Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất lên men cồn từ nguyên liệu bột sắn luận văn tốt nghiệp đại học

trờng đại học vinh khoa hoá học ?&@ đồ án tốt nghiệp Tên đề tài: nghiên cứu số yếu tố ảnh hởng tới hiệu suất lên men cồn từ nguyên liệu bột sắn Giáo viên hớng dẫn: ThS Đào Thị Thanh Xuân Sinh viên thực : Lớp Võ Thị Lợi : 47K - Công nghệ thực phẩm Vinh, tháng 12 năm 2010 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngành sản xuất rượu cồn giữ vị trí quan trọng ngành kinh tế quốc dân không Việt Nam mà giới Đây ngành sản xuất có hiệu quả, thu hút nhiều lao động có tiềm phát triển lớn Trong năm gần đây, tốc độ tăng trưởng toàn ngành đạt trung bình 15% năm, ngành giải cơng ăn việc làm cho 50.000 lao động sở sản xuất Cùng với phát triển ngành kéo theo phát triển ngành có liên quan : nơng nghiệp, cơng nghiệp, khí, bao bì, điện lạnh, thương mại dịch vụ Ngày nay, xã hội ngày phát triển nhu cầu cồn chất lượng cao đặc biệt cồn nhiên liệu Nước ta nước nông nghiệp, nguyên liệu từ tinh bột phong phú sẵn có nên nhu cầu xây dựng nhiều nhà máy cồn từ tinh bột cần thiết đạt hiệu kinh tế cao Chính chúng tơi chọn đề tài: " Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất lên men cồn từ nguyên liệu bột sắn " Nhiệm vụ nghiên cứu Với đề tài " Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất lên men cồn từ nguyên liệu bột sắn " thực nhằm mục đích tìm hiểu yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men, từ đưa biện pháp nhằm nâng cao hiệu suất lên men Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu thực sắn lát phơi khô Thanh Ngọc - Thanh chương - Chủng nấm men khô chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển ngành công nghiệp sản xuất rượu nước ta giới 1.1.1 Lịch sử phát triển rượu nước ta Ở nước ta, nghề nấu rượu thủ cơng có từ lâu đời, chưa có tài liệu cho biết điểm khởi đầu Sản xuất cồn rượu theo công nghiệp nước ta năm 1898 người Pháp thiết kế xây dựng Trước cách mạng Tháng Tám nước ta có nhà máy rượu Hà Nội, Hải Dương, Nam Định, Bình Tây, Chợ Quán Cái Rằng Tất sản xuất từ ngô, gạo theo phương pháp amylo Sau ngày hồ bình lập lại (1955), nhà máy khơng cịn thiết bị ngun vẹn nên phủ ta tập trung cải tạo, sửa chữa thành nhà máy rượu Hà Nội với suất triệu lít/năm Đến năm 1960, có thêm hai nhà máy cồn từ rỉ đường Việt Trì - Phú Thọ Sông Lam - Nghệ An Năng suất nhà máy triệu lít cồn quy 100 0/năm Trong năm chống Mỹ cứu nước, tỉnh địa phương xây dựng thêm hàng loạt nhà máy rượu cơng suất triệu lít/năm Lục Ngạn - Hà Bắc, Hứng Nhân Thái Bình Ngồi hầu hết tỉnh xây dựng phân xưởng cồn cơng suất nhỏ 100000lít/năm Tổng suất nhà máy lớn nhỏ 15 triệu lít/năm Sau năm 1975 tiếp quản xây dựng thêm nhà máy rỉ đường số sở tư nhân khác Năm 1980 - 1985 tổng lượng cồn sản xuất hàng năm 30 triệu lít Có thể nói, thời gian lượng cồn rượu nước lớn nhất, vừa xuất vừa tiêu thụ nước Cồn nhà máy nước ta làm nói chung chưa đạt TCVN - 71, thân TCVN - 71 cồn rượu thuộc loại thấp so với nước tiên tiến giới Hiện lãnh thổ Việt Nam có ba sở làm cồn loại I thoả mãn TCVN-71 Đó Cơng ty rượu Đồng Xn Phú Thọ, Hà Nội Bình Tây Ngồi ba sở sở sản xuất lại đạt cồn loại II thấp hầu hết cồn từ rỉ đường Muốn có cồn chất lượng cao phải có hệ thống chưng luyện tốt, đồng thời cồn sản xuất từ nguyên liệu tinh bột có chất lượng cao so với cồn từ mật rỉ Hiện nhu cầu cồn rượu ngày tăng, cồn pha chế rượu uống mà dùng cồn tinh khiết để làm nhiên liệu sinh học hiệu thay phần nhiên liệu tự nhiên dần cạn kiệt Đứng trước tình hình cần phải tìm hướng cho