Alkol fermantasyonunu etkileyen faktörler

Alkol fermantasyonunu etkiyen 9 faktör aşağıda açıklanmıştır; [42]

a. Havanın (Oksijen) etkisi: Hava veya oksijen daha çok maya üretiminde söz konusudur. Çünkü mayanın normal olarak tomurcuklanıp çoğalabilmesi için gerekli enerjinin ortamdaki şekerlerden sağlanmasında hava mutlak zorunluluktur. Fakat alkol üretiminde şekerlerin hücresel yapı yerine , alkole dönüşmesi söz konusu olduğu için hava daha az gereklidir. Ancak mayanın hızlı bir fermantasyon yapabilmesi ve ortamdaki şekerin tamamını fermente edebilmesi için yeterli enzim ve aktive olması gerekir. Buda fermantasyonun önce ve başlangıç fermantasyonu sırasında mayayı hızlı bir çoğalmaya sevk etmekle olur. Bu amaçla kesikli fermantasyon yöntemlerinde , maya çoğalma ve başlangıç fermantasyonu sırasında ortama maya için yeterli hava verilmelidir. Fakat asıl fermantasyon safhasına girildikten sonra maişenin hava ile temasa gelmesi sakıncalıdır. Çünkü bu sırada ortama hava karışması , alkol üretimi yerine mayayı hücresel çoğalmaya ve fermantasyon yan ürünlerini artırmak teşvik eder.

b. Karbondioksit etkisi: Fermantasyon sırasında karbondioksit atmosferi yaratılması mayanın çoğalmasını ve fermantasyonun hızını olumlu veya olumsuz etkiler. Bunlara bağlı olarak alkol verimi de etkilenir. Araştırmacılar maya çoğalmasının 1 atm’lik CO2 basıncında belirgin olarak önlendiğini, artan CO2 basıncıyla gelişmenin

yavaşladığını ve 20 atm üzerinde tümüyle durduğunu belirlemişlerdir. Artan CO2

ulaşır ve daha sonra hızla düşer. Etkilenmenin basınç nedeni ile değil, artan CO2

konsantrasyonu ile olduğu belirtilmiştir. Bu duruma göre kapalı fermantasyon kaplarında ve CO2 yıkayıcı sistemler kullanılarak yapılan fermantasyonlarda

oluşacak CO2 basıncının fermantasyon ve alkol verimine olumsuz etkisi olmadığı

gibi, azda olsa verim artırıcı etkisi vardır.

c. Fermantasyon sıcaklığının etkisi: Alkol üretiminde alkol fermantasyonu gerçekleştirilirken maya bir canlı olduğuna göre, diğer canlılar gibi onun da sıcaklıktan olumlu veya olumsuz etkilenmesi doğaldır. Bu ise sıcaklığın fermantasyondaki önemini ortaya koyar. Bilindiği gibi alkol fermantasyonu yapan mayalar çoğunlukla 28 oC dolayında en iyi faaliyet bu sıcaklıkta gösterirler. Sıcaklık 28 oC’nin altına düştükçe faaliyet giderek yavaşlar, fakat 7 – 8 oC’de bile yavaşta olsa rahatlıkla fermantasyona devam ederler. Biracılıkta mayaların bu özelliğinden yararlanılır. Fakat alkol üretiminde amaç fermantasyonun olanaklar ölçüsünde çabuk bitmesi olduğuna göre mayanın en iyi çalışma koşulları sıcaklık yönünden de yaratılmalıdır. Sıcaklık 30 oC’nin üzerine çıkınca kimi etil alkol mayalarında 36

o_{C’ye kadar fermantasyon hızlanır, fakat çoğalma durur ve hücre giderek gücünü}

yitirir. 40 oC de ise mayalar fermantasyon yeteneklerini de önemli ölçüde yitirmiş olurlar. 25 – 30 oC arasındaki sıcaklık maya çoğalması bakımından 30 – 37 oC arasındaki sıcaklıklar ise alkol bakımından daha uygun bulunmuştur. Yüksek fermantasyon sıcaklıkları çabuk bir başlangıç fermantasyonu sağlandığından, alkol üretiminde 37 oC’ye kadar olan sıcaklıklara izin verilir. Fakat fermantasyon sıcaklığı daha da artacak olursa fermantasyon hızı düşmekte ve tüm şeker fermente edilen fermantasyon durmaktadır. Sıcaklığın tüm etkileri göz önünde bulundurularak aşılama sıcaklıkları olarak ise 30 – 36 oC arasındaki sıcaklıklar seçilir.

