Rượu bia nướcgiảikhát - Lớp chiều T7 - Đề tài 9 Lên men trong sản xuất cồn etylic - Nhóm 17

BỘ CÔNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU
– BIA – NƯỚC GIẢI KHÁT

Đề tài:
LÊN MEN TRONG SẢN XUẤT
CỒN ETYLIC

GVHD : Nguyễn Thị Thu Huyền
Lớp

: Thứ 7, tiết 7 – 9

Nhóm : 17


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

Tên các thành viên trong nhóm:

Stt
1
2
3

Họ và Tên
Lê Vĩnh Thuận

Nguyễn Văn Trường Giang
Văn Khánh Duy

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Mã Sinh Viên
2005130004
2005130078
2005130091

Trang 2


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

MỤC LỤC
I NỘI DUNG…………………………………………………………………….5
…………………………………....................64

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 3


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

LÊN MEN TRONG SẢN XUẤT CỒN ETYLIC
NỘI DUNG

I.

1. Giới thiệu
Hầu hết các nước trên thế giới đều dùng cồn để pha chế rượu và cho các nhu
cầu khác như: y tế, nhiên liệu và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.
Tuỳ theo tình hình phát triển của mỗi nước, tỷ lệ cồn dùng trong các ngành
rất đa dạng và khác nhau. ở các nước có nền cơng nghiệp rượu vang phát triển như
Italia, Pháp, Tây Ban Nha… cồn được dùng để tăng thêm nồng độ rượu. Một
lượng khá lớn cồn được dùng để pha chế các loại rượu mạnh, cao độ như Whisky,
Martin, Brandy, Napoleon, Rhum,…
Chúng ta cần đổi mới quan niệm “cồn chỉ để pha rượu uống”. Trong tương
lai không xa nữa, chắc chắn rằng cồn ở nước ta cũng trở thành nguyên liệu cho
nhiều ngành sản xuất khác như nhiều nước đã và đang làm. Đây cũng là yếu tớ
chính thúc đẩy ngành cơng nghiệp lên men sản xuất cồn etylic phát triển.

1.1.

Cồn etylic

Cồn hay còn gọi là ethanol, ethyl alcohol, ancol etylic với nồng đợ từ 90o trở
lên.
Cồn là chất lỏng khơng màu, có mùi đặc trưng, vị cay, dễ hút ẩm, tạo hỗn
hợp đẳng phí với nước, nồng đợ cồn ở điểm đẳng phí là 89%, cồn trợn với nước có
nhiệt đợ sơi là 78,150C.
1.1.1. Những tính chất cơ bản của cồn etylic

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 4


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic
•

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

Tính chất vật lí:

 Cồn etylic là chất phân cực mạnh.
 Cồn có thể trợn lẫn với ete và nhiều dung mơi khác.
 Cồn có thể hồ tan nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ.
 Cồn dễ cháy tạo ngọn lửa không sang và tỏa nhiệt: 1g cồn cho 7 kalo.
 Khối lượng riêng ở 150C: 0,79356g/m3
 Hóa rắn ở -114,150C
•

Tính chất hóa học.

 Cơng thức hóa học: C2H5OH
 Tác dụng với oxygen
2C2H5OH + O2 
C2H5OH + O2

2CH3CHO + H2O



CH3COOH + H2O

 Tác dung với kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ:
C2H5OH + 2M  C2H5OM + H2
(alcolat kiềm)

 Tác dụng với Amoniac ở 250oC có xúc tác
C2H5OH + NH3  CH3COONH2 + H2O

 Tác dụng với axit
 Axit vô cơ

C2H5OH + CH3COOH  CH3COOC2H5 + H2O
 Axit hữu cơ

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 5


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

C2H5OH + HNO3  CH3CH2NO3 + H2O

 Phản ứng tạo thành ether của rượu ở nhiệt độ cao có xúc tác H2SO4
C2H5OH + C2H5OH  CH3CH2OCH2CH3 + H2O

 Ngồi ra, cồn etylic cịn tham gia phản ứng với oxyt sắt và tạo thành

aldehyde acetic.
FeO + O2 + C2H5OH  CH3CHO + Fe2O3 + H2O
Fe2O3 + C2H5OH  2CH3CHO + FeO + H2O

Đây cũng chính là lý do khiến chất lượng cồn etylic sau lên men bị giảm
trong quá trình chưng cất nếu sử dụng thiết bị được chế tạo từ sắt.
•