ngành sản xuất cồn Việt Nam 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ cồn giới Thị trường etanol giới có xu hướng phân chia thành vùng Tại Châu Âu, nhà sản xuất ôtô tập trung vào công nghệ diesel hầu hết phát triển lĩnh vực liên quan đến diesel Tại Brazil Mỹ, etanol pha vào xăng mục tiêu Nhu cầu cho etanol tăng lên nhanh chóng giới giá dầu tăng cao khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học Nhu cầu nước Châu Á dường tăng lên với Nhật Bản Hàn Quốc trở thành nhà nhập lớn Chỉ riêng Hàn Quốc với việc pha xăng đạt cấp độ E5, họ cần tới 500 triệu lít với E10 họ cần tới tỷ lít etanol Trên lý thuyết, Việt Nam nước có vị trí thuận lợi để cung cấp cho thị trường có tiềm trở thành nhà sản xuất nhiên liệu sinh học Các điều kiện trồng trọt tốt có nhiều đất nước cho việc phát triển nguyên liệu Mỹ Brazil thống trị việc sản xuất etanol tiêu thụ chúng với kế hoạch mở rộng sản xuất đầu tư thiết bị tinh lọc Việc sản xuất Việt Nam mở rộng với kế hoạch công bố kế hoạch nhiên liệu ký phủ vào năm 2007 với mục tiêu khiêm tốn so với khả sản xuất tới 2025 Tại Việt Nam, diesel sinh học etanol lên kế hoạch sản xuất với quy mô lớn Sản lượng etanol giới đạt khoảng 55 tỷ lít 45 tỷ lít etanol cấp độ nhiên liệu Mỹ Brazil đóng góp vào khoảng 16 tỷ lít nước Trung Quốc Ấn Độ Bốn nước sản xuất hàng đầu chiếm tới 82% sản lượng toàn cầu năm 2005 Etanol nhiên liệu tăng lên đạt khoảng 63 tỷ lít vào năm 2012 Với tỷ lệ tăng hàng năm 5% Buôn bán etanol tồn cầu có tỷ trọng nhỏ với tỷ lít năm chiếm 6% sản lượng Nhập thống trị Mỹ Châu Âu Nhật Bản Hàn Quốc thị trường Châu Á Cùng với việc sản xuất, thương mại tăng nhanh chóng 16 quốc gia bắt buộc pha etanol vào xăng đảm bảo tăng nhanh chóng thị trường thương mại etanol Dòng thương mại etanol phản ứng với lớn mạnh sản xuất nhu cầu nhập Nếu quốc gia thoả mãn mục tiêu nhiên liệu sinh học với gia tăng thương mại khoảng tỷ lít vào năm 2012 Nhật Bản trở nên thống trị quốc gia nhập etanol (75%) theo sau nước Mỹ Châu Âu Nhật Bản Korea nước nhập khu vực Châu Á Cả hai nước tìm kiếm nhà cung cấp khu vực Châu Á Trong Brazil trở thành nhà cung cấp chính, nước gần với Nhật Bản có thuận lợi vận chuyển Gồm có China, Thái Lan, Úc Ấn Độ Xa nước có tiềm khu vực Châu Phi Hầu hết etanol tiếp tục bán hợp đồng dài hạn nhà cung cấp thị trường công ty dầu khí Theo nhà quan sát cơng nghiệp, 90% tới 95% bán với hợp đồng từ đến 12 tháng Rất nhiều hợp đồng fix giá số lại liên quan đến giá xăng dầu Một số bán thị trường đen nơi mà giá lên xuống theo điều kiện khác Tương lai etanol liệt kê uỷ ban thương mại Chicago cung cấp dấu hiệu cho xu hướng giá dự báo etanol Có thể thấy rõ xu hướng giá tăng lên vòng vài năm gần có điều chỉnh từ tháng năm 2006 Các báo giá từ tháng năm 2006 khoảng 70 cent/lít theo giá Úc Chúng giá tác động đến etanol cập cảng Mỹ giá CIF Báo giá tương lai tới tháng 12 năm 2007 có giá bán 1.77usd/ gallon Gía CIF tới cảng Mỹ Tuy nhiên giá thứ tăng lên giới, đặc biệt giá dầu thô đăng tăng vọt dẫn tới giá etanol tăng cao trước nhiều.