Ch ng VII:ươCh ng VII:ươ CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MENCÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN

LÊN MEN ETHANOL & NG D NGỨ ỤLÊN MEN ETHANOL & NG D NGỨ Ụ

I. M Đ UỞ ẦI. M Đ UỞ Ầ

I.1. Đ nh nghĩaị

• Lên men ethanol là s chuy n đ ng thành r u ethanol ự ể ườ ượtrong đi u ki n y m khí nh VSV.ề ệ ế ờ

• C s sinh hóa c a quá trình lên men r u?ơ ở ủ ượ

• Hi u ng Pasteur:ệ ứ là s c ch quá trình lên men ethanol khi ự ứ ếcó m t c a Oặ ủ 2.

I.2. Vi sinh v tậ

• N m menấ– Sacchromyces cerevisiae,

Sac. uvarum (Sac. carlsbergensis).

– Schizosaccharomyces pombe: hình que, sinh s n b ng phân c t.ả ằ ắ

– Kluyveromyces: sinh s n ảb ng bào t túi 1-60 bào ằ ửt / túi.ử

• Vi khu nẩ– Sarcira ventriculi: con

đ ng t o thành ườ ạethanol theo ki u n m ể ấmen.

– Zygomonas mobilis: glucose đ c phân gi i ượ ảtheo con đ ng KDPG.ườ

– M t s vi khu n đ ng ộ ố ẩ ườru t và Clostridiumộ

– Leuconostoc mesenteroides

Sacchromyces cerevisiae

• Hình thái• Sinh s nả• Ngu n c ch tồ ơ ấ

– Cacbon: • Dùng đ ng:ườ glucose,

fructose, maltose, saccharose, raffinose…

• Không dùng: galactose, xylose, arabinose, lactose, cellobiose, dextrin, tinh b t…ộ

– Nitơ• Vô c : NHơ 4

+ (d ng phosphate, ạsunphate), không dùng nitrate, nitrite.

• H u c : acid amin, peptideữ ơ– Khoáng và các y u t sinh ế ố

tr ngưở– Sinh tr ng:ưở Topt 28-30oC, pHopt 4-

5,5– Trao đ i ch t & năng l ng:ổ ấ ượ

• Hô h p hi u khí:ấ ế c ch t đ ng ơ ấ ườ→ EMP, chu trình Krebs, chu i ỗhô h p ấ → H2O, CO2, ATP

• Lên men: c ch t đ ng ơ ấ ườ → EMP → ethanol, CO2, ATP.

I.3. ng d ngỨ ụ

• S n xu t ethanolả ấ• S n xu t th c u ng lên men:ả ấ ứ ố bia, r u vang, n c qu lên ượ ướ ả

men (không chung c t), cognac, rhum, whisky (có ch ng c t)ấ ư ấ…

• Ch bi n các s n ph m truy n th ng:ế ế ả ẩ ề ố c m r u, bánh mì…ơ ượ

II. S N XU T ETHANOLẢ ẤII. S N XU T ETHANOLẢ Ấ

Quy trình công nghệ

Nguyên liệu

Xử lý nguyên liệu

Lên men

Chưng cất

Tinh chế

Cồn tinh luyện

Nguyên liệu

• Nguyên t c:ắ – Nguyên li u có ch a đ ng lên men đ c,ệ ứ ườ ượ– Nguyên li u ch a glucid có th chuy n hoá thành đ ng ệ ứ ể ể ườ

lên men đ c ượ → s n xu t c n etylic.ả ấ ồ• 3 nhóm nguyên li u:ệ

– Nguyên li u ch a đ ng:ệ ứ ườ r đ ng t mía ho c c c i ỉ ườ ừ ặ ủ ảđ ng, n c mía, trái cây chín…ườ ướ

– Nguyên li u ch a tinh b t:ệ ứ ộ g o, ngô, lúa mì, đ i m ch, ạ ạ ạkhoai c …ủ

– Nguyên li u ch a nhi u cellulose:ệ ứ ề r m r , g v n, mùn ơ ạ ỗ ục a…ư

• R đ ng:ỉ ườ là ph ph m ế ẩc a CNSX đ ng.ủ ườ– 50-60% ch t khô, tách t p ấ ạ

ch tấ– Di t khu n: gia nhi t ho c ệ ẩ ệ ặ

dùng natri fluosilicate– Hi u ch nh pHệ ỉ– B sung dung d ch: nit ổ ị ơ

(đ m), các y u t sinh ạ ế ốtr ng khoáng…ưở

– Pha loãng t i n ng đ lên ớ ồ ộmen: 14-16% ch t khô.ấ

• Tinh b t:ộ – Tinh b t + n c ộ ướ → huy n phùề

(tinh b t không tan / n c).ộ ướ– H hóa:ồ tinh b t + n c + tộ ướ o →

tinh b t hút n c (nh nhóm ộ ướ ờOH-) – hydrate hóa.

– Đ ng hóa:ườ tinh b t – th y ộ ủphân → dextrin → đ ng.ườ

• Amilase / malt• Amilase / n m m cấ ố (Asp.oryzae,

Rhizopus…), vi khu nẩ (Bacillus subtilis…)

• Termamyl (Bacillus licheniformic 93oC), Fungamyl (Asp.oryzae)

– Hi u ch nh pH;ệ ỉ– Hi u ch nh n ng đ c ch t cho ệ ỉ ồ ộ ơ ấ

lên men.

Nguyên liệu

Xử lý nguyên liệu

• Nhân gi ng n m men:ố ấ– Gia tăng s l ng (sinh ố ượ

kh i) và ch t l ng ố ấ ượ(tr ng thái sinh lý t i ạ ố

u c a t bào).ư ủ ế– n đ nh đ c tính c a Ổ ị ặ ủ

t bào.ế– Làm quen v i môi ớ

tr ng lên men th c ườ ựt .ế

– Yêu c u c a d ch gi ng:ầ ủ ị ố• 100-120.106 t bào/mlế• 10-11% n y ch iẩ ồ• T bào ch t < 5%ế ế

– Nguyên t c:ắ • Tăng d n v th tích (5-10 ầ ề ể

l n).ầ• Đi u ki n: 25-28ề ệ oC, th i gian ờ

12-24 gi . N m men cu i ờ ấ ở ốpha sinh tr ng đ u pha n ưở ầ ổđ nh.ị

• Thay th d n d ch nha - ế ầ ịb ng môi tr ng lên men.ằ ườ

• Thay th d n đi u ki n & ế ầ ề ệthi t b nhân gi ng - b ng ế ị ố ằđi u ki n & thi t b lên men.ề ệ ế ị

Nguyên liệu

Xử lý nguyên liệu

Lên men

• Lên men:– M c đích:ụ thu nhi u r u ề ượ– Các y u t nh h ng:ế ố ả ưở

• Nhi t đ : Tệ ộ opt 28-32oC

• pH: pHopt 4,5-5,0

• N ng đ d ch lên men: n ng đ ch t khô 16-18%, kho ng 13-15% ồ ộ ị ồ ộ ấ ảđ ng.ườ

• S c khí: Oụ 2

• N ng đ r u t o thành: 12-14%ồ ộ ượ ạ– Ch tiêu đánh giá ch t l ng:ỉ ấ ượ th i gian lên men, hi u su t ờ ệ ấ

sinh t ng h p ethanol, đ ng sót.ổ ợ ườ

Nguyên liệu

Xử lý nguyên liệu

Lên men

• D ch sau lên men (d m chín)ị ấ 8-10% ethanol, n c, ester, aldehyde, r u ướ ượcao phân t , đ ng sót… ử ườ → tách r u ượkh i d m chín.ỏ ấ

• Ch ng c t:ư ấ tách r u và t p ch t d ượ ạ ấ ễbay kh i d m chín ỏ ấ → c n thô (82-87% ồth tích).ể

• Tinh ch :ế tách t p ch t kh i c n thô ạ ấ ỏ ồ → nâng cao n ng đ c n (94-96% th ồ ộ ồ ểtích).

