TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM Bộ mơn: Vi sinh vật học thực phẩm ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN TỪ NGUYÊN LIỆU TINH BỘT Nhóm 11 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thùy Dương Nội dung thuyết trình I Giới thiệu cồn sản xuất từ tinh bột II Quy trình công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột giải thích quy trình III.Đặc điểm vi sinh vật ứng dụng quy trình sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột IV.Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm I Giới thiệu cồn sản xuất từ tinh bột: A Giới thiệu Ethanol 1.Khái quát Cồn hay gọi Ethanol (etyl alcohol) hợp chất hữu nằm dãy đồng đẳng rượu metylic Là chất lỏng dễ bay hơi, dễ cháy, không màu thành phần loại đồ uống có cồn Tính chất Ethanol a Tính chất vật lý Là chất lỏng khơng màu, dễ bay hơi, có mùi đặc trưng, có khả hút ẩm khơng khí Khi cháy khơng có khói lửa có màu xanh da trời b Tính chất hóa học • • • • Phản ứng với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ Phản ứng este hóa: phản ứng Ethanol axit môi trường axit sunfuric đặc tạo Este Phản ứng tách nước phân tử tao thành olefin môi trường axit sunfuric đặc 170 độ C Ethanol có phản ứng tách nước phân tử Ethanol tạo thành Ete Ứng dụng Ethanol - Ethanol sử dụng để làm đồ uống có cồn - Được dùng sản xuất loại xăng sinh học E5, E10, E15 thân thiện với môi trường - Ethanol dùng ngành y tế làm cồn sát trùng, thuốc diệt khuẩn - Ngồi Ethanol thành phần tạo nên thuốc tẩy rửa, cồn công nghiệp Methanol, loại mĩ phẩm sơn móng tay… Một số sản phẩm làm từ Ethanol Sơn móng tay Cồn sát trùng Xăng E5 Cồn 94% B Cách sản xuất cồn Ethanol Ethanol sản xuất thơng qua phương pháp chính: phương pháp hydrat hóa etylen phương pháp sinh học cách lên men đường hay ngũ cốc kết hợp men rượu Phương pháp hydrat hóa Etylen tạo thành Ethanol Ethanol thông thường sản xuất từ nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu thông qua phương pháp hyđrat hóa eylen xúc tác acid Cho etylen hợp nước 300 độ C, áp suất 70-80 atm với chất xúc tác acid wolframic (H2WO4) acid phosphoric (H3PO4) Phương pháp lên men cồn Ethanol Ethanol để sử dụng đồ uống chứa cồn phần lớn ethanol sử dụng làm nhiên liệu sản xuất cách lên men: số loài men rượu định chuyển hóa đường trong điều kiện yếm khí để sản xuất Ethanol khí CO II Quy trình sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột A Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn từ ngun liệu tinh bột Q trình đường hóa Q trình đường hóa sử dụng enzyme amylaza chuyển hóa tinh bột hòa tan thành đường lên men trình định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu Có phương pháp đường hóa tinh bột chủ yếu:  Đường hóa chế phẩm amilase nấm mốc  Đường hóa acid Đường hóa bằng chếế́ phẩm Amilase nấm mốc: Tùy theo cách sử dụng nấm mốc mà phương pháp sản xuất rượu chia làm cách: • • Phương pháp Amylo: thủy phân Mucor rouxii Phương pháp Mucomalt: thủy phân lượng amylase chuẩn bị đủ từ nấm Aspergillus niger A.oryzae Mucor rouxii Nhược điểm phương pháp dễ bị nhiễm trùng chu kỳ sản xuất dài Nấm Aspergillus niger Đường hóa bằng Acid:   ₋ ₋ Có thể đường hóa nguyên liệu bọt H2SO4 hay HCl Nguyên liệu tán nhỏ trộn với lượng định acid pha loãng nung áp suất Sau thủy phân xong người ta điều chỉnh pH= 4-4,5 dung dịch , NaOH, hay Trong ₋ NH3 ưa dùng nấm men Nếu thủy phân thì trung hòa , cặn tách cách lọc hay đứng cặn lọc Lên men dịch đường Quá trình lên men trình chuyển đường đơn thành Ethanol, khí CO 2 và sản phẩm trung gian khác Có thể thực phương pháp: • • Lên men gián đoạn Lên men liên tục Phương pháp lên men gián đoạn:   • Quá trình lên men từ đầu đến cuối thực thiết bị: thời gian lên men khoảng 6880h nhiệt độ 36-37°C Đặc điểm phương pháp giai đoạn lên men thực liên tục xảy nhều thùng lên thời gian kéo dài 6062h • Ưu điểm: dễ làm,khi nhiễm tạp khuẩn dễ sử lý nhiên suất thu từ thiết bị thấp.  