Đang tải... (xem toàn văn)
Trong tiến trình hội nhập và phát triển, ngành công nghiệp Việt Nam đang tạo ra những bước ngoặt mới làm thay đổi bộ mặt nền kinh tế. Ngành công nghiệp nói chung và công nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng đang từng bước đổi mới về công nghệ để tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt nhất đáp ứng tối đa nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng. Một trong những ngành công nghiệp đang phát triển, đóng góp một phần không nhỏ vào ngân sách nhà nước là ngành sản xuất các sản phẩm lên men mà trong đó có ngành công nghiệp sản xuất rượu cồn. Trong xã hội ngày nay, đời sống nhân dân ngày càng được cải thiện, chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao đi kèm với nó là nhu cầu về một sản phẩm đồ uống truyền thống có chất lượng tốt, do đó cần có sự đầu tư và nghiên cứu nghiêm túc về rượu cổ truyền. Khắp trên đất nước Việt Nam đều có rượu ngon, nghề nấu rượu thủ công vẫn tồn tại ở nhiều làng quê Việt Nam, nhiều sản phẩm rượu đã trở nên quen thuộc với người dân như: rượu Làng Vân, rượu Kim Sơn – Ninh Bình, rượu Bầu Đá – Bình Định, rượu Gò Đen – Long An, rượu San Lùng ở một số vùng núi phía bắc như Lào Cai, Hà Giang, rượu Mẫu Sơn – Lạng Sơn..v.v. Tuy nhiên vấn đề sản xuất rượu theo phương pháp thủ công còn nhiều vấn đề cần quan tâm về năng suất cũng như sự ổn định về chất lượng sản phẩm. Hiện nay có một số giải pháp được đưa ra nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi cồn mà vẫn đảm bảo chất lượng và giá thành, đây là một giải pháp công nghệ đáng được xem xét, nghiên cứu và kiểm chứng trước khi đưa vào sản xuất với quy mô lớn. Với mục đích nâng cao năng suất, hiệu suất và chất lượng cồn chúng tôi đã lựa chọn và áp dụng chế phẩm enzym mới của hãng Genencor vào quá trình dịch hóa và để nghiên cứu quá trình đường hóa và lên men đồng thời trong sản xuất cồn từ nguyên liệu gạo. Chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất cồn từ nguyên liệu gạo”.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ OANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CỒN TỪ NGUYÊN LIỆU GẠO LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng HÀ NỘI – 2012 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng tận tình trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy, cô giáo viện công nghệ sinh học công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt khóa học thời gian thực đề tài Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu suốt trình học Cuối cùng, tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, giúp đỡ hoàn thành luận văn Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học mà thân trực tiếp thực Tất số liệu kết trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2012 Nguyễn Thị Oanh Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: 15 nước sản xuất ethanol đứng đầu giới Trang Bảng 1.2: Sản lượng rượu Việt Nam từ 2005 – 2011 Bảng 1.3: Các dự án xây dựng nhà máy ethanol nhiên liệu Việt Nam 10 Bảng 1.4: Thành phần hóa học trung bình gạo vỏ đỏ gạo vỏ trắng 11 Bảng 1.5: Tính chất Spezyme alpha 20 Bảng 1.6: Tính chất Distillase ASP 21 Bảng 1.7: Tính chất Stagen 001 22 Bảng 3.1: Cơng suất tiêu thụ cồn công ty cổ phần rượu Bình Tây 40 Bảng 3.2: Cơng suất tiêu thụ rượu cơng ty cổ phần rượu Bình Tây 40 Bảng 3.3: Độ ẩm hàm lượng tinh bột gạo nghiên cứu 44 Bảng 3.4: Ảnh hưởng tỷ lệ bột/ nước 45 Bảng 3.5: Ảnh hưởng nồng độ enzyme đường hóa Distillase ASP 46 Bảng 3.6: Ảnh hưởng tỷ lệ nấm men bổ sung 47 Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Sản