Ethanol có thể được sản xuất bằng cách áp dụng chủ yếu bốn loại hình hoạt động trong ngành công nghiệp: tĩnh, liên tục, bổ sung cơ chất và bán hên tục. Sản xuất ethanol bằng cách lên men tĩnh và liên tục được sử dụng rộng rãi hơn
Các phương pháp này có những ưu điểm nhưng có những khuyết điểm. Tuỳ vào tính chất nguyên liệu hay chi phí đầu tư và các chi phí khác mà người ta có thể lựa chọn phương pháp lên men phù họp. Hoạt động sản xuất và năng suất cũng có ảnh hưởng tới việc lựa chọn phương pháp. Tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp lên men trong công nghiệp phải đảm bảo chi phí thấp nhất và sản lượng lớn nhất.
3.1. Lên men tĩnh có bô sung cơ chât:
Quá trình lên men tĩnh bổ sung cơ chất có thể xem như một sự kết họp của các đợt hoạt động tĩnh và liên tục, là một loại hình rất phổ biến trong quá trình công nghiệp ethanoL
khoáng chất và những vitamin được cho vào ở những khoảng cố định trong khi sản phẩm vẫn hiu lại trong thiết bị cho đến cuối quá trình. - Việc bổ sung chất dinh dưỡng có thể thực hiện trong thời gian ngắn hay
dài, thời điểm bổ sung cơ chất có thể bắt đầu ngay sau khi cấy giống hoặc tại một thời điểm xác đinh trong quá trình lên men. Thông thường, chất dinh dưỡng mới được bổ sung vào khi chất dinh dưỡng ban đầu được vi sinh vật sử dụng hết.
Tỉ lệ tiêu thụ cơ chất được tính toán từ các yếu tố đã được đo như tỉ lệ khí CƠ2 khi nồng độ cơ chất không thể đo chính xác. Quá trình được tiếp tục cho đến khi 1 chất dinh dưỡng nào đó đạt giới hạn và/hoặc một sự nồng độ kìm hãm của sản phẩm đạt được.
3.2.1. ưu mểm:
- Năng suất cao hơn
Kéo dài thời gân lên men Tiết kiệm lượng giống cấy
Tăng hàm lượng cơ chất bổ sung vào thiết bị lên men nhưng không gây ra hiện tượng ức chế vi sinh vật bởi áp lực thẩm thấu cao
Mức độ linh hoạt cao
Tối ưu hóa của các điều kiện môi trường như sự tăng trưởng, hoặc giai đoạn sản xuất và tuổi thọ của các vi sinh vật trong canh trường.
3.2.2. Khuyết điểm:
Cần một số thiết bị hỗ trợ cho quá trình châm cơ chất Mức độ vô trùng kém hơn
Mặc dù có những khó khăn, quá trình bổ sung cơ chất thường được thực hiện khi những phương pháp liên tục không thể thực hiện (ví dụ, do sự biến đổi yếu hoặc nhiễm vi sinh vật) và quá trình lên men tĩnh cho kết quả giá trị năng suất thấp.
3.2. Lên men bản liên tuc:
Trong phương pháp này, phần canh trường được tháo ra tại thời điểm xác định và môi trường mới được bơm vào hệ thong.
Đặc điểm của phương pháp này là liên tục cung cấp chất lỏng sau khi đã thêm các yếu to sinh trưởng và canh trường giống (Sacchromyces
cerevesiae).
Canh trường chảy nhờ trọng lực hay bơm tù bình 1 sang bình 2 trong khi sự lên men trong bình 1 vân xảy ra. Sau đó, bình lên men 2 được làm đầy bang chất dinh dưỡng roi cho lên men. Tiếp đó, bình 3 được làm đầy với canh trường giong và kéo dài nạp chất dinh dưỡng roi bảo quản. Quá trình cứ tiêp tục xảy ra cho đên khi các bình được nạp đây.
Thể tích canh trường trong lên men bán liên tục luôn thay đổi trong khi lên men liên tục được giữ co định.
Phương pháp này áp dụng cho ngành công nghiệp lên men sản xuất các sản phẩm: giấm, penicilin, bánh men, tên men các phế liệu...
3.3.1. ưu điểm:
Không cần giong thuần khiết ngoại trừ lúc bắt đầu.
Không có khoảng thời gian chết cho vệ sinh thiết bị và nạp cơ chất. Tính linh hoạt cao.
Không đòi hỏi nhiều về điều khiển.
3.3.2. Nhươc đểm:
Chi phí đầu tư cao vì cần bình phản ứng có thi tích lớn. Nguy cơ nhiễm vi sinh vật cao.
3.3. Lên men liên tuc:
Đặc điểm của lên men liên tục là dịch đường và men giống được cho vào thùng đầu (thùng lên men chính) luôn chứa một lượng lớn tế bào trong 1 ml dịch Khi đầy thùng đầu thì dịch men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và cuối cùng là thùng chứa giấm chín. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.3.2. Ưu điểm:
Dùng một lượng lớn men giống nên lên men xảy ra nhanh. Khác với lên men gián đoạn là lượng giống ban đầu chỉ 12-15 triệu tế bào / ml nên lên men xảy ra chậm Lên men liên tục sẽ kết thúc sau 60 - 62 giờ, còn lên men gián đoạn vẫn phải kéo dài tới 72 giờ và hơn nữa.
- Nhiều men giống sẽ áp đảo đuợc tạp khuẩn.
- Độ chua của dịch đường cao, pH thấp cũng là một yếu tố không thuận lợi cho vi khuẩn và nấm men hoang dại
Sau 24 giờ đã có 78 % đường được lên men, trong khi đó ở lên men gián đoạn mới chỉ đạt 42 %.
Thiết bị được sử dụng hiệu quả hơn do giảm thời gian chuẩn bị, vệ sinh, tiệt trùng.
- Khả năng cơ giới hóa, tự động hóa cao. Chất lượng sản phẩm ổn định.
3.3.3. Nkươc điểm:
Tính ổn định của giống giảm do sử dụng trong thời gian dài.
- Yêu cầu tính toán cẩn thận và có biện pháp công nghệ phù hợp, nếu không sẽ phản tác dụng, dễ nhiễm khuẩn hàng loạt dẫn đến giảm hiệu suất lên men.