Quá trình sản xuất cồn etylic


(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn:
Người gửi: Nguyễn Trung Khánh Hòa
Ngày gửi: 09h:14' 23-11-2009
Dung lượng: 283.0 KB
Số lượt tải: 172
Số lượt thích: 0 người
Bài báo cáo môn:
CÔNG NGHỆ LÊN MEN
Đề tài:
Công nghệ sản xuất cồn Etylic
Nhóm 1:
Nguyễn Trung Khánh Hòa
Nguyễn Thị Thúy Liễu
Nguyễn Thị Bích Liên
Vương Thị Kim Yến
Nguyễn Minh Vũ
Trần Vũ Lâm
Hồ Ngọc Đồng
Nguyễn Văn Biết
Mở đầu:
Cồn, rượu được con người xem là sản phẩm thực phẩm nhưng cũng lại là sản phẩm có nguy cơ độc hại cao đối với cơ thể con người. Tuy nhiên, sản lượng cồn rượu mà thế giới ra hàng càng ngày càng tăng thêm. Hầu hết các nước trên thế giới đều dùng cồn để pha chế rượu và cho các nhu cầu khác nhau như: y tế, nhiên liệu và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.
Nội dung:
Phân biệt Rượu và Cồn
Hệ Sinh Vật trong lên men cồn
Chủng, giống
Môi trường dinh dưỡng
Yếu tố tăng trưởng
Điều kiện nuôi cấy
Cơ sở hóa sinh lên men rượu
Quá trình sản xuất thực tế
Phân biệt cồn và rượu
Cồn là gì?
Hay còn gọi ethanol, ethyl alcohol; ancol etylic
- Công thức hóa học C2H5OH
- Chất lỏng không màu, mùi đặc trưng, vị cay
- ts = 78,3oC
- Khối lượng riêng ở 15oC: 0,79356 g/m3
- Hoá rắn ở -114,15oC
- Cháy với ngọn lửa không sáng lắm và toả nhiệt: 1 g E cho 7 cal.
- Tan trong nước với bất kì tỉ lệ nào.
Phân biệt cồn và rượu
Rượu: (hay còn gọi là alcohol, cồn)
Những hợp chất hữu cơ trong phân tử có một hay nhiều nhóm OH nối với nguyên tử cacbon no (nếu hợp chất có nhóm OH ở nguyên tử cacbon không no của dãy mạch không vòng thì được xếp vào loại enol; hợp chất có nhóm OH ở cacbon của vòng thơm, được xếp vào loại phenol).
Tuỳ theo số lượng nhóm OH có trong phân tử mà phân biệt monol, điol, triol và poliol
Phân biệt cồn và rượu
Thuật ngữ Alcohol còn được dùng để chỉ ancol etylic 900 trở lên (tên thông dụng là cồn 90).
Thường các loại đồ uống có chứa cồn được chia theo nồng độ cồn có bên trong:
- Kefia (kefir): sữa lên men, có nồng độ nhiều nhất là 3%
- Bia: 1 – 12%, thường ở vào khoảng 5%
- Rượu vang: 7 – 14% thường vào khoảng 12%
- Rượu mùi: khoảng 15 – 75%, thông thường dưới 30%
- Rượu mạnh: thường vào khoảng 30 – 55%
Hệ Vi Sinh Vật trong lên men cồn
Trong sản xuất cồn thực phẩm nói riêng và sản xuất lên men nói chung, ngoài nguyên liệu ban đầu, hệ vi sinh vật cũng là một yếu tố rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc, mùi vị, hương vị của sản phẩm.
Trong sản xuất cồn có thể kể đến một số VSV như:
Nấm men
Nấm mốc
Hệ Vi Sinh Vật trong lên men cồn
Nấm men: đây là vi sinh vật quan trọng nhất trong sản xuất rượu. Có thể kể đến một số chủng như: Saccharomyces cerevisiae, Sac.uvarum, Schizosaccharomyces pombe, và Kluverromyces sp.
Trong sản xuất cồn, rượu vang và bia người ta hay dùng chủng Saccharomyces và chia thành:
- Nấm men nổi
- Nấm men chìm
Hệ Vi Sinh Vật trong lên men cồn
Đa số nấm men bia, rượu vang đều thuộc nấm men chìm.
Do tính chất đa dạng cũng như truyền thống sản xuất nên trong mỗi nước, mỗi địa phương thường dùng một số chủng mang ký hiệu khác nhau nhưng cũng có những tính chất cơ bản giống nhau, thỏa mãn nhu cầu sản xuất.
Môi trường dinh dưỡng
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,…
Yếu tố tăng trưởng
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Mỗi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho phát triển của chúng. Đối với nấm men saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong giớ hạn 28 – 320C.
Ảnh hưởng của pH:
Nồng độ ion H+ trong canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men.
Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo cồn etylic là 4,5-5,0. Khi men giống trong điều kiện sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8-4,0 để hạn chế phát triển của vi khuẩn lactic và vi khuẩn hoang dại.
Yếu tố tăng trưởng
Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men:
Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khô trong dịch đường từ 16% - 18%
Ảnh hưởng của một số hóa chất và chất sát trùng:
Tùy theo tính chất và mức độ phân ly mà tác hại của chúng lên nấm men sẽ khác nhau. Do đó cũng cần tùy theo loại và chất lượng mà dùng nhiều hay ít, đảm bảo hạn chế được sự phát triên của tạp khuẩn mà không ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men.