lượng diện tích thu hoạch lúa gạo tồn cầu 2002 – 2011 13 Hình 1.2: Lượng gạo xuất số nước xuất 14 Hình 1.3: Xuất gạo Việt Nam quý từ mùa vụ 2006 đến mùa vụ 2011 15 Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn truyền thống 16 Hình 1.5: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất cồn giới 18 Hình 1.6: Quy trình sản xuất cồn công ty cổ phần cồn, rượu Hà Nội Hình 1.7: Quy trình sản xuất cồn nhà máy rượu Đồng Xuân, Thanh Ba - Phú Thọ Hình 1.8: Quy trình sản xuất cồn cơng ty cổ phần rượu Bình Tây 36 Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 39 42 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật LỜI MỞ ĐẦU Trong tiến trình hội nhập phát triển, ngành công nghiệp Việt Nam tạo bước ngoặt làm thay đổi mặt kinh tế Ngành cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng bước đổi công nghệ để tạo sản phẩm có chất lượng tốt đáp ứng tối đa nhu cầu thị hiếu người tiêu dùng Một ngành cơng nghiệp phát triển, đóng góp phần không nhỏ vào ngân sách nhà nước ngành sản xuất sản phẩm lên men mà có ngành cơng nghiệp sản xuất rượu cồn Trong xã hội ngày nay, đời sống nhân dân ngày cải thiện, chất lượng sống ngày nâng cao kèm với nhu cầu sản phẩm đồ uống truyền thống có chất lượng tốt, cần có đầu tư nghiên cứu nghiêm túc rượu cổ truyền Khắp đất nước Việt Nam có rượu ngon, nghề nấu rượu thủ công tồn nhiều làng quê Việt Nam, nhiều sản phẩm rượu trở nên quen thuộc với người dân như: rượu Làng Vân, rượu Kim Sơn – Ninh Bình, rượu Bầu Đá – Bình Định, rượu Gị Đen – Long An, rượu San Lùng số vùng núi phía bắc Lào Cai, Hà Giang, rượu Mẫu Sơn – Lạng Sơn v.v Tuy nhiên vấn đề sản xuất rượu theo phương pháp thủ cơng cịn nhiều vấn đề cần quan tâm suất ổn định chất lượng sản phẩm Hiện có số giải pháp đưa nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi cồn mà đảm bảo chất lượng giá thành, giải pháp công nghệ đáng xem xét, nghiên cứu kiểm chứng trước đưa vào sản xuất với quy mô lớn Với mục đích nâng cao suất, hiệu suất chất lượng cồn lựa chọn áp dụng chế phẩm enzym hãng Genencor vào q trình dịch hóa để nghiên cứu q trình đường hóa lên men đồng thời sản xuất cồn từ nguyên liệu gạo Chúng tiến hành đề tài: “Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất cồn từ nguyên liệu gạo” Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu cồn giới Việt Nam 1.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu cồn giới Tình hình tiêu thụ loại rượu giới vào khoảng 4- lít/người/năm (tính cồn 1000), khơng tính bia rượu vang Ngồi cơng dụng làm đồ uống, rượu cồn etylic cịn có khả làm nguyên liệu cho số ngành kinh tế quan trọng: làm dung môi hữu cơ, dùng y tế, mỹ phẩm pha nước hoa, dược để trích ly hoạt chất sinh học, sản xuất axit axetic giấm ăn, sản xuất loại este có mùi thơm, cao su tổng hợp nhiều hợp chất khác v.v Đặc biệt với khả dùng làm nhiên liệu (chất đốt) cồn tuyệt đối hứa hẹn cho ngành sản xuất nhiên liệu với nguyên liệu tái sinh Năm 2003, sản lượng cồn giới đạt 38,5 tỷ lít (châu Mỹ chiếm khoảng 70%, châu Á 17% châu Âu 10%) 70% dùng làm nhiên liệu, 30% sử dụng công nghiệp thực phẩm, y tế, hóa chất Đến năm 2007, lượng cồn sản xuất tăng lên 56 tỷ lít tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu tăng lên 75% Năm 2009, lượng cồn giới khoảng 66 tỷ lít dự báo đến năm 2012 (khi nghị định Kyoto có hiệu lực) lượng cồn giới tăng lên 79,3 tỷ lít với tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu tăng lên tới 85% [12], [17], [18] Trên giới, Hoa Kỳ, Braxin Trung Quốc ba quốc gia đứng đầu sản xuất sử dụng cồn nhiên liệu, khu vực Đông Nam Á, Thái Lan quốc gia phát