Chương 3. CHUẨN BỊ DỊCH LÊN MEN
2. CHU ẨN BỊ DỊCH LÊN MEN TỪ RỈ ĐƯỜNG
Việc chuẩn bị dịch lên men từ rỉ đường gồm các công đoạn: Pha loãng sơ bộ, acid hóa, bổ sung chất dinh dưỡng, bổ sung chất sát trùng và pha loãng đến nồng độ yêu cầu.
Trong rỉ đường, nồng độ chất khô và hàm lượng đường rất cao nên tạo ra áp suất thẩm thấu lớn, nấm men không thể phát triển và lên men được. Trong rỉ đường còn có nhiều tạp chất có hại cho nấm men như chất keo, chất màu lại nghèo chất dinh dưỡng, đặc biệt là các chất chứa N, P nên không phải là điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển. Rỉ đường có chứa nhiều loại vi sinh vật khác nhau, bị ức chế khi hàm lượng chất khô cao nhưng khi pha loãng dung dịch đến nồng độ thấp nhất định thì chúng sẽ phát triển.
Vì những lý do trên mà không thể tiến hành lên men rỉ đường nguyên được. Do vậy cần phải pha loãng rỉ đường để giảm áp suất thẩm thấu cho nấm men phát triển, và xử lý bằng các biện pháp như acid hóa, bổ sung chất dinh dưỡng, sát trùng để tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men rượu phát triển mạnh.
2.1. Các bước tiến hành xử lý, pha loãng rỉ đường để sản xuất rượu
Rỉ đường (80 ÷ 85Bx) → Pha loãng sơ bộ (55Bx) → Acid hóa (pH 4 ÷ 5) → Bổ sung chất dinh dưỡng (N, P) → Sát trùng (Formol, fluorsilicat Natri) → Pha loãng (Nồng độ tuỳ theo phương pháp lên men 1 nồng độ hay lên men nhiều nồng độ).
2.1.1. Pha loãng sơ bộ
Rỉ đường ban đầu có nồng độ 80 ÷ 85 Bx cần được pha loãng đến nồng độ 50 ÷ 55 Bx ≈ 30 Be.
Chú ý: Nếu pha loãng quá thì tốn thiết bị và tốn nhiều hơi khi thanh trùng bằng nhiệt nhưng có lợi là tạp chất lắng nhanh. Nếu pha đặc quá thì độ nhớt lớn, tạp chất khó lắng, acid hóa sẽ không đều.
2.1.2. Acid hóa
Dịch rỉ dường sau khi pha loãng được acid hóa bằng cách dùng acid vô cơ như HCl hoặc H3PO4 hoặc acid lactic cho vào trong rỉ đường để hạ pH của rỉ đường xuống còn 4,5 ÷ 5,0. Các nhà máy thường dùng H2SO4 đậm đặc với tỷ lệ 0,6% so với khối lượng rỉ đường đặc.
Có hai phương pháp acid hóa:
+ Acid hóa nguội: Cho acid với tỷ lệ nhất định vào rỉ đường đã pha loãng sơ bộ, ở nhiệt độ môi trường (không gia nhiệt).
+ Acid hóa nóng: Nâng nhiệt độ của rỉ đường đã pha loãng sơ bộ đến 78 ÷ 820C rồi mới cho acid vào theo tỷ lệ qui định.
Acid hóa nóng có lợi là giảm độ nhớt của rỉ đường, giúp cho các chất kết tủa dễ dàng, dễ lắng, dễ lọc... đồng thời acid hóa nóng thì đường saccharose bị chuyển hóa tạo ra các đường dễ lên men : glucose, fructose,...
2.1.3. Sát trùng
Có thể sử dụng nhiều chất sát trùng như: formol hoặc fluorsilicat Natri... vào trong rỉ đường nhằm ngăn ngừa hoặc tiêu diệt VSV xâm nhập, phát triển. Tính toán lượng hóa chất sát trùng sao cho nồng độ 0,02% so với thể tích dịch lên men.
Chú ý : Cần pha loãng các chất sát trùng trước khi cho vào rỉ đường.
2.1.4. Bổ sung chất dinh dưỡng
31
Bổ sung chất dinh dưỡng để cho nấm men phát triển tốt, quan trọng nhất là các muối chứa N và P.
Nguồn bổ sung N là các loại muối Sunfat Amon hoặc Urê . Tỷ lệ Sunfat Amon là 0,6 ÷ 0,8% so với rỉ đường, urê là 0,3 ÷ 0,4% so với rỉ đường Bổ sung P bằng muối Ca(H2PO4)2 với tỷ lệ 1%.
Ngoài ra có thể bổ sung MgSO4.7H2O với lượng khoảng 0,1% so với khối lượng rỉ đường.
Sau khi rỉ đường đã được pha loãng sơ bộ, acid hóa, bổ sung các chất sát trùng và các chất dinh dưỡng thì khuấy đều rồi để yên trong khoảng 2 - 4 giờ để cho các tạp chất lắng xuống.
Nếu rỉ đường bị nhiễm khuẩn nặng phải kết hợp dùng hơi nhiệt để nâng nhiệt độ lên 90 - 1000C.
Việc nâng nhiệt độ rỉ đường sẽ nâng cao hiệu quả xử lý rỉ đường vì ngoài tác dụng sát trùng còn có tác dụng làm cho các chất kết tủa lắng nhanh, làm chuyển hóa một lượng đáng kể đường saccharose.
