The fermented products: wine, yogurt, sauce, fruit,... long since have become popular in the meal of the person. Fermented products are on the rise according to the development of society, especially alcohol – drink popular top in Vietnam. And to produce wine, then fermented occupy factors and the role dark matter, so fermentation in wine production process how? happenings and conditions out? Let's Wine Encyclopedia learn under this article.
The concept and classification of fermentation
Fermentation is the process of exchange of material and transform material, over which the organic matter affected by microbial additions to the fermentation process, thanks to the enzyme's intrinsic them to convert into the products of secondary desire.
Fermented alcohol (ethanol) is the process of fermentation because yeast. During fermentation, yeast metabolism in the environment contain sugar, they ferment and the nutrients needed by the other, thereby creating the specific products primarily in the environment fermented wine.
Classification:
- Classification according to the author: fermented by mold, fermentation by yeast, fermented by bacteria and yeast, fermented by mold and yeast
- Classified by raw material: product fermented from starch, sugar; fermented products from vegetables; fermented products from aquatic products and meat products; fermented milk;...
- Classification according to conditions: fermentation anaerobic and aerobic
- Classify the nature of the final product: based on the nature of products people are divided into: industrial fermentation classic and fermentation technology, modern
More:
The phase chemistry of wine fermentation
Quá trình lên men rượu (hay còn gọi là lên men ethanol) diễn ra qua ba giai đoạn chính, thường được gọi là pha lên men trong tài liệu khoa học. Ba pha này bao gồm: pha thích nghi (lag phase, hay còn gọi là Thời kỳ cảm hứng), pha phát triển mạnh (log phase), và pha suy giảm (stationary phase).
1. Pha thích nghi (Lag Phase – Thời kỳ cảm hứng)
Đây là giai đoạn đầu tiên khi nấm men vừa được đưa vào môi trường chứa đường và chất dinh dưỡng. Trong giai đoạn này, nấm men chưa bắt đầu sản xuất ethanol ngay, mà đang thích nghi với môi trường mới. Các tế bào nấm men bắt đầu hấp thu các chất dinh dưỡng từ môi trường và kích hoạt các enzyme (chất xúc tác sinh học để sinh ra rượu, etanol) cần thiết cho quá trình lên men. (nấm men không trực tiếp sinh ra rượu, mà nó sinh ra enzyme, để enzzyme xúc tác tạo ra rượu)
Do nấm men cần thời gian để điều chỉnh hệ thống enzyme và tăng trưởng, nên tốc độ sản sinh ethanol trong giai đoạn này còn thấp. Một số hợp chất khác cũng được tạo ra trong giai đoạn này, trong đó có glycerol (một loại rượu đa chức giúp điều chỉnh áp suất thẩm thấu bên trong tế bào nấm men). Tuy nhiên, glycerol chỉ là sản phẩm phụ và không phải mục tiêu chính của quá trình lên men.
Về mặt hóa học, lúc này hàm lượng acetaldehyde (CH₃CHO, ta quen gọi là aldehid) trong môi trường còn thấp. Acetaldehyde đóng vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận hydro trong quá trình lên men. Do acetaldehyde chưa có nhiều, hydro từ phản ứng của alcol dehydrogenase (enzyme giúp tạo ethanol) sẽ được chuyển sang một hợp chất trung gian khác là phosphoglyceraldehyde, tạo thành một chất gọi là photpho glyceryl. Sau đó, photpho glyceryl bị thủy phân (phản ứng phân hủy bằng nước), giải phóng ra acid phosphoric và glycerol.
2. Pha phát triển mạnh (Log Phase)
Sau khi đã thích nghi với môi trường, nấm men bắt đầu sinh sản và phát triển rất nhanh. Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình lên men rượu
Lúc này, hàm lượng acetaldehyde đã được tạo ra nhiều hơn, nên hydro từ alcol dehydrogenase sẽ được chuyển sang acetaldehyde thay vì glycerol, dẫn đến sự hình thành mạnh mẽ của ethanol (C₂H₅OH) và khí CO₂
Trong pha này, các bọt khí CO₂ được sinh ra nhiều, ta có thể thấy rõ bằng mắt thường dưới dạng bọt sủi lên trên bề mặt dung dịch lên men. Đồng thời, nhiệt độ hỗn hợp lên men có thể tăng lên do quá trình trao đổi chất của nấm men sinh nhiệt. Nếu nhiệt độ tăng quá cao (trên 35-38 độ), có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của nấm men và làm giảm hiệu suất lên men nên các nhà sản xuất cần có giải pháp và thường xuyên kiểm soát nhiệt độ này (bồn có đường kinh vừa phải, có ống tản nhiệt, làm mát …)
3. Pha suy giảm (Stationary Phase – Thời kỳ tĩnh)
Sau một thời gian lên men mạnh, lượng đường trong môi trường dần cạn kiệt, đồng thời nồng độ ethanol tăng cao. Ethanol là sản phẩm chính của quá trình lên men, nhưng nếu tích tụ quá nhiều (sinh ra đậm đặc, thường trên 10 -12 độ cồn), nó có thể gây độc cho chính nấm men, làm giảm tốc độ lên men và thậm chí có thể khiến nấm men ngừng hoạt động hoàn toàn.