triển nhanh sản xuất sử dụng xăng pha cồn sản xuất từ phế phẩm sắn, hạt ngô, ngô, đường, bã mía [24], [25], [28] Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Bảng 1.1: 15 nước sản xuất ethanol đứng đầu giới [23] Tổng sản lượng ethanol hàng năm (tất loại) Đơn vị : triệu US gallon (1gallon = 3,78 lít) dạng lỏng Xếp thứ Tên nước Sản lượng ethanol nhiên liệu hàng năm Đơn vị: triệu US gallon (1gallon = 3,78 lít) dạng lỏng 2006 2005 2004 Xếp thứ Tên nước/khối 2007 Hoa Kỳ 4885 4264 3535 Hoa Kỳ 6498,6 Braxin 4491 4227 3989 Braxin 5019,2 Trung Quốc 1017 1004 964 EU 570,3 Ấn độ 502 449 462 Trung Quốc 486,0 Pháp 251 240 219 Canađa 211,3 Đức 202 114 71 Thái Lan 79,2 Nga 171 198 198 Colombia 74,9 Canađa 153 61 61 Ấn Độ 52,8 Tây Ban Nha 122 93 79 Trung Mỹ 39,6 10 Nam Phi 102 103 110 10 Australia 26,4 11 Thái lan 93 79 74 11 Thổ Nhĩ Kỳ 15,8 12 Anh 74 92 106 12 Pakistan 9,2 13 Ucraina 71 65 66 13 Peru 7,9 14 Balan 66 58 53 14 Argentina 5,2 15 Arập Xêrút 52 32 79 15 Paraguay 4,7 Tổng cộng 13489 12150 10770 Tổng cộng 13101 Nguồn: Renewable Fuel Association, from F.O.Licht, 2007 1.1.2.Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu cồn Việt Nam Ở Việt Nam, nghề nấu rượu theo phương pháp cổ truyền có từ lâu đời bắt đầu phát triển mạnh vào cuối kỷ thứ X Rượu gắn liền với đời sống văn hóa, tâm linh, kinh tế xã hội cộng đồng Theo thống kê năm 2007, Việt Nam có khoảng 328 sở sản xuất rượu lớn với sản lượng Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 360 triệu lít/năm, 320 sở sản xuất nhỏ với sản lượng triệu lít/năm, hộ gia đình tự sản xuất ước tính khoảng 250 triệu lít/năm Cho đến nay, có ba doanh nghiệp quốc doanh trung ương có cơng suất sản xuất rượu cồn lớn nước ta: Công ty cổ phần cồn rượu Hà Nội có nhà máy sản xuất n Phong – Bắc Ninh có cơng suất 40 – 50 triệu lít rượu/năm 20 triệu lít cồn/năm; Cơng ty cổ phần rượu Bình Tây, cơng suất 4,5 triệu lít cồn/năm, Cơng ty cổ phần bia, rượu Sài Gòn – Đồng Xuân, Thanh Ba, Phú Thọ có cơng suất 1,5 triệu lít cồn/năm triệu lít rượu/năm Ngồi ra, cịn có 26 doanh nghiệp quốc doanh địa phương có cơng suất thiết kế khoảng 25.8 triệu lít/năm, sở sản xuất tư nhân cổ phần có tổng cơng suất thiết kế khoảng 4,55 triệu lít/năm Mặt khác, với phát triển kinh tế thị trường, rượu dân tự nấu có chất lượng tốt bung sản xuất ngành nghề, tạo nên làng nghề nấu rượu Tổng sản lượng rượu dân tự nấu lớn, theo báo cáo tỉnh số liệu thống kê đạt: 242,412 triệu lít/năm [12] Trong năm vừa qua, bình quân năm mức tiêu thụ rượu bia tăng từ – 10% Theo niên giám thống kê năm 2011 Tổng cục thống kê, sản lượng rượu nước ta sản xuất năm sau: Bảng 1.2: Sản lượng rượu Việt Nam từ 2005 – 2011[17] Rượu mạnh rượu trắng (triệu lít) 2005 2008 2009 2010 2011 222,1 343,5 375,1 349,1 322,6 Cho đến nay, Chính phủ định hướng đạo việc tiếp tục gia tăng sản lượng rượu bia nhiều thành phần kinh tế tham gia sản xuất, hạn chế dần lượng rượu tự nấu cộng đồng Ngoài ra, để thúc đẩy ngành sản xuất nhiên liệu sinh học phát triển, ngày 20/11/2007 Thủ tướng phủ định số: 177/2007/QĐ-TTg việc phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” với mục tiêu phát triển Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật nhiên liệu sinh học, dạng lượng mới, tái tạo để thay phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống, góp phần bảo đảm an ninh lượng bảo vệ môi trường [1] Nhận thức tiềm thị trường Việt Nam, số doanh nghiệp nước tiến hành đầu tư xây dựng nhà máy ethanol, địa phương có nhiều ngun liệu Một số cơng ty nước đến từ Anh, Hàn Quốc, Nhật Bản Trung Quốc đẩy mạnh việc tìm kiếm đối