Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men từ dịch sắn có nồng độ đến chất khô cao trong sản xuất cồn ethanol

Mẫu vỏ đĩa CD luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu yếu tố ảnh hởng đến trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất khô cao sản xuất cồn ethanol ngành : c«ng nghƯ thùc phÈm m∙ sè: cb090748 Ngun th hờng Hà Nội 2011 giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội - NguyÔn thuý h−êng nghiên cứu yếu tố ảnh hởng đến trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất khô cao sản xuất cồn ethanol luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: công nghệ thực phẩm Hà Nội 2011 giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hµ néi - Nguyễn thuý hờng nghiên cứu yếu tố ảnh hởng đến trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất khô cao sản xuất cồn ethanol Ngành: công nghệ thực phẩm luận văn thạc sÜ khoa häc Ng−êi h−íng dÉn khoa häc Pgs.ts ngun Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Formatted: Font: 13 pt Tôi xin trân trọng cảm ơn Bộ Giáo dục đào tạo, Viện đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện công nghệ Sinh học - Công nghệ thực phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho học tập hoàn thành Luận văn Thạc sỹ Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng hướng dẫn, bảo tận tình cho tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình cán phịng thí nghiệm Bộ Môn Công nghệ lên men tạo điều kiện sở vật chất, trang thiết bị giúp tơi hồn thành tốt tiến độ cơng việc Cuối cùng, tơi xin gửi tới gia đình, bạn bè người thân tình cảm chân thành động viên, giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn để hoàn thành Luận văn Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn Thuý Hường Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Formatted: Font: 18 pt Tôi 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 cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2011 Nguyễn Thuý Hường Luận văn th¹c sÜ khoa häc Ngun Th H−êng Formatted: Font: 13 pt Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội TÓM TẮT Formatted: Font: 13 pt Nhu cầu sử dụng cồn nguồn lượng ngày tăng cao đặt cho ngành công nghiệp sản xuất cồn yêu cầu cải tiến cơng nghệ nhằm sản xuất cồn có hiệu suất cao chi phí thấp Lên men rượu nồng độ chất khô cao sản xuất cồn biện pháp nhằm nâng cao hiệu sản xuất cồn, tiết kiệm chi phí giảm khả nhiễm tạp trình lên men Nội dung đề tài nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất khô cao sản xuất cồn ethanol Kết nghiên cứu thu điều kiện thích hợp cho q trình dịch hóa điều kiện lên men nồng độ chất khơ cao Enzyme dịch hóa (Spezym Extra) 0,030%; nhiệt độ dịch hóa 70oC; thời gian dịch hóa 60 phút Điều kiện thích hợp cho q trình đường hóa lên men nồng độ chất khơ cao Enzyme đường hóa (Stargen001) 0,3%; nấm men 0,5 g/l; Ure bổ sung g/l; thời gian lên men 72h Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội ABSTRACT Formatted: Font: 13 pt The need to use ethanol as a clean energy source has been increasing that requires manufacturing industry to improve technology in production with high efficiency and low cost Fermentation at