[7,11] 1.2 Tổng quan nguyên liệu sản xuất cồn rượu [3] Để sản xuất cồn etylic người ta dùng nguyên liệu chứa đường polysaccarit sau thủy phân biến thành đường lên men Ngồi ngun liệu thơng thường tinh bột rỉ đường dùng xenluloza để thủy phân thành đường Yêu cầu chung nguyên liệu chứa tinh bột: - Hàm lượng tinh bột cao, có khả đem lại hiệu kinh tế cao - Vùng nguyên liệu tập trung đủ thoả mãn nhu cầu sản xuất 1.2.1 Thành phần hoá học sắn Về củ sắn có phần chính: vỏ, thịt củ, lõi sắn, ngồi cịn có cuống rễ củ Vỏ gồm: vỏ gỗ vỏ cùi Thịt sắn chứa nhiều tinh bột, protein chất dầu phần dự trữ chủ yếu chất dinh dưỡng củ Lõi sắn nằm trung tâm củ, dọc suốt chiều dài thành phần lõi sắn chủ yếu xenlulo Lõi có chức dẫn nước chất dinh dưỡng củ đồng thời giúp thoát nước sấy phơi khô Thành phần củ sắn tươi dao động 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 % Nước : 60% ÷ 74,2 % Ngồi chất kể sắn chứa lượng vitamin độc tố 1.2.2 Thành phần hoá học nguyên liệu chứa tinh bột sản xuất rượu Đối với sản xuất rượu thành phần quan trọng gluxit lên men được, gồm tinh bột số đường Gluxit tự nhiên chia làm nhóm là: monosaccarit, oligoasaccarit polysaccarit Monosaccarit gluxit đơn giản thủy phân Trong lại chia ra: monosaccarit trioza, tetroza, pentoza, hexoza heptoza Trong thiên nhiên phổ biến hexoza pentoza Hexoza gluxit lên men được, tác dụng nấm men đa số hexoza biến thành rượu CO Pentoza thuộc loại gluxit không lên men được, gồm arabinoza, riboza, kxiloza khơng có khả chuyển hóa thành rượu CO2 tác dụng nấm men Oligosaccarit gluxit chứa từ 2-10 gốc monosaccarit Trong thiên nhiên phổ biến oligo chứa gốc mono Đại diện cho disaccarit maltoza saccaroza, đại diện cho trisaccarit rafinoza Maltoza saccaroza dễ dàng chuyển hóa thành rượu CO2 tác dụng hệ zymaza nấm men, rafinoza lên men 1/3 Polysaccarit gluxit chứa từ 10 gốc mono trở lên Dưới tác dụng axit, nhiệt độ enzim bị thuỷ phân tạo thành phân tử thấp oligo cuối monosaccarit 1.3 Quy trình sản xuất cồn Chuẩn bị dịch lên men, bao gồm nghiền nấu nguyên liệu để thu dịch cháo chứa tinh bột hồ tan Đường hố dịch cháo để biến tinh bột hoà tan thành đường làm lạnh đến nhiệt độ lên men Chuẩn bị men giống tiến hành lên men dịch đường nhằm chuyển hoá đường thành rượu CO2 tác dụng zymaza nấm men Xử lý dịch lên men nhằm tách rượu chất dễ bay khỏi dấm chín Sau đem tinh luyện cồn thơ để cuối nhận cồn tinh chế Sắn khô Nghiền Nấu nguyên liệu Dịch amylaza Đường hóa Lên men dịch đường Chưng cất tinh chế Cồn đầu Cồn sản phẩm Men giống sản suất Men giống PTN Dầu Fusel 1.3.1 Nghiền nguyên liệu [3] Nghiền nguyên liệu nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi mô Trước nguyên liệu đưa vào nấu rượu thường để hạt lát to, ngày nguyên liệu nghiền nhỏ với mức độ khác đưa vào nấu áp suất nhiệt độ phù hợp nhằm biến tinh bột thành dạng hoà tan 1.3.2 Nấu nguyên liệu [3] Trong dạng nguyên liệu gạo, ngô, khoai, sắn… hạt tinh bột nằm màng tế bào Khi nghiền phần màng bị phá vỡ, phần lớn màng tế bào cịn lại ngăn cản tiếp xúc enzym với tinh bột Mặt khác trạng thái khơng hồ tan, amylaza tác dụng lên tinh bột chậm, hiệu mục đích chủ yếu nấu ngun liệu nhằm phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điều kiện biến chúng thành dạng hoà tan dung dịch Nấu nguyên liệu thực phương pháp: gián đoạn, bán liên tục liên tục 1.3.3 Đường hóa dịch cháo [3] Nấu xong, tinh bột dịch cháo chuyển sang trạng thái hòa tan chưa thể lên men trực tiếp để biến thành rượu mà phải trải qua trình thủy phân xúc tác amylaza để biến thành đường Q trình gọi đường hố đóng vai trị quan trọng sản xuất cồn etylic Nó định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu giảm bớt gia tăng đường tinh bột sau lên men 1.3.4 Lên men dịch đường [3] Đường hóa xong, dịch đường làm lạnh tới 28 0C - 320C bơm vào thùng lên men (gọi thùng ủ) Ở tác dụng nấm men, đường biến thành rượu khí CO2 với nhiều sản phẩm trung gian khác Lên men xong ta thu hỗn hợp gồm rượu, bã, nước gọi dấm chín hay cơm hèm 1.3.4.1 Cơ chế sinh học lên men rượu Lên men rượu trình sinh học phức