Tính chất sinh lý

 Cồn etylic có tín khử trùng rất mạnh vì hút nước sinh lý của tế bào và
làm khơ Albumin.
 Tác đợng kích thích đến tế bào da, nhất là niêm mạc da, kích thích hệ
thần kinh trung ương, suy hơ hấp có thể gây tử vong nếu sử dụng với
liều lượng cao
1.1.2. Phân loại
Tuỳ theo nồng độ rượu và mức độ làm sạch tạp chất mà người ta chia cồn
thành 2 loại với các chỉ tiêu chất lượng như sau:
Phân loại cồn theo TCVN – 71
Chỉ tiêu chất lượng
Nồng độ rượu Etylic, %V
Hàm lượng aldehyt tính theo Aldehytaxetic, mg/l

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Cồn loại I Cồn loại II
≥ 96

95

8

20

Trang 6


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

Hàm lượng este tính theo Axetat etyl, mg/l
Hàm lượng dầu fusel tính theo alcol izoamylic và izobutylic
với hỡn hợp 3:1, mg/l
Hàm lượng Metanol, %V
Hàm lượng axit tính theo axit axetic, mg/l
Hàm lượng furfurol
Thời gian oxy hoá, phút
Màu sắc

1.2.

≤ 30

50

30

60

0, 006

0,1

9

18

Khơng

Khơng

được có

được có

25

20

Trong śt, khơng màu

Tởng quan lên men cồn etylic

Công nghệ lên men cồn Etylic là khoa học về phương pháp và quá trình chế
biến các nguyên liệu chứa tinh bột, đường, xenluloza thành sản phẩm Etanol.
Công nghệ sản xuất cồn thực phẩm sử dụng các kiến thức về lý hóa học, hố
keo, hố cơng và hố sinh.
•

Quy trình cơng nghệ sản xuất cờn Etylic có thể chia thành các cơng đoạn chính:

Ch̉n bị dịch lên men: Nếu nguyên liệu chứa tinh bột thì công đoạn này
gồm nghiền, nấu, đường hố và làm lạnh đến nhiệt đợ lên men. Nếu nguyên liệu là
mật rỉ thì chuẩn bị dịch lên men gồm pha lỗng sơ bợ, xử lí mật rỉ, bở xung nguồn
dinh dưỡng, tách cặn rồi pha lỗng tới nồng độ gây men và lên men.
Gây men giống và lên men: muốn lên men trước hết cần phát triển men
giống tới chất lượng và số lượng cần thiết, thường bằng 10% thể tích thùng lên
men. Sau đó đưa men giống và dịch đường vào thùng rồi khống chế ở điều kiện

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 7


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

xác định để nấm men chuyển hoá đường thành rượu và CO 2. Dịch nhận được sau
lên men gọi là giấm chín.
Xử lí dịch lên men : Cơng đoạn này có liên quan tới kiến thức vật lí và q
trình thiết bị cơng nghệ hố (Q trình chủn khối). Thực chất là dùng hệ thống
chưng luyện phù hợp để tách rượu và các chất dễ bay hơi khỏi dấm chín, sau đó
đem tinh lụn để nhận được cồn sản phẩm, thoả mãn tiêu chuẩn và yêu cầu tiêu
dùng. Sản phẩm thu được sau xử lí bao gồm cồn thực phẩm, cồn đầu, dầu fusel
(hoặc Ancol cao phân tử). Ngồi ra cịn thu được mợt sớ các sản phẩm khác,…
Tuy nhiên để thu được cồn tinh chế có tiêu chuẩn đáp ứng được yêu cầu
không phải là việc dễ làm. Đặc biệt là việc tách bỏ các loại tạp chất đặc biệt là các
độc tố ra khỏi cồn. Cồn sau chưng cất tinh chế cần đạt yêu cầu TCVN-7043.

1.3.

Ứng dụng.

Cồn có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội:

 Cồn được dùng nhiều trong đời sống: Cồn pha chế thành các loại rượu để
uống, chế biến thức ăn, chế biến các loại hương hoa quả...

 Trong y tế: cồn được dùng để sát trùng, sản xuất dược phẩm, để chữa
bệnh,...

 Cờn cịn là một sản phẩm hoá học: vì cồn có thể sử dụng trực tiếp hoặc là
nguyên liệu trung gian để sản xuất axit acetic, andehyt acetic, etyl acetat và
các hố chất khác, có thể tạo ra hố chất dầu mỏ.

 Cồn cịn được dùng trong cao su tởng hợp,...
 Ngồi ra cồn cịn được dùng trong công nghiệp để làm chất đốt, làm dung
mơi hồ tan các hợp chất vơ cơ cũng như hữu cơ.

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 8


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

 Ngày nay, người ta còn dùng cồn tuyệt đối (trên 99,5%V) để thay thế một
phần nhiên liệu cho đợng cơ ơ tơ. Cồn có thể thay thế 20% - 22% trong
tổng lượng xăng thành "gasohol" để sử dụng trong ôtô và các phương tiện
khác dùng động cơ xăng.Đây là một hướng phát triển mới và đầy triển vọng
của ngành công nghiệp vì việc sử dụng cồn thay thế một phần cho xăng sẽ
làm giảm bớt sự ô nhiễm môi trường, để tiết kiệm năng lượng của các loại
đợng cơ. Nó làm tăng chỉ sớ octan của xăng, ngăn cản sự cháy kích nở và
dẫn đến có thể thay thế tetra etyl chì là một chất độc.

