CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.5. Vai trị của vi sinh vật trong q trình lên men rƣợu
1.5.1. Quá trình lên men rượu
Phƣơng trình tổng quát về lên men rƣợu nhƣ sau: C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + Q
Theo Pasteur, sự lên men chỉ xảy ra khi có mặt của vi sinh vật. Nếu ngăn cản không cho vi sinh vật tiếp xúc với dịch đƣờng thì hiện tƣợng lên men sẽ không xảy ra.
Nhƣ vậy, sự lên men rƣợu là một q trình sinh học có lên hệ mật thiết tới hoạt động của tế bào men.
Cơ chế lên men rƣợu xảy ra nhƣ sau: Đƣờng và các chất dinh dƣỡng đƣợc hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong. Ở đó, các enzym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối cùng tạo ra sản phẩm chính là rƣợu và khí cacbonic. Hai chất này đều khuếch tán và tan vào môi trƣờng xung quanh. Rƣợu do rất linh động nên hịa tan nhanh trong dịch lên men, cịn khí cacbonic hịa tan kém và khuếch tán chậm. Lúc đầu CO2 hịa tan hồn tồn, dần dần tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào men và lớn dần tới mức lực đẩy Archimedes lớn hơn khối lƣợng tế bào men cộng bọt khí. Khi đó, tế bào cùng bọt khí nổi dần lên, khi tới bề mặt các bọt khí sẽ tan vỡ và tạo thành tiếng rào rào (ta quen gọi là men ăn). Bọt khí tan, tế bào men lại chìm dần, tiếp xúc với dịch đƣờng để hấp thụ và lên men rồi lại sản ra rƣợu và khí Cacbonic. Nhƣ vậy, tế bào nấm men từ chỗ là vi sinh vật không chuyển động đã biến thành tế bào ln chuyển động trong q trình lên men. Nhờ đó mà tăng nhanh tốc độ hấp thụ và chuyển hóa đƣờng thành rƣợu. Khi đƣờng và các chất dinh dƣỡng trong môi trƣờng cịn ít, một lƣợng lớn tế bào men sẽ lắng xuống đáy thùng, dịch lên men sẽ trong dần.
nhƣng chậm. Nồng độ thích hợp cho đa số nấm men dùng trong sản xuất rƣợu là 15 đến 18%. Nồng độ cao thì áp suất thẩm thấu sẽ lớn, do đó ảnh hƣởng xấu tới hiệu quả lên men, lên men sẽ kéo dài, đƣờng sót lại trong giấm chín sẽ tăng. Nếu lên men ở nồng độ đƣờng thấp cũng khơng có lợi vì tổn thất do tạo men sẽ tăng. Ví dụ khi lên men dịch đƣờng có nồng độ 16,9% , tổn thất đƣờng do tạo men chiếm 6% so với lƣợng đƣờng có trong dung dịch; nếu nồng độ đƣờng là 8,6% thì tổn thất do tạo men chiếm tới 9,84%. Mặt khác, lên men ở nồng độ thấp sẽ làm giảm năng suất của thiết bị, tốn nhiều hơi khi chƣng cất và làm tăng tỉ lệ tổn thất rƣợu trong bã và nƣớc thải.
Khi lên men có khoảng 95% đƣờng biến thành rƣợu và CO2, còn 5% là tạo các sản phẩm khác và đƣờng sót.
Lên men thƣờng đƣợc tiến hành ở nhiệt độ 280
C - 320C và pH = 4,5- 5,2. Ở nhiệt độ cao thì tổn thất đƣờng trong quá trình lên men sẽ lớn do tạp khuẩn dễ phát triển, tạo nhiều este aldehyt. Khi lên men ở 29,50C, tổn thất do tạo men là 7,37%, ở 17,50C là 5,32% và nếu lên men dịch đƣờng ở 100C thì tổn thất do tạo men chỉ chiếm 4,42% lƣợng đƣờng có trong dung dịch. Xét về ảnh hƣởng của pH thì tổn thất sẽ ít nhất khi lên men ở pH= 4,4. Nếu tăng pH thì tổn thất sẽ tăng nhanh và nhiều hơn so với giảm pH. Khi Giảm pH từ 5,6 xuống 4,42 hiệu suất lên men tăng 2,3%.
Trên đây mới đề cập đến một vài yếu tố có ảnh hƣởng nhiều tới kết quả lên men nhƣng còn xét ở các trƣờng hợp riêng rẽ. Trong thực tế sản xuất, các yếu tố ảnh hƣởng có liên quan mật thiết và chi phối lẫn nhau. Vì vậy khi xem xét một trƣờng hợp cụ thể ta cần đặt chúng trong một thể thống nhất, phải căn cứ vào điều kiện cụ thể, trang thiết bị ở từng cơ sở sản xuất để định ra chế độ kỹ thuật phù hợp nhằm đạt hiệu quả sản xuất cao nhât.
1.5.2. Nấm men dùng trong sản xuất rượu etylic
Trong sản xuất cồn, rƣợu vang và bia ngƣời ta hay dùng loài Saccharomyces và chia thành: Nấm men nổi và nấm men chìm. Cách phân
biệt này là do sự khác nhau trong giai đoạn lên men. Đặc điểm nổi bật của nấm men chìm là một số chủng có chứa enzym α-galactozidaza có khả năng lên men hồn tồn đƣờng rafinoza, cịn đối với nấm men nổi thì chỉ một số ít chủng có khả năng chuyển hóa đƣờng rafinoza thành rƣợu và CO và đƣờng chỉ vào khoảng 1/3 tổng số đƣờng.
Đa số nấm men bia, rƣợu vang đều thuộc nấm men chìm. Cịn men rƣợu, men bánh mì và số ít men bia thuộc nấm men nổi.
Yêu cầu chung của nấm men dùng trong sản xuất cồn etylic là phải có năng lực lên men mạnh, biến đƣờng thành rƣợu nhanh và hoàn toàn. Đồng thời phải ổn định và chịu đƣợc những biến đổi của môi trƣờng.