải có hoạt lực lên men mạnh, ổn định, chịu biến đổi môi trường lên men Một chủng tốt nơi chưa hẳn thích nghi nơi khác Vì trước áp dụng cần nghiên cứu kĩ đặc tính sinh lí khả sinh sản sản lượng sản phẩn tạo thành Trong sản xuất có trường hợp ngẫu nhiên người ta chủng tốt cách phân lập từ thùng lên men 4.2 Ảnh hưởng nguồn Các bon Là nguồn vật chất cung cấp C trình sinh trưởng vi sinh vật Trong tế bào nguồn C trải qua loạt trình biến hóa hóa học phức tạp biến thành vật chất thân tế bào sản phẩm trao đổi chất C chiếm đến khoảng nửa trọng lượng khô tế bào Đồng thời hầu hết nguồn C trình phản ứng sinh hóa cịn sinh tế bào nguồn lượng cần thiết cho hoạt động sống vi sinh vật Men sử dụng cách chọn lọc nguồn C Đường nguồn C nguồn lượng tôt cho men Nhưng tùy loại đường mà vi sinh vật có khả sử dụng khác Như nói phần đường hóa, men ưu tiên tiêu thụ đường glucose tiêu thụ đường Mal Men có khả đồng hóa đường Mal Đường Mal gần không hấp thụ vào tế bào nấm men Khi hàm lượng đường glucose cao lượng dinh dưỡng cho nấm men cao men dễ dàng phát triển Ngược lại hàm lượng đường Mal cao ức chế trình sinh trưởng phát triển TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 12 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên nấm men Vấn đề tối ưu hóa ảnh hưởng nguồn Các bon đề cập phần tối ưu hóa q trình đường hóa 4.3 Bổ sung Nitơ Nitơ chất thiếu cho sinh tồn phát triển tế bào nấm men Vì Nitơ tham gia vào tất cấu trúc tế bào vi sinh vật, giúp tế bào hoàn thiện chức hoạt động sống Tế bào men cần nitơ cho tổng hợp protein axit nucleic Nguồn Nitơ nguồn dinh dưỡng quan trọng không nguồn Carbon Nếu thiếu Nitơ, nấm men phát triển chậm, thời gian lên men kéo dài hiệu suất lên men giảm Nếu thiếu nitơ sức khỏe tế bào men đi, phát triển chậm lại mật độ tế bào men bị suy giảm Ở Việt Nam nguyên liệu để sản xuất etanol chủ yếu sắn mật rỉ Ngun liệu sắn có chứa protid nên lượng nitơ không đảm bảo cho phát triển nấm men Do cần phải thường xuyên bổ sung nitơ với số lượng khoảng 30mg/ml trình lên men đạt hiệu cao Dưới bảng số liệu so sánh q trình lên men có bổ sung nitơ không bổ sung nitơ Các tiêu Nguồn nitơ từ Mẫu kiểm chứng không bổ sung nitơ (NH4)2SO4 (NH2)2CO 16,5 16,5 16,5 4,09 4,09 4,09 5,26 5,26 5,26 4,55 4,00 4,93 Tăng độ chua 0,31 0,42 0,12 Độ khô biểu kiến giấm chín -0,35 -0,40 -0,77 Chất khử sót, % 0,43 0,34 0,14 Nồng độ chất khô dịch đường , % Đường khử tính theo maltoseg/100ml pH dịch đường hóa pH giấm chín TỐI ƯU HĨA HIỆU SUẤT LÊN MEN 13 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Tinh bột sót, % Nồng độ rượu giấm chín, %V 0,05 0,046 0,042 9,66 9,78 10,04 Hiệu suất rượu so với lý thuyết, % 91,21 92,35 94,80 Bổ sung nitơ với số lượng 30 mg/100ml rút ngắn thời gian từ 84 xuống 60 giờ, đồng thời lên men tốt đạt hiệu cao mẫu đối chứng Trong thực tế có nhiều nguồn cung cấp nitơ nhiên người ta hay sử dụng ammoniac, muối amoni tối ưu sử dụng urê 4.4 Ảnh hưởng nguồn muối vô Các muối vô nguồn chất dinh dưỡng thiếu sinh trưởng vi sinh vật Chúng có chức sinh lý chủ yếu tham gia vào thành phần trung tâm hoạt tính enzim vi sinh vật, trì tính ổn định kết cấu đại phân tử tế bào, điều tiết trì cân áp suất thẩm thấu tế bào, khống chế điện oxy hóa khử tế bào cịn nguồn vật chất sinh lượng số