 Cồn có rất nhiều ứng dụng, chính vì vậy việc tạo cồn tuyệt đối là công việc
cần thiết và được quan tâm phát triển.

2. Q trình nhân giống nấm men
2.1.

Giớng nấm men

Các chủng nấm men thường dùng trong sản xuất cồn etylic phải có đặc điểm
sau:
Tớc đợ phát triển mạnh, hoạt lực lên men cao.
Lên men đươc nhiều loại đường khác nhau và đạt tốc độ lên men nhanh.
Chịu được nồng đợ cồn cao 10 ÷ 12% đợ cồn.
Thích nghi được với những điều kiện không thuận lợi của môi trường, đặc
biệt là đối với các chất khử trùng.
Đối với các chủng nấm men ở Việt Nam còn đòi hỏi phải có khả năng lên
men ở nhiệt đợ cao (≥ 35oC), có khoảng hoạt đợng pH=4,5÷5.

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 9

Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

Men trong sản xuất rượu thường sử dụng men nổi. Đặc điểm của lên men nổi là trong giai đoạn lên men
chính chúng tạo trên bề mặt một lớp bọt tương đối dày, trạng thái này được duy trì tới khi quá trình lên
men gần kết thúc và tạo thành lớp men xít, bám chắc ở đáy thùng. Theo cấu trúc thì nấm men nổi thuộc

Vỏ ngồi tế bào.
Vỏ trong tế bào.
Xitoplasma.
Riboxom.
Không bào.
Valutin.
Nhân tế bào.
Vỏ nhân tế bào.
Cromoxom.
Mitokhondrin.
Lưới nội chất

Cấu tạo tế bào nấm men
dạng hạt, chúng ít liên kết với nhau thành chuỗi, dạng bóng như nấm men chìm.

Ở vỏ người ta phát hiện có hai vùng mang tính thẩm thấu có chọn lọc có tính
thẩm thấu khác nhau. Lỡ này chứa các lỡ có đường kính 3,6 nm, qua đó nước và
các chất dinh dưởng cần thiết cho tế bào đi vào bên trong.
Các Enzyme được tách ra từ tế bào tập trung ở các lớp này, chúng phân ly
các đường có phân tử lớn (maltoza, saccaroza) khơng có khả năng thẩm thấu vào

trong được. Nhờ đó mà các đường maltoza, saccaroza được đồng hóa.
Vỏ trong của tế bào là màng plasma rất mỏng, dày khoảng 8nm và cũng gồm
3 lớp, được cấu tạo từ phức hợp lypoprotein, canxi và ribonucleoprotein. Chức
năng chủ yếu của màng là điều chỉnh vận chuyển chất dinh dưởng vào tế bào.
Xitoplasma là hệ thớng keo, đợ nhớt của nó phụ thuộc vào thời kỳ sinh
trưởng và yếu tố sinh lý. Ở các tế bào non trẻ, độ nhớt của xitoplasma nhỏ hơn ở tế
bào già, đảm bảo cho việc vận chủn sản phẩm trao đởi chất được tớt hơn.

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 10


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

Chú ý: xitoplasma cịn có tên chung là protoplasma. Protoplasma của nhân tế
bào có tên là nucleoplasma, cịn nếu ở ngoài nhân gọi là xitoplasma.
Valutin gồm các chất chứa nito, dẫn xuất của acid nucleic. Nó coa quan hệ
với nấm men và xuất hiện trong thời kỳ sinh trưởng, nảy chồi hay tạo nang bào.
Valutin nằm bên trong không bào, ở dạng hạt to (Valutin nằm yên) hoặc nhiều hạt
nhỏ phân bố xung quanh mặt bên trong của không bào (valutin hoạt động). Khi
tiếp xúc với metylen xanh, valutin ở tế bào sống sẽ biến thành màu đỏ, còn tế bào
chết sẽ biến thành màu xanh nhưng bản thân nấm men – không đổi màu.
Nhân tế bào được bọc bởi màng 8. Bên trong chứa đầy nucleoplasma trong
suốt và những sợi chỉ nhỏ dài gọi là cromoxom 9. Cromoxom được cấu tạo từ
protein và acid ribonucleic. Ngoài 2 chất vừa kể, cromoxom còn chứa ribonucleic
và các enzyme. Cromoxom đóng vai trị quan trọng trong tế bào, thực hiện chức
năng di truyền và trao đởi chất, kiễm sốt sự phân hóa tế bào và tởng hợp protein,

