1.3. Công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men ethanol
Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động của tế bào nấm men. Mỗi loại nấm men, có một khoảng nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng. Đối với nấm men Saccharomyces, nhiệt độ tối ưu là 28 – 320C. Nếu nhiệt độ quá thấp vi sinh vật hoạt động kém, nhiệt độ quá cao sẽ kích thích những vi sinh vật khác phát triển đặc biệt là vi khuẩn lactic đồng thời sinh ra những sản phẩm phụ như aldehide, este, giảm hiệu suất sinh ethanol. Nhiệt độ cao thì tổn thất sẽ lớn do tạp khuẩn dễ phát triển, tạo nhiều este aldehyt.
Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao, nhiệt độ thấp khả năng chuyển hoá đường thành rượu triệt để hơn, ngoài ra hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn nhưng thời gian lên men dài hơn. Khi lên men ở nhiệt độ trên 32oC có thể gây ra ảnh hưởng xấu như tạo nhiều este, aldehyt và cồn dễ bị tiêu hao do bốc hơi mạnh cùng với CO2. Ngoài ra khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ dễ bị nhiễm khuẩn và nấm men dại.
Giữa nhiệt độ và oxy có sự liên quan chặt chẽ với nhau. Nấm men thường sinh trưởng mạnh trong thời gian đầu, trong thời gian này có một lượng oxy hòa tan và nhiệt độ thích hợp là 25- 30 0C.
17
Ở vùng nhiệt đới khí hậu nóng, nhất là vào mùa hè để đảm bảo chất lượng rượu ổn định ta nên chọn những chủng giống có khả năng chịu nhiệt tốt, lên men ở nhiệt độ cao khoảng 36 – 38 0C mà khả năng lên men không đổi.
1.3.3.2. Ảnh hưởng của pH
pH có ảnh hưởng tới hoạt động của nấm men. Các ion H+ làm thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào nấm men, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men. Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo etylic nằm trong khoảng 4,5- 5,0. Với khoảng pH này, nấm men sẽ sinh trưởng và phát triển mạnh. Nếu pH tăng sẽ làm tăng khả năng nhiễm tạp, tạo ra nhiều glyxerin do đó làm giảm hiệu suất lên men. Như vậy có thể lựa chọn pH thích hợp cho quá trình lên men là 4,2 -4,5.
Trong quá trình lên men pH giảm rồi lại tăng lên. Nguyên nhân là do sự tạo thành CO2 và axit hữu cơ.
1.3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất.
Nấm men có thể lên men trong dịch đường có nồng độ 25 đến 30%, nhưng chậm. Nồng độ thích hợp cho đa số nấm men dùng trong sản xuất rượu là 15 đến 18%. Nồng độ cao thì áp suất thẩm thấu sẽ lớn, do đó ảnh hưởng xấu tới hiệu quả lên men, lên men sẽ kéo dài, đường sót lại trong giấm chín sẽ tăng. Nếu lên men ở nồng độ đường thấp cũng không có lợi vì tổn thất do tạo men sẽ tăng. Mặt khác, lên men ở nồng độ thẩp sẽ làm giảm năng suất của thiết bị, tốn nhiều hơi khi chưng cất và làm tăng tỉ lệ tổn thất rượu trong bã hèm và nước thải.
1.3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ rượu
Nồng độ rượu 2 -4% thì hoạt động nấm men giảm dần. Khi nồng độ rượu 10 – 13% thì khả năng lên men giảm và có thể dừng. Đó là do ở nồng độ cồn cao làm tê liệt hoạt động sống của tế bào nấm men, làm ức chế quá trình trao đổi chất, làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất đi trạng thái cân bằng sinh lý của nấm men dẫn đến hiện tượng kìm hãm quá trình lên men. Mỗi chủng nấm men có khả năng chịu
18
được nồng độ cồn nhât định. Các chủng nấm men sản xuất rượu , thường có khả năng chịu được độ cồn cao hơn các chủng nấm men khác.
1.3.3.5. Ảnh hưởng của nguồn Nitơ
Nitơ rất cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men. Do trong dịch đường chứa ít protit nên lượng nitơ trong dịch không đảm bảo cho phát triển của nấm men. Do vậy phải bổ sung nguồn nitơ từ ngoài vào dưới dạng (NH4)2SO4 hoặc (NH4)2CO để tăng cường khả năng sinh sản của tế bào nấm men.
1.3.3.6. Ảnh hưởng của nồng độ nấm men
Số lượng tế bào nấm men có trong dịch lên men càng thấp thì thời gian lên men sẽ kéo dài và dễ bị nhiễm khuẩn. Ngược lại, số lượng tế bào nấm men có trong dịch lên men cao thì thời gian lên men sẽ ngắn. hạn chế được khả năng nhiễm khuẩn do sự áp đảo của nấm men. Tuy nhiên nếu lượng men giống quá cao sẽ không hiệu quả tới quá trình lên men.
1.3.3.7. Ảnh hưởng của chất sát trùng
Quá trình lên men thường diễn ra trong một khoảng thời gian khá dài, khả năng bị nhiễm khuẩn rất cao. Chính vì vậy người ta thường bổ sung thêm chất sát trùng để ngăn ngừa và hạn chế sự nhiễm tạp. Các chất sát trùng có tác dụng diệt tạp khuẩn nhưng bên cạnh đó nó cũng gây ức chế hoạt động của tế bào nấm men, song với một hàm lượng nhất định thì nó có thể hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn mà không gây ảnh hưởng xấu đến tế bào nấm men. Có thể dùng nhiều hóa chất để sát trùng như: flousilicat natri, formalin…Ở các nhà máy rượu hiện nay thường sử dụng flousilicat natri để sát trùng với liều lượng 2 o/ooo
19