2.1.5. Pha loãng đến nồng độ yêu cầu
Tùy theo phương pháp lên men một nồng độ hay nhiều nồng độ mà chúng ta pha loãng rỉ đường thành dịch rỉ đường có nồng độ khác nhau.
Lên men 1 nồng độ: dịch rỉ đường để nhân men và để lên men có cùng nồng độ 10 ÷ 12 Bx hoặc 12 ÷ 14 Bx.
Lên men nhiều nồng độ: Pha loãng dịch rỉ đường đến 12 ÷ 14 Bx để nuôi cấy nấm men và nồng độ cao hơn để lên men: 16 ÷ 18 Bx, 20 ÷ 22 Bx, 30 ÷ 35 Bx.
2.2. Tính toán pha loãng rỉ đường 2.2.1. Phương pháp đại số
Nếu gọi P là khối lượng rỉ đường ban đầu, kg.
N1: Nồng độ của rỉ đường ban đầu, Bx.
N2: Nồng độ yêu cầu cần pha loãng, Bx.
W: Lượng nước cần thêm vào để tạo hạ N1đến N2, kg.
Khi đó, do khối lượng chất khô trong rỉ đường trước khi pha nước vào và sau khi pha nước là không đổi, nên
P . N1 = ( P + W ) . N2 (1), hay
Áp dụng: Tính lượng nước cần cho vào 600 kg rỉ đường, nồng độ 80 Bx để được dịch rỉ đường có nồng độ 50 Bx .
Giải: W = 600 . ( 80 - 50 )/50 = 360 kg = 360 lít.
* Các công thức thường gặp trong tính toán pha loãng rỉ đường Nếu ta gọi: V: Thể tích của rỉ đường đã pha loãng, lít.
d: Khối lượng riêng rỉ đường đã pha loãng (kg/l) Vậy khối lượng của rỉ đường đã pha loãng sẽ là: M = V . d Ta sẽ có: P + W = V . d (3) Thay (3) vào (1) ta có: P . N1 = V .d . N2. (4) (2)
32
Lượng nước cần bổ sung: W = V . d - P (6)
Áp dụng: Cần có 25 m3 dịch rỉ đường 16 Bx (d = 1,028 tấn/m3). Xác định lượng rỉ đường 80 Bx và lượng nước cần dùng.
Giải: P = (25 . 1,028 . 16) / 80 = 5,14 tấn.
Lượng nước cần dùng : W = V . d - P = 25 . 1,028 - 5,14 = 20,56 tấn.
2.2.2. Phương pháp đường chéo
Gọi: N1: nồng độ rỉ đường ban đầu, Bx. N2 : nồng độ rỉ đường cần pha, Bx.
Ta sử dụng sơ đồ đường chéo sau để pha loãng:
Trong đó:
N2/N1 : tỷ lệ rỉ đường cần dùng so với khối lượng dung dịch đã pha.
(N1-N2)/N1: tỷ lệ nước cần dùng so với khối lượng dung dịch đã pha.
1
. 2
. N
N d
P=V (5)
N1
O
N2
N2/N1
(N1 - N2)/N1
Rỉ đường ban đầu :
Nước :
33
Câu hỏi ôn tập chương 3
Câu 1: Chuẩn bị dịch lên men từ nguyên liệu chứa nhiều tinh bột có các công đoạn chính nào?
Câu 2: Mục đích quá trình nghiền nguyên liệu? Bề mặt tiếp xúc của nguyên liệu với nước sẽ thay đổi như thế nào theo kích thước của sản phẩm nghiền? Vấn đề này ảnh hưởng như thế nào đến sự chuyển tinh bột thành chất hoà tan?
Câu 3: Giải thích trong quá trình nấu, nếu có chế phẩm enzyme ta có thể nấu ở nhiệt độ thấp hơn trong các phương pháp nấu thông thường?
Câu 4: Tại nhiệt độ hồ hoá, có sự thay đổi gì về cấu trúc tinh bột? Sự thay đổi này có ảnh hưởng đến sự thủy phân của tinh bột như thế nào? Nhiệt độ hồ hóa tinh bột phụ thuộc các yếu tố nào?
Câu 5: Sự tạo thành đường trong quá trình nấu là có lợi hay hại? Giải thích?
Câu 6: Trình bày các phương pháp nấu?
Câu 7: Quá trình chính xảy ra trong đường hóa tinh bột là gì? Các giai đoạn trong quá trình đường hóa tinh bột?
Câu 8: Phương pháp gì để phân biệt sản phẩm tạo thành khi đường hóa tinh bột?
Câu 9: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa tinh bột?
Câu 10: Các phương pháp đường hóa?
Câu 11: Chỉ tiêu chất lượng dịch đường hóa là gì?
Câu 12: Các bước tiến hành xử lý, pha loãng rỉ đường?
Câu 13: Cần lượng nước là bao nhiêu để pha loãng 2 tấn rỉ đường nồng độ 81 Bx thành dịch rỉ đường nồng độ 52 Bx?
Câu 14: Khối lượng của rỉ đường ban đầu là X kg, nồng độ 80 %, sau khi pha loãng lần thứ nhất đến nồng độ 50 % ta được dung dịch A, lấy một phần tư dung dịch A pha loãng lần thứ 2 đến nồng độ 16 %, ta được dung dịch B có khối lượng là 20 kg. Xác định X và khối lượng nước cho 2 lần pha loãng?
34
Chương 4 . NUÔI CẤY NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU