tiểu luận tìm hiểu quá trình lên men trong công nghệ sản xuất bia

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Mơn: Cơng nghệ sản xuất rượu, bia, nước giải khát  TIỂU LUẬN TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRONG CNSX BIA GVHD: Hồng Thị Ngọc Nhơn SVTH: NHĨM Đào Thị Tường Vy MSSV: 2005190846 LỚP: 10DHTP3 Trần Thanh Sơn MSSV: 2005190563 LỚP: 10DHTP5 Ôn Lê Quang Định MSSV: 2005190126 LỚP: 10DHTP8 Đinh Nguyễn Thanh Thanh MSSV: 2005190588 LỚP: 10DHTP2 Nguyễn Thị Kim Ngọc MSSV: 2005191185 LỚP: 10DHTP2 Lại Hợp Luân MSSV: 200519 0883 LỚP: 10DHTP2 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tiểu luận này, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Hồng Thị Ngọc Nhơn truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho chúng em suốt trình thực đề tài Dù cố gắng khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong thơng cảm đóng góp ý kiến bạn để đề tài hồn thiện Cuối cùng, xin kính chúc bạn sức khỏe, thành công công việc sống Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 10, năm 2021 SVTH Nhóm MỤC LỤC MỤC LỤC .3 DANH MỤC HÌNH ẢNH .4 MỞ ĐẦU .5 Tìm hiểu chung lên men bia Sinh tổng hợp sản phẩm trình lên men bia 2.1 Sinh tổng hợp sản phẩm trình lên men bia 2.2 Sinh tổng hợp sản phẩm phụ .9 Kỹ thuật lên men bia 3.1 Các giai đoạn lên men bia 3.2 Mục đích trình lên men 13 3.3 Các phương pháp lên men 14 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men bia .17 4.1 Chất lượng nấm men sản xuất 17 4.2 Lượng nấm men gieo cấy ban đầu 18 4.3 Nờng độ chất hịa tan dịch đường houblon hóa .18 4.4 Nhiệt độvà áp suất lên men 19 4.5 Cường độ khuấy đảo dịch lên men 19 4.6 Nồng độ sản phẩm lên men 20 Thiết bị lên men mặt lên men bia 20 5.1 Thiết bị mặt lên men .20 5.2 Mặt thiết bị lên men phụ 23 KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hìhh Bọt khí phủ bề mặt dịch nha 10 Hình Tank lên men dạng hình phễu 11 Hình Sự bão hòa CO2 13 Hình Một số thương hiệu điển hình bia Lager 15 Hình Thương hiệu bia ale 15 Hình Bia lên men tự nhiên 16 Hình Nấm men cấy lên men .18 Hình Thiết bị lên men .21 Hình Thiết bị lên men phụ 24 MỞ ĐẦU Bia nói tổng thể loại đồ uống chứa cồn sản xuất trình lên men đường lơ lửng mơi trường lỏng khơng chưng cất sau lên men Bia loại đờ uống có độ cờn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp lượng calori lớn, bia chứa hệ enzim phong phú, đặc biệt nhóm enzim kích thích tiêu hóa amylaza Được sản xuất từ ngun liệu đại mạch ươm mầm, hoa houblon nước với quy trình cơng nghệ đặc biệt, bia có tính chất cảm quan hấp dẫn người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng C02 cao (4 – 5g/l) giúp người giải khát cách triệt để ta uống Nước ta nằm vành đai khí hậu nhiệt đới có ưu điểm thị trường giải khát lớn Mặt khác, nhà sản xuất bia lon xuất khơng nhiều Do sách mở cửa nhà nước thương hiệu bia nước tràn ngập vào thị trường Việt Nam tạo sức cạnh tranh lớn Vì vậy, nước ta cần tạo loại bia có chất lượng cao giá thành sản phẩm ổn định, đẩy mạnh xuất Để tạo bia đạt chất lượng thu hút quan tâm nhiều người trình lên men bia nhân tố quan trọng Chất lượng bia xem kết từ trình hoạt động nấm men Vì thế, để có bia chất lượng đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng vấn đề nhiều nhà sản xuất kinh doanh người học cơng nghệ Sau phần tìm hiểu thông tin chi tiết công nghệ sản xuất bia nói chung q trình lên men bia nói riêng Trong q trình tìm hiểu thu nhận thơng tin chắn không tránh khỏi sai sót Do đó, nhóm sinh viên chúng em mong nhận ý kiến đóng góp Cơ để hoàn thiện đề tài tiểu luận về: “ Lên men bia” Tìm hiểu chung lên men bia Khái niệm lên men: Lên men bia trình chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia tác động