QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL TỪ NGUYÊN LIỆU CHỨA TINH BỘT

Đề tài:
QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL
TỪ NGUYÊN LIỆU CHỨA TINH BỘT
HỌC PHẦN
VI SINH HỌC CÔNG NGHIỆP
Ethanol là một trong những hơp chất hữu cơ được
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: y tế, dược
phẩm, hóa chất… cũng như trong đời sống hàng ngày.
Do đó, sản xuất Ethanol với số lượng lớn trên quy
mô công nghiệp là một trong những yêu cầu của nền
kinh tế nhằm cung cấp phần nào nguồn nhiên liệu, hóa
chất cho nền công nghiệp cũng như góp phần hạn chế ô
nhiễm môi trường.
Hiện nay, có rất nhiều quy trình, công nghệ khác
nhau được ứng dụng trong thực tế sản xuất ethanol.
Sau đây chỉ xin giới thiệu quy trình sản xuất ethanol từ
nguyên liệu chứa tinh bột.
I. MỞ ĐẦU
Ethanol nguồn
nhiên liệu sạch
1. TÁC NHÂN VI SINH VẬT
II. NỘI DUNG
2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT
3. THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ
4.MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG
VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
II. NỘI DUNG
2.1. Tác
nhân vi
sinh vật.
2.2.Quy trình

sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
2.1. Tác nhân VSV
Trong sản xuất cồn từ nguyên liệu
tinh bột có thể kể đến một số VSV
như:
- Nấm men
- Nấm mốc
- Vi khuẩn Zymomonas mobilis…
Hệ Vi Sinh Vật trong lên men cồn
thường sử dụng một số chủng như:
Saccharomyces cerevisiae,
Sac.uvarum, Schizosaccharomyces
pombe, và Kluverromyces sp.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác
nhân vi
sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ

2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
* Nấm mốc rất phổ biến trong thiên
nhiên, chủ yếu là trong đất và cỏ
cây, có cấu tạo sợi và mang bào tử.
Khác với nấm men và vi khuẩn, nấm
mốc thuộc vi sinh vật đa bào. Hệ sợi
nấm được gọi là mixen, gồm nhiều
sợi đang chéo nhau tựa rễ cây, nhờ
đó nấm hút được chất dinh dưỡng từ
môi trường. Trong sản xuất chế
phẩm amylaza dùng cho sản xuất
rượu, người ta dùng nhiều nhất là
các vi nấm thuộc chi Aspergillus,
sau đó là Mucor.
* Các chủng nấm men thường dùng
để lên men dịch đường hoá tinh bột
theo quy mô công nghiệp thường là:
–
S. cerevisiae Rasse II (chủng II),
–
S. cerevisiae Rasse XII (chủng
XII).
–
Chủng M, chủng MTB Việt nam
(được phân lập từ men thuốc
bắc). Các chủng nấm men dùng

để lên men dịch rỉ đường là:
chủng 396 Trung Quốc, chủng I-A
Liên Xô cũ, chủng “T” Việt Nam.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác
nhân vi
sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
II. NỘI DUNG
2.1. Tác
nhân vi
sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc

phục:
**Nhân giống:
Tùy thuộc vào chủng, giống,
trạng thái sinh lý cũng như điều kiện
nuôi cấy mà tỉ lệ thành phần môi
trường có thể thay đổi. Tuy nhiên,
thành phần các chất dinh dưỡng có
thể kể đến như: glucide, protide, chất
khoáng, các nguyên tố vi lượng,
vitamin,…
II. NỘI DUNG
2.1. Tác
nhân vi
sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
**Nhân giống:
Môi trường dinh dưỡng:
Cho tới nay nguyên liệu từ thực vật
được xem là nguồn dinh dưỡng đầy đủ và
tương đối hoàn thiện đối với mọi cơ thể
sống. Chất dinh dưỡng bao gồm glucid,

protid, chất khoáng, các nguyên tố vi lượng,
vitamin v.v…trong sản xuất chế phẩm
amylaza theo phương pháp nuôi cấy bề mặt
trên canh trường rắn người ta hay dùng
nhất là cám lúa mì.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác
nhân vi
sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
**Nhân giống:
- Nuôi cấy trong PTN:môi trường nuôi cấy
phải chứa đầy đủ chất dinh dưỡng và được
tiệt trùng. Trong điều kiện hiện nay, môi
trường có thể chỉ dùng malt đại mạch.
- Nuôi cấy trong sản xuất: Môi trường dùng
để gây men trong sản xuất không có gì đặc
biệt, thường lấy trực tiếp ở thùng đường hóa,
nhưng cần đường hóa thêm để đảm bảo hàm
lượng đường 60g/l trở lên. Nhân giống có thể
tiến hành gián đoạn, bán liên tục hoặc liên

tục.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác
nhân vi
sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
Hoạt độ của một số chủng nuôi trên môi
trường cám lúa mì theo pp bề mặt:
Chủng Hoạt độ dv/g chất khô
Hoạt độ
amylaz
a
Hoạt
độ
D
Hoạt
độ
Glu
Hoạt độ
Pr
Asp.oryzae KC

Asp.oryzae U476
Asp.niger S4-10-
111
Asp.awamori 22
70.0
85.0
0.65
14.5
450.0
665.0
437.0
850.0
30.0
80.0
70.0
30.0
50.0
40.0
0.5
0
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy
trình sản
xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số

nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
Nguyên liệu
tinh bột
Nấu nguyên liệu
Đường hóa
nguyên liệu
Lên men
dịch đường
Chưng cất và
tinh chế
Nấm men
Nhân
giống
Nhân
giống
Nấm mốc
Enzyme
amylaza
Ethanol
3.1 Nguyên liệu tinh bột:
Nguyên liệu được sử dụng chủ yếu là:
bã sắn, khoai, tấm gạo, ngô….
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân vi
sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.

2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân hư
hỏng và biện
pháp khắc phục:
3.2 Mục đích của nấu nguyên liệu:
•
Là phá vỡ màng tế bào tinh bột và
biến tinh bột thành trạng thái hoà tan
trong nước. Hiện nay, trên thế giới có
hai xu hướng về nhiệt độ nấu là 145-
155
0
C trong thời gian dài hoặc 170-
180
0
C trong thời gian ngắn. Trong quá
trình nấu tinh bột sẽ được trương nở
và hồ hoá.
•
Nguyên liệu tinh bột sau khi được
hồ hoá được làm nguội về nhiệt độ
60
0
C (± 2
0
C) để thực hiện quá trình
đường hoá.

II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyế
t minh
công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
3.3 Đường hóa ngun liệu:
•
Khái niệm: là quá trình dùng enzym amylase
để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên
men. Quá trình này quyết đònh phần lớn hiệu
suất thu hồi rượu.
* Đường hố bằng chế phẩm amilase của nấm mốc:
Tùy theo cách sử dụng nấm mốc mà phương pháp
sản xuất rượu có thể chia làm hai cách:
-Phương pháp amylo: Thủy phân bằng Mucor rouxxi.

-Phương pháp Mucomalt: Thủy phân bằng một lượng
amylase đã chuẩn bị đủ từ các loại nấm Aspergillus
niger hoặc A. oryzae.

Nhược điểm của phương pháp này là dễ nhiễm

trùng và chu kỳ sản xuất q dài.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.Quy trình sản
xt.
2.3.Thuyế
t minh
cơng
nghệ
2.4.Một số
ngun nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
3.3 Đường hóa nguyên liệu:
* Đường hoá bằng acid: Có thể đường hoá
các nguyên liệu bọt bằng H
2
SO
4
hay HCl.
–
Nguyên liệu được tán nhỏ và trộn với một
lượng nhất định acid đã pha loãng và nung
bằng hơi dưới áp suất. Sau khi thuỷ phân
xong người ta thường điều chỉnh pH = 4-
4,5 bằng dung dịch NH3, NaOH, Na
2
CO

3

hay CaCO
3
. Trong đó NH
3
ưa được dùng
hơn cả, vì nó còn là nguồn nitơ tốt đối với
nấm men.
–
Nếu thuỷ phân bằng H
2
SO
4
thì trung hoà
bằng CaCO
3
, cặn CaSO
4
tách ra bằng cách
lọc hay để đứng cặn rồi lọc.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyế
t minh
công
nghệ

2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
3.4 Lên men dịch đường:
Có thể được thực hiện bằng phương
pháp lên men gián đoạn, hoặc liên tục.
•
Phương pháp lên men gián đoạn:
Là cả quá trình lên men từ đầu đến
cuối được thực hiện trong cùng một
thiết bị; thời gian lên men khoảng 68-80
giờ ở nhịêt độ 36-37
0
C. Đặc điểm của
phương pháp lên men bán liên tục là
giai đoạn lên men chính thực hiện liên
tục và xảy ra trong nhiều thùng lên men
(thường là 6 thùng) và thời gian này
kéo dài 60-62giờ, giai đoạn cuối gián
đoạn.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.Quy trình sản
xuât.
2.3.Thuyế
t minh
công

nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và
biện pháp khắc
phục:
3.4 Lên men dịch đường:
•
Phương pháp lên men liên tục:
Là rải đều các giai đoạn lên men mà
mỗi giai đoạn đó được thực hiện trong
một hoặc nhiều thiết bị lên men có liên
hệ với nhau. Hệ thống lên men liên tục
thường có 11-12 thùng được nối với
nhau bằng các ống chảy chuyền và van
điều chỉnh. Kết thúc quá trình lên men
ta thu được dấm chín với nồng độ rượu
khoảng 7-9%.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyế
t minh
công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và

biện pháp khắc
phục:
3.5 Quá trình chưng cất và tinh chế:
Để thu được cồn tinh chế, người ta thực
hiện hai quá trình là chưng cất và tinh chế.
Hai quá trình này được thực hiện trên các
tháp chưng cất và tháp tinh chế.
o
Quá trình chưng cất là quá trình tách
cồn cùng với các tạp chất dễ bay hơi
ra khỏi dấm chín; kết thúc quá cất và
tinh chế còn được gọi là quá trình
chưng luyện, chưng cất ta được cồn
thô.
o
Quá trình tinh chế là quá trình tách
tạp chất ra khỏi cồn thô và cuối cùng
ta nhận được cồn tinh chế.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyế
t minh
công
nghệ
2.4.Một số
nguyên nhân
hư hỏng và

biện pháp khắc
phục:
Nguyên nhân hư hỏng:
* Nhiễm khuẩn:

Khâu tuyển chọn nấm men, nấm mốc
chưa đạt yêu cầu về mặt kĩ thuật
(thường bị nhiễm một số VSV khác) dẫn
đến khi đưa và sử dụng thường làm hư
hỏng nguyên liệu hoặc quá trình lên
men không triệt để hay làm sản phẩm
có nhiều tạp chất.

Một số thiết bị không đảm bão về mặt kĩ
thuật cũng dẫn đến nguyên liệu bị hư
hỏng.

Nguyên liệu đưa vào sản xuất chưa vô
trùng triệt để.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên
nhân hư

hỏng và
biện pháp
khắc
phục:
Nguyên nhân hư hỏng:
* Kỹ thuật:

Môi trường nhân giống VSV không đảm
bảo thường bị tạp nhiễm các VSV lạ
như vi khuẩn, nấm mốc, nấm men.

Các yếu tố môi trường không phù hợp
trong cả quá trình sản xuất: nhiệt độ, áp
suất, O
2
, pH,….

Nguyên liệu không đảm bảo chất lượng.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên
nhân hư
hỏng và

biện pháp
khắc
phục:
Biện pháp khắc phục:
* Nhiễm khuẩn:

Tuyển chọn kĩ càng các loại VSV
đạt yêu cầu, đúng chủng loài.

Chọn thiết bị đảm bão để nguyên
liệu không bị nhiễm khuẩn trong cả
quá trình sản xuất.

Nguyên liệu trước khi đưa vào
chế biến phải được xử lý và khử
trùng triệt để.
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên
nhân hư
hỏng và
biện pháp
khắc

phục:
Biện pháp khắc phục:
* Kỹ thuật:

Đảm bão đúng kĩ thuật môi trường
nhân giống VSV.

Đảm bão các yếu tố môi trường phù
hợp trong cả quá trình sản xuất: nhiệt
độ, áp suất, O
2
, pH,….
II. NỘI DUNG
2.1. Tác nhân
vi sinh vật.
2.2.Quy trình
sản xuât.
2.3.Thuyết
minh công
nghệ
2.4.Một số
nguyên
nhân hư
hỏng và
biện pháp
khắc
phục:
- Tác nhân vi sinh vật dùng trong quá trình
đường hóa là một số loài nấm mốc:
Rhizopus, Mucor rouxii, Aspergillus (A.

niger, A. awamori, A. oryzae )
- Nấm men dùng trong sản xuất rượu là
chủng Saccharomyces cerevisiae.
•
S. cerevisiae Rasse II (chủng II),
•
S. cerevisiae Rasse XII (chủng XII).
•
Chủng M, chủng MTB Việt nam (được
phân lập từ men thuốc bắc). Các
chủng nấm men dùng để lên men dịch
rỉ đường là: chủng 396 Trung Quốc,
chủng I-A Liên Xô cũ, chủng “T” Việt
Nam.
III. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
3.1.Tác
nhân vi
sinh vật.
3.2. Một số
lưu ý trong
quá trình
sản xuất.
3.3. Tình
hình sử
dụng:
III. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
3.1.Tác
nhân vi
sinh vật.
3.2. Một số

lưu ý trong
quá trình
sản xuất.
3.3. Tình
hình sử
dụng:
Saccharomyces cerevisiae
Zymomonas mobilis