Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện CNSH CNTP HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN Đề tài Ứng dụng vi sinh vật trong quá trình lên men cồn Hà Nội 2020 Mục Lục Phần I Tổng quan về quá trình lên men cồn 3 1 1 Khái niệm lên men 3 1 2 Sơ đồ quy trình sản xuất cồn từ tinh bột và mật rỉ 3 Phần 2 Ứng dụng của vi sinh vật trong giai đoạn đường hóa dịch cháo 4 2 1 Chủng giống vi sinh vật 5 2 2 Nuôi cấy 5 Phần 3 Ứng dụng vi sinh vật vào công nghệ lên men cồn 7 3 1 Nấm men 8 3 1 1 Đặc điểm 8 3 1 2 Mộ.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện CNSH & CNTP HỌC PHẦN: CÔNG NGHỆ CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN Đề tài: Ứng dụng vi sinh vật trình lên men cồn Hà Nội -2020 Mục Lục Phần I: Tổng quan trình lên men cồn 1.1 Khái niệm lên men 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất cồn từ tinh bột mật rỉ: Phần 2: Ứng dụng vi sinh vật giai đoạn đường hóa dịch cháo 2.1 Chủng giống vi sinh vật 2.2 Nuôi cấy Phần 3:Ứng dụng vi sinh vật vào công nghệ lên men cồn 3.1 Nấm men 3.1.1 Đặc điểm 3.1.2 Một số chủng Saccharomyces cerevisiae thường dùng 3.1.3 Điều kiện lên men 10 3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển nấm men Saccharomyces cerevisiae 10 Phần 4: Một số vi khuẩn lên men cồn 14 4.1 Zymomonas Mobilis 14 4.2 Clotridium 16 Phần I: Tổng quan trình lên men cồn 1.1 Khái niệm lên men Công nghệ cồn etylic khoa học phương pháp trình chế biến nguyên liệu chứa tinh bột, đường, xenluloza, etylen thành sản phẩm etylic hay etanol Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn etylic chia thành cơng đoạn gồm: - Chuẩn bị dịch đường lên men: Nếu nguyên liệu chứa tinh bột cơng đoạn gồm nghiền nấu nguyên liệu để thu dịch cháo chứa tinh bột hịa tan Nếu ngun liệu mật gỉ chuẩn bị dịch lên men gồm pha loãng sơ bộ, xử lý mật rỉ, bổ sung nguồn dinh dưỡng, tách cặn pha loãng tới nồng độ gây men lên men - Gây men giống lên men: Muốn lên men trước hết cần phát triển men giống tới chất lượng số lượng cần thiết, thường 10% thể tích thùng lên men Sau đưa men giống dịch đường thùng khống chế điều kiện xác định để nấm men chuyển hóa đường thành rượu CO2 tác dụng amylaza nấm men Dịch thu gọi giấm chín - Xử lý dịch lên men: công đoạn nhằm tách rượu chất dễ bay khỏi giấm chín Sau đem tinh luyện cồn thô để cuối thu nhận cồn tinh chế 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất cồn từ tinh bột mật rỉ: Phần 2: Ứng dụng vi sinh vật giai đoạn đường hóa dịch cháo Sau q trình dịch hố, tinh bột dịch cháo chuyển sang trạng thái hòa tan chưa thể lên men trực tiếp để biến thành rượu được, mà phải trải qua trình thủy phân xúc tác amylase để biến thành đường Quá trình gọi q trình đường hóa, có vai trị quan trọng cơng nghệ sản xuất cồn ethylic Nó định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu giảm bớt gia tăng đường tinh bột sót lại sau lên men Muốn đạt hiệu cao trình thủy phân tinh bột phải chọn tác nhân đường hóa tốt Hiện nay, người ta dùng amylase nhận từ nuôi cấy vi sinh vật, nấm mốc sử dụng nhiều nhất, sau đến vi khuẩn, cuối nấm men Endomycopsip 