1.Giới thiệu về nguyên liệu sắn lát∙ 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 chống mất nước của củ, tuy nhiên vỏ gỗ dễ bị mất khi thu hoạch và vận chuyển. ∙ Vỏ cùi là một lớp tế bào cứng phủ bên ngoài, thành phần chủ yếu là xenluloza ngoài ra còn có chứa polyphenol, enzim, và linamarin. ∙ Phần thịt củ có chứa nhiều tinh bột, protein và các chất dầu, một ít polyphenol, độc tố và enzim. ∙ Lõi sắn nằm ở tâm củ dọc suốt chiều dài,thành phần chủ yếu là xenluloza. Lõi có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ đồng thời giúp thoát nước khi phơi hoặc sấy sắn. ∙ Thành phần sắn tươi dao động trong giới hạn khá lớn: tinh bột 20 34%, protein 0,8 1,2%, chất béo 0,3 0,4%, xenluloza 1 3,1%, chất tro 0,54%, polyphenol 0,1 0,3% và nước 60 74,2%. Ngoài ra trong sắn còn chứa một lượng Vitamin và độc tố. Vitamin trong sắn thuộc nhóm B. Các Vitamin này sẽ bị mất một phần khi chế biến và nhất là khi nấu trong sản xuất rượu. ∙ Độc tố trong sắn có tên chung là phazéolunatin gồm 2 glucozit Linamarin và Lotaustralin. Các độc tố này thường tập trung ở vỏ cùi. Bình thường phazéolunatin không độc nhưng khi bị thuỷ phân thì các glucozit này sẽ giải phóng axit HCN. Sắn tươi đã thái lát và phơi khô sẽ giảm đáng kể hàm lượng glucozit gây độc kể trên. Đặc biệt trong sản xuất rượu, khi nấu ở nhiệt độ cao đã pha loãng nước nên với hàm lượng ít chưa ảnh hưởng đến nấm men. Hơn nữa các muối xyanat khi chưng cất không bay hơi nên bị loại cùng bã rượu. ∙ Thời vụ thu hoạch: ∙ Duyên Hải Miền Trung: Vùng đồng bằng, vùng thấp trũng thu hoạch vào mùa hè thu (khoảng tháng 9 đến tháng 10) nhằm tránh mùa mưa lụt, miền núi và những vùng cao thu hoạch tháng 12 đến tháng 3. ∙ Tây Nguyên thời vụ thu hoạch nguyên liệu sắn tháng 12 đến tháng 3. ∙ Nguồn thu mua: Petrosetco Trading sẽ cung cấp một phần nguyên liệu sắn lát đầu vào. Bên cạnh đó, Nhà máy sẽ chủ động quy hoạch vùng nguyên liệu tại một số khu vực như Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên và Tây Nguyên. ∙ Tiêu chuẩn sắn lát sử dụng cho Nhà máy: ∙ Hình dạng lát sắn: đường kính 30 – 70 mm, bề dày: 20 – 30 mm ∙ Độ ẩm: 12 – 14 %kl ∙ Hàm lượng tinh bột: 70 – 75 %klg ∙ Protein: 1,5 – 1,8 %klg∙ Hàm lượng tro: 1,8 – 3,0 %klg ∙ Lipid: 0,5 – 0,9 %klg ∙ Độ xơ: 2,1 – 5,0 %klg ∙ Các tạp chất khác: ≤ 3,0 %klg2.vi sinh vật
Trang 1Phần I: Tổng quan
1 Giới thiệu về nguyên liệu sắn lát
∙ 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 chống mất nước của củ, tuy nhiên vỏ gỗ dễ bị mất khi thu hoạch và vận chuyển
∙ Vỏ cùi là một lớp tế bào cứng phủ bên ngoài, thành phần chủ yếu là xenluloza ngoài ra còn có chứa polyphenol, enzim, và linamarin
∙ Phần thịt củ có chứa nhiều tinh bột, protein và các chất dầu, một ít polyphenol, độc tố và enzim
∙ Lõi sắn nằm ở tâm củ dọc suốt chiều dài,thành phần chủ yếu là xenluloza Lõi có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ đồng thời giúp thoát nước khi phơi hoặc sấy sắn