nấm men thông qua hoạt động sống chúng Đây định quan trọng định cho chất lượng bia hiệu suất sản xuất Mục đích lên men: Nhờ tác động enzyme nấm men chuyển hóa chất có dịch lên men thành rượu Co2 với sản phẩm khác góp phần tạo mùi tạo hương vị đặc trưng Cơ sở khoa học trình lên men: Khi tiến hành lên men dịch đường houblon hoá, lượng lớn chất, chủ yếu đường dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí C02 sản phẩm phụ Ngồi glucid bị tác động mạnh, thành phần khác dịch đường chịu thay đổi lớn Một thành phần bị nấm men đờng hố bị biến đổi thành hợp chất khác nhau, số khác chuyển đổi thành trạng thái khơng hồ tan tách dạng kết lắng Tất điều dẫn đến thay đổi lớn lượng biến đổi sâu sắc chất cấu tử hợp thành chất hoà tan dịch đường Ta thấy hàm lượng chất hoà tan bia thấp so với dịch đường houblon hố Ngun nhân giảm lí sau:  Do nấm men tiêu tốn phần để cung câls lượng cho việc phát triển sinh khối  Do phần sản phẩm tạo thành hợp chất dễ bay  Do phần bị kết lắng Tổng lượng chất hoà tan bị tiêu hao thời gian lên men chính( kể phần tiêu hao kết lắng) gọi chất chiết lên men Khối lượng chất chiết lên men lên men biểu thị phần trăm so với lượng chất hoà tan ban đầu dịch đường,gọi mức độ lên men hay độ lên men Một phần chất hoà tan ban đầu dịch đường houblon hố tờn bia cấu tử hợp thành chất hoà tan nó, gọi chất chiết khơng lên men hay chất khơ sót Trong thành phần chất hồ tan ban đầu dịch đường nấm men hấp thụ phần lớn, phần gọi chất chiết có khả lên men, phần cịn lại nấm men khơng có khả hấp thụ gọi chất chiết không lên men Khối lượng chất chiết có khả lên men biểu thị phần trăm theo lượng chất chiết ban đầu dịch đường houblon hoá, gọi độ lên men cuối Độ lên men độ lên men cuối loại bia khác dao động khoảng lớn Đây số đặc trưng cho chủng loại chất lượng bia Những số điều chỉnh thơng qua việc điều khiển q trình hố sinh giai đoạn sản xuất dịch đường Về lý thuyết tồn lượng chất chiết có khả lên men, lên men hồn tồn Lúc độ lên men có giá trị độ lên men cuối Nhưng thực tế sản xuất,không độ lên men dịch đường lại đạt đến độ lên men cuối Vấn đề hồn chỉnh chu trình lên men, xác định điều kiện mức độ tối ưu với mục đích cao giảm đến mức thấp hai số độ lên men Và tiền đề quan trọng để thu nhận loại bia có độ bền sinh học cao Ở nhà máy sản xuất bia theo phương thức cổ điển, trình lên men thực thùng bể dạng hở Trong điều kiện vậy, không phụ thuộc nhiệt độ cao hay thấp nhiệt độ lượng C02 cần thiết cho bia bị bay Nghĩa sau lên men hàm lượng C02 bia non chưa đạt đến mức bão hoà cần thiết Thực tế đaz buộc nhà cơng nghệ phải đình q trình lên men mà dịch lên men đó( bia non ) cịn lượng đáng kể chất hoà tan, mà nấm men hấp thụ điều kiện đoa để chuyển chúng sang điều kiện khác: lên men thùng kín nhiệt độ thấp Đây giai đoạn hai q trình lên men với tốc độ lên men thấp nhiều so với giai đoạn đầu Bình thường hàm lượng C02 bia thành phần phải đạt 0.35% khối lượng Con số bia non sau lên men kết thúc khoảng 0.15-0.2% Như lượng C02 thiếu hụt 0.2% Để bù vào lượng cần thiết phải lên men tiếp 0.4% chất trình bơm chuyển bia non từ khu vực lên men sang mặt lên men phụ phần C02 lại tiếp tục Do từ lượng 0.4% lượng chất chắn không đủ lượng C02 cần thiết Hơn nữ, mức độ lên men nói không đạt đến độ lên men cuối Cho nên thời điểm đình trình lên men giảm xuống khoảng 30-35% so với lượng chất chiết ban đâù có q trình lên men phụ, lượng chất 1-1.2% tiếp tục bị lên men thìay bù đủ lượng C02 cần có Sinh tổng hợp sản phẩm trình lên men bia 2.1 Sinh tổng hợp sản phẩm q trình lên men bia: rượu etylic + CO2: Q trình lên men rượu bao gờm 11 giai đoạn (11 phản ứng):  Phản ứng 1: Glucose phosphoryl hóa C sản phẩm glucose-6-P, nguồn phosphate ATP Phản ứng xảy