Chuẩn bị nguyên liệu
Để sản xuất Rum quan trọng nhất là tỷ lệ đường so với tro của rỉ đường. Theo tính toán tỷ lệ tốt nhất là lường đường : tro là 6.5 : 1. Rỉ đường được pha loãng đến nồng độ 55%
chất khô, thanh trùng đến 800C, thêm amon sunfat cùng bã rượu và đưa hàm lượng đường
lên men đến 12-14%.
Lên men
Để sản xuất Rum người ta dùng nấm men Sizo sacharomyces (5-10% so với dung
lượng nguyên liệu). Lên men tiến hành ở 25-270C trong thiết bị lên men kín. Ngay sau khi
hàm lượng đường trong dịch lên men giảm xuống còn 5.5-6 g/ml thì cho vi khuẩn Butylic
granulobacter vào 2-3% thể tích dịch và giữ nhiệt độ lên men ở 29-300C trong 4 ngày.
Chưng cất dịch lên men
Dịch lên men chứa 4.8-5.8%, tách lấy nấm men và cất trên thiết bị cất có tháp tinh chế, thiết bị ngưng tụ hồi lưu và thiết bị làm lạnh.
Tàng trữ và để ngấu
Rum thô có độ đậm đặc 60% được pha loãng đến 50% rồi được chuyển vào thùng gỗ
và bảo quản 4 năm trong kho có nhiệt độ 18-230C để cho ngấu.
Đóng chai
Rum để ngấu được đổ vào bể trộn, pha loãng bằng nước cất đến độ đặc 45% rồi pha màu, lọc và đóng chai.
2.4. ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT NẤM MEN BÁNH MÌ 2.4.1. Quy trình sản xuất Tàng trữ để nấu Đóng chai Xử lý Làm lạnh Ly tâm Rửa Canh trường nuôi cấy
Cấy nấm men Cho vào thùng nuôi cấy
Phối trộn Rỉ đường mía
Ép Thành phẩm
2.4.2. Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu
Vi sinh vật
Để sản xuất nấm men bánh mì người ta sử dụng chủ yếu là các chủng Saccharomyces
cerevisiae. Chủng này bền nhiệt, có thể sinh sản nhanh đồng thời kéo dài hoạt tính enzim của mình ở nhiệt độ cao.
Trong quả trình sinh trưởng phát triển, nấm men chịu tác động của một số yếu tố của
môi trường nuôi cấy:
+ Nồng dộ glucoza: trong sự sinh trưởng hiếu khí của men bánh mì với nồng độ 20 ml là enzim hô hấp đã bị ức chế.
+ Nồng độ CO2: 40% không khí sục vào sẽ bắt đầu kìm hãm sinh trưởng và đến 50% thì ức chế gần như hoàn toàn.
+ Ôxy: Là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng của nấm men. Khi thiếu ôxy hoàn toàn cần bổ sung thêm các acid béo chưa no và egosterol (đảm bảo cho sự sinh tổng hợp các acid béo chưa no và các Sterol do một số enzim cần có sự tham gia của ôxy phân tử được bình thường). Nhu cầu về ôxy của nấm men nằm trong khoảng 5.5 mg/g chất khô nấm men được tạo thành.
+Đường: Nồng độ đường là nhân tố cơ bản quy định sự sinh trưởng và tốc độ lên men của nấm men. Nồng độ đường quá thấp thì không đủ cho nấm men phát triển còn nếu quá cao sẽ dẫn đến sự tạo thành rượu. Đây là kết quả không có lợi cho nuôi cấy. Để hạn chế hiện tượng này cần nuôi cấy nấm men ở nồng độ đường rất thấp.
Rỉ đường
Rỉ đường dùng làm cơ chất cho nhiều quá trình lên men, nguyên nhân chính là do giá thành hạ so với nguyên liệu chứa đường khác, đồng thời ngoài saccharoza nó còn chứa một số chất hữu cơ, vô cơ và vitamin có giá trị.
+ Thành phần có lợi: Biotin: 2.5 mg/g
Acid pantohenic: 15- 55 mg/kg
Hàm lượng chất chứa nitơ: 2-4%
+ Thành phần có hại:
Ngoài những thành phần có ích cho sự sinh trưởng của nấm men, rỉ đường cũng có thể chứa các hợp chất có hại có thể làm hỏng quá trình sản xuất nấm men:
Rỉ đường có màu tối nên men làm ra tối màu.
Có thể dễ dàng nhiễm vi sinh vật có thể gây nên những vấn đề trong lên men và sự xếp loại chất lượng dựa vào nồng độ các vi sinh vật tạp nhiễm. Rỉ đương bị nhiễm tạp mạnh có đặc điểm chất khô nằm dưới 75%, pH dưới 7.0 và một hàm lượng đường chuyển hoá cao.
Xử lý rỉ đường
Làm trong rỉ đường: Người ta dùng Sunfurit, đun nóng tới 120-125oC/ phút để kết tủa
một số chất vô cơ chìm xuống kéo theo một số chất lơ lửng. Sau đó trung hòa lượng acid dư
bằng CaCO3. Rỉ đường sau đó được khử màu bằng than hoạt tính. Tiếp theo tiến hành lọc
trong ta thu được rỉ đường trong.
Phối trộn dung dịch nuôi cấy
Đối với rỉ đường mía cần bổ sung nitơ: Nước amoniac 18-23% nitơ, Sunfatamon (20-
21% nitơ) có thể dùng muối nitrat, ure... Bổ sung thêm phốt pho ở dạng muối hoặc octophotphoric. Thêm nước sạch (nước chỉ được phép chứa ít vi khuẩn và rất ít sắt), điều chỉnh pH = 4-5. Sau đó đun dung dịch trên vào bể trung gian, từ đây dung dịch được bơm vào thùng lên men.
Cấy nấm men
Lấy khoảng 25% lượng nấm men cần thu vào dung dịch đã bơm vào thùng lên
men( 50% dung dịch so với thể tích thùng). Để cho nấm men sinh trưởng, cứ sau 1h lại bơm thêm dung dịch. Đây là phương pháp bổ sung định kì: dịch rỉ đường được đưa vào theo một chương trình theo đó sự bổ sung dịch lên men tăng đồng bộ theo sự tăng sinh khối tế bào ở trong nồi lên men. Bằng cách đó đường có mặt trong dịch nuôi có thể chuyển hoá toàn bộ thành nguyên liệu tế bào mà không bị hao hụt do hiện tượng tạo thành etanol.
Ly tâm
Sau khi quá trình sinh trưởng kết thúc (9-12h) canh trường được đưa vào máy ly tâm
để tách nấm men.
Rửa
Nấm men thu được được rửa bằng nước sạch 4-5 lần.
Làm lạnh
Nhằm hạn chế hô hấp của nấm men, giảm hao hụt khối lượng.
Dùng máy ép lọc khuôn để ép thành bánh nấm men trong các thùng gỗ hoặc thùng nhôm để tách không khí xâm nhập.
Bảo quản men bánh mì thành phẩm
Men ép chứa 67-71% độ ẩm được nén trong các thùng gỗ hoặc nhôm để tránh không khí xâm nhập và giữ lạnh. Nhiệt toả ra do hô hấp của nấm men trong quá trình bảo quản phải được loại bỏ ngay, nếu không độ bền của men ép sẽ bị giảm rõ rệt. Khi xuất xưởng, hàm lượng nước của nấm men được nâng lên 72-75% và nấm men được đóng gói. Bằng cách sấy khô bằng không khí nóng người ta thu được men khô có trọng lượng khô 95-96% có hoạt tính lên men cao.
Tiêu chuẩn nấm men bánh mì:
- Không bị nhiễm vi sinh vật khác như: vi khuẩn lactic, butiric. - Men ép chứa 67-71% độ ẩm.
- Hoạt tính lên men cao.
2.4.3. Ứng dụng trong đời sống
Men bánh mì được sử dụng trong công nghịêp sản xuất bánh mì, bánh ngọt và các loại bánh làm từ bột nhào dùng trong gia đình. Để sản xuất bánh mì trắng, người ta cần một lượng nấm men với tỷ lệ 2%, với các loại bánh ngọt nhỏ cần 3-5%, bánh sữa 4-5% (so với trọng lượng bột). Theo quy trình sản xuất hiện nay, toàn bộ nấm men được bổ sung trực tiếp vào bột nhào khác với trước kia thường cho nấm men phát triển một lượng bột nhào nhất định rồi mới dùng nó để nhân lên trong toàn bộ khối bột.
Hoàn nguyên phi đối xứng acetoaetatetil bằng nấm men bánh mì.
2.5. ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT ACID2.5.1. Sản xuất aicd lactic 2.5.1. Sản xuất aicd lactic
Đây là quá trình chuyển hoá yếm khí Gluxit thành acid lactic nhờ hoạt động sống của vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic. Mật rỉ được dùng làm nguồn nguyên liệu Cacbon chủ yếu trong phương pháp sinh hoá acid lactic.
2.5.1.1. Quy trình sản xuất
Thuỷ phân Pha loãng
GVHD: ThS. Hồ Xuân Hương Trang 24
Rỉ đường
Nguyên liệu khác
Dịch lên men
Lên men
Muối Lactat canxi
Cô đặc Tách kết tủa CaSO4 Kết tinh Trung hoà Tinh chế VK Lactic Ca(OH)2,CaCO3 10% Tinh bột
2.5.1.2. Thuyết minh quy trình
Các phân đoạn chính trong quy trình:
Chuẩn bị dịch lên men
Với nguyên liệu là mật rỉ. Đầu tiên pha loãng mật rỉ theo tỷ lệ nước/rỉ = 3/1, sau đó dùng than hoạt tính để khử màu và làm sạch. Tiếp theo pha thêm nước để dịch pha loãng đạt nồng độ 10-12%. Sau đó acid hóa bằng acid sunfuric với lượng acid bằng 5% so với lượng
đường trong dịch, đun tới 90-95oC, giữ trong 60 phút để thanh trùng và chuyể hoá đường
saccharose. Làm nguội dịch đến 500C rồi cấy giống thuần khiết với lượng 2-2,5% theo thể
tích và cho lên men trong thùng lên men ở nhiệt độ ổn định là 50oC.
Để trung hoà acid tạo ra trong thùng lên men tới pH 6,3-6,5. Quá trình lên men được khuấy liên tục, sau 7-8 ngày thì kết thúc, dịch lên men lúc này chúa 11-14% lactat canxi.
Lượng men giống chiếm khoảng 3-5% thể tích thùng lên men. Thùng có cánh khuấy
và ruột gà để cung cấp nhiệt. Lên men lactic được tiến hành ở nhiệt độ 500C. Ở nhiệt độ 46-
48oC, vi khuẩn lactic Penbriuki lên men kém, đồng thời các tạp khuẩn sẽ phát triển. Ngược
lại ở nhiệt độ 53-55oC hoạt tính của vi khuẩn sẽ giảm sút. Để giữ pH người ta dùng vôi bột
hoặc bột phấn để trung hoà acid tạo thành. Mặt khác bổ sung dịch đường trong dịch lên men khoảng 10-12%. Lượng đường lên men trung bình trong ngày vào khoảng 1-1,5 % và kéo dài khoảng 7-10 ngày. Đường sót lại có thể đạt 0,1-0,2%, đôi khi tăng lên 0,5-0,7%. Cuối lên men dung dịch có thể chứa 12-14% lactat canxi.
Xử lý dịch lên men và thu acid lactic
Dịch đã lên men được đun nóng đến 80-90oC, rồi được xử lý bằng nước vôi tới pH
10-11. Để yên trong 3-5 giờ để lắng và tách các chất keo, protit và cacbonat canxi dư. Dịch
trong sau khi lắng được lọc qua máy lọc ép khung bản ở nhiệt độ 70-80oC, nước lọc cho chảy
vào trong thùng để kết tinh lactat canxi ở nhiệt độ phòng. Khối tinh thể được lọc qua máy lọc ép khung bản, rồi được chuyển vào thùng để phân giải bằng acid sunfuric ở nhiệt độ 60- 70oC. Ở đây xảy ra phản ứng:
Ca(C3H5O3)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2C3H6O3
Dung dịchnhận được gọi là acid lactic thô. Acid lactic thô được xử lý bằng Kali
feroxyanua 20% và than hoạt tính để khử màu, hóa chất thích hợp khác để loại bỏ các kim loại, cuối cùng đem cô đặc đến nồng độ 25%.
Để điều chế acid lactic tinh khiết làm dược phẩm., acid lactic thô được cất trong môi trường chân không nhờ hơi nuớc. Acid lactic thô nồng độ 25% được cho vào nồi cất bằng đồng rồi đun nhẹ. Hơi đi vào nồi theo ống ruột gà và được ngưng tụ trong 2 máy làm lạnh.
Máy thứ nhất có nhiệt độ 95-98oC, acid lactic ngưng tụ có nồng độ 40-45%, acid này được
lấy riêng và đem đi cô đặc đên 80-90% trên tháp cất. Máy lạnh thứ hai thu được nước cất có chứa 0,2-0,5% acid lactic.
Với cách trên sẽ thu được acid lactic sạch với hiệu suất đạt 75-90%.
2.5.1.3. Ứng dụng trong đời sống
Acid lactic có nhiều trong rau quả muối chua và các sản phẩm lên men chua như sữa chua, bánh bao, bánh mì, bún, nước giải khát lên men,…do quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn. Acid này tham gia vào quá trình tạo vị, có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối làm tăng khả năng bảo quản sản phẩm. Đối với các sản phẩm lên men từ thịt như thịt thính, nem chua,…do tác dụng của các enzyme có trong tế bào thịt chuyển hóa glycozen thành acid lactic. Trong công nghiệp acid lactic được sản xuất bằng con đường lên men lactic.
Acid lactic có vị chua dịu nên được dùng trong công nghiệp bánh kẹo, ứng dụng trong lên men rau quả và bảo quản rau quả.
2.5.2. Sản xuất acid citric
Nguyên liệu chính để sản xuất acid citric là rỉ đường. Vi sinh vật biến đường thành
acid là nấm mốc Asp. Niger. Chúng sinh ra chủ yếu bằng con đường tạo ra bào tử. Quá trình
phân huỷ đường thành acid cũng giống như đối với sản xuất acid lactic.
2.5.2.1. Quy trình sản xuất Thủy phân Pha loãng Ca(OH) 2,CaCO 3 10% Tinh bột Rỉ đường H2SO4 Nguyên liệu khác Dịch lên men
Muối Citrat canxi Lên men Tách kết tủa Cô đặc Trung hoà Tinh chế Kết tinh Nấm mốc
2.5.2.2. Thuyết minh quy trình
Chuẩn bị dịch lên men
Ngoài rỉ đường để cho vi khuẩn phát triển và tạo acid thì môi trường cần có: 0,07%
Nitơ, 0,016-0,021% P2O5. Các Ion K, Mg, Zn và các nguyên tố khác chỉ cần rất ít. Người ta
đã coi rằng K, Mg, S, F và Nitơ có đầy đủ trong rỉ đường do đó không cần phải bổ sung vào
môi trường, chỉ cần thêm KH2PO4và một lượng nhỏ ZnSO4- Chất kích thích tạo thành mixen
và tổng hợp acid lactic.
Để chuẩn bị dịch lên men, trước hết rỉ đường cần được xử lý, làm sạch, lọc trong và tiệt trùng, được chứa trong thùng cao vị có nồng độ 25-28%, được acid hoá bằng HCl.
Thùng chứa các chất dinh dưỡng cần bổ sung cũng cần được đặt ở vị trí cao, tất cả đều phải đựợc tiệt trùng.
Chuẩn bị dịch nấm giống và lên men
Chuẩn bị dịch nấm giống từ các dịch vô trùng, chuẩn bị dịch lên mem chứa 3-4% đường. Sau đó hoạt hoá giống trong 5 giờ bằng cách cho vào dung dịch một lượng bào tử theo tỷ lệ 1g/lít canh trường.
Tuỳ theo thùng gây giống mà ta cho dịch bào tử vào, cánh khuấy làm việc liên tụcvà
sục khí vô trùng liên tục trong khoảng 28-36 giờ, nhiệt độ 34-35oC. Lượng không khí sục
trong giai đoạn đầu là 9-10m3/ giờ với thùng dung tích 50m3.
Chất lượng nấm giống cần được thường xuyên kiểm tra qua thời gian là: 12, 24, 36 giờ kể từ khi cấy. Sau 36 giờ dùng áp suất không khí vô trùng đẩy nấm vào thùng lên men. Lượng nấm giống chiếm khoảng 10-12% thể tích thùng lên men. Dịch lên men cũng được chuẩn bị tương tự và chứa 3-4%. Theo thời gian phát triển, nồng độ đường sẽ giảm, do đố cần bổ sung dịch đường đặc với tốc độ 0,5-0,8m3/giờ.
Để sản xuất acid cần khống chế nhiệt độ ở 31-32oC. Lượng không khí trong những
giờ đầu vào khoảng 100 m3, tăng dần sau 2 giờ tới 800-1000 m3/giờ và giữ ở mức độ trên
trong thời gian lên men đối với thùng có dung tích 50 m3. Áp suất trong thùng vào khoảng
0,1-0,2 kg/cm2.
Lên men được coi là kết thúc khi độ chua không thay đổi trong khoảng 4-6 giờ lên men cuối. Tuỳ thuộc vào hoạt độ và khả năng lên men của nấm mốc, thời gian lên men có thể kéo dài từ 5-10 ngày. Lượng acid thu được trong 1m3 canh trường phải đạt 7,5 kg trở lên, pH sẽ giảm từ 3-4 xuống còn 2,2.
Lên men xong, ta tăng nhiệt độ dịch lên men tới 60-65oC, lọc để bỏ mixen, rửa nước
và tập trung vào thùng chứa.
Xử lý dịch lên men
Lên men xong trong dịch chứa hỗn hợp các acid: citric, oxalic, gluanic và đuờng sót lại .
Đầu tiên cần tách acid ra khỏi dịch lên men bằng cách trung hoà với nước vôi dến pH đạt 6,8-7,5. Các phản ứng xảy ra khi trung hòa:
2C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 ↓ + 6H2O (Citrate canxi) 2C6H12O7 + Ca(OH)2 = Ca3(C6H11O7)2 ↓ + 2H2O (Gluconat canxi) C2H2O4 + Ca(OH)2 = CaC2O4 ↓ + 6H2O (Oxalate canxi)
Citrat canxi và Oxalate canxi kết tủa còn Gluconat canxi cùng với các acid khác cũng như muối khoáng sẽ nằm lại trong dung dịch. Lọc và rửa bã ta sẽ thu được các muối canxi kết tủa.
Ca3(C6H5O7)2 + 3H2SO4 = 3C6H8O7 + 3CaSO4
Trong điều kiện kiện dư acid sunfuric thì Oxalat canxi sẽ hoà tan, khi đó nó sẽ bị loại bỏ khi lọc.