tác đầu tư nước Các doanh nghiệp tư nhân Việt Nam xây dựng nhà máy sản xuất ethanol thường nhà kinh doanh sắn lát khô sản xuất tinh bột sắn có mối quan hệ với địa phương có kinh nghiệm việc thu mua nguyên liệu Đa số doanh nghiệp sử dụng công nghệ sản xuất ethanol từ Trung Quốc với chi phí đầu tư thấp, đặc biệt chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý chất thải Tuy nhiên thời điểm chưa có doanh nghiệp xây dựng vận hành thành công nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu Tập đồn Dầu khí quốc gia Việt Nam tiên phong việc đầu tư xây dựng phân phối nhiên liệu sinh học Việt Nam Các cơng ty thành viên Tập đồn đầu tư ba nhà máy ethanol ba miền Bắc, Trung, Nam với công suất nhà máy 100 triệu lít/ năm đủ để cung cấp cho nhu cầu ethanol pha xăng tương lai Việt Nam Các nhà máy ethanol Tập đồn sử dụng cơng nghệ tiên tiến Mỹ Ấn độ Các công nghệ thực tế kiểm chứng mức độ thành công hiệu Thái Lan.[27] Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật cấp hai lần Về công nghệ theo công nghệ truyền thống chất lượng sản phẩm đầu hiệu suất thu hồi không thay đổi Hiệu suất thu hồi nhà máy 85% 3.1.3 Công nghệ sản xuất cồn Công ty cổ phần rượu Bình Tây [15] Cơng ty cổ phần Rượu Bình Tây nhà máy sản xuất cồn rượu lớn Việt Nam Năm 2005-2006 công ty đầu tư dây chuyền thiết bị xay, nghiền, nấu, lên men, chưng cất cồn đại tập đoàn Technip ( Cộng hoà Pháp) Nhà máy sản xuất cồn cơng ty có cơng suất 4,5 triệu lít/ năm đánh giá dây chuyền đại sản phẩm cồn tạo có chất lượng cao khu vực giới Bảng 3.1 Công suất tiêu thụ cồn công ty cổ phần rượu Bình Tây Năm Cơng suất tiêu thụ (triệu lít) 2005 3,75 2006 5,30 2007 5,83 Bảng 3.2: Công suất tiêu thụ rượu cơng ty cổ phần rượu Bình Tây Năm Cơng suất tiêu thụ (lít) 2005 770.000 2006 847.000 2007 932.000 Ngoài mạng lưới tiêu thụ rượu phủ khắp 61 tỉnh thành nước trì mối quan hệ lâu dài với khách hàng truyền thống như: Nga, Pháp, Thái Lan, Đài Loan, Philippin Nam Phi, cơng ty cổ phần rượu Bình Tây tiếp tục tìm kiếm ký hợp đồng với thị trường tiềm khu vực Đông âu Mỹ Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 40 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Hiện nay, công ty cổ phần rượu Bình tây sản xuất cồn từ nguyên liệu gạo với cơng suất 15.000 lít/ngày hiệu suất thu hồi > 90% Sản phẩm cồn công ty sản xuất theo quy trình sau: Gạo qua trình xay, nghiền đưa qua phận nấu, tỷ lệ bột gạo/nước = 1/4 Bổ sung enzyme Termamyl với tỷ lệ 1.2 lít/1000 lít dịch, nâng nhiệt độ dịch cháo lên 920C, sau đun tới sơi Kết thúc q trình dịch hóa mở van phóng cháo xuống thùng đường hóa Tại thùng đường hóa tiếp tục làm nguội xuống 700C cho thuốc sát trùng vào với tỷ lệ 2‰ so với khối lượng tinh bột, sau tiếp tục làm nguội dịch cháo xuống 60 - 630C cho enzyme Dextrozyme vào với tỷ lệ lít/1000 lít dịch, tổng thời gian cho q trình nấu đường hóa 12h, sau bơm dịch đường sang thùng lên men, bổ sung men khô Fermentis – Pháp với tỷ lệ 0,06g/l Tổng thời gian lên men 70h Kết thúc q trình lên men, giấm chín đưa chưng cất tinh chế Sản phẩm cuối đưa kho chứa cồn Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 41 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Hình 1.8: Quy trình sản xuất cồn từ gạo Cơng ty cổ phần rượu Bình Tây Gạo Nghiền Enzyme Termamyl Nấu Enzyme Dextrozyme Đường hóa Nấm men khơ hãng Fermentis Pháp Lên men Chưng cất tinh chế Cồn thực phẩm Rượu Vina Vodka Rượu Đế Bình Tây Rượu lúa thơm Rượu Nếp Hương Nhận xét: Nhìn chung, quy trình sản xuất cồn từ gạo ba công ty giống Với nguyên liệu sử dụng gạo, dễ thu mua, quy trình cơng nghệ thiết