xúc tác hexokinase với có mặt bắt buộc Mg2+ Hexokinase xúc tác phosphoryl hóa glucose mà cịn xúc tác phosphoryl hóa hexose khác fructose, manose  Phản ứng 2: Chuyển hóa glucose-6-P thành fructose-6-P Enzyme phosphohexose isomerase xúc tác chuyển hóa đờng phân glucose-6-P thành fructose-6-P, biến aldose thành ketose  Phản ứng 3: Phosphoryl hóa fructose-6-P thành fructose1,6 biphosphate  Phản ứng 4: Phân cắt Fructose 1,6 biphosphate Fructose1,6 biphosphate bị phân cách thành phân tử triozophosphat cụ thể aldehit – phosphoglyxerinic phosphodioxyaxeton Phản ứng xác tác enzim aldolase  Phản ứng 5: Chuyển hóa nội phân tử triose phosphate Chỉ hai triose phosphate aldose: 3-P glyceraldehyde tham gia tiếp vào trình đường phân Nhưng dihydroxyaceton-P chuyển hóa thành 3-P glyceraldehyde nhờ triose phosphate isomerase  Phản ứng 6: Oxy hóa 3-P glyceraldehyde thành 1,3 biphosphoglycerate Xúc tác cho phản ứng enzyme 3-P glyceraldehyde dehydrogenase, có coenzyme NAD+, trung tâm hoạt động có nhóm –SH  Phản ứng 7: Trong phản ứng gốc phosphate cao 1,3 biphosphoglycerate chuyển cho ADP để tạo ATP ( oxy hóa phosphoryl hóa mức chất) 3P glycerate  Phản ứng 8: Chuyển hóa 3P glycerate thành 2P glycerate (chuyển gốc P nội phân tử) nhờ enzyme phosphoglycerate mutase cần Mg2+ cho hoạt động Đây phản ứng thuận nghịch:  Phản ứng 9: 2P glycerate bị loại nước để tạo thành phosphoenolpyruvate phản ứng thuận nghịch xúc tác enzyme enolase  Phản ứng 10: Chuyển nhóm phosphate từ phosphoenolpyruvate đến ADP, phản ứng xúc tác pyruvat kinase, để tạo ATP pyruvate Pyruvat kinase bị kìm hãm ATP, nờng độ ATP cao gây kìm hãm dị khơng gian Ở động vật có xương sống pyruvat kinase có isozyme, khác phân bố mô việc đáp ứng chất điều hòa (modulator) Phản ứng 11: Chuyển hóa pyruvat thành rượu etylic: Trong bước 1, pyruvate bị khử cacboxyl-hóa vốn xúc tác enzyme pyruvate decarboxylase, enzyme cần Mg 2+ có coenzyme TPP Bước 2, acetaldehyde bị khử thành ethanol với NADH+H + tạo từ oxy hóa khử 3P glyceraldehyde 2.2 Sinh tổng hợp sản phẩm phụ: Ngồi sản phẩm rượu etylic khí cacbonic, q trình lên men cịn tao nhiều sản phẩm bậc hai hay gọi sản phẩm phụ Những sản phẩm có vai trị quan trọng việc hình thành hương vị bia, vai trị tích cực tiêu cực Một số sản phẩm bậc hai sản phẩm trung gian q trình chuyển hóa đường thành rượu, số khác kết biến đổi hóa sinh phức tạp cấu tử khác dịch đường chúng tham gia vào trình trao đổi lượng tế bào nấm men Kỹ thuật lên men bia 3.1 Các giai đoạn lên men bia Nấm men bia thuộc giống rượu Saccharomyces, loại nấm đơn bào đa công dụng dùng sản xuất bia, rượu, rượu vang, bánh mì, Lên men bia trình phức tạp dẫn tới nhiều biến đổi sâu sắc dịch đường Nó chia làm giai đoạn chính: Lên men chính, lên men phụ 3.1.1 Lên men : Là giai đoạn đặc trưng tốc độ lên men cao có thay đổi nhanh chóng thành phần hóa học dịch lên men; tạo nhiều nượu CO 2.Nhiệt độ lên men cao lên men phụ Tùy thuộc phương pháp lên men, sản phẩm trình bia non Trong trình lên men diễn trao đổi glucid tế bào nấm men, trao đổi lipid, trao đổi hợp chất nitơ, thay đổi pH, tạo thành ester, thay đổi hàm lượng chất khơ q trình lên men, nấm men sử dụng đường dịch nha để tăng sinh khối lên men ethanol Tùy theo loại bia mà kết thúc q trình lên men lên men phụ có độ Balling khác Hình Bọt khí phủ bề mặt dịch nha Giai đoạn sinh trưởng Giai đoạn sinh trưởng hiếu khí: Đây giai đoạn đầu trình lên men Ở giai đoạn này, nấm men nảy chời phát triển nhanh chóng, đạt cực đại cuối ngày thứ đồng thời giảm nhanh nờng độ chất hịa tan dịch đường, nhiệt độ tăng dần xuất nhiều bóng khí to, phủ kín bề mặt dịch nha Giai đoạn sinh trưởng kỵ khí: Trong giai đoạn nấm men tiếp tục sinh trưởng điều kiện khơng có oxy