3.4.1.Nhiệt độ:
Mỗi một vi sinh vật đều có một nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng. Đối với nấm men Saccharomyces nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 28 ÷ 320C. Khi lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men kém và kéo dài hơn. Nếu có điều kiện làm lạnh dịch đường ban đầu xuống tới 20 ÷ 220C để hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn. Sau 8 – 10 giờ nhiệt độ của môi trường sẽ tăng tới mức tối thích là 28 ÷ 300C. Tiếp đó là làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu.
Nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men giảm nhanh nhưng chủ yếu là dễ nhiễm vi khuẩn lactic và nấm men dại. Ở nhiệt độ 300C thì nấm men dại phát triển nhanh hơn nấm men Saccharomyces, còn ở nhiệt độ cao 35 ÷ 38 0C chúng phát triển nhanh hơn 6 ÷ 8 lần. Mặt khác khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra nhiều sản phẩm phụ như este, aldehyt và tổn thất rượu theo CO2 tăng.
3.4.2.pH môi trường:
Nồng độ ion H+ trong môi trường ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của nấm men, chúng có khả năng làm thay đổi điện tích của các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của các chất dinh dưỡng cũng như chất lượng của sự lên men. Mỗi vi sinh vật có thể hoạt động tốt ở một trạng thái ion nhất định. Trạng thái này lại phụ thuộc vào pH của môi trường.
Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo thành alcol etylic sẽ là 4,5 ÷ 5,2. Nếu tăng pH cho môi trường lên men thì lúc này môi trường đễ bị nhiễm khuẩn. Glycerin sẽ tạo thành nhiều hơn và do đó giảm hiệu suất lên men. Ở pH nhỏ hơn 4,2 nấm men phát triển tuy chậm hơn so với 4,5 ÷ 5,2 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển. Trong điều kiện sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8 ÷ 4,0 để hạn chế sự phát triển của vi khuẩn nhất là vi khuẩn lactic và nấm men dại, lúc đó nấm men đủ mạnh để lấn áp tạp khuẩn thường làm tăng pH đến khoảng tối thích.
3.4.3.Nồng độ dịch lên men (nồng độ đường)
Nồng độ dịch đường khá cao sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng về trạng thái sinh lý của nấm men. Kết quả l ml độ rượu cao không những ức chế được tạp khuẩn mà ức chế cả nấm men. Mặc khác nếu nồng độ đường cao sẽ dẫn đến tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men. Ngược lại nếu nống độ dịch đường ban đầu thấp sẽ không kinh tế và làm giảm hiệu suất của thiết bị lên men, tốn năng lượng khi chưng cất và tăng tổn thất rượu trong bả và nước thải. Bình thường người ta khống chế hàm lượng nồng độ chất khô của dịch đường ban đầu từ 16 ÷ 180Bx ( tùy theo mức độ thuần khiết). Tương đương với 13 ÷ 15% đường để sau khi len men sẽ nhận được nồng độ rượu trong dịch dấm chín 8,5 ÷ 9,5%V.
Rượu tạo ra trong quá trình lên men tác động ngược lại đến cường độ lên men. Thông thường nấm men lên men tới nồng độ đạt 12 ÷ 14% V. Một số nấm men có thể đạt được 17÷ 20%V. Với nồng độ cao hơn sẽ ức chế nấm men và gần như đình chỉ sự lên men rượu. Với nồng độ rượu đạt 4,5%V bắt đầu ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh sản của nấm men. Khi nồng độ đạt đến 5%V thì sự sinh sản bắt đầu ngưng trệ, nếu lên tới 7÷8% V thì bắt đầu kết thúc giai đoạn lên men mạnh và cũng bắt đầu giai đoạn lên men chậm ( lên men phụ).
3.4.5.Thời gian lên men:
Thời gian lên men phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ lên men, nồng độ đường, chủng nấm men. Thời gian lên men được tính từ lúc cấy giống vào môi trường và trải qua giai đoạn sinh sản, sinh trưởng, lên men …. Người ta chưa xác định rõ khi nào thì quá trình lên men kết thúc. Thông thường người ta chia thành 2 giai đoạn lên men.
- Giai đoạn lên men chính: là giai đoạn này kết thức khi nếm dịch lên men không còn vị ngọt của đường hay quan sát thấy khả năng tạo bọt rất yếu.
- Giai đoạn lên men phụ: là giai đoạn ủ chín và tàng trữ, được tính từ lúc bắt đầu kết thúc quá trình lên men chính và thường kéo dài vài tháng trở lên.
3.4.6.Nồng độ O2 trong môi trường:
Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện, trong môi trương yếm khí nó sẽ lên men để tạo rượu và CO2, còn trong điều kiện đấy đủ O2 nó có khả năng oxy hóa dường thành CO2 và H2O, đồng thời sinh sản và phát triển rất mạnh, do đó có thể kìm hãm sự lên men bằng O2 hay còn gọi là hiệu ứng “Pasteur”.
Do đó trong việc sản xuất rượu vang thì giai đoạn đầu cần tạo điều kiện hiếu khí để cho nấm men phát triển, sinh sản đủ số lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men. Sau đó phải yếm khí tuyệt đối cho nấm men chuyển hóa đường.
3.4.7.Nồng độ CO2 tạo thành:
Khí CO2 được tạo thành trong quá trình lên men rượu từ dịch đường. Một phần sẽ tồn tại trong môi trường, một phần sẽ tách ra bên trên bề mặt môi trường, và một phần sẽ tích tụ lại làm một lớp ngăn cản không khí và môi trường. Khí CO2
tích tụ lại trong môi trường chỉ làm giảm khả năng sinh sản của nấm men chứ không làm yếu khả năng lên men của chúng.
Theo Mike Hugar với nồng độ 0,25% trọng lượng CO2 trong môi trường sẽ làm ức chế sự sinh sản của nấm men. Cũng theo Smitener sự sinh sản của nấm men ngừng khi nồng độ CO2 trong môi trường lên đến 4,5% trọng lượng, tương ứng với áp suất 7,7 bar ở 150C.
Khi môi trường chứa hàm lượng đường cao sẽ cản trở CO2 thoát ra ngoài, ức chế sự sinh sản của nấm men dẫn đến hiệu suất thấp.
Khí CO2 nằm trong khoảng không gian giữa môi trường và không khí có tác dụng kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật.
3.4.8.Ảnh hưởng của một số hóa chất và chất sát trùng:
Trong điều kiện sản xuất dù vệ sinh có sạch đến đâu thì cũng khó bảo đảm sự vô trùng tuyệt đối vì vậy cần phải sử dụng một số hóa chất sát trùng để hạn chế và ngăn ngừa vi khuẩn. Tùy theo chất lượng hóa chất sử dụng nhiều hay ít sao cho hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn nhưng không ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men. Khi dùng formalin hay fluosilicac natri thì nồng độ không vượt quá 0,02% so với dịch lên men.
Bảng1.8 :Ảnh hưởng của một số acid tới nấm men
Chất
Nồng Độ Ngừng sinh
trưởng
Tiêu diệt men Thời gian làm tê liệt
% Mol % Mol Giờ
Acid clohidric 0,14 0,038 0,72 0,195 0,46
Acid sulfuric 0,34 0,039 1,30 0,132 2,04
Acid phosphoric 0,30 0,031 2,00 0,204 1,28
Acid acetic 0,75 0,125 3,00 0,500 1,25
Acid lactic 0,40 0,100 3,00 0,333 1,27
Ngoài các chất kể trên trong dịch đường lên men luôn chứa một lượng furforol, melanoidin ảnh hưởng ít đến nấm men.
♦ Furforol: có nhiều trong mật rỉ, khoảng 6÷ 8 mg/100g chất khô. Nhưng nếu pha loãng đến nồng độ 20 ÷ 22% thì nổng độ furforol khoảng 1,5÷ 2,0 mg/100ml hay 0,015 ÷ 0,02% thì ảnh hưởng của furforol xem như không đáng kể.
♦ Melanoidin: chỉ ảnh hưởng trong quá trình nhân giống của nấm men. Melanoidin không hấp thu trên bề nặt của nấm men nhưng với nồng độ 0,005% sẽ làm nhiều tế bào bị chết.