lyporotein và các quá trình khác, kể cả sự sinh sản. Qúa trình nảy chồi xảy ra cùng
với việc tách nhân làm hai, khi tạo nang bào nhân sẽ tách thành nhiều phần, tùy
theo sớ nang bào tạo thành.
Nhân tế bào có hình trịn, đường kính từ 1 ÷ 2 m. Nó bị ngăn cách với
xitoplasma bởi hai lớp màng. Các màng này thơng với nhau qua các lỡ có đường
kính từ 30 ÷ 100 nm. Qua đó sự liên hệ giữa nucleoplasma và xitoplasma được
thực hiện. Người ta cho rằng sự liên hệ này mang tính chọn lọc rât cao.
Mitokhondrin 10 là những thành phần rất nhỏ ở xitoplasma, tựa các sợi có
chiều rợng như nhau, 0,2 ÷ 0,5 nhưng khác nhau về chiều dài và có thể từ 0,4 ÷ 1 .
Mitokhondrin được cấu thành từ protein, acid ribonucleic và các hợp chất photpho.
Chúng còn chứa các enxyme thủy phân protein, chất béo và gluxit. Chức năng chủ
yếu của motokhodrin ghép nối sự tổng hợp ATP và ADP với acid photphoric để

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 11


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

tạo ra nguồn năng lượng cung cấp cho hoạt đợng sớng của tế bào. Với ý nghĩa đó,
mitokhordin được gọi là “nhà máy điện” của tế bào.
Riboxom 9 là xitoplasma có dạng túi nhỏ, cấu tạo từ lupoit, protein và acid
nucleic. Đây là cấu tử nhỏ nhất của tế bào, trong đó chứa phần chủ yếu của dịch
acid ribonucleic và phức hệ của enzyme. Phức hệ enzyme này đảm bảo sinh tổng
hợp các chất quan trọng nhất của tế bào – trước hết là protein. Vì thế riboxom được
gọi là “phân xưởng sản xuất protein”.
Không bào là một túi chứa đầy dịch tế bào. Tùy theo giai đoạn sinh trưởng

trong đó có thể có 1 hoặc 2 túi bé hơn. Ở các tế bào trẻ khơng bào ít xuất hiện, ở
các tế bào già không bào trở nên lớn, có khi chiếm gần hết tế bào. Điều này là do
trong quá trình trao đổi chất, không bào là chỡ tạm chứa sản phẩm trung gian và
sau đó thải vào protoplasma để chịu những biến đổi tiếp theo. Nhưng khi trao đổi
chất kết thúc các chất không biến đổi sẽ tích tụ trong khơng bào – đẩy protoplasma
về phía thành tế bào.
Ở không bào là chỗ xãy ra các quá trình enzyme sôi động để tạo ra các sản
phẩm trung gian. Không bào cách biệt với xitoplasma bởi những màng lypoprotein.
Chú ý là tất cả các cơ quan chức năng của của xitoplasma đều được đặt ở
những vị trí nhất định. Vì thế bên trong tế bào có rất nhiều vách ngăn, hệ thớng
màng và kênh dẫn. Nhờ đó các phản ứng sinh học trong tế bào đều xảy ra theo trật
tự nghiêm ngặt.
•

Thành phần hóa học và dinh dưởng của nấm men

Thành phần hóa học và dinh dưởng của nấm men phụ thuộc vào giống, môi
trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy. Men chứa trung bình 75%
nước và 25% chất khô. Các chất khô của nấm men bao gồm các thành phần sau:


Protein 30 ÷ 50%, trung bình 40%

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 12


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền



Glucid 24 ÷ 40%, trung bình 30%



Chất béo 2 ÷ 5%, trung bình 4%



Chất khống 5 ÷ 11%, trung bình 9%

Glucid của nấm men chủ yếu là glucogen (C6H10O5)n, đây là những chất dự
trữ của tế bào. Theo thành phần cấy tạo thì glucogen giống như amilopectin nhưng
khác là khối lượng phân tử lớn hơn. Hàm lượng của nó trong tế bào men có thể từ
0 ÷ 40% và tùy thuộc trước hết vào môi trường dinh dưởng. Trong môi trường dư
đường glucogen tăng đáng kể. Trong giai đoạn đầu của lên men nơng đợ đường
cịn cao, nên nấm men chứa nhiều glucogen. Khi lượng đường giảm nấm men sẽ sử
dụng glucogen để duy trì sự sống. Dưới tác dụng của – amylaza, glucogen sẽ biến
thành maltoza và dextrin.
Protein chứa trong nấm men rượu thường vào khoảng 35 ÷ 40% và có đủ
các acid amin khơng thay thế được. Về giá trị dinh dưởng thì nấm men tương
đương protein động vật giá trị hơn protein thực vật. Ở nhiệt độ cao và bình thường,
dưới tác dụng của proteaza có sẵn trong nấm men, protein sẽ biến thành pepton,
peptide và acid amin. Chất béo trong thức ăn dự trữ của nấm men và chứa chủ yếu
trong nguyên sinh chất, hàm lượng khoảng 2 ÷ 5% khới lượng chất khơ. Trong
nấm men còn chứa các chất tương tự chất béo như: loxitin và sterine. Trong sớ đó
quan trọng hơn cae là ecgosterin, chất này dễ biến thành vitamin D dưới tác dụng

