PHẦN 1: TỔNG QUÁT VỀ GLYCEROL Glycerol ( 1,2,3 – propane trial) là rượu gồm có hai nhóm rượu sơ cấp và một nhóm rượu thứ cấp. Được phát hiện vào năm 1779 bởi Scheele khi đang xà phòng hóa dầu olive. Hình 1: Công thức phân tử của glycerol Hình 2: Cấu trúc không gian của glycerol Tổng hợp trực tiếp từ CO2 và H2 nhưng không có giá trị thực tiễn. Thu nhận từ quá trình thủy phân chất béo trong công nghiệp xà phòng, nhưng sản lư ợng rất thấp nên thường được tổng hợp từ các chủng vi sinh vật. Đối với tất cả các quá trình sử d ụng bisulfite thì các chủng S. cerevisiae được sử dụng đ ể tạo glycerol. N goài ra, còn một số chủng khác để tổ ng hợp glycerol như : Bacillus subtilites, Candida, Torula, Lactobacillus, Aspergillus nige. Dunaliella tertiolecta.
PHẦN 1: TỔNG QUÁT VỀ GLYCEROL - Glycerol ( 1,2,3 – propane trial) là rượu gồm có hai nhóm rượu sơ cấp và một nhóm rượu thứ cấp. - Được phát hiện vào năm 1779 bởi Scheele khi đang xà phòng hóa dầu olive. Hình 1: Công thức phân tử của glycerol Hình 2: Cấu trúc không gian của glycerol - Tổng hợp trực tiếp từ CO 2 và H 2 nhưng không có giá trị thực tiễn. - Thu nhận từ quá trình thủy phân chất béo trong công nghiệp xà phòng, nhưng sản lư ợng rất thấp nên thường được tổng hợp từ các chủng vi sinh vật. - Đối với tất cả các quá trình sử d ụng bisulfite thì các chủng S. cerevisiae được sử dụng đ ể tạo glycerol. N goài ra, còn một số chủng khác để tổ ng hợp glycerol như : Bacillus subtilites, Candida, Torula, Lactobacillus, Aspergillus nige. Dunaliella tertiolecta. Hình 3: Bacillus subtilites Hình 4: Candida GLYCEROL Trang 1 Hình 5 : Torula Hình 6 : Lactobacillus Hình 7: Aspergillus nige Hình 8: Dunaliella tertiolecta Cơ chế sự tạo thành glycerol: - Nếu trong điều kiện bình thư ờng, theo chu trình Embden – Meyerhof – Parnas, Acetandehyt sẽ bị khử thành ethanol theo phương trình sau: CH 3 -CHO + DPNH + H + CH 3 -CH 2 OH + DPN + - Khi có mặt của sunfit hoặc hyrazit, thiosemicabazit, acetandehyte s ẽ khô ng thể đóng vai trò nhận hydro. Trong trường hợp này, hydroxyaceton photphateđược hình thành trong giai đọan trên sẽ tiếp nhận hydro và tạo thành glycerol photphate. Glycerol photphate sẽ tiếp tục các phẻn ứ ng và tạo thành glycerol. Một số ứ ng dụng: - Mỹ phẩm: · Cung cấp các sản phẩ m chăm sóc sức khỏe như thuốc làm mềm da, giữ ẩm và bôi trơn. · Glycerol có mùi dễ chịu và khả năng hòa tân tốt hơn sorbitol. · Làm kem đánh răng, nước súc miệng, sản phẩm chăm sóc da, kem dưỡng da, sản phẩm chăm sóc tóc và xà phòng. - Thức ăn và nước giải khát: · Cung cấp chất tạo độ ẩm, chất hòa tan và chất tạo độ ngọt,có thể giúp bảo quản thực phẩm. · Hòa tan các chất tạo hương (như vani) và phẩm màu · Tạo