CHƯƠNG V. CÔNG NGHỆ LÊN MEN TRONG CHẾ BIẾN TINH BỘT VÀ ĐƯỜNG

BÀI 1-TIẾT 3.

NUÔI CẤY NẤM MEN GiỐNG VÀ LÊN MEN DỊCH ĐƯỜNG HÓA TRONG SẢN XUẤT

RƯỢU ETYLIC

MỤC TIÊU

• Nắm được chủng nấm men và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của chủng đó trong trong quá trình nhân giống.

• Hiểu rõ cơ chế hóa sinh của quá trình lên men rượu

• Năm được các phương pháp lên men dịch đường hóa trong sản xuất rượu etylic

NỘI DUNG

I. Nuôi cấy nấm men trong sản xuất.

I.1. Đặc tính chung của nấm men

I.2.Chủng và các yếu tố ảnh hưởng đến chủng trong nuôi cấy sản xuất.

I.3.Các cấp nuối cấy nấm men trong công nghiệp sản xuất rượu etylic

II. Các phương pháp lên men dịch đường hóa

1.1.Đặc tính chung của nấm men

Tế bào nấm men có cấu tạo tương đối phức tạp,

người ta chia thành hai phần chính là phần vỏ

và phần trong nội bào (vỏ và protoplasma)

1.Nuôi cấy nấm men giống

Cấu tạo tế bào nấm men.1. Vỏ ngoài tế bào; 2.Vỏ trong tế

bào; 3.Xitoplasma; 4.Valutin; 5.Nhân tế bào; 6.Vỏ nhân tế bào;

7.Cromoxom; 8.Mitokhondrin; 9.Riboxom; 10.Không bào

1.2. Chủng và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của chủng

• Trong sản xuất rượu cồn người ta hay sử dụng các chủng của saccharomyces. Trong đó chủ yếu là Sac. cerevisiae, Sac. awamori, Sac. oryzae…

• Có ảnh hưởng tới sự phát triển của nấm men bao gồm các yếu tố sau đây:

*Nhiệt độ: 28-320C

*pH: 4,4

*Nồng độ dịch lên men:13-15% đường

*Nguồn nitơ bổ sung:30 mg/100 l

*Chất sát trùng:

Axít

Nồng độ

Thời gian làm tiêu diệt,

giờ

Làm ngừng sinh trưởng

Tiêu diệt men

% Mol/l % Mol/l

Clohydric 0,14 0,038 0,72 0,195 0,46

Sunfuric 0,39 0,039 1,3 0,132 2,04

Photphoric 0,3 0,031 2,0 0,204 1,28

Axetic 0,75 0,125 3,0 0,5 1,25

Lactic 0,9 0,1 3,0 0,333 1,27

Lượng dịch trong bình Nồng độ,%

pHNhiệt độ,

oCThời gian,h

Trong ống nghiêm 10ml 13-14 4,5-5,0 30 ± 1 24

90 ml trong bình 250 ml 13-14 4,5-5,0 30 ± 1 18-24

900 ml trong bình 2 lít 13-16 4,5-5,0 30 ± 1 18-24

9 lít trong thùng 10 lít 15-18 4,8-5,2 30-32 15-18

1.3. Nhân giống

1.3.1.Nhân giống trong phòng thí nghiệm:

1.3.2.Nhân giống trong sản xuất

Môi trường nhân giống trong sản xuất phải

đảm bảo đủ lượng đường trên 6g/l

Sơ đồ nuôi cấy men giống.1.Thùng gây men 150 l cấp 1 chứa 100 l dịch; 2.Thùng đường hóathêm và xử lý dich đường; 3 và 4. Hai thùng gây men cấp II có dungtích bằng dung tích thùng đường hóa thêm và đều bằng 10% so với thùng lên

men.

Chất lượng của giống được xem là bình thường nếu thỏa mãn các yêu cầu sau đây:- Số tế bào trong 1 ml chiếm 100-120 triệu

- Số tế bào nẩy chồi chiếm 10-15%

- Số tế bào chết không quá 5%

- pH = 4,0

- Mức độ nhiễm khuẩn không quá 1 con trong kính trường có độ phóng đại 400 lần.

