-Ta có thể tóm tắt quá trình lên men như sau:
Môi trường trước lên men Môi trường sau lên men
- Acid acetic được tạo thành chính do các tế bào sản sinh ra do vậy tác động quan trọng nhất đối với quá trình lên men là thành phần môi trường, nhiệt độ, độ thông thoáng. Sự thay đổi của các thông số này sẽ dẫn đến sự thay đổi của tốc độ sinh sản, sinh khối, nồng độ acid acetic.
1.3.3.1 Thành phần môi trường [10]
- Ngoài nguyên liệu chính là rượu, nước còn chần chất dinh dưỡng như đường, muối khoáng, chất nitơ để dễ đồng hóa (muối amôn).
- Tùy theo chủng mà nồng độ rượu thay đổi từ 6-15% là phù hợp, trung bình 10-11%. Khi không có rượu trong môi trường thì vi khuẩn sẽ oxy hóa tiếp acid acetic thành CO2 và H2O để nhận năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển của mình .
CH3COOH +2O2 CO2 + 2H2O
- Do vậy trong môi trường lên men bao giờ cũng cần một lượng tối thiểu là 0,3-0,5% rượu. Để vi khuẩn có thể dùng cồn mà không dùng acid acetic như Cơ chất + Giống vi sinhvật Cơ chất sót + sinh khối vi
sinh vật + sản phẩm trao đổi chất ngoại bào do vi sinh vật tổng hợp nên
- Trong sản xuất giấm, thường người ta cho vào dung dịch ban đầu một lượng giấm nhất định để acid hóa môi trường nhằm ngăn chặn sự phát triển các loài vi sinh vật có hại và không có lợi cho quá trình lên men, vì bản thân acid acetic cũng là một chất độc cho chúng, và đưa vào dịch lên men một lượng giống đủ để quá trình đạt tốc độ cao.
- Ngoài ra để vi khuẩn giấm phát triển tốt, oxy hóa nhanh khi sản xuất người ta còn bổ sung thêm các nguyên tố không cần thiết. Nếu sản xuất giấm từ rượu vang bia nước ép trái cây thì trong dịch lên men đã có đủ các nguyên tố khoáng nên không cần bổ sung Nếu sản xuất từ dịch cồn pha loãng thì cần bổ sung các nguyên tố khoáng đa lượng cần thiết nhờ các muối vô cơ dễ tan. Hàm lượng và thành phần các chất bổ sung tùy thuộc vào nguyên liệu sử dụng và chủng vi khuẩn nên mỗi cơ sở sản xuất đều đưa ra hàm lượng các chất dinh dưỡng khác nhau vào các môi trường lên men.
- Người ta có thể thêm vào các chất sau: glucose; diphosphat amon, diphosphat kali, sunfophosphat…(nồng độ thường trong khoảng 0,1-0,5%); muối vô cơ: sunfat amon, muối nitrat…
1.3.3.2 Các chất độc hại và kim loại nặng
- Các chất độc hại và ức chế như tinh dầu, tannin, …, và một số hợp chất khác khi có mặt trong môi trường lên men với nồng độ vượt quá mức cho phép đều bất lợi cho vi khuẩn.
- Các kim loại nặng: Pb, Cu, Fe, Zn, Sn trong dung dịch lên men sẽ làm giảm hiệu suất lên men. Mức độc hại của 5 kim loại trên là :10, 15, 100, Zn và Sn > 100 ppm.
1.3.3.3 Nhiệt độ
- Nhiệt độ môi trường lên men ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sinh lý sự phát triển của vi sinh vật, do đó ảnh hưởng đến quá trình lên men. Ngoài ra yếu tố này cũng là một yếu tố quyết định tốc độ lên men.
- Nhiệt độ thích hợp cho quá trình sinh trưởng và phát triển đối với mỗi loài thì khác nhau.
- Nếu nhiệt độ quá thấp thì quá trình sinh trưởng của vi khuẩn sẽ chậm dẫn đến tốc độ quá trình lên men cũng chậm .
- Nếu nhiệt độ cao thì acid, rượu sẽ bay hơi, đồng thời cũng là tác nhân ức chế hoạt động của chúng (do đình chỉ sinh sản của tế bào).
- Nhiệt độ thích hợp là 30-34oC. 1.3.3.4 pH
- Để tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển tốt ta thêm một ít acid acetic để tạo pH acid ban đầu thích hợp cho vi khuẩn và ngăn cản sự phát triển của các vi sinh vật có hại.
- Thường thì ta thêm 2-3% acid acetic để pH của môi trường ở khoảng 3. Nếu ta sử dụng một lượng quá cao sẽ hạn chế sự sinh trưởng của vi khuẩn và giảm khả năng lên men .
1.3.3.5 Độ thoáng khí
- Lên men acid acetic là quá trình lên men hiếu khí mà oxy là chất nhận hydro nên đòi hỏi sự có mặt nhiều oxy và đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men. Do vậy điều kiện thoáng khí càng tốt thì oxy hóa càng nhanh.
- Từ phương trình tổng quát ta thấy về mặt lý thuyết để oxy hóa hế một mol rượu ta cần 1 mol oxy tự do tức là để oxy hóa hết 1 kg rượu khan thì cần 2,3 m3 không khí chứa 20,9% oxy ở điều kiện chuẩn. Nhưng một số tác giả cho rằng lượng oxy thực tế lớn gấp 2 lần lượng oxy cần theo phương trình tổng quát. Trong sản xuất quá trình thông khí càng tốt hay nói cách khác bề mặt tiếp xúc giữa không khí và bề mặt lên men càng lớn thì hiệu quả và năng suất càng cao.
1.3.3.6 Nồng độ acid acetic sinh ra
- Acid acetic được sinh ra trong quá trình lên men có ảnh hưởng lên sự hoạt động của vi khuẩn. Khi nồng độ acid acetic khoảng 8%, vi khuẩn bắt đầu hoạt động yếu và nồng độ khoảng 12-14% thì hoàn toàn đình chỉ hoạt động của các vi khuẩn này.
- Có tác giả cho rằng ngay ở nồng độ 7% acid acetic đã nguy hiểm cho vi khuẩn giấm nên thường lấy trong khoảng khá lớn từ 1-7%.
- Thời gian lên men quá dài: thì không kinh tế và lượng acid tổn thất nhiều.
- Thời gian lên men quá ngắn: không đủ cho vi khuẩn sinh trưởng, phát triển, quá trình oxy hóa không kịp diễn ra nên lượng acid sinh ra thấp.
1.3.3.8 Giống
Giống cũng là một yếu tố ảnh hưởng lớn. Như ta đã biết thì khi lượng giống tăng thì lượng acid cũng tăng (trong giới hạn) và thời gian lên men sẽ được rút ngắn. Nếu lượng giống lớn, mật độ dày đặc thì sẽ nhanh chóng dẫn đến pha suy vong, tốn giống và không kinh tế. Tóm lại phải sử dụng một lượng giống vừa phải nhưng tạo được lượng acid cao nhất.