NHÂN GIỐNG NẤM MEN VÀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

Ngày nay, với kỹ thuật công nghệ phát triển, đòi hỏi nhiều hơn trong quá trình sản xuất rượu. Nghề nấu rượu nhỏ lẻ ở hộ gia đình nay đã chuyển thành một ngành công nghiệp sản xuất và hứa hẹn sẽ gặt hái nhiều kết quả hơn trong tương lai. Để đương đầu với thách thức sự đồng nhất của sản phẩm đầu ra, đòi hỏi phải có sự tính toán và bổ sung lượng nấm men để đồng đều các mẻ sản phẩm xuất mỗi ngày. Chính vì vậy, yêu cầu một lượng nấm men phải có sức lực tương đương nhau để đồng đều hóa sản phẩm. Quá trình nhân giống nấm men chuẩn bị cho quá trình sản xuất rượu là một yếu tố công nghệ quyết định đến chất lượng và vị thế của sản phẩm. Cũng như các thao tác hiệu chỉnh các thông số trong quá trình lên men rượu ảnh hưởng đến sản phẩm. Bài báo cáo sẽ trình bày một cách cụ thể quá trình nhân giống, sản xuất lượng nấm men có hoạt lực lên men tương đương nhau và quá trình lên men trong công nghệ sản xuất rượu nói chung

PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO NHÂN GIỐNG NẤM MEN VÀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRONG SẢN

XUẤT RƯỢU

GVHD: Phan Thị Hồng Liên Nhóm thực hiện: Nhóm 14

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 5

NHÂN GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU 6

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NẤM MEN 6

1.1 Phân loại khoa học 6

1.2 Hình thái 6

1.3 Cấu tạo của tế bào nấm men 7

1.4 Đặc điểm sinh hóa 8

2 GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU 9

2.1 Nấm men nổi 10

2.2 Nấm men chìm 10

3 CÁC CHỦNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU 11

3.1 Lên men rượu từ tinh bột 12

3.2 Lên men rỉ đường 14

3.3 Nấm men “T” Việt Nam 14

3.4 Nấm men chủng 396 14

3.5 Chỉ tiêu đánh giá 15

4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NẤM MEN 16

4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 16

4.2 Ảnh hưởng của pH 16

4.3 Ảnh hưởng của nồng độ đường 17

4.4 Ảnh hưởng của một số hóa chất và chất sát khuẩn 18

4.5 Ảnh hưởng của nguồn Nito bổ xung 19

4.6 Ảnh hưởng của việc thông khí và đảo trộn 20

5 NUÔI CẤY NẤM MEN GIỐNG 21

5.1 NHÂN GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU THỦ CÔNG.22 5.2 NHÂN GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU CÔNG NGHIỆP 24

A Nhân giống trong phòng thí nghiệm 25

B Nhân giống trong sản xuất 25

5.3 Nhân giống trong sản xuất từ rỉ đường 28

6 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT 29

6.1 BẢO QUẢN NẤM MEN 30

6.2 KẾT LUẬN 30

QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU 30

1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU: 30

1.1 Định nghĩa: 30

1.2 Cơ chế quá trình lên men rượu: 30

2 CÁC SẢN PHẨM PHỤ VÀ TRUNG GIAN CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU 31

2.1 Tạo thành acid: 31

2.2 Tạo alcohol phân tử cao: 31

2.3 Tạo thành ester: 31

2.4 Các vi khuẩn có hại cho nấm men: 31

2.5 Động lực của quá trình lên men: 32

3 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN DỊCH ĐƯỜNG HÓA: 32

3.1 Phương pháp lên men gián đoạn 33

3.2 Phương pháp lên men liên tục: 34

4 CÁC TIÊU CHUẨN CHO GIẤM CHÍN: 36

4.1 Độ lên men: 36

4.2 Đường sót sau lên men: 37

4.3 Độ chua của giấm chín: 37

4.4 Nồng độ rượu trong giấm chín: 37

5 LÊN MEN DỊCH RỈ ĐƯỜNG: 37

5.1 Quy trình xử lý rỉ đường: 38

5.2 Các phương pháp lên men: 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

LỜI NÓI ĐẦU

ừ thuở xa xưa, tuy chưa biết gì về các vi sinh vật, nhưng loài người đã biết sửdụng chúng trong các thực phẩm lên men cổ truyền Các loại rượu, bia,… lànhững thực phẩm được sử sách ghi nhận từ nhiều nghìn năm trước đây và đãtừng được nhắc đến trong kinh thánh Thời kỳ cổ đại, ở Trung Quốc, Hy Lạp, La Mã,rượu đã rất phổ biến trong các bữa tiệc khao quân mừng thắng trận Rượu được sử dụngrộng rãi từ tầng lớp quý tộc, chiến binh, đến các tầng lớp thấp hơn là nông dân, tùytùng Rượu thể hiện lòng mến khách, thể hiện cảm hứng nghệ sĩ trong mỗi con ngườilúc bấy giờ

