Tất cả các giai đoạn lên men đều diễn ra trong cùng một thiết bị.
4.1.1. Cách tiến hành
- Kiểm tra kỹ toàn bộ thiết bị lên men và các bộ phận phụ trợ như van, đường ống xem có bình thường hay không.
- Vệ sinh và sát trùng thiết bị bằng nước sạch và hơi nước.
- Để nguội thùng lên men rồi chuyển dịch rỉ đường đã được xử lý và pha loãng đến nồng độ yêu cầu.
- Nạp canh trường nấm men với tỷ lệ 10 ÷ 15% V dịch lên men.
- Mở van khí nén để sục khí cho môi trường lên men trong khoảng thời gian 6 ÷ 12 h để số lượng tế bào trong dịch lên men từ 100 ÷ 120 tế bào/1ml, nếu thiết bị lên men không có hệ thống khí nén thì phải dùng phương pháp khuấy trộn.
- Nồng độ dịch rỉ đường dùng trong phương pháp lên men gián đoạn thường 16
÷ 19 Bx nếu cần rút ngắn thời gian lên men thì có thể lên men dịch rỉ đường nồng độ 12 ÷14 Bx, trong trường hợp này nồng độ rượu trong dấm chín nhỏ hơn 7% V.
- Thể tích thùng lên men phụ thuộc vào năng suất nhà máy, cụ thể là: 20, 40, 60,120 m3.
4.1.2. Yêu cầu đối với dấm chín trong điều kiện lên men bình thường như sau - Nồng độ lên men : 4 ÷ 6 Bx
- Nồng độ rượu : 7,5 ÷ 8,5% V
- Hàm lượng đường không lên men còn lại (kể cả đường C5) : 15 ÷ 20 g/l 51
- Hàm lượng acid : 1,96 ÷ 2,45 g/l
Ghi chú: Để biết quá trình lên men kết thúc hay chưa ta có thể đo nồng độ dịch lên men, nếu sau 2 lần đo có nồng độ không giảm coi như lên men đã kết thúc.
4.2. Lên men theo phương pháp gián đoạn chuyển tiếp 4.2.1. Cách tiến hành
Cho 10 ÷15% dịch nấm men vào thùng và chuyển 10 - 15% dịch rỉ đường nồng độ 12 ÷ 14 Bx vào để lên men. Khi nồng độ của dịch lên men trong thùng giảm xuống còn 8 ÷ 9 Bx thì ta lại cho thêm 10 ÷ 15% dịch rỉ đường, nồng độ 16 ÷ 18 Bx vào, và khi nồng độ trong thùng giảm xuống còn 8 ÷ 9 Bx thì ta lại cho thêm dịch rỉ đường nồng độ 20 ÷ 22 Bx vào và chờ cho nồng độ giảm xuống còn 8 ÷ 9 Bx thì ta lại cho rỉ đường 30 ÷ 35 Bx vào, giai đoạn cuối có thể dùng dịch rỉ đường nồng độ 40 ÷ 45 Bx, nếu tính toán thì nồng độ len men phải đạt 20 ÷ 22 Bx và nồng độ rượu trong dấm chín 9 ÷ 10 Bx. So với phương pháp lên men gián đoạn thì phương pháp này tăng nồng độ rượu trong dấm chín lên 10 ÷ 30% . Thời gian lên men 60 - 70 h.
4.2.2. Những điểm chú ý
- Phải luôn giữ nồng độ dịch lên men 8 ÷ 9 Bx.
- Thường xuyờn theo dừi tỡnh hỡnh lờn men để kịp thời phỏt hiện những hiện tượng không bình thường trong quá trình lên men: nhiễm khuẩn, chất lượng nấm men giảm đột ngột, lên men chậm.
-Trước khi đưa thiết bị lên men vào làm việc thì phải kiểm tra kỹ thiết bị, vệ sinh và sát trùng cẩn thận bằng hơi nước.
- Mỗi lần bổ sung dịch rỉ đường phải đảo trộn đều dịch lên men trong thùng để tạo điều kiện tiếp xúc tốt giữa tế bào nấm men và môi trường lên men.
- Trong quỏ trỡnh lờn men phải theo dừi nhiệt độ, duy trỡ nhiệt độ của dịch lờn men 28 ÷ 320C.
- Kiểm tra nồng độ dịch lên men trong thùng một cách đều đặn, cứ 1giờ kiểm tra 1 lần. Nếu 2 lần kiểm tra mà nồng độ dịch lên men không đổi hay bề mặt thùng lên men phẳng lặng thì coi như quá trình lên men kết thúc, chuyển dấm chín đến bộ phận chưng cất.
4.3. Lên men gián đoạn chuyển tiếp có phân cắt thành 2 thùng 4.3.1.Cách tiến hành
Vệ sinh thùng và nước lạnh sạch, sau đó sát trùng thùng bằng hơi nước rồi để nguội thùng. Cho dịch lên men vào thùng, lượng dịch nấm men khoảng 30% so với thể tích của thùng. Cho dịch rỉ đường nồng độ 12 ÷ 14 Bx vào lượng dịch rỉ đường chiếm khoảng 40% thể tích rồi trộn đều bằng khí nén hoặc bằng cánh khuấy, sau đó ta để yên, đo nồng độ dịch lên men. Cách 1h thì đo nồng độ 1 lần, khi thấy nồng độ dịch lên men giảm 9 - 10Bx thì ta chuyển sang thùng thứ 2 (đã chuẩn bị xong) một lượng dịch lên men khoảng 30% (so với thể tích thùng), như vậy trong thùng 1 còn 40%, thùng 2 có 30%, tiếp đó ta bơm vào thùng 1 khoảng 20% dịch rỉ đường 12 ÷ 14 Bx và bơm vào thùng thứ 2 30% dịch rỉ đường 12 ÷ 14 Bx. Như vậy lượng dịch lên men trong cả hai thùng lúc này đều 60% so với thể tích thùng. Kiểm tra nhiệt độ và nồng độ dịch lên men trong các thùng, khống chế nhiệt độ trong thùng vào khoảng 30 ÷ 320C, khi thấy nồng độ dịch lên men trong thùng còn 9 Bx thì bơm dịch đường đặc 30 ÷ 35 Bx vào, cho tới khi đầy thùng theo quy định.
52
Sau khi chuyển hết dịch rỉ đường vào thì tiến hành đo nồng độ, cứ 1h đo 1 lần, khi thấy kết quả 2 lần đo không thay đổi thì kết thúc lên men.
4.3.2. Sơ đồ hệ thống lên men gián đoạn
Hình 5.4. Hệ thống lên men gián đoạn chuyển tiếp phân cắt thành 2 thùng 4.4. Lên men theo phương pháp bán liên tục (chu kỳ)
Đầu tiên cho vào thùng nấm men 1 lượng dịch nấm men vào khoảng 15 ÷ 20%
V thùng rồi bơm dịch rỉ đường vào cho tới khi đầy. Khi thùng lên men thứ nhất đầy thì ta chuyển bớt một lượng dịch lên men sang thùng 2 vào khoảng 1/3 so với thể tích thùng và chuyển sang thùng thứ 3 khoảng 1/6 thể tích thùng rồi bơm dịch đường vào đầy cả 3 thùng. Trong quá trình chuyển dịch lên men, luôn giữ nồng độ lên men trong thùng 8 ÷ 9 Bx. Khi thùng lên men 1 đầy, người ta để tiếp tục lên men cho tới khi kết thúc quá trình lên men rồi bơm dấm chín đi chưng cất trước. Khi thùng 2 đầy thì ta bơm 1/3 lượng dịch nấm men sang cho thùng thứ 4 rồi tiếp tục chuyển dịch rỉ đường
Thùng 1, 60% V thùng
Thùng 2, 60% V thùng
Dịch rỉ đường 30-
35Bx, 30% V thùng Dịch rỉ đường 30-
35Bx, 30% V thùng
Thùng 1, 90% V thùng
Thùng 2, 90% V thùng Dịch rỉ đường 12-
14Bx, 20% V thùng
Dịch rỉ đường 12- 14Bx, 30% V thùng Dịch nấm men
30% V thùng
Dịch rỉ đường 12- 14Bx, 40% V thùng
Thùng 1, 70% V thùng
9 – 10 Bx
9 – 10 Bx
9 – 10 Bx
53
vào đầy thùng 2 và giữ lên men cho đến khi kết thúc rồi đem chưng cất. Tương tự như vậy cho đến thùng thứ 6, thứ 7 rồi quay trở lại thùng 1.
Ưu điểm của phương pháp lên men này là liên tục được giai đoạn lên men đầu và một phần giai đoạn lên men chính do đó rút ngắn được thời gian nuôi cấy nấm men và đơn giản hóa được quá trình nuôi cấy phát triển nấm men giống. Nâng cao được hàm lượng rượu trong dịch lên men.
Nhược điểm là thao tác tương đối phức tạp, nếu 1 thùng nào đó bị nhiễm vi sinh vật thì cả dây chuyền sản xuất cùng bị ảnh hưởng.
Hình 5.5. Sơ đồ hệ thống lên men bán liên tục 5. THIẾT BỊ LÊN MEN
5.1. Cấu tạo của thiết bị lên men
1. Ống dẫn acid hoặc bazơ để điều chỉnh pH 2. Trục khuấy
3. Ống dẫn không khí đi ra 4. Nắp phía trên
5. Tấm thép
6. Lớp nước để làm nóng hoặc nguội 7. Điện cực đo pH và ôxy
8. Đo và điều chỉnh nhiệt độ 9. Cánh khuấy
10. Van lấy mẫu 11. Van dịch ra
12. Đường vào của hơi nước để khử trùng 13. Đường vào của không khí
Hình 5.6. Thiết bị lên men
1 2 3 4 5 6 7
Dịch nấm men Dịch RĐ
1/6 1/3 1/3
1
2 3
4 5 6 7
8 9
1
1 1 2 1
1 1
12 11
10 13
54
Thiết bị lên men được chế tạo bằng thép không rỉ để tránh bị ăn mòn, cần phải có van an toàn.
Đối với quá trình lên men vô trùng thì thiết bị, kể cả các van, phải có tính chịu áp suất để có thể khử trùng ở áp suất cao.
Cần phải có hệ thống sục khí đầy đủ và có thêm hệ thống khuấy trộn. Thông thường ở các thiết bị lên men người ta bố trí các đường ống có đục lỗ nhỏ ở gần đáy để dẫn không khí vào và sục qua lớp dịch lên men.
Sự khuấy trộn và sục khí đồng thời làm cho các tế bào nấm men và cơ chất được phân bố đồng đều và ngăn cản sự lắng của tế bào.
Để điều chỉnh nhiệt độ lên men trong thùng người ta dùng hệ thống ống xoắn ruột gà đặt bên trong thiết bị.
Ngoài ra thiết bị lên men còn có các bộ phận kiểm tra như: đo độ pH, nhiệt độ, lượng ôxy hòa tan.
5.2. Phá bọt trong thiết bị lên men
Môi trường khi sục khí và khuấy trộn mạnh, sẽ tạo ra nhiều chất bọt, bọt có khuynh hướng trào ra khỏi thùng lên men và gây ô nhiễm môi trường. Để phá bọt có thể dùng những cánh khuấy hoặc có thể dùng chất chống bọt, nhưng trên thực tế người ta thường dùng chất chống bọt hơn, những chất chống bọt thường dùng là các loại dầu thực vật, các loại acid béo.
Các chất chống bọt thông dụng
Acid béo. Ví dụ acid oleic được sử dung ở dạng nguyên chất hay dạng nhũ tương trong nước. Sử dụng acid oleic bảo đảm được chất lượng sản phẩm nhất là các cơ sở sản xuất rượu có tận dụng nấm men để sản xuất men bánh mì.
Lượng acid oleic tiêu hao khoảng 9 kg cho 10.000 lít rượu sản xuất từ rỉ đường.
Cặn xà phòng. Trong cặn xà phòng chứa 30% chất béo, trước khi sử dụng phải acid hóa sơ bộ bằng H2SO4 và đun sôi (để loại trừ tạp khuẩn) dùng cặn xà phòng thường ảnh hưởng đến chất lượng nấm men cần sử dụng sau này, lượng cặn xà phòng tiêu hao chừng 9,5 ÷ 10 kg cho 10.000 lít rượu sản xuất từ rỉ đường.
Dầu thực vật ( dầu lạc, dầu dừa, dầu cám v.v...)
Nếu trong thiết bị lên men không có thiết bị tự động nạp chất chống bọt thì người theo dừi quỏ trỡnh lờn men phải thường xuyờn quan sỏt sự tạo thành bọt và cho chất chống bọt vào thùng lên men bằng cách thủ công.
55
Câu hỏi ôn tập chương 5
Câu 1: Cơ chế hóa học của lên men rượu? Sự khác nhau căn bản giữa lên men rượu bình thường và lên men chuyển hướng sang glycerin?
Câu 2: Giải thích sự chuyển động của nấm men trong quá trình lên men? Ảnh hưởng của quá trình này đến quá trình lên men?
Câu 3: Các giai đoạn lên men? Giải thích sự thay đổi tốc độ lên men trong các giai đoạn?
Câu 4: Nguyên nhân hình thành rượu bậc cao? Ảnh hưởng của chúng đến chất lượng rượu sau này?
Câu 5: Các nhân tố ảnh hưởng đến sự lên men?
Câu 6: Phương pháp lên men dịch đường hóa tinh bột? So sánh lên men theo phương pháp gián đoạn và phương pháp liên tục?
Câu 7: Phương pháp lên men dịch rỉ đường? (Cách tiến hành, sơ đồ hệ thống, ưu nhược điểm)
Câu 8: Nguyên lý cấu tạo thiết bị lên men?
Câu 10: Giải thích sự hình thành bọt trong quá trình lên men? Nguyên tắc chung của việc sử dụng các chất chống bọt?
56
Chương 6. CHƯNG CẤT VÀ TINH CHẾ CỒN