very-high-Gravity in the ethanol production is one of methods in order to improve the efficiency of this industry, lower cost savings and reduce susceptibility to impurities in the fermentation process The content of the diploma thesis topic is study for effects of factors on fermentation of very-high-Gravity cassava mashes in the alcohol production The obtained result is that, The optimal condition of liquefaction on fermentation at very-high-Gravity: Enzyme liquefaction (Spezym Extra) is at 0,030%, temperature of liquefaction is at 70oC; liquefaction time is 60 minutes; The optimal condition of saccharification and fermentation at very-high-Gravity: Enzyme saccharification (Stargen001) is 0,3%; yeast adding dosage is 0,5 g/l; Urea adding dosage is g/l; fermentation time is 72h Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC MỞ ĐẦU Formatted: Font: 13 pt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 10 1.1 Tình hình sản xuất Cồn giới Việt Nam 10 1.2 Nguyên liệu để sản xuất cồn etylic .14 1.3 Giới thiệu số enzym sử dụng đề tài nghiên cứu 20 1.4 Công nghệ sản xuất Cồn 22 PHẦN II 33 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu .33 2.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu .34 2.3 Các phương pháp phân tích .34 2.4 Phương pháp công nghệ: 42 PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Đánh giá phân tích chất lượng nguyên vật liệu sử dụng cho nghiên cứu 46 3.2 Khảo sát khả lên men dịch đường nồng độ chất khô cao 47 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện dịch hoá điều kiện lên men nồng độ chất khô cao 49 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện đường hóa lên men đồng thời nồng độ chất khô cao 4952 3.5 Đề xuất qui trình cơng nghệ sản xuất cồn………………………………58 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60 Deleted: MỤC LỤC 4¶ MỞ ĐẦU 7¶ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9¶ 1.1 Tình hình sản xuất Cồn giới Việt Nam……………………9¶ 1.2 Nguyên liệu để sản xuất Cồn etylic từ sắn 12¶ 1.3 Giới thiệu số enzym sử dụng đề tài nghiên cứu 19¶ 1.4 Cơng nghệ sản xuất Cồn 22¶ PHẦN II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34¶ 2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu (chuyển phụ lục) 34¶ 2.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu 35¶ 2.3 Các phương pháp phân tích 35¶ 2.4 Phương pháp nghiên cứu 42¶ PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47¶ 3.1 Phân tích chất lượng nguyên vật liệu sử dụng cho nghiên cứu 47¶ 3.2 Khảo sát nồng độ tinh bột khả quan 48¶ 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện dịch hố 50¶ 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện đường hố lên men đồng thời 53¶ 3.4 Đề xuất qui trình cơng nghệ sản xuất cồn 58¶ KẾT LUẬN 59¶ ĐỀ NGHỊ Error! Bookmark not defined.