3. 4 Mẫu vỏ đĩa CD

luận văn thạc sĩ khoa học

nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến quá
trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất
khô cao trong sản xuất cồn ethanol.

ngành : công nghệ thực phẩm
m số: cb090748

Nguyễn thuý hờng
Hà Nội 2011


bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

Nguyễn thuý hờng

nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến quá
trình lên men từ dịch sắn có nồng độ chất
khô cao trong sản xuất cồn ethanol.

luận văn thạc sĩ khoa học
Ngành: công nghệ thực phẩm

Hà Nội 2011



sut quỏ trỡnh thc hin lun vn ny.
Tụi cng xin chõn thnh cm n s giỳp nhit tỡnh ca cỏc cỏn b phũng
thớ nghim B Mụn Cụng ngh lờn men ó ht sc to iu kin v c s vt cht,
trang thit b giỳp tụi hon thnh tt tin cụng vic ca mỡnh.
Cui cựng, tụi xin gi ti gia ỡnh, bn bố v nhng ngi thõn tỡnh cm
chõn thnh nht vỡ s ng viờn, giỳp tụi vt qua khú khn hon thnh Lun
vn ny.
H Ni, ngy 28 thỏng 09 nm 2011
Tỏc gi lun vn

Nguyn Thuý Hng.

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
1
Nguyễn Thuý Hờng


Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
________________________________________________________________________

LI CAM OAN
Formatted: Font: 18 pt

Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu khoa hc m bn thõn tụi ó trc
tip thc hin. Tt c cỏc s liu, kt qu trỡnh by trong lun vn l trung thc,
khỏch quan v cha tng c ai cụng b trong bt k cụng trỡnh no khỏc.
H Ni, ngy 28 thỏng 09 nm 2011

Nguyn Thuý Hng.

3
Nguyễn Thuý Hờng


Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
________________________________________________________________________

ABSTRACT
Formatted: Font: 13 pt

The need to use ethanol as a clean energy source has been increasing that
requires manufacturing industry to improve technology in production with high
efficiency and low cost. Fermentation at very-high-Gravity in the ethanol
production is one of methods in order to improve the efficiency of this industry,
lower cost savings and reduce susceptibility to impurities in the fermentation
process.
The content of the diploma thesis topic is study for effects of factors on
fermentation of very-high-Gravity cassava mashes in the alcohol production. The
obtained result is that, The optimal condition of liquefaction on fermentation at
very-high-Gravity: Enzyme liquefaction (Spezym Extra) is at 0,030%, temperature
of liquefaction is at 70oC; liquefaction time is 60 minutes; The optimal condition of
saccharification and fermentation at very-high-Gravity: Enzyme saccharification
(Stargen001) is 0,3%; yeast adding dosage is 0,5 g/l; Urea adding dosage is 1 g/l;
fermentation time is 72h.

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
4
Nguyễn Thuý Hờng


cht khụ cao.............................................................................................................49
3.4 Nghiờn cu nh hng ca iu kin ng húa v lờn men ng thi nng
cht khụ cao....................................................................................................4952
3.5 xut qui trỡnh cụng ngh sn xut cn58
KT LUN V NGH ...................................................................................60

Deleted: MC LC 4ả
M U 7ả
CHNG 1: TNG QUAN TI
LIU 9ả
1.1 Tỡnh hỡnh sn xut Cn trờn th gii
v Vit Nam9ả
1.2 Nguyờn liu sn xut Cn etylic t
sn. 12ả
1.3. Gii thiu v mt s enzym s dng
trong ti nghiờn cu 19ả
1.4 Cụng ngh sn xut Cn 22ả
PHN II NGUYấN VT LIU V
PHNG PHP NGHIấN CU 34ả
2.1 Nguyờn vt liu nghiờn cu (chuyn
ph lc) 34ả
2.2 Thi gian v a im nghiờn cu 35ả
2.3 Cỏc phng phỏp phõn tớch 35ả
2.4 Phng phỏp nghiờn cu 42ả
PHN III KT QU V THO
LUN 47ả
3.1 Phõn tớch cht lng nguyờn vt liu
s dng cho nghiờn cu 47ả
3.2 Kho sỏt nng tinh bt kh
quan 48ả

