II- Cơ chế lên men rượu
2- Tiến hành lên men rượu
a. Động học của quá trình lên men
Tốc độ của quá trình lên men cĩ thể xác định trực tiếp bằng lượng đường lên men, hoặc gián tiếp tính được lượng rượu tạo thành và lượng CO2
thốt ra trong một đơn vị thời gian. Cũng cĩ thể xác định nhanh bằng cách đo nồng độ biểu kiến của dịch lên men.
Lên men được chia thành 3 giai đoạn: lên men sơ bộ, lên men chính và lên men phụ.
Trong giai đoạn đầu, thời gian kéo dài gần 60 giờ, đặc trưng cho thời kì tiềm phát, lượng đường được lên men rất ít.
Giai đoạn thứ hai kéo dài từ khoảng giờ thứ 60 đến giờ thứ 120, sinh trưởng của nấm men và lên men tăng nhanh, đạt tới cực đại- đặc trưng cho thời kì lên men chính.
Giai đoạn ba đăc trưng cho lên men phụ kéo dài, tốc độ lên men rất chậm vì lượng đường trong dịch cịn rất ít, các dextrin chưa kịp biến thành đường.
Trong điều kiện sản xuất, lượng men giống đưa vào nhiều (8-10%) nên tốc độ lên men xảy ra rất nhanh. Trung bình mỗi giờ ở giai đoạn lên men chính, nồng độ đường giảm 1%. Thời gian tiềm phát phụ thuộc vào lượng men giống đưa vào, thường chỉ từ 5-8 giờ. Tiếp đĩ chuyển sang lên men chính, cuối cùng là lên men phụ. Thời gian lên men phụ dài hay ngắn phụ thuộc chủ yéu vào lượng enzime cĩ khả năng phân cắt nối α-1,6 glucoside. Vì rằng dextrin chỉ cĩ thể lên men sau khi đã thủy phân thành glucose hoặc maltose (điều này khơng xảy ra với lên men rỉ đường).
Tốc độ lên men chính phụ thuộc vào lượng men giống, cịn tốc độ lên men phụ thuộc vào số α-1,6 glucoside và hoạt độ enzime thủy phân nĩ.
b. Phương pháp lên men
Lên men cĩ thể tiến hành theo sơ đồ gián đoạn, bán liên tục hoặc liên tục.
Lên men gián đoạn
Thùng phải được vệ sinh sạch sẽ các đường ống và van phải được sát trùng thường xuyên. Sau đĩ tồn bộ được thanh trùng bằng hơi nước. Thời gian giữ ở 95- 1000C kéo dài 50-60 phút. Thanh trùng xong thùng được làm lạnh đến 300C, tháo hết nước ngưng rồi đĩng van đáy. Men giống và dịch đường ban đầu cĩ thể bơm song song để nấm men được hịa đều ngay từ đầu. Lượng men giống thường chiếm 10 % so với thể tích thùng lên men,
nhưng dịch đường khơng bơm đầy thùng ngay mà thời gian đổ đầy một thùng lên men kéo dài từ 6-8 giờ. Nhờ đĩ tỉ lệ men giống lúc đầu tăng và hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn.
Sau khi đổ đầy thùng ta để cho lên men và cứ 8 giờ lấy đường lên men đem lọc để xác định độ chua. Đồng thời theo dõi nhiệt độ và luơn khống chế thấp hơn 330C. Về cuối nhiệt độ cĩ thể giảm đến 280C.
Lên men được xem là bình thường nếu sau 50 giờ, độ đường biểu kiến của dịch lên men đã xuống tới 0 (với rỉ đường sẽ khác), cịn độ chua khơng tăng quá 0,8 gam H2SO4/lít so với độ chua của dịch đường trước khi lên men.
Trường hơp độ chua khi lên men tăng nhanh, độ đường biểu kiến giảm chậm thì phải nghĩ ngay tới nhiễm khuẩn, cần kiểm tra vi sinh vật và xử lí kịp thời.
Lên men được xem là kết thúc nếu sau 8 giờ độ đường biểu kiến khơng giảm hoặc chỉ giảm 0,1-0,2 %.
Lên men gián đoạn ở các thùng riêng biệt cĩ ưu điểm dễ làm, khi nhiễm dễ xử lí nhưng năng suất thu được từ 1 m3 thiết bị thấp. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn đang được áp dụng chủ yếu ở nước ta và cũng cho hiệu suất khá.
Lên men liên tục
Đặc điểm của lên men liên tục là dịch đường và men giống được cho vào thùng đầu (thùng lên men chính) luơn chứa một lượng lớn tế bào trong 1 ml dịch. Khi đầy thùng đầu thì dịch men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và cuối cùng là thùng chứa giấm chín.
Ưu điểm nổi bật của sơ đồ lên men liên tục là dùng một lượng lớn men giống nên lên men xảy ra nhanh, hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn. Khác với lên men gián đoạn là lượng giống ban đầu chỉ 12-15 triệu tế bào/ml nên lên men xảy ra chậm.
Nhiều men giống khơng những áp đảo được tạp khuẩn mà cịn tạo rượu nhanh, hạn chế sự phát triển của chúng. Mặt khác do độ chua của dịch đường cao, pH thấp cũng là một yếu tố khơng thuận lợi cho vi khuẩn và nấm men hoang dại. Sau 24 giờ đã cĩ 78 % đường được lên men, trong khi đĩ ở lên men gián đoạn mới chỉ đạt 42 %.
Lên men liên tục là phương pháp tiến bộ và cho hiệu quả cao. Tuy nhiên khi áp dụng cần tính tốn cẩn thận và cĩ biện pháp cơng nghệ phù hợp, nếu khơng sẽ phản tác dụng, dễ nhiễm khuẩn hàng loạt dẫn đến giảm hiệu suất lên men.
Lên men liên tục sẽ kết thúc sau 60-62 giờ, cịn lên men gián đoạn vẫn phải kéo dài tới 72 giờ và hơn nữa.
Lên men cải tiến – bán liên tục
Để tăng cường tỉ lệ lên men giống mà khơng cần thêm thiết bị gây men, ta thực hiên dùng ngay lượng men ở các thùng đang lên men mạnh ở giai đoạn lên men chính, bằng cách dùng acid sulfuric đưa pH về 4,0-4,2; kết hợp với bơm tuần hồn và làm lạnh. Sau 1-2 giờ tan bơm ½ dịch lên men sang thùng khác để làm men giống. Tiếp đĩ từ từ thêm dịch đường vào cả hai thùng cho tới đầy và để cho lên men tiếp.