tạp xảy tác dụng nhiều enzym Theo lý thuyết đại tạo thành rượu từ glucoza trải qua giai đoạn sau: Đầu tiên xúc tác glucokinaza, glucoza kết hợp với gốc phốt phát phân tử ATP (Adennozintiphotphat) tế bào men để tạo glucose_6 photphat ADP: C6H12O6 + ATP → CH2O( H2PO3)(CHOH)4CHO + ADP Tiếp Gluco_6photphat tác dụng enzim đồng phân glucophtphat_Izomeraza biến thành pructo phot phat: CH2O( H2PO3)(CHOH)4CHO ↔ CH2O( H2PO3)(CHOH)3COCH2OH Giai đoạn ba tác dụng enzym photphofructokinaza, phân tử ATP thứ hai đính thêm gốc photphat vào fructo- 6-photphat để tạo thành fructo,1-6 diphotphat phân tử ADP thứ hai: CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH +ATP ↔ CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2O(H2PO3) + ADP Giai đoạn phân cắt mạch cacbon fructodiphotphat thành hai phân tử trioza Gồm aldehytphotphoglyxeric photphodioxyaxeton Phản ứng xúc tác aldolaza CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2O(H2PO3) ↔ CH2O( H2PO3)COCH2OH + CH2O( H2PO3)CHOHCHO Trong q trình lên men aldehytphotphoglyxeric ln tạo thành từ photphoxyaxeton CH2O( H2PO3)COCH2OH ↔ CH2O( H2PO3)CHOHCHO Hai phân tử aldehytphotphoglyxeric bị oxy hóa Phản ứng có tham gia axit photphoric canh trường nhờ xúc tác enzym triphotphatdehydronazacoenzym NAD 2CH2O( H2PO3)CHOHCHO + 3H3PO4 + NaD → 2CH2O( H2PO3)CHOHCOO(H2PO3) + 2NaDH2 Với tham gia photphoglyxeratkinaza, gốc photphat chứa cao axit 1,3- diphotphoglyxeric chuyển vào phân tử ADP Kết 3-photphatglyxeric tạo thành, ADP nhận thêm lượng biến thành ATP: 2CH2O( H2PO3)CHOHCOO(H2PO3) + 2ADP → 2CH2O( H2PO3)CHOHCOOH + 2ATP Dưới tác dụng enzym photphoglyxeromutaza, gốc axit photphoric chuyển từ vị trí cacbon thứ ba sang cacbon thứ hai Kết 3- photphoglyxeric biến thành axit 2- photphoglyxeric: 2CH2O( H2PO3)CHOHCOOH ↔ 2CH2OHCHO( H2PO3)COOH Dưới tác dụng enolaza, axit 2-photphoglyxeric nước biến thành axit photphopyrovic: 2CH2OHCHO( H2PO3)COOH ↔ 2CH2CO( H2PO3)COOH + 2H2O 10 axit photphopyrovic không bền nên dễ bị gốc axit photphoric enzym pyrovatkinaza axit pyrovic tạo thành: 2CH2CO( H2PO3)COOH + 2ADP → 2CH3COOCOOH + 2ATP 11 Axit pyrovic bị decacboxyl để tạo thành aldehyt axetic 2CH3COOCOOH → 2CO2 + 2CH3CHO 12 Aldehyt axetic bị khử NaDH2: 2CH3CHO + NaDH2 → CH3CH2OH Phương trình tổng quát : C6H12O6 → 2CO2 + CH3CH2OH 1.3.4.2 Sản phẩm phụ [3] Trong trình lên men, ngồi sản phẩm rượu CO cịn tạo nhiều chất khác Bằng phân tích sắc ký khí người ta phát 50 chất khác nhau, xếp thành loại: axit, este, aldehyt alcol có số cacbon lớn 2(alcol phân tử ) 1.3.4.2.1 Sự tạo thành axit Tùy theo điều kiện môi trường lên men xảy theo kiểu khác nhau: C6H12O6 → C2H5OH + CO2 (lên men rượu bình thường) C6H12O6 → CH3CHO + C3H8O3 + CO2 (lên men sunfit) C6H12O6 + H2O → 2CO2 + CH3COOH + C2H5OH + 2C3H8O3 (lên men môi trường kiềm) 1.3.4.2.2 Sự tạo thành alcol phân tử Một sản phẩm phụ quan trọng tạo thành trình lên men rượu, rượu có số nguyên tử cacbon lớn (alcol cao phân tử) Cacbon lẫn vào etylic gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm Đó alcol propylic, izobutylic, izoamylic, amylic… Hàm lượng chúng 10 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định số thành phần nguyên liệu Nghiên cứu lên men rượu từ tinh bột sử dụng nguyên liệu bột sắn có nguồn gốc Thanh Ngọc - Thanh Chương Quá trình lên men thực với chủng nấm men: + Chủng nấm men khô ( MK ) + Chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An ( QN ) Nguyên liệu sau đưa xay, nghiền thành bột tiến hành kiểm tra thành phần hoá học Các thành phần hoá học nguyên liệu