2.Lên men dịch đường hóa

2.1. Cơ chế hóa sinh học của quá trình lên men dịch đường hóa

Lên men rượu là một quá trình sinh học hết sức phức tạp, xảy ra dưới tác dụng của nhiều enzym. Theo lý thuyết hiện đại, sự tạo thành rượu từ glucoza được trải qua các giai đoạn sau đây:

1. C6H12O6 + ATP CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO + ADP

2. CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH

3. CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH +ATP ADP + CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2O(H2PO3)

4. CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2O(H2PO3)

CH2O(H2PO3)COCH2OH + CH2O(H2PO3)CHOHCHO

5. CH2O(H2PO3)COCH2OH CH2O(H2PO3)CHOHCHO

6. 2CH2O(H2PO3)CHOHCHO + 2H3PO4 + 2NAD

2CH2O(H2PO3)CHOHCOO ~ H2PO3 + 2NAD.H2

glucokinaza

glucophotphat-izomeraza

photphofructokinaza

aldolaza

Photphodioxyaxeton Aldehyt-photphoglyxeric

triphotphat-izomeraza

Triphotphatdehydronaxa

8. 2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH 2CH2OHCHO(H2PO3)COOH

7. 2CH2O(H2PO3)CHOHCOO ~ H3PO3 + 2ADP

CH2O(H2PO3)CHOHCOOH + 2ATP

9. 2CH2OHCHO(H2PO3)COOH CH3CO(H2PO3)COOH +2H2O

10. 2CH3CO~(H2PO3)COOH + 2ADP 2CH3CO COOH + 2ATP.

11. CH3 – COCOOH CH3 – CHO + CO2 decacboxydaza

12. CH3 – CHO + NAD.H2 CH3 CH2 OH

Photphoglyxeratkinaza

Photphoglyxeratmutaza

enolaza

Pyrovatkinaza

2.2. Các phương pháp lên men dịch đường hóa

2.2.1. Lên men gián đoạn:

Thùng lên men gián đoạn.1.ruột gà làm lạnh cần 0,4-

0,5m2/m3 thùng; 2.Ống dẫn dịch đường và men giống; 3.Ống tháo

giấm chín; 4.Ống thoát CO2; 5.Cửa quan sát và vệ sinh; 6.Đầu

ống nối hệ thống vệ sinh 7 với phía trong thùng; 8. Van lấy mẫu; 9. Đầu ống nối hệ thống sục khí hoặc CO2 và hơi thanh trùng.

Trước tiên thùng và các thiết bị tiếp xúc phải được vệ sinh sạch sẽ và phải được khử trùng trong 60 phút ở 95-100oC. Thanh trùng xong men giống và dịch đường có thể bơm ngay từ đầu để được trộn đều. Lượng

men giống chiếm 10% so với thể tích thùng lên men. Dịch đường không

bơm đầy thùng ngay mà bơm dần dần trong 6-8h. Khống chế nhiệt độ ở

28-30oC và pH = 4,0-4,5.

Lên men được xem là kết thúc nếu sau 8h nồng độ đường không giảm hoặc chỉ giảm 0,1-0,2%.

Lên men gián đoạn có ưu điểm là dễ làm, khi bị nhiễm dễ xử lý nhưng

cho hiệu suất không cao.

2.2.2. Lên men liên tục

Sơ đồ lên men liên tục

2.2.3. Lên men cải tiến (bán liên tục)

Sơ đồ lên men bán liên tục

CÂU HỎI

• Bài 1: Bạn hãy phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men

• Bài 2: Trong cơ chế hóa sinh học của quá trình lên men dịch đường hóa từ phản ứng 01 đên 10 là chu trình EMP các phản ứng còn lại phụ thuộc vào nhứng yếu tố nào? Bạn hãy phân tích ý kiến mình đưa ra?

