Bài tiểu luận lên men sản xuất Acetone - Butanol

Bài tiểu luận lên men sản xuất Acetone - Butanol

MỤC LỤC

I NGUYÊN LIỆU: 2

1) Rỉ đường: 2

2) Các nguồn nguyên liệu khác: 6

3) Vi sinh vật: 8

4) Nước 12

5) Các chất dinh dưỡng cần bổ sung 13

II QUY TRÌNH SẢN XUẤT 14

1) Sơ đồ khối: 14

2) Giải thích quy trình: 14

a) Pha loãng: 14

b) Bổ sung chất dinh dưỡng 15

c) Tiệt trùng 17

d) Làm nguội: 18

e) Nhân giống và cấy giống: 19

f) Lên men 19

g) Chưng cất 22

III SẢN PHẨM: 25

IV THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ 26

a Sử dụng nguồn nguyên liệu thay thế 26

b) Kỹ thuật mới nhằm nâng cao hiệu suất lên men 28

V TÀI LIỆU THAM KHẢO: 3 5 DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1: Thành phần hóa học trong rỉ đường mía 3

Bảng 2: Thành phần vitamin chứa trong rỉ đường mía và rỉ đường củ cải 3

Bảng 3: Thành phần các amino acid chứa trong rỉ đường từ củ cải 4

Bảng 4: Thảnh phần vi lượng chứa trong rỉ đường từ củ cải 4

Bảng 5: Thành phần hóa học của một số loại ngũ cốc 6

Bảng 6: Nhiệt độ sôi của một số chất trong quá trình chưng cất 21

I NGUYÊN LIỆU:

1) Rỉ đường:

Rỉ đường là nguyên liệu phổ biến dùng để sản xuất acetone-butanol Rỉ đường làthứ phẩm của công nghiệp đường thu được ở công đoạn kết tinh đường Có hai loại rỉđường: rỉ đường mía và rỉ đường củ cải Ở Việt Nam chỉ dùng rỉ đường mía So với rỉđường củ cải thì rỉ đường mía có lượng saccharose thấp hơn nhưng lượng đường khửcao hơn

Thành phần của rỉ đường mía phụ thuộc vào giống mía, thổ nhưỡng, điều kiện canhtác và công nghệ sản xuất Lượng chất khô trong rỉ đường mía chiếm 75-85% khốilượng; trong đó chất khô đường chiếm tới 60% (chủ yếu là saccharose và đường khử,một lượng nhỏ raffinose, 5% acid niconitic và không có betain) Số còn lại là các hợpchất vô cơ và hữu cơ Trong các hợp chất vô cơ có các ion: K+, Na+, Cl- , Ca2+, Mg2+,

SO32- …, các hợp chất hữu cơ có pectin, furfurol, acid hữu cơ, caramen, các chất màu,acid amin, vitamin Tuy nhiên hàm lượng các chất chứa nitơ là rất thấp, cần bổ sung khi

sử dụng

Hình 1: Rỉ đường từ mía

Rỉ đường mía thường có màu nâu sẫm, mùi thơm ngọt hơi chua giống như mùi tráicây, có chứa acid bay hơi 0.6 – 0.9 % khối lượng

Rỉ đường mía khác với rỉ đường củ cải về thành phần hóa học Rỉ đường mía chứa

ít đường saccharose hơn và nhiều đường nghịch đảo hơn, chứa ít hàm lượng Nitơ, chứa

ít đườngraffinose hơn và có màu sậm hơn so với rỉ đường từ củ cải

Hàm lượng khoáng trong rỉ đường từ củ cải chiếm 8.5 – 14% khối lượng Thànhphần chính trong tro là K2O (chiếm 60 – 70%), CaO (4.5 – 7%), MgO (1%), P2O5 thấp(0.2 – 0.6%) do phần lớn phospho đã được tách ra khỏi củ cải trong quá trình trích lyđường Hàm lượng vitamin (mg/100 g rỉ đường) trong rỉ đường mía và củ cải lần lượt là10.5 và 10.4