Trong pha này, tốc độ tạo ethanol và CO₂ giảm dần, nấm men bắt đầu chuyển sang trạng thái “nghỉ”, một phần nấm men có thể chết hoặc chuyển sang giai đoạn không hoạt động. Đây là lúc quá trình lên men gần như hoàn tất và dung dịch lên men có thể được đưa sang giai đoạn chưng cất hoặc lọc để thu sản phẩm cuối cùng – rượu ethanol.
Happenings of wine fermentation
Quá trình lên men rượu là quá trình biến đổi đường thành rượu (ethanol) và khí CO₂ nhờ hoạt động của nấm men. Đây là một chuỗi phản ứng sinh học diễn ra trong điều kiện yếm khí (thiếu oxy). Quá trình này chia thành các bước như sau:
1. Nấm men hấp thu đường và chất dinh dưỡng
Khi được đưa vào dung dịch có chứa đường (như nước cơm rượu, nước trái cây, mật mía…), nấm men bắt đầu hấp thu đường và các chất dinh dưỡng khác
Việc hấp thu này được thực hiện qua màng tế bào, trong đó các protein vận chuyển giúp đường đi vào bên trong tế bào nấm men.
2. Đường được phân giải thành năng lượng và sản phẩm trung gian
Khi đường (chủ yếu là glucose hoặc fructose) đã vào trong tế bào, nấm men sẽ sử dụng nó để tạo ra năng lượng thông qua một quá trình gọi là đường phân (glycolysis)
Kết quả của quá trình đường phân:
- Hai phân tử pyruvate (axit pyruvic) – một hợp chất trung gian.
- Một ít năng lượng ATP – giúp nấm men duy trì sự sống.
- Một số hợp chất khác như NADH, đóng vai trò trong phản ứng tiếp theo.
3. Pyruvate được chuyển hóa thành ethanol và CO₂
Vì môi trường yếm khí (thiếu oxy), nấm men không thể thực hiện hô hấp hiếu khí để tạo ra nhiều năng lượng hơn.
Thay vào đó, pyruvate được chuyển hóa theo hai bước:
- Pyruvate được chuyển thành acetaldehyde (CH₃CHO).
- Acetaldehyde tiếp tục chuyển thành ethanol (C₂H₅OH), quá trình này nhờ enzyme alcohol dehydrogenase.
- Khí CO₂ cũng được tạo ra, đó chính là lý do ta thấy bong bóng khí xuất hiện trong quá trình lên men.
4. Giải phóng ethanol và CO₂ ra ngoài môi trường
Sau khi ethanol và CO₂ được tạo ra trong tế bào, chúng khuếch tán ra ngoài môi trường: CO₂ thoát ra dưới dạng bọt khí, có thể quan sát thấy trong quá trình lên men; Ethanol tan vào trong dung dịch, làm tăng nồng độ cồn của hỗn hợp lên men.
5. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến nấm men
Khi nồng độ ethanol thấp (thường dưới 5%), nấm men vẫn hoạt động tốt. Nếu nồng độ ethanol tăng lên quá cao (thường trên 12-15%), nó sẽ bắt đầu ức chế hoạt động của chính nấm men, khiến quá trình lên men chậm lại hoặc dừng hẳn.
=> Để dễ hiểu, ta hình dung quá trình này giống như nấm men “ăn” đường, rồi “tiêu hóa” để tạo ra rượu & khí CO₂:
Conditions of fermentation ethanol
- Anaerobic conditions and PH 4-5
In anaerobic conditions, fermentation alcohol thrive, but the development of yeast is restricted, then the yeast harvest energy to maintain the activities of life.
Thus, when O2 will inhibit ethanol fermentation phenomena inhibit ethanol fermentation under the influence of oxygen is pasteur effect (inhibition of oxygen in the fermentation process). So, in terms of environment, it's anaerobic and ph 4-5, the fermentation of ethanol will occur according to the mechanism of feed reverse cock. When there pasteur effect, the fermentation of ethanol will occur according to the mechanism of pet photos. From there, showed ethanol fermentation must be carried out in anaerobic conditions.
- Temperature and sugar concentration
In addition to ph and anaerobic, temperature and sugar levels also affect the activity of yeast or fermentation. Ethanol fermentation most appropriate at a temperature of 29-32 degrees C. a favorable Environment for the fermentation of ethanol is 10-18% sugar. Yeast capable of fermenting ethanol in the environment solution with 25-30% of the roads, but slow speed. If the concentration of the sugar high will cause osmotic pressure, big destroy mode normal physiology of the yeast, after which time the fermentation lasts, use non-radical way, at the same time ethanol accumulation, which inhibits the activity of yeast. If the environment has high levels of sugar that is too low will not have economic benefits (cost of equipment, labor,...)
- The influence of the concentration of Ethanol and CO2
The concentration of ethanol affect the activity of the yeast, thereby inhibiting fermentation. Some data suggests the possibility of fermentation of yeast slowed down when the environment is the concentration of ethanol is 2% and stopped when the environment is the concentration of ethanol is 5%
The CO2 produced in the process of ethanol fermentation. The storage of CO2 in the environment will inhibit the fermentation of ethanol. The escape of CO2 gas back to intensify the process of ethanol fermentation because of the escaping CO2 gas environment stirred, stretching suspended state of yeast so that speeds up the fermentation.
On this is the basic theory of the process of ethanol fermentation, hope you read the owner more get more knowledge. To have more knowledge about wine, please regularly visit our website of Vietnamese Wine.
[…] Phân loại, quá trình, diễn biến của quá trình lên men rượu […]
[…] Quá trình lên men rượu diễn ra thế nào? Điều kiện là gì? […]