độ ẩm và độ mềm cho kẹo, bánh và trong nhiều trường hợp người ta còn sử dụng cho thịt và phô mai · Sản xuất ra các sảm phẩm tạo nhũ tương đơn và đa glyceride. · Dùng sản xuất polyglycerol ester và dùng trong sản xuất bánh và bơ thực vật · Dùng làm chất bổ sung vào các sản phẩm có ít độ béo nhằm mục đích tạo độ béo cho phù hợp. · Glycerol có độ ngọt bằng 60% độ ngọt của đường sucrose. · Glycerol không làm tăng đường huyết, và cũng không tạo điều kiện cho các vi khuẩn trong răng miệng phát triển gây sâu răng. · Glycerol khi sử dụng không cần phải pha loãng, và sẽ không gây hiện tượng rút nư ớc mô, vì vậy mà không tạo ra hiện tượng phồng nước trong miệng và đau dạ dày. - Làm thuốc: · Được dùng trong điều chế thuốc và dược phẩm,công dụng chủ yếu là để tăng sự mềm mại, sự bôi trơn hay được sử dụng như một chất tạo độ ẩm.Và cũng có tác dụng làm giảm sự căng thẳng trí não. · Bào chế thuốc giúp nhuận tràng, sirô trị bệnh ho, rượu thuốc hay thuốc long đườm. · Được sử dụng thay thế rượu, và được sử dụng như một chất làm tăng khả năng hòa tan dịch chết thảo mộc dùng chữa bệnh. I. Gạo: 1) Khái quát: PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT · Họ : Poaceae/Gramineae . · Phân họ : Oryzoideae. · Tộc : Oryzeae. · Chi : Oryza. · Loài : Oryza Sativar L. Hình 9: Sản phẩm gạo 2) : 10 - Vỏ trấu : 11 h t · Lớp bao ngoài cùng của hạt. · Gồm các tế bào rỗng có thành cellulose. · Các tế bào vỏ trấu kết với nhau nhờ khoáng và lignin. Vỏ trấu có gân nổi rõ, xù xì và ráp nên dễ bám vi sinh vật. Màu sắc vỏ trấu khá đa dạng: màu nâu, vàng · Độ dày vỏ trấu phụ thuộc vào giống hạt, độ mẩy: trong khoảng 0,12 – 0,15 mm, chiếm khoảng 18 – 19,6% so với toàn hạt. - Vỏ hạt: · Liên kết chặt với lớp aleurone, nhưng liên kết lỏng lẻo với lớp vỏ quả. · Lớp vỏ hạt chứa ít cellulose hơn như ng nhiều protid và glucid hơn vỏ quả. - Vỏ quả: · Thành phần gồm cellulose, pentosan, pectin, khoáng. · Chiều dày trong tế bào không giống nhau, ở gần phôi lớp vỏ quả mỏng nhất. - Lớp aleurone: · Bao bọc nội nhũ và phôi. · Chiếm khoảng 6 – 12% khối lượng hạt. · Chứa nhiều protid (chủ yếu là e nzym), tinh bột, cellulose, pentosan, lipid, phần lớn vitamin và khoáng của hạt. · Khi xay xát hạt, lớp aleurone bị vụn thành cám. Do có chứa nhiều lipid không no nên cám dễ bị oxi hóa gây mùi hôi. - Nội nhũ: · Phần dự trữ chất dinh dưỡng của hạt. · Tế bào nội nhũ khá lớn, thành mỏng. · Chứa tinh bột, protid, lượng nhỏ lipid, khoáng, cellulose và một số sản phẩm phân giải của tinh bột như dextrin, đường - Phôi: · Chứa nhiều chất dinh dưỡng cần cho sự phát triển. · Gồm: protid, glucid hòa tan, nhiều lipid, khoáng, cellulose, vitamin. P hôi dễ bị hư hỏng, các chất dinh