Bảng 1: Thành phần hóa học trong rỉ đường mía (có 80% chất khô)

0.18- 0.260.02- 0.080.3- 0.453.9- 5.20.06- 5.20.01- 0.030.0035- 0.00690- 120

Bảng 3: Thành phần các amino acid chứa trong rỉ đường củ cải

Thành phần % khối lượng rỉ đường

Leucine và IsoleucinePhenylalanine

Valine, Methionine và TryptophanTyrosine

ProlineAlanineThreonine và GlycineGlutamic acid

SerineAspartic acidArginine, Histidine và LysineCystein

I.7 – 2.9Vết0.4 – 1.30.6 – 1.8Vết1.2 – 1.30.2 – 0.81.3 – 1.81.7 – 2.50.3 – 0.5Vết Vết

Bảng 4: Thành phần vi lượng chứa trong rỉ đường củ cải

Thành phần mg/100g rỉ đường

Nhôm

CromSắtĐồngMagiêManganKẽmTitanNickelCobanMolybdemChì

Bo

9.3 – 604.6 – 59.46.6 – 54.78.3 – 26.60.0 – 9.85.7 – 8.61.4 – 7.62.0 – 3.30.21 – 0.700.16 – 0.760.10 – 0.760.10 – 0.120.21 – 0.610.20 – 0.42

Những đặc tính quan trọng của rỉ đường phù hợp với quá trình lên menứng dụng trong công nghiệp:

- Ngoài đường saccharose còn chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ, các vitamin

và các chất kích thích sinh trưởng, đặc biệt là vitamin H

- Ngoài ra xét về mặt kinh tế, rỉ đường là thứ phẩm của ngành công nghiệpđường nên giá thành nguyên liệu rẻ, nguồn cung cấp dồi dào

Vì rỉ đường là môi trường dinh dưỡng khá lý tưởng nên dễ bị vi sinh vật xâmnhập và phát triển, thường gặp nhất là những vi sinh vật gây màng và gây chua, dẫn tớilàm giảm chất lượng của rỉ đường Đôi khi, số lượng vi sinh vật có thể lên đến trên

104VSV/g rỉ đường Thông thường, vi sinh vật trong rỉ đường gồm có Bacillus (chiếm trên 90% số lượng vi sinh vật), vi khuẩn sinh acid như E.Coli, Pseudomonas , 1 vài loài nấm men như Candida, và đôi khi có nấm mốc như Penicillium, Aspergillus Vi

sinh vật ảnh hưởng xấu đến hiệu suất lên men Vì vậy, trong sản xuất ta hay dùngfluosilicate natri 20/00 so với trọng lượng mật rỉ để bảo quản

Yêu cầu về rỉ đường: chất khô không ít hơn 75% khối lượng, hàm lượng

saccharose từ 31- 50%, pH 6.5- 8.5 (rỉ đường củ cải) và 4.5-6.0 (rỉ đường mía), hàmlượng Nitơ tổng không ít hơn 1.4%, số lượng vi sinh vật không quá 15000 VSV/ 1gnguyên liệu

Rỉ đường trước khi đem sử dụng cần phải được xử lý:

- Acid hóa bằng H2SO4 và HCl tới pH bằng 2.8 – 3 và gia nhiệt trong 6 giờ,

ở nhiệt độ 90 – 95oC Lượng acid cho vào khoảng 5% khối lượng Hoặc có thể gia nhiệt

có thể tới 120oC trong 10 phút, 110oC trong 30 phút, hoặc 80-95oC trong vòng 45-60phút, khi gia nhiệt thì khuấy đều

hoặc amoni sunfat

2) Các nguồn nguyên liệu khác:

Ngoài rỉ đường, người ta cũng có thể sản xuất acetone-butanol từ tinh bột Nguồn

này thì cần phải thực hiện quá trình thủy phân trước khi lên men Để lên men butanol, người ta thường sử dụng môi trường chứa 5-6% khối lượng tinh bột, từ 100 kgtinh bột có thể thu hoạch được khoảng 37- 40 kg dung môi.