của ánh sáng mặt trời và còn gọi là tiền vitamin D. Hàm lượng vào khoảng 0,3 ÷
1,4% chất khơ của nấm men.
Chất khống chiếm từ 5 ÷ 11%. Tuy với sớ lượng ít nhưng đóng vai trị quan
trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là photpho. Photpho thường có
dạng liên kết hữu cơ và có trong thành phần của photphatit, nucleprotein cũng như
acid nucleic. Trong tế bào nấm men còn chứa các ion K, Ca, Mg, Fe, S và aicd

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 13


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

silisic. Lưu huỳnh có trong thành phần protein ở dạng –SH hoặc –S-S-. Lưu huỳnh
và sắt đều tham gia phản ứng oxy hóa khử. Sắt cùng với các chất vô cơ khác như
Zn, Mn, Cu, Mg… là những chất khơng thể thiếu đới với nhiều enzyme oxy hóa
(oxydaza, katalaza peroxydaza). Magie cũng như lưu huỳnh và photpho có tác
dụng hoạt hóa photphataza trong quá trình lên men. Canxi loại bỏ các chất độc thải
ra khi lên men, đồng thời giúp cho tổng hơp protein, làm tăng quá trình oxy hóa và
có tác dụng tạo thành mợt sớ vitamin.
Để đảm bảo sự sớng, nấm men cần vitamin B1 có trong thành phần của
coenzym

cacboxylaza. B2 có ở dạng etse photphoeic, cid nicotin có trong

cozymaza,… Biotin và acid paraaminobenzoic là những chất kích thích cho sự sinh
trưởng của nấm men. Trong tế bào nấm men chứa nhiều loại vitamin với hàm

lượng khá lớn nên hiện nay nấm men là nguồn nguyên liệu quý trong sản xuất
vitamin.
Trong điều kiện sản xuất rượu, nguồn thức ăn của nấm men như gluxit và
chất khoáng thường có sẵn và đủ trong mơi trường. Vitamin với sớ lượng ít thường
được cung cấp từ chế phẩm amylaza đưa vào khi đường hóa . Riêng nguồn nito
thường khơng đủ, phải được bổ sung từ ure hoặc amon sunphat. Theo nghiên cứu
của conovalop, lượng nito hịa tan cần có trong canh trường lên men rượu vào
khoảng 0,35 ÷ 0,4 g/l. Trong sản xuất rượu từ sắn khô hoặc rỉ đường, lượng nito
thường không đủ cho sinh trưởng của nấm men. Muốn lên men tốt và bình thường
cần cho thêm vào dịch lên men mợt lượng nito từ 0,15 ÷ 0,2 g/l. Nếu thiếu nito
nấm men sẽ phát triển chậm, thời gian lên men kéo dài hiệu suất lên men giảm.
Để có được mợt chủng nấm men thỏa mãn các yêu cầu trên thường phải trải
qua thời gian tuyển chọn, th̀n hóa, đợt biến, lai ghép… rất lâu dài, cơng phu và
phức tạp. Cũng có thể mợt chủng nấm men nào đó trong thời kỳ đầu đạt kết quả lên
men tôt nhưng qua thời gian dài lại lên men không đạt do đã bị thối hóa.
Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 14


Đề tài: Lên men trong sản xuất Cồn etylic

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

Đến nay trong sản xuất rượu lên men từ rỉ đường và dịch đường hóa tinh
bợt, thường sử dụng mợt trong những chủng Saccharomyces cerevisiae sau đây:

Nhóm: 17 Chiều T7 tiết 7-9

Trang 15

Nấm men MTB Việt Nam: được phân lập tại nhà máy rượu Hà Nội từ men
thuốc bắc.
 Là nấm men đa bợi → có thể hình thành từ 2 ÷ 4 bào tử trong tế bào
→ có tớc đợ phát triển nhanh và cho hiệu suất lên men tốt.
 Lên men được ở nhiệt đợ cao (39 ÷ 40oC).
 Có thể lên men đạt nồng đợ rượu 12 ÷ 14%.
 Lên men được các loại đường glucose, fructose, rafinose, galactose.
Đặc biệt qua nhiều năm thuần hóa nấm men này đã phát triển và lên men rất
tớt trong mơi trương có 0,02÷0.025% chất khử trùng Na2SiF6.
 Lên men rỉ đường
Nấm men IA:
 Chịu được áp suất thấu lớn → lên men dịch đường có nồng đợ đường
cao.
 Lên men được các đường: glucose, fructose, maltose, saccharose và
1/3 rafinose.
Nấm men “T” Việt Nam: được phân lập từ dung dịch rỉ đường.
 Tốc độ phát triển nhanh.
 Lên men ở nhiệt độ cao (33 ÷ 37oC), pH = 4,5 ÷ 5.
 Lên men được dịch đường có nồng đợ rượu 8 ÷ 12%.
 Chịu được chất khử trùng có nồng đợ 0,02 ÷ 0,025% so với thể tích.
* Để đánh giá khả năng lên men của các chủng nấm men người ta dựa vào
các chỉ tiêu sau:


 Sớ lượng nấm men có trong 1ml sau mợt thời gian nuôi cấy.

Chủng nấm men

Tế bào chết (%)

Tế bào nảy chồi Số tế bào
(%)
trong
1ml x 106
MTB
3,6
12,0
164,2
T
4,8
8,5
160,8
XII
14,9
Bảng 5.1. Trạng thái 2,5
sinh lý của nấm men sau
20 giờ nuôi cấy 103,7

Nhận xét:
Sau 20 giờ nuôi cấy lượng tế bào trong 1 ml đạt khoảng 100 ÷ 160 triệu/ml.
Trong đó chủng MTB có trong 1ml có nhiều hơn cả. Xét về hình thái thì cả bớn
đều có hình ovan nhưng chủng XII có kích thước lớn và mập hơn so với chủng
khác.
Sớ lượng tế bào trong 1 ml là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh
giá chất lượng men giống. Tuy nhiên, khi dùng các chủng men khác nhau để len
men dịch đường, chúng ta không nên dừng lại ở số tế bào trong 1 ml mà phải căn
cứ thêm vào các chỉ số của dịch lên men cuối như đợ cồn, hàm lượng và tinh bợt
sót trong giấm chín…

Để xét xem chủng nào có hiệu suất cao chúng ta tiến hành thí nghiệm tiếp
bằng cách ni cấy chủng men giống trong những điều kiện như nhau, sau 20 giờ
đem làm men giống với số lượng 10% so với dịch đường lên men. Sau 72 giờ lên
men, chúng tôi đem phân tích các chỉ tiêu của giấm chín và tính lượng CO 2 thoát ra
trong quá trình lên men.
Kết quả trung bình của đợt thí nghiệm được ghi lại trong bảng
Các chỉ tiêu khác: như bảng 5.2.
Bảng 5.2: Các chỉ tiêu khác.


Các chỉ tiêu
Nồng đợ dịch đường hóa (% khới lượng)
Chât khử tính theo glucose (g/l)
Đợ chua dịch đường (g H2SO4/l)
pH dịch đường hóa
Lượng CO2 thốt ra sau 72 giờ (g/200ml)
đợ chua giấm chín (g H2SO4/l)
pH giấm chín
Chấ khử sót trong giấm chín (g/l)
Nồng đợ rượu (%V)

Chủng nấm men
XII
MTB
T
14,0
14,0
14,0
30,3
30,3

30,3
1,06
1,06
1,06
4,95
4,95
4,95
12,69
11,85
11,21
1,51
1,67
1,85
4,66
4,5
4,55
9,21
10,6
11,27
7,12
6,73
6,45

Nhận xét:
Căn cứ trên số liệu của bảng, nhận thấy chủng XII cho hiệu suất lên men cao
hơn so với các chủng khác.
Như vậy, có thể dùng chủng XII để lên men dịch đường tinh bột và dùng
chủng IA để lên men rỉ đường.

2.2.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm men

2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nấm men phát triển tớt nhất ở toopt= 30 ÷ 33oC, tmin=5oC, tmax = 38oC.
Nấm men được nuôi cấy ở nhiệt độ thâp hơn nhiệt đợ tới ưu ( ví dụ
17÷22oC) thid có khả năng lên men tớt hơn.
Trong q trình lên men, nấm men có thể chịu được nhiệt đợ khá rợng, Vi
khuẩn có nhiệt đợ phát triển tới ưu gần trùng với nhiệt đợ tới ưu của men. Do đó,
khơng thể ứng dụng điều khiển nhiệt độ để hạn chế mức độ nhiễm khuẩn trong quá
trình nuôi cấy và lên men rượu.
2.2.2. Ảnh hưởng của pH


Nấm men phát triển tớt nhất ở pHopt= 4,5÷5, pHmin= 2, pHmax = 8
Đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bợt thường khớng chế ở pH=4,8÷5,2
nhằm kết hợp giữ cho amylase tiếp tục chủn hóa tinh bợt, dextrin thành đường
lên men được.
Vậy nếu tăng pH thì dễ nhiễm khuẩn, tạo nhiều glycerin do đó làm giảm
hiệu suất lên men. Chính vì vậy khi gây men giớng trong sản xuất người ta điều
chỉnh pH= 3,8÷4 để hạn chế phát triển của tạp khuẩn và nấm men dại.
Do ở pH 4,2 nấm men phát triển tuy chậm hơn so với Ph4,5÷5 nhưng lúc
này taph khuẩn hầu như không phát triển. Cho tới khi nấm men đã phát triển nhiều
và đủ mạnh thì ta tăng pH đến pH tối ưu cho nấm men phát triển mạnh hơn. Mặc
dù lúc này điều kiện cũng tốt hơn cho tập khuẩn nhưng vì nấm men đã nhiều và đủ
mạnh để lấn át nên tạp khuẩn cũng khó gây tác hại cho nấm men.
Ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men là do ion H + gây nên nhưng giữa ion
H+ (pH) và lượng acid đều có tương quan nhất định đới với mợt dung dịch nào đó.
Đới với mợt dung dịch nào đó thì pH có thể xem gần như ởn định cịn đợ chua thì
lại thay đổi nhiều – phụ thuộc vào mức độ nhiễm khuẩn của nguyên liệu và dịch

lên men. Khi nhiễm khuẩn sẽ tạo acid hữu cơ có đợ phân ly thấp nên ít làm thay
đởi pH. Vì vậy trong sản xuất rượu không chỉ xác định pH mà luôn kèm theo xác
định độ chua.
2.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ rượu
Quá trình nuôi cấy nấm men chủ yếu tạo điều kiện cho nấm men phát triển
sinh khối, đạt số lượng theo yê cầu, song nấm nem cũng thực hiện một quá trình
lên men rượu đáng kể (thường trong dịch lên men có chừng 4÷6 % rượu).


Nồng đợ rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tớc đợ và khả năng phát triển của
nấm men. Ngồi ra cịn phụ tḥc vào thời gian, sớ lượng tế bào và nguyên liệu
chuẩn bị môi trường nuôi cấy.
2.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men
Nồng độ dịch đường quá cao → làm tăng áp suất thẩm thấu → mất cân bằng
trạng thái sinh lý của nấm men → rượu sinh ra nhiều sẽ ức chế không những các
tạp khuẩn mà còn cả nấm men. Mặc khác, đường nhiều sẽ dẫn đến tổn thất hoặc
kéo dài thời gian lên men.
Ngược lại, nếu nồng độ dịch đường quá thấp sẽ không kinh tế và sẽ làm
giảm năng suất thiết bị lên men, hơn nữa sẽ tốn hơi khi chưng cất và tăng tổn thất
rượu trong bã và nước thải
Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khô trong dung dịch đường
16÷18% (tùy theo mức đợ th̀n khiết) để sau lên men sẽ nhận được nồng đợ rượu
trong giấm chín 8,5÷9,5V.
2.2.5. Ảnh hưởng của việc thơng khí và đảo trợn
Thơng khơng khí tức là cấp O2 cho q trình hơ hấp của nấm men. Việc
thơng khơng khí kết hợp với đảo trợn có ảnh hưởng rõ rệt đến q trình sinh trưởng
và phát triển của nấm men. Nếu thiếu khơng khí tức là điều kiện yếm khí làm cho
nấm men thực hiện quá trình lên men, nồng độ rượu trong môi trường tăng lên
nhanh chóng, có tác dụng kiềm hãm sự phát triển của nấm men.
Việc thơng khí và đảo trợn cịn có tác dụng làm cho mơi trường ln ở trạng

thái động, tăng cường sự tiếp xúc giữa các tế bào nấm men với môi trường dinh

2.3.

Nuôi cấy nấm men trên dịch đường

Nấm men giống thường được chuẩn bị theo 2 giai đoạn:


 Giai đoạn nhân giớng trong phịng thí nghiệm (tới 10l).
 Giai đoạn nhân giống trong sản xuất (nhân giống tới số lượng 10% so
với thùng lên men).
2.3.1. Nhân giống trong phịng thí nghiệm
Mơi trường ni cấy trong giai đoạn này phải chứa đầy đủ chất dinh dưởng
và phải được tiệt trùng. Trong điều kiện hiện nay mơi trường có thể nhân giớng
trong phịng thí nghiệm người ta tiến hành như sau:


Malt đại mạch

Hòa với nước

Tỉ lệ malt/nước = 1:5

Tăng nhiệt độ

to= 48÷53oC
t= 20÷35 phút

Đường hóa hồn tồn

to= 58÷60oC
t= 30 phút

Lọc
Điều chỉnh nồng độ dịch đường
H2O

Điều chỉnh nồng độ dịch đường, pH
H2SO4

Nồng độ đường 13÷16%
pH=4,5÷5

Dịch đường đạt u cầu
làm mơi trương nhân
giống
Hình: Sơ đồ quy trình sản xuất dịch đường làm mơi trường nhân giống.