nờng độ đường thấp Quá trình lên men chuyển dần từ kiểu lên men hiếu khí (để tăng sinh khối) sang lên men kỵ khí (len men rượu tạo C2H5OH, CO2 số sản phẩm phụ khác) Nhiệt độ lên men Nhiệt độ trình lên men tăng dần trình trao đổi chất nấm men có kèm theo tượng giải phóng nhiệt Do đó, để đảm bảo nhiệt độ ổn định người ta thường điều chỉnh nhiệt độ trình lên men cách tự động, hay bán tự động cách tiếp khí CO2 lạnh vào tank, khuấy đảo để giảm nhiệt độ 10 Hình Sự bão hịa CO2 Trong q trình lên men phụ có hợp chất khơng bền este acid cacbonic, chất làm cho CO2 thất thoát nhanh thay đổi áp suất đột ngột tank lên men Acid cacbonic liên kết với glycerin glycol tạo nên este kết hợp với acid lactic, aceton, 2,3-butylenglycal Như vậy, bia xuất nhiều dạng liên kết hóa học hố lý khác CO Do đó, CO2 sinh khơng tờn dạng khí, dạng hồ tan mà cịn tờn dạng liên kết, ba dạng có mối quan hệ qua lại với Trong trình này, ta nạp thêm CO vào tank lên men phụ để đạt áp suất P=0,8÷1,13atm nhằm ngăn cản xâm nhập vi sinh vật lại tăng khả hoà tan CO bia Sự tự bia Bia sau lên men chứa lượng đáng kể tế bào nấm men hạt cặn mịn, hạt bao gờm α-glucan, ß-glucan, pentosan, xác vi sinh vật muối oxalate calcium Trong trình lên men phụ, tác dụng nhiệt độ thấp (2÷4°C) áp suất P=0,8÷1,13atm, hạt có xu hướng kết hợp lại với thành hạt lớn lắng xuống đáy bồn lên men Ở điều kiện này, qúa trình đơng tụ nhựa houblon, đơng tụ hợp chất tanin-protein diễn ra.Tế bào nấm men chịu ảnh hưởng nhiệt độ thấp, áp suất cao từ từ lắng xuống đáy thùng 3.2 Mục đích q trình lên men 13 Mục đích q trình lên men là: Tạo điều kiện thích hợp cho nấm men hoạt động chuyển hóa dịch đường hoa houblon thành rượu etylic ( C 2H5OH ), CO2 số sản phẩm nhằm định hình hương vị cho sản phẩm bia Mục đích q trình lên men phụ tàng trữ thể mặt sau: Tiếp tục lên men lượng chất hòa tan cịn sót lại q trình lên men Đặc trưng trình lên men phụ lên men chậm với lượng đường không đáng kể Quá trình lên men phụ tàng trữ qua trình quan trọng để ổn định thành phần chất lượng Bia (tạo hương vị, tạo bọt, giữ bọt cho Bia, khử diaxetyl, rượu bậc cao, andehyd tới mức độ cho phép) Yêu cầu dịch lên men - Đảm bảo nằm lượng chất không cần thiết cho phương pháp lên men cu thé - Đạt độ tốt - Enzyme hoạt hoàn toàn - Đảm bảo đủ hàm lượng chất đẳng, chất thơm, tannin hoa houblon thành phần  Yêu cầu kỹ thuật q trình - Hàm lượng chất hịa tan 2,5 – o Bx - Hàm lượng cồn 4,5 – 5,3% - Độ chua không lớn 1,5 3.3 Các phương pháp lên men 3.3.1 Phương pháp lên men chìm (Lager) Bia làm theo phương pháp lên men chìm lên men nhiệt độ thấp (khoảng 7-12°C) men bia nằm đáy thùng chứa; loại bia gọi Lager bia Người Việt biết đến loại bia nhiều nhất, điển hình bia Sài Gịn, Tiger, Heineken, Budweiser… Đây loại bia có màu sáng, hương vị mạnh hoa bia có nờng độ cồn từ 3-6%, không riêng Việt Nam mà giới tiêu thụ loại bia nhiều 14 Hình Một số thương hiệu điển hình bia Lager Loại men dùng để nấu bia lager thuộc kiểu lên men đáy, có nghĩa bia lên men bên lịng hỗn hợp bia rời sau chìm xuống đáy trình lên men kết thúc Mọi người thường nghĩ trình lên men từ đáy lên trên, điều không đúng.Chẳng qua loại men chưa lên phía bề mặt, nên có tên gọi Hơn khứ, thùng chứa bia thường đục nên khơng quan sát thấy điều diễn đáy thùng Chính ảnh hưởng nhiệt độ lạnh nên thời gian lên men bia lager diễn chậm, thông thường từ 2-3 tuần, chí hàng tháng trời 3.3.2 Phương pháp lên men (Ale) Hình Thương hiệu bia ale 15 Đây loại bia có phương pháp lên men khác với bia Lager, thường lên men nhiệt độ cao (khoảng 18-23°C), men bia mặt thùng chứa, loại bia thường có độ cờn cao bia Lager, vị bia ngọt, có mùi vị hoa hay loại trái như: táo, lê, chuối, mận… dòng họ bia Ales