nhân tố ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất trình lên men Ở với nguyên liệu tinh bột sắn chúng tơi tiến hành xác định thành phần hàm lượng tinh bột độ ẩm + Hàm lượng tinh bột xác định phương pháp hóa học – dựa sở thủy phân tinh bột axit, sau định lượng đường khử theo phương pháp Graxianop + Độ ẩm xác định phương pháp cân đến khối lượng không đổi Kết thu thể bảng sau: Bảng 3.1: Thành phần hoá học nguyên liệu Độ ẩm (%) Hàm lượng tinh bột (%) 8,80 70 Nguyên liệu sau xác định thành phần hố học chúng tơi đem dịch hố, đường hoá theo giản đồ nấu tham khảo tài liệu [3] sau: - Bột sắn hoà với nước theo tỷ lệ 1/4 bổ sung chế phẩm termamyl 120 L hàm lượng 0,02 - 0,03 % so với khối lượng tinh bột Bổ sung lần xuống bột 80% lượng enzym sử dụng - Gia nhiệt 850C - 870C 15 - 20 phút, sau đun tới sơi 50 - 60 phút - Làm nguội tới 900C - 930C cho nốt 20 % lượng chế phẩm termamyl lại - Làm nguội tới nhiệt độ 550C - 560C bổ sung chế phẩm San Super 240 L hàm lượng 0,8 - 1% so với khối lượng tinh bột dịch cháo - Thời gian đường hóa kéo dài 30 phút 34 Nguyên liệu sau dịch hóa đường hóa điều chỉnh thơng số kỹ thuật cho nghiên cứu 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ chất khô tới hiệu suất lên men Nồng độ chất khô cao hay thấp ảnh hưởng đến hiệu suất lên men Nồng độ dịch đường cao dẫn đến làm tăng áp suất làm cân trạng thái sinh lý nấm men Gây ức chế tạp khuẩn mà nấm men Đồng thời hàm lượng cao dẫn đến tổn thất phải kéo dài thời gian lên men Ngược lại nồng độ dịch đường thấp khơng kinh tế làm giảm suất thiết bị lên men, mặt khác tốn chưng cất tăng tổn thất rượu bã rượu nước thải Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất khô tới hiệu suất lên men tiến hành sau: - Tinh bột dịch hoá đường hoá - Điều chỉnh pH = - Điều chỉnh nồng độ chất khô từ 16oBx – 24oBx - Tỷ lệ giống 1/10 từ cấp 1→ → + Cấp 1: 10 ml dịch malt + Cấp 2: 90 ml dịch đường Bx = 12 + Cấp 3: 180 ml dịch đường ( môi trường lên men ) - Nhiệt độ lên men 300C - Thời gian lên men 60 Lấy mẫu, chưng cất xác định độ cồn phương pháp đo tỷ trọng Kết thu thể bảng sau:  Đối với chủng nấm men QN 35 Bảng 3.2.: Ảnh hưởng nồng độ Bx tới hiệu suất lên men 24 Bx 16 18 20 22 Hàm lượng đường trước lên men (g/l) 157,8 161 166,3 180,5 192 Độ rượu (% V) 8,2 8,93 9,76 10,84 9,33 Độ chua (gH2SO4/l) 1,37 1,3 1,25 1,19 1,29 Đường sót (g/l) 7,08 5,36 3,77 3,09 4,63 Tinh bột sót (g/l) 1,6 1,2 0,84 0,7 1,04 Hiệu suất (%) 80,2 85,63 90,6 92,71 75 - Khi thay đổi nồng độ chất khô từ 16oBx – 24oBx hiệu suất lên men tăng dần từ 80,2% đến 92,71 % đạt hiệu suất cao nồng độ chất khô 22oBx - Khi nồng độ chất khơ tăng đến 24oBx hiệu suất lên men có xu hướng giảm cịn 75 %  Đối với chủng nấm men MK Bảng 3.3: Ảnh hưởng nồng độ Bx tới hiệu suất lên men Bx Hàm lượng đường trước 16 18 20 22 24 157,8 161 166,3 180,5 192 Độ rượu (% V) 8,12 8,85 9,51 10,51 9,18 Độ chua (gH2SO4/l) 1,43 1,33 1,29 1,23 1,32 Đường sót (g/l) 7,12 5,42 4,13 3,47 4,95 Tinh bột sót (g/l) 1,6 1,22 0,93 0,78 1,1 Hiệu suất (%) 79,5 84,87 88,3 89,9 73,82 lên men (g/l) 36 - Khi thay đổi nồng độ chất khô từ 16oBx – 24oBx hiệu suất lên men tăng dần từ 79,5% đến 89,9% đạt hiệu suất cao nồng độ chất khô 22oBx - Khi nồng độ chất khô tăng đến 24oBx hiệu suất lên men có xu hướng giảm 73,82 % - So sánh hiệu suất lên men với chủng nấm men khô (MK) chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An (QN) ta thấy chủng nấm men QN cho hiệu suất lên men cao nồng độ chất khô 22oBx 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH tới hiệu