chủng men Phot tham gia vào trình tổng hợp hợp chất cao ATP ADP Ngoài cịn có tác dụng hoạt hóa photphataza trình lên men, làm nên hệ thống đệm giúp điều chỉnh pH môi trường Thiếu phốt tế bào men bị suy yếu, giảm khả phát triển Nếu soi kính hiển vi thấy men tròn, nhỏ Photpho thường dạng liên kết hữu cơ, có thành phần photphatit, nucleoproteit axit nucleic Trong loại nguyên liệu hàm lượng P khác Hàm lượng P tinh bột sắn thấp nên việc thêm lượng phốt bổ sung tất yếu Định lượng P thêm vào tùy thuộc vào loại nguyên liệu Thực tế người ta bổ sung P cách thêm vào lượng diamoniphotphat (DAP), KH2PO4 hay K2PO4 Cịn cơng nghệ sản xuất rượu từ mật rỉ việc bổ sung P khơng cần thiết lượng P có mật rỉ đủ lớn Mg (MgSO4): có tác dụng kích thích q trình phân bào Tế bào nấm men sinh sản cách nảy chồi Một chồi nhỏ tạo thành bề mặt tế bào trưởng thành Chồi sinh trưởng làm đầy nguyên liệu nhân tế bào chất từ tế bào bố mẹ Khi chồi lớn bố mẹ, máy nhân hai tế bào thay đổi tế bào phân cắt, tế bào già thiếu chất dinh dưỡng khơng phân TỐI ƯU HĨA HIỆU SUẤT LÊN MEN 14 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên cắt Khi ta cần cung cấp MgSO4 để kích thích q trình phân bào, đảm bảo tế bào men phát triển đủ số lượng trình lên men Dưới bảng thống kê việc sử dụng số muối vơ khác vai trị tác dụng chúng Nguyên tố Hợp chất sử dụng S (NH4)2SO4, MgSO4 Chức sinh lý Là thành phần aminoacid chứa S, số vitamin, glutathione có tác dụng điều chỉnh điện oxy hóa khử tế bao Mg MgSO4 Là thành phần trung tâm hoạt tính enzym phosphoryl hóa hexose dehydrogenase axit nucleic, thành phần chlorophyll bacteriocholorophyll Ca CaCl2, Ca(NO3)2 Tạo tính ổn định số cofactor, enzym trì, cần cho xây dựng trạng thái cảm thụ tế bào Na Na Cl Thành phần hệ thống vận chuyển tế bào, trì áp suất thẩm thấu, trì tính ổn định số enzym K KH2PO4 Là cofactor số enzym, trì áp suất thẩm thấu tế bào, nhân tố ổn định ribosome Fe FeSO4 Là thành phần sắc tố vi khuẩn số enzym, cần thiết để tổng hợp chlorophyll độc tố vi khuẩn bạch hầu Định lượng muối cho thêm vào dịch lên men khác loại nguyên liệu Việc thêm vào cần phải nghiên cứu, tìm hiểu phịng thí nghiêm điều chỉnh q trình sản xuất Thơng thường lượng thêm vào khơng nhiều Tuy nhiên vai trị khơng thể thiếu 4.5 Ảnh hưởng pH Nồng độ ion H+ có ảnh hưởng lớn đến hoạt động nấm men Chúng có khả làm thay đổi diện tích chất vỏ tế bào, làm tăng hay giảm mức độ thẩm thấu chất dinh dưỡng chiều hướng trình lên men Mỗi vi sinh vật hoạt động tốt pH định Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo alcohol ethylic 4,5 ÷ 5,0 Đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột thường khống chế pH = 4,8 ÷ 5,2; nhằm giữ cho amylase tiếp tục chuyển hóa tinh bột dextrin thành đường lên men Tăng pH dễ bị nhiễm khuẩn, glyxerin tạo nhiều giảm hiệu suất lên men Vì vậy, gây men giống điều kiện sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8 ÷ 4,0 để hạn chế phát triển vi khuẩn lactic nấm men hoang dại TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 15 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Ở pH  4,2 nấm men phát triển chậm so với pH = 4,5 ÷ 5,0 tạp khuẩn khơng phát triển Tới lúc nấm men phát triển nhiều đủ mạnh ta tăng pH đến tối ưu cho nấm men phát triển nhanh Lúc điều