CHƯƠNG II: KỸ THUẬT SẢN XUẤT RƯỢU ETYLIC pptx

Sơ đồ sản xuất rượu etylic: Nguyên liệu Nấu nguyên liệu Đường hóa dịch cháo Lên men dịch đường Chưng cất và tinh chế công etylic Thành phẩm II.2.. - Nấu ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn

CHƯƠNG II: KỸ THUẬT SẢN XUẤT RƯỢU ETYLIC

II.1 Sơ đồ sản xuất rượu etylic:

Nguyên liệu

Nấu nguyên liệu

Đường hóa dịch cháo

Lên men dịch đường

Chưng cất và tinh chế công etylic

Thành phẩm

II.2 Nguyên liệu:

Để sản xuất cồn etylic, về nguyên tắc ta có thể dùng bất kỳ nguyên liệu nào chứa đường hoặc polysaccarit nhưng sau thủy phân sẽ biến thành đường lên men được Do

đó ta có thể dùng nguyên liệu giầu xenluloza để thủy phân thành đường Tuy nhiên dung nguyên liệu này kém hiệu quả kinh tế Trong phạm vi công nghiệp người ta thường đề cập đến nguyên liệu chưa đường và chưa tinh bột

Yêu cầu đối với nguyên liệu phải thỏa mãn:

- Hàm lượng đường hoặc tinh bột cao, có khả năng đem lại hiệu quả kinh tế cao

- Vùn nguyên liệu phải tập trung và đủ thỏa man nhu caauf sản xuất

II.2.1 Nguyên liệu chứa tinh bột:

Tinh bột là gluxit dưj trữ phổ biến nhất trong thực vật Hạt tinh bột có hình dáng rất khác nhau với kích thước từ 2 đến 15 µm Tinh bột là chất keo, rất háo nước, cấu tạo

từ amyloza và amylopectin Tỷ số giữa amylo và amylopectin là 1:4, cả hai đều được cấu tạo từ α-d-glucoza Amylo co cấu tạo mạch thẳng, chúg được liên kết bởi nối α1,4 glucozit Còn amylopectin nối với nhau bởi các nối α- 1,4 và α-1,6 glucozit

Tinh bột không hòa tan trong nước lạnh, rượu Trong nước nóng tinh bột sẽ hút nước trương nở và tạo dạng gel Mức độ trương nở phụ thuộc vào nhiệt độ, khi tăng dần nhiệt độ, dịch tinh bột sẽ biến thành dạng keo và gọi là hồ tinh bột Nhiệt độ làm cho

hồ tinh bột có độ nhơt cực đại gọi là nhiệt độ hồ hóa

Đối với sản xuất rượu thì thành phần quan trong nhất là gluxit lên men được, gồm tinh bột và một số đường Nhưng để đảm bảo tính kinh tế trong các nhà máy sản xuất rượu ở nước ta thường sử dụng là sắn, sau đó là ngô và một phần gạo hoặc tấm

Gluxit trong tự nhiên chia làm ba nhóm chính là mono, oligo và polysccarit

* Monosaccarit là những gluxit đơn giản không thủy phân được và chúng có những

tính chất chung sau đây:

- Có tính chất hoạt động quang học, làm quay mặt phẳng phân cực Tính chất này được áp dụng để xác định hàm lượngcủa chúng trong dung dịch

- Dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và làm tăng màu của dung dịch

- Có khả năng trùng hợp thành những gluxit có phân tử lớn hơn

- Có khả năng phản ứng với axit amin để tạo ra melanoid

* Oligosaccarit: Ta hay gặp nhất là maltoza và saccaroza.

- Maltoza: Thường cứa nhiều trong dịch thủy phân tinh bột bằng amylaza Cấu tạo

gồm hai gốc glucoza nối với nhau bằng liên kết α -1,4 glucozit Có tính khử nhưng kém hơn glucoza hai lần Ngoài ra còn có izomaltoza, cũng gồm hai gốc glucoza nhưng liên kết với nhau bởi nối α -1,6 gluczit bền hơn và chỉ bị phân cắt bởi axit hoặc enzym izomaltaza

- Saccaroza: Được cấu tạo bởi glucoza và fructoza, nối với nhau bởi 1- α.d glucozit

và β.d- fructopỉanoza Disaccarit này không có tính khử

Hình minh họa:

Cả hai oligosaccarit kể trên đều có khả năng chuyển hóa thành rượu và CO2 nhờ tác dụng của hệ zymaza trong nấm men

Ngoài hai loại oligosaccarit kể trên có thể còn gặp rafinoza – là một trisaccarit cấu

tạo từ ba đường khác nhau: d-galactoza, d-glucoza, d-fructoza

Hình vẽ minh họa cấu tạo:

Rafinoza có nhóm aldehyt hoặc xeton tự do nên không có tính khử Dưới tác dụng của axit, rafinoza bị thủy phân thành ba đường đơn giản và đều có thể lên men được Nhưng dưới tác dụng của nấm men thì chỉ fructoza được giải phóng còn lactoza

không thủy phân được Vì trong hệ zymaza của đa số nấm men không có enzym galactozidaza Trên cơ sở đó người ta nói rafinoza chỉ thủy phân được 1/3, đường này

α-có trong mật rỉ

• Polysaccarit: Là những gluxit có phân tử lớn, cấu tạo từ nhiều gốc

monosaccarit để tạo thành mạnh thẳng hoặc mạch nhánh Khối lượng phân tử

có thể từ hàng vạn đến hàng triệu đơn vị

II.2.2 Nguyên liệu chứa đường – Mật rỉ:

Mật rỉ hay rỉ đường là thứ phẩm của công nghệ sản xuất đường, thường chiếm từ 5% so với lượng mía đưa vào sản xuất

3-Thành phần rỉ đường phụ thuộc vào giống mia, đất đai trồng trột và điều kiện canh tác cũng như công nghệ sản xuất đường Bình thường lượng chất khô trong rỉ đường chiếm 80-85% Trong số chất khô thì chiếm tới 60%, gồm 35-40% là saccaroza và 20-25% là đường khử Số chất khô còn lại gọi chung là chất phi đường và gồm 30-32% là hợp chất hữu cơ và 8-10% là chất vô cơ

Hàm lượng trung bình của các chất vô cơ trong chất khô vào khoảng:

từ ure hoặc amoni sunfat

Ngoài việc bổ sung nitơ, chúng ta cần thêm nguồn photpho để giúp cho sự phát triển bình thường của nấm men Theo số liệu của Marinchenco, hàm lượng axit photphoric chiếm 6% chất khoáng, tương đương với 0,6% khối lượng rỉ đường sẽ không đủ cho nấm men Trong sản xuất rượu từ rỉ đường người ta thường bổ sung thêm photpho ở dang supephotphat

Trong mật rỉ đường mía chứa nhiều vitamin với hàm lượng khác nhau vào khoảng sau:

Vitamin Rỉ đường Gốc vitamin

rỉ đường thường thấp hơn vào khoảng 5,6 – 6%.

Độ đệm được biểu thị bằng thể tích dung dịch H2SO4 1N cần thiết để điều chỉnh dung dịchgồm 100g rỉ + 100g nước tới pH = 4,5 Tuy theo ph của rỉ đường, độ đệm có thể

từ 14 -45

*Vi sinh vật trng rỉ đường:

Rỉ đường thu được từ sản xuất luôn chứa một lượng vi sinh vật Trong đó nguy hiểm nhất là vi khuẩn lactic và axetic Mức độ nhiễm khuẩn được xác định bằng sự tăng độ chua khi để rỉ đường tưl lên men Mức độ chua (khi tự lên men sau 24h) trong phạm

vi 0,2-0,3o là bình thường Tuy nhiên đối vối rỉ đường có nồng độ trên 70%, thì hầu hết vi sinh vật đều chịu nằm yên, nhưng khi pha loãng chúng vắt đầu hoạt động và làm giảm lượng đường, dẫn đến tăng tổn thất Vậy trong quá trình sản xuất cần có biện pháp xử lý nhằm hạn chế hoạt động của tạp khẩn

II.3.Nước:

III Xử lý nguyên liệu

III.1 Nấu nguyên liệu:

III.1.1 Mục đích:

Trong các dạng nguyên liệu như gạo, ngô, sắn …hạt tinh bột luôn nằm trong các màng tế bào Dù sau khi nghiền thì chỉ một phần các màng đó bị phá vỡ Phần lớn màng tế bào còn lại sẽ ngăn cản sự tiếp xúc của enzym amylaza với tinh bột Mặt khác ở trạng thái không hòa tan, amylaza tác dụng lên tinh bột rất chậm và kém hiệu quả Vì vậy mục đích chính của nấu nguyên liệu là phá vỡ màng tế bbào của tinh bột, tạođiều kiện biến chúng thành trạng thái hoa tan trong dung dịch

Trong quá trình nấu, phần lớn màng tế bào của nguyên liệu chưa được nghiền vẫn giữ nguyên cấu tạo và chỉ bị phá vỡ khi khuấy trôn hoặc phóng cháo bằng van hẹp sang thiết bị lớn hơn Lúc đó sẽ xảy ra hiện tượng tự bay hơi nước trong tế bào Thể tích

hơi tăng khoảng 1500 lần so với thể tích nước trong tế bào, nhờ đó màng tế bào bị xé

vỡ và tinh bột được giải phóng Tính chất này được áp dụng để chế tạo các thiết bị nấu liên tục Có thể nói nấu nguyên liệu là quá trình ban đầu nhưng rất quan trọng trong sản xuất cồn etylic Các quá trình tiếp theo tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào kết quả của nấu nguyên liệu

II.1.2 Các phương pháp nấu nguyên liệu:

Nấu nguyên liệu có thể tiến hành theo một trong ba phương pháp sau: Gián đoạn, bán liên tục và liên tục Tùy theo điều kiện trang thiết bị, mỗi cơ sở có thể chọn cho mình phương pháp này hay phương pháp khác phù hợp nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong điều kiện cho phép

II.1.2.1 Nấu gián đoạn:

Đặc điểm của phương pháp này là toàn bộ quá trình nấu được thực hiện trong cùng một nồi Phươnng pháp có ưu điểm là tốn ít vật liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản nhưng có nhược điểm là tốn hơi vì không sử dụng được hơi thứ, nấu lâu ở áp suất và nhiệt độ cao nên gây tổn thất đường nhiều

Quá trình nấu được thực hiện như sau:

Cho toàn bộ lượng nước vào nồi với tỷ lệ 3,5-4 lit/kg nguyên liệu Cho cánh khuấy làm việc rồi đổ bột vào, đậy kín lắp và bắt đầu xông hơi sao cho 45-60 phút thì áp suất trong nồi đạt yêu cầu.Lúc đầu cần mở van xả để đuổ hết không khí và không khí ngưng cho tới khi van xả thoát ra chỉ có hơi nước bão hòa thì đóng bót van xả, chờ khi áp suất và nhiệt độ đạt tới áp suất nấu ta bắt đầu tính thời gian Áp suất và nhiệt

độ nấu cao hay thấp là tùy thuộc vào trạng thái của nguyên liệu, bột to nhỏ hay chưa nghiền Đối với bột thường nấu ở áp suất 3-3,5kg/cm2, thời gian duy trì là 60-70 phút Còn ngô hạt hay sắn thì nấu ở áp suất 4,5-5kg/cm2 trong khoảng 80-90 phút.Tôt nhất

là nên nghiền nguyên liệu và nấu ở 3-3,5 kh/cm2 tương đương với nhiệt độ

135-140oC

Đối với nguyên liệu bảo quản lâu kém phẩm chất thì thường nấu ở áp suất và nhiệt độ tháp hơn hoặc rut ngắn thời gian duy trì

Trong quá trinh nấu thỉng thoảng người ta lấy mẫu để kiểm tra độ chín của tinh bột

Độ chín của tinh bột có thể kiểm tra bằng kính hiển vi hay căn cứ vào tốc độ chảy của dịch cháo khi lọc, nhưng kém tin cậy Hiện nay người ta vẫn dựa vào cảm quan của

công nhân vận hành Cháo được xem như chín nếu có mì thơm nhẹ, màu vàng rơm hoặc cánh gián Nếu màu tối sẫm và có mùi khét, vị đắng là do bị cháy, còn nếu có màu bợt trắng, mùi ngái thì xem như chưa chín.