¶ TÀI LIỆU THAM KHẢO 61¶ Deleted: ¶ Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Deleted: ¶ DANH MỤC CÁC BẢNG Formatted: Font: 13 pt Formatted: Font: 18 pt Formatted: Font: 13 pt Bảng 1.1: Chỉ tiêu sản lượng rượu Việt Nam Trang 11 Formatted: Font: 13 pt Formatted: Font: 13 pt Bảng 1.2 Các dự án xây dựng Nhà máy ethanol nhiên liệu Việt Trang 12 Nam Bảng 1.3 Thành phần hoá học củ sắn tươi - sắn lát khô Trang 16 Bảng 1.4 Diện tích, suất sản lượng sắn Việt Nam (19992008) Trang 19 Bảng 1.5 Tính chất Spezyme XTRA Trang 19 Bảng 1.6 Tính chất Stargen 001 Trang 20 Bảng 2.1 Lượng cồn thu theo nguyên liệu Trang 20 Bảng 3.2 Hoạt độ số emzym sử dụng nghiên cứu Trang 36 Bảng 3.3 Kết đếm mật độ tế bào nấm men Fermentis Trang 47 Bảng 3.4 Kết đếm mật độ tế bào nấm men Mauri – La Ngà Trang 47 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nồng độ chất khô đến hiệu lên men Trang 48 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ dịch hoá đến hiệu lên men Trang 49 Bảng 3.7 Ảnh hưởng thời gian dịch hoá dến hiệu lên men Trang 50 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ enzym Spezyme Trang 52 Bảng 3.9 Ảnh hưởng nấm men đến hiệu lên men Trang 53 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ Stargen001 đến hiệu lên men Trang 54 Bảng 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ men giống đến hiệu lên men Trang 55 Bảng 3.12 Ảnh hưởng hàm lượng Ure bổ sung Trang 57 Deleted: Bảng 1.1: Chỉ tiêu sản lượng rượu Việt Nam 11¶ Bảng 1.2 Các dự án xây dựng Nhà máy ethanol nhiên liệu Việt Nam 12¶ Bảng 1.3 Thành phần hố học củ sắn tươi - sắn lát khơ 16¶ Bảng 1.4 Diện tích, suất sản lượng sắn Việt Nam (1999-2008) 19¶ Bảng 1.5 Tính chất Spezyme XTRA 19¶ Bảng 1.6 Tính chất Stargen 001 20 Formatted: Font: 13 pt Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Deleted: ¶ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Formatted: Font: 18 pt Deleted: , ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu tạo củ sắn Hình 1.2 Một số hình ảnh củ sắn Trang 16 Trang 17 Formatted: Font: 13 pt Formatted Table Formatted: Font: 13 pt Hình 1.3 Quá trình thủy phân tinh bột với chế phẩm enzym Stargen Trang 24 001 Hình 1.4 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất Cồn truyền thống Trang 25 Hình 1.5 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất Cồn giới Trang 28 Hình 2.1 Chế phẩm nấm men La Ngà Chế phẩm nấm men Trang 35 Fermentis Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu Trang 45 Hình 3.1: Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn Trang 50 Formatted: Justified Formatted: Font: 13 pt Formatted: Normal Formatted: Font color: Auto Formatted: Font: 13 pt Formatted: Normal Formatted: Font color: Auto Formatted: Normal Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hµ Néi Từ kết thí nghiệm bảng 3.6 nhận thấy tăng nhiệt độ dịch hoá 70oC lên 80oC, độ cồn sau lên men hiệu suất lên men không cải thiện (từ 13,4%v/v lên 13,5 %v/v) Điều giải thích rằng, tăng nhiệt độ dịch hóa, với dịch có nồng độ chất khơ cao dễ bị cháy làm giảm hiệu suất lên men Deleted: ; Do đó, chúng tơi chọn 700C nhiệt độ dịch hóa để thực nghiên cứu 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian dịch hoá Chúng tơi tiến hành q trình dịch hóa sử dụng chế phẩm enzym Spezyme Xtra khoảng thời gian 60 90 phút, sau cho mẫu lên men 72h Kết phân tích sau dịch hóa sau 72h lên men thể bảng 3.7 Bảng 3.7 Ảnh hưởng thời gian dịch hoá dến hiệu lên men Thời gian dịch hóa (phút) 60 90 Hàm lượng đường khử (g/l) 68,57 70,29 Độ chua (g H2SO4/l) 1,25 1,96 pH 5,5 5,4 Độ chua (g H2SO4/l) 