khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến động học quá trình lên men rượu vang nho, sử dụng nấm men cố định

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

SVTH: NGUYỄN THỊ HIỀN LƯƠNG
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
ThS. TÔN NỮ MINH NGUYỆT

1


NỘI
DUNG
NGHIÊN
CỨU

Hàm lượng
đường ban
đầu

Sinh trưởng
của
nấm
men
Sử dụng cơ
chất

Hàm lượng
tannin ban
đầu

Tạo thành
sản phẩm

Mật độ tế bào trong hạt

Mật độ tế bào ngoài hạt
Hàm lượng đường khử

Hàm lượng nitơ
Hàm lượng ethanol
Hàm lượng acid hữu cơ

2


Ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ
 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

Ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ

 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

3


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG CỦA NẤM MEN
300
CD200g/L

TD200g/L
CD240g/L

250

TD240g/L

Mật độ tế bào (triệu tế bào/mL)

CD280g/L
TD280g/L
CD320g/L

200

TD320g/L
CD360g/L
TD360g/L

150

100

50

0
0

12

24

36

48

60

72

84

96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228

Thời gian (h)

4


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG CỦA NẤM MEN
0,8

Tốc độ sinh trưởng riêng của nấm men (1/h)

CD200g/L
TD200g/L

0,7

CD240g/L

TD240g/L
CD280g/L

0,6

TD280g/L
CD320g/L
TD320g/L

0,5

CD360g/L
TD360g/L

0,4

0,3

0,2

0,1

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Thời gian (h)

22

24

26

28

30

32

34

36 5


Ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ
 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

Ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ

 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

6


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG đường
350
CD200g/L
TD200g/L
CD240g/L

300

TD240g/L

Hàm lượng đường (g/L)

CD280g/L
TD280g/L

250

CD320g/L
TD320g/L
CD360g/L

200

TD360g/L

150

100

50

0
0

12

24

36

48

60

72

84

96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228

Thời gian (h)

7


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG đường
60

TD200g/L

50

CD240g/L

Tơc độ sử dụng đường riêng (g/h/10

12

tế bào)

CD200g/L

TD240g/L
CD280g/L

40

TD280g/L
CD320g/L
TD320g/L

30

CD360g/L
TD360g/L

20

10

0
0

12

24

36

48

60

72

84

96

108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228

Thời gian (h)

8


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG đường
Hàm lượng đường ban
đầu
(g/L)

Thời gian lên men (h)
Nấm men cố đònh

Nấm men tự do

200

79,2  2,5a

108,0  2,0d

240

86,4  1,5b

132,0  2,5e

280

100,8  2,6c

146,4  3,0f

320

79,2  2,5a

180,0  4,6g

360

84,0  2,5b

196,8  7,5h

9


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG nitơ
180
CD200g/L

160

TD200g/L

Hàm lượng nitơ amin tự do (mg/L)

CD240g/L
TD240g/L

140

CD280g/L
TD280g/L
CD320g/L

120

TD320g/L
CD360g/L
TD360g/L

100
80
60
40
20
0

12

24

36

48

60

72

84

96

108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228

Thời gian (h)

10

ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG nitơ
200

Hàm lượng nitơ ammonium (mg/L)

180
160
140
120

CD200g/L
TD200g/L
CD240g/L
TD240g/L

100

CD280g/L
TD280g/L
CD320g/L
TD320g/L
CD360g/L

80
60
40

TD360g/L

20
0
0

12

24

36

48

60

72

84

96

108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228

Thời gian (h)

11


Ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ

 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

Ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ

 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

12


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH SẢN PHẨM

QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HP CỒN
16

14

Hàm lượng cồn (%v/v)

12

10
CD200g/L

8

TD200g/L
CD240g/L

6

TD240g/L
CD280g/L
TD280g/L

4

CD320g/L
TD320g/L
2

CD360g/L
TD360g/L

0
0

12

24

36

48

60

72

84

96

108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228

Thời gian (h)

13


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH SẢN PHẨM

Tốc độ sinh tổng hợp cồn trung bình (g/L/h)