kiện tốt cho tạp khuẩn nấm men nhiều đủ mạnh để lấn át nên tạp khuẩn khó gây tác hại cho lên men Phương pháp áp dụng để gây men điều kiện sản xuất gọi nuôi cấy nấm men khiết tự nhiên Khi cho acid sulfuric vào đường dịch, chúng không dạng tự mà liên kết hóa học với muối giải phóng acid hữu cơ, phosphoric tự do, chủ yếu dạng KH2SO4 NaH2PO4 Giữa ion H + lượng acid có tương quan định dung dịch đó, ví dụ pH độ chua dịch đường hóa từ ngơ lớn từ sắn Trong thực tế sản xuất khơng phải sở có điều kiện đo pH, mà thường xác định độ chua Đối với dung dịch pH xem gần ổn định độ chua lại thay đổi nhiều phụ thuộc vào mức độ nhiễm khuẩn nguyên liệu dịch lên men Khi nhiễm khuẩn tạo acid hữu có độ phân ly thấp nên làm thay đổi pH Vì sản xuất rượu khơng xác định pH mà cịn xác định độ chua Độ chua biểu diễn theo độ hay theo gam acid/lít Một độ chua biểu diễn 1ml dung dịch NaOH 2N vừa đủ để trung hòa acid tự chứa 20 ml dịch biểu diễn độ chua gam H2SO4/lít dịch, 10 chua = 2,45 g /l 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ tối ưu nấm men saccharomyces khoảng 28 ÷ 320C Tuy nhiên bắt đầu lên men nhiệt độ thấp khả lên men cao kéo dài Mặt khác làm lạnh dịch đường tới 20 ÷ 220C hạn chế phát triển tạp khuẩn Sau ÷ 10 giờ, nhiệt độ lên men tăng đến 28 ÷ 300C, tiếp cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ giới hạn tối ưu Ở nhiệt độ cao hoạt tính nấm men giảm nhanh, chủ yếu dễ bị nhiễm lactic nấm men hoang dại Ở nhiệt độ 300C men hoang dại phát triển nhanh Saccharomyces ÷ lần, cịn nhiệt độ 35 ÷ 380C chúng phát triển nhanh gấp ÷ lần Khi lên men 29,50C, tổn thất tạo men 7,37 %, 17,50C tổn thất tạo men 5,32 % lên men dịch đường 100C tổn thất tạo men chiếm 4,42 % lượng đường có dung dịch Khi lên men nhiệt độ cao tạo nhiều esther, aldehyde tổn thất rượu theo CO2 tăng TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 16 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên 4.7 Ảnh hưởng nồng độ lên dịch men Nồng độ dịch đường cao làm tăng áp suất, cân trạng thái sinh lý nấm men Kết cồn nhiều ức chế tạp khuẩn mà nấm men, dẫn đến tổn thất phải kéo dài thời gian lên men Nồng độ dịch đường thấp làm giảm suất thiết bị lên men, tốn chưng cất, tăng tổn thất rượu bã rượu nước thải Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khơ dịch đường từ 16 ÷ 18 % ( tùy theo mức độ khiết), tương đương 13 – 15% đường, để sau lên men nhận nồng độ rượu giấm chín 8,5 – 9,5 % V 4.8 Ảnh hưởng số hóa chất chất sát trùng Trong điều kiện sản xuất, dù có vệ sinh đến khó đảm bảo vơ trùng tuyệt đối, cần phải dùng chất sát trùng để ngăn ngừa hạn chế tạp khuẩn Có thể dùng hóa chất khác clorua vôi, formalin, fluosilicat natri Tùy theo chất lượng hóa chất mà dùng nhiều hay ít, cốt hạn chế phát triển tạp khuẩn không làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động nấm men Khi dùng formalin hay fluosilicat natri, nồng độ không vượt 0,02% so với dịch lên men Ảnh hưởng số acid tới nấm men: Nồng độ Thời gian tiêu diệt, Acid Làm ngừng sinh trưởng Tiêu diệt men % Mol/l % Mol/l HCl 0,14 0,038 0,72 0,195 0,46 H2SO4 0,39 0,039 1,30 0,123 2,04 H3PO4 0,30 0,031 2,00 0,204 1,28 CH3COOH 0,75 0,125 3,00 0,500 1,25 Acid lactic 0,90 0,100 3,00 0,333 1,27 Tùy theo tính chất mức độ phân ly acid mà tác hại chúng