bị đơn giản dễ vận hành, thao tác Mỗi công ty có sản Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 42 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật phẩm rượu, cồn đặc trưng riêng có chất lượng đứng đầu bảng nước, có thương hiệu uy tín lâu năm thị trường nên đầu sản phẩm ổn định Tuy nhiên, cồn sản xuất theo quy trình truyền thống có số nhược điểm sau: - Quá trình nấu, đường hóa nhiệt độ cao, thời gian kéo dài gây lãng phí nhiên liệu, enzyme dễ bị hoạt tính hàm lượng đường tiêu hao nhiều - Q trình nấu, đường hóa, lên men tiến hành ba thiết bị ba công đoạn khác gây tốn mặt đầu tư trang thiết bị, tốn nhiều thời gian, dễ bị nhiễm tạp dẫn đến hiệu suất thu hồi giảm, chất lượng rượu cồn giảm Chính vậy, với chế phẩm enzyme mà hãng Genencor khuyến cáo, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội có nghiên cứu ứng dụng chế phẩm cho q trình nấu gia nhiệt, q trình đường hóa lên men đồng thời thiết bị nhiệt độ So với phương pháp truyền thống áp dụng phương pháp có ưu điểm bật giảm lượng cho trình nấu, trình đường hóa thực thùng lên men tiến hành đồng thời nên nồng độ đường lên men tạo đến đâu lên men đến nên nấm men chịu áp suất thẩm thấu cao, làm giảm nguy nhiễm tạp, nâng cao suất Đồng thời để thu cồn chất lượng cao sử dụng hàm lượng nấm men khơ có đặc tính ưu việt như: - Chịu nhiệt độ cao từ 30 - 400C - Có khả lên men tạo nồng độ rượu cao, thích hợp cho ứng dụng vào q trình lên men nồng độ chất khơ cao để từ tạo điều kiện Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 43 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật cho nhà máy nâng cao suất, giảm lượng tiêu hao giá thành sản phẩm 3.2 Kết trình nghiên cứu 3.2.1 Kết phân tích thành phần nguyên liệu Trước nghiên cứu xác định yếu tố ảnh hưởng đến q trình đường hóa lên men đồng thời, chúng tơi tiến hành thí nghiệm xác định độ ẩm hàm lượng tinh bột nguyên liệu gạo Kết trình bày bảng 3.3 Bảng 3.3 Độ ẩm hàm lượng tinh bột gạo nghiên cứu (% khối lượng) Độ ẩm (% khối lượng) 12,3±0,5 Hàm lượng tinh bột (% khối lượng) 73±1 3.2.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình đường hóa lên men đồng thời 3.2.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ bột/ nước Tỷ lệ bột/ nước có ảnh hưởng đến q trình dịch hóa ảnh hưởng đến hiệu suất trình đường hóa lên men Vì nghiên cứu tìm tỷ lệ bột/ nước thích hợp việc làm quan trọng cần thiết Thí nghiệm tiến hành tỷ lệ nước bổ sung so với lượng bột là: 3/1, 4/1, 5/1 Tiến hành dịch hóa 730C thời gian 60 phút, điều chỉnh pH = 5,5, nồng độ enzyme Spezyme alpha 0,025% so với nguyên liệu Kết thể bảng 3.4 Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 44 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Bảng 3.4 Ảnh hưởng tỷ lệ bột / nước Ảnh hưởng tỷ lệ bột/nước Các tiêu 1/3 1/4 1/5 Sau trình dịch hóa Đường khử (g/100ml) 6,57± 0,04 6,34± 0,03 6,21±0,05 Sau q trình đường hóa lên men đồng thời Đường sót (g/100ml) 1,35± 0,05 0,51± 0,03 0,45± 0,04 Tinh bột sót (g/100ml) 1,76± 0,03 0,81± 0,01 0,76± 0,02 Độ chua (g H2SO4/l) 1,71± 0,07 1,66± 0,05 1,61± 0,06 Độ rượu sau lên men (% v/v) 11,7± 0,05 10,9± 0,04 8,8 ± 0,06 Hiệu suất sau lên men (%) 77,9± 0,8 84,5±0,7 83,1± 0,6 Từ bảng kết cho thấy, sau q trình dịch hóa với tỷ lệ bột / nước 1/3 cho giá trị đường khử cao (6,57 g/100ml), tỷ lệ 1/4 cho giá trị 6,34g/100ml tỷ lệ 1/5 cho giá trị 6,21 g/100ml Tuy nhiên sau trình lên men hàm lượng đường sót tinh bột sót tỷ lệ bột/ nước 1/3 nhiều hiệu suất lại thấp hẳn so với hai tỷ lệ lại, nguyên nhân tỷ lệ 1/3 nồng độ chất khô cao làm ức chế hoạt động nấm men nên làm tăng hàm lượng tinh bột sót giảm hiệu suất thu hồi Trong đó, hai tỷ lệ 1/4 1/5 cho hàm lượng đường sót tinh bột sót khơng chênh lệch nhiều đồng thời hiệu suất thu hồi tỷ lệ 1/5 chênh lệch so với tỷ lệ 1/4 khơng đáng kể Chính vậy, để đảm bảo hiệu suất thu hồi độ cồn, đồng thời tiết kiệm chi phí lượng q trình sản xuất chúng tơi lựa chọn tỷ lệ bột / nước 1/4 cho trình nghiên cứu Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 45 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.2.2.2 Ảnh hưởng nồng độ enzyme đường hóa Distillase ASP Với nguyên liệu bột gạo, chọn giá trị nồng độ enzyme để khảo sát 0,1%, 0,3%, 0,5% (v/w tinh bột) Kết nghiên cứu thể bảng 3.5 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nồng độ enzyme đường hóa Distillase ASP Nồng độ enzyme Distillase ASP (% v/w) Các tiêu 0,1 0,3 0,5 Đường khử (g/100ml) 6,26± 0,04 6,88± 0,02 6,97± 0,05 Độ chua (g H2SO4/l) 1,10± 0,03 1,09± 0,01 1,07± 0,04 Trước lên men Sau trình đường hóa lên men đồng thời Đường sót (g/100ml) 0,66± 0,08 0,59± 0,05 0,53± 0,03 Tinh bột sót (g/100ml) 1,91± 0,06 1,84±0,04 1,78±0,03 Độ chua (g H2SO4/l) 1,76± 0,05 1,66± 0,02 1,57± 0,02 Độ rượu sau lên men (%v/v) 10,5± 0,07 11,2± 0,05 11,3± 0,04 Hiệu suất sau lên men (%) 80,2± 0,6 85,4± 0,35 86,2± 0,2 Sau tiến hành dịch hóa 730C thời gian 1h, làm nguội dịch xuống 600C bổ sung chế phẩm enzyme đường hóa nồng độ khác làm nguội nhanh xuống nhiệt độ 30 – 320C, bổ sung nấm men ure, điều chỉnh pH = 4,5 Kết phân tích hàm lượng đường khử trước lên men cho thấy hàm lượng đường khử tăng dần theo tăng dần nồng độ enzyme đường hóa, hàm lượng đường sót tinh bột sót giảm dần cịn độ cồn hiệu suất lên men tăng dần Điều chứng tỏ nồng độ enzyme đường hóa có ảnh hưởng đến q trình đường hóa lên men đồng thời Tuy nhiên nồng độ enzyme 0,5% so với nồng độ 0,3%, hiệu suất lên men có tăng Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 46 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật khơng đáng kể Vì vậy, để tiết kiệm giá thành mua chế phẩm enzyme chọn nồng độ enzyme 0,3% cho nghiên cứu 3.2.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ men giống Lượng men giống bổ sung ban đầu có liên quan mật thiết đến trình lên men Nếu tỷ lệ men giống dẫn đến mức độ lên men thấp, thời gian lên men kéo dài, tỷ lệ men giống nhiều thời gian lên men rút ngắn Tuy nhiên, lượng men giống tăng đến lượng định nhiều q gây lãng phí dẫn đến tăng chi phí sản xuất Vì để tìm tỷ lệ men giống thích hợp đảm bảo cho trình lên men triệt để thời gian định, tiến hành nghiên cứu tỷ lệ men giống sau: 0,1g/l; 0,2g/l 0,3g/l Kết thể qua bảng 3.6 Bảng 3.6: Ảnh hưởng tỷ lệ nấm men bổ sung Tỷ lệ dịch nấm men (g/lít) Các tiêu 0,1 0,2 0,3 Đường khử (g/100ml) 6,20± 0,05 6,67± 0,03 6,85± 0,03 Độ chua (g H2SO4/l) 1,09± 0,03 1,07± 0,03 1,06± 0,02 Đường sót (g/100ml) 0,62± 0,06 0,57± 0,05 0,46± 0,03 Tinh bột sót (g/100ml) 1,87± 0,04 1,79± 0,02 1,70± 0,02 Độ chua (gH2SO4//l) 1,71± 0,03 1,66± 0,02 1,61± 0,01 Độ rượu sau lên men (%v/v) 10,0± 0,05 11,2± 0,04 11,2± 0,05 Hiệu suất sau lên men (%) 76,5± 0,5 85,6± 0,4 85,7± 0,35 Trước lên men Sau trình đường hóa lên men đồng thời Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 47 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Từ kết nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ men giống đến q trình đường hóa lên men đồng thời, nhận thấy: Độ rượu hiệu suất sau q trình lên men mẫu có tỷ lệ men giống 0,2g/l 0,3g/l có chênh lệch không đáng kể cao hẳn so với mẫu 0,1g/l Vì vậy, để tiết kiệm lượng nấm men cần sử dụng mà đạt hiệu suất lên men cao chúng