∙ Thành phần sắn tươi dao động trong giới hạn khá lớn: tinh bột 20 - 34%, protein 0,8 - 1,2%, chất béo 0,3 - 0,4%, xenluloza 1 -3,1%, chất tro 0,54%, polyphenol 0,1 - 0,3% và nước 60 - 74,2% Ngoài ra trong sắn còn chứa một lượng Vitamin và độc tố Vitamin trong sắn thuộc nhóm B Các Vitamin này sẽ bị mất một phần khi chế biến và nhất là khi nấu trong sản xuất rượu
∙ Độc tố trong sắn có tên chung là phazéolunatin gồm 2 glucozit Linamarin và
Lotaustralin Các độc tố này thường tập trung ở vỏ cùi Bình thường phazéolunatin không độc nhưng khi bị thuỷ phân thì các glucozit này sẽ giải phóng axit HCN Sắn tươi đã thái lát và phơi khô sẽ giảm đáng kể hàm lượng glucozit gây độc kể trên Đặc biệt trong sản xuất rượu, khi nấu ở nhiệt độ cao đã pha loãng nước nên với hàm lượng ít chưa ảnh hưởng đến nấm men Hơn nữa các muối xyanat khi chưng cất không bay hơi nên bị loại cùng bã rượu
∙ Thời vụ thu hoạch:
∙ Duyên Hải Miền Trung: Vùng đồng bằng, vùng thấp trũng thu hoạch vào mùa hè thu (khoảng tháng 9 đến tháng 10) nhằm tránh mùa mưa lụt, miền núi và những vùng cao thu hoạch tháng 12 đến tháng 3
∙ Tây Nguyên thời vụ thu hoạch nguyên liệu sắn tháng 12 đến tháng 3
∙ Nguồn thu mua: Petrosetco Trading sẽ cung cấp một phần nguyên liệu sắn lát đầu vào Bên cạnh đó, Nhà máy sẽ chủ động quy hoạch vùng nguyên liệu tại một số khu vực như Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên và Tây Nguyên
∙ Tiêu chuẩn sắn lát sử dụng cho Nhà máy:
∙ Hình dạng lát sắn: đường kính 30 – 70 mm, bề dày: 20 – 30 mm
∙ Độ ẩm: 12 – 14 %kl
Trang 2∙ Hàm lượng tinh bột: 70 – 75 %klg
∙ Protein: 1,5 – 1,8 %klg
∙ Hàm lượng tro: 1,8 – 3,0 %klg
∙ Lipid: 0,5 – 0,9 %klg
∙ Độ xơ: 2,1 – 5,0 %klg
∙ Các tạp chất khác: ≤ 3,0 %klg
2 vi sinh vật
Phần II: quy trình công nghệ
Hình: Sơ đồ quy trình công nghệ
Trang 3Thuyết minh quy trình công nghệ
I Nghiền mịn:
Sắn lát là nguyên liệu của nhà máy, sau khi ra khỏi cụm này, sắn được nghiền mịn để tạo thành bột sắn có kích thước đạt yêu cầu và chuyển tới các công đoạn tiếp theo của nhà máy
Hệ thống nghiền được thiết kế với công suất cao và với mục đích là nghiền sắn lát thành bột đạt kích thước yêu cầu cho các công đoạn sản xuất tiếp theo
Kích thước và phần trăm hạt bột được thể hiện trong bảng dưới đây:
STT Kích thước (micron) Bột (% khối lượng)
Bột sắn sau nghiền được chứa tại silô trung gian, tại đây bột sẽ được cân tự động và chuyển đến khu vực chuẩn bị dịch bột Silô trung gian được thiết kế với sức chứa 2h (tức công suất làm việc là 63 tấn) nhằm đảm bảo các công đoạn phía sau hoạt động liên tục trong quá trình thay lưới sàn hoặc các sự cố của máy nghiền
II công đoạn phối trộn:
Đầu tiên dùng hơi nóng để thanh trùng nồi phối trộn Bơm nước 40 – 450C vào nồi phối trộn và cho cánh khuấy hoạt động Sắn lát được nghiền từ máy nghiền, qua vít tải đổ vào nồi phối trộn Tỷ lệ sắn lát nghiền mịn là 70%,và nghiền hạt là 30% Sỡ dĩ không nghiền mịn hết toàn bộ sắn lát là vì lớp hạt sau này có kích thước lớn sẽ tạo màng lọc cho quá trình lọc trong dịch được dễ dàng
