2.3.4.1. Cơ chế của quá trình lên men rượu
Quá trình lên men rượu là quá trình yếm khí, chuyển hoá đường thành rượu, giải phóng CO2và toả nhiệt. [4, tr 243-244]
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Nấm men hấp thụ cơ chất vào tế bào, nhờ hoạt động của ezyme zymaza chuyển hóa đường thành rượu và CO2. Rượu etylic được tạo thành khuyếch tán ra môi trường bên ngoài qua màng tế bào. Rượu hòa tan trong nước ở bất kỳ tỉ lệ nào nên khuyếch tán rất nhanh. CO2 cũng khuyếch tán vào nước nhưng độ hoà tan không lớn. Khi bão hoà, CO2 bao quanh màng tế bào nấm men thành bọt khí. Bọt khí CO2 và tế bào nấm men thường dính liền nhau. Bọt khí CO2 lớn đến mức độ nhất định thì lôi kéo bọt khí và tế bào nấm men cùng nổi lên trên bề mặt dung dịch. Đến bề
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô SVTH: Hoàng Thị Thùy với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày Lớp: 12H2LT
Đồ án tốt nghiệp -27- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
mặt của dung dịch do sức căng của bề mặt nên bọt khí bị vỡ, CO2 thoát ra ngoài, tế bào nấm men lúc này chìm xuống. Quá trình này diễn ra liên tục nên đã làm tế bào nấm men từ trạng thái không chuyển động sang trạng thái chuyển động làm tăng quá trình tiếp xúc giữa nấm men và cơ chất nên quá trình lên men tăng nhanh.
2.3.4.2. Động học của quá trình lên men rượu
Tốc độ lên men rượu có thể xác định trực tiếp bằng lượng đường lên men hoặc gián tiếp xác định lượng rượu được tạo thành và lượng CO2 thoát ra trong một đơn vị thời gian từ đó cũng có thể xác định nhanh tốc độ lên men bằng cách đo nồng độ biểu kiến của dịch lên men. [5, tr 145-149]
Theo hình 2.5, nhận thấy lên men được chia làm ba giai đoạn: Lên men sơ bộ, lên men chính và lên men phụ.
Lên men sơ bộ kéo dài khoảng 60 giờ sự sinh trưởng của nấm men rất chậm, bởi do sống trong môi trường mới nên đây có thể gọi là giai đoạn thích nghi. Trong giai đoạn này cơ chất sử dụng ít nên sinh tổng hợp ít cồn và CO2.
Lên men chính là giai đoạn lên men chính kéo dài trong khoảng thời gian từ 60÷120 giờ, nấm men sinh trưởng và phát triển ở mức độ cực đại, cơ chất sử dụng nhiều sinh nhiều cồn và CO2, sự lên men sau mỗi giờ tăng mạnh. Cuối giai đoạn này tế bào nấm men già nên lên men chậm lại. Thời kì này có sự biến đổi sâu sắc về thành phần trong môi trường, ảnh hưởng đến kết quả lên men.
Lên men phụ là giai đoạn lên men phụ biểu hiện đường cong lên men là sự đi
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô SVTH: Hoàng Thị Thùy với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày Lớp: 12H2LT
Đồ án tốt nghiệp -28- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
xuống tiệm cận trục hoành. Tốc độ lên men rất chậm vì lượng đường trong dịch ít.
2.3.4.3. Các phương pháp lên men
- Phương pháp lên men gián đoạn:
+ Đặc điểm: Quá trình lên men chỉ diễn ra trong một thiết bị duy nhất, thời gian lên men kéo dài.
+ Ưu điểm: Thao tác của công nhân đơn giản, thiết bị dễ vệ sinh, sữa chữa. Nếu có thì chỉ xảy ra trong phạm vi của thùng lên men đó, không ảnh hưởng đến thùng lên men khác, xử lý đơn giản hơn.
+ Nhược điểm: Chất lượng lên men không đồng đều, hiệu suất lên men thấp, thời gian lên men dài so với phương pháp khác.
- Lên men bán liên tục (còn gọi là phương pháp lên men chu kỳ)
+ Đặc điểm: Lên men liên tục ở giai đoạn lên men chính và lên men gián đoạn ở giai đoạn cuối. Đây là phương pháp cải tiến áp dụng với các nhà máy có công suất hoặc trung bình chưa đủ điều kiện và nhu cầu cải tạo chưa thực sự cần thiết.
+ Ưu điểm: Đơn giản, rút ngắn được chu kỳ lên men, đảm bảo được thời gian lên men cuối, nâng cao hiệu suất lên men. Tế bào nấm men liên tục sinh sản trong giai đoạn lên men chính do đó không cần sử dụng nấm men giống thường xuyên.
+ Nhược điểm: Thao tác phức tạp hơn, yêu cầu theo dõi chặt chẽ hơn so với lên men gián đoạn, các thiết bị lên men được nối với nhau bởi một đường ống chung nên lắp đặt phức tạp, cần chú ý việc giải phóng dấm chín và vệ sinh sát trùng các thùng, đặc biệt là các thùng đầu dây.
- Phương pháp lên men liên tục:
+ Đặc điểm: Dịch đường và nấm men giống liên tục đi vào và dịch dấm chín liên tục đi ra. Dịch đường phải đi qua nhiều các thùng lên men: Thùng lên men chính, các thùng lên men tiếp theo là lên men phụ. Nhiệt độ lên men thấp hơn so với lên men gián đoạn.
+ Ưu điểm: Hiệu suất lên men tăng, dễ cơ giới hóa và tự động hóa, thời gian lên men được rút ngắn, hạn chế được nhiễm tạp khuẩn do lượng nấm men giống ban đầu cao, chất lượng dấm chín là ổn định.
Thiết kế nhà máy sản suất cồn 960 từ sắn lát khô SVTH: Hoàng Thị Thùy với năng suất 145 tấn nguyên liệu / ngày Lớp: 12H2LT
Đồ án tốt nghiệp -29- GVHD: KS. Bùi Viết Cường
+ Nhược điểm: Khi nhiễm tạp thì rất khó xử lý nên đòi hỏi vô trùng cao, vệ sinh, sữa chữa thiết bị cần có kế hoạch cụ thể, yêu cầu về kỹ thuật cao, điện nước đầy đủ, ổn định [4, tr 251-260].