Nguyên liệu

Xử lý nguyên liệu

Lên men

Chưng cất

Tinh chế

Cồn tinh luyện

• Ch ng c t:ư ấ là quá trình tách nh ng thành ph n riêng bi t ữ ầ ệtrong m t h n h p ch t l ng có ộ ỗ ợ ấ ỏto sôi khác nhau (to bay h i khác ơnhau).– áp su t th ng, Ở ấ ườ to sôi c a r u ủ ượ

78oC, n c 100ướ oC – Khi ch ng c t ư ấ → r u s b c h i ượ ẽ ố ơ

tr c ướ → tách r u ra kh i n c.ượ ỏ ướ– C n thô:ồ r u etylic, các t p ượ ạ

ch t d bay h i ấ ễ ơ (ester, aldehyde, acid, r u cao phân t …).ượ ử

• Tinh ch ế (ch ng c t phân đo n)ư ấ ạ : là tách t p ch t d bay h i ra ạ ấ ễ ơkh i r u, d a vào tỏ ượ ự o bay h i ơkhác nhau c a các c u t có ủ ấ ửtrong c n thô.ồ

• 3 lo i t p ch t:ạ ạ ấ– Đ u:ầ to sôi < to sôi r u,ượ g m ồ

nh ng ch t d bay h i h n r u ữ ấ ễ ơ ơ ượ(ester, aldehyde).

– Cu i:ố to sôi > to sôi r u,ượ t n t i ồ ạd i đáy tháp ướ (d u fusel).ầ

– Gi a:ữ khó tách ra kh i r u ỏ ượ(isobutyrate, isovalerianate etyl…).

• Hi u su t:ệ ấC6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

180 2.46

100 H? → H = 51%– Theo lý thuy t:ế H ~ 50%– Th c t : th p h n vì:ự ế ấ ơ

• Có s n ph m ph l n vào môi tr ng.ả ẩ ụ ẫ ườ• Có m t ph n c n b bay h i trong quá trình ph n ng.ộ ầ ồ ị ơ ả ứ• Luôn có m t l ng đ ng sót vì c n sinh ra c ch s ho t đ ng ộ ượ ườ ồ ứ ế ự ạ ộ

c a n m men.ủ ấ

Ph ng pháp s n xu t r u đi n hìnhươ ả ấ ượ ể

• Amylo:– Dùng n m m c ấ ố Amylomyces rouxii (Mucor

rouxii) v a có tác d ng đ ng hóa v a ừ ụ ườ ừr u hóa.ượ

– N m m c ấ ố → c y tr c ti p vào MT tinh b tấ ự ế ộ → m c phát tri n, th y phân tinh b t ố ể ủ ộthành đ ng. ườ

– Sau 1 ngày, cho n m men vàoấ , x y ra đ ng ả ồth i 2 QT đ ng hóa, r u hóa.ờ ườ ượ

– Sau 3 ngày m c ố → ch t, vì đ r u cao.ế ộ ượ– Lên men r u 5-7 ngày ượ → d ng.ừ– Thu phân & lên men trong cùng m t thi t ỷ ộ ế

b .ị

• Mycomalt:– Dùng n m m c ấ ố Aspergillus oryzae.– Nuôi riêng n m m c trên MT cámấ ố → đ a ư

vào MT có tinh b t, đ th y phân, t 4-6h.ộ ể ủ– Cho n m men vào lên men ti p t c trong ấ ế ụ

48h → k t thúc. ế– Thu phân và lên men 2 thi t b riêng.ỷ ở ế ị

III. CÔNG NGH S N XU T Ệ Ả ẤIII. CÔNG NGH S N XU T Ệ Ả ẤM T S LO I R U Đ C S NỘ Ố Ạ ƯỢ Ặ ẢM T S LO I R U Đ C S NỘ Ố Ạ ƯỢ Ặ Ả