Tiếp đến là 4000 lít nước không quá 45 0 C được cho vào nồi, bật cánh khuấy cho hoạt động, rồi từ từ cho bột đã nghiềnở trên vào khuấy đảo trong 15 - 20 phút để trộn đều hỗn hợp.Tỷ lệ nước và nguyên liệu là 1: 4( 4000 lít nước cho 1000 kg nguyên liệu ) cho 350ml enzim SC( chế phẩm enzym amylaza, thủy phân tinh bột ở mối α-1,4 glucozit trong phân tử amyloza và amylopectin) vào rồibật bơm bơm dịchqua nồi nấu
Trang 4III Quá trình nấu
Sắn và nước được phối trộn ở nồi phối trộn rồi bơm sang nồi nấu Nồi nấu sau khi được
vệ sinh sạch sẽ ta bật cánh khuấy rồi từ bơm dịch vào bơm được một lượng dịch cần thiết thì bắt đầu cấp hơi nóng Sau khi bơm đủ lượng dịch thì tăng cường cấp nhiệt đến lúc đạt 900C thì giữ trong 30 phút rồi tiếp tục nâng nhiệt lên 1000C giữ ở nhiệt độ này trong vòng 1 tiếng sau 1 tiếng ta mở nước làm mát vào giàn làm mát mở van đáy bật bơm để bơm dịch từ nồi sang giàn làm mát hạ nhiệt độ của khối dịch xuống 900C ta cho 50ml enzim SC vào cứ tiếp tục hạ nhiệt độ xuống đến 750C cho 2 kg đạm ure vào hạ nhiệt độ xuống 650C cho 200ml H¬2SO2 đã pha loãng (pha 25 ml axit sunfuric đặc vào 175ml nước cất)vào khi nhiệt độ hạ xuống 58-600C cho 500ml enzim GA vào khi đầu ra ở giàn làm mát đạt 30-320C thì đóng van vào cho chuyền dịch sang tăng lên men
Vì ở nhà máy này công suất còn nhỏ nên quá trình nấu và đường hóa được thực hiện trong nồi nấu1 lớp được cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nóngtừ lò hơi
- Cấu tạo của nồi nấu thể hiện ở hình vẽ sau : quá trình dịch hoá và đường hoá được tiến
hành trên 1 thiêt bị nấu và giàn làm mát
- Chú thích :
1 mô tơ cánh khuấy
2 đường vào của dịch sau phối trộn
3 đường dịch hồi lưu sau khi làm mát
4 cánh khuấy
5 van đáy đường dẫn dịch qua giàn làm
mát
6 chân thiết bị
7 đường bổ sung nước nóng từ giàn
làm mát
8 cửa quan sát
9 đường cấp hơi nóng
10 nhiệt kế
Hình4 : Nồi nấu nguyên liệu
Trang 5- An toàn thông số kỹ thuật khi sử dụng nồi nấu : Kích cỡ của cánh khuấy, vận tốc quay phải phù hợp với đường kính của thiết bị và vận tốc biên của nó không vượt quá 3,8m/s, nếu không sẽ sinh lực kéo khi chuyển động xoáy tác động đến thành phần dịch nấu Hệ thống cấp nhiệt cho thiết bị cũng rất quan trọng Cần điều chỉnh nhiệt phù hợp Thiết bị làm mát là một giàn làm mát với cấu tạo theo kiểu ống lồng ống tổng chiều dài của các ống trong giàn làm mát là 120 m giàn làm mát cũng được làm từ inox không rỉ chịu nhiệt tốt
IV Đường hoá :
1.Tổng quan
Đường hoá dịch cháo
- Tinh bột hoà tan trong dịch cháo sau khi nấu xong chưa thể lên men trực tiếp để thành rượu được Để lên men được phải trải qua quá trình thuỷ phân do tác dụng của xúc tác amylaza để thành đường Quá trình này gọi là đường hoá nó đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất cồn Etylic,quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu do giảm bớt hoặc gia tăng đường và tinh bột còn sót sau khi lên men Trong quá trình đường hoá thì tác nhân đường hoá đóng một vai trò quan trọng ở nước ta thường dùng amylaza thu được từ nuôi cấy nấm mốc hoặc các chế phẩm amylaza nhập về
