3.4.1.Nhiệt độ:
Mỗi một vi sinh vật đều có một nhiệt độ tối ƣu cho sự phát triển của chúng. Đối với nấm men Saccharomyces nhiệt độ tối ƣu nằm trong giới hạn 28 ÷ 320
C. Khi lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men kém và kéo dài hơn. Nếu có điều kiện làm lạnh dịch đƣờng ban đầu xuống tới 20 ÷ 220C để hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn. Sau 8 – 10 giờ nhiệt độ của môi trƣờng sẽ tăng tới mức tối
thích là 28 ÷ 300C. Tiếp đó là làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ƣu.
Nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men giảm nhanh nhƣng 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, cịn 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 nhƣ este, aldehyt và tổn thất rƣợu theo CO2 tăng.
3.4.2.pH môi trƣờng:
Nồng độ ion H+
trong môi trƣờng ảnh hƣởng 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 dƣỡng cũng nhƣ chất lƣợng 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 trƣờng.
Trong điều kiện lên men rƣợu, pH tối ƣu để tạo thành alcol etylic sẽ là 4,5 ÷ 5,2. Nếu tăng pH cho mơi trƣờng lên men thì lúc này mơi trƣờng 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 nhƣng tạp khuẩn hầu nhƣ không phát triển. Trong điều kiện sản xuất, ngƣời 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 thƣờng làm tăng pH đến khoảng tối thích.
3.4.3.Nồng độ dịch lên men (nồng độ đƣờng)
Nồng độ dịch đƣờng 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 rƣợu cao không những ức chế đƣợc tạp khuẩn mà ức chế cả nấm men. Mặc khác nếu nồng độ đƣờng cao sẽ dẫn đến tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men. Ngƣợc lại nếu nống độ dịch đƣờng ban đầu thấp sẽ không kinh tế và làm giảm hiệu suất của thiết bị lên men, tốn năng lƣợng khi chƣng cất và tăng tổn thất rƣợu trong bả và nƣớc thải. Bình thƣờng ngƣời ta khống chế hàm lƣợng nồng độ chất khơ của dịch đƣờng ban đầu từ 16 ÷ 180
15% đƣờng để sau khi len men sẽ nhận đƣợc nồng độ rƣợu trong dịch dấm chín 8,5 ÷ 9,5%V.
3.4.4.Nồng độ cồn etylic:
Rƣợu tạo ra trong quá trình lên men tác động ngƣợc lại đến cƣờng độ lên men. Thông thƣờng nấm men lên men tới nồng độ đạt 12 ÷ 14% V. Một số nấm men có thể đạt đƣợc 17÷ 20%V. Với nồng độ cao hơn sẽ ức chế nấm men và gần nhƣ đình chỉ sự lên men rƣợu. Với nồng độ rƣợu đạt 4,5%V bắt đầu ảnh hƣởng đến sự phát triển và sinh sản của nấm men. Khi nồng độ đạt đến 5%V thì sự sinh sản bắt đầu ngƣng 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 nhƣ: nhiệt độ lên men, nồng độ đƣờng, chủng nấm men. Thời gian lên men đƣợc tính từ lúc cấy giống vào môi trƣờng và trải qua giai đoạn sinh sản, sinh trƣởng, lên men …. Ngƣời ta chƣa xác định rõ khi nào thì q trình lên men kết thúc. Thơng thƣờng ngƣời ta chia thành 2 giai đoạn lên men.
- Giai đoạn lên men chính: là giai đoạn này kết thức khi nếm dịch lên men khơng cịn vị ngọt của đƣờng hay quan sát thấy khả năng tạo bọt rất yếu.
- Giai đoạn lên men phụ: là giai đoạn ủ chín và tàng trữ, đƣợc tính từ lúc bắt đầu kết thúc q trình lên men chính và thƣờng kéo dài vài tháng trở lên.
3.4.6.Nồng độ O2 trong môi trƣờng:
Nấm men là loại vi sinh vật hơ hấp tùy tiện, trong mơi trƣơng yếm khí nó sẽ lên men để tạo rƣợu và CO2, còn trong điều kiện đấy đủ O2 nó có khả năng oxy hóa dƣờng 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 cịn gọi là hiệu ứng ―Pasteur‖.
Do đó trong việc sản xuất rƣợu vang thì giai đoạn đầu cần tạo điều kiện hiếu khí để cho nấm men phát triển, sinh sản đủ số lƣợng tế bào cần thiết cho quá trình lên men. Sau đó phải yếm khí tuyệt đối cho nấm men chuyển hóa đƣờng.
3.4.7.Nồng độ CO2 tạo thành:
Khí CO2 đƣợc tạo thành trong q trình lên men rƣợu từ dịch đƣờng. Một phần sẽ tồn tại trong môi trƣờng, một phần sẽ tách ra bên trên bề mặt môi trƣờng, và
một phần sẽ tích tụ lại làm một lớp ngăn cản khơng khí và mơi trƣờng. Khí CO2 tích tụ lại trong mơi trƣờng 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 lƣợng CO2 trong môi trƣờng 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 trƣờng lên đến 4,5% trọng lƣợng, tƣơng ứng với áp suất 7,7 bar ở 150C.
Khi môi trƣờng chứa hàm lƣợng đƣờng cao sẽ cản trở CO2 thốt ra ngồi, ức chế sự sinh sản của nấm men dẫn đến hiệu suất thấp.
Khí CO2 nằm trong khoảng không gian giữa môi trƣờng và khơng khí có tác dụng kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật.
3.4.8.Ảnh hƣởng 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 vơ 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 lƣợng hóa chất sử dụng nhiều hay ít sao cho hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn nhƣng không ảnh hƣởng đến hoạt động của nấm men. Khi dùng formalin hay fluosilicac natri thì nồng độ khơng vƣợt quá 0,02% so với dịch lên men.
Bảng1.8 :Ảnh hƣởng của một số acid tới nấm men
Chất
Nồng Độ Ngừng sinh
trƣởng
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 đƣờng lên men luôn chứa một lƣợng furforol, melanoidin ảnh hƣởng ít đến nấm men.
Furforol: có nhiều trong mật rỉ, khoảng 6÷ 8 mg/100g chất khơ. Nhƣng
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 hƣởng của furforol xem nhƣ không đáng kể.
Melanoidin: chỉ ảnh hƣởng trong quá trình nhân giống của nấm men.
Melanoidin không hấp thu trên bề nặt của nấm men nhƣng với nồng độ 0,005% sẽ làm nhiều tế bào bị chết.