3.1. Quy trình công nghệ sản xuất cồn
3.1.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.1.2.5. Lên men dịch đường
Mục đích:
Lên men là quá trình chuyển hoá đường thành rượu và khí CO2 cùng nhiều sản phẩm trung gian khác.
Đường hoá xong, dịch đường được làm lạnh tới nhiệt độ lên men 28÷32oC và bơm vào thùng (còn gọi là thùng ủ) cùng với 10% men giống. Ở đây dưới tác dụng của nấm men, đường sẽ biến thành rượu và khí CO2 . Đồng thời dưới tác dụng của amylaza, dextrin tiếp tục biến thành đường lên men được-glucoza và maltoza. Lên men xong ta thu được hỗn hợp gồm rượu-nước-bã gọi là giấm chín hay cơm hèm.
Việc lựa chọn chủng nấm men là rất quan trọng. Muốn cho quá trình lên men tốt đạt hiệu quả cao phải dùng chủng men tốt, năng lực lên men cao.
Cơ chế lên men xảy ra như sau:
Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế báo rối 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 rượu và khí CO2 . Hai chất này đều khuếch tán và tan vào môi trường xung quanh. Rượu do rất linh động
nên hoà tan nhanh trong dịch lên men, còn khí CO2 hoà tan kém và khuếch tán chậm. Lúc đầu hào tan hoàn toàn, dần dần tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào men và lớn dần tới mức lực đẩy Atchimedes lớn hơn khối lượng tê bào men cộng bọt khí, lúc đó tế bào cùng bọt khí nổi lên dần, tới khi bề mặt các bọt khí sẽ tan vỡ và hợp thành tiếng rào rào (ta quen gọi là men ăn). Bọt khí tan, tế bào men lại chìm dần, tiếp xúc với dịch đường để hấp thụ và lên men rồi lại sản ra rượu và khí CO2. Như vậy tế bào nấm men từ chỗ là vi sinh vật không chuyển động đã biến thành tế bào luôn luôn chuyển động trong quá trình lên men. Nhờ đó mà tăng nhanh tốc độ hấp thụ và chuyển hoá đường thành rượu, khi đường và các chất dinh dưỡng trong canh trường còn ít, một lượng lớn thào men sẽ lắng xuống đáy thùng, dịch lên men sẽ trong dần.
Thao tác vận hành:
Trước khi lên men phải vệ sinh sạch sẽ thùng lên men, kiểm tra toàn bộ thùng, động cơ, giảm tốc, cánh khuấy, hệ thống đường ống, van, bơm an toàn mới đưa vào sử dụng.
Sát trùng thùng bằng hơi nước nóng khoảng 1h bằng cách mở van hơi nóng vào đáy thùng vừa phải khi thấy hơi nhẹ bay ra khỏi miệng thùng là được. Với những thùng bị chua phải cho foocmon vào để sát trùng thùng, lượng foocmon cho vào là 0.3lit, cho vào thùng sau mở hơi. Thanh trùng xong thùng được làm lạnh tới 30oC, tháo hết nước ngưng rồi đóng van đáy.
Khi mở van nào trên hệ thống đường ống nhất thiết phải treo biển “Đang mở”.
Tiến hành bơm môi trường (dịch đã đường hoá) vào thùng lên men (thùng ủ). Cho 19kg men khô vào một thùng lên men 60m3 và 3kg urê để môi trường này làm dịch lót cho nấm men thích nghi dần, nhằm kích thích sự tăng trưởng của men. Cứ như vậy ta bơm lần lượt 5 nồi dịch đã được
đường hoá vào 5 nồi lên men. Cho cánh khuấy hoạt động suốt trong quá trình lên men.
Thời kì đầu nấm men làm quen với dịch đường và phát triển rất chậm sau 3÷8h nấm men phát triển mạnh, lượng nấm men lớn dần, giai đoạn này là giai đoạn đặc trưng cho quá trình lên men chính, giai đoạn này kéo dài từ 24÷36h.
Giai đoạn cuối nấm lên men phát triển chậm dần cho đến khi lượng đường lên men hết. Duy trì nhiệt độ của dịch lên men ở 32÷35oC trong 1h, nhiệt độ môi trong thùng lên men cao nên phải mở nước làm nguội bên ngoài thùng nhằm làm giảm nhiệt độ môi trường, đồng thời có sự thoát CO2, ta sẽ thu được CO2 ở dạng khí sau đó nén khí hoá lỏng. Trong quá trình lên men phải đóng nắp rồi để khí CO2 thoát ra mở van thu hồi CO2 và cánh khuấy cần bật liên tục.
Các thông số kĩ thuật:
- Công ty có 20 thùng lên men đang đi vào sản xuất trong đó có 6 thùng 100m3 và 14 thùng 60m3.
- Lượng men khô sử dụng là 19kg/thùng 60m3. - Nhiệt độ lên men: 32÷35oC.
- Thời gian lên men: 96h.
Với những thùng bị chua thì lượng foomon cho vào chiếm 0.5% lượng dịch.
Một số sự cố xảy ra và cách phục:
- Độ đường không giảm do giai đoạn lên men chính ở nhiệt độ quá cao, hoạt tính của men bị giảm, men già chết nhiều do lượng tế bào lên men trong dịch không đủ. Khắc phục: bổ sung thêm men giống hoặc dùng phương pháp phân cắt men ở những thùng trong giai
đoạn lên men chính có chất lượng tốt sang, để tăng cường số lượng tế bào nấm men.
- Quá trình đường hoá không triệt để sẽ còn lại lượng đường sót. Vì vậy khi lên men dịch bị nhiễm khuẩn, bị chua. Khắc phục: dùng 0.025% thuốc sát trùng Na2SiF6 cho toàn khối dịch, thuốc sát trùng co tác dụng diệt khuẩn đồng thời ức chế sự hoạt động của nấm men. Vì vậy sau khi diệt khuẩn xong 1h cần cho thêm men vào.
- Độ chua tăng nhanh do dịch lên men bị nhiễm axit lactic. Khắc phục: duy trì tốt nhiệt độ lên men, bổ sung men có chất lượng.
- Trong quá trình lên men cánh khuấy đảo trộn liên tục sẽ sinh nhiệt, CO2 thoát ra làm cho nhiệt độ dịch và nồi tăng lên nhanh chóng điều nay sẽ khống chế hoạt động của nấm men, hiệu quả lên men không cao. Khắc phục: mở van nước lạnh để nước từ ống quanh miệng nồi tia ra và nhiệt độ hạ xuống mở van thu hồi CO2.