Ethanol Fermentation

1. 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

2. I. M Đ UỞ ẦI. M Đ UỞ Ầ

3. I.1. Đ nh nghĩaị
• Lên men ethanol là s chuy n đ ng thành r u ethanolự ể ườ ượ
trong 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 khiự ứ ế
có m t c a Oặ ủ 2.

4. 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 nả
b ng bào t túi 1-60 bàoằ ử
t / túi.ử
• Vi khu nẩ
– Sarcira ventriculi: con
đ ng t o thànhườ ạ
ethanol theo ki u n mể ấ
men.
– Zygomonas mobilis:
glucose đ c phân gi iượ ả
theo con đ ng KDPG.ườ
– M t s vi khu n đ ngộ ố ẩ ườ
ru t và Clostridiumộ
– Leuconostoc
mesenteroides

5. 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,ạ
sunphate), không dùng nitrate,
nitrite.
• H u c : acid amin, peptideữ ơ
– Khoáng và các y u t sinhế ố
tr ngưở
– Sinh tr ng:ưở Topt 28-30o
C, 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 ngơ ấ ườ
→ EMP, chu trình Krebs, chu iỗ
hô h pấ → H2O, CO2, ATP
• Lên men: c ch t đ ngơ ấ ườ →
EMP → ethanol, CO2, ATP.

6. 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 lênượ 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

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

8. Quy trình công nghệ
Nguyên liệu
Xử lý nguyên liệu
Lên men
Chưng cất
Tinh chế
Cồn tinh luyện

9. 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 ngệ ứ ể ể ườ
lên men đ cượ → 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 iỉ ườ ừ ặ ủ ả
đ 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 ạ
khoai c …ủ
– Nguyên li u ch a nhi u cellulose:ệ ứ ề r m r , g v n, mùnơ ạ ỗ ụ
c a…ư

10. • R đ ng:ỉ ườ là ph ph mế ẩ
c a CNSX đ ng.ủ ườ
– 50-60% ch t khô, tách t pấ ạ
ch tấ
– Di t khu n: gia nhi t ho cệ ẩ ệ ặ
dùng natri fluosilicate
– Hi u ch nh pHệ ỉ
– B sung dung d ch: nitổ ị ơ
(đ m), các y u t sinhạ ế ố
tr ng khoáng…ưở
– Pha loãng t i n ng đ lênớ ồ ộ
men: 14-16% ch t khô.ấ
• Tinh b t:ộ
– Tinh b t + n cộ 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 nhómộ ướ ờ
OH-
) – hydrate hóa.
– Đ ng hóa:ườ tinh b t – th yộ ủ
phân → dextrin → đ ng.ườ
• Amilase / malt
• Amilase / n m m cấ ố (Asp.oryzae,
Rhizopus…), vi khu nẩ (Bacillus
subtilis…)
• Termamyl (Bacillus licheniformic
93o
C), Fungamyl (Asp.oryzae)
– Hi u ch nh pH;ệ ỉ
– Hi u ch nh n ng đ c ch t choệ ỉ ồ ộ ơ ấ
lên men.
Nguyên liệu
Xử lý nguyên liệu

11. • Nhân gi ng n m men:ố ấ
– Gia tăng s l ng (sinhố ượ
kh i) và ch t l ngố ấ ượ
(tr ng thái sinh lý t iạ ố
u c a t bào).ư ủ ế
– n đ nh đ c tính c aỔ ị ặ ủ
t bào.ế
– Làm quen v i môiớ
tr ng lên men th cườ ự
t .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
– Nguyên t c:ắ
• Tăng d n v th tích (5-10ầ ề ể
l n).ầ
• Đi u ki n: 25-28ề ệ o
C, th i gianờ
12-24 gi . N m men cu iờ ấ ở ố
pha sinh tr ng đ u pha nưở ầ ổ
đ nh.ị
• Thay th d n d ch nha -ế ầ ị
b ng môi tr ng lên men.ằ ườ
• Thay th d n đi u ki n &ế ầ ề ệ
thi t b nhân gi ng - b ngế ị ố ằ
đi u ki n & thi t b lên men.ề ệ ế ị
Nguyên liệu
Xử lý nguyên liệu
Lên men

