Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý rỉ đường

Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý rỉ đường, Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý rỉ đường, Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý rỉ đường, Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý rỉ đường

Bộ môn Vi sinh thực phẩm MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ NGUỒN PHẾ LIỆU CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN ĐƯỜNG NHỜ HOẠT ĐỘNG CỦA VI SINH VẬT I Mở đầu Công nghiệp chế biến ngày phát triển, sản phẩm ngày đa dạng phong phú chủng loại, tăng nhanh số lượng Song song với phát triển lượng chất thải khổng lồ sau quy trình chế biến, góp phần khơng nhỏ vào vấn đề nhiễm mơi trường ví dụ điển hình nhà máy sản xuất đường, sau quy trình sản xuất lượng chất thải lớn, chiếm tỉ lệ cao phần bã mía, rỉ đường, nhiều phế phẩm khác Lượng phế phẩm không giải gây ảnh hưởng không nhỏ đến mơi trường xung quanh Vậy làm tận dụng nguồn phế phẩm đồng thời hạn chế tình trạng nhiễm mơi trường, góp phần tăng hiệu kinh tế Với nguồn nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm phế phẩm nêu trên, tác dụng hệ vi sinh vật, thu nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cồn sản xuất từ rỉ đường 2.1.1 Tổng quát chung tình hình chế biến đường Theo số liệu Bộ Nông nghiệp PTNT, niên vụ 2006 - 2007 sản lượng đường nước đạt 1,244 triệu Diện tích trồng mía nước niên vụ 2006 -2007 đạt 310.000 với suất trung bình 54,8 tấn/ha nên sản lượng thu 17 triệu mía nguyên liệu, so với niên vụ trước sản lượng năm 2007 tăng gần 30% so với kỳ Sản lượng đường thu niên vụ sản xuất 2006 - 2007 1,244 triệu Hiện Việt nam có 37 nhà máy chế biến đường mía với tổng cơng suất thiết kế 75.850 mía cây/ngày nhà máy nước ngồi có cơng suất 27.000 mía cây/ngày, 31 nhà máy có vốn đầu tư nước có cơng suất thiết kế ban đầu 48.850 mía/ngày, bình qn nhà máy đường có cơng suất thiết kế 1.575 mía/ ngày Trang Bộ mơn Vi sinh thực phẩm Ngành cơng nghiệp sản xuất mía đờng phát triển lượng rỉ đờng thải ngày lớn, chiếm khoảng 32-35% so với lợng đờng thành phẩm Đa số nhà máy đờng không trọng đến việc đầu t chế biến rỉ đờng, phần lớn lợng rỉ đờng đợc bán với giá rẻ để phục vụ sản xuất bột ngọt, CO2 Một phần đợc sử dụng làm nguyên liệu sản xuất cồn, chủ yếu cồn thơ, có chất lợng thấp, cồn thực phẩm có chất lợng cao sản xuất từ rỉ đờng có nhà máy đầu tư sản xuất 2.1.2 Giới thiệu chung phế phẩm rỉ đường Là sản phẩm phụ thu công nghiệp chế biến đường, hỗn hợp phức tạp có chứa đường lên men, chất hữu cơ, chất có nitơ hợp chất vô Đường thô →đường non→đường trắng, cặn màu lại sau xử lý đường loại II, III,IV rỉ đường Hay rỉ đường chất lỏng đặc sánh lại sau rút đường phương pháp cô kết tinh Có màu nâu nấu nhiều lần nên có nhiều caramen melanoid tạo thành Trong thành phần rỉ đường có 70 - 80% chất khơ, chủ yếu đường saccharose 46 - 54%, đường khử - 9%, rafinose 1- 2%, N tổng 0,45 - 2,88% chất khoáng - 4% Các chất hữu có rỉ đường acid, rượu, acid amin, purine vitamin Hàm lượng muối phosphate rỉ đường thường thấp 2.1.3 Tổng quan cồn Cồn hay etanol, rượu etylic, hydroxyetan Công thức phân tử C2H5OH hay Phân tử gam 46,07 g/mol Điểm nóng chảy -14,3°C (158,8 K) Tính chất vật lý chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ nước, sôi nhiệt độ 78,39 oC, hóa rắn -114,15 o C, tan nước vơ hạn, dễ cháy, không màu, rượu thơng thường có thành phần đồ uống chứa cồn 2.1.4 Vi sinh vật tham gia Trang Bộ môn Vi sinh thực phẩm Saccharomyces Saccharomyces chi nấm menđược sử dụng rộng rãi ngành thực phẩm làm bánh mì, sản xuất cồn Saccharomyces có nghĩa nấm đường loại vi sinh vật đuợc sản xuất với quy mô lớn giới Nguyên liệu dùng để sản xuất men mật rỉ, ngồi số hóa chất khác cung cấp q trình ni cấy men để bổ sung chất dinh dưỡng mà mật rỉ khơng đủ Q trình ni dưỡng men Saccharomyces q trình hiếu khí 2.1.5 Quy trình chế biến Trang Bộ môn Vi sinh thực phẩm Nguyên liệu Chứa đường Chuẩn bị dịch Lên men Nấm men Chỉnh pH Chất khô Lên men Chưng cất lần Chưng cất lần Cồn 2.1.6 Thuyết minh quy trình: Trang Bộ môn Vi sinh thực phẩm Xử lý rỉ đường: Phải bổ sung nguồn phospho vào môi trường dinh dưỡng Trong rỉ đường có chứa hợp chất có tác dụng kích thích sinh trưởng vi sinh vật, dùng rỉ đường với nồng độ cao sinh trưởng chủng sản xuất bị kìm hãm.Trước lên men rỉ đường cần xử lý dụng H2SO4, điều chỉnh pH nồng độ chất khô, nhiệt độ để tạo điều kiện cho nấm men hoạt động Sau lên men cần tiến hành chưng cất, mục đích nhằm tách cồn chất dễ bay Dịch lên men gồm chất dễ bay : rượu, este, aldehyde, alcol, acid hữu cơ, protein, khoáng…sau chưng cất lần độ cồn đạt 30-40%, sau chưng cất thu cồn tinh khiết 95% Trong trình ni cấy nấm men người ta phải kiểm sốt lượng mật rỉ nạp vào bồn lên men theo lượng cồn có mơi trường lên men Nếu lượng mật nạp vào nhiều nấm men không sinh sản mà thực trình lên men tạo cồn khiến nồng độ cồn tăng cao suất men giảm, lượng mật nạp vào nấm men thiếu chất dinh dưỡng cho sinh trưởng 2.2 Sản xuất rum từ rỉ đường: Rum loại đồ uống có độ rượu cao, có mùi thơm dễ chịu Người ta cho lên men rượu từ rỉ đường, chưng cất tàng trữ thùng gỗ sồi, có tới hàng chục năm, chất độc rượu chuyển đổi thành chất ko độc Rượu làm theo cách naỳ gọi Rum 2.3 Sản xuất acid lactic từ rỉ đường Acid lactic hợp chất hữu thu phương pháp lên men tác nhân lên men chủ yếu vi sinh vật Trong thực phẩm acid lactic dung để acid hóa sản phẩm có đường, kéo dài thời gian bảo quản… C6H12O6 2CH3CHOHCOOH 2.2.1 Giống vi sinh vật: Lactobaccillus delbrueckii: • Vi khuẩn thường gặp hạt đại mạch • Dạng trực khuẩn lớn, kích thước 2-7 0,4-0,8m Trang Bộ mơn Vi sinh thực phẩm • Trong q trình phát triển chúng có khả tạo thành hình sợi dài 1001000 m 2.Qui trình sản xuất acid lactic: Công nghệ sản xuất acid lactic phải qua giai đoạn chính: • Giai đoạn 1: Chuẩn bị mơi trường lên men • Giai đoạn 2: Điều khiển q trình lên men • Giai đoạn 3: Tạo lactate canxi thu nhận acid lactic Chuẩn bị môi trường lên men: • Pha lỗng theo tỉ lệ nước: rỉ = 3:1, sau cho dung dịch chảy qua than hoạt tính.Than hoạt tính hấp thụ chất màu tạo chất keo có mật rỉ, mật rĩ sáng mau • Người ta lại làm loãng mật rỉ đến nồng độ chất khơ 15% acid hóa mơi trường acid sulfuric 0,5% so với lượng rỉ đường Acid sulfuric có ý nghĩa chất điều hòa pH, acid sulfuric chất phá vỡ hệ keo, acid sulfuric chất chuyển hóa đường saccaro thành đường nghịch đảo giúp trình lên men sau tốt Sau đó, đun dung dịch đến 90-95oC 6h • Tiếp tục pha lỗng dung dịch đường xuống cịn 5-10% điều chỉnh pH ngược lại đến 6,3-6,5 Làm nguội dung dịch đường xuống 50oC bơm chúng vào thùng lên men Trang Bộ mơn Vi sinh thực phẩm • Trong sản xuất lactic người ta thường sử dụng loài vi khuẩn lactic đồng hình vi khuẩn Lactobaccillus denbruckii sử dụng phổ biến Đối với vi khuẩn này,trong trình lên men cần trì nhiệt độ 50oC • pH trì 5-6 • Thời gian lên men 7-10 ngày • Q trình lên men lactic tiến hành thuận lợi mơi trường có phản ứng acid Tuy nhiên phải vi khuẩn lactic không chịu nồng độ acid dịch lên men q lớn Do đó, lượng acid lactic thừa khơng trung hịa lên men bị dừng lại trước đường bị chuyển hóa hồn tồn thành acid lactic Do cần phải tiến hành trung hịa lượng acid thừa đến pH =6,3-6,5 • Trong q trình lên men người ta sử dụng vôi mịn để trung hòa lượng acid tạo thành nhằm tránh tượng acid hóa dung dịch lên men tạo lactate canxi Hằng ngày người ta cho vôi mịn vào 3-4 lần ngày Cách trung hòa giữ phản ứng acid môi trường lên men làm cho vi sinh vật ngoại rơi vào không phát triển Số lượng CaCO3 cho tùy thuộc vào lượng acid lactic tạo thành số lượng CaCO3 cho vào dung dịch lên men đủ đẻ trung hòa lượng acid lactic Giai đoạn tạo lactate canxi thu nhận acid lactic: • Dung dịch sau lên men đun nóng đến 80-90oC Dùng CaCO3 điều chỉnh độ pH dung dịch lên men đến 10-11 giữ yên pH 3-5 Trong khoảng thời gian chất lắng sinh khối vi sinh vật lắng xuống đáy Loại bỏ chất lắng lấy dịch Đem lọc dịch máy lọc khung nhiệt độ 70-80oC • Lọc xong toàn dịch lên men chuyển qua thiết bị tạo tủa lactate canxi từ 10-16h • Quá trình tạo kết tủa kết thúc đem lọc máy lọc khung Lọc xong để riêng kết tủa dịch lọc Dịch lọc đem cô dặc lại đem kết tủa lại lần để thu hồi tồn acid lactic có dịch lên men Phần kết tủa trộn chung với phần trước đem sang thiết bị thu nhận acid lactic Trang Bộ môn Vi sinh thực phẩm 2.4 Sản xuất sinh khối nấm men ( men bánh mì) từ rỉ đường Là kĩ thuật thực nuôi giống nấm men chủng hỗn hợp vài chủng môi trường dinh dưỡng để thu nhận khối lượng tế bào sau sinh trưởng Quy trình chung Ni cấy phịng thí nghiệm > Ni cấy men giống nhà máy > Ly tâm men giống > Nuôi cấy men thương mại > Ly tâm men thương mại > Lọc men > Đóng gói sản phẩm men tươi sấy khơ để có sản phẩm men khơ Trang Bộ mơn Vi sinh thực phẩm Các bước quy trình:  Chuẩn bị nguồn cacbon: phải qua trình xử lý vật lý, hóa học  Chuẩn bị mơi trường thích hợp: chứa C,N,P chất dinh dưỡng khác  Ngăn ngừa nhiễm tạp môi trường thiết bị sản xuất  Cấy VSV mong muốn  Tách sinh khối vsv khỏi môi trường nuôi cấy  Hậu xử lý sinh khối (có khơng) Một số ý q trình: Trang Bộ mơn Vi sinh thực phẩm  Chọn giống chủng để cấy vào mơi trường  Có thể ni cấy theo phương pháp liên tục liên tục  Trước tách men cần phải phá bọt biện pháp học hóa học Sau phá bọt dịch men đưa vào tách men rửa men  Huyền phù dịch men gia nhiệt ổn định nhiệt thiết bị 750C 45 phút, nhằm giết men VSV tạp nhiễm  Dịch men đem sấy để thu men khô thành phẩm Trong trình sấy cần ý giữ độ ẩm khơng vượt q 10% q thấp tế bào nấm men bị chết  Nuôi cấy - Dù lên men diễn điều kiện vô trùng điều kiện cần phải có biện pháp để tránh tạp nhiễm như: đun nóng lọc thành phần môi trường khử trùng thiết bị lên men  Thu hồi sinh khối: – Do tính chất không bền với nhiệt protein nên tách chiết hay tinh chế không nên để nhiệt độ cao III Kết luận: Ứng dụng vi sinh vật lĩnh vực thực phẩm người biết đến từ lâu đời, ngày lĩnh vực ngày trọng nghiên cứu thu nhiều thành tựu nhiên hiệu chưa cao Ngoài sản phẩm nêu trên, từ nguồn nguyên liệu bã mía rỉ đường, tác dụng vi sinh vật thu nhiều sản phẩm khác có giá trị kinh tế cao acid glutamic, acid citric,… Trang 10 Bộ môn Vi sinh thực phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO http://images.google.com.vn http://elearning.hueuni.edu.vn http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn Vương Thị Việt Hoa, Vi Sinh Thực Phẩm Nguyễn Văn Đạt-Bùi Huy Than., Tận Dụng Phế Liệu Công Nghiệp Thực Phẩm NXB khoa học kỹ thuật Trang 11 ... C,N,P chất dinh dưỡng khác  Ngăn ngừa nhiễm tạp môi trường thiết bị sản xuất  Cấy VSV mong muốn  Tách sinh khối vsv khỏi môi trường nuôi cấy  Hậu xử lý sinh khối (có khơng) Một số ý q trình:... chất khoáng - 4% Các chất hữu có rỉ đường acid, rượu, acid amin, purine vitamin Hàm lượng muối phosphate rỉ đường thường thấp 2.1.3 Tổng quan cồn Cồn hay etanol, rượu etylic, hydroxyetan Công thức... 2.1.6 Thuyết minh quy trình: Trang Bộ mơn Vi sinh thực phẩm Xử lý rỉ đường: Phải bổ sung nguồn phospho vào mơi trường dinh dưỡng Trong rỉ đường có chứa hợp chất có tác dụng kích thích sinh trưởng