Trang 11

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: 13 pt

Bng 1.2 Cỏc d ỏn xõy dng Nh mỏy ethanol nhiờn liu ti Vit Trang 12
Nam
Bng 1.3 Thnh phn hoỏ hc ca c sn ti - sn lỏt khụ

Trang 16

Bng 1.4 Din tớch, nng sut v sn lng sn Vit Nam (19992008)

Trang 19

Bng 1.5 Tớnh cht ca Spezyme XTRA

Trang 19

Bng 1.6 Tớnh cht ca Stargen 001

Trang 20

Bng 2.1 Lng cn thu c theo nguyờn liu

Trang 20

Bng 3.2 Hot ca mt s emzym s dng trong nghiờn cu

Trang 36


Trang 54

Bng 3.11 nh hng ca t l men ging n hiu qu lờn men

Trang 55

Bng 3.12 nh hng ca hm lng Ure b sung

Trang 57
Deleted: Bng 1.1: Ch tiờu sn lng
ru ca Vit Nam
11ả
Bng 1.2 Cỏc d ỏn xõy dng Nh mỏy
ethanol nhiờn liu ti Vit Nam 12ả
Bng 1.3 Thnh phn hoỏ hc ca c sn
ti - sn lỏt khụ
16ả
Bng 1.4 Din tớch, nng sut v sn
lng sn Vit Nam (1999-2008) 19ả
Bng 1.5 Tớnh cht ca Spezyme
XTRA
19ả
Bng 1.6 Tớnh cht ca Stargen 001 20

Formatted: Font: 13 pt

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
6

Trang 28

Hỡnh 2.1. Ch phm nm men La Ng v Ch phm nm men

Trang 35

Fermentis
Hỡnh 2.2 S nghiờn cu

Trang 45

Hỡnh 3.1: Quy trỡnh cụng ngh sn xut cn

Trang 50
Formatted: Justified

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Normal
Formatted: Font color: Auto

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Normal

Formatted: Font color: Auto
Formatted: Normal

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
7
Nguyễn Thuý Hờng

Hin nay, 47% cn nhiờn liu trờn th gii c sn xut t mớa ng v
53% c sn xut t nguyờn liu cha tinh bt. Trong s nhng nguyờn liu Vit
Nam cú tim nng sn xut cn thỡ sn l nguyờn liu cú nhiu u im: sn d
trng trờn cỏc loi t khỏc nhau v trong iu kin khớ hu khỏc nhau, giỏ thnh chi

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
8
Nguyễn Thuý Hờng

Deleted: Bng 3.1 m v hm ln
tinh bt ca bt sn ng Xuõn
41ả
Bng 3.2 Hot ca mt s emzym s
dng trong nghiờn cu
41ả
Bng 3.3. Kt qu m mt t bo nm
men Fermentis
42ả
Bng 3.4. Kt qu m mt t bo nm
men Mauri La Ng
42ả
Bng 3.5 nh hng ca nng cht
khụ n hiu qu lờn men
43ả
Bng 3.5 nh hng ca nhit dch
hoỏ n hiu qu lờn men
44ả
Bng 3.6. nh hng ca thi gian dch
hoỏ dn hiu qu lờn men 45ả

trong bó ru cng nh trong nc thi lm tng hiu qu kinh t ca quỏ trỡnh sn
xut. õy l mt gii phỏp cụng ngh rt ỏng c xem xột, nghiờn cu v kim
chng trc khi vo sn xut vi quy mụ ln. Chớnh vỡ vy, chỳng tụi tin hnh
nghiờn cu ti Nghiờn cu cỏc yu t nh hng n quỏ trỡnh lờn men t
dch sn cú nng cht khụ cao trong sn xut cn ethanol.
Mc ớch ca ti:
a ra qui trỡnh cụng ngh sn xut cn t dch sn cú nng cht khụ cao.
Ni dung nghiờn cu ca ti:
1.

Nghiờn cu nh hng ca quỏ trỡnh dch húa n quỏ trỡnh lờn men

nng cht khụ cao.
2.

Nghiờn cu nh hng ca quỏ trỡnh ng húa v lờn men ng thi

nng cht khụ cao n hiu sut lờn men.

