- Nuôi cấy bề mặt (surface cultivation): Thường vi sinh vật phát triển trên bề mặt mơi trường Ví dụ, vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường thạch trong hộp Petri hay phát
3.3.1.3. Hệ thống thiết bị lên men kỵ khí
1. Lên men kỵ khí
Trong q trình lên men kỵ khí, thường khơng cần thiết phải sục khí, tuy nhiên, trong một số trường hợp, ban đầu có thể cần sục khí để nhân giống trước khi chuyển sang giai đoạn lên men. Trong hầu hết các trường hợp, cũng không cần thiết phải đảo trộn, trong khi trong một số trường hợp, việc trộn ban đầu đối với giống cấp là cần thiết, cịn khi q trình lên men bắt đầu, khí được tạo sẽ đủ đảo trộn mơi trường lên men.
Khơng khí có mặt trong khơng gian đầu của thiết bị lên men sẽ được thay thế bằng khí CO2, H2, N2 hoặc hỗn hợp thích hợp của các chất này; điều này đặc biệt quan trọng đối với các lồi kỵ khí bắt buộc như Clostridium. Q trình lên men thường giải phóng CO2 và H2, được thu thập và sử dụng, ví dụ, CO2để tạo đá khô và methanol và để sủi bọt vào các thiết bị lên men mới được cấy giống.
Trong trường hợp vi khuẩn acetic (acetogens) và vi khuẩn sử dụng khí khác, CO2 sạch khơng O2hoặc các loại khí khác được sục qua mơi trường. Vi khuẩn acetic đã được nuôi cấy trong thiết bị lên men 400 lit bằng cách sục khí CO2tinh khiết và 3 kg tế bào có thể thu hoạch được mỗi lần chạy lên men.
Việc thu hồi sản phẩm từ thiết bị lên men kỵ khí khơng địi hỏi điều kiện khị khí, nhưng nhiều enzyme của các sinh vật này rất nhạy cảm với O2. Do đó, khi thu hồi các enzyme như vậy là tính tới, sinh khối tế bào phải được thu hoạch trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt.
2. Hệ thống thiết bị lên men kỵ khí
Hệ thiết bị lên men kỵ khí cũng rất đa dạng từ đơn giản đến phức tạp tùy theo nhu cầu sản xuất. Ví dụ, đơn giản như q trình xử lý chất thải (trong bể phốt) chỉ cần bể kín là thực hiện quá trình lên men, vì vi sinh vật là loại kỵ khí hồn tồn, cịn trong q trình lên men sản xuất bia, rượu, aceton, axit lactic v.v… lại sử dụng các vi sinh vật lên men, để hình thành sinh khối nhiều lại phải sục khí,
cịn khi chuyển sang lên men tạo sản phẩm lại thực hiện trong điều kiện kỵ khí (khơng có oxy khơng khí) (Hình 3.6).
Trong cơng nghệ lên men sản xuất bia, q trình làm bia gồm 2 cơng đoạn chính: Đường hóa tinh bột bột trong lúa đại mạch thành glucose và sau đó được lên men đến etanol bằng nấm men. Do đó q trình lên men bia bao gồm 6 giai đoạn, được bắt đầu từ
làm malt từ lúa đại mạch:
(a) Tạo malt: Tạo malt từ hạt ngũ cốc nẩy mầm (mầm của lúa đại mạch, tiểu mạch, thóc
gạo, lúa mỳ, thóc nếp ...).
b. Hồ hố (nấu cháo):Q trình hồ hố được ủ ở 65-70oC một thời gian ngắn cho phép amylase phân giải tinh bột thành glucose. Sau khi đã phân huỷ hết tinh bột, nhiệt độ được nâng lên 75oC để làm yếu enzyme và sau đó để lắng. Các chất khơng hồ tan chìm xuống đáy và lọc lấy dịch (ngày nay gọi là nước nha, hèm) được lấy ra từ thùng chứa.
c. Đun với hoa houblon:Hoa houblon và nước nha được trộn lại với nhau và được đun sôi 2,5 giờ. Dịch lỏng này được chuyển đến thùng để chuẩn bị lên men.
d. Lên men: Lên men bắt đầu từ lúc cấy nấm men bia Saccharomyces carlsbergensis
vào dịch malt. Giống men khởi đầu thường lấy từ mẻ lên men bia trước và được bổ sung ở nồng độ rất cao (500 gram cho 120 lít dịch malt). Lên men ở nhiệt độ thấp giữa 3,3 đến 14oC kéo dài từ 8 đến 14 ngày. Ở giai đoạn này, glucose bị chuyển hoá thành etanol và CO2. Các hợp chất khác trong nước malt cũng được lên men tạo ra hương vị đặc trưng của bia.
e. Ủ phụ (làm già bia): Dịch malt đã được lên men (hay còn gọi là bia nóng, bia xanh) được già hố (ủ phụ) ở 0oC kéo dài hàng tuần hay hàng tháng tuỳ thuộc vào nơi sản xuất. Trong thời gian này, nấm men lắng xuống đáy thùng, hương vị đắng dịu đi và các hợp chất khác được hình thành làm tăng hương vị của bia.
g. Kết thúc:Bia được đóng chai. Bia có thể lọc, hấp thanh trùng kiểu Pasteur, Nạp thêm gas từ 0,45 đến 0,52% CO2, và lặng gạn. Tất cả các quá trình này phụ thuộc vào bia được làm và mỗi một nhà máy bia sẽ đặc trưng lên men, ủ chín (ủ phụ) và kết thúc q trình theo bia của họ. Thường có nhiều ý tưởng quảng cáo khác nhau từ các hãng bia khác nhau.
Sơ đồ tổ quát thiết bị của quá trình sản xuất bia truyền thống và hệ thống thiết bị chung của quy trình cơng nghệ lên men sản xuất bia được trình bày trên hình 3.7 và 3.8.