- Quá trình đường hoá dịch cháo nấu có thể thực hiện gián đoạn hay liên tục Tuy nhiên
về cơ bản thì nó bao gồm các công đoạn sau:
+ Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hoá
+ Cho chế phẩm amylaza vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trên trong thời gian xác định để amylaza chuyển hoá tinh bột thành dường
+ Làm lạnh dịch đường hoá tới nhiệt độ lên men
+ Sau đường hoá nhiệt độ dịch đường là 30 độ C hàm lượng đường đạt 80 đến 100g/l 2.Các tác nhân đường hóa
-Dùng axit HCL hoặc H2SO4 : phương pháp này ít dùng vì giá thành cao mà hiệu suất thu hồi thấp
-Dùng amylaza của thóc mầm (malt đại mạch): một số nước châu ÂU vẫn còn dùng phương pháp này
-Dùng amylaza nhận được từ nuôi cấy vi sinh vật: Đây là phương pháp được hầu hết được hầu hết các nước sử dụng trong sản xuất rượu cồn
-Ở Việt Nam đa số các nhà máy rượu đều dùng amylaza thu được từ nấm mốc, máy năm gần đây coa mua chế phẩm amylaza của hãng Novo Đan Mạch
+Ta chọn tác nhân xúc tác là enzyme amylaza
3.Qúa trình nuôi cấy nấm mốc tạo enzyme amylaza
a/Hoạt động của E amylase :
-Là E đơn cấu tư và là chất xúc tác sinh học
Trang 6-Có khả năng thủy phân tinh bột thành đường
– Tính đặc hiệu :
+ α-Amylase :Chỉ phân cắt mối liên kết α 1.4 glucozit ,phân cắt ở những vị trí bất kỳ ở giữa mạch thành Dextrin
+α-Amylase phân cắt mối α 1.4 ,phân cắt từ đầu và cắt 2 nhóm : 1 tạo maltoza ,và
dextrin
+Glucoamylase :Phân cắt mối α 1.4 & α.1.6 thành glucoza
+Maltase :Phân cắt mối liên kết α 1.4 trong phân tử maltoza
+Dextrinase :Phân cắt mối α1.4 trong phân tử dextrin
b.Phương pháp nuôi cấy bề mặt :
a/Đặc điểm : nuôi cấy trên môi trường rắn
b/Sơ đồ công nghệ :
chuẩn bị mtr hấp môi trường vò tơi và làm nguội trộn giống vào mành vào phòng nuôi cấy chế phẩm enzyme thô
-Chuẩn bị môi trường :Sử dụng bột ngô ,cám gạo Xác định
chất lượng chủ yếu dựa vào hàm lượng tinh bột
+Nếu > 30% sử dụng hỗn hợp 85-90% cám gạo ,10-15% trấu (để tạo độ xốp cho môi trường)
+ 25- 30% 100% cám gạo
+Nếu <25% sử dụng hỗn hợp 85-90% cám gạo ,10-15% cám ngô
-Hấp môi trường :
+Mục đích :Làm chín nguyên liệu ,diệt tạp khuẩn
+Tiến hành :Hấp ở áp suất thường ,thời gian 3-3,5h Hấp ở áp suất cao p=2at ,t=2h -Vò tơi và làm nguội :
+Mục đích :Làm tơi nguyên liệu bị kết dính.Làm nguội , tạo nhiệt độ thích hợp choVSV phát triển
+Sử dụng máy vò tơi ranh khía
+Làm nguội :Có nhiều phương pháp sử dụng nước làm nguội gián tiếp hoặc sử dụng nước vô trùng để làm nguội
-Trộn giống :
+Tỷ lệ trộn giống 0,2-1% chuẩnbị giống
+Phương pháp trộn :Trộn khô -giống để trộn khô vào mtr ,cần ủ đống 1-4h
Trộn ít :Giống được cho vào nước vô trùng hoặc HCl 0,1N ,trước khi trộn với môi trường
ko cần ủ đống
-Vào mành :
Trang 7+Cho môitrường sau khi được trộn lên mành ,đưa mành lên giá ,chiều cao 1,61.7m ; 1 giá đựng 6-7 mành
+Độ dày môi trường trên mành :Mùa đông 3cm ,mùa hè 2cm
-Vào phòng nuôi cấy :
+Cần chú ý tất cả các điều kiện nuôi cấy như nhiệt độ ,độ ẩm lượng oxy cung cấp +Tổng thời gian nuôi cấy tuỳ thuộc loại VSV ,đối với nấm mốc sản xuất amylase ,
tổng thời gian nuôi cấy 30-40h (A.ozyae 30h ,A.awamori 40-48h)
-Chế phẩm E thô (E còn lẫn trong môi trường nuôi cấy ) :Đem đường hoá ngay
hoặc sấy khô để dùng dần
4 Cách tiến hành :
4.1 Đường hoá gián đoạn :
a/ Đặc điểm :
Tất cả các bước tiến hành trong 1 thiết bị đường hoá
b Cách tiến hành :
-Cho dịch cháo vào trước làm nguội đến tº yêu cầu =50-60 º C
-Cho cánh khuấy và nước lạnh hoạt động
-Nếu nấu theo phương pháp gián đoạn mà nấu chưa có E dịch hoá hoạt động, để tránh hiện tượng lão hoá cần cho 5% chế phẩm E , tº =70º C rồi hạ thấp đến 55 º C và cho tiếp chế phẩm E giữ thời gian đường hoá trong 30’ ,cánh khuấy và nước lạnh ngừng hoạt động Sau đó hạ nhiệt độ xuống 28-32º C để lên men và đường hoá hết tinh bột
c) Ưu điểm
-thiết bị đơn giản dễ chế tạo
- Dễ thao tác, vận hành, sữa chưa
-Hoạt độ enzyme ít bị mất do tiếp xúc với nhệt độ cao
d) Nhược điểm
-Không hạn chế đc lão hóa tinh bột do enzyme cho vào tinh bột ở 700c
-Năng lượng tốn nhiều do cánh khuấy bị cản trở lớn và thời gian dài
-khó cơ khí và tự động hóa
-năng suất thấp
-chất lượng dịch đường không ổn định
-dễ bị nhiễm trùng hơn pp liên tục
4.2 Đường hoá liên tục :
a/ Đặc điểm :
Các bước tiến hành đường hoá được thực hiện trong 1 số thiết bị
b/ Cách tiến hành :
-Dịch cháo được bơm vào thùng,được tách hơi nước ,và làm nguội đến tº =60º C
Trang 8Cứ 100kg cháo tách ra được 6kg hơi nước ,cho chế phẩm E vào đường hoá, 5 -15’ bơm qua thiết bị làm nguội và làm nguội đến nhiệt độ lên men
+Lưu ý dịch đường khi đưa vào thùng làm nguội ,thiết bị làm nguội tách ra 15% ,
cho lẫn vào dịch cháo trước
khi đưa vào thùng bốc hơi để sử dụng E còn lẫn trong dịch đường hoá dịch cháo để làm loãng dịch cháo cho qúa trình tách hơi được dễ dàng
c/ Ưu điểm :
-Dịch cháo được làm lạnh tức thời lên tránh đc hiện tượng lão hoá tinh bột
-Do làm lạnh bằng chân ko lên hệ thống kín ,tránh được nhiễm trùng
-Cho phép nấu được nồng độ thấp hơn nên hạn chế được tổn thất đường
-Khi tách hơi nước kéo theo 1 số chất không tốt trong qúa trình nấu :fucfurol
,methanol …->giúp cho qúa trình chưng cất sau này được dễ dàng hơn
-Thời gian làm nguội và đường hoá được rút ngắn giảm được lượng điện >30% &
giảm được 30-35% lượng nước ,giảm được lượng E sử dụng và tăng hiệu suất thu hồi rượu
d/ Nhược điểm :Thùng bốc hơi và ngưng tụ thường xây dựng ở độ cao lớn khó khăn trong vấn đề xây dựng và sản xuất
*Trong 2 phương pháp trên, đường hóa liên tục có nhiều ưu điểm, tuy nhiên với công suất không lớn lắm, và điều kiện kinh tế kỹ thuật của nước ta không cao nên việc thiết kế một dây chuyền liên tục và tự động hóa hoàn toàn là việc không có tính khả thi cao, vì thế em lựa chọn phương pháp đường hóa gián đoạn Mặt khác, trong công đoạn nấu đã lựa chọn phương pháp sử dụng ez nên đã khắc phục một số nhược điểm của nấu gián đoạn
V Quá trình lên men.
1, Bản chất của quá trình lên men
Lên men là quá trình trao đổi chất dưới tác dụng của các enzyme tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình mà người ta chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau Tuy nhiên có hai hình thức lên men chính là lên men yếm khí mà lên men hiếu khí
Để thực hiện được các hoạt động sống như sinh trưởng, sinh sản và phát triển của mình,
vi sinh vật cũng đòi hỏi phải có năng lượng Lên men là quá trình cung cấp năng lượng
và các hợp chất trung gian cho tế bào vi sinh vật Nhưng tế bào sống chỉ sử dụng năng lượng dưới dạng năng lượng tàng trữ trong mạch cacbon và được giải phóng ra trong các phản ứng enzyme do sự chuyển electron từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong các quá trình lên men là những phản ứng chuyển hydro Nhưng sự chuyển hydro cũng tương đương với sự chuyển electron, vì lẽ nguyên tử hydro có thể tách ra thành proton H+ và electron Các enzyme xúc tác quá trình
Trang 9tách nguyên tử hydro khỏi cơ chất gọi là enzyme dehydrogenase Như vậy, lên men là quá trình oxy hóa –khử sinh học Trong quá trình đó, các nguyên tử cacbon của cơ chất bị oxy hóa đến CO2, còn các nguyên tử hydro tách khỏi cơ chất, đầu tiên được chuyển đến NAD+, sau đó từ NADH2 trong điều kiện yếm khí hydro có thể được chuyển đến những sản phẩm trung gian khác nhau hoặc đến chất tiếp nhận được tổng hợp tùy thuộc vào cơ chất tiếp nhận hydro cuối cùng mà phân biệt hô hấp lên men và hô hấp yếm khí
Lên men là quá trình để thu năng lượng, qua đó tách hydro ra khỏi cơ chất được chuyển đến chất tiếp nhận cuối cùng là hợp chất hữu cơ Hợp chất hữu cơ được khử đi vào môi trường dinh dưỡng và tích tụ lại trong đó Phụ thuộc vào sản phẩm nào được trích tụ chiếm ưu thế hoặc sản phẩm nào đặc trưng mà người ta phân ra lên men rượu, lên men lactic hay lên men butyric,… Lên men khác với hô hấp yếm khí và sự oxy hóa không hoàn toàn Hô hấp yếm khí cũng tiến hành trong điều kiện không có oxy tham gia nhưng hydro lại được chuyển qua mạch hô hấp mà đến chất tiếp nhận cuối cùng như nitrat hoặc sulfat
Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường lên men thành ethanol và CO2
Quá trình lên men rượu chia làm hai thời kì chính:
- Thời kì phát triển sinh khối: giai đoạn này có mặt của oxy, tế bào nấm men phát triển sinh khối
- Thời kì lên men chuyển đường thành rượu và CO2: giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo thàh rượu và CO2
2,Cơ chế lên men rượu
a Dịch men: gồm rất nhiều tế bào men riêng biệt, 1 gam men ướt có độ ẩm khoảng
70%-75% chứa tới tỷ tế bào Bề mặt của mỗi tế bào chiếm 5.10-5mm2 Như vậy một gam men ép có bề mặt tổng cộng khoảng 7000 cm2 Nhờ có bề mặt lớn này nên nấm men hấp thụ đường và các chất dinh dưỡng rất nhanh