acetone-Bảng 5: Thành phần hoá học của một số loại ngũ cốc (% khối lượng)

Giống hạt Protein Tinh

bột

Chất béo Cellulose Đường

Pentose và các

carbohydrat khác

Chất khoáng

6070455563

1.94.65.522.3

2.82.114612

4.33243.6

8713111.5

2.21.33.83.56

Các nguồn tinh bột có thể sử dụng là:

- Hạt lúa gạo có cấu tạo gồm 3 phần chính: vỏ, nội nhũ và phôi Hạt tinh bột cóhình dạng đa giác đặc trưng và có kích thước 2-10 µm (kích thước nhỏ nhất trong cáchạt lương thực)

- Thành phần glucid chiếm khoảng 75%, chủ yếu tập trung ở nội nhũ Chủ yếu làsaccharose, một ít đường glucose, fructose và rafinose Lúa nảy mầm có tồn tại đườngmaltose Hàm lượng chất béo thấp 1.5-2.3% và tập trung chủ yếu ở phôi Hàm lượngprotein trong tinh bột gạo không cao và thay đổi trong khoảng rộng 4.3-18.2%, trong đóglutelin chiếm đa số (gọi là oryzenin)

- Cấu tạo hạt lúa mì gồm 3 phần chính: vỏ, nội nhũ và phôi Hạt tinh bột có dạnghình cầu, hình bầu dục với đường kính 10-40 µm Cấu trúc hạt tinh bột có 26% làamylose Phôi chiếm 2.5-3.5% trọng lượng, không chứa tinh bột Thành tế bào nội nhũchứa pentosan, hemicellulose, β-glucan, nhưng không chứa cellulose

- Độ trong của hạt tinh bột càng cao thì chất lượng tinh bột càng cao Độ trongcàng cao khi hàm lượng protein càng cao Đây là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng tinh

bột lúa mì Hàm lượng tinh bột chiếm 50- 73% Trong hạt lúc mì có chứa pentozan:chiếm 1.2-3.5% khối lượng glucid trong hạt, có tính háo nước, làm tăng độ dính và độnhớt Hàm lượng protein thay đổi trong khoảng 8.6- 24.4% khối lượng (đối với lúa mìmềm) và 14.4- 24.1% (đối với lúa mì cứng) Thành phần protein chủ yếu là gliadin (tạo

độ giãn) và glutenin (tạo độ đàn hồi) Lipid phân bố không đều, tập trung ở vỏ và phôi

- Về cơ bản củ sắn gồm 3 phần chính : vỏ, thịt củ và lõi, ngoài ra còn có cuống và

rễ củ Vỏ sắn gồm có 2 phần là vỏ gỗ và vỏ cùi Vỏ gỗ có tác dụng bảo vệ củ và chốngmất nước của củ,tuy nhiên vỏ gỗ dễ bị mất khi thu hoạch và vận chuyển Vỏ cùi là mộtlớp tế bào cứng phủ bên ngoài, thành phần chủ yếu là cellulose, ngoài ra còn có chứapolyphenol, enzyme, và linamarin Phần thịt củ có chứa nhiều tinh bột, protein và cácchất dầu, một ít polyphenol, độc tố và enzyme Lõi sắn nằm ở tâm củ dọc suốt chiềudài,thành phần chủ yếu là cellulose

- Thành phần củ sắn tươi dao động trong giới hạn khá lớn: tinh bột 20 – 34% khốilượng, protein 0.8 – 1.2%, chất béo 0.3 – 0.4%, cellulose 1 – 3.1%, chất tro 0.54%,polyphenol 0.1 – 0.3% và nước 60 – 74.2% Ngoài ra trong sắn còn chứa một lượngvitamin B và độc tố Các Vitamin này sẽ bị mất một phần khi chế biến và nhất là khinấu trong sản xuất rượu

- Độc tố trong sắn có tên chung là phazeolunatin gồm 2 glucozit Linamarin và

không độc nhưng khi bị thuỷ phân thì các glucozit này sẽ giải phóng axit HCN Sắntươi đã thái lát và phơi khô sẽ giảm đáng kể hàm lượng glucozit gây độc kể trên Đặcbiệt trong sản xuất rượu, khi nấu ở nhiệt độ cao đã pha loãng nước nên với hàm lượng ítchưa ảnh hưởng đến nấm men Hơn nữa các muối cyanat khi chưng cất không bay hơinên bị loại cùng bã rượu, điều này là rất có lợi trong sản xuất

Vi khuẩn thưòng dùng phổ biến trong lên men acetone-butanol là Clostridium

acetobutylicum (hay C saccharo – acetobutylicum) Loài này thường lên men acid đối

với các đường arabinose, xilose, galacrose, fructose, tinh bột, lactose, dextrin,manitol…

Tế bào sinh dưỡng hình que nhưng vì bào tử có kích thước lớn hơn chiều ngang của

tế bào sinh dưỡng nên khi mang bào tử, tế bào sẽ có dạng hình thoi hay dùi trống

C.acetobutylicum được phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, nhất là trong bùn C.acetobutylicum phát triển tối ưu ở nhiệt độ 37oC

Clostridium acetobutylicum là một chemoorganotroph (là loại tự dưỡng, sử dụng

các hợp chất hữu cơ ở trạng thái khử làm nguồn cung cấp điện tử và H+) Nó tạo ranăng lượng thông qua quá trình phosphoryl hóa cơ chất bởi sự lên men Trong quá trìnhlên men, cơ chất là những phân tử hữu cơ, đóng vai trò là những chất cho và nhận

electron Đặc biệt, Clostridium acetobutylicum cần nguồn carbohydrate để có thể chịu

đựng và sống sót trong điều kiện lên men, nó có khả năng đồng hóa polysaccharide.Người ta nhận thấy hàm lượng flavin trong vi khuẩn này đạt tới mức khá cao và khôngthấy chứa cytocrom và enzyme catalase, một enzyme quan trọng của vi sinh vật hiếu

khí giúp chuyển hóa những sản phẩm phụ độc hại thành nước và oxy Clostridium

acetobutylicum có khả năng cố định Nitơ trong không khí

Vào giai đoạn phát triển ban đầu, C acetobutylicum là vi khuẩn gram dương nhưng

nó chuyển thành gram âm khi già Việc gia tăng khả năng di động của giống này làm

tăng sự sản xuất dung môi Những chất kích thích bao gồm butyric acid và đường C.

acetobutylicum đặc biệt bị ức chế bởi acetone, butanol và ethanol Cơ chế này hoàn

toàn hợp lý cho phép tế bào nhận chất dinh dưỡng và loại ra những sản phẩm phụ bởi

cơ chế trao đổi chất của nó

Những nghiên cứu có liên quan đã tìm được con đường trao đổi chất của

Clostridium acetobutylicum để tăng hiệu quả của quá trình lên men công nghiệp.

Những sản phẩm dung môi acetone, acetate, butanol, butyrate và ethanol đều xuất phát

từ acetyl-CoA Ngoài ra còn tạo ra H2 và CO2

Ngoài ra, những sản phẩm phụ khác nhau được tạo ra ở những pha khác nhau trong

quá trình phát triển của C acetobutylicum Trong pha log, sản phẩm chủ yếu là acetate,

butyrate và xảy ra sự cố định nitơ Sau 18 giờ, butanol và acetone được tạo ra tối đa

Sự phân chia thời gian của việc cố định nitơ và việc tạo ra dung môi là cần thiết đểtránh sự cạnh tranh của những chất khử trong hai quá trình

Hình 2: Vi khuẩn Clostridium acetobutylicum

Tiêu chí chọn giống:

- Không có khả năng sinh tổng hợp độc tố

- Có khả năng sinh tổng hợp các sản phẩm chính cao, cụ thể ở đây là butanol vàacetone