VI T NAM & TH GI IỞ Ệ Ế Ớ VI T NAM & TH GI IỞ Ệ Ế Ớ

III.1. CNSX r u n p thanượ ếIII.1. CNSX r u n p thanượ ế

• R u n p than có 2 ượ ếlo i:ạ– R u n p than ượ ế d ng ạ

đ c, ụ– R u n p than ượ ế d ng ạ

trong, sau khi hãm c n ồ→ l c ọ → thu d ch l c ị ọđem tàng tr , t o ữ ạh ng.ươ

Xử lý

Gạo nếp than

Nấu chín

Để nguội

Phối trộn

Lên men

Làm nhuyễn

Hãm cồn

Thành phẩm

Men thuốc bắc

Nghiền mịn

• G o n p than:ạ ế tr ng nhi u vùng Nam B ồ ề ở ộ → R u n p than ch đ c ượ ế ỉ ượs n xu t vùng Nam B .ả ấ ở ộ

• Bánh men thu c B c:ố ắ là m t lo i men đ c s n xu t th công, t các NL ộ ạ ượ ả ấ ủ ừsau: b t g o, men gi ng, các v thu c B c. Bánh men ch a gi ng VSV: VK ộ ạ ố ị ố ắ ứ ố(VK lactic, VK acetic), n m m c (ấ ố Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Penicillium), n m men (ấ Sacharomyces, Endomycopsis).

• Các QT VSV:– Th i gian đ u c a QTLM, các ờ ầ ủ VK th ng làm chua MTườ → gi m pH ả →

thích h p cho n m m c, n m men ho t đ ng.ợ ấ ố ấ ạ ộ– N m m c ch phát tri n m nh trong GD chuy n tinh b t thành ấ ố ỉ ể ạ ể ộ

đ ng.ườ– Th c ch t s phát tri n c a VSV trong kh i LM là đ ng th i, nh ng ự ấ ự ể ủ ố ồ ờ ư

không cùng m t m c đ . Nó không có s phân chia r ràng nh trên.ộ ứ ộ ự ỏ ư

• Gi i thích QTCN:ả– X lý:ử NL đ c ngâm vào n c s ch ượ ướ ạ → tách các ch t b n bám vào NL, ấ ẩ

ngoài ra còn nh m m c đích làm m m g o, làm tr ng n đ d n u ằ ụ ề ạ ươ ở ể ễ ấchín sau này.

– Ph i tr n:ố ộ r c men thu c B c (28-30g men/kg NL) ắ ố ắ → tr n đ u ộ ề → cho vào h có mi ng nh , không đ y n p trong t 4h (nh m cung c p oxy ủ ệ ỏ ậ ắ ằ ấcho QT tăng sinh kh i VSV) ố → đ y n p, ti n hành QTLM.ậ ắ ế

– Lên men: t th ng, 3 QT s y ra: tăng SK, đ ng hóa, r u hóa.ở ườ ả ườ ượ– Hãm c n:ồ sau khi LM HL c n đ t 7-10%, v i HL c n này s r t khó BQ, ồ ạ ớ ồ ẽ ấ

ch t l ng r u không cao ấ ượ ượ → thêm c n, tăng HL c n trong SP, tăng ồ ồkh năng BQ ả → tàng tr ít nh t 6 tháng ữ ấ → n đ nh r u và t o ổ ị ượ ạh ng. Màu r u t ng t nh màu c a NL, mùi đ c tr ng, HL c n ươ ượ ươ ự ư ủ ặ ư ồth p.ấ

III.2. CNSX r u làng VânượIII.2. CNSX r u làng Vânượ

Xử lý

Nguyên liệu

Nấu chín

Để nguội

Phối trộn

Lên men

Chưng cất

Thành phẩm

Men thuốc bắc

Nghiền mịn

• R u Làng Vânượ là lo i r u đ c ạ ượ ượSX m t vùng quê Hà B c, r t n i ở ộ ắ ấ ổti ng mi n B c. R u này đ c ế ở ề ắ ượ ượSX t lo i g o n p đ c bi t c a ừ ạ ạ ế ặ ệ ủvùng này.