tơi lựa chọn tỷ lệ nấm men 0,2g/l dịch lên men Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 48 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn cải tiến Từ nghiên cứu đây, rút quy trình cơng nghệ sản xuất cồn sử dụng chế phẩm enzyme dịch hóa Spezyme alpha ứng dụng cơng nghệ đường hóa lên men đồng thời sử dụng enzyme đường hóa Distillase ASP hãng Genencor sau: Bột gạo Dịch hóa - Tỷ lệ bột: nước = 1/4 - Nhiệt độ: 730C - pH = 5,5 - Thời gian: 60 phút - Enzyme dịch hóa: Spezyme Alpha: 0,025% Đường hóa lên men đồng thời - Làm nguội xuống nhiệt độ 600C, cho enzyme đường hóa Distilase ASP với tỷ lệ 0,3% - Làm nguội xuống 30 - 320C, tiến hành đường hóa lên men đồng thời: - pH = 4,5 - Nhiệt độ: 30 - 320C - Lượng nấm men bổ sung: 0,2g/l - Lượng ure bổ sung: 0,5g/l - Thời gian lên men: 72h Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 49 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua q trình nghiên cứu, chúng tơi thu số kết sau: - Khảo sát quy trình sản xuất cồn số nhà máy lớn Việt Nam - Chọn điều kiện thích hợp cho q trình đường hóa lên men đồng thời (thời gian lên men 72h), sử dụng chế phẩm enzyme đường hóa Distillase ASP hãng Genencor nấm men Ethanol Red hãng Fermentis – Pháp là: a Tỷ lệ bột / nước : 1/4 b Nồng độ enzyme Distillase ASP: 0,3% c Lượng nấm men bổ sung: 0,2g/l Kiến nghị Với thời gian nghiên cứu có hạn số khó khăn định trình thực nên đề tài giới hạn việc nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến q trình đường hóa lên men đồng thời sử dụng chế phẩm enzyme Distillase ASP điều kiện phịng thí nghiệm Vì chúng tơi có đề xuất nghiên cứu sau: - Cần có nghiên cứu sâu q trình đường hóa lên men đồng thời enzyme đường hóa nấm men sử dụng cho lên men - Cần nghiên cứu quy mơ pilot để từ ứng dụng kết nghiên cứu qui mô sản xuất Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 50 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ công thương, V 2007 Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 (Quyết định số 177/2007/QĐ – TTg) Bộ công thương, sản phẩm chủ yếu ngành công nghiệp http://tttm: vecita.gov.vn/dstk.aspx?New ID = 86E&cate ID = 92 Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Tô Kim Anh, Nguyễn Thị Xuân Sâm, Phạm Thu Thủy (2004), Công nghệ enzyme – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lê Ngọc Tú (2002), Hóa sinh cơng nghiệp – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thủy, Nguyễn Thanh Hằng, Lê Thị Lan Chi (2007), Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng (2005), cơng nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội http://www kien thuc nong nghiep/khuyen nong/khoi luong xuat khau gao cac nươc xuat khau gao hang dau the gioi http://vi.wikipedia.org/wiki/etanol http://www.wineshop.com.vn/n35-cac dong ruou dac trung tren the gioi – html 10.http://www.vietrade.gov.vn/go/2411 - san luong lua gao tren the gioi Html 11.http://www.nutrition data.self.com/facts/d-pasta 12.http://vietbao.vn/kinhte 13.http://www.halico.com.vn Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 51 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 14.http://www.sabeco.com.vn 15.http://www.ruoubinhtay.vn 16.http://saigondong xuan.com.vn 17 www.gso.gov.vn/default.aspx?tabid=431&idmid=3 Tài liệu tiếng anh 18.Document.G.S (2007) Distillase ASP – Developmental Sacchrying Enzyme for ethanol production 19.Document.G.S (2007) Spezyme alpha – amylase for Dry Grind Ethanol Production 20.Document, G.s.