QUÁ
TRÌNH SINH TỔNG HP CỒN
1.2
Cố định
Tự do

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0
200

240

280

320

Hàm lượng đường (g glucose/L)

360

14


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH SẢN PHẨM

QUÁ TRÌNH chuyển hóa của các acid hữu cơ
4,1

4

3,9

pH

3,8
CD200g/L

TD200g/L
CD240g/L
TD240g/L
CD280g/L
TD280g/L
CD320g/L
TD320g/L
CD360g/L
TD360g/L

3,7

3,6

3,5

3,4

3,3
0

12

24

36

48

60

72

84

96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228

Thời gian (h)

15


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH SẢN PHẨM
QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CỦA CÁC ACID HỮU CƠ
Hàm lượng acid tổng (g acid tartaric/100 mL)

0,80

0,75

0,70

0,65
CD200g/L
TD200g/L
CD240g/L
TD240g/L

0,60

0,55

CD280g/L
TD280g/L
CD320g/L
TD320g/L
CD360g/L

0,50

0,45

TD360g/L
0,40
0

12

24

36

48

60

72

84

96

16
108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228

Thời gian (h)


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH SẢN PHẨM
Hàm lượng acid dễ bay hơi (g acid acetic/100mL)

QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CỦA CÁC ACID HỮU CƠ
0,06

0,05

0,04
CD200g/L
TD200g/L
CD240g/L

0,03

TD240g/L
CD280g/L

0,02

TD280g/L
CD320g/L

TD320g/L
CD360g/L

0,01

TD360g/L
0
0

12

24

36

48

60

72

84

96

108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228
17

Thời gian (h)

KẾT LUẬN
Mật độ tế bào cực đại - tốc độ sinh trưởng riêng

cực đại
Tốc độ sử dụng đường - tốc độ sinh tổng hợp cồn.
Khả năng sử dụng nitơ ammonium - nitơ hữu cơ.
pH – hàm lượng acid tổng.
Hàm lượng acid dễ bay hơi.
18


Ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ
 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

Ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ
 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

19


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG CỦA NẤM MEN
250

Mật độ tế bào (triệu tế bào/mL)

200

150

CD 1,8g/L

100

TD 1,8g/L
CD 2,8g/L
TD 2,8g/L
CD 3,8g/L
TD 3,8g/L

50

CD 9,8g/L
TD 9,8g/L
CD 17,8g/L
TD 17,8g/L

0
0

12

24

36 48

60

72

84

96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276

20

Thời gian (h)


Ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ
 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

Ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ
 Động học quá trình tạo thành sản phẩm: cồn, acid hữu cơ

21


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG đường
250

CD1,8g/L
TD1,8g/L
CD2,8g/L
TD2,8g/L

200

Hàm lượng đường (g/L)

CD3,8g/L
TD3,8g/L
CD9,8g/L
TD9,8g/L

150

CD17,8g/L
TD17,8g/L

100

50

0
0

12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276

Thời gian (h)

22


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG đường
Tốc độ sử dụng đường trung bình (g/L/h)

3.5
Cố định
Tự do

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0
1.8

2.8

3.8

Hàm lượng tannin (g/L)

9.8

17.8

23


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG nitơ
180
CD 1,8g/L
TD 1,8g/L

160

CD 2,8g/L
TD 2,8g/L

Hàm lượng nitơ amin (mg/L)

140

CD 3,8g/L
TD 3,8g/L

120

CD 9,8g/L
TD 9,8g/L
CD 17,8g/L

100

TD 17,8g/L

80
60
40
20
0
0

12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276

Thời gian (h)

24


ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG CƠ CHẤT

QUÁ
TRÌNH SỬ DỤNG nitơ
200
Hàm lượng nitơ ammonium (mg/L)

180

160
140

CD1,8g/L
TD1,8g/L

120

CD2,8g/L
TD2,8g/L
CD3,8g/L
TD3,8g/L
CD9,8g/L

100
80

TD9,8g/L
CD17,8g/L

60

TD17,8g/L
40
20
0
0

12

24 36

48 60

72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276

Thời gian (h)

25