suất lên men Nồng độ ion H+ canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động nấm men Chúng có khả làm thay đổi điện tích chất vỏ tế bào, làm tăng giảm mức độ thẩm thấu chất dinh dưỡng chiều hướng trình lên men Mỗi vi sinh vật hoạt động tốt trạng thái ion định – trạng thái lại phụ thuộc vào pH canh trường Nghiên cứu ảnh hưởng pH tới hiệu suất lên men tiến hành sau: - Tinh bột dịch hoá đường hoá - Điều chỉnh pH từ - - Điều chỉnh nồng độ chất khô = 220Bx - Tỷ lệ giống 1/10 từ cấp 1→ → + Cấp 1: 10 ml dịch malt + Cấp 2: 90 ml dịch đường Bx = 12 + Cấp 3: 180 ml dịch đường ( môi trường lên men ) - Nhiệt độ lên men 300C - Thời gian lên men 60 - Lấy mẫu, chưng cất xác định độ cồn phương pháp đo tỷ trọng Kết thu thể bảng sau:  Đối với chủng nấm men QN Bảng 3.4: Ảnh hưởng pH tới hiệu suất lên men 37 pH Hàm lượng đường trước 180,5 180,5 180,5 Độ rượu (% V) 10,84 9,84 8,28 Độ chua (gH2SO4/l) 1,19 1,24 1,35 Đường sót (g/l) 3,09 3,70 6,84 Tinh bột sót (g/l) 0,7 0,83 1,54 Hiệu suất (%) 92,71 84,18 70,83 lên men (g/l) Khi pH tăng từ đến thì: + Độ rượu giảm dần từ 10,84 xuống 8,28 %V + Hiệu suất giảm dần từ 92,71 xuống 70,83 % Như pH =5 hiệu suất lên men đạt cao pH cao hiệu suất lên men thấp bị nhiễm khuẩn, glyxerin tạo nhiều  Đối với chủng nấm men MK Bảng 3.5: Ảnh hưởng pH tới hiệu suất lên men pH Hàm lượng đường trước lên men (g/l) 180,5 180,5 180,5 Độ rượu (% V) 10,51 9,26 7,95 Độ chua (gH2SO4/ l) 1,23 1,3 1,45 Đường sót (g/l) 3,47 4,8 7,29 Tinh bột sót (g/l) 0,78 1,08 1,64 Hiệu suất (%) 89,9 79,21 68 Khi pH tăng từ đến thì: 38 + Độ rượu giảm dần từ 10,51 xuống 7,95 %V + Hiệu suất giảm dần từ 89,9 xuống 68 % Như pH = hiệu suất lên men đạt cao + So sánh hiệu suất lên men với chủng nấm men khô (MK) chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An (QN) ta thấy chủng nấm men QN cho hiệu suất lên men cao 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất lên men Mỗi vi sinh vật có nhiệt độ tối ưu cho phát triển chúng Nhiệt độ cao hay thấp ảnh hưởng đến hiệu suất lên men Nhiệt độ q cao hoạt tính nấm men giảm nhanh đồng thời tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic nấm men dại phát triển Nhiệt độ thấp kéo dài thời gian lên men Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất lên men tiến hành sau: - Tinh bột dịch hoá đường hoá - Điều chỉnh pH = - Điều chỉnh nồng độ chất khô = 220Bx - Tỷ lệ giống 1/10 từ cấp 1→ → + Cấp 1: 10 ml dịch malt + Cấp 2: 90 ml dịch đường Bx = 12 + Cấp 3: 180 ml dịch đường ( môi trường lên men ) - Tiến hành lên men từ 20 – 400C - Thời gian lên men 60 - Lấy mẫu, chưng cất xác định độ cồn phương pháp đo tỷ trọng Kết thu thể bảng sau:  Đối với chủng nấm men QN Bảng 3.6: Ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất lên men 39 Nhiệt độ 20 25 30 35 40 180,5 180,5 180,5 180,5 180,5 7,71 10,59 10,84 10,42 7,47 1,45 1,22 1,19 1,23 1,35 7,46 3,38 3,09 3,42 6,84 1,68 0,76 0,7 0,77 1,54 65,96 90,59 92,71 89,14 63,9 Hàm lượng đường trước lên men (g/l) Độ rượu (% V) Độ chua (gH2SO4/ l) Đường sót (g/l) Tinh bột sót (g/l) Hiệu suất (%) - Ta thấy nhiệt độ từ 200C - 300C hiệu suất lên men tăng từ 65,96% - 92,71% - Khi nhiệt độ tăng lên 350C - 400C lại có xu hướng giảm giảm từ 89,14% - 63,9 % - Tại nhiệt độ 300C hiệu suất lên men lớn đạt 92,71%  Đối với chủng nấm men MK Bảng 3.7: Ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất lên men Nhiệt độ 20 25 30 35 40 180,5 180,5 180,5 180,5 180,5 7,47 10,34 10,51 10,17 7,31 1,47 1,23 1,23 1,25 1,5 Đường sót (g/l) 7,8 3,54 3,47 3,65 7,95 Tinh bột sót (g/l) 1,76 0,79 0,78 0,82 1,79 Hiệu suất (%) 63,9 88,45 89,9 86,99 62,53 Hàm lượng đường trước lên men (g/l) Độ rượu (% V) Độ chua (gH2SO4/ l) - Ta thấy nhiệt độ từ 200C - 300C hiệu suất lên men tăng từ 63,9% - 89,9 % 40 - Khi nhiệt độ tăng lên 350C - 400C lại có xu hướng giảm giảm từ 86,99% - 62,53 % - Tại nhiệt độ 300C hiệu suất lên men lớn đạt 89,9 % - So sánh hiệu suất lên men với chủng nấm men khô ( MK ) chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An ( QN ) ta thấy chủng nấm men QN cho hiệu suất lên men cao 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn dinh dưỡng Nitơ tới hiệu suất lên men Sắn chứa protit nên lượng nitơ dịch đường hóa khơng bảo đảm cho phát triển nấm men Việc bổ sung nitơ cho phép rút ngắn thời gian, đồng thời lên men tốt đạt hiệu cao 3.5.1 Bổ sung nguồn dinh dưỡng nitơ ure Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn dinh dưỡng nitơ ure tới hiệu suất lên men tiến hành sau: - Tinh bột dịch hoá đường hoá - Điều chỉnh pH = - Điều chỉnh nồng độ chất khô = 220Bx - Tỷ lệ giống 1/10 từ cấp 1→ → + Cấp 1: 10 ml dịch malt + Cấp 2: 90 ml dịch đường Bx = 12 + Cấp 3: 180 ml dịch đường ( môi trường lên men ) - Bổ sung ure 0,5 g/lít - Tiến hành lên men 300C - Thời gian lên men 60 - Lấy mẫu, chưng cất xác định độ cồn phương pháp đo tỷ trọng Kết thu thể bảng sau: Bảng 3.8: Ảnh hưởng nguồn dinh dưỡng nitơ ure tới hiệu suất lên men Chủng Hàm Độ rượu Độ chua 41 Đường Tinh bột Hiệu lượng nấm men đường trước lên (%V) (gH2SO4/l) sót (g/l) sót (g/l) suất (%) men (g/l) QN 180,5 11,17 1,15 2,42 0,54 95,55 MK 180,5 10,76 1,21 3,1 0,69 92,05 - Khi bổ sung nguồn dinh dưỡng Nitơ ure hiệu suất lên men cao hơn, protit sắn không đảm bảo cho phát triển nấm men - So sánh hiệu suất lên men với chủng nấm men khô (MK) chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An (QN) ta thấy chủng nấm men QN cho hiệu suất lên men cao 3.5.2 Bổ sung nguồn dinh dưỡng nitơ pepton Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn dinh dưỡng nitơ pepton tới hiệu suất lên men tiến hành sau: - Tinh bột dịch hoá đường hoá - Điều chỉnh pH = - Điều chỉnh nồng độ chất khô = 220Bx - Tỷ lệ giống 1/10 từ cấp 1→ → + Cấp 1: 10 ml dịch malt + Cấp 2: 90 ml dịch đường Bx = 12 + Cấp 3: 180 ml dịch đường ( môi trường lên men ) - Bổ sung pepton 0,5 g/lít - Tiến hành lên men 300C - Thời gian lên men 60 - Lấy mẫu, chưng cất xác định độ cồn phương pháp đo tỷ trọng Kết thu thể bảng sau: Bảng 3.9: Ảnh hưởng nguồn dinh dưỡng nitơ pepton tới hiệu suất lên men Chủng Hàm Độ Độ chua Đường Tinh bột nấm lượng rượu (g H2SO4/l) sót (g/l) sót (g/l) 42 Hiệu suất đường men trước lên (%V) men (g/l) QN 180,5 10,92 1,17 2,84 0,64 93,42 MK 180,5 10,67 1,21 3,28 0,74 91,27 - Sau bổ sung nguồn dinh dưỡng nitơ pepton hiệu suất lên men cao so với trước, lại thấp so với bổ sung nguồn dinh dưỡng nitơ ure - So sánh hiệu suất lên men với chủng nấm men khô (MK) chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An (QN) ta thấy chủng nấm men QN cho hiệu suất lên men cao KẾT LUẬN 43 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lên men rượu từ bột sắn rút số kết luận sau: Nhiệt độ, pH, nồng độ Bx, nguồn dinh dưỡng nitơ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất lên men + Nồng độ chất khô cao hay thấp gây ảnh hưởng đến hiệu suất lên men Tại nồng độ chất khô 22oBx hiệu suất lên men đạt cao hai chủng nghiên cứu + Nhiệt độ thích hợp cho trình lên rượu 300C Tại nhiệt độ độ rượu dấm chín đạt 10,84 %V cho hiệu suất lên men 92,71% với chủng nấm men khô Với chủng nấm