- Có khả năng thích nghi cao, bảo toàn hoạt tính Tốc độ sinh trưởng càng nhanhcàng tốt nhằm lấn át sự phát triển của những vi sinh vật nhiễm, rút ngắn thời gian lênmen, cho hiệu quả kinh tế cao

- Điều kiện nuôi cấy đơn giản Môi trường nuôi cấy rẻ tiền, dễ kiếm Giống phải

có khả năng sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền như các phụ phẩm, các nguyên liệuthô

Lên men Acetone – Butanol (AB) bằng vi khuẩn Clostridium acetobutyricum

- C.acetobutylicum sẽ phân giải glucose theo con đường EMP

- Acetate được tạo thành từ acetyl – coA có thể được chuyển thành acetone,butanol và ethanol Nhưng butyrate được tạo thành từ butyryl – coA chỉ được dùng đểsản xuất butanol, do không có con đường nào sinh ra acetyl – coA từ butyryl – coA.

- Cốt lõi của quá trình lên men AB là chuỗi phản ứng tạo ra butyryl – coA từacetyl – coA

- Vi khuẩn C.acetobutylicum khi lên men glucose đầu tiên sẽ làm sinh ra acetate,

butyrate Nhưng sau đó, cùng với việc acid hóa môi trường sẽ bắt đầu xảy ra việc tổnghợp một số enzyme, trong đó cả enzyme acetoacetatdecarboxilase Dưới tác dụng củaenzyme này, acetone và butanol sẽ được tích lũy lại trong môi trường Vì vậy, giai đoạnđầu của quá trình (tích tụ acid) người ta gọi là lên men acid, giai đoạn sau là lên menrượu

- Quá trình lên men acetone-butanol có thể chia làm hai thời kỳ: Ở thời kỳ đầu,trong môi trường lên men tích tụ acid (nên có tên gọi là lên men acid), song thời kỳ thứ

hai thì trong môi trường tích tụ butanol, ethanol và acetone (nên có tên gọi là lên menrượu) Trong thời kỳ thứ hai này, xảy ra sự chuyển hoá một cách nhanh chóng các acidthành những hợp chất trung tính tương ứng: acid butyric bị khử thành batanol, acidacetic chuyển hoá thành acetone nên độ acid chuẩn ở trong môi trường lên men bị giảmnhanh: giảm đi gần một nửa so với giá trị cực đại ở cuối thời kì đầu Tiếp đó, độ acidchuẩn sẽ tăng lên một ít, vận tốc tạo dung môi dần dần chậm lại, đến cuối thời kì lênmen thì ngừng hoàn toàn.

- Quá trình lên men này còn kèm theo sự thoát khí CO2 và H2, những khí này sẽvào thiết bị gom khí rồi thải ra không khí

- pH của quá trình khoảng 4.5-5.5

4) Nước:

Nước ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất lên men cùng chất lượng sản phẩm thu được

và thường cần một lượng rất lớn trong quá trình lên men

Yêu cầu về nước dùng để pha chế môi trường dinh dưỡng:

- Nước dùng trong quá trình lên men phải là nước sạch và mềm Các chỉ số quantrọng của nước là: độ cứng, độ oxy hóa và vi sinh vật

- Độ cứng thể hiện ở ion Ca2+ và Mg2+ trong nước Các muối bicarbonate của 2 ionnày tạo nên độ cứng tạm thời cho nước, khi đun sôi chúng tạo thành dạng carbonate vàlắng cặn dưới đáy Còn các muối của các ion này như: Cl-, SO42-, NO3- thì tạo nên độcứng vĩnh cửu cho nước và không thể mất đi trong quá trình gia nhiệt cho nước Độcứng của nước tính bằng mg đương lượng cho một lít nước

1 mg đương lượng = 20.04 mg Ca2+ hoặc 12.16 mg Mg2+/l

- Độ oxy hóa thể hiện bằng số mg O2/l

- Chỉ số vi sinh vật cho biết mức độ nhiễm bẩn của nước, được thể hiện bằng tổng

số vi sinh vật có trong một lít nước mà tiêu biểu là vi khuẩn E.coli

- Nước dùng trong lên men phải đạt tiêu chuẩn làm nước uống và không có mùi

vị, không màu, trong suốt và đặc biệt là không có sắt và mùi amoniac, không có cáckim loại nặng

- Nước phải đạt chỉ tiêu sau đây mới được dùng trong quá trình lên men:

 Độ cứng chung (mg – đương lượng) ≤ 7

 Hàm lượng muối carbonate ≤ 50 mg/l

 Hàm lượng muối clorua: 75 – 150 mg/l

 Hàm lượng muối CaSO4: 130 – 200 mg/l

5) Các chất dinh dưỡng cần bổ sung:

- Cần bổ sung nguồn Nitơ : nguồn Nitơ ở đây có thể sử dụng hợp chất vô cơ hoặchữu cơ Ta có thể sử dụng peptone, dịch chiết nấm men, các loại muối ammonia nhưamoni sulfate, amoni clorua, amoni nitrate, amoni acetate, amoni hydroxyde

lượng 1%, nhưng đa số tài liệu lại không bổ sung nguồn Phospho

- Cần bổ sung thêm nguồn Canxi để làm chất ổn định trong quá trình lên men Dotrong quá trình lên men, pH giảm đến một giới hạn nào đó sẽ ức chế sự sinh trưởng của

vi sinh vật, làm cho quá trình lên men ngừng lại, nên ta bổ sung nguồn Canxi để giữ pHcủa môi trường ổn định trong suốt quá trình lên men Nguồn Canxi sử dụng ở đây làCaCO3

II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT

1)Sơ đồ khối: Trong báo cáo này, chỉ trình bày quy trình sản xuất từ rỉ đường

theo phương pháp lên men gián đoạn.(đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp)

Nhân giống

(NH4)2SO4, CaCO3

Bổ sung chất dinh dưỡng

Rỉ đườngPha loãng

Tiệt trùng

Làm nguộiCấy giống

- Nồng độ cơ chất cao sẽ ức chế tế bào vi khuẩn Do độc tính tự nhiên của butanol

ức chế sự tạo thành dung môi ngay cả khi ở nồng độ rất thấp (khoảng 1 – 1.5% v/v),nên nồng độ cơ chất trong thùng lên men cũng giới hạn < 80 g/l Đồng thời, nếu nồng

độ cơ chất cao sẽ dư thừa làm cho quá trình lên men không đạt hiệu quả kinh tế và tăngyêu cầu phải xử lý nước thải Do đó, rỉ đường trước khi được sử dụng làm cơ chất choquá trình lên men cần được pha loãng bằng nước mềm

 Các biến đổi:

- Vật lý: giảm nồng độ cơ chất, tăng thể tích dung dịch

- Hóa lý: độ nhớt giảm

 Thiết bị: sử dụng thùng có cánh khuấy

 Phương pháp thực hiện và thông số công nghệ:

- Nước và rỉ đường được cho vào thùng sử dụng cánh khuấy

- Nồng độ pha loãng thường là 5.0 – 7.5% w/v, có thể sử dụng 6% w/v (tương ứngvới 60 g/l)

 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men

- Trước đây, nguyên liệu chính để sản xuất butanol và acetone bằng phương pháplên men là tinh bột (được lấy từ các nguồn nguyên liệu giàu tinh bột) Yêu cầu chungđối với nguyên liệu là có glucid, Nitơ và Phospho Do đó, các hạt ngũ cốc là nguồnnguyên liệu hoàn hảo có chứa các thành phần cần thiết cho sự lên men

- Rỉ đường như đã nói ở trên cũng như các dịch thủy phân gỗ, rơm, bẹ ngô lànguồn nguyên liệu không đầy đủ Mật rỉ cung cấp toàn bộ nguồn Carbohydrate cho quátrình lên men, ngoài ra mật rỉ cũng cung cấp nguồn Nitơ, Phospho và chất ổn định,nhưng chỉ ở dạng vết Vì vậy, muốn cho quá trình lên men xảy ra tốt, vi khuẩn có thểphát triển, ta bắt buộc phải bổ sung chất dinh dưỡng