(2007) Stargen 001 – Granular starch Hydrollyzing Enzyme for Ethanol Production 21.Novozyme (2002), Brewing product sheet – Termamyl SC 22.Novozyme (2002), Alcohol product sheet – Dextrozyme GA 23.Jay K.shetty, Gopal Chotani, Duan Gang and David Bates, (2007) Cassava as Aternative feedstock in the production of renewable transportation fuel, International Sugar Jounal, vol.109, No.1307 24.Pilgrim C (2009) The global fuel alcohol industry, The alcohol school 2010 25.Pilgrim C (2009) Status of the world wide fuel alcohol industry p.717 In ingledew W.M, Kelsall D.R, Austin G.D and Kluhspies C (ed.), The alcohol text book – 5th edition 26.World ethanol production forcast 2008:2012 http://www.marketresearchanalyst.com/2008/01/26/Worldethanol production forcast 2008:2012 27.http://faostat.fao.org/default.aspx 28.http://www.orient.biofuels.com.vn Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 52 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu cồn giới Việt Nam 1.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu cồn giới 1.1.2.Tình hình sản xuất tiêu thụ rượu cồn Việt Nam 1.2 Nguyên liệu sản xuất cồn từ gạo 10 1.2.1 Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng gạo 10 1.2.2 Tình hình sản xuất, tiêu thụ gạo giới Việt Nam 12 1.3 Công nghệ sản xuất cồn 15 1.3.1 Công nghệ sản xuất cồn truyền thống 15 1.3.2 Công nghệ sản xuất cồn giới 17 1.4 Một số chế phẩm enzyme sử dụng đề tài nghiên cứu 19 1.4.1 Spezyme alpha 19 1.4.2 Distillase ASP 20 1.4.3 Termamyl SC 21 1.4.4 Stargen 001 22 1.4.5 Dextrozyme GA 23 CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Nguyên vật liệu 24 2.1.1 Bột gạo 24 2.1.2 Nấm men 24 2.1.3 Enzyme 24 2.1.4 Hóa chất 24 2.2 Phương pháp nghiên cứu 25 2.2.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu theo phương pháp sấy đến khối lượng không đổi 25 2.2.2 Xác định hàm lượng tinh bột nguyên liệu theo phương pháp thủy phân axit 25 2.2.3 Xác định pH 26 2.2.4 Xác định hàm lượng đường khử dịch đường theo phương pháp Graxianop 27 2.2.5 Xác định độ chua dịch giấm chín 28 2.2.6 Xác định hàm lượng chất khô chiết quang kế 29 2.2.7 Xác định hàm lượng đường sót tinh bột sót giấm chín 29 2.2.8 Xác định hàm lượng cồn dịch sau lên men 30 2.2.9 Tính hiệu suất thu hồi 32 2.3 Sơ đồ tiến hành nghiên cứu 33 2.4 Chuẩn bị thí nghiệm 34 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 53 Nguyễn Thị Oanh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.1 Khảo sát quy trình sản xuất cồn từ gạo Việt Nam 35 3.1.1 Công nghệ sản xuất cồn công ty cổ phần cồn rượu Hà Nội 35 3.1.2 Công nghệ sản xuất cồn Nhà máy rượu Đồng xuân – Thanh Ba – Phú Thọ 37 3.1.3 Công nghệ sản xuất cồn Cơng ty cổ phần rượu Bình Tây 40 3.2 Kết trình nghiên cứu 44 3.2.1 Kết phân tích thành phần nguyên liệu 44 3.2.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình đường hóa lên men đồng thời 44 3.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn cải tiến 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 54 ... lít cồn/ năm triệu lít rượu/năm Trước đây, nhà máy sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn chủ yếu, từ tháng – 2012 nhà máy tiến hành sản xuất thí điểm sản phẩm cồn từ nguyên liệu gạo đạt kết khả quan Sản. .. yếu tố ảnh hưởng đến trình đường hóa lên men đồng thời 3.2.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ bột/ nước Tỷ lệ bột/ nước có ảnh hưởng đến q trình dịch hóa ảnh hưởng đến hiệu suất q trình đường hóa lên men Vì nghiên. .. VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát quy trình sản xuất cồn từ gạo Việt Nam 3.1.1 Công nghệ sản xuất cồn công ty cổ phần cồn rượu Hà Nội [13] Quy trình sản xuất cồn nhà máy cồn rượu Hà Nội thực dây chuyền