2.1 Chủng giống vi sinh vật Là bước quan trọng hàng đầu Muốn thu nhận chế phẩm amylase có hoạt độ cao, trước hết phải tuyển chọn, nghiên cứu xem chủng giống có khả tích tụ nhiều amylase ✓ Muốn thu nhận α-amylase dung vi khuẩn Subtilis, diastacus hay A.niger ✓ Muốn thu nhận glucoamylase ta sử dụng A usamii, A.niger, Rhizopus delmar nấm men Endomycosip Một số chủng thường ứng dụng sx cồn: - - Aspergillus niger : Thường gọi mốc đen Trên môi trường tạch Czapek, khuẩn lạc tròn,xốp, vùng bào tử nâu đen đen, Khuẩn lạc có nếp nhăn rõ Bào tử nang đầu trịn, lớn (100-a60micromet) Mốc sinh enzyme amylase, invectase, maltase,protease, pectinase, glucopxydase Mốc dung để sản xuất rượu, acid citric, acid fumaric Protease mốc hoạt động pH 2.5-3.5 A.usami (sử dụng nha fmays rượu Hà Nội): chủng niger đc đột biến tia phóng xạ Điinhs bào tử to, già có màu nâu đen Nhiệt độ thích hợp 33-34oC độ ẩm >90% Hệ enzyme amylase tương đối đầy đủ, đk thích hợp sau 36-40h khả tích luỹ lên men cao Ngaoif tich sluyx amylase, Asp.usami cịn sinh lượng lớn acid amylase thuỷ phân tinh bột pH 4-4,5 Mặt khác amylase Asp Usami vẫngiwux đc hoạt tính nhiệt độ cao 60oC 2.2 Ni cấy 2.1.1 Môi trường nuôi cấy: Trong sản xuất chế phẩm amylase theo phương pháp nuối cấy bề mặt canh trờng rắn người ta hay dùng cám lúa mì Đây môi trường tự nhiên tốt để sinh tổng hợp amylase nhiều enzyme khác Cám lúa mì chưa khoảng 20-30% tinh bột, 10-20% protit Ngồi cịn chứa nguyên tố vi lượng, vitamin,… Có thể trộn them nguyên liệu khác vào môit trường vỏ trấu, mùn cưa, bã khoai tây bã bia,… để tiết kiệm cám Nếu cám có hàm lượng tinh bột 30% trộn với tỷ lệ 85-30% cám 10-15% vỏ trấu nhỏ Nếu hàm lượng tinh bột cám khoảng 25-30% khơng cần trộn them Nếu hàm lượng tinh bột cám 15-20% nên dung 70-80%cám + 20-30% bột ngơ Ngồi tinh bột, mơi trường cần chứa maltoza dextrin Sự có mặt glucoza, fructoza sacharoza có tác dụng giúp cho phát triển nấm mốc hạn chế tích tụ amylase Ngược lại them lactose MgO vào mt nấm mốc phát triển lại tạo nhiều amylase Nito: sử dụng nguồn nito có sẵn cám bột ngô bổ dung them khô lạc, khô đậu tương muối amoni, ure Sự tạo thành tích tụ amylase cịn gắn với có mặt ion Mg+, Ca+ photpho, lưu huỳnh 2.1.2 Điều kiện nuôi cấy - - Nhiệt độ: nấm men nấm mốc: 28-32oC vi khuẩn 34-38oC Trong trình phát triển nấm mốc sử dụng thải lượng nhiệt lớn nên cần có trang bị phù hợp để trì ổn nhiệt Độ ẩm tương đối 50-60% pH: 5,5-6 Cung cấp oxy: Nấm mốc cần oxy cho trình phân uỷ tinh bột, đường protide Tinh bột-→ đường → CO2 + H2O+Q ➔ CO2 + rượu+ acid hữu + Q Protide → pepton → polypeptide → acid amin Xảy trình tổng hơp protid, tinh bột từ cid amin đường có enzyme Khi nuôi cấy cần đảm bảo mt phải xốp để nấm mốc dễ dàng tiếp cận oxy Thu chế phẩm enzyme cách chiết qua nước kết tủa cồn Amilose Amilopectin hai thành phần nguyên liệu tinh bột, sau nấu, chúng giải phóng trạng thái hịa tan Dưới tác dụng phức hệ men Amylase, điều kiện thích hợp, Amilose Amilopectin bị phân cắt, tạo thành sản phẩmtrung 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 Phức hệ Enzym Amylase nấm mốc