12. • Lên men:
– M c đích:ụ thu nhi u r uề ượ
– Các y u t nh h ng:ế ố ả ưở
• Nhi t đ : Tệ ộ opt 28-32o
C
• 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 ả
đ 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 tờ ệ ấ
sinh t ng h p ethanol, đ ng sót.ổ ợ ườ
Nguyên liệu
Xử lý nguyên liệu
Lên men

13. • D ch sau lên men (d m chín)ị ấ 8-10%
ethanol, n c, ester, aldehyde, r uướ ượ
cao phân t , đ ng sót…ử ườ → tách r uượ
kh i d m chín.ỏ ấ
• Ch ng c t:ư ấ tách r u và t p ch t dượ ạ ấ ễ
bay kh i d m chínỏ ấ → c n thô (82-87%ồ
th tích).ể
• Tinh ch :ế tách t p ch t kh i c n thôạ ấ ỏ ồ →
nâng cao n ng đ c n (94-96% thồ ộ ồ ể
tích).
Nguyên liệu
Xử lý nguyên liệu
Lên men
Chưng cất
Tinh chế
Cồn tinh luyện

14. • Ch ng c t:ư ấ là quá trình tách
nh ng thành ph n riêng bi tữ ầ ệ
trong m t h n h p ch t l ng cóộ ỗ ợ ấ ỏ
to
sôi khác nhau (to
bay h i khácơ
nhau).
– áp su t th ng,Ở ấ ườ to
sôi c a r uủ ượ
78o
C, n c 100ướ o
C
– Khi ch ng c tư ấ → r u s b c h iượ ẽ ố ơ
tr cướ → tách r u ra kh i n c.ượ ỏ ướ
– C n thô:ồ r u etylic, các t pượ ạ
ch t d bay h iấ ễ ơ (ester, aldehyde,
acid, r u cao phân t …).ượ ử
• Tinh chế (ch ng c t phân đo n)ư ấ ạ :
là tách t p ch t d bay h i raạ ấ ễ ơ
kh i r u, d a vào tỏ ượ ự o
bay h iơ
khác nhau c a các c u t cóủ ấ ử
trong 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 mồ
nh ng ch t d bay h i h n r uữ ấ ễ ơ ơ ượ
(ester, aldehyde).
– Cu i:ố to
sôi > to
sôi r u,ượ t n t iồ ạ
d i đáy thápướ (d u fusel).ầ
– Gi a:ữ khó tách ra kh i r uỏ ượ
(isobutyrate, isovalerianate
etyl…).

15. • Hi u su t:ệ ấ
C6H12O6 → 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 ngộ ượ ườ ồ ứ ế ự ạ ộ
c a n m men.ủ ấ

16. Ph ng pháp s n xu t r u đi n hìnhươ ả ấ ượ ể
• Amylo:
– Dùng n m m cấ ố Amylomyces rouxii (Mucor
rouxii) v a có tác d ng đ ng hóa v aừ ụ ườ ừ
r u hóa.ượ
– N m m cấ 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 tố ể ủ ộ
thành đ ng.ườ
– Sau 1 ngày, cho n m men vàoấ , x y ra đ ngả ồ
th i 2 QT đ ng hóa, r u hóa.ờ ườ ượ
– Sau 3 ngày m cố → ch t, vì đ r u cao.ế ộ ượ
– Lên men r u 5-7 ngàyượ → d ng.ừ
– Thu phân & lên men trong cùng m t thi tỷ ộ ế
b .ị

17. • Mycomalt:
– Dùng n m m cấ ố Aspergillus oryzae.
– Nuôi riêng n m m c trên MT cámấ ố → đ aư
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 trongấ ế ụ
48h → k t thúc.ế
– Thu phân và lên men 2 thi t b riêng.ỷ ở ế ị

18. III. CÔNG NGH S N XU TỆ Ả ẤIII. CÔNG NGH S N XU TỆ Ả Ấ
M 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 ỚVI T NAM & TH GI IỞ Ệ Ế Ớ

19. III.1. CNSX r u n p thanượ ếIII.1. CNSX r u n p thanượ ế
• R u n p than có 2ượ ế
lo i:ạ
– R u n p thanượ ế d ngạ
đ c,ụ
– R u n p thanượ ế d ngạ
trong, sau khi hãm c nồ
→ l cọ → thu d ch l cị ọ
đem tàng tr , t oữ ạ
h 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

20. • G o n p than:ạ ế tr ng nhi u vùng Nam Bồ ề ở ộ → R u n p than ch đ cượ ế ỉ ượ
s 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 NLộ ạ ượ ả ấ ủ ừ
sau: b t g o, men gi ng, các v thu c B c. Bánh men ch a gi ng VSV: VKộ 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, cácờ ầ ủ VK th ng làm chua MTườ → gi m pHả →
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 thànhấ 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 ngự 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

21. • Gi i thích QTCN:ả
– X lý:ử NL đ c ngâm vào n c s chượ 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 uằ ụ ề ạ ươ ở ể ễ ấ
chín 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 uộ ề → cho
vào h có mi ng nh , không đ y n p trong t 4h (nh m cung c p oxyủ ệ ỏ ậ ắ ằ ấ
cho 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 caoấ ượ ượ → thêm c n, tăng HL c n trong SP, tăngồ ồ
kh năng BQả → tàng tr ít nh t 6 thángữ ấ → n đ nh r u và t oổ ị ượ ạ
h ng. Màu r u t ng t nh màu c a NL, mùi đ c tr ng, HL c nươ ượ ươ ự ư ủ ặ ư ồ
th p.ấ

22. 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 cạ ượ ượ
SX m t vùng quê Hà B c, r t n iở ộ ắ ấ ổ
ti ng mi n B c. R u này đ cế ở ề ắ ượ ượ
SX t lo i g o n p đ c bi t c aừ ạ ạ ế ặ ệ ủ
vùng này.
• Khi ch ng c tư ấ → thu 2 đ t r u:ợ ượ
– Đ t đ u:ợ ầ thu đ c r u có n ngượ ượ ồ
đ 45-65%ộ
– Đ t sau:ợ thu đ c r u có n ng đượ 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 nghệ ố ớ ệ
SX r u cao đ các n c ph ngượ ộ ở ướ ươ
Tây (Whisky, Voska)

25. 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

26. • R u c nượ ầ mang b n s c dân t c h t s c đ c đáo c a ng iả ắ ộ ế ứ ộ ủ ườ
mi n núi (dân t c K’Ho).ề ộ
• Men: dùng các lo i lá r ng ch a nhi u tinh d uạ ừ ứ ề ầ → h p d nấ ẫ
VSV, 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 khôngư ấ ồ ố
dùng 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 biaồ ộ ượ ượ ầ ươ ươ ặ ơ
không nhi u.ề

27. III.4. Brem Bali - IndonesiaIII.4. Brem Bali - Indonesia
Gạo 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 ngày
To
phòng

28. 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
5-7ngày
To
phòng
Vỏ cây Katuk
7 tháng

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

34. Nước dừa
Lên men tự nhiên
Chưng cất
Đóng chai
Lambanog
To
phòng
2-7 ngày

35. 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

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

39. Gạo sạch
Hấp 100o
C/1hNấm mốc
Giống Koji
Gạo nấu chín
Nước
Nấm men
Giống Koji
Lên men
10-17o
C
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

40. GẠO HẤP
CẤY MỐC
LÊN MEN
(40 – 45h)
KOJI
Bào tử nấm mốc
Aspergillus oryzae
QUY TRÌNH SẢN XUẤT KOJIQUY TRÌNH SẢN XUẤT KOJI
Rắc bột bào tử Nhào trộn

41. 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.

42. III.8. Shochu – Nh tậIII.8. Shochu – Nh tậ
Gạo sạch
Hấp 100o
C/1hNấm mốc
Giống Koji
Nước
Nấm men
Giống Koji
Lên men
Nghiền nát
Chưng cất
Để yên
Tinh chế
Đóng chai
Shochu
Trộn đều
Gạo hấp chín
Nước
Lên men
25-30o
C
15-25 ngày
Trộn đều