Đường hóa xong, dịch đường được làm lạnh tới 28-320C và bơm vào thùng lên men Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong Ở đó, các enzym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối cùng tạo sản phẩm chình là rượu và khí carbonic
Hai chất này đều khuếch tán và tan vào môi trường xung quanh Rượu do rất linh động nên hòa tan nhanh trong dịch lên men, còn khí cacbonic hòa tan kém và khuếch tán chậm Lúc đầu hòa tan hoàn toàn, dần dần tạo thanhd các bọt khí bám quanh tế bào men và lớn dần tới mức lực đẩy Archimede lớn hơn khối lượng tế bào men cộng bọt khị
Trang 10Lúc đó tế bào cùng bọt khí nổi dần lên, khi tới bề mặt các bọt khí sẽ tan vỡ và hợp thành tiếng rào rào(men ăn)
Bọt khí ta, tế bào men sẽ chìm dần, tiếp xúc với dịch đường để hấp thụ và lên men rồi lại sản sinh ra rượu và khí cacbonic Như vậy, tế bào nấm men từ chỗ là vi sinh vật không chuyển động đã biến thành tế bào chuyển động trong quá trình lên men Nhờ đó mà tăng nhanh tốc độ chuyển hóa đường thành rượu
Khi đường và các chất dinh dưỡng trong canh trường còn ít, một lượng lớn tế bào nấm men sẽ lắng xuống đáy thùng, dịch lên men sẽ trong dần
b Cơ chế hóa sinh của quá trình lên men
Xét về mặt hóa học sự lên men rượu có thể chia ra làm 2 thời kỳ: cảm ứng và tĩnh
• Thời kỳ cảm ứng: sản phẩm là glyxerin ở thời kì đầu khi lượng axetaldehyt (CH3CHO) còn ít, enzym alcodehydrogenase chuyển proton và electron cho 3-phosphaoglyxeraldehyt để tạo thành glyxerin-3phosphat, sau đó tạo thành glyxerin
• Thời kỳ tĩnh: sản phẩm là etalnol Khi lượng axetaldehyt được tạo thành đủ nhiều thì enzym alcodehydrogenase chuyển proton và electron cho axetaldehyt để tạo rược etylic
Glyxerin là sản phẩm phụ của quá trình lên men Quá trình diễn ra theo sơ đồ sau:
1. Đầu tiên dưới tác dụng của hexokinase kết hợp với phosphat của phân tử ATP (Andenozitri-phoaphat ) trong tế bào nấm men tạo thành gluco-6-P và AND
C6H12O6 + ATP CH2O(H3PO3)(CHOH)4CHO + ATP
2. Tiếp đó glucose-6-phosphat do tác dụng của enzym đồng phân glucose-phosphat-izomerase sẽ biến thành Fructose-6-phosphat
CH2(H3PO3)(CHOH)4CHO CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2OH
3. Giai đoạn tiếp theo dưới tác dụng của enzym phosphofructolinase phân tử ATP thứ hai sẽ đính thêm một gốc phosphat nữa vào fructose-6-phosphat để tạo thành Fructose-1-6-diphosphat và phân tử ADP thứ hai
CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2(H2PO3) + ATP CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2(H2PO3) + ADP
4. Giai đoạn cuối xảy ra dưới tác dụng của xúc tác là aldolase phân cắt phân tử Fructosediphosphat thành 2 phân tử trioza gồm aldehyt phosphoglyxeric và
phosphodioxyaceton
CH2O(H3PO3)(CHOH)3COCH2(H2PO3) CH2O(H3PO3)COCH2OH +
CH2O(H3PO3)CHOHCHO
5. Sản phẩm của quá trình trước là aldehyde phosphoglyceric nhưng trong dịch lên men chúng chứa rất ít do hiện tượng đồng phân dưới tác dụng của enzym
triphosphat izomerase:
CH2O(H2PO3)COCH2OH CH2O(H2PO3)CHOHCHO