khác với phức hệ men Amylase malt Trong phức hệ men Amylase Malt, khơng thấy có men Glucoamylase (glA), nên sản phẩm cuối trình lên đường hóa tinh bột men Amylase thóc tạo Malt Maltose, lượng đường Glucose men - Amylase tạo không đáng kể Ngược lại, thủy phân tinh bột phức hệ men Amylase số lồi nấm mốc, sản phẩm cuối đường Glucose Về vị trí tác dụng men a - Amylase nấm mốc lên mạch tinh bột, có nhiều ý kiến mâu thuẫn Có ý kiến cho tác dụng men a - Amylase nấm mốc Asp.Orysee tạo thành đường Maltose Dextrin, tức tác dụng a - Amylase nấm mốc giống men - Amylase Malt; có ý kiến khác cho tác dụng a - Amylase nấm mốc, tạo hỗn hợp hydrat carbon gồm Dextrin có phân tử lượng khác nhau, Glucose, Maltose, Oligosacchrit khác Men Oligo - 1,6Glucozidase cắt đứt liên kết - 1,6Glucozid phạm vi Dextrin, Isomaltase cắt đứt liên kết Disaccharide mà (đường Isomaltose) Quan sát tượng xảy q trình đường hóa tinh bột men Amylase, ta thấy: - Độ nhớt dung dịch giảm dần - Khả khử (đối với dung dịch oxy hóa) tăng lên - Phản ứng định tính với Iod thay đổi từ màu xanh, tím xanh, đỏ nâu, đến không màu Phần 3:Ứng dụng vi sinh vật vào công nghệ lên men cồn 3.1 Nấm men Nấm men tác nhân gây trình lên men ethanol Yêu cầu chung nấm men dùng sản xuất cồn etylic là: - Có lực lên men mạnh, biến đường thành rượu nhanh hồn tồn - Tạo sản phẩm trung gian sản phẩm phụ - Đồng thời phải ổn định chịu biến đổi môi trường điều kiện sản xuất Nấm men sản xuất cồn etylic ni cấy từ men giống, ngồi nhà máy sử dụng nấm men khơ nhập từ nhà máy sản xuất nấm men Trong công nghệ sản xuất cồn, nấm men hường sử dụng nấm men thuộc họ Saccharomycetaceac, loài S.cerevisiae 3.1.1 Đặc điểm - Hình dạng: tế bào hình bầu dục môi trường giàu chất dinh dưỡng Trong điều kiện yếm khí, tế bào có hình trịn; ngược lại, điều kiện hiếu khí tế bào kéo dài - Kích thước thay đổi khoảng 2,5 - 10 µm × 4,5 -21µm - Chu kì sống: Các tế bào dinh dưỡng đơn bội (n) tiếp hợp với để tạo thành tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) Sau trình giảm phân sinh bào tử túi (thường bào tử túi) Bình thường khơng có sinh sản hữu tính, chúng liên tục nảy chồi để sinh sôi nảy nở - Saccharomyces cerevisiae thuộc loại nấm men lên men Trong trình lên men, tế bào chúng lơ lửng dung dịch lên men tập trung bề mặt Nhờ tăng diện tích tiếp xúc với chất, q trình lên men xảy nhanh chóng mạnh mẽ -Lên men nhiều loại đường (glucose, fructose, saccharose, maltose, 1/3 rafinose, dextrin …)v nhiều loại nguyên liệu khác (như gạo, ngô, khoai, sắn… với lượng đường dung dịch 12 – 14%, có 16 – 18%) - Có khả lên men nhiệt độ cao ( 36 – 40˚C), chịu độ acid - Chịu thuốc sát trùng Na2SiF6 nồng độ 0,02 – 0,025% nên lên men điều kiện bắt buộc phải dùng thuốc sát trùng - Sinh sản theo kiểu nảy chồi, có khả sinh bào tử, sống kị khí khơng bắt buộc 3.1.2 Một số chủng Saccharomyces cerevisiae thường dùng - Chủng XII: phân lập từ nấm men bánh mù 1902 Tế bào hình trịn oval, có kích thước lớn mập chủng khác (5-8um) Chu kì sinh trưởng hệ 39 phút Sinh sản cách nảy chổi Ở điều kiện khắc nghiệt, nhiệt độ 25˚C, vịng vài ngày tạo thành