T

Rượu cổ đại được sản xuất chủ yếu từ bột gạo đem ủ cùng với lúa mì, mía đường,nho và các loại hoa quả khác, cũng có thể là quá trình ủ mật ong và nước đối với nhữngngười Hy Lạp Nhưng trong quá trình nấu rượu, họ không hề biết đến loại nấm mennào, họ chỉ thực hiện theo truyền thống kế thừa, theo kinh nghiệm bản thân Chính vìvậy, sản phẩm tạo ra chưa có một sự tương đồng nào về chất và lượng

Ngày nay, với kỹ thuật công nghệ phát triển, đòi hỏi nhiều hơn trong quá trình sảnxuất rượu Nghề nấu rượu nhỏ lẻ ở hộ gia đình nay đã chuyển thành một ngành côngnghiệp sản xuất và hứa hẹn sẽ gặt hái nhiều kết quả hơn trong tương lai Để đương đầuvới thách thức sự đồng nhất của sản phẩm đầu ra, đòi hỏi phải có sự tính toán và bổsung lượng nấm men để đồng đều các mẻ sản phẩm xuất mỗi ngày Chính vì vậy, yêucầu một lượng nấm men phải có sức lực tương đương nhau để đồng đều hóa sản phẩm.Quá trình nhân giống nấm men chuẩn bị cho quá trình sản xuất rượu là một yếu tố côngnghệ quyết định đến chất lượng và vị thế của sản phẩm Cũng như các thao tác hiệuchỉnh các thông số trong quá trình lên men rượu ảnh hưởng đến sản phẩm Bài báo cáo

sẽ trình bày một cách cụ thể quá trình nhân giống, sản xuất lượng nấm men có hoạt lựclên men tương đương nhau và quá trình lên men trong công nghệ sản xuất rượu nóichung,

Bài báo cáo còn nhiểu thiếu sot, rất mong Cô và các bạn sinh viên góp ý để bàiviết hoàn chỉnh hơn Trân trọng cám ơn

Nhóm thực hiện

NHÂN GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NẤM MEN

Theo hệ thống phân loại nấm men thuộc giới nấm (Kingdom Fungi theo Whitaker,

1969 và Takjtakjan, 1970) Fungi bắt nguồn từ chữ là tinh Fungus có nghĩa là nấm, đôi khi dùng Mycetes bắt nguồn từ chữ Hy Lạp Mukes.

Nấm men là nhóm nấm cơ thể đơn bào hoặc tập hợp đơn bào, nhân chuẩn, có thểquan sát được dưới kính hiển vi Phần lớn nấm men được sử dụng trong công nghiệp

thuộc giống Saccharomyces trong lớp nấm túi và vài giống thuộc loại nấm bất toàn Giống Saccharomyces, đáng chú ý nhất là loài Saccharomyces cerevisiae, được sử

dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, nhất là trong sản xuất bia, rượu và bánh mì

Saccharomyces có nghĩa là nấm đường và là loài vi sinh vật được sản xuất với quy mô

rất lớn trên toàn thế giới

1.1 Phân loại khoa học

Giới (regnum): Fungi

So với các loài sinh vật khác, tế bào nấm men có kích thước tương đối lớn hơn,trung bình đường kính khoảng 7m, chiều dài dao động trong khoảng 8 – 12m Đối

với loài Saccharomyces erevisiae, tế bào có dạng hình cầu hoặc hình trứng, kích thướckhoảng 5 - 12m, có thể sinh sản bằng cách nảy chồi hoặc bào tử

1.3 Cấu tạo của tế bào nấm men

Tế bào nấm men Saccharomyces gồm các thành phần chủ yếu sau:

1.3.1 Vách tế bào

Vách tế bào nấm men trong suốt, dày khoảng 25nm chiếm khoảng 25% khốilượng tế bào Thành phần hóa học của vách tế bào gồm các phức chất protein –polysaccharide, phosphate và lipide Trong thành phần polysaccharide, glucan chiếmthành phần chủ yếu, còn lại là mannan

Vách tế bào bao bọc bên ngoài tế bào, có chức năng định hình và bảo vệ tế bàokhỏi các tác động bên ngoài Ngoài ra, vách tế bào còn có tác dụng duy trì áp suất thẩmthấu nội bào, điều chỉnh các chất dinh dưỡng đi vào tế bào

1.3.2 Màng tế bào chất

Màng tế bào chất là một lớp màng mỏng nằm sát vách tế bào, có thành phần chính

là các lipoprotein, chiều dày không quá 0,1 nm dính chặt với tế bào chất

Màng tế bào chất giữ 4 nhiệm vụ quan trọng trong tế bào:

- Là một rào chắn thẩm thấu

- Điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào Điều này liên quan đếntính thấm của màng, phụ thuộc vào các enzyme phospholipase và lipase

- Thực hiện quá trình sinh tổng hợp một số hợp phần của tế bào

- Nơi cư trú của một số enzyme và cơ quan của tế bào (ribosome)

1.3.3 Tế bào chất

Tế bào chất hay còn gọi là nguyên sinh chất, có cấu trúc không đồng nhất và ở thểkeo Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khácnhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác nhau như bộ máyGolgi, Lysosome, không bào (chứa các sản phẩm trao đổi chất hoặc các chất độc lạ cóhại cho cơ thể, tạo ra áp suất thẩm thấu cho tế bào)

Trong tế bào chất có nhân chứa thông tin di truyền cho tế bào và các thành phầnliên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào Năng lượng cung cấpcho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong nhà máy năng lượng ty thể, đây cũng là

một thành phần có mặt trong tế bào chất Ngoài ra, trong tế bào chất còn có các hạtglycogen, hạt mỡ dự trữ dinh dưỡng cho tế bào.

Cấu trúc tế bào chất thay đổi tùy thuộc vào điều kiện nuôi cấy và độ tuổi sinhtrưởng của tế bào Sự thay đổi này có thể thuận nghịch hoặc khong thuận nghịch, tùythuộc vào điều kiện tác động của môi trường Khi tế bào còn non, tế bào chất khá đồngnhất, khi tế bào già, không bào tụ hợp thành khối to, các giọt chất béo xuất hiện làm cho

tế bào chất keo sệt lại, không đồng nhất như lúc đầu

1.4 Đặc điểm sinh hóa

Nấm men giống Saccharomyces có khả năng lên men đường tốt, nhưng yêu cầunồng độ đường không quá 30% và tạo thành tới 18% cồn etylic

Rafinose khi bị thủy phân thành fructose và melbiose Nấm men này chỉ đồng hóa được fructose còn malbiose không đồng hóa được, nên chỉ ghi 1/3

Nấm men có những đặc điểm nổi bật sau đây:

- Có khả năng lên men 13 loại đường

- Đồng hóa 46 nguồn carbon

- Tính chống chịu với 0,01% hoặc 0,1% cycloheximide

- Đồng hoá 6 nguồn Nitơ: Nitrate, Nitrite, Ethylnamine Hydrochloride, L –Lysine, Cadaverine Dihydrochloride, Creatine

- Sinh trưởng khi thiếu hụt một số vitamin (Myo-Inositol, Calcium Pantothenate,Biotin, Thiamine Hydrochloride, Pyridoxin Hydrochloride, Niacin, Folic acid, p

- Aminobenzoic Acid)

- Sinh trưởng tại các nhiệt độ khác nhau: 25, 30, 35, 37, 420C

- Sản sinh acid từ Glucose

- Thủy phân Urê

- Phân giải Arbutin

- Phân giải Lipide

- Có năng lực sản sinh sắc tố

- Sinh trưởng trên môi trường chứa 50% và 60% glucose

- Hóa lỏng gelatin

- Phản ứng với Diazonium Blue B

- Phát triển trên môi trường chứa acid acetic 1%

2 GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

Các chủng nấm men dùng trong sản xuất rượu etylic cần có những yêu cầu sau:

- Tốc độ phát triển mạnh, hoạt lực lên men cao

- Lên men được nhiều loại đường khác nhau và đạt tốc độ lên men nhanh

- Chịu được nồng độ cồn cao 10 – 12% độ cồn trong quá trình lên men

- Thích nghi được với những điều kiện không thuận lợi của môi trường, đặc biệt làđối với các chất khử trùng

- Đối với chủng nấm men ở Việt Nam còn đòi hỏi phải có khả năng lên men ởnhiệt độ cao ( 35oC), có khả năng hoạt động ở pH acid khoảng 4,5 – 5

Để tìm được một chủng nấm men thỏa mãn các yêu cầu trên, phải cần một quátrình tuyển chọn, thuần hóa, đột biến, lai ghép,… lâu dài, đòi hỏi sự công phu và tính

phức tạp trong công nghệ Trong quá trình nghiên cứu, cũng có thể thời gian đầu, nấmmen cho kết quả lên men tốt nhưng qua thởi gian dài lại thì hoạt lực lên men sẽ giảmnhiều so với ban đầu do hiện tượng thoái hóa.

Nhiệt độ tối thích đối với sinh trưởng của nấm men khoảng 25 – 30oC, nhiệt độ tốithiểu khoảng 2 – 3oC Ở nhiệt độ 40oC, hoạt động sinh trưởng dừng lại và nấm men sẽchất Trong môi trường có nồng độ đường cao trên 30%, nấm men sẽ ngừng các quátrình sống

Trong sản xuất thức uống có cồn, người ta thường đề cập đến 2 loại nấm men lànấm men nổi và nấm men chìm

2.1 Nấm men nổi

Nấm men nổi là những tế bào nấm men có cường lực lên men rất nhanh và mạnh.Nhiệt độ thích hợp cho nấm men này sinh trưởng từ 20 – 28oC, có tốc độ lên men rấtlớn, có thể lên men được mono và disaccharide, cũng như một phần nhỏ dextrin cuối, vìvậy lượng đường tiêu thụ rất nhiều

Do sinh ra nhiều khi CO2 trong quá trình lên men nên các tế bào nấm bị lắng phíadưới sẽ bị cuốn theo lớp bọt khí CO2 nổi lên trên bề mặt Chính vì điểm đặc biệt nàylàm cho khả năng lên men của những nấm men nay tăng đáng kể vì có thể sử dụng cảnguồn đường trên bề mặt trong quá trình lên men Khi kết thúc quá trình lên men, các tếbào nấm men sẽ bị gia nhiệt bất hoạt và lắng dần xuống đáy của thiết bị lên men, tạothành một lớp xác men rời, không kết chặt vào nhau Tiêu biểu cho nhóm nấm men này

là loài Saccharomyces cerevisiae.

2.2 Nấm men chìm

Nấm men chìm là những nấm men có cường lực lên men yếu, nhiệt độ thích hợp

từ 5 – 10oC Trong quá trình lên men lượng khí CO2 tạo ra ít và do nhiệt độ thấp nên nóđược giữ lại trong dung dịch lên men Nấm men tiếp xúc ít với oxy và sau khi lên menchúng lắng xuống đáy tao thành một lớp cặn men dày, dính chặt vào nhau Quá trình lênmen chậm và xảy ra một cách từ từ

Đặc điểm nổi bật của nấm men chìm là tốc độ lắng nhanh, tạo cho dung dịch lênmen nhanh được trong và chỉ cần trong môi trường lên men có lượng enzyme  -galactoxydase, nấm men có thể sử dụng hoàn toàn lượng đường rafinose để len men,

trong khi nấm men nổi chỉ có thể đồng hóa được khoảng 1/3 rafinose tạo thành rượu và

CO2 Tiêu biểu là loài Saccharose ellipsoideus.

Đa số các quy trình lên men bia, rượu vang đều sử dụng nấm men chìm, còn cácquy trình nấu rượu, men bánh mì thì sử dụng nấm men nổi

3 CÁC CHỦNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

Ở nước từ trước đến nay thường dùng một số chủng nấm men phân lập từ menthuốc bắc hoặc từ một số giống của nhà máy Liên Xô (cũ)

Nấm men thuốc bắc là loại men rượu được sản xuất thủ công Nguyên liệu chính

để sản xuất men thuốc bắc là: bột gạo, men giống và các vị thước bắc Bánh men thuốcbắc có chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm men và nấm mốc Trong mỗigram bánh có khoảng vài chục đến vài trăm triệu tế bào nấm men Chúng gồm hai chikhác nhau:

- Endomycopsis: chủ yếu là Endo Fibuligrnes Endo Fibuligrnes là loài nấm men

rất giàu enzyme amylase và glucoamylase Chính vì thế, loài này vừa có khảnăng đường hóa, vừa có khả năng rượu hóa

- Saccharomyces: chủ yếu là S cerevisiae S cerevisiae có khả năng lên men rất

nhiều loại đường khác nhau như glucose, maltose, fructose, raffinose, galatose.Chúng có khả năng lên men được ở nhiệt độ 30 – 35oC và có thể chịu đường môi

trường có độ acid Đặc biệt, S cerevisiae có khả năng chịu được thuốc sát trùng

Na2SiF6 với nồng độ 0,02 – 0,025% Hơn nữa, S cerevisiae có khả năng lên men

trên nhiều môi trường dinh dưỡng khác nhau như gạo, sắn, ngô, khoai

- Ngoài hai chi nấm trên, trong men thuốc bắc còn thấ nhiều loài nấm men khác cókhả năng thủy phẩn tinh bột, sử dụng đường thành sản phẩm lên men với hoạtlực thấp quan trọng là các loại nấm men dại này chịu được nhiệt độ cao trongkhoảng 60 – 65oC và nồng độ chất sát trùng từ 0,05 – 1%

Trong bánh men thuốc bắc thây có nhiều loài mốc khác nhau thuộc loài

Aspergillus, Penicillium, Mucor và Rhizopus Trong đó, Mucor và Rhizopus phát triển

nhiều hơn cả Loài Mucor, đặc biệt là Mucor rauxii có nhiều đặc tính công nghệ như

chịu được nhiệt độ cao (32 – 35oC) và có thể đường hóa và rượu hóa

Ngoài ra, trong bánh men thuốc bắc có nhiều loài vi khuẩn phát triển Trong đó,thấy chủ yếu là vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic Các loài vi khuẩn này sẽ làm chuamôi trường Nếu pH xuống quá thấp, sẽ gây trở ngại cho quá trình lên men, nếu trongmôi trường có oxy thì vi khuẩn acetic sẽ tiến hành oxy hóa rượu thành acid acetic Quátrình này gây tiêu hao lượng cồn lớn trong công nghiệp.

Từ ngày đất nước giải phóng, chúng ta đã tìm ra thêm các chủng cho bộ sưu tậpnấm men trong sản xuất rượu cồn từ tinh bột và từ rỉ đường mía

3.1 Lên men rượu từ tinh bột

Đối với quy trình lên men rượu từ tinh bột, người ta thường dùng các chủng II, XII, M,

Nấm men chủng XII (Saccharomyces cerevisiae Rase XII) được phân lập ở Đức

năm 1902, tế bào có dạng hình trứng, có kích thước (6 – 6,2) x (5 – 8) m

Nấm men chủng XII có những đặc điểm nổi bật sau:

- Tốc độ phát triển nhanh và ít sinh bọt Sau 24h, một tế bào có thể phát triển thêm

56 tế bào mới

- Lên men ở nhiệt độ cao và lên men được nhiều loại đường khác nhau nhưglucose, frucrose, maltose, saccharose và 1/3 rafinose, không lên men đườnglactose

- Có thể lên men đạt 13% rượu trong môi trường

- Nấm men Rasse XII thuộc loại lên men nổi, được phân bố rất đều trong toàn bộdịch lên men, không tạo thành đám trắng

Ngày nay, hầu hết các nhà máy sản xuất rượu từ tinh bột, cũng như các nhà máydùng dịch đường thủy phân từ gỗ hoặc dịch kiềm sunfit.

3.1.3 Nấm men MTB Việt Nam

Nấm men MTB Việt Nam được phân lập tại nhà máy rượu Hà Nội từ men thuốcbắc

Nấm men MTB là nấm men đa bội, có thể hình thành 2 – 4 bào tử trong tế bào,cho tốc độ sinh trưởng và phát triển nhanh Ngoài ra, sau nhiều năm nghiên cứu, phânlập, nấm men MTB có nhiều ưu điểm vượt trội :

- MTB có khả năng lên men được nhiều loại đường như glucose, fructose,rafinose, galactose ở nhiệt độ cao trong khoảng 39 – 400C

- Chịu độ axit tương đối cao 1 – 1,50, nồng độ rượu có thể đạt được 12 - 14%

- Đặc biệt, qua nhiều năm thuần hóa, nấm men này đã phát triển và lên men tốt ởmôi trường có 0,02 – 0,025% chất sát trùng Na2SiF6

Chủng này sinh sản theo phương pháp nảy chồi nhanh sau khi cấy 12 16 giờ, lên

men tốt trong dịch đường có nồng độ 120 g/l và ở 160 180 g/l vẫn có thể lênmen được, nhưng hiệu suất chuyển hóa thấp

Nồng độ rượu tạo thành trong môi trường lên men là 10 – 12% Nhiệt độ lên men

là 28 – 32oC, tuy nhiên ở nhiệt độ 38oC quá trình lên men vẫn diễn ra Điều này thuậntiện cho sản xuất vào những ngày hè thiếu nước tưới làm nguội thùng lên men

R211 có khả năng chịu được chất sát trùng Na2SiF6 với nồng độ 0,02% Tại nồng

độ này vi khuẩn bị ức chế

R211 là cở sở để phát triển chủng MTB ở Việt Nam

3.2 Lên men rỉ đường

-3.3 Nấm men “T” Việt Nam

Nấm men “T” Việt Nam được phân lập từ dung dịch rỉ đường Nấm men T có

những tính chất đáng chú ý như sau:

- Tốc độ phát triển nhanh

- Lên men ở nhiệt độ cao (33 – 37oC) trong môi trường acid có pH khoảng 4,5– 5

- Lên men được rượu có nồng độ 8 – 12%

- Chịu được chất sát trùng có nồng độ 0,02 – 0,025% so với thể tích

3.4 Nấm men chủng 396

Chủng 396 được phân lập từ dịch rỉ đường tại Trung Quốc Nấm men chủng này

có thể lên men được glucose, maltose, saccharose, fructose, galactose nhưng không thểlên men được dextrin và rafinose

Nhiệt độ thích hợp là 33oC Nồng độ rượu tạo thành khoảng 10%

3.5 Chỉ tiêu đánh giá

Để đánh giá khả năng lên men của các chủng nấm, người ta thường dưa vào các chỉtiêu:

3.5.1 Số lượng nấm men có trong 1ml sau thời gian nuôi cấy

Bảng 1 Trạng thái sinh lý của nấm men sau 20 giờ nuôi cấy

Chủng nấm men Tế bào chết Tế bào nãy chồi Số tế bào trong

Sau 20 giờ nuôi cấy, lượng tế bào trong 1ml đạt khoảng 100 – 160 triệu/ml Trong

đó, chủng MTB có số tế bào trong 1ml nhiều hơn cả

3.5.2 Các yếu tố công nghệ

Bảng 2 Các chỉ tiêu mang tính công nghệ

4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho phát triển của chúng Đối với nấm men

Saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 30 – 33OC, nhiệt độ thấp nhất là

5oC, nhiệt độ tối đa là 38oC Vì vậy, nấm men được nuôi cấy ở nhiệt độ thấp hơn(khoảng 17 – 22oC) so với nhiệt độ tối ưu thì khả năng lên men là rất lớn

Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéodài hơn Mặt khác nếu có điều kiện làm lạnh tới 20 220C sẽ hạn chế sự phát triển củatạp khuẩn

Sau 8 đến 10 giờ nhiệt độ lên men sẽ tăng đến 28 300C, tiếp đó cần làm lạnh để

ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu

Ở nhiệt độ cao, hoạt tính nấm men sẽ giảm nhanh nhưng chủ yếu dễ bị nhiễmlactic và nấm men hoang dại Ở nhiệt độ 300C men hoang dại phát triển nhanh hơn so

với Saccaromyces 2 đến 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 380C chúng phát triển nhanh gấp 6đến 8 lần Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều este aldehyt và tổn thấtrượu theo CO2 sẽ tăng

4.2 Ảnh hưởng của pH

Nồng độ ion H+ trong canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men.Chúng có khả năng làm thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảmmức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men.Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong trạng thái ion nhất định, trạng thái này lạiphụ thuộc vào pH của canh trường