men nhà máy cồn cung cấp độ rượu đạt 10,51%V cho hiêụ suất 89,9% + pH thích hợp cho trình lên rượu chủng nấm men pH + Bổ sung nguồn dinh dưỡng niơ từ ure peton làm tăng hiệu suất trình lên men rượu Với nguồn dinh dưỡng nitơ bổ sung ure cho hiệu suất lên men cao đạt 95,55% TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 Bùi Ái, Công nghệ lên men ứng dụng công nghệ thực phẩm, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Lê Thanh Mai ( chủ biên ), Nguyễn Thị hiền, Phạm Thu Thuỷ, Nguyễn Thanh Hằng, Lê Thị Lan Chi, Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Nguyễn Đình Thưởng; Nguyễn Thanh Hằng, Công nghệ sản xuất kiểm tra Cồn Etylic, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2000 Trần Bích Lam ( chủ biên ), Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đinh Trần Nhật Thu, Thí nghiệm hố sinh thực phẩm, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh – 2004 http://conkhovietlong.com/tin-tuc/69-bep-con-kho-co-doc-hai.html http://cuocsongviet.com.vn/index.asp?act=show&mabv=794488/ http://vn.360plus.yahoo.com/phuong korea06/article?mid=46&fid=-1 http://vn.360plus.yahoo.com/tldhoamattroi/artide?mid=246fid=-1 http://vn.360plus.yahoo.com/phuong korea06/article?mid=80 10 http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Phat-trien-pin-nhien-lieu-sinh-hoc-su-dungcon/45126115/1 11 http://vusta.vn/temps/home/templates/?nid=2E8C 45 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo hướng dẫn cho em suốt thời gian qua Đào Thị Thanh Xn Em học hỏi nhiều điều từ cách làm việc Nhờ giúp đỡ tận tình em hồn thành đồ án Ngoài em xin gửi lời cảm ơn đến thầy thuộc mơn Hóa Thực Phẩm gia đình bạn bè tạo điều kiện cho em q trình hồn thành Em cố gắng hoàn thành đồ án với nỗ lực thân giúp đỡ người Tuy nhiên, hạn chế kinh nghiệm thời gian nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót Kính mong thầy bạn đóng góp ý kiến để em hồn thiện đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn! Vinh, ngày tháng12 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Võ Thị Lợi 46 MỤC LỤC Trang CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển ngành công nghiệp sản xuất rượu nước ta giới 1.1.1 Lịch sử phát triển rượu nước ta 1.2 Tổng quan nguyên liệu sản xuất cồn rượu [3] 1.2.1 Thành phần hoá học sắn 1.2.2 Thành phần hoá học nguyên liệu chứa tinh bột sản xuất rượu 1.3 Quy trình sản xuất cồn 1.3.1 Nghiền nguyên liệu [3] .8 Nghiền nguyên liệu nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi mô Trước nguyên liệu đưa vào nấu rượu thường để hạt lát to, ngày nguyên liệu nghiền nhỏ với mức độ khác đưa vào nấu áp suất nhiệt độ phù hợp nhằm biến tinh bột thành dạng hoà tan 1.3.3 Đường hóa dịch cháo [3] 1.3.4 Lên men dịch đường [3] .8 1.4 Một số tiêu chuẩn chất lượng cồn 15 1.4.1 Tiêu chuẩn nhà nước TCVN 1051 – 71 15 1.4.2 Tiêu chuẩn TCVN 7043 – 2002 16 LỜI CẢM ƠN 46 47 ... men cồn từ nguyên liệu bột sắn " Nhiệm vụ nghiên cứu Với đề tài " Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất lên men cồn từ nguyên liệu bột sắn " thực nhằm mục đích tìm hiểu yếu tố ảnh hưởng. .. sánh hiệu suất lên men với chủng nấm men khô (MK) chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An (QN) ta thấy chủng nấm men QN cho hiệu suất lên men cao KẾT LUẬN 43 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lên. .. sánh hiệu suất lên men với chủng nấm men khô (MK) chủng nấm men nhà máy cồn Xuân An (QN) ta thấy chủng nấm men QN cho hiệu suất lên men cao 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất lên men