bào tử (1-4 bào tử) Trong tế bào già thường chứa nhiều glycogen metaxromatin Nấm men chủng XII sinh sản mạnh 12 đầu nuôi cấy sau chậm dần lên men mạnh Chủng có khả lên men mạnh glucose, mantose, fructose, galactose, saccharose 1/3 rafinose Chủng không lên men đường lactose Nồng độ rượu dịch lên men đạt tới 13% - Chủng XV: có tính chất tương tự chủng XII hay dùng để lên men dịch đường hỗn hợp gồm tinh bột rỉ đường - Chủng số II: chủng ứng dụng sản xuất rượu ngành sản xuất khác Tế bào dài, hình đứng, lớn sinh sản cách nảy chồi Ở 25˚C 30 ni cấy tạo thành bào tử, lên men loại đường chủng XII khả sinh sản - Chủng M.10: dùng để sản xuất loại rượu chứa đường Tế bào chủng có hình trịn oval với kích thước 5-6 x 6-7um, có khả lên men loại đường chủng Chúng có khả sản sinh nhanh lên men nồng độ cao Bền vững với axit sunfuric tồn pH=2 - Chủng B: M.10 sử dụng rộng rãi sản xuất rượu từ mật rỉ Tế bào hình trụ, hình oval với kích thước tế bào 3,9-9,7 x 3,9-8,9um; có khả lên men rượu tốt đồng thời có đặc tính lên men bánh mì cao - Chủng M: Ghenebec phân lập từ hỗn hợp chủng nấm men Chủng dùng để lên men môi trường chứa hỗn hợp đường khác Chủng bền ổn định, thích nghi điều kiện khơng bình thường thực tế sản xuất - Chủng MTB: chủng có khả sinh sản nhanh cho hiệu suất lên men tương đối tốt - Chủng IA: Iacubopski phân lập từ thùng lên men rỉ đường Lên men galactose 1/3 rafinose Chủng IA khơng có khả lên men dextrin lactose đường 5C => Trong nhà máy cồn Việt Nam thường sử dụng chủng II, XII, MTB Đối với chủng nấm men khô thường hay sử dung là: chủng nấm men khô công ty Mauripan – La Ngà: số lượng tế bào: 2x1010 tế bào/g; chủng nấm men khô Red ethanol hãng Fermentis – Pháp: số lượng tế bào: 2x1010 tế bào/g; chủng nấm men khô Thermosacc Active Dry Yeats hãng Lallemand: số lượng tế bào ≥ 2,5 x 1010 tế bào/g 3.1.3 Điều kiện lên men - Cơ chất (nguồn C): tinh bột, rỉ đường - Nồng độ đường: 10-16% - pH: 4-5 - Nhiệt độ: 28-32˚C - Nhu cầu oxy: giai đoạn đầu lên men cần cung cấp lượng nhỏ O2 thành phần cần thiết sinh tổng hợp chất béo chưa bão hòa lipid Áp suất O2 khoảng 0,05-0,1mmHg Đến giai đoạn sau không cần cung cấp O2 - Nhu cầu dinh dưỡng: + Cần lượng tương đối chất dinh dưỡng dùng tổng hợp ethanol gồm C, H, O, N Nó tỉ lệ thuận với thành phần tế bào nấm men + Các nguyên tố P, S, K, Mg cần lượng hơn, dùng để tổng hợp thành phần thứ yếu + Các muối vô (Mn, Co, Cu, Zn) nhân tố sinh trưởng hữu (acid amin, acid nucleic, vitamin, …) yêu cầu dạng vết - Nấm men mẫn cảm với ức chế ethanol Với nồng độ cồn 12% (khối lượng/ thể tích) làm chậm sinh trưởng vi sinh vật nồng độ 10% (khối lượng/thể tích) tốc độ sinh trưởng nấm men gần ngừng hẳn 3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển nấm men Saccharomyces cerevisiae Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ tối ưu nấm men saccharomyces khoảng 28 – 32˚C Tuy nhiên bắt đầu lên men nhiệt độ thấp khả lên men cao kéo dài Mặt khác làm lạnh dịch đường tới 20-22˚C hạn chế phát triển tạp khuẩn Sau – 10 giờ, nhiệt độ lên men tăng đến 28 – 30˚C, 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 