cồn tinh khiết. Trong cồn thô ngoài ethanol còn có nhiều tạp chất. Dựa vào khối lượng phân tử và khả năng bay hơi người ta chia làm ba nhóm:
+ Tạp chất đầu (có nhiệt độ sôi thấp hơn ethanol: aldehyde acetic, ethyl acetate, methyl acetate, methanol…) được lấy ra giai đoạn đầu của quá trình tinh chế, được gọi là rượu đầu hay cồn công nghiệp.
+ Tạp chất cuối (có nhiệt độ sôi cao hơn ethanol và khó bay hơi, đó là rượu cao phân tử: isoamylic, isobutylic…) loại này ít tan trong nước, được gọi là dầu fusel hay rượu tạp.
+ Tạp chất trung gian, tùy thuộc vào nồng độ rượu và tính chất vật lý của các tạp chất mà nó sẽ bay hơi cùng với tạp chất đầu hay ở lại với tạp chất cuối. Số tạp chất này khó tách khỏi ethanol khi tinh chế, chẳng hạn: isobutyrate, ethyl isovalerianate. Sau khi tinh chế, tách ba loại tạp chất trên, ta có rượu tinh khiết. Hỗn hợp rượu-nước là hỗn hợp đẳng phí (có điểm sôi chung) nên với phương pháp chưng cất thông thường không thể tinh chế được rượu ethanol có nồng độ rượu >95,5% (thể tích). Vì vậy, muốn có ethanol tuyệt đối (>99%) ta phải tinh chế thêm (ví dụ: bằng phương pháp chưng luyện dưới áp suất thấp p 0,0525 atm) để hỗn hợp rượu-nước không có điểm sôi chung và cuối cùng sẽ thu được ethanol tuyệt đối.
4. Các sản phẩm chứa protein
4.1. Thực phẩm lên men truyền thống giàu protein
Bao gồm các sản phẩm khác nhau giàu protein như phomát, đậu phụ, nước mắm... và các hình thức bảo quản thực phẩm nhờ lên men acid như trong sản xuất các loại giò chả, xúc xích, cá ướp, cá mắm... Tuy nhiên, cho đến nay các ứng dụng của công nghệ sinh học hiện đại trong vấn đề này nói chung không đáng kể trừ ngành sản xuất phomát. Ngược lại các ứng dụng của công nghệ sinh học lại thể hiện rất rõ nét trong việc tạo sinh khối vi sinh vật và chế biến chúng thành các dạng thực phẩm khác nhau.
4.2. Protein đơn bào (single cell protein-SCP)
Protein đơn bào là một thuật ngữ được gọi theo quy ước dùng để chỉ vật chất tế bào vi sinh vật được sử dụng làm thức ăn cho người và động vật. Thuật ngữ này hoàn toàn không chính xác, vì sản phẩm được tạo ra thường không phải là một protein thuần khiết mà là các tế bào đã được xử lý thuộc nhiều loại vi sinh vật khác nhau bao gồm cả vi khuấn, nấm men, nấm sợi và tảo.
Sinh khối tế bào vi sinh vật luôn có hàm lượng protein cao. Do vậy, trong những năm gần đây lĩnh vực công nghệ sinh học rất chú ý nghiên cứu công nghệ sản xuất và khả năng ứng dụng của protein vi sinh vật. Quá trình sản xuất SCP gắn liền với công nghệ lên men, do vậy năng suất tạo protein của nó rất cao (30-80% khối lượng khô). Một nhược điểm quan trọng của SCP là thường chứa hàm lượng nucleic acid cao, đặc biệt là ở vi khuẩn,
những cũng ở cả nấm men và nấm sợi. Nếu các loại SCP này được sử dụng cho người thì là một vấn đề, vì ở người thiếu uricase xúc tác cho sự oxy hóa uric acid thành allantoin hòa tan hơn. Ăn nhiều các dẫn xuất của purine sẽ làm tăng hàm lượng uric acid trong máu, acid này sẽ kết tủa và tạo thành tinh thể trong các khớp và đóng góp vào việc tạo nên các viên sỏi trong đường niệu.
4.2.1. Protein từ nguồn carbohydrate
Cellulose là chất hữu cơ thường gặp nhất trên trái đất và hàng năm được tái tạo với một khối lượng khổng lồ. Các loại rơm rạ chứa tới 30-45% cellulose. Cellulose cũng gặp nhiều trong bã mía, nước thải công nghiệp gỗ, công nghiệp dệt và các chất thải của các ngành công nghiệp thực phẩm. Sản xuất SCP từ cơ chất cellulose là một hướng có nhiều triển vọng. Các vi sinh vật thích hợp cho việc sử dụng cellulose là xạ khuẩn ưa nhiệt, vi khuẩn từ dạ cỏ của các động vật nhai lại và nhiều loại nấm sợi khác... Trong tự nhiên, ít gặp cellulose thuần khiết mà nó thường nằm dưới dạng liên kết với các polymer khác như lignin, pectin, hemicellulose... Lignin là một polymer được tạo nên nhờ sự ngưng tụ của các gốc rượu. Lignin bao quanh các sợi cellulose bằng một mạng lưới ba chiều và do vậy ngăn cản sự phân giải cellulose nhờ enzyme. Riêng việc làm giảm độ lớn của hạt đã cho phép tăng đáng kể sự phân giải cellulose.
Đến nay, mới chỉ có sản phẩm protein từ nấm (mycoprotein) là protein vi sinh vật duy nhất được cho phép sử dụng làm thực phẩm cho người và gia súc. Mycoprotein là dạng thực phẩm chứa sợi nấm Fusarium graminearum. Sinh khối được tạo ra trong quá trình nuôi cấy nấm liên tục trên môi trường chứa glucose và muối ammonium. Sau khi quá trình lên men kết thúc, người ta tiến hành xử lý nhiệt đối với sinh khối nấm thu được nhằm mục đích giảm lượng ribonucleic acid của nó. Cuối cùng tách sợi nấm bằng cách lọc chân không. Quy trình công nghệ này có năng suất tạo sinh khối giàu protein cao hơn rất nhiều lần so với chăn nuôi.
4.2.2. Protein từ vi khuẩn lam cố định đạm và vi tảo
Vi tảo (microalgae) là tập hợp những loài tảo có kích thước nhỏ bé và có thể thích hợp được với việc sử dụng các phương pháp nuôi cấy đối với vi sinh vật. Vi khuẩn lam (cyanobacteria) trước đây được gọi là tảo lam, hay
tảo lam-lục. Trong phần này, chúng ta xếp hai loại này chung với nhau vì giữa chúng có nhiều đặc điểm sinh lý khi nuôi cấy giống nhau. Do đó, qui trình sản xuất thu sinh khối của chúng về cơ bản là không khác nhau.
Ngay từ những năm 1940, người ta đã biết một số vi tảo có khả năng trong một thời gian ngắn tạo ra một lượng sinh khối rất lớn chứa tới 40-60% protein khối lượng khô (Chlorella sp.) và 50-55% protein khối lượng khô (Scenedesmus). Ở vi khuẩn lam, đặc biệt là chi Spirulina hàm lượng protein lên đến 60-70% khối lượng khô. Hàm lượng các amino acid của những protein ở vi tảo và vi khuẩn lam khá cân đối gần với quy định của protein tiêu chuẩn. Đặc biệt là lượng amino acid không thay thế trong protein rất cao có khi lên đến 42%.
Đến đầu những năm 1960, tảo lam cố định đạm cũng được bắt đầu nuôi trồng rộng rãi trên thế giới, bánh tảo được sử dụng làm thực phẩm cho người dân, còn bột tảo được sử dụng rộng rãi làm thực phẩm bổ sung cho trẻ em suy dinh dưỡng và tăng tích sữa cho sản phụ. Chlorella được nuôi trồng đại trà từ thập niên 1950. Để nuôi trồng ở quy mô công nghiệp vi tảo và vi khuẩn lam, người ta sử dụng hai hệ thống cơ bản là hệ thống kín và hở.
- Hệ thống kín. Là một hệ lên men, dùng ánh sáng nhân tạo có cường độ cao và có sục khí CO2. Ưu điểm của phương pháp này là không phụ