Phương pháp lên men liên tục: Rải giai đoạn lên men mà mỡi giai đoạn thực nhiều thiết bị lên men lên hệ với Hệ thống lên men liên tục thường có 11-12 thùng nối với ống chảy chuyền van chỉnh Kết thúc trình lên men ta thu giấm chín với nồng độ rượu khoảng 7-9% Ưu điểm: dùng lượng lớn men giống thùng lên men nên lên men xảy nhanh,hạn chế phát triển tạp khuẩn Thiết kế nhà máy bia sử dụng phương pháp lên men liên tục Ưu điểm nhược điểm phương pháp lên men: Quá trình lên men Ưu điểm Nhược điểm Lên men liên tục - - Tận dụng tồn thể tích bồn lên men - Có nguy nhiễm khuẩn cao Khơng vệ sinh bồn Dễ tự động hóa Dễ làm việc Lên men nhiều nồng độ cồn khác tạo điều kiện tốt cho sự tăng trưởng nấm men - Lên men gián đoạn - Chi phí đầu tư thấp Vệ sinh bồn lên men Có khả ngăn chặt sự nhiễm khuẩn - Sử dụng nhiều lao đông Có 20% thể tích bồn lên men khơng dùng - Chi phí đầu tư cao Chưng cất tinh chế Để thu cồn tinh chế , người ta thực trình : chưng cất tinh chế Hai trình thực tháp chưng cất tháp tinh luyện Chưng cất trình tách rượu tạp chất dễ bay khỏi giấm chín Kết ta nhận rượu thô hay cồn thô.  Tinh chế trình tách tạp chất khỏi cồn thô cuối ta thu cồn tinh chế Tháp chưng cất cồn thực phẩm theo dây chuyên lớn III Đặc điểm vi sinh vật ứng dụng quy trình sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột Đặc điểm chủng loại Nấm men Saccharomyces cerevisiae dùng trong công nghiệp sản xuất thường có tế bào lớn, có dạng hình cầu hay hình trứng, đường kính 7-11 mm Sinh sản bằng cách tạo chồi tạo bào tử Nguồn dinh dưỡng chủ yếu chúng sử dụng đường glucose,galactose, saccharose, maltose như nguồn carbon, chúng sử dụng axit amin và muối amon nguồn nitơ Hoạt tính chủ yếu maltase, có hoạt lực làm dậy bột Thường 100% bền vững với rỉ đường Điều kiện môi trường ảnh hưởng lớn tới tốc độ tăng sinh khối của nấm men Saccharomyces cerevisiae Chúng phát triển tốt nhiệt độ 28-30 °C Độ pH tối ưu môi trường 4,5 – 5,5 Ảnh hưởng cường độ khơng khí khuấy trộn tác động lớn lên tốc độ tăng trưởng nấm men.Chủng men Saccharomyces Cerevisiae sản sinh cồn hiệu nhất, độ cồn sau lên men > 70 độ Nấm men Saccharomyces cerevisiae Sơ đồ chiết xuất nấm men Nấm men Saccharomyces cerevisiae dùng lên men Ethanol theo phương pháp chu kỳ nấm men cố định: Yêu cầu dinh dưỡng nấm men: Tất chủng S. cerevisiae phát triển glucose, maltose trehalose, không phát triển lactose cellobiose Khả sử dụng loại đường khác nấm men khác phụ thuộc vào mơi trường hiếu khí kỵ khí Tất chủng sử dụng ammoniac urê nguồn nitơ nhất, dùng nitrat, vì chúng thiếu khả phân giải nitrat thành ion amoni Chúng sử dụng hầu hết amino axit, peptit ngắn mạch, đạm nguồn nitơ Một số chủng S. cerevisiae khơng có enzyme protease vì khơng thể chuyển hóa protein ngoại bào Con đường biến đổi chất thành sản phẩm Chuẩn bị dịch đường lên men: nghiền nấu Chuẩn bị men giống tiến hành lên men dịch nguyên liệu để thu dịch cháo chứa tinh bột đường nhằm chuyển hoá đường thành rượu hồ tan, dường hố dịch cháo để biến tinh bột hoà CO tác dụng Enzyme nấm men tan thành đường làm lạnh đến nhiệt độ lên men Xử lý dịch lên men nhằm tách rượu chất dễ bay khỏi giấm chín Sau đem tinh luyện cồn thơ để được cồn tinh luyện IV Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Nhiễm khuẩn  Khâu tuyển chọn nấm men, nấm mốc chưa đạt yêu cầu mặt kĩ thuật (thường bị nhiễm số VSV khác) dẫn đến đưa sử dụng thường làm hư hỏng nguyên liệu trình lên men không triệt để hay làm sản phẩm có nhiều tạp chất   Một số thiết bị không đảm bảo mặt kĩ thuật dẫn đến nguyên liệu bị hư hỏng Nguyên liệu đưa vào sản xuất chưa vô trùng triệt để Kỹ thuật • Mơi trường nhân giống VSV khơng đảm bảo thường bị tạp nhiễm VSV lạ vi khuẩn, nấm mốc, nấm men • • Các yếu tố môi trường không phù hợp trình sản xuất: nhiệt độ, áp suất,O 2, pH, Nguyên liệu không đảm bảo chất lượng The End ... thiệu cồn sản xuất từ tinh bột II Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột giải thích quy trình III.Đặc điểm vi sinh vật ứng dụng quy trình sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột. .. Ethanol khí CO II Quy trình sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột A Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột Sơ chế nguyên liệu tinh bột Nghiền nguyên liệu mục đích nhằm phá vỡ... chuyên lớn III Đặc điểm vi sinh vật ứng dụng quy trình sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột Đặc điểm chủng loại Nấm men Saccharomyces cerevisiae dùng trong cơng nghiệp sản xuất thường có tế bào