30˚C men hoang dại phát triển nhanh Saccharomyces – lần, nhiệt độ 35 -380C chúng phát triển nhanh gấp đến lần Khi lên men 29,5˚C, tổn thất tạo men 7,37 %, 17,5˚C tổn thất tạo men 5,32 % lên men dịch đường 10˚C 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 Ảnh hưởng pH Nồng độ ion H+ canh trường 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 Ở pH ≥ 4,2 nấm men phát triển chậm so với pH = 4,5 – 5,0 tạp khuẩn không 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 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 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 Ảnh hưởng nồng độ dịch lên 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 khô 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 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: Axit Nồng độ Làm ngừng sinh trưởng Thời gian tiêu diệt (giờ) Tiêu diệt men HCL 0,14% 0,038M/l 0,72% 0,195M/l 0,46 H2SO4 0,39% 0,039M/l 1,3% 0,123M/l 2,04 H3PO4 0,3% 0,031M/l 2,00% 0,204M/l 1,28 CH3COOH 0,75% 0,125M/l 3,00% 0,500M/l 1,25 Axit lactic 0,9% 0,100M/l 3,00% 0,333M/l 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 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 khô 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 giống chủng men Nó ảnh hưởng xấu đến sinh sản chủng B IA, 12 đầu chủng r-176 r-202, melanoidin ảnh hưởng suốt thời gian 24 giờ, số tế bào 1,3 – lần so với mơi trường chứa 0,005 – 0,3g/100 ml Caramela không bị hấp thụ bề mặt nấm men với nồng độ 0,005% làm nhiều tế bào bị chết 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 % Ảnh hưởng nguồn nito bổ sung Ở nước ta, cồn sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu sắn Do sắn chứa protid nên lượng nitơ dịch đường hóa khơng đảm bảo cho phát triển nấm men 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 nguồn nitơ từ ure cho kết tốt Phần 4: Một số vi khuẩn lên men cồn Rất nhiều loài vi khuẩn có khả sinh ethanol Tuy nhiên đa số tạo thành sản phẩm phụ ethanol Các sản phẩm phụ bao gồm loại rượu khác (butanol, isopropylalcol, 2,3butandiol), acid hữu (acetic, butyric, formic, lactic), poliol , Kenton chất khí khác Một số vi khuẩn ( ví dụ: Enterobacteriaceas, Spirochaeta, Bacteroides ) chuyển hoá glucose theo đường EM (Embden-Meyerhof ), thời gian ngắn, sử dụng mol gluose sinh mol pyruvat sau bị cacbon thành acetaldehyde khử thành rượu Bên cạnh đó, đường ED (Entner-Doudoroff) đường len men rượu từ glucose nhờ số vi khuẩn khác Nghiên cứu Naim Kosaric lượng đường hấp thu lượng ethanol sinh cao dùng môi trường glucose 4.1 Zymomonas Mobilis ✓ Đặc điểm: Zymomonas vi khuẩn Gram (-),kỵ khí, hình que Dài từ -6 µm rộng từ 1- 1.5µm, xuất hầu hết dạng cặp Tế bào khơng có dạng bào tử, khơng có màng nhày vỏ bọc bên ngồi, khơng có lipid nội bào,khơng có glycogen - ✓ Điều kiện phát triển Sự phát triển nhịêt độ khác Vi khuẩn Z.mobilis phát triển 36oC.Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến lên men vi khuẩn Ở nhiệt độ 14-18oC lên men xảy sau ngày, nhiệt độ 16-26oC lên men xảy sau ngày số trường hợp khác nhiệt độ thuận lợi cho trình lên men 25- 31oC Ở nhiệt độ cao vi khuẩn bị tiêu diệt 550C vi khuẩn bị chết sau phút - Sự phát triển giá trị pH khác ▪ Phát triển có mặt ethanol: Zymomonas chịu rượu, lập từ đồ uống có chứa – 10% cồn, tập trung 5,5% ethanol chất lỏng vô hại với Zymomonas 7.7 10% ethanol 73 47% chủng Zymomonas phát triển ▪ Phát triển tập trung cao glucose : với 20% glucose vi khuẩn phát triển 34h, với 30% glucose 88% vi khuẩn sống – ngày( chủng Z1 đến Z8 phát triển ngày), với 40% glucose 54% lồi phát triển sau pha lag đến 29 ngày ▪ Phát triển có mặt KCN ▪ Phát triển có mặt NaCl ✓ Con đường lên men Zymomonas mobilis chuyển hoá đường thành pyruvat qua đường ED (Entner-Doudorolff) Pyruvat sau lên men tạo ethanol CO2 sản phẩm ( tương tự nấm men ) Con đường ED: Glucose bị phosphoryl hóa sau bị oxy hóa tới 6Pgluconat Tại điểm này, loại nước xảy tạo thành 2-keto-3-deoxy-6Pgluconat (KDPG), chất sau bị thuỷ phân nhờ KDPG-aldolase Từ • • mol glucose tạo thành mol pyruvat sinh mol ATP Sự thuận lợi Z mobilis so với S cerevisiae mặt sản xuất bioethanol là: Đường hấp thu sản lượng ethanol cao Khí tạo thành • • Khả chịu ethanol cao Không phụ thuộc vào điều chỉnh lượng oxi thêm vào suốt trình • lên men Tn theo vận động gen 4.2 Clotridium Là loại vi khuẩn kỵ khí, tự dưỡng, sống tự đất.Vi khuẩn G+ , có hình que, cịn non có khả di động nhờ tiên mao, già khả di động ✓ Điều kiện phát triển P K nguyên tố cần thiết cho phát triển cố định Nitơ Clostridium Ngoài ra, nguyên tố vi lượng khác Mo, Co, Cu, Mn cần thiết Clostridium pH = 4.7 – 8.5 ✓ Con đường lên men Trong loài Clostridium, loài dùng sản xuất rượu Clostridium ljungdahlii Vi khuẩn phát triển khí tổng hợp để sản xuất acetate ethanol từ chất thể khí Chúng phát triển nhờ tổng hợp CO chất khí áp suất tuyệt đối khoảng 0.8 – 1.8 atm Tỉ lệ tế bào sản phẩm tạo thành 0.015g tế bào/g CO 0.41g acetate/g CO Sự cô đặc ethanol tăng cao có mặt H2 CO2 ban đầu pha lỏng Khơng có ức chế chất vi khuẩn nuôi dưỡng mẻ lên men, áp suất cao 1.6 – 1.8 atm Danh mục tài liệu tham khảo Công nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic – NXB Khoa học kỹ thuật PGS TS Nguyễn Đình Thưởng TS Nguyễn Thanh Hằng- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Vi sinh vật học – Nguyễn Lân Dũng ( chủ biên) – NXB Giáo Dục Công nghệ lên men ứng dụng công nghệ thực phẩm – Bùi Ái – ĐHQG TPHCM– ĐH Bách Khoa Công nghệ Vi sinh Vật, Tập : thực phẩm lên men truyền thống – Nguyễn Đức Lương 123doc-ung-dung-vi-sinh-vat-trong-san-xuat-con.pdf ... tới nồng độ gây men lên men - Gây men giống lên men: Muốn lên men trước hết cần phát triển men giống tới chất lượng số lượng cần thiết, thường 10% thể tích thùng lên men Sau đưa men giống dịch... màu Phần 3 :Ứng dụng vi sinh vật vào công nghệ lên men cồn 3.1 Nấm men Nấm men tác nhân gây trình lên men ethanol Yêu cầu chung nấm men dùng sản xuất cồn etylic là: - Có lực lên men mạnh, biến... loại nấm men lên men Trong trình lên men, tế bào chúng lơ lửng dung dịch lên men tập trung bề mặt Nhờ tăng diện tích tiếp xúc với chất, q trình lên men xảy nhanh chóng mạnh mẽ -Lên men nhiều