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
9
Nguyễn Thuý Hờng


Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
________________________________________________________________________
Deleted: C

CHNG 1: TNG QUAN TI LIU

Luận văn thạc sĩ khoa học
10
Nguyễn Thuý Hờng


Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
________________________________________________________________________
Trong cuc khng hong nng lng u thp k 70 ca th k 20, cỏc nh
mỏy sn xut cn c chớnh ph M tr cp v xng pha cn c dựng khỏ ph
bin trờn th trng. Sang thp k 80, giỏ du li gim mnh lm cho giỏ cn cao
hn giỏ xng nờn mt ln na nhiờn liu ny li b y lựi. T nm 1990 n nay,
do giỏ du tng liờn tc tr li nờn cn li c a vo chng trỡnh an ninh lng
thc M. Nc M cú t ai v khớ hu thun li sn xut mt lng ln cn
nhiờn liu t cõy ngụ, gúp phn hu hiu vo vic gim nh s ph thuc ngy cng
ln vo du nhp khu [7].
Cụng nghip sn xut cn nhiờn liu cng ang phỏt trin mnh m cỏc
nc chõu u. Vi mc tiờu gim ph thuc vo nhiờn liu hoỏ thch, EU t mc
tiờu n nm 2010 cỏc loi nhiờn liu sinh hc s chim 5,7% tng mc tiờu th
nhiờn liu trong giao thụng vn ti [7].
Chõu ba nc sn xut cn ln nht l Trung Quc, n v Thỏi Lan.
Sn lng cn ca ba quc gia trờn tng nhanh qua tng nm bi Chớnh ph mi
nc u cú nhng k hoch xõy dng v phỏt trin thờm nhiu nh mỏy sn xut
cn vi nng sut cao.
Chớnh ph Trung Quc ang tng cng h tr cho nng lng sinh hc v
hot ng sn xut cn. Trong k hoch nm 2006 - 2010 chớnh ph t mc tiờu
sn xut 6 triu tn Cn [7].
Gn Vit Nam nht l Thỏi Lan, mt nc ó cú chớnh sỏch sn xut nhiờn
liu sinh hc t 10 nm nay. T nm 2002, Thỏi Lan ó xõy dng thờm 4 nh mỏy
sn xut cn nhm gim chi phớ nhp khu xng du. Nm 2004, Thỏi Lan ó sn
xut trờn 280.000 m3 cn, u t thờm 20 nh mỏy nm 2015 cú trờn 2,5 t lớt

Nm 2010

I. Sn xut ru

250

300

1. Ru sn xut cụng nghip

120

220

2. Ru dõn t nu

130

80

(Ngun: Quyt nh s 58/2003/Q-TTg sa i b sung Quy hoch tng th phỏt
trin ngnh Bia-Ru-Nc gii khỏt Vit Nam n nm 2010)
Nh vy cho n nm 2010; Chớnh ph vn nh hng ch o vic tip tc
gia tng sn lng ru bia do nhiu thnh phn kinh t tham gia sn xut, ch hn
ch dn lng ru t nu trong cng ng.