 Biến đổi:

- Hoá học: thay đổi thành phần hoá học các chất

 Phương pháp thực hiện:

 Bổ sung nguồn Nitơ :

- Nguồn Nitơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật là NH3 và NH4+ Nguồn thức ănNitơ là rất phong phú, có thể từ pepton, dịch thuỷ phân, muối amon của acid hữu cơ,nhưng nếu sử dụng nguồn này thì giá thành rất đắt, chỉ dùng trong phòng thí nghiệm

- Vì thế, nguồn Nitơ ở đây là các muối ammoni vô cơ như ammoni sulfate,ammoni nitrate, ammoni clorua, ammoni hydroxyde, ammoni acetate, urê Urê là nguồnthức ăn trung tính về mặt sinh lý Khi bị phân giải bởi enzym urease, urê sẽ được phângiải thành NH3 và CO2 Phần NH3 được vi sinh vật sử dụng mà không làm chua môitrường như các loại muối amon khác

NH2 –CO – NH2 + H2O 2 NH3 + CO2

- Ngoài ra, cũng có thể sử dụng bột đậu hay khô lạc để làm nguồn bổ sung Nitơ

- Các hợp chất Nitơ được dùng để cung cấp dinh dưỡng và chỉnh pH

- Canxi đóng vai trò là chất đệm trong quá trình lên men Nguồn Canxi thường sửdụng là CaCO3

 Thông số công nghệ:

- Nguồn Nitơ sử dụng là nguồn Nitơ vô cơ từ muối (NH4)2SO4

Cứ 100g/l dịch rỉ đường, ta bổ sung 2g/l (NH4)2SO4 là nồng độ tối ưu cho hiệu suất lênmen cao Thông thường ta sử dụng dung dịch ammoni sulphate 25%

- Ngoài ra cứ 100g/l dịch rỉ đường, ta bổ sung 1 – 1.8 mg/l CaCO3

3) Tiệt trùng

 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men

- Rỉ đường nhận được từ sản xuất luôn chứa một lượng vi sinh vật cao Trong đónguy hiểm nhất là vi khuẩn lactic, acetic và các nhóm mang bào tử Mức độ nhiễmkhuẩn được xác định bằng sự tăng độ chua, khi đó rỉ đường “tự lên men” Mức tăng độchua ( khi tự lên men sau 24h) trong phạm vi 0,2 – 0,50 được xem là bình thường

- Thực tế trong 1g rỉ đường chứa tới 105 vi sinh vật không nha bào (bào tử) và

15000 vi sinh vật có khả năng tạo bào tử Ở rỉ đường bị nhiễm nặng, con số vi sinh vật

có thể đạt tới 5x104 và 50x104 Tuy nhiên đối với rỉ đường có nồng độ trên 70% hầu hết

vi sinh vật trong rỉ đường đều chịu nằm yên nhưng khi pha loãng chúng sẽ bắt đầu hoạtđộng và làm giảm hàm lượng đường dẫn đến tăng tổn thất Trong quá trình sản xuất cần

có biện pháp xử lý phù hợp nhằm diệt bớt và hạn chế hoạt động của các loại tạp khuẩnnày

- Mục đích của quá trình tiệt trùng là để tiêu diệt các vi sinh vật trong cơ chất,chuẩn bị cho quá trình lên men

 Các biến đổi:

- Sinh học: toàn bộ vi sinh vật bị tiêu diệt

- Hóa sinh: enzyme bị vô hoạt bất thuận nghịch

- Vật lý: nhiệt độ tăng

- Hóa lý: nước bốc hơi, đông tụ những hợp chất keo, độ nhớt giảm

- Hóa học: mất đi một số cấu tử mẫn cảm với nhiệt do nhiệt độ cao, có thể xảy raphản ứng Maillard

 Phương pháp thực hiện và thông số công nghệ:

- Rỉ đường sau khi được trộn với chất dinh dưỡng được đem đi tiệt trùng Nhiệt độ