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 28^- 32°c. Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dài hơn. Mặt khác, nếu có điều kiện làm lạnh dịch đường tới 20^- 22°c sẽ hạn chế được phát triển của tạp khuẩn. Sau 8 đến lOh nhiệt độ lên men sẽ tăng đến 28^- 30°c, tiếp đó cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu. Ở nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men sẽ giảm nhanh nhưng chủ yếu là dễ bị nhiễm lactic và nấm men hoang dại. Ở nhiệt độ 30°c, men
hoang dại phát triển nhanh hơn Saccharomyces 2 đến 3 lần, còn ở nhiệt độ 35-^ 38°c chúng phát hiển nhanh gấp 6 đến 8 lần. Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều este aldehyt và tổn thất rượu theo C02 sẽ tăng.
Kết quả nghiên cứu của Iríana Ikram cho thấy:
Nhiệt độ khảo sát dao động trong khoảng 25- 40 độ c và thực hiên lên men từ 24- 120h.
Trong khoảng nhiệt độ khảo sát như trên: nấm men cố định đạt hiệu suất sinh ethnol 5,38 %, suất tiêu thụ đường cực đại 14,62%; nấm men cố định đạt hiệu suất sinh ethnol 4,18 %, suất tiêu thụ đường cực đại 11,71 %. Hiệu suất sinh Ethanol cực tại khi nhiệt độ bằng 30 độ c cho cả nấm men tự do và nấm men cố định. Ở 30 độ c, nấm men nấm men cố định đạt hiệu suất sinh ethnol 6,42 %, suất tiêu thụ đường cực đại 14,79 %; nấm men cố định đạt hiệu suất sinh ethnol 5,83 %, suất tiêu thụ đường cực đại 17,02 %.
(a) 25°c (b) wc
I
t a Freeỵeaaĩ ca. s —o—lmTODilized 'yeaat «< B I I — ic —F'ftsyeBat &ais —0 —' mmobilizafi yaast ceila■
(c)35°C(d)40°c
Hình 12. Anh hưởng của nhiệt độ đến quá
trình lên men Ethanol bằng nấm men s. cerevisia GC-IIB31 tự do và cố định , nồng độ đường ban đầu 15% , pH 4.5,
im
Dưới đây là kết quả khảo sát khác của K. Pramanik, biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ tới nồng độ Ethanol tạo thành và sự chuyển hóa của đường.
120
Hình 14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển hóa của đường Bảng 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ vào Hiệu suất sinh Etanol
Thông thường, tốc độ lên men tăng khi ta tăng nhiệt độ tới nhiệt độ tối ưu khoảng 30 đến 40°c. Tuy nhiên, nhiệt độ tối ưu và khoảng nhiệt độ cho sự phát triển, sinh trưởng và lên men đều phụ thuộc mạnh vào chủng nấm men.Từ kết quả thu nhận ở trên ta thấy tốc độ tạo thành sản phẩm đạt giá trị tối đa ở khoảng nhiệt độ cao 35, 36 và 38°c, nhưng sản lượng cồn đạt tối đa ở 32°c. Tốc độ chuyển hóa đường giảm nhanh khi ta tăng nhiệt độ và sau đó việc tiêu thụ cơ chất cũng ữở lên tương đối chậm. % chuyển hóa đường được tìm thấy là 100%,
97% và 87.3% ở 30°c, 35°c và 38°c. Nhiệt độ cao có thể làm mất hoạt tính của enzim. Từ
kết quả thu nhận được cho ta thấy, ở nhiệt độ 30°c là nhiệt độ tối ưu cho việc thu nhận Ethanol cũng như tốc độ quá trình lên men.
3.2.2. 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 giảm mức 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 ừạng thái ion nhất định- trạng thái này lại phụ thuộc vào pH của canh trường.
Sazajsani và cộng sự (1996) đã khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae cố định trong hạt cellulose trong quá trình sản xuất cồn. Kết quả cho thấy khả năng lên men của tế bào nấm men cố định không phụ thuộc vào pH khi pH nằm trong khoảng 3,1 và 6,25. Trong khi đó, như đã biết, khả năng lên men của nấm men tự do phụ thuộc vào pH, và giá trị pH tối thích khoảng 4. Kết quả này tương tự như khi cố định nấm men trong gel calcium alginate (hình 2.15) (William và Munnecke,
1981; Buzias và công sự, 1989) và trong mạng prepolymer hòa tan Ợirku, 1998. Đó là do
chất mang và cố định đã bảo vệ tế bào khỏi những thay đổi của hàm lượng ion H+ trong môi trường [9], [10], [11], [12].
Hỉnh 15: Anh hưởng của pH đến tốc độ lên men của nấm men cố định (•) và nấm
men tự do (o). Tốc độ lên men tương đối được tính bằng phần trăm so với tốc độ lên men cực đại
Buzisas và cộng sự (1989) cũng nhận thấy rằng khả năng sống sót của nấm men hầu như không phụ thuộc vào pH, trong đó khả năng sống sót của nấm men tự do bị ảnh hưởng rất lứn bởi pH, [11].
pH
Hình 16: Anh hưởng của pH đến khả năng
sống sót của nấm men cố định (•)và nấm men tự do (x).
men pH 2,80; pH 3,0; o# pH 3,25; AA pH 3,50; VT pH 3,70. Các ký hiệu rỗng và đặc lần lượt ứng với nấm men cố định và nấm men tự do.
Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo alcol etylic là 4.5+- 5.0. Đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột thường khống chế ở pH= 4.8+5.2, nhằm kết hợp giữ cho amylaza tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextrin thành đường lên men được. Neu tăng pH thì dễ bị nhiễm khuẩn, glyxerin sẽ tạo nhiều hơn và do đó
làm giảm hiệu suất lên men. Chính vì vậy khi gây men giống trong điều kiện sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3.8- ^-4.0 để hạn chế phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại.
Hình 18. Ảnh hưởng của pH đến lượng cồn sinh ra theo thời gian lên men
3.5 4
ỉ
5.5
Hình 19. Ảnh hưởng của pH tới sự chuyển hóa của đường theo thời gian
lên men.
Từ kết quả thu được cho ta thấy: Với tất cả các giá trị pH thì lượng cồn sinh ra tăng lên một cách đều đằn cùng với thời gian . Nồng độ cồn tối đa đạt được là ở pH= 4.5, còn giá trị nhỏ nhất là ở 3.5. Ở pH= 3.5, là giá trị pH quá thấp làm cho nấm men không hoạt động được. Khi pH tăng lên cao pH= 5 - 5.5 thì dễ bị nhiễm vi sinh vật tạp, tạo điều kiện nấm men dại hoạt động, đồng thời sinh ra các sản phẩm khồng mong muốn như glycerin, hay các axit hữu cơ....Theo đó, pH tối ưu cho quá trình lên men rượu là 4.25