• Khi ch ng c t ư ấ → thu 2 đ t r u:ợ ượ– Đ t đ u:ợ ầ thu đ c r u có n ng ượ ượ ồ

đ 45-65%ộ– Đ t sau:ợ thu đ c r u có n ng đ ượ ượ ồ ộ

25-30%

• R u sau ch ng c t trong su t.ượ ư ấ ố • Công ngh này gi ng v i công ngh ệ ố ớ ệ

SX r u cao đ các n c ph ng ượ ộ ở ướ ươTây (Whisky, Voska)

III.3. CNSX r u c nượ ầIII.3. CNSX r u c nượ ầ

Xử lý

Nguyên liệu

Nấu chín

Để nguội

Phối trộn

Ủ trong gùi

Lên men/ché

Thành phẩm

Trấu, Men lá

• R u c nượ ầ mang b n s c dân t c h t s c đ c đáo c a ng i ả ắ ộ ế ứ ộ ủ ườmi n núi (dân t c K’Ho).ề ộ

• Men: dùng các lo i lá r ng ch a nhi u tinh d u ạ ừ ứ ề ầ → h p d n ấ ẫVSV, cây đòng (d ng b t), cây me-cà-zút (n u l y n c).ạ ộ ấ ấ ướ

• Không qua ch ng c t, không qua hãm c n, khi u ng không ư ấ ồ ốdùng bã ch s d ng d ch LM.ỉ ử ụ ị

• N ng đ r u có trong r u c n t ng đ ng ho c h n bia ồ ộ ượ ượ ầ ươ ươ ặ ơkhông nhi u. ề

III.4. Brem Bali - IndonesiaIII.4. Brem Bali - IndonesiaGạo nếp

Hấp chín

Làm nguội

Lên menBột ragi

Ép

Thu dịch

Lên men chính

Lên men phụ

Brem loại 1

Bã

Ép

Thu dịch

Lên men chính

Lên men phụ

Brem loại 2

Bã

4-5 ngàyTo phòng

III.4. Brem Bali - IndonesiaIII.4. Brem Bali - Indonesia

Gạo nếp

Hấp chín

Làm nguội

Lên menBột ragi

Tách

Thu dịch

Lên men

Tách và làm trong

Brem Bali

Bã

Ép

Thu dịch

Bã

5-7ngàyTo phòng

Vỏ cây Katuk

7 tháng

III.5. Lambanog - PhilippineIII.5. Lambanog - Philippine

Nước dừa

Lên men tự nhiên

Chưng cất

Đóng chai

Lambanog

To phòng2-7 ngày

III.6. Mirin – Nh tậIII.6. Mirin – Nh tậ

Gạo sạch

Nấu / hấp

Trộn đều

Lên men

Lọc

Thanh trùng

Mốc, koji, cồn, cơm

Mirin

30-40 ngày

III.7. Sake – Nh tậIII.7. Sake – Nh tậ

Gạo sạch

Hấp 100oC/1hNấm mốc

Giống KojiGạo nấu chín

NướcNấm men

Giống Koji

Lên men 10-17oC

15-25 ngày

Giống Moto

Gạo nấu chín

Trộn đều

Lên men

Lọc (vắt ép)

Thanh trùng

Đóng chai

Sake

Đánh bóng

Gạo

Sake tươi

GẠO HẤP

CẤY MỐC

LÊN MEN(40 – 45h)

KOJI

Bào tử nấm mốcAspergillus oryzae

QUY TRÌNH SẢN XUẤT KOJIQUY TRÌNH SẢN XUẤT KOJI

Rắc bột bào tử Nhào trộn

Gạo → đánh bóng: loại phần cám bên ngoài (giảm lượng protein, acid amin, acid béo) những thành phần này thường làm giảm chất lượng rượu.

III.8. Shochu – Nh tậIII.8. Shochu – Nh tậ

Gạo sạch

Hấp 100oC/1hNấm mốc

Giống KojiNước

Nấm men

Giống Koji

Lên men

Nghiền nát

Chưng cất

Để yên

Tinh chế

Đóng chai

Shochu

Trộn đều

Gạo hấp chínNước

Lên men 25-30oC

15-25 ngày

Trộn đều