Nấm men có thể phát triển trong môi trương có pH = 2 – 8, nhưng thích hợp nhất

là 4,5 – 5 Vi khuẩn bắt đầu phát triên ở pH = 4,2 và cao hơn, khi pH < 4,2 chỉ có nấmmen phát triển Vì vậy trong lên men rượu để ngăn ngừa hiện tượng nhiễm khuẩn,người ta thực hiện trong giới hạn pH = 3,8 – 4 Tuy nhiên các loài vi khuẩn cũng quendần với pH thấp, nên còn kết hợp các chất sát trùng

Đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột, trong sản xuất người ta thường khốngchế pH ở khoảng 4,8 – 5,2 nhằm kết hợp giữ cho amylase tiếp tục chuyển hóa tinh bột,dextrin thành đường để nấm men sử dụng

Khi nấm men đã phát triển đủ nhiều và đủ mạnh thì ta điều chỉnh pH về pH tối ưucho nấm men phát triển nhanh hơn Mặc dù, tại pH này cũng rất thích hợp cho tạpnhiễm phát triển nhưng số tế bao nấm men hiện diện đã đủ nhiều và mạnh để lấn át tạpkhuẩn Chính vì vậy, tạp khuẩn lúc này rất khó sinh sôi nảy nở và gây hại cho quá trìnhlên men

Độ pH có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình lên men Tùy thuộc vào từng sảnphẩm mong muốn mà người ta sẽ điều chỉnh pH môi trường cho thích hợp

- pH môi trường acid thì sản phẩm thu được là rượu etylic

- pH môi trường acid yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic và glycerin

- pH môi trường kiềm yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic, acid acetic vàglycerin

4.3 Ảnh hưởng của nồng độ đường

Tất cả nấm men chỉ có khả năng lên men đường đơn giản (glucose, fructose) và

đường đôi (maltose, saccharose) Riêng đường lactose thì chỉ có nấm Saccharomyces

latic mới sử dụng được Nấm men hoàn toàn không có khả năng phân giải đường đa.

Nồng độ dịch đường quá cao sẽ làm tăng áp suất và làm mất cân bằng trạng tháisinh lý nấm men Kết quả là rượu nhiều sẽ ức chế không những các tạp khuẩn mà cảnấm men Thường trong dịch lên men có khoảng 4 – 6% rượu Nồng độ rượu sinh ra cóảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men Nồng độ rượu ảnh hưởngđến tốc độ phát triển riêng của nấm men còn phụ thuộc vào thời gian, số lượng tế bào

và nguyên liệu chuẩn bị môi trường nuôi cấy

Mặt khác đường nhiều sẽ dẫn tới tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men Ngượclại nếu nồng độ dịch đường thấp sẽ không kinh tế vì sẽ giảm năng suất thiết bị lên men;mặt khác, sẽ tốn thất nồi hơi khi chưng cất và làm tăng tổn thất rượu trong bã rượu vànước thải.

Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khô của dung dịch đường từ 16 đến18% (tùy theo mức độ thuần khiết), tương đương 13 15% đường, để sau lên men sẽnhận được nồng độ rượu trong dấm chín là 8,5 đến 9,5%V

4.4 Ảnh hưởng của một số hóa chất và chất sát khuẩn

Hầu hết các quá trình lên men công nghiệp được tiến hành nuôi cấy thuần khiết,trong đó, chỉ có các chủng chọn lọc được phép sinh trưởng Nếu một cơ thể vi sinh vậtngoại lai hiện diện trong môi trường hoặc trong bất kỳ một bô phận thiết bị nào đó, thìchúng sẽ làm nhiễm bẩn môi trường, sẽ sản xuất ra các sản phẩm có hại, có thể hạn chế

sự sinh trưởng của các chủng sản xuất Vì thế, trước khi bắt đầu quá trình lên men, môitrường và các thiết bị lên men phải được tiệt trùng để loại bỏ các nguy cơ gây nhiểm vàcác điều kiện vô trùng này phải được duy trì trong suốt quá trình lên men

Việc tiệt trùng có thể dùng nhiều hóa chất khác nhau để giết vi sinh vật bằng khảnăng oxy hóa hoặc alkyl hóa Tuy nhiên, các hóa chất sử dụng không được tiệt trùngmôi trường nuôi cấy vì các hóa chất này sẽ ức chế sinh trưởng của các cơ thể lên men.Các hóa chất thường sử dụng như clorua vôi, formalin hay fluosilicat natri Việc sửdụng hóa chất diệt khuẩn cần phải cân nhắc kĩ càng về tính gây độc cho vi sinh vật nuôicấy, cho người sử dụng sản phẩm cũng như vệ sinh an toàn lao động Khi dùng formalinnatri, nồng độ không vượt quá 0,02% so với dịch lên men

Bảng 3 Ảnh hưởng của một số acid tới nấm men

Tiêu diệt nấmmen

Clohydric

Sunfuric

0,140,39

0,0380,039

0,721,30

0,1950,132

0,462,04

Axetic

Lactic

0,300,750,90

0,0310,1250,100

2,003,003,00

0,2040,5000,333

1,281,251,27

Ghi chú:

Tùy theo tính chất và mức độ phân phân ly của mỗi axit mà tác hại của chúng lênnấm men cũng không giống nhau

4.5. Ảnh hưởng của nguồn Nito bổ xung

Ở nước ta, cồn được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu sắn Do trong sắn chứa ítprotein nên lượng nito trong dịch đường hóa không đảm bảo cho phát triến của nấmmen, vì vậy cần bổ sung vào một lượng Nitơ để quá trình lên men xảy ra trọn vẹn

Bảng 4 Kết quả nghiên cứu việc bổ xung nito vào dịch lên men.

Các chỉ tiêu

Mẫu không bổ sung nito.

Nguồn Nito bổ sung từ (NH 4 ) 2 SO 4 (NH 2 ) 2 SO 4

Nồng độ rượu trong giấm chín %V

Hiệu suất rượu so với lí thuyết %

16,54,095,264,550,31-0,350,430,059,6691,21

16,54,095,264,000,42-0,400,340,0469,7892,35

16,54,095,264,930,12-0,770,140,04210,0494,80

Kết quả thu được cho biết, protein của sắn không bảo đảm cho phát triển và lênmen được bình thường Việc bổ sung Nito với số lượng 30mg/100ml cho phép rút ngắn

thời gian lên men từ 84 xuống 60 giờ, đồng thời lên men tốt và đạt hiệu quả cao hơnmẫu đối chứng.

4.6 Ảnh hưởng của việc thông khí và đảo trộn

4.6.1 Độ hòa tan oxy trong nước

Tế bào sử dụng oxy để hô hấp và làm giảm lượng oxy trong môi trường Vì thế,trong quá trình nuôi cấy nấm men phải cung cấp oxy một cách đều đặn Thiếu oxy nhấtthời tại một thời điểm nào đó trong môi trường sẽ dẫn đến sự phá vỡ quá trình trao đổichất của tế bào nấm men Vi sinh vật sử oxy trong môi trường lỏng Lượng oxy hòa tantrong nước thường là rất ít Phải cung cấp oxy sao cho tốc độ hòa tan của nó bằng tốc

độ tiêu thụ oxy của vi sinh vật

Tốc độ hòa tan của oxy vào môi trường lỏng được tính theo công thức:

Trong đó:

- R là tốc độ hòa tan oxy

- C là nồng độ oxy bão hòa ở áp suất riêng đã biết

- C1 là nồng độ oxy hòa tan ở thời điểm lựa chọn

- K là hằng số tỷ lệ

- t là thời gian

Độ hòa tan oxy còn phụ thuộc vào nhiệt độ nuôi cấy, vào nồng độ các chất hợpphần và độ nhớt của môi trường Khi nhiệt độ tăng lên thì độ hòa tan của oxy sẽ giảm

Độ hòa tan của oxy sẽ giảm 2 lần khi nhiệt độ môi trường tăng từ 30 lên 37oC Điều này

sẽ khắc phục bằng cách cho sục khí mạnh hơn trong quá trình lên men Nồng độ oxycũng sẽ giảm khi sử dụng các chất hoạt động bề mặt, chất phá bọt và hàm lượng sinhkhối vi sinh vật tăng quá nhanh

Trong quá trình nuôi cấy, không khí nén được thổi vào thùng lên men có hệ thốngcánh khuấy Tốc độ sục khí mạnh mẽ sẽ tăng tốc độ hòa tan oxy và trộn đều cơ chấtdinh dưỡng trong môi trường Nhưng không nên khuấy quá mạnh vì có thể dẫn đến sự

hư hỏng cơ học các tế bào và dẫn đến hiện tượng tự phân

4.6.2 Nồng độ oxy giới hạn