Chế đợ nhân giớng trong phịng thí nghiệm
Bảng : chế đợ nhân giớng trong phịng thí nghiệm
Lượng dịch trong bình

Nồng độ
(%)

pH

Nhiệt độ
(oC)

Thời gian
(h)


Trong ống nghiệm 10ml
90ml trong bình 250ml
900ml trong bình 2 lít
9 lít trong bình 15 lít

13÷14
13÷14
13÷14
13÷14

4,5÷5
4,5÷5
4,5÷5
4,5÷5

30 1
30 1
30 1
30 1

24
18÷24
18÷24
15÷18

Chú ý: khi chuyễn giống từ bình nọ qua bình kia cần tuần thủ nghiêm các
điều kiện kỹ thuật vi sinh vật.
2.3.2. Nhân giống nấm men trong sản suất
Môi trường dùng để gây men trong sản xuất thường lấy trực tiếp ở thùng
đường hóa, nhưng cần đường hóa thêm để đảm bảo hàm lượng đường 60g/lít trở
lên.

Hình: sơ đồ ni cấy men giống bán liên tục.

Thùng gây men 150 lít cấp 1 chứa 100 lít dịch.
Thùng đường hóa thêm và xử lý dịch đường.
3,4 .Thùng gây men cấp 2.

Cách tiến hành:


 Bước 1: dịch đường hóa được cho vào thùng đường hóa thêm (1) và
duy trì đường hóa tiếp theo khoảng 1,5 ÷ 2 giờ.
 Bước 2: H2SO4 điều chỉnh pH=3,8÷4.
 Bước 3: dùng hơi tăng đến to=85÷86oC để thanh trùng 1 giờ.
 Bước 4: dùng nước làm lạnh đến t=30oC.
 Bước 5: Tháo dịch đường ở (2) xuống hai thùng gây men cấp II (3)
hoặc (4).
 Bước 6: Cho nấm men giống ở thùng gây men cấp I (1) xuống (3) và
(4). Ở (3) và (4) nấm men sẽ phát triển gián đoạn và kéo dài khoảng
15÷ 18 giờ
 Bước 7: song song với phát triển nấm men ở (3) và (4), ở thùng đường
hóa thêm (1) tiếp tục láy dịch đường hóa vào và tiến hành đường hóa
thêm và xử lý tương tự như trên.
 Bước 8: Sau 15÷18 giờ phát triển, người ta chia dịch men giớng chứa

điều ở (3) và (4). Lúc này lượng men giống ở (3) và (4) chiếm 50%
thể tích thùng.
 Bước 9: Chia tiếp dịch đường ở thùng đường hóa thêm (2) x́ng.
 Bước 10: cho nấm men phát triển thêm 5÷8 giờ.
 Bước 11: Sau thêm 5÷ giờ men giớng ở (3) và (4) đã chuẩn bị xong,
tháo 50% lượng men giống ở (3) và (4) vào thùng men.
 Bước 12: cho tiếp dịch đường đã chuẩn bị ở (2) vào và cứ tiếp tục thế.

2.4.

Kiểm tra chất lượng nấm men


Chất lượng men giống được xem là bình thường nếu thỏa mãn các điều kiện
sau :
 Số tế bào trong 1ml dung dịch chiếm 100÷120 triệu.
 Sớ tế bào nảy chồi chiếm 10÷15%.
 Sớ tế bào chết khơng q 5%
 Độ chua dịch men giống tăng không quá 0,1o,(pH=4)
 Mức nhiễm khuẩn khơng q 1 con trong kính trường có đơ phóng đại
400 lần.
Khi mức nhiễm vượt q giới hạn cho phép ta phải thay men giống bằng
cách gây từ bình 10 lít vào thùng gây cấp 1 (2).
Thời gian phát triển giớng ở (2) là gián đoạn cịn phát triển men giống ở (3)
và (4) là liên tục nên sơ đồ trên được gọi là gây men giống bán liên tục.
Sau mỗi chu kỳ, thiết bị, van, đường ống phải được vệ sinh sạch và thanh
trùng rồi mới tiếp tục cho chu kỳ sau.

3. Quá trình lên men cồn etylic
3.1.

Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men cồn etylic

3.1.1. Định nghĩa:
Lên men rượu là quá trình biến đường thành rượu và khí carbonic dưới tác
dụng của nấm men (dưới tác dụng của tập hợp các enzyme có trong nấm men còn
gọi là zymase)
Trong sản xuất cồn etylic: sử dụng chủng Saccharomyces cerevisiae thuộc
loại nấm men nổi