lên nấm men khơng giống Ngồi ra, dịch đường lên men chứa lượng furfurol, melanoidin, gây ảnh hưởng tới nấm men Furfurol hạn chế khả nảy chồi kích thước tế bào, tạo hạt không bào Furfurol chứa nhiều mật rỉ làm giảm khả tạo rượu tăng tạp chất, giảm hoạt độ maltase zymase nấm men TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 17 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Khi dịch chứa ÷ triệu tế bào/ml 0,002% furfurol ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng sinh lý dịch lên men; dịch lên men chứa 90 triệu/ml 0,006% furfurol ảnh hưởng tới sinh lý nấm men Hàm lượng furfurol mật rỉ thường vào khoảng đến g/100 g chất khơ Nếu mật rỉ pha lỗng tới 20 ÷ 22% nồng độ khoảng 1,5 ÷ 2,0 mg/100ml (0,0015 ÷ 0,002%) Trong điều kiện lên men với tỉ lệ men giống lớm 10%, ảnh hưởng furfurol xem khơng đáng kể Melanoidin có ảnh hưởng khơng tốt tới khả sinh sản nấm men 4.9 Ảnh hưởng sục khí Sục khí để hịa tan oxy vào dịch đường, giúp cho nấm men phát triển nhanh Tuy nhiên, sục khí khơng cần thiết dịch đường từ nguyên liệu tinh bột Sục khí làm tăng lượng đường bay Mặt khác dư dẫn đến tạo nhiều sinh khối aldehyde, làm giảm hiệu suất lên men rượu Thực tế khơng cần sục khí vào dịch đường Một lượng nhỏ oxy hòa tan thời gian khuấy làm lạnh, đủ đảm bảo cho sinh trưởng phát triển lên men Với tỉ lệ men giống 10%, sau 50 lên men nồng độ biểu kiến dịch giảm tới số lượng không đổi với hầu hết thùng lên men Sau 70 ÷ 72 nồng độ rượu giấm chín đạt trung bình 9% V, đường sót vào khoảng 0,3 ÷ 0,5 % 4.10 Ảnh hưởng việc thêm yếu tố vi lượng Trong q trình sinh trưởng men cịn cần tới số ngun tố vi lượng Chúng có vai trị quan trọng cần với số lượng nhỏ (khoảng 10-8÷10-6 mol/l mơi trường ni cấy) Ngun tố vi lượng tham gia vào thành phần enzym làm hoạt hóa ezym Bảng thể tác dụng sinh lý nguyên tố vi lượng Nguyên tố Zn Mn Se Cu Co W Br Axit Molic Tác dụng sinh lý Có mặt lactodehdrogenase, phosphatase kiềm, ARNplymerase, ANDpolymerase Có mặt peroxyd dismutase, cacrbonxylase ciitric synthetase Có mặt reductase nitrate, nitrogenase, dehydrogenase formic Có mặt cytochrome oxydase Có mặt mutase glutamic Có mặt dehydrogenase formic Có mặt urease, cần cho sinh trưởng vi khuẩn hydrogen Có khả kích thích vi sinh vật (men) phát triển nhanh TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 18 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Nếu thiếu nguyên tố vi lượng trình sinh trưởng hoạt tính sinh lý vi sinh vật bị giảm sút, chí ngừng sinh trưởng Do nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật không giống khái niệm nguyên tố vi lượng có ý nghĩa tương đối Vi sinh vật thường tiếp nhận nguyên tố vi lượng từ chất dinh dưỡng hữu tự nhiên, hóa chất vô cơ, nước máy hay từ dụng cụ nuôi cấy thủy tinh Chỉ trường hợp đặc biệt cần bổ sung nguyên tố vi lượng vào môi trường nuôi cấy làm việc nấm men Mặt khác nhiều nguyên tố vi lượng kim loại nặng nên dư thừa gây hại cho vi sinh vật Khi cần bổ sung thêm nguyên tố vi lượng cần lưu ý khống chế xác liều lượng 4.11 Chống nhiễm tạp, nhiễm khuẩn cho men Một số yếu tố gây sốc cho men: - - Axit lactic: Hàm lượng axit lactic cao gây ức chế cho men, > 0,8% w/v làm men chết Axit lactic chủ yếu nhiễm khuẩn mà có Axit axetic: Hàm lượng axit axetic cao gây ức chế cho men, > 0,05% w/v làm men chết Axit axetic chủ yếu nhiễm khuẩn mà có Gốc sunfit gây ức chế cho men, hàm lượng cao > 100 mg/l gây chết cho men Thường gặp nhiều nguyên liệu mật rỉ công nghệ tẩy trắng mật đường sử dụng hợp Na2S2O3 Ion Na+, K+, gây ức chế cho men hàm lượng > 500mg/l gây chết cho men Ion Cl-, Br-, CN- gây stress cho men Trong số yếu tố quan trọng hay gặp phải thực tế stress men axit lactic axit axetic Mà nguyên nhân men bị nhiễm khuẩn Men bị nhiễm khuẩn dẫn đến hiệu suất trình lên men gián đoạn giảm mạnh trình lên men liên tục giảm liên hồn Nhiễm khuẩn nhiều nguyên nhân như: nguyên liệu đầu vào, trục trặc trang thiết bị hay trình vệ sinh Ta đưa số phương pháp để phòng chống nhiếm khuẩn cho men:  Thực đúng, đủ thao tác yêu cầu trình tẩy rửa o Thời gian từ lúc điền đầy tới lúc rút đáy phải vừa đủ lâu để đảm bảo cho công tác vệ sinh diệt khuẩn vừa kịp để chuẩn bị cho chu trình làm việc o Nhiệt độ tẩy rửa phải đủ lớn để tiêu diệt tế bào vi khuẩn (thông thường người ta trì nhiệt độ tẩy rửa vào khoảng 1350F o Phải lựa chọn hiệu loại hóa chất tẩy rửa Chẳng hạn dùng số chất hypoclorit, peoxit axit acetic, nước raven, mục đích tạo ion Cl- hay tạo nguyên tử oxy hoạt động để tiêu diệt vi khuẩn tốt Nồng độ chất tẩy rửa cao khả diệt trùng tốt Sử dụng hóa chất tẩy rửa vào mục đích khác cho thích hợp chẳng hạn dùng kiềm để tẩy rửa tác nhân hữu cơ, dùng axit để tẩy rửa tác nhân vô hay dùng nồng độ cao cho q trình địi hỏi tiệt trùng TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 19 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên o Đảm bảo tốc độ bơm đủ lớn để vệ sinh tất vị trí đườn ống, khúc cua, điểm chết Tốc độ thông thường phải lớn 1,5 lần tốc độ dịng cơng nghệ (~1m/s) Phải tiến hành bơm xi bơm ngược vệ sinh đường ống Đối với thiết bị trao đổi nhiệt dạng hay đoạn khúc cua, đường ống phân nhánh nên tiến hành ngâm rửa có thời gian (tạm ngừng sản xuất)  Khi tiến hành sửa chữa, tháo lắp trang thiết bị phải đưa tới nhiệt độ diệt trùng đủ cao trì thời gian đủ lâu Đảm bảo lọc khí ln trạng thái làm việc tốt, đạt tiêu chất lượng Thường xuyên kiểm tra thiết bị máy bơm, máy nén, van, thiết bị trao đổi nhiệt, tránh dò dỉ điểm toàn hệ thống Các ion Na+, K+,Cl-, Br- có mặt q trình vệ sinh rửa lại nước chưa triệt để Các hóa chất diệt trùng bám bề mặt thiết bị Để giảm tượng phải lưu ý sử dụng nồng độ lượng chất tẩy rửa vừa đủ, tiến hành súc rửa lại nhiều lần nước Gốc sunfit có mật rỉ hay gốc CN- có nguồn nguyên liệu tinh bột sắn điều tránh khỏi Để đảm bảo men khơng bị stress ta phải tính tốn pha lỗng ngun liệu tới độ Bx phù hợp đảm bảo giới hạn sinh trưởng phát triển bình thường nấm men 4.12 Phá bọt thùng lên men Phản ứng lên men sinh CO2 Lượng CO2 tạo lượng bọt khí lớn bề mặt dịch lên men, thùng lên men Lớp bọt dày điền đầy thể tích đáng kể phía thùng lên men (phần thể tích chứa CO2 thu hồi) Áp suất CO2 cao hay hàm lượng CO2 thùng lên men cao gây ức chế phản ứng lên men làm giảm đáng kể hiệu suất lên men Bên cạnh đó, bọt dâng cao bị tràn khỏi thùng lên men dẫn tới hao tổn dịch lên men (làm giảm hiệu suất lên men) Việc phá bọt thùng lên men cần thiết để nâng cao hiệu suất lên men Thông thường người ta hay sử dụng chất có khả phá sức căng bề mặt