Tài liệu tham khảo

• Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng. Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

• Nguyễn Lân Dũng. Vi Sinh vật học

• Lương Đức Phẩm. Nấm men ứng dụng

• Trần Thị Thanh. Công nghệ vi sinh

Nguyên liệu

Xử lý nguyên liệu sản xuất chế phẩm amylaza

Nuôi cấy

nấm Đường hóa dịch cháo

men giống

các cấp Lên men

Thu hối sản phẩm

•Vỏ ngoài tế bào là thành mỏng, trong suốt và có tính đàn hồi có chức năng

bảo vệ tế bào, hấp thụ chất dinh dưỡng và thải sản phẩm trao đổi ra ngoài. Vỏ

này được cấu tạo chủ yếu từ polysaccarit kiểu hemixenluloza gồm glucan và manan và một ít chất béo, protit, chất khoáng và xitin. Trên vỏ có các lỗ với

đường kính khoảng 3,6 nm, các enzym được tách ra từ tế bào tập trung trên vỏ, chúng phân ly đường có phân tử lớn (maltoza, saccaroza) không có khả

năng thảm thấu vào trong được,

• Vỏ trong tế bào là màng plasma rất mỏng, dày khoảng 8 nm và cũng gồm ba lớp lypoproteit, canxi và ribonucleproteit. Chức năng chủ yếu của màng là điều chỉnh vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào.

+Xitoplasma: Là hệ thống keo, độ nhớt của nó phụ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng và các yếu tố sinh lý. Ở tế bào trẻ độ nhớt của xitoplasma cao hơn ở tế bào già, đảm bảo cho việc vận chuyển các sản phẩm trao

đổi được tốt hơn

+Vatulin: Gồm các chất chứa nitơ, dẫn xuất của axít nucleic, nó có quan hệ tới sinh trưởng của nấm men và xuất hiện trong thời kỳ sinh trưởng, nẩy chồi hay tạo nang bào. Vatulin nằm bên trong không bào và ở dạng hạt to

hoặc nhiều hạt nhỏ.

+Nhân tế bào: hình tròn có đường kính từ 1-2 µm. nó được ngăn cách với xitoplasma bởi hai lớp màng. Các màng này thông với nhau qua các lỗ có đường kính 30-100 nm, qua đó sự liên hệ giữa xitoplasma và

nucleoplasma được thực hiện. Bên trong nhân chứa đầy nucleoplasma

và những sợi chỉ dài nhỏ gọi là cromoxom. Cromoxom có cấu tạo từ protit, deoxyribonucleic, axit ribonucleic và các enzym.Cromoxom thực hiện chức năng di truyền và trao đổi chất, kiểm soát sự phân hóa của tế bào và tổng hợp protit, lypoprotit, các quá trình khác kể cả sự sinh

sản. +Mitokhondrin: là các sợi chỉ nhỏ có chiều dài 0,4-1,0 µm. Được tạo thành từ protit, axit ribonucleic, các hợp chất chứa photpho. Ngoài ra chúng còn chứa các enzym thủy phân protit, chất béo và gluxit. Nhiệm vụ chính là ghép nối sự tổng hợp ATP và ADP với axit photphoric để tạo ra nguồn năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào.

+Riboxom: là xitoplasma có dạng túi nhỏ cấu tạo từ proteit và axit ribonucleic. Đây là cấu tử nhỏ nhất của tế bào, bên trong có chứa axit ribonucleic và phức hệ enzym. Phức hệ enzym này đảm bảo sinh tổng hợp các hợp chất quan trọng của tế bào va trước hết là proit, vì vậy chúng được coi là “phân xưởng

sản xuất protein”.

+Không bào: Là các túi nhỏ chứa đầy dịch bào. Ở các tế bào trẻ không bào ít xuất hiện, ở các tế bào già không bào trở nên to có khi chiếm gần hết tế bào. Điều này là do trong quá trình trao đổi chất

không bào không bào là chỗ tạm chứa các sản phẩm trung gian