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
12
Nguyễn Thuý Hờng


c Nụng

lớt/nm

Nh mỏy Tam Nụng

100 triu

Phỳ Th

lớt/nm

Nh mỏy Dung Qut
Nh mỏy Bỡnh Phc

100 triu
lớt/nm
100 triu
lớt/nm

Ngy hot
ng d kin

Ch u t

03/2009

Cụng ty ng Xanh


M v n . Cỏc cụng ngh ny ó c thc t kim chng mc thnh cụng
v hiu qu ti Thỏi Lan [7].
1.2 Nguyờn liu chớnh sn xut cn etylic.
Vit Nam l nc nụng nghip nờn nhng ngun nguyờn liu cha tinh bt
cú sn v c phõn b rng rói khp c nc. Nguyờn liu ch yu m cỏc nh
mỏy ru cn nc ta thng dựng l sn do ú, trong ti ny, chỳng tụi dựng
ngun nguyờn liu bt sn khụ nghiờn cu.
1.2.1. Gii thiu v c sn.
1.2.1.1 Ngun gc ca sn
Sn (Manihot esculenta Crantz) l cõy lng thc n c hng nm, cú th
sng lõu nm, thuc h thu du Euphorbiaceae [3].
Cõy sn cú ngun gc vựng nhit i ca chõu M La tinh (Crantz, 1976)
v c trng cỏch õy khong 5.000 nm (CIAT, 1993). Bng chng v ngun gc
sn trng l nhng di tớch kho c Venezuela niờn i 2.700 nm trc Cụng
nguyờn, di vt th hin c sn vựng bin Peru khong 2000 nm trc Cụng
nguyờn, nhng lũ nng bỏnh sn trong phc h Malabo phớa Bc Colombia niờn
i khong 1.200 nm trc Cụng nguyờn, nhng ht tinh bt trong phõn hoỏ thch
c phỏt hin ti Mexico cú tui t nm 900 n nm 200 trc Cụng nguyờn
(Rogers 1963, 1965) [3].
Sn c trng vo hai v trong nm:
V Xuõn: Cui thỏng 1 n ht thỏng 3.
V Thu: Thỏng 9 thỏng 10.
1.2.1.2 Cu to ca c sn
C sn gm ba phn chớnh: v, tht c v lừi; ngoi ra cũn cú cung v r c.
V gm v g v v cựi. V g cu to ch yu xenluloza, cú tỏc dng bo
v c khi tỏc ng bờn ngoi; ng thi hn ch mt nc ca c. Bn thõn v

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
14

Luận văn thạc sĩ khoa học
15
Nguyễn Thuý Hờng


Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
________________________________________________________________________

Hỡnh 1.2 Mt s hỡnh nh v c sn

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
16
Nguyễn Thuý Hờng


Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
________________________________________________________________________
1.2.1.3 Thnh phn hoỏ hc ca sn
C sn ti cú t l cht khụ 38-40%, tinh bt 16-32%, giu vitamin C,
Calcium, VitaminB v cỏc cht khoỏng, nghốo cht bộo, mui khoỏng, vitamin v
nghốo m. Trong c sn, hm lng cỏc acid amin khụng c cõn i, tha
arginin nhng li thiu cỏc acid amin cha lu hunh. Thnh phn dinh dng khỏc
bit tu ging, v trng, s thỏng thu hoch sau khi trng v k thut phõn tớch [11].
Bng 1.3 Thnh phn hoỏ hc ca c sn ti - sn lỏt khụ
Thnh phn

Sn ti (%)

Sn lỏt khụ (%)


Tinh bt
Nc

Cht tro
Polyphenol

0,1 0,3

1.2.1.4 Giỏ tr s dng
Sn l cõy trng cú nhiu cụng dng trong ch bin cụng nghip, thc n gia
sỳc v lng thc thc phm. C sn c dựng ch bin tinh bt, sn lỏt khụ,
bt sn nghin hoc dựng n ti. T c sn ti hoc t cỏc sn phm sn s
ch to thnh hng lot cỏc sn phm cụng nghip nh bt ngt, ru Cn, mỡ n
lin, glucoza, xiro, bỏnh ko, mch nha, k ngh cht dớnh (h vi, dỏn g), bỳn
min, mỡ ng, mỡ si, bỏnh trỏng, ht trõn chõu, ph gia thc phm, dc phm. C
sn cng l ngun nguyờn liu chớnh lm thc n gia sỳc [5].
1.2.1.5 c tớnh ca tinh bt sn

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
17
Nguyễn Thuý Hờng


Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
________________________________________________________________________
Tinh bt sn cú mu sỏng trng, cú pH t 4,5 n 6,5. Ht tinh bt sn cú
kớch thc 5- 40 àm, ch yu l hỡnh trũn, cú b mt nhn. Hm lng amilopectin
trong tinh bt sn tng i cao, chim 78- 80%. Tinh bt sn cú n, kh nng


Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
________________________________________________________________________
nc, c bit l khu vc Qung Tõy, ni chim 70% sn lng sn ca c nc,
t 7 triu tn/nm. Trong ú ln nht l Nh mỏy ca China Oil and Food
Corporation (COFCO) tiờu th 1,5 triu tn sn/nm.
ng thi, Chớnh ph Trung Quc cng liờn kt vi cỏc nc Lo, Nigieria,
Philippin trng sn ti cỏc nc ny, nh k hoch trng 4.498 ha ti Lo, trng
4.500 ha ti Philippin nhm tng ngun cung cho nhu cu trong nc. Nhu cu i
vi mt hng sn ca Trung Quc l rt ln. D kin mi nm nc ny phi nhp
khu t 6 - 6,5 triu tn sn/nm mi ỏp ng nhu cu.
1.2.2.2 Sn xut v tiờu th sn Vit Nam
Cõy sn c du nhp vo Vit Nam khong gia th k 18, (Phm Vn
Biờn, Hong Kim, 1991). Sn c canh tỏc ph bin ti hu ht cỏc tnh ca Vit
Nam t Bc n Nam. Sn l cõy lng thc, thc n gia sỳc quan trng sau lỳa v
ngụ. Cõy sn l ngun thu nhp quan trng ca cỏc h nụng dõn nghốo do sn d
trng, ớt kộn t, ớt vn u t, phự hp sinh thỏi v iu kin kinh t nụng h.
Vit Nam ó t tin b k thut nhanh nht chõu v chn to v nhõn
ging sn. Nng sut v sn lng sn ca nhiu tnh ó tng lờn gp ụi do trng
cỏc ging sn mi nng sut cao v ỏp dng k thut canh tỏc sn thớch hp, bn
vng. Nm 2008 sn lng sn Vit Nam t 9,40 triu tn so vi sn lng 1,99
triu tn ca nm 2000. ú l kt qu ca vic m rng din tớch t 237.600 ha lờn
555.700 ha v tng nng sut t 8,36 tn/ha nm 2000 lờn 16,91 tn/ha nm 2008
[7].
Deleted: ả

Bng 1.4 Din tớch, nng sut v sn lng sn Vit Nam (1999-2008)
Nm

2000


475

497

557,4

Nng sut (tn/ha)

8,6

8,3

13,2

14,3

14,5

15,8

16,2

16,1

16,87

Sn lng (Triu tn)

2,0

Spezyme XTRA l mt ch phm enzym chu nhit thu phõn tinh bt - amylase
vi bn rt cao pH thp, c sinh tng hp t Bacillus licheniforlis ó bin i
gen. Endo- amylase cú trong Spezyme phõn ct mt cỏch ngu nhiờn liờn kt - 1,4glucozit lm gim nhanh chúng nht ca tinh bt h hoỏ thnh dextrin v cỏc
oligosaccarit ho tan c.
u im ca Spezyme XTRA:
- Giỳp gim nhanh nht
- Cú th hot ng tt ti pH dch hoỏ thp khong 5,5
Hot tớnh ca Spezyme XTRA c biu din bng n vi Anpha Amylase
Units (AAU). Hot tớnh ca enzym c xỏc nh bi tc thu phõn tinh bt, da
trờn s gim kh nng to mu vi it. Mt n v AAU l lng enzym cn thit
thu phõn 10 mg tinh bt di nhng iu kin xỏc nh.
Bng 1.5 Tớnh cht ca Spezyme XTRA
Hot tớnh

14000AAU/g

pH hot ng

5,0 6,7

Mu sc

Cht lng mu nõu sỏng

Nhit hot ng

70 85oC

Trng lng riờng



Trng lng riờng

1,10 1,15g/ml

Hot tớnh ca STARGEN 001 c biu din bng n v Granular Starch
Hydrolyzing Units (GSHU) c tớnh toỏn da vo mc hot tớnh ca enzim i vi
tinh bt sng v hot tớnh ca glucoamylase i vi dextrin ho tan vi nhng iu
kin xỏc nh.
u im ca STARGEN 001:
- Thc hin quỏ trỡnh dch hoỏ v ng hoỏ ng thi nhit thng.
Trong ú glucoamylase thu phõn khoan sõu vo ht tinh bt cũn amylase thu
phõn m rng nhng l khoan ny
- Gi hot cao di cỏc iu kin ca quỏ trỡnh ng hoỏ lờn men ng
thi di s tr giỳp ca nm men trong sn xut ethanol.
- To ra Glucose liờn tc.
- Loi tr s cn thit ca cỏc tỏc nhõn nh Calci hay mui Natri nhm lm
tng hot tớnh Enzym.
- Khi s dng trong mt quỏ trỡnh sn xut c thit k tt, khụng cú quỏ
trỡnh nu v so sỏnh vi cỏc h thng enzyme cú quỏ trỡnh dch hoỏ v ng hoỏ
truyn thng cú giai on nu, ch phm ny cho:
+ Hiu sut cn cao.
+ Gim nng lng u vo.

______________________________________________________________________
Luận văn thạc sĩ khoa học
21
Nguyễn Thuý Hờng