Yếu tố tăng trưởng
Ảnh hưởng của sục khí
Sục khí để hòa tan oxy vào dịch đường sẽ giúp cho nấm men phát triển nhanh hơn. Tuy nhiên, sục khí sẽ làm lượng rượu bay hơi nhiều hơn. Mặt khác, nếu dư sẽ làm giảm hiệu suất lên men.
Ảnh hưởng của nguồn nito bổ sung
Việc bổ sung nito cho phép rút ngắn thời gian lên men, đồng thời lên men cũng tốt và đạt hiệu quả cao hơn. Trong đó nguồn nito từ ure là tốt nhất.
Điều kiện nuôi cấy
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.
Cơ sở hóa sinh lên men cồn
Về lý thuyết, lên men có phương trình tổng quát như sau:zymaza
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q
Cơ sở hóa sinh lên men cồn
Theo lý thuyết hiện đại, sự tạo thành rượu từ glucoza được trải qua các giai đoạn sau:
1. Do xúc tác của glucokinaza
C6H12O6 CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO+ADP
2. Dưới tác dụng của enzyme đồng phân gluco phosphate – izomeraza:
CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO 
CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH
Cơ sở hóa sinh của lên men cồn
3. Dưới tác dụng của phosphofructokinaza:
CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH+ATP
CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2OH(H3PO4) + ADP
4. Được xúc tác bởi aldolaza.
CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2OH(H3PO4)  CH2O(H2PO3)COCH2OH +
H2O(H2PO3)CHOHCHO
Cơ sở hóa sinh của lên men cồn
5. Dưới tác dụng của enzyme triphosphate – izomeraza:
CH2O(H2PO3)COCH2OH  CH2O(H2PO3)CHOHCHO
6. Nhờ xúc tác của enzyme triphosphatedehydronaza – coenzyme của nó là NAD
2CH2O(H2PO3)CHOHCHO + 2H3PO4 + 2NAD 
2CH2O(H2PO3)CHOHCOO~H3PO3 + 2NAD.H2
Cơ sở hóa sinh của lên men cồn
7. Với sự tham gia của phosphoglyceratkinaza
2CH2O(H2PO3)CHOHCOO~H3PO3 + 2ADP 
2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH + 2ATP
8. Dưới tác dụng của enzyme acide 2-phosphoglyceromutaza
2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH 
2CH2OHCHO(H2PO3)COOH
9. Dưới tác dụng của enolaza
2CH2OHCHO(H2PO3)COOH 
2CH2CO(H2PO3)COOH + 2H2O
10. Do enzyme pyrovatkinaza
2CH2=CO~(H2PO3)COOH + 2ADP 
2CH3CO-COOH + 2ATP
11. Tới đây, acide pyrovic bị decarrboxyl để tạo thành aldehyt acetic
2CH3CO-COOH  2CO2 + 2CH3CHO
12. Giai đoạn cuối cùng của lên men rượu là aldehyt acetic bị khử bởi NAD.H2
2CH3CHO + 2NAD.H2  2CH3CH2OH + 2NAD
Quá trình sản xuất thực tế
Để sản xuất cồn etylic, về nguyên tắc ta có thể dùng bất kỳ nguyên liệu nào có chứa đường hoặc polysaccharit nhưng sau thủy phân sẽ biến thành đường lên men được. Do đó chúng ta có thể sử dụng cả nguyên liệu giàu celluloza để thủy phân thành đường. tuy nhiên, trong quá trình sản xuất, để đảm bảo lợi nhuận cũng như thời gian thu hồi sản phẩm, người ta thường chọn nguyên liệu đáp ứng những nhu cầu sau:
- Hàm lượng đường hoặc tinh bột cao, có khả năng đem lại hiệu quả kinh tế
- Vùng nguyên liệu phải tập trung và đủ thỏa mãn nhu cầu sản xuất
Quá trình sản xuất thực tế
Hai nguyên liệu thường được sử dụng nhất ở nước ta là tinh bột (sắn) và từ mật rỉ
Quá trình sản xuất từ tinh bột
Nấm mốc
Nghiền nguyên liệu
Nấu nguyên liệu
Đường hóa dịch cháo
Lên men dịch đường
Chưng cất và
tinh chế cồn etylic
Enzyme amylaza
Gây men giống
Quá trình sản xuất từ mật rỉ
Một số dây chuyền được áp dụng trong thực tiễn:
Công ty cổ phần bia, rượu Sài Gòn – Đồng Xuân:
Một số dây chuyền được áp dụng trong thực tiễn:
Công ty cổ phần bia Việt Hoa
Một số máy móc thường sử dụng trong sản xuất cồn
Máy nghiền búa
Nồi nấu
Thiết bị bốc hơi, thiết bị đường hóa, thiết bị ngưng tụ
Thùng gây men
Thiết bị pha loãng (mật rỉ)
Bình ngưng tụ hồi lưu (xử lý dịch chiết)
Hệ thống điều khiển tự động quá trình sản xuất rượu
Dây Chuyền Rửa, Chiết Đóng Nắp Chai
Máy lọc rượu
Máy lọc rượu
Dây chuyền rửa, chiết đóng nắp chai
Hệ thống điều khiển tự động
Máy nghiền búa
The end!!!