d. Fermantasyon sıvısının pH’sının etkisi: Fermantasyonda önemli diğer bir etken, fermantasyon sıvısının pH’sı, yani asitlik durumudur. Mayalar çoğunlukla zayıf asit ortamda gelişip, faaliyet gösterirler. Çok düşük (pH = 2.8’in altında) ve yüksek pH’larda olumsuz etkilenirler. Alkol üretiminde pH bakımından maya çoğaltma ve asıl fermantasyonda değişik değerler söz konusudur. İşletme mayası üretiminde, mayalık maişe asitlendirilerek çoğunlukla pH’sı 3.5 dolayına getirilir. Sülfürik aside mayanın muamele edilerek yeniden kuvvetlendirilip, fermantasyonda kullanıldığı

yöntemde ise pH 3.0, hatta 2.8’e kadar düşürülür. Fermantasyonda ise pH biraz daha yüksektir. Genellikle alkol fermantasyonunda pH en uygun olarak 3.8 – 4.2 arasında bulunur ve bu hammaddeye göre çok değişir. Fermantasyonda pH özellikle nişastalı hammaddelerin işlenmesinde önem kazanır. Çünkü son şekerlenme ile nişastanın parçalanması, fermantasyon sırasında da sürer ve pH bu parçalanmayı yapacak enzimlerin çalışmasına uygun olmalıdır. Buradaki değerler daha çok olgun maişenin, yani fermantasyonu bitirmiş maişenin pH’sının 4.2’nin altına düşmemesi gerekmektedir.

e. Aşılama oranının etkisi: Fermantasyonda aşılama oranı önemli olup, uygulanan fermantasyon yöntemlerine göre değişir. Aşılanan maya miktarı kullanılan maişeyi kısa sürede ve hızla fermante ederek, tüm şekeri arzulanan süre içinde alkole dönüştürecek düzeyde olmalıdır. Düşük oranlı aşılanmalarda maya ortamındaki şekeri fermante edebilmek için önce yeterli oranda çoğalmaktadır. Başlangıç fermantasyonu bu nedenle yavaş seyreder ve uzun sürer. Bu ise bulaşmalara neden olabileceği gibi, hem şeker ve hem de zaman kaybı demektir. Bir çok işletmede hala maya çoğaltma ile çalışılmakta olup ön fermantasyondan elde edilen fermantasyon maişesi üzerine kademeli olarak maişe verilerek fermantasyon yapılır. En yüksek alkol verimi %1.2’lik aşılama ile elde edilir. Bu nedenle %1.2 (MKM)lik aşılama oranı en uygun olarak kabul edilmiştir. Ayrıca maya işletmede çoğaltılmayıp, preslenmiş maya olarak dışarıdan alınıyorsa aşılamada biraz daha fazla maya kullanılır. Aşılama oranı, uygulanan fermantasyon yöntemine göre de çok farklı olur. Örneğin, nişastalı hammadde alkol üretiminde üç günlük fermantasyon uygulanırsa aşılanan maya miktarı, işletme mayası olarak, maişenin %4-5’i, iki gün fermantasyonunda %8 – 10’u ve bir buçuk gün fermantasyonunda %12 – 15’i oranındadır.

f. Maya suşun etkisi: Alkol fermantasyonunda kullanılan maya suşu maişenin fermantasyonunu önemli ölçüde etkilemektedir. Kullanılacak maya, maişede bulunan şekerleri fermente etme yeteneğinde olmalı ve ayrıca fermantasyonu istenilen süre içinde bitirebilmelidir.

g. Maişe (şeker) konsantrasyonunun etkisi: Fermantasyonda kullanılan maişenin maya üzerine olan ozmotik basıncı fermantasyonda çok önemli etkiye sahiptir. Maya fermantasyon sırasında ortamdaki şekeri alkole dönüştürürse de şeker konsantrasyonu arttıkça ozmotik basıncında artması sonucu mayaya yavaşlatıcı ve hatta durdurucu etki yapar. Böylece maişedeki şeker konsantrasyonunun üst sınırını belirlemek çok önem kazanır. Bu sınır sakkaroz cinsinden %17,5 şeker miktarı olarak saptanmıştır. Şekerinin tümünün ortalama başlangıçta verilmesi yerine, fermantasyon sırasında aşamalı olarak verilmesi ile verim artışı sağlanmaktadır. Nişastalı hammaddelerde maişe konsantrasyonunun üst sınırı %20 olarak saptanmıştır.

h. Alkol konsantrasyonunun etkisi: Fermantasyon sırasında oluşan alkolün maya üzerine ozmotik basıncı önemlidir. Örneğin, %20 hacim alkol 0 oC’de 84,4 atmosferlik bir ozmotik basınca sahiptir. %20’lik sakkaroz eriyiğinin ozmotik basıncı ise bunun yaklaşık 1/5’i kadardır. %17,5 sakkaroz eriyiğinin ozmotik basıncı yaklaşık 18 atmosfere, bunun fermantasyonu ile oluşan %11,2 hacim alkolün ozmotik basıncı ile 50 atmosfere yakındır. Bu nedenle etil alkol üretiminde kullanılan mayaların alkol veriminin artması, ozmotik basınca karşı iyi bir dayanma yeteneği göstermeleri ile olanaklıdır. Çoğunlukla mayalar, alkol konsantrasyonu %11’in üzerine çıkınca fermantasyon faaliyetlerini yavaşlatırlar ve bu nedenle maişe konsantrasyonu, yapacağı alkol miktarı %8-10 olacak şekilde ayarlanmalıdır.

ı. Besin maddelerinin etkisi: Alkol üretiminde kullanılan bazı hammaddeler maya besini bakımından yetersiz olabilirler. Bu durumda maya fermantasyon sırasında yeterli besini bulamayacağı için hem başlangıç fermantasyonunda, hem de asıl fermantasyonda yeterince çoğalıp etkinlik kazanamaz ve fermantasyon aksar. Maya besini olarak en çok azotlu ve fosforlu maddeler söz konusudur.