Nấu xong ta mở van từ từ và phóng cháo sang thùng đường hóa Thời gian phóng cháo khoảng 10-15 phút Toàn bộ chu kỳ nấu cháo kéo dài khoảng 2,5-3 h

Hình vẽ minh hhọa nồi náu chao:

II.1.2.2 Nấu bán liên tục:

Đặc điểm của phương pháp là nấu được tiến hành trong ba nồi khác nhau và chia thành nấu sơ bộ, nấu chín và nấu chín thêm

Phương pháp này có ưu điểm là giảm được thời gian nấu ở nhiệt độ và áp suất cao, do

đó giảm được tổn thất và tăng hiệu suất lên 7 lit cồn/tấn tinh bột Nhờ sử dụng được hơi thứ vào nấu sơ bộ nên tiết kiệm 15-30% lượng hơi dùng cho nấu Nhược điểm của phương pháp này là tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị

Hình vẽ minh họa:

Quá trinh nấu được tiến hành như sau:

Nấu sơ bộ được tiến hành trong nồi nấu hình trụ, có dung tích tương đương với nồi nấu chín Đầu tiên cho lượng nước 40-50oC vào cùng với tỷ lệ 3,5-4 lit/kg bột Cho cánh khuấy làm việc và đổ bột vào, sau đó dung hơi thứ từnồi nấu chín thêm để đun dịch bột tới 70-85oC và duy trì khoảng 50-60 phút Sau đó mở van và tháo dịch cháo xuống nồi nấu chín

Nấu chín cũng tiến hành giống như khi nấu gián đoạn chỉ khác là áp suất nấu và thời gian nấu ít hơn Áp suất nấu 2,8-3,2 kh/cm2, nhiệt độ 130-135oC, thời gian khoảng 60 phút

Nấu chns xong ta mở van từ từ và phóng cháo sang nồi nấu chín thêm Nồi nấu chín thêm có dung tích gấp 3 lần so với nồi nấu chínnhưng chr đổ đầy 2/3 nồi, còn 1/3 là không gian chứa hơi Áp suất nấu 0,5-0,7 at, nhiệt độ là 105-106oC, thời gian nấu khoảng 60 phút Sở dĩ gọi sơ đồ nấu là bán liên tục vì nấu sơ bộ và nấu chín là bán liên tục còn nấu chín thêm là liên tục

II.1.2.3 Nấu liên tục:

Phương pháp này có nhữg ưu điểm sau:

- Tận dụng được nhiều hưi thứ do có thể đun dịch cháo tới nhiệt độ cao mà

không làm ảnh hưởng các qui trình thiết bị khác

- Nấu ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn nên giảm được tổn thất đường do cháy

và tạo melanoidin nhờ đó mà rượu thu được tàng 5 lit so với nấu bán liên tục

và 12 lít/tấn tinh bột so với nấu gián đoạn

- Tiêu hao kim loại để chế tạo thiết bị giảm khoảng 50% so với bán liên tục

- Dễ cơ giới hóa, tự động hóa và tốn ít diện tích đặt thiết bị

Tuy nhiên để thực hiên được phương pháp này nguyên liệu bắt buộ phải được nghiền nhỏ với đường kính của hạt bột < 3 mm

Quá trình nấu được tiến hành như sau:

Theo tỷ lệ tính trước bột và nước liên tục đi vào thung hòa bột Nhiệt độ của dịch bột phải đạt 35-40oC, cánh khuấy trong thùng hòa bột làm quay với vận tốc 45 vòng/phút Thùng hòa bột được chia làm hai ngăn không đều nhau Thời gian dịch bột lưu lại trong thùng là 3-4 phut Dịch bột từ thùng hòa bột qua van liên tục đi vào nồi nấu sơ

bộ, cánh khuấy của thùng nấu sơ bộ quay với vận tốc 26 vòng/phút, ở đâyy dịch được đun lên 80-85oC trong khoảng 4-5 phút Sau đó dịch cháo được chủa sang thùng tạm chứa, nhờ bơm pittong dịch cháo sẽ được bơm liên tục vào nồi nấu chín Bên trong nồi nấu chín có cấu tạo nhiều ngăn và có độ nghiềng, nên dịch cháo sẽ chảy từ trên xuống Hơi chính được cấp từ dưới và đi ngược chiều với dịch cháo do đó tạo ra

ba vùng nhiệt độ khác nhau.Nhiệt độ ở đáy là 140oC, ở giữa là 130oC, trên cùng là

125oC (áp suất chính cấp cho thiết bị p = 3 at) Hơi thừa vad không khí chưa ngưng đựoc đưa sang thùng nấu chín thêm hoặc thùng nấu sơ bộ Dịch cháo từ nồi nấu chín

sẽ được bơm liên tục vào nồi nấu chín thêm Nồi nấu chín thêm có cấu tạo 3 ngăn, dịch cháo được bơm từ dưới đầy dần tới vách ngăn kia sau đó chảy sang nồi tách hơi

và sang thùng đường hóa

Thời gian dịch cháo lưu lại trong thùng nấu chín và nấu chín thêm là 25-30

phút.Tổng thời gian của quá trinh là 50-60 phút

Hình vẽ minh họa:

II.3.2 Sản xuất chế phẩm amylaza:

Trong sản xuất rượu, để đường hóa tinh bột và thủy phân protit, người ta cần nhiều nhất là amylaza và proteaza Cho đến nay để thu nhận hai enzym kể trên, nấm mốc

được sử dụng nhiều nhất.Trong sản xuất chế phẩm amylaza cho sản xuất rượu người

ta dùng nhiều nhất là Aspergillus sau đó là Mucor Trong đó Asp Oryzae và

Asp.awamori và Asp.neger được sử dụng nhiều hơn cả Chúng là vi sinh vật hảo khí, phát triển chủ yếu trên bề mặt cua môi trừong rắn hoặc lỏng nhưng cũng có thể tạo thành mixen trong môi trường lỏng có sục khí

II 3.2.1 Công nghệ sản xuất nấm mốc bề mặt:

Sơ đồ:

Theo phương pháp này, nguyên liệu được trộn đều sơ bộ theo tỷ lệ 20-30 lit/100 kg ở

I nhờ gầu tải II đưa lên trộn tiếp ở I’ tới độ ẩm 38-40% cũng với 20-30 lit/100 kg nguyên liệu ban đầu Tổng lượng nước 50-60 lit/100 kg

Tiếp đó cho vào nồi hấp III để tiệt trùng ở nhiệt độ 105-107oC, tương ứng với áp suất 0,5-0,7 kg/cm2, thời gian kéo dài 50-60 phút Khi tiệt trùng phải dung hơi gián tiếp để tránh dính bột và độ ẩm không được quá 40% Muốn vậy nồi tiệt trùng phải có cấu tạo hai lớp vỏ và cánh khuấy quay với vận tốc 25 vòng/phút Tiệt trùng xong ta lam nguộn xuống 30-38oC bằng không khí vô trùng Tiếp đó phun dịch giống vào cùng với nước vô trùng sao cho độ ẩm đạt 58-60% Cánh khuấy làm việc liên tục, sau đó cho canh trường vào mành IV với chiều dày 2-3 cm tùy thuộc vào thời tiết Canh trường được xe V đưa vào phòng nuôi VI để nấm mốc phát triển Trong thời gian phát triển, cần theo dõi để điều chỉnh lượng không khí và nhiệt độ được ổn định ở 28-

32oC Thời gian nuôi cấy thường là 36-42h

Sau khi nuôi ở phong VI ta thu được chế phẩm amylaza thô Chế phẩm nnày hòa với nước vô trùng chứa 0,05-0,1% formalin ở VII Khuấy đều sau 1 h thì bơm đi đường hóa Chế phẩm thô có thể sấy khô đến độ ẩm 10% ở nhiệt độ không quá 45oC tiếp đó nghiền và bảo quản dùng dần Chế phẩm cần được bảo quản ở nơi thoáng mát có nhiệt độ không quá 12oC

II 3.2.2 Sản xuất chế phẩm amylaza từ nấm mốc theo phương pháp bề sâu:

Nuôi cấy nấm mốc theo phương pháp bề mặt có ưu điểm là dễ thực hiện, khi bị

nhiễm ta chỉ cần loại bỏ chỗ bị nhiễm cục bộ mà không ảnh hưởng nhều tới chất lượng chung Nhưng phương pháp này có nhược điểm là tốn diện tích nhà xưởng, lao động vất vả,, khó cơ giới hóa, tự động hóa Các nhược điểm trên sẽ được khắc phục

khi nuôi cấy chìm trong môi trường lỏng Tuy nhiên nuôi cấy trong môi truờng lỏng đòi hỏi vô trùng cao, nếu không dễ bị nhiễm tạp hàng loạt

Hình vẽ minh họa sơ đồ:

- Chủng giống: Asp batate

- Môi trường: Nước bã rượu lọc qua dây có d=2 mmcòn chứa 0,05% bã thô Nước lọc được trung hòa bằng MgO cho tới khi thu được pH=5,8 Trun hòa xong thêm 2% bột ngô rồi tiệt trùng ở 125-130oC trong khoảng 60 phút sau đó làm lạnh tới 30-32oC

- Điều kiện nuôi cấy:

 Nhiệt độ: 30-32oC

 pH=5,8

 Sục khí: 40-60 m3/m3 canh trường.giờ

 Thời gian nuôi cấy: 3-4 ngày

Sơ đồ được thực hiên như sau:

Bã rượu từ tháp thô đi vào thùng 1 sau đó được bơm 2 đẩy vào 3 Ở 3 nước lọc bã rượu được trung hòa bằng MgO tới pH = 5,8 rồi cho thêm 2% bột ngô so với khối lượng dịch Tiếp theo dịch được bơm 4 đẩy vào gia nhiệt ở 5 tới nhiệt độ khoảng 125-130oC rồi đi vào giữ ở 6 từ 50-60 phút Sau đó được đưa làm lạnh ở 7 tới nhiệt

độ 30-32oC rồi đi vào thùng 8 hoặc 9 Giống nấm được nuôi ở thùng 9 với số lượng 10-12% so với thể tích thùng 8 Thời gian nhân giống ở thùng 9 kéo dài 24-30 h với mức độ sục khí 40-60 m3/m3.h Giống ở thùng 9 được đẩy xuống thùng 8 đã có môi trường làm lạnh đến 30-32 oC Sau đó tắt cánh khuấy trong vòng 18 h đầu và sục khí với lưu lượng 40-60 m3/m3 Sau 18 h đầu thì bật cánh khuấy và cung cấp không khí liên tục Toàn bộ quá trinh kết húc sau 68-72h

Chú ý: Áp suất làm việc ở 9 thường là 0,5-0,8 kg/cm2, còn ở 8 là 0,2-0,3 kg/cm2.Chu kỳ vòng sản xuất khoảng 80-86 giờ

- thời gian đổ đầy : 3h

- Chuyển giống từ 9 sang 8: 1h

- Thời gian nuôi : 72h

- Giải phóng dịch nuôi mốc: 1 h

- Vệ sinh, tiệt trùng và kiểm tra: 4h

II.4 Đường hóa tinh bột:

II.4.1.Sơ đồ tác dụng của amylaza lên mạch tinh bột:

Amylaza là enzym đơn cấu tử, các nhóm riêng biệt của protein kiêm vai trò của agon Amylaza của nấm mốc có chứa những enzym chính là: α-amylaza, β-amylaza,

glucoamylaza, izomaltaza và oligo -1,6- glucosidaza

- α - Amylaza chỉ tác dụng lên nối α-1,4-glucozit ở vị trí bất kỳ nhưng tập trung vào giữa mạch amyloza và amylopectin, nhờ đó tinh bột nhanh chóng bị phân cắt thành dextrin có phân tử khác nhau, đường maltoza và một ít glucoza

- β – amylaza cũng phân cắt nối α-1,4-glucozit nhưng bắt đầu từ vòng không có nhóm khử và cắt theo hai gốc glucoza một trong phân tử amyloza va

amylopectin Sản phẩm tạo thành là đường maltoza

- Glucoamylaza không chỉ có khả năng phân cắt nối α-1,4 mà còn cắt được nối α-1,6-glucozit và biến 100% tinh bột thanh glucoza

- Izomaltaza chỉ tham gia phân cắt nối α-1,6 trong phân tử izomaltaza

- Oligo -1,6- glucosidaza chỉ cắt nối α-1,6 trong phân tử dextrin

II.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa tinh bột:

II.4.2.1 Nhiệt độ:

Đặc trưng của phản ứng đường hóa tinh bột bằng amylaza diễn ra trong phạm vi tương đối hẹp Giới hạn 35-62oC (khoảng nhiệt độ tối thích của enzym amylaza).Nếu đường hóa ở nhiệt độ cao là nhiệt độ tối thích của dextrinaza thì sẽ tạo ra nhiều dextrin, ít maltoza dẫn đến hiệu suất lên men giảm

Nếu đường hóa ở 40-50oC cũng không có lợi vì dễ bị nhiếm khuẩn tạp mặc dù lượng đường khử có thể tạo ra nhiều hơn Tuy nhiên nếu chỉ xét đến khả năng tạo đường thì người ta vẫn chọn khoảng nhiệt độ là 35-62oC

II.4.2.2 pH

Enzym có bản chất protein, có các trung tâm hoạt động Tác dụng của H+ vào trung tâm hoạt động vào các nhóm bên một cách trực tiếp hoặc gián tiếp (nhóm bên là nhóm amin, axitcacbonxilic R-CH-NH2

COOHKhoảng pH tối thích để cho enzym amlaza hoạt động là 4-5, ngưỡng dưới 2 và trên

10 thì sẽ bị đình chỉ hoạt động

Độ pH còn phụ thuộc vào nhiệt độ, nếu nhiệt độ tăng thì pH cũng tăng (kiềm tính), độ

pH còn phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu và các chất phụ trợ (axit sunfuric)

II.4.2.3 Nồng độ enzym:

Sự thủy phân tinh bột là tổng hợp tác dụng của các enzym chứa sẵn trong nguyên liệu

và enzym của nấm mốc Khi tăng hoạt độ của enzym thì tốc độ thủy phân tinh bột sẽ tăng và tỷ lệ thuận với lượg enzym đưa vào nhưng chỉ trong giai đoạn đầu khi phản ứng còn là bậc 0

Ở các nhà máy rượu thuộc Liên Xô cũ, tỷ lệ chế phẩm amylaza đư vào khi đường hóa chiếm 8-10% Sau 1972, tỷ lệ giảm chỉ còn 5-6% do chất lượng chế phẩm được nâng cao Ở các nhà máy rượu của nước ta trước 1985, lượng chế phẩm từ nấm mốc được quy định là 15% so với tinh bột trong cháo nấu với điều kiện số đường hóa Linơ=18, nhưng hiên nay thường là 10-12%

II.4.2.4 Các yếu tố khác

*Nồng độ rượu:

Enzym bị ức chế bởi nồng độ rượu Nồng độ rượu thấp 1-5% hầu như không ảnh hưởng đến hoạt tính enzym, nhưng nếu nồng độ rượu >6% thì có ảnh hưởng rõ rệt làm giảm hoạt tính của enzym, do vậy công việc phân lạp và tuyển chon giống là hết sức quan trọng

*Thời gian đường hóa:

Có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế vì thời gian đường hóa cang lấu thì chi phí cho duy trì hoạt đôngj của hệ máy cang cao

II.4.3.Các phương pháp đường hóa:

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

- Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa

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

- Làm lạnh dịch đường tới nhiệt độ lên men

II.4.3.1 Đường hóa liên tục:

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

Phương pháp có ưu điểm so với đường hóa gián đoạn là dich chaoits bị lão hóa khi làm lạnh tới nhiệt độ đường hóa Thời gian đường hóa ngắn, tăng được công suất thiết bị, và do đó tiết kiệm được diện tích nhà xưởng Hoạt tính của amylaza ít bị vô hoạt do thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao được rút ngắn

Diễn biến quá trình như sau:

Sơ đồ:

Cháo được chứa ở nồi nấu chín thêm liên tục đi vào thùng đường hóa lần một 2, dịch amylaza ở thùng 3 qua bộ phận phân phối 4, sau đó khoảng 30% đi vào 2 phối hợp với dịch cháo có nhiệt độ 600C Thời gian đường hóa kéo dài 15-20 phút Ra khỏi 2 dịch đường được bổ sung 70% chế phẩm amylaza còn lại, sau đó qua bơm 5 đi vào thiết bị đường hóa lần hai 6 tổng cộng thời gian đường hóa ở cả hai thiết bị không quá 30 phút Đường hóa xong một phần dịch được đưa vào phân xưởng gây men, 90% còn lai qua thiết bị làm lạnh đến 28-300C rồi vào các thùng lên men

II.4.3.2 Đường hóa gián đoạn:

Khác với đường hóa liên tục, đường hóa gián đoạn được thực hiện trong một thiết bị gọi là thùng đường hóa Thùng đường hóa gián đoạn có cấu tạo nư thùng đường hóa lần một Dung tích của thùng được tính dựa vào thể tích của mẻ nấu và theo công thức: 1,3m3 thùng/1m3 cháo Chiều cao của thùng vào khoảng 0,5-0,6 so với đường kính Bên trong có cánh khuấy với tốc độ 50-60 vòng/phút nhằm giúp cho quá trình làm lạn được nhanh Diện tích truyền nhiệt cần lấy bằng 3-5 m2/m3 cháo

Hình vẽ:

Cách tiến hành:

Cho toàn bộ dịch amylaza vào thùng, bật cánh khuấy, mở nước lạnh rồi cho nhanh cháo vào, khống chế nhiệt độ 57-58oC Khi hết cháo ta tắt cánh khuấy và đóng van nứoc lạnh rồi để 10-15 phút Sau đó bật cánh khuấy, mở nước làm lạnh đến 28-30oC rồi bơm lên thùng lên men

II.4.4 Những sự cố xảy ra trong quá trình đường hóa và biện pháp khắc phục: II.5 Nuôi cấy nấm men trong sản xuất:

II.5.1 Đặc tính chung của nấm men:

Tế bào nấm men có cấu tạo rất phức tạo, người ta chia thành hai phần chính là vỏ và phần trong nội bào (vỏ và protoplasma).

+ Vỏ thì có vỏ trong và vo ngoài:

Vỏ ngoài tế bào là thành mỏng, trong suốt và có tính đàn hồi có chức năng bảo vệ tế bào, hấp thụ chất dinh dưỡng và thải sản phẩm trao đổi ra ngoài Vỏ này được cấu tạo chủ yếu từ polysaccarit kiểu hemĩenluloza gồm glucan và manan và một ít chất béo, protit, chất khoáng và xitin Trên vỏ có các lỗ với đường kính khoảng 3,6 nm, các enzym được tách ra từ tế bào tập trung trên vỏ, chúng phân ly đường có phân tử lớn (maltoza, saccaroza) không có khả năng thảm thấu vào trong được, nhờ đó mà

maltoza và saccaroza được đồng hóa Vỏ ngoài được chia thành 3 lớp: Lớp ngoài là màng nhẵn dày 10-30 nm gồm chủ yếu là lypoproteit, lớp tiếp theo chứa phức hợp manan và protein dày 100 nm, lớp trong cùng có thể chứa chất keo hoặc sợi li ti dày 10-250 nm, cấu tạo từ những gốc glucan gồm 94% glucoza và khoảng 6% hexoamin

Vỏ trong tế bào là màng plasma rất mỏng, dày khoảng 8 nm và cũng gồm ba lớp lypoproteit, cãni và ribonucleproteit Chức năng chủ yếu của màng là điều chỉnh vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào

+Xitoplasma: Là hệ thống keo, độ nhớt của nó phụ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng và các yếu tố sinh lý Ở tế bào trẻ độ nhơt của xitoplasma cao hơn ở tế bào già, đảm bảo cho việc vận chuyển các sản phẩm trao đổi được tốt hơn

+Vatulin: Gồm các chất chứa nitơ, dẫn xuất của axít nucleic, nó có quan hệ tới sinh trưởng của nấm men và xuất hiện trong thời kỳ sinh trưởng, nẩy chồi hay tạo nang bào Vatulin nằm bên trong không bào và ở dạng hạt to hoặc nhiều hạt nhỏ

+Nhân tế bào: hình tròn có đường kính từ 1-2 µm nó được ngăn cách với

xitoplasmabowir hai lớp Các màng này thông với nhau qua các lỗ có đường kính

30-100 nm, qua đó sự liên hẹ giữa xitoplasma và nucleoplasma được thực hiện Bên trong nhân chứa đầy nucleoplasma và những sợi chỉ dài nhỏ gọi là cromoxom

Cromoxom có cấu tạo từ protit, deoxyribonucleic, axit ribonucleic và các

enzym.Cromoxom thực hiện chức năng di truyền và trao đổi chất, kiểm soát sự phân hóa của tế bào và tổng hợp protit, lypoprotit, các quá trình khác kể cả sự sinh sản.+Mitokhondrin: là các sợi chỉ nhỏcó chiều dài 0,4-1,0 µm Được tạo thành từ protit, axit ribonucleic, các hợp chất chứa photpho Ngoài ra chúng còn chứa các enzym