3,28 3,92 pH 4,0 3,82 Đường sót (g/l) 14,85 14,25 TB sót (g/l) 36,39 36,06 Độ cồn (%V) 13,4 13,45 Các tiêu Sau q trình dịch hố Sau trình SSF LuËn văn thạc sĩ khoa học 50 Nguyễn Thuý Hờng Deleted: ả Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Hiệu suất lên men (%) 68,56 68,83 Từ kết ta thấy rằng, tăng thời gian dịch hóa từ 60 ÷ 90 phút, lượng đường tạo thành q trình dịch hóa tăng ít, sau trình lên men độ cồn hiệu suất thu hồi không tăng lên đáng kể Như ta chọn thời gian dịch hóa 60 phút, rút ngắn thời gian sản xuất nâng cao hiệu 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ Enzyme dịch hố Chúng tơi thực q trình dịch hóa 700C thời gian 60 phút với nồng độ chế phẩm Spezyme XTRA khác 0,25; 0,30; 0,35 ml/kg sau cho mẫu lên men 72h Kết phân tích thể bảng 3.8 Deleted: ¶ Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ enzym Spezyme Spezyme (ml/kg) 0,25 0,30 0,35 Hàm lượng đường khử (g/l) 68,57 73,17 73,58 Độ chua (g H2SO4/l) 1,32 1,32 1,32 pH 5,5 5,5 5,5 Độ chua (g H2SO4/l) 3,38 3,43 3,43 pH 4,0 4,0 4,0 Đường sót (g/l) 14,80 9,4 11,3 TB sót (g/l) 36,45 30,8 27,8 Độ cồn (%V) 13,4 14,35 14,4 Hiệu suất lên men (%) 68,56 73,44 73,69 Các tiêu Sau q trình dịch hố Sau q trình SSF Luận văn thạc sĩ khoa học 51 Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Néi Ta thấy, Độ cồn cải thiện rõ rệt (13,4 14,35%v/v) hiệu suất tăng từ 68,56% đến 73,44% tăng nồng độ enzym từ 0,25 lên 0,30 ml/kg DS Tiếp tục tăng nồng độ enzym từ 0,30 đến 0,3 ml/kgDS nồng độ cồn hiệu suất khơng tăng đáng kể Do đó, lượng enzym Spezyme sử dụng phù hợp 0,30 ml/kg Deleted: DS Deleted: ¶ Như so với dịch hóa dịch bột có nồng độ chất khô thấp, lượng Enzyme Formatted: Normal, Indent: First line: 0.5", Space Before: pt đòi hỏi cao 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện đường hoá lên men đồng thời nồng độ chất khô cao 3.4.1 Lựa chọn chủng nấm men Chúng thực trình dịch hóa 700C thời gian 60 phút với nồng độ chế phẩm Spezyme XTRA 0,30 ml/kg sau cho mẫu lên men 72h với nấm men hãng khác Maurin fermatis Kết phân tích thể bảng 3.9 LuËn văn thạc sĩ khoa học 52 Nguyễn Thuý Hờng Formatted: Normal, Space Before: pt Deleted: Formatted: Font: 13 pt Deleted: ¶ Formatted: Font: 13 pt Formatted: Font: 13 pt, Bold Formatted: Font: 13 pt, Bold, Italic Deleted: Formatted: Font: 13 pt, Bold, Italic Formatted: Font: 13 pt Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Deleted: ¶ Bảng 3.9 Ảnh hưởng nấm men đến hiệu lên men Chủng nấm men Formatted: Font: 13 pt Maurin Fermatis Hàm lượng đường khử (g/l) 73,17 68,17 Độ chua (g H2SO4/l) 1,32 1,32 pH 5,6 5,6 Độ chua (g H2SO4/l) 3,28 3,43 pH 4,0 4,0 Đường sót (g/l) 17,58 9,38 TB sót (g/l) 38,54 30,73 Độ cồn (%V) 13,0 14,35 Hiệu suất lên men (%) 66,53 73,44 Các tiêu Sau trình dịch hố Sau q trình SSF Deleted: ¶ Formatted: Font: 13 pt Bảng kết 3.9 cho ta thấy sử dụng nấm men Fermentis độ cồn hiệu suất lên men cao hẳn so với sử dụng nấm men Mauri - La Ngà, hàm lượng đường sót so với nấm men Mauri - La Ngà Điều đo chứng tỏ nấm men Fermantis hoạt động tốt Mauri-La ngà mơi trường có nồng độ chất khơ cao Theo khuyến cáo sử dụng, nấm men Fermantis có khả chịu độ cồn lên tới 18%v/v Với mục đích nâng cao độ cồn tạo trình sản xuất cồn, chúng tơi chọn nấm men Fermentis quy trình lên men Luận văn thạc sĩ khoa học 53 Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Deleted: 3.4.2 Ảnh hưởng nồng độ Enzyme đường hoá Stargen001 Formatted: Font: 13 pt Với nguyên liệu nồng độ chất khô dịch bột cao 25% g tinh bột/ g dịch, Deleted: 314,3 Deleted: l chọn giá trị nồng độ enzym Stargen001 để khảo sát 2,5; 3,0; 3,5 ml/kg Kết nghiên cứu thể bảng 3.10 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ Stargen001 đến hiệu lên men Deleted: ¶ Stargen 001 (ml/kg) 2,5 3,0 3,5 68,14 71,2 73,17 Độ chua (g H2SO4/l) 1,32 1,32 1,32 pH 5,6 5,6 5,6 Độ chua (g H2SO4/l) 3,19 3,28 3,28 pH 4,2 4,0 4,0 Đường sót (g/l) 8,5 7,2 7,7 TB sót (g/l) 29,6 25,1 24,3 Độ cồn (%V) 14,35 14,8 14,84 Hiệu suất lên men (%) 73,44 75,74 75,95 Các tiêu Sau q trình dịch hố Hàm lượng đường khử (g/l) Sau trình SSF Sau dịch hóa 700C thời gian 60 phút, làm nguội dịch bổ sung chế phẩm enzym đường hóa nồng độ khác làm nguội nhanh đến nhiệt độ lên men 30 ± 320C, điều chỉnh pH 4,2 Kết phân tích tiêu sau lên men cho thấy, theo chiều tăng nồng độ enzym đường hóa, hàm lượng đường sót tinh bột sót giảm dần độ cồn hiệu suất tăng dần Điều Luận văn thạc sĩ khoa học 54 Nguyễn Thuý Hờng Deleted: ả Trờng Đại học Bách Khoa Hµ Néi cho thấy nồng độ enzym đường hóa có ảnh hưởng đến q trình đường hóa lên men đồng thời Deleted: DS Qua thí nghiệm cho thấy nồng độ enzym tăng từ đến 3,5 ml/kg hiệu suất độ cồn khơng tăng Do chúng tơi lựa chọn nồng enzym Stargen 001 ml/kg dùng cho thí nghiệm Deleted: DS Kết cho ta thấy lượng Enzym đường hóa sử dụng cho dịch có nồng độ chất khơ cao lớn dịch đường có nồng độ chất khơ thấp 3.4.3 Ảnh hưởng tỷ lệ men giống Deleted: ¶ Deleted: Formatted: Font: 13 pt Số lượng tế bào nấm men có dịch lên men ít, khả náy chồi chúng không đạt mức độ tối đa cần thiết dẫn đến hiệu lên men kém, thời gian lên men kéo dài dễ bị nhiễm khuẩn Ngược lại, số lượng tế bào nấm men có dịch lên men cao thời gian lên men giảm, hạn chế phát triển tạp khuẩn áp đảo tế bào nấm men Tuy nhiên lượng men giống nhiều làm tiêu tốn lượng lớn chất cho việc tạo sinh khối nấm men gây lãng phí nấm men giảm hiệu suất lên men Để tìm tỷ lệ men giống hợp lý đảm bảo trình lên men triệt để thời gian định, tiến hành nghiên cứu tỷ lệ men giống sau 0,4 g/l; 0,5 g/l; 0,6 g/l Kết thể bảng 3.11 Formatted: Font: 13 pt Luận văn thạc sĩ khoa học 55 Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Deleted: ¶ Bảng 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ men giống đến hiệu lên men Tỷ lệ men giống (g/l) 0,4 0,5 0,6 68,17 72,17 73,17 Độ chua (g H2SO4/l) 1,32 1,32 1,32 pH 5,6 5,6 5,6 Độ chua (g H2SO4/l) 3,19 3,42 3,42 pH 4,2 4,0 4,0 Đường sót (g/l) 8,8 8,5 7,54 TB sót (g/l) 29,6 22,34 16,71 Độ cồn (%V) 14,35 15,05 15,0 Hiệu suất lên men (%) 73,44 77,02 77,0 Các tiêu Sau q trình dịch hố Hàm lượng đường khử (g/l) Sau trình SSF Khi tăng nồng độ nấm men từ 0,4 g/l đến 0,5 g/l hàm lượng đường sót tinh bột sót giảm, bên cạnh ta thu độ cồn hiệu suất cao Mặt khác ta tăng lượng men lên 0,6 g/l hàm lượng tinh bột đường sót có giảm hiệu suất lại khơng tăng, điều tăng nồng độ nấm men giống đến 0,6 g/l trình tạo sinh khối diễn mạnh làm lượng chất dùng cho tạo cồn Qua kết với thời gian lên men 72h sử dụng tỷ lệ nấm men 0,5 g/l vừa cho hiệu suất lên men cao vừa tăng hiệu kinh tế Luận văn thạc sĩ khoa học 56 Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Deleted: 3.4.4 Ảnh hưởng hàm lượng Nitơ Formatted: Font: 13 pt Nitơ thành phần quan trọng tham gia vào trình hình thành phát triển tế bào nấm men Trong thực tế sản xuất rượu nguyên liệu có hàm lượng nitơ thấp người ta phải bổ sung nitơ dạng (NH4)2SO4 (NH4)2CO nồng độ 0,5 g/l để tăng cường khả sinh sản tế bào nấm men Để xem xét ảnh hưởng nồng độ ure tới q trình đường hóa lên men đồng thời, tiến hành bổ sung ure nồng độ 0,5; 1; 1,5 g/l Bảng 3.12 Ảnh hưởng hàm lượng Ure bổ sung Hàm lượng urê (g/l) 0,5 1,5 Hàm lượng đường khử (g/l) 70,7 72,9 73,4 Độ chua (g H2SO4/l) 1,32 1,32 1,32 pH 5,6 5,6 5,6 Độ chua (g H2SO4/l) 3,47 4,27 3,23 pH 4,0 4,0 4,0 Đường sót (g/l) 9,1 7,12 7,22 TB sót (g/l) 25,7 15,13 15,88 Độ cồn (%V) 14,8 15,8 15,75 Hiệu suất lên men (%) 75,74 80,86 80,60 Các tiêu Sau q trình dịch hố Sau q trình SSF Dựa vào kết trình lên men ta thấy Nồng độ ure 0,5 g/l lượng cồn tạo thành hiệu suất lên men thấp Luận văn thạc sĩ khoa học 57 Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội so với nồng độ cịn lại Khơng có sai khác nhiều độ cồn tạo thành hiệu suất trình lên men nồng độ ure 1g/l 1,5 g/l Do chúng tơi định chọn nồng độ Ure thích hợp cho q trình SSF 1g/l để tiết kiệm lượng Ure sử dụng trình mà đảm bảo hiệu suất cao ổn định q trình đường hóa, lên men đồng thời Như vậy, so với trình lên men nồng độ chất khơ thấp, nồng độ chất khơ cao địi hỏi lượng Nitơ cao Điều chứng tỏ hàm lượng Nitơ cao làm tăng khả chịu nồng độ chất khô cao nồng độ rượu cao nấm men 3.5 Đề xuất qui trình cơng nghệ sản xuất cồn Deleted: Formatted: Font: 13 pt Từ nghiên cứu đây, đưa quy trình cơng nghệ sản xuất cồn lên men từ dịch sắn có nồng độ chất khơ cao sau: Formatted: Centered Luận văn thạc sĩ khoa học 58 Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Deleted: nồng độ tinh bột cao cơng nghệ đường hố lên men đồng thời ứng dụng chế phẩm Enzyme Spezyme Xtra Emzyme Stagen001 hãng Genencor hình 3,2.¶ Hình 3.2: Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn¶ Sắn khơ Formatted: Font: 13 pt Nghiền Deleted: Formatted: Centered Hòa bột với nước (314 g bột sắn/ L dịch) Formatted: Centered Dịch hóa 70o C Spezym Xtrra 60 phút (0,03%) Formatted: Centered Stargen001 (0,3%) Formatted: Centered Đường hóa lên men 30oC thời gian 72 h Ure (1 g/L) Formatted: Centered Red ethanol (0,5 g/L) Chưng cất Formatted: Centered Formatted: Centered Formatted: Centered Ethanol Hình 3.1: Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn Luận văn thạc sĩ khoa học 59 Nguyễn Thuý Hờng Deleted: ả ả ả ả ả ả Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Qua nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất khô cao sản xuất cồn ethanol”, Chúng Deleted: ¶ ¶ ¶ ¶ ¶ ¶ KẾT LUẬN¶ Formatted: Font: 13 pt thu số kết sau: Chọn điều kiên thích hợp cho q trình dịch hố nồng độ chất khơ cao - Thời gian dịch hố : 60 phút - Nhiệt độ dịch hoá : 70oC - Lượng enzym dịch hoá (SpezymeXTRA) - pH dịch hoá Formatted: Font: 18 pt Deleted: C : 0,30 ml/kg DS : 5,5 ÷ 5,7 Chọn chế độ đường hoá lên men đồng thời hàm lượng chất khô cao - Chọn chủng nấm men: Ethanol Red hãng Fermatis - Lượng enzym đường hoá (STARGEN 001) : 3,0 l/kg DS - Lượng nấm men : 0,5 g/l - pH lên men : 4,2 ÷ 4,5 - Lượng ure bổ sung : g/l - Thời gian lên men :72 h Đề nghị Do thời gian kinh phí có hạn Trên nghiên cứu bước đầu chúng tơi Qua q trình làm nghiên cứu tơi có số đề nghị sau: Tiếp tục nghiên cứu q trình lên men nồng độ chất khơ cao để nâng cao hiệu suất lên men Ứng dụng qui trình cơng nghệ sản xuất cồn từ dịch có nồng độ chất khơ cao qui mơ lít Deleted: dịch hố đường hố lên men đồng thời Deleted: Tiếp tục nghiên cứu số yếu tố khác để nâng cao hàm lượng chất khô q trình lên men.¶ Deleted: ¶ Formatted: Font: 13 pt Luận văn thạc sĩ khoa học 60 Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hµ Néi TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Deleted: ¶ Formatted: Font: 18 pt Formatted: Font: 18 pt, Bold Formatted: Font: 13 pt Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Tô Kim Anh, Nguyễn Thị Xuân Sâm, Phạm Thu Thuỷ (2004), Công nghệ Enzym, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hồng Đình Hồ (1998), Tối ưu hố công nghiệp thực phẩm, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội http://vi.wikipedia.org http://vietbao.vn/kinh-te http:// www.cayluongthuc.blogspot.com http://www.hanoimoi.com.vn http:// www.orientbiofuels.com.vn Lê Ngọc Tú (chủ Biên), (2002), Hố Sinh Cơng Nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Mai Thị Vân Anh, (2009), Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình dịch hoá, đường hoá lên men đồng thời sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn khô, luận văn thạc sĩ khoa học 10 PGS TS Lê Thanh Mai, PGS TS Nguyễn Thị Hiền, PGS TS Phạm Thu Thủy, TS Nguyễn Thanh Hằng, ThS Lê Lan Chi, (2004, Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 11 PGS.TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng, (2005) Cơng nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 12 Tổng công ty rượu bia nước giải khát Việt Nam, (2000) Quy hoạch tổng thể phát triển ngành Rượu- Bia- Nước giải khát Bao bì đến năm 2020 Formatted: Font: 13 pt Luận văn thạc sĩ khoa học 61 Nguyễn Thuý Hờng Trờng Đại học Bách Khoa Hµ Néi Tài liệu tiếng Anh 13 Duan Gang, Sophia Xu, Jonh Zhou, Soo Kiang Tok, Jay Shetty, 2007 NonConventional process for ethanol production Thailand 16 Gennecor’S Document, Spezyme XTRA- High Performance Alpha Amylase for Starch Hydrolysis.2007 17 Gennecor’S Document, STARGEN 001- Granular Starch Hydrolyzing enzyme for Ethanol Productioni 2007 18 Gennecor’S Document, New STARGEN 001 enzyme technology from Gennecor removes the need for a cook step; leads to energy savings, higher yields, and enhanced plant productivity 2007 19 George H Robertson, dominic w s wong, charles c.lee, kurt wagschal, michael r.smith, and william j.orts, 2006 Native or raw starch digestion: a key step in energy efficient biorefining of grain Journal of agricultural and food chemistry 20 Jesper Nogard, Ethanol Production from Biomass – Optimization of Simutaneous Saccharification and Fermentation with Respect to Stirring and Heating.2004 25 World Ethanol Production Forecast 2008–2012, http://www.marketresearchanalyst.com/2008/01/26/world-ethanol-productionforecast-2008-2012/ Luận văn thạc sĩ khoa häc 62 NguyÔn Thuý H−êng Page 32: [1] Deleted THE 9/27/2011 12:24:00 AM Ảnh hưởng oxy đến trình lên men Chủng nấm men Saccharomyces nhóm vi sinh vật hơ hấp kị khí tùy tiện Trong mơi trường đủ oxy, nấm men sủ dụng đường, chất dinh dưỡng môi trường chủ yếu nhằm tạo sinh khối Trong điều kiện thiếu oxy, nấm men lại sử dụng chúng để thực trình trao đổi chất tạo sản phẩm rượu CO2 Trong giai đoạn đầu qúa trình lên men thiết mơi trường cần phải có lượng oxy định tế bào nấm men nhanh thích nghi sinh trưởng, phát triển, tạo sinh khối để thúc đẩy trình lên men sau Tuy nhiên, lượng oxy nhiều so với lượng cần thiết làm giảm hiệu suất lên men Do vậy, thông thường q trình lên men khơng cần phải bổ sung oxy Mà thời gian khuấy làm lạnh dịch đường để lên men, lượng oxy hòa tan đủ nấm men sinh trưởng phát triển Ảnh hưởng khí CO2 tạo q trình lên men Lượng CO2 tạo trình lên men Một phần bay ngồi, phần hòa tan dịch lên men làm giảm khả sinh sản tế bào nấm men Khi dịch lên men chứa lượng khí CO2 từ 0,35 ÷ 0,45% đình sinh sản tế bào nấm men Ảnh hưởng chất sát trùng Quá trình lên men thường diễn khoảng thời gian dài, khả bị nhiễm khuẩn cao, vậy, người ta thường bổ sung thêm chất sát trùng để ngăn ngừa hạn chế nhiễm tạp Các chất sát trùng có tác dụng diệt tạp khuẩn bên cạnh có tác dụng gây ức chế hoạt động tế bào nấm men, song với hàm lượng định khơng gây ảnh hưởng xấu tới tế bào nấm men Các chất sát trùng thường hay dùng là: Clorua vôi, formalin fluorsilicatnatri Liều lượng sử dụng, dùng formalin fluorsilicatnatri không vượt 0,002% so với lượng dịch lên men Ngoài chất sát trùng bổ sung vào trình lên men thành phần dịch đường ln có chứa chất có ảnh hưởng không tốt tới hoạt động nấm men Đó sản phẩm q trình chế biến dịch lên men như: fucfuron, caramen, melanoidin, v.v… Sự có mặt fucfuron dẫn đến hạn chế khả nảy chồi nấm men kích thích tế bào, ngồi cịn làm giảm khả tạo rượu tăng tạp chất Vì vậy, qúa trình chế biến dịch đường cần ý tránh tạo nhiều hợp chất Bên cạnh chất nấm men cịn chịu ảnh hưởng loại axit khác Tùy theo tính chất mức độ phân ly loại axit mà tác hại chúng lên nấm men không giống Các sản phẩm phụ trình lên men rượu etylic Trong q trình lên men, ngồi sản phẩm rượu CO2 tạo số chất khác Chúng bao gồm rượu bậc cao, gọi dầu “fusel”, este, aldehit, axit, chất chiếm khoảng 0,1 ÷ 0,5% so với lượng cồn sản phẩm.[10] ... qui trình cơng nghệ sản xuất cồn từ dịch sắn có nồng độ chất khơ cao Nội dung nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng q trình dịch hóa đến q trình lên men nồng độ chất khơ cao Nghiên cứu ảnh hưởng. .. nâng cao hiệu sản xuất cồn, tiết kiệm chi phí giảm khả nhiễm tạp q trình lên men Nội dung đề tài nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất khơ cao sản xuất cồn ethanol. .. trước vào sản xuất với quy mô lớn Chính vậy, chúng tơi tiến hành nghiên cứu đề tài ? ?Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất khơ cao sản xuất cồn ethanol? ?? Mục