tốt, rẻ tiền không gây stress cho men Người ta sử dụng chiết suất dầu thực vật,… Thông thường lượng chất phá sức căng bề mặt bơm vào thùng lên men chiều cao bọt đạt tới giới hạn xác định III Các thông số kỹ thuật lưu ý vận hành để thu hiệu xuất lên men tối ưu Các thơng số kỹ thuật Qua việc phân tích, tìm hiểu tất yếu tố ảnh hưởng tới q trình lên men ta thống kê lại số thông số kỹ thuật cho q trình lên men sau: TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 20 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Các thông số kỹ thuật tối ưu Lựa chọn cơng nghệ Chủng men Nhiệt độ đường hóa pH đường hóa Hệ enzym dùng đường hóa nhân giống men Nguyên liệu đầu vào Mật rỉ đường Sắn lát Liện tục, có hồi lưu men Gián đoạn, khơng hồi lưu men Chìm Nổi 35 ÷ 620C 4÷5 - Super star/ Termosacc: ÷ pao/ 1000 galon dịch - Lactoside : ÷ ppm Khơng cần dùng - Alcoholaza II L400: 0,06% khối lượng bột đầu vào - Thermosaoc - Rhyzozim: 0,03 ÷ 0,04 % so với khối lượng bột đầu vào Nồng độ đường lên men % Rượu lên men pH lên men Nhiệt độ lên men Bổ sung N Bổ sung P S,Mg,Ni,… 13 – 15% ÷ 2% ÷ 8% 4,2 ÷ 4,6 32 ÷ 340C Khoảng 30 mg/100ml Khơng cần Vết ÷ 8% 4÷5 28 – 300C Khoảng 30 mg/100ml Có bổ sung Vết Đối với loại nguyên liệu, loại công nghệ, chủng men có khác biệt định việc tìm thơng số làm việc tối ưu Chính trường hợp cụ thể ta phải xem xét, thí nghiệm để tìm điều kiện tối ưu riêng Các thông số nêu mang tính chất tương đối Lưu ý vận hành để thu hiệu xuất lên men tối ưu Đảm bảo thùng chứa, thùng lên men, đường ống, máy bơm, máy nén thiết bị liên quan khác phải trùng trước sử dụng Khi vệ sinh diệt trùng phải tuân thủ đầy đủ, đắn bước tiêu chuẩn đề Đảm bảo mơi trường tiệt trùng cho q trình nhân giống Thời gian chuẩn bị môi trường cấp nhân giống sau tính tốn cho khớp với thời gian đạt tiêu nhân giống cấp trước Cố gắng đưa thông số kỹ thuật tới mức tối ưu sau trì ổn định thơng số TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 21 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Trong vận hành dây chuyền công nghệ phải ý theo dõi sát sao, tỉ mỉ, ghi chép lại thông số kỹ thuật q trình lên men Phát kịp thời có thay đổi bất thường Phòng KCS phải lấy mẫu, phân tích mẫu điểm, thời gian quy định Phân tích mẫu cẩn thận, xác Cung cấp kết nhanh chóng cho kỹ thuật vận hành Khi gặp cố, tiến hành thu thập thông tin, đánh giá xem xét thông tin, phân chia mức độ ưu tiên xây dựng, vạch kế hoạch hành động Sau xử lý cố xong phải nhìn nhận lại vấn đề, lập báo cáo rút kinh nghiệm TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 22 ... tới giảm hiệu suất lên men nằm q trình đường hóa lên men Trong phạm vi viết chủ yếu đưa biện pháp tối ưu hóa q trình đường hóa lên men II Tối ưu hóa q trình lên men Tối ưu hóa q trình đường hóa. .. đầu vào Tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng tới trình lên men 4.1 Lựa chọn giống men Nấm men tác nhân trực tiếp cho trình lên men Vì vây muốn tối ưu hóa q trình lên men trước hết phải trọn chủng nấm men. .. yếu tố ảnh hưởng tới trình lên men ta thống kê lại số thơng số kỹ thuật cho q trình lên men sau: TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT LÊN MEN 20 Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuyên Các thông số kỹ thuật tối ưu Lựa