nhiều so với bia Lager Dịng bia khơng phổ biến Việt Nam nhiều người bị mê hương vị dòng bia Ales Loại men sử dụng cho bia ale có tên gọi Saccharomyces cerevisia Đây loại men tìm từ thời cổ đại dùng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp thực phẩm, chẳng hạn sản xuất rượu vang hay làm bánh mỳ.Loại men tương đối vững vàng ổn định trước thay đổi yếu tố môi trường, chẳng hạn nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ cồn cao Vì lý đó, loại bia ale thường lên men nhiệt độ ấm, khoảng 16-26 độ C Loại men thuộc kiểu lên men bề mặt lúc đầu bề mặt sau chìm xuống đáy thùng trình lên men kết thúc Đây loại men sinh sôi phát triển nhanh, q trình sản xuất bia Ale diễn khoảng thời gian ngắn, khoảng tuần 3.3.3 Phương pháp lên men tự nhiên Hình Bia lên men tự nhiên Cùng để phân biệt loại bia phương pháp lên men tự nhiên, q trình khơng thêm men bia vào, nguyên liệu làm bia phải tiếp xúc khơng khí bể chứa nơng, loại men khơng khí thúc đẩy q trình lên men, sau bia tiếp tục lên men thùng gỗ vài tháng 16 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình lên men bia Nói đến "tiến trình lên men" phải nói đến tập hợp số - Tốc độ phát triển sinh khối - Tốc độ hấp thụ chất (độ giảm chất hàng ngày) - Mức độ hấp thụ chất( mức độ lên men) - Nồng độ sản phẩm sản phẩm phụ tạo thành trình lên men * Quan trọng yếu tố sau: 4.1 Chất lượng nấm men sản xuất Các giống men bia cụ thể lựa chọn để sản xuất loại bia khác nhau, có hai giống men ale (Saccharomyces cerevisiae) men lager (Saccharomyces carlsbergensis) Saccharomyces cerevisiae sinh trưởng phát triển nhiệt độ cao, lơ lửng bề mặt chủ yếu, nhiệt độ lên men từ 10 – 25 oC Khi trình lên men kết thúc, tế bào kết chùm, thành chuỗi tạo lớp dày lên bề mặt với bọt bia làm cho khả tự bia chậm, khả lắng yếu nên phải lọc cẩn thận Cịn Saccharomyces carlsbergensis loại nấm men lên men chìm Loại nấm men lên men nhiệt độ thấp dùng sản xuất bia lager Hầu hết tế bào sau nảy chời thường đứng riêng lẻ cặp đơi, hình dạng chủ yếu hình cầu Thành phần hố học tế bào chứa khoảng 75% nước, 15 – 45% protein chất khô, 25 – 35% cacbonhydrat, – 7% chất béo, – 9% chất vô Men bia chuyển hóa đường thu từ hạt ngũ cốc tạo cồn, cacbon đioxit (CO 2) Trước chức men bia hiểu rõ trình lên men sử dụng loại men bia hoang dã Hiện thị trường cịn xuất loại bia sử dụng phương pháp cổ xưa Phần lớn trình lên men bia ngày sử dụng loại men bia ni cấy có độ tinh khiết cao Lượng cồn bia khoảng – 6% rượu theo thể tích, thấp tới 2% cao tới 14% số trường hợp Một số nhà sản xuất bia cịn đưa loại bia chứa tới 20% cồn Trong công nghiệp sản xuất bia nấm men có vai trị vơ quan trọng Nhờ đặc tính sinh dưỡng nấm men q trình chuyển hóa dịch đường thành rượu (C 2H5OH) sinh khí CO2 thành phần bia, tạo mùi vị đặc trưng cho sản phẩm, tùy vào loại nấm men mà tạo mùi vị khác 17 4.2 Lượng nấm men gieo cấy ban đầu Trong trình lên men chính, tỷ lệ giống cấy thấp khả nảy chời thời gian đạt tỷ lệ nấm men theo yêu cầu dài, ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển trao đổi chất nấm men từ ảnh hưởng tới hiệu lên men chất lượng thành phẩm Hình Nấm men cấy lên men Nếu tỷ lệ giống cấy cao dẫn tới tỷ lệ nảy chồi tốc độ sinh trưởng tương đối thấp cạnh tranh dinh dưỡng tốc độ lên men lớn Tuy nhiên, trường hợp cho bia có chất lượng khơng tốt thời gian lên men ngắn, sản phẩm trao đổi bật tế bào nấm men sinh thấp hình thành lên ester thấp Do đó, nhà máy chọn mật độ gieo cấy thích hợp lứa men khác hoạt lực lên men cao Thông thường mật độ 15.106 tế bào/ml phù hợp 4.3 Nồng độ chất hòa tan dịch đường houblon hóa Trong q trình lên men diễn trao đổi glucid tế bào nấm men chủ yếu bao gồm:  Sự thủy phân loại đường disacharide, trisacharide,… thành