Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát sản xuất cồn Lên men
Hồ hóa
Lọc, làm nguội
Chưng cất và tinh chế Bột sắn
Đường hóa sơ bộ
Đường hóa hoàn toàn Fungamyl Nấm men Termamyl Nước stillage Cồn
Thuyết minh quy trình.
Bột sắn: chọn loại bột khô, màu sáng, mịn ít lẫn sạn và tạp chất. Hồ hóa:
Bột sắn khô được trộn với nước theo tỉ lệ nước/bột = 4/1.Lượng bột sử dụng cho một mẻ nấu là 125g, lượng nước dùng là 500ml. Sau đó gia nhiệt, độ nhớt của dịch cháo tăng dần và đến khoảng 65 – 700C thì độ nhớt đạt cực đại. Mục đích của giai đoạn hồ hóa: nhằm phá vỡ màng của tinh bột, biến chúng thành trạng thái hòa tan trong dung dịch nhằm tạo điều kiện cho sự tiếp xúc giữa enzyme với tinh bột để tăng hiệu quả thủy phân
Đường hóa sơ bộ:
Trong giai đoạn này dịch cháo tiếp tục được gia nhiệt và khi nhiệt độ nhớt dịch cháo đạt cực đại tiến hành bổ sung enzyme termamyl. Lượng enzyme termamyl sử dụng cho một mẻ nấu (125g bột) là 0,25 – 1ml. Dịch cháo được điều chỉnh về điều kiện tối ưu cho enzyme này hoạt động:
- pH: 5,5 – 7.
- Nhiệt độ: 85 – 950C. - CaCl2 : 3,75g.
Giai đoạn đường hóa sơ bộ kết thúc khi dịch cháo làm mất màu dung dịch iodine.
Mục đích của công đoạn đường hóa sơ bộ: dùng enzyme termamyl để thủy phân tinh bột thành dextrin và oligosaccharide hòa tan chuẩn bị cho giai đoạn đường hóa hoàn toàn tiếp theo. Trong quá trình này, termamyl sẽ thủy phân các liên kết 1,4 – glucosid trong amylose và amylopectin. Vì thế tinh bột đã bị hồ hóa nhanh chóng bị thủy phân thành các dextrin và oligosaccharide hòa tan. Đường hóa hoàn toàn:
Sau giai đoạn đường hóa sơ bộ, dịch cháo được làm nguội đến 50 – 600C và tiến hành bổ sung enzyme fungamyl với lượng 1 – 1,25ml/125g bột sắn.
pH dịch cháo lúc này được điều chỉnh về 5 – 6. Thời gian giữ nhiệt ở 50 – 600C là 20 – 250C.
Mục đích của giai đoạn đường hóa hoàn toàn: dùng enzyme fungamyl tiếp tục thủy phân các dextrin và oligosaccharid được tạo ra trong giai đoạn đường hóa sơ bộ để thu được các đường có khả năng lên men cao như: glucose, frucrose, maltose và một phần các dextrin mạch ngắn. Dịch đường hóa khi kết thúc có 14 – 18% đường (tương đương 8 – 90Be), đường khử khoảng 3 – 8% Lọc, làm nguội:
Mục đích: loại bỏ các cặn bã không có khả năng lên men và làm nguội đến nhiệt độ thích hợp chuẩn bị cho giai đoạn lên men. Dịch đường được làm nguội đến nhiệt độ khoảng 28 – 300C.
Lên men:
Dịch đường thủy phân sau khi được làm nguội đến 28 – 320C ta cần phải tính toán và hiệu chỉnh nồng độ đường vào khoảng 13 – 15%, pH = 4,5 – 5,2. Đồng thời tiến hành bổ sung nguồn N và P vào dịch đường thủy phân để cung cấp cho nấm men trong quá trình lên men.
Sau khi chuẩn bị dịch đường xong ta bổ sung nấm men đã được nhân giống với tỉ lệ 8 – 10% theo thể tích. Trong trường hợp lượng giống không đủ cho lên men cần phải sục khí để men giống tiếp tục phát triển. Nhiệt độ lên men 28 – 320C, pH: 4,2 – 5,2. Tế bào nấm men tiếp tục sinh sản và sinh khối phát triển đến khi đến khi nồng độ rượu đạt 5% sẽ dừng lại hoặc phát triển chậm dần đến ngừng hẳn.
Chưng cất và tinh chế: - Chưng cất:
Mục đích: tách rượu và các tạp chất dễ bay hơi khỏi giấm chín. Kết quả nhận được rượu thô hay cồn thô.
Giấm chín bao gồm các chất dễ bay hơi như: rượu, este, aldehyt và một số alcol có số cacbon lớn hơn hai, các alcol này còn gọi là alcol cao phân tử hay
dầu fusel (dầu khét). Ngoài ra trong giấm chín còn chứa tinh bột, dextrin, protit, axit hữu cơ và chất khoáng. Tuy là hỗn hợp nhiều cấu tử nhưng trong thành phần của giấm chín chủ yếu là rượu etylic và nước.
- Tinh chế:
Mục đích: tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn. Sau khi tinh chế ta thu được sản phẩm cồn tinh khiết.