dưỡng trong phôi rất dễ bị biến đổi. 3) Thành phần hóa học: - Trong gạo, tinh bột chiếm từ 70 – 85%, phần còn lại là: protein, lipid, đường, cenlulose, vitamin và tro…. - Đặc điểm hạt tinh bột: kích thước hạt tinh bột nhỏ nhất trong hệ thống hạt tinh bột Bảng 1: Hạt tinh bột của một số loại gạo: Thành phần Loại gạo Tinh bột, % theo chất khô Hàm lượng Amiloza %theo tinh bột Nhiệt độ hồ hóa, C Kích thước hạt tinh bột (đường kính : d) Hình dạng Tám thơm 85.00 18.30 70-80 2-10 Đa giác Chiêm chanh 83.00 26.30 70-80 2-10 Mộc tuyền 82.40 21.00 70-80 2-10 Bảng 2: Thành phần hóa học của 100g gạo Các chỉ số Loại gạo Tám thơm Chiêm canh Mộc tuyền Nước (% theochất khô) 12 11.50 12.20 Nitơ (% theo chất khô) 1.13 1.34 1.25 Nitơ hoà tan (% theo chất khô) 0.15 0.10 0.10 Đường chung (% chất khô) 0.71 0.92 0.87 Đường khử (% theo chất khô) 0.19 0.13 0.16 Tinh bột (% theo chất khô) 85 83 82.40 Dextrin (% theo chất khô) 0.70 0.95 0.72 Cellulose (% theo chất khô) 0.46 0.53 0.45 Tro (% theo chất khô) 0.72 0.70 0.72 Vitamin B1 mg% - 0.05 0.068 Vitamin B2 mg% - 0.012 0.024 4). Các chỉ tiêu chất lượng: - Chỉ tiêu về cảm quan: · Đồng nhất về màu sắc, kích thước · Không có hạt bị mốc, mối mọt · Không có mùi hôi, không có cát sạn. - Chỉ tiêu vật lý: · Độ ẩm : 12% - 14% · Độ hòa tan : 80% - 85% - Chỉ tiêu hóa lí: Bảng 3: Các chỉ tiêu hóa lý đánh giá chất lượng gạo: TT Chỉ tiêu Hạng chất lư ợng 1 2 3 4 1 Độ ẩm (% khối lư ợng, không lớn hơn) 14 14 14 14 2 Tạp chất (% khối lượng, không lớn hơn) 2 2 2 2 3 Hạt bạc trắng (% khối lư ợng, không lớn hơn) 7 12 20 40 4 Hạt biến vàng (% khối lư ợng, không lớn hơn) 0.5 1 2 4 5 Hạt không hoàn thiện (% khối lượng, không lớn hơn) 3 4 6 8 6 Hạt bị hư hỏng (% khối lượng, không lớn hơn) 0,5 1 3 5 7 Hạt rạn nứt (% khối lượng, không lớn hơn) 10 15 25 40 8 Hạt lẫn loại (% khối lượng, không lớn hơn) 5 10 15 20 9 Hạt đỏ (% khối lư ợng, không lớn hơn) 1 3 8 15 10 Sâu mọt sống hại thóc (% khối lượng, không lớn hơn) 5 5 5 5 - Chỉ tiêu hóa học: Dư lượng hóa chất trừ sâu, tính bằng miligam trong 1kg gạo, không được vượt quá mứ c qui định trong bảng. 4: Định mức dư lượng thuốc trừ sâu Tên hóa chất Mức Linđan (666.NHC, HCH) Diazinon Diclo vot ( Dichlovos) Malathion Wolfatoo Methylparathion Dimethoat ( B, 5B, Rogor) 0,5 0,1 0,3 2,0 0,7 1,0 II. Vi sinh vật: Giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất Glycerol là Saccharomyces cerevisiae. Hình 12: Sacharomyces cerevisiae. Khái quát chung: - Là loại vi sinh vật đơn bào. - Thuộc bộ Endomycetales. - Họ Saccharomycetaceae - Giống Saccharomyces. - Có thể sống trong điều kiện hiếu khí hay kị khí. - Hình dạng: tế bào hình bầu dục nếu ở môi trường giàu chất dinh dưỡng. Trong điều kiện kị khí, tế bào có hình tròn; ngược lại, trong điều kiện hiếu khí tế bào kéo dài hơn. - Kích thước thay đổi trong khoảng 2,5 - 10 µm × 4,5 -21µm. Một số tính chất sinh lí của nấm men: - Nhiệt độ tối ư u: 28 - 32 o C - pH tối ư u: 4.5 – 5.5 - Saccharomyces cerevisiae có thể lên men nhiều loại đường (glucose, fructose, saccharose, maltose, rafinose, các dextrin …) và nhiều loại nguyên liệu khác nhau ( như gạo, ngô, khoai, sắn… với lượng đư ờng trong dung dịch là 12 – 14%, có khi là 16 – 18%) nhưng : · Không thể lên men lactose, xenlobiose… · Không đồng hóa D - glucozamin, D- ribose, D-xilose, L- arabinose, D- arabinose, L- ramnose, xenlobiose [...]... trưởng và phát triển của nấm men - Hóa sinh: · Sự tiêu hao cơ chất và hình thành nên các sản phẩm - Cảm quan: · Màu sắc của dịch lên men trở nên đục hơn 3 Q trình thực hiện: Bơm dịch lên men vào thiết bị lên men - Tiến hành q trình lên men Lượng dịch chiếm khoảng 90% thể tích thiết bị, cung cấp hàm lượng O 2 khoảng 0.035g/l dung dịch trong thời gian đầu Trong q trình lên men, cần kiểm tra và điều chỉnh... trường - Trong q trình lên men, cần quan tâm đến một số sự cố thường xảy ra: Lên men chậm: Ngun nhân: · Nhiệt độ dịch lên men qua thấp, men giống sinh sản chậm · Thiếu chất dinh dư ỡng · Số lượng tế bào nấm men sống khơng đủ Khắc phục: · Tăng cường theo dõi nhiệt độ ổn định · Bổ sung chất dinh dưỡng: (NH4 )2 SO 4 , Ca3 (PO4 )2 Sinh màng: ( thường gặp hơn đối với trường hợp lên men rỉ đường) Ngun... hợp lên men rỉ đường) Ngun nhân: · Vi khuẩn sinh màng xâm nhập Khắc phục: · Giảm bớt lượng sulfate amon Lên men q nhanh: Ngun nhân: · Đường sót tăng · Nhiệt độ lên men tăng cao · Vi khuẩn xâm nhập vào trong q trình lên men · Nấm men bị chết nhiều Khắc phục: · Tăng cường kiểm tra nhiệt độ lên men, dội nước kịp thời · Đề phòng vi khuẩn · Khống chế nồng độ đường cao - Cơ sở của q trình: ... sản xuất rượu nói chung, độ cứng trong nước q lớn sẽ ảnh hưởng đến q trình nấu ngun liệu, đường hóa và lên men - Đối với q trình lên men rượu, tổng hàm lượng các muối có trong nư ớc là 2000mg/l có tác dụng kích thích q trình lên men, như ng hàm lượng đạt tới 3000 mg/l lại có tác dụng xấu cho q tình lên men Nhìn chung, u cầu về chất lư ợng nước như sau: - Chỉ quan: tiêu cảm · Màu sắc : trong suốt · Mùi... cho vi sinh vật - Mơi trường lên men: Thành phần mơi trường lên men (g/l) · Glucose :30 · Nồng độ đường : 14 – 16% · Nitrat amon :5 · Diphosphate kali : 0.75 · Sunfit natri : 40 · Peptone : 10 · Bột chiết nấm men :5 · K2 PO4 : 0.5 · MgSO4 7H2O : 0.1 · MgSO4 7H2O · NH4 NO3 : 0.1 : 0.9 VI Thanh trùng mơi trường: 1) Mục đích: Tiêu diệt vi sinh vật chuẩn bị cho q trình lên men 2) Các biến đổi : - Vật lý:... ng ngồi Hình 19: Thiết bị ống lồng ống - Các thơ ng số : · Nhiệt độ : 70 – 80o C · Thời gian : 5 - 10 phút VII Lên men: 1 Mục đich: Chuyển hóa đường thành glycerol dưới tác dụng của nấm men ở điều kiện pH và nhiệt độ thích hợp 2 Các biến đổi: - Vật lý: · Có sự tăng nhiệt độ trong q trình lên men nên cần t hực hiện điều nhiệt liên tục - Hóa lý: · Có sự thay đổi pH · Sự giảm thế oxy hóa khử · Sự biến tính... phosphate - Hợp chất vi lư ợng : dịch chiết mầm ngũ cốc, chất chiết men - Chất chỉnh pH : NaOH PHẦN 3: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Gạo Làm sạch tạp chất Nghiền Nước Thủy phân Chuẩn b ị mơ i trường Thanh trùng S.cerevisia Nhân giống Lên men Chưng cất Glycerol O2 PHẦN 4: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ I Nhân giống: Mục đích: Chuẩn bị giống cho q trình lên men Q trình nhân giống giúp gia tăng số lượng tế bào ( tăng... Nhiệt độ: tăng - Hóa học: · Các phản ứ ng hóa học: Maillard, caramen… · Độ ẩm: giảm - Hóa lý: · Sự đơng tụ protein · Sự bốc hơi các chất dễ bay hơi - Sinh học: · Tiêu diệt vi sinh vật 3) Phương pháp thực hiện: - Dịch lên men sẽ được b ơm vào thiết b ị trao đổ i nhiệt d ạng ống lồng ống - Cấu tạo : Đơn giản, gồm hai ống lồng vào nhau, d ịch lên men sẽ đi phần ống bên trong còn tác nhân gia nhiệt sẽ đ i phần...- Chịu đư ợc thuốc sát trùng Na2 SiF6 nồng độ 0,02 – 0,025% nên có thể lên men trong điều kiện bắt buộc phải dùng thuốc sát trùng Hệ enzym trong tế bào của nấm men: Hệ enzym của nấm men là hệ enzym nội bào, phức hệ enzym cần thiết cho q trình sinh tổng hợp sinh khối nó thuộc các nhóm enzym sau: · Nhó m enzym kinaza : Glucokinaza,... lên men Q trình nhân giống giúp gia tăng số lượng tế bào ( tăng sinh khối), tích lũy đủ số lư ợng tế bào cần thiết để cấy giống vào mơi trường lên men 1.Chọn giống: - Ngun tắc chọn giống : Đã trình bày ở phần trên - Một số trung tâm giống vi sinh vật ( nấm men) : · National Collection of Yeast Culture (Norwich) của Anh · CBS Centraalbureau voor Schimmelcultures (Delft) của Hà Lan 2.Giữ giống: - Mục . nấu nguyên liệu, đường hóa và lên men. - Đối với quá trình lên men rượu, tổng hàm lượng các muối có trong nư ớc là 2000mg/l có tác dụng kích thích quá trình lên men, như ng hàm lượng đạt tới. Na 2 SiF 6 nồng độ 0,02 – 0,025% nên có thể lên men trong điều kiện bắt buộc phải dùng thuốc sát trùng. Hệ enzym trong tế bào của nấm men: Hệ enzym của nấm men là hệ enzym nội bào, phức hệ enzym. chiết men. - Chất chỉnh pH : NaOH. PHẦN 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Gạo Làm sạch tạp chất Nghiền Nước Thủy phân Chuẩn b ị mô i trường S.cerevisia Thanh trùng Nhân giống Lên men O 2 Chưng cất Glycerol PHẦN