glucose tác dụng số enzym tương ứng như: maliase, invertase, melibiase,… Chuyển hóa glycose thành etanol CO2 Ngồi cịn chuyển hóa loại đường khác thành loại rượu propylic, izopropylic, amilic…  Sự tổng hợp vật chất tế bào từ glucose thành glucogen xảy trình sinh trưởng phát triển nấm men  Sự trao đổi lipid: Trong trình sinh trưởng phát triển hiếu khí thường kèm theo q trình tổng hợp acid béo sterol nấm men Các chất thành phần quan trọng tế bào  Sự trao đổi hợp chất nitơ: 18 Các hợp chất nitơ có dịch nha gạo gờm: phân đoạn protein (các polypeptide, peptid, pepton, acid amin), muối amoni, purite, nucleotide… Trong số hợp chất muối amoni vơ acid amin nấm men sử dụng nguồn cung cấp nitơ phục vụ cho trình sinh trưởng trao đổi chất  Sự thay đổi hàm lượng chất khơ q trình lên men, nấm men sử dụng đường dịch nha để tăng sinh khối lên men ethanol Do nờng độ chất khơ dịch lên men giảm dần Người ta dựa vào thay đổi Balling làm thông số điều khiển trình lên men Độ Balling trước trình lên men 130Balling (Độ Balling nguyên thủy) Tùy theo loại bia mà kết thúc q trình lên men lên men phụ có độ Balling khác  Sự thay đổi pH: Sau kết thúc trình lên men pH giảm xuống cịn khoảng 4,4÷4,5 Hiện tượng giảm pH trình lên men hình thành acid H2CO3 (do CO2 sinh trình lên men hịa tan vào nước), vận chuyển ion H+ qua màng tế bào hình thành nên acid hữu Trong trình trao đổi chất nấm nem acetic, acid, formic, acid lactic, acid citric,…  Sự thay đổi hàm lượng khoáng chất trình lên men, nấm men sử dụng số kim loại cần cho sinh trưởng phát triển nấm men như: Ca2+; Mg2+; Fe2+; Mn2+; Co2+; K+; Ni2+ Zn2+ Dịch nha xem nguồn cung cấp thành phần khoáng cần thiết cho nấm men Vì vậy, trình nấu dịch nha cần bổ xung thêm Ca2+ Zn2+  Sự tạo thành ester: Các ester tạo thành vào cuối giai đoạn lên men nhờ phản ứng ester hóa alcol (chủ yếu ethanol) acid hữu sinh trình lên men Các loại ester tạo nên hương đặc trưng cho bia thành phẩm  Sự chuyển đường thành rượu CO2 Phần lớn chất chiết dịch lên men hydratcaron, chứa fructoza 1-3%, glucoza 3-8%, saccaroza 2-6%, maltoza 38-50%, mantotrioza 11-19%, mantotetrapza 2-6%, dextrin 1422% Như phần lớn chất chiết (75%) đường lên men Phần không lên men chủ yếu dextrin, protein chất khống Ngồi rượu CO2, q trình lên men tạo nhiều sản phẩm phụ Những sản phẩm phụ có vai trị quan trọng việc hình thành hương vị bia 4.4 Nhiệt độvà áp suất lên men Trong q trình lên men yếu tố nhiệt độ áp suất đóng vai trị quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lên men từ ảnh hưởng đến chất lượng bia 4.5 Cường độ khuấy đảo dịch lên men Sự hình thành bọt Bọt tạo thành q trình lên men nhờ giải phóng khí dạng khơng liên kết đặc biệt CO2 Do chất dịch nha hệ keo gờm hợp chất có 19 tính hoạt động bề mặt protein, palyphenol, chất đắng… Các chất tạo nên lớp hấp phụ bề mặt bóng khí khí khó khỏi bóng tạo thành bọt mịn Những bọt có xu hướng thoát lên bề mặt tạo nên khuấy trộn q trình lên men Sự hịa tan khí CO2 Độ hòa tan CO2 dịch lên men thấp nước đồng thời hàm lượng CO2 sinh tăng nhanh hàm lượng ethanol Do đó, phần CO2 tồn dịch men dạng liên kết với số thành phần khác protein, ester Phần CO2 cịn lại có xu hướng lên bề mặt tạo lên tự khuấy đảo dịch lên men Ngồi ra, tự khuấy đảo dịch lên men cịn diễn chênh lệch nhiệt độ trình giữ ổn định nhiệt 4.6 Nồng độ sản phẩm lên men Sản phẩm q trình lên men ethanol khí CO 2.Đây hợp chất ức chế hoạt động sống tế bào nấm men Ở nồng độ thấp 2% hoạt động sống nấm men xảy bình thường vượt q 2% khả nảy chời nấm men bắt đầu giảm dần nồng độ ethanol vượt q 5% khả nảy chời nấm men chấm dứt hồn tồn q trình lên men tiếp tục xảy Cịn nờng độ ethanol vượt 12% trình lên men bị đình hồn tồn Thiết bị lên men mặt lên men bia 5.1 Thiết bị mặt lên men Để lên men dịch đường, công nghiệp sản xuất bia người ta sử dụng dạng thùng dạng hở dạng kín chế tạo từ nhiều lạo vật liệu khác Thùng gỗ loại cổ điển Hiện không nước sử dụng loại thùng để sản xuất Có cịn người ta giữ lại để làm kỉ niệm ghi lại dấu ấn chứng truyền thống cho nghành công nghiệp độc đáo địa phương mà thơi 20 Hình Thiết bị lên men Betơng cốt thép vật liệu thơng dụng để chế tạo thùng lên men Loại hình thùng lên men phổ biến kỉ XIX Hiện nhiều nhà máy bia giới sử dụng hệ thống thiết bị lên men kiểu Thùng xây theo kiểu hình hộp chữ nhật, hình trịn, hình lập phương thơng dụng loại hình hộp chữ nhật Thể tích thùng phụ thuộc vào công suất sản xuất nhà máy, bình thường từ 30 – 120 m Chiều sâu thùng lên men nói chung không nên vượt 2,5 – m Người ta thường xây cặp áp sát nhau, có lối để công nhân phục vụ Số thùng lên men nhà máy khơng có quy định, thơng thường nhà máy bé số thùng số ngày lên men, dung tích thùng dung tích dịch dườngđược sản xuất ngày Nếu nhà máy có cơng suất lớn, số thùng lên men bội số chu kì lên men Trước đây, người ta xây bể dạng hở, vào thời gian muộn xây bể dạng hở phía che kín kính để dễ quan sát trình lên men Phần phí bên ngồi bể lên men phải ốp gạch tráng men tráng loại vật liệu chống ẩm, chống acid khác Phia bể phải tráng loại vật loại chống ăn mịn Trong cơng nghiệp sản xuất bia, loại vật loại thơng dụng dùng để tráng gờm có: nhựa bia, nhựa ebonite, nhựa tankolit, nhựa eproxyl, nhựa kolbit loại khác Việc tráng phủ lớp nhựa mặt thiết bị cơng việc khó khăn, tỷ mỷ phức tạp Để đảm bảo độ bền lớp tráng, cơng việc địi hỏi phải làm quy trình quy phạm cơng nghệ, theo hướng dẫn chuyên gia 21 Trong thùng lên men có lắp đặt hệ thống ống “ruột gà” để làm lạnh cục dịch lên men trình lên men Ống thường chế tạo đờng thép khơng gỉ Đường kính thùng từ 30 – 50 mm Độ dài ống, tức mặt tải lạnh phải tính tốn để bảo đảm tỉ suất khoảng 0,2 – 0,3 m diện tích tải lạnh cho m3 dịch lên men Đường ống dẫn lạnh uốn gấp khúc khoảng xecpentin Có thể gấp thành 1, nhiều xecpenin để đặt vị trí khác thùng lên men Để tiện cho việc thao tác công nghệ vệ sinh, xecpenin thường đặt sát vào thành thùng Chất tải lạnh dùng để làm lạnh cục dịch lên men, thông thường nước lạnh 0,50C Nhựa bia hỗn hợp bao gồm 70 – 90% nhựa thông, – 6% paraffin, – 5% dầu béo thực vật sáp hắc ín Nhiệt độ nóng chảy nhựa bia 50 0C, cịn nhiệt độ sơi 1700C Ebonit loại nhựa hữu cơ, sử dụng với dạng có kích thướt lớn, độ dầy 10 – 12 mm Các dán xuống đáy thành thùng Khoảng hở hai hàn kín ebonit nóng chảy Tancolit loại nhựa hữu có thơng dụng phổ biến Nó bao gờm hai loại : abit gebit Loại thứ bao gồm 80% parafin 20% serezin, cịn loại thứ hai bao gờm 45% hắc ín, 40% paraffin, 12% serezin 3% nhựa thông Nếu để tráng loại thùng bêtong cốt thép phải dùng hỗn hợp hai loại nói Eproxyl loại nhựa hữu sử dụng rộng rãi Hầu hết trang thiết bị chứa, đựng nghành thực phẩm đểu dùng eproxyl để chống ăn mòn Giá thành tráng eproxyl tương đối rẻ vật liệu khác Thùng lên men bêtông bêtơng cốt thép có ưu điểm hệ số truyền nhiệt thấp, giá thành rẻ chất lượng bia len men thiết bị không thua loại thiết bị khác Nhược điểm loại thùng thao tác vất vả, đặc biệt thu hoạch men kết lắng, sau bơm bia non lên men phụ tàng trữ Công việc vệ sinh, chống nhiễm khuẩn phải thực nghiêm túc vất vả Bên cạnh khả khí hóa tự động hóa thao tác khó khăn so với loại thùng kim loại Hiện giới có khoảng ¼ tổng lượng bia năm lên men thùng bêtông cốt thép Kim loại loại vật liệu đa dùng để chế tạo nhiều loại thiết bị, có loại thiết bị lên men cho nghành sản xuất sản phẩm lên men Các kim loại thông dụng sản xuất bia thép không gỉ, thép thường CT 3, đồng, nhôm nhiều loại hợp kim khác Để chế tạo thiết bị lên men, kim loại có chất lượng cao thép khơng gỉ Thép thường CT3 dùng để chế tạo thùng lên men lên men phụ, để tránh 22 ăn mòn, gây cho bia có mùi tanh, phía thùng phải phủ vật liệu tráng nói Thùng lên men kim loại có thân hình trụ, đáy hình cơn, tư đứng Kích thướt thùng phụ thuộc vào công suất nhà máy Thùng lên men phụ có dạng hình trụ, xếp nằm ngang, tựa lên đế bệ bêtông cốt thép Các thùng lên men phụ xếp chờng lên tạo thành hai ba lớp Tùy thuộc vào thời kì phát triển cơng nghệ mà tính thùng lên men thay đổi theo Ở thời kì lên men hở cịn thịnh hành thùng lên men dùng để công cụ để chứa, không khơng Đến thời kì lên men ứng dụng rộng rãi tính cơng nghệ chúng đề cao Đến thời kì sản xuất bia theo công nghệ lên men pha, lên men gia tốc, lên men liên tục thiết bị lên men hoàn toàn mang đặc thù thiết bị cơng nghệ: chi phối tiến trình cơng nghệ ảnh hưởng trực tiếp mức độ cao đến chất lượng sản phẩm 5.2 Mặt thiết bị lên men phụ 5.2.1 Mặt bằng: Mặt phân xưởng lên men phụ thường đặt ở cạnh phân xưởng lên men Trước người ta xây dựng ngầm mặt đất dễ ổn định nhiệt độ thấp, ngày việc khơng cần thiết có trợ giúp đắc lực công nghệ kĩ thuật sản xuất lạnh Phân xưởng lên men phụ phải đặt khu vực thoáng, khô ráo, nhiệt độ ổn định – 10C Để đạt yêu cầu phải bảo đảm chế độ thổi khơng khí lạnh vào khu vực tàng trữ, đồng thời nền, trần tường bao khu vực phải bảo ôn loại cách nhiệt tốt Tiêu hao lạnh khu vực với nhiệt độ ổn định – 0C khoảng 800kcal/cm2.ngày Lượng tiêu hao mùa hè tăng thêm 30% cịn mùa đơng giảm thấp 10 – 15% so với định mức trung bình Đối với thiết bị tàng trữ có kích thướt lớn, ta trang bị áo lạnh đường ống ruột gà để làm lạnh trực tiếp bia mà không cần phải ôn cấp lạnh cho mặt lên men phụ Giải pháp cho phép tiết kiệm nhiều lượng đờng thời dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bia, không phụ thuộc vào nhiệt độ bên thiết bị Mặt phân xưởng lên men phụ phân chia thành khu vực Từng khu vực mở cửa riêng biệt để vào, khu vực nên có cửa liên thơng Cịn lối ra, mở cửa chung cho phân xưởng mở cửa riêng cho khu vực để ngăn cách Tường bao khu vực lên men phụ nên ốp gạch chống acid láng xi măng mác cao Yêu cầu phải nhẵn để dễ làm vệ sinh, không bám chất bẩn 23 Thiết bị hầm lên men phụ xếp thành dãy, nhiều tầng Lối mặt thao tác công việc cơng nhân phải tính tốn cho tiết kiệm diện tích Đối với thiết bị cao thiết bị xếp chờng nhiều tầng, phải bố trí sàn thao tác thang di động Chiều cao hầm lên men phụ dự trữ phụ thuộc vào chiều cao thiết bị, nói chung nên hạn chế mức m Điểm cao thiết bị phải cách trần 0,5 m Thiết bị đặt cách tường 0,3 m, cách cột 0,2 m khoảng cách thiết bị 0,2 m Với loại thiết bị dự trữ đặt nằm phải có bệ betong cốt thép, cao 0,45 m 5.2.2 Thiết bị lên men phụ: Cũng giống lên men chính, thiết bị lên men phụ phơng phú thể loại đa dạng kết cấu chế tạo hình dáng bên ngồi Trước đây, sức sản xuất cịn bé người ta dùng thùng gỗ sời để tàng trữ bia, sau dùng đến thùng nhôm bể betong cốt thép với thể tích bể khoảng – 50 m3 Đây loại hình thiết bị hiệu tính cơng nghệ khơng thua thiết bị nào, giá thành thiết bị rẻ lại chiếm diện tích mặt Thiếu sót chủ yếu bể betong cốt thép khó thực thao tác công nghệ, đặc biệt công việc vệ sinh, tiệt trùng, khó khí hóa tự động hóa trình sản xuất Hiện nay, loại tiết bị lên men phụ phổ biến tank kim loại – chủ yếu thép không gỉ Phụ thuộc vào đặt, chúng phân thành nhóm: tank nằm ngang tank đứng Hình Thiết bị lên men phụ 24 Tank nằm ngang thùng kim loại kín, hình trụ, có hai đáy trước, sau hình chỏm cầu Ở đáy phía trước có cửa để làm vệ sinh, có van để bơm bia ra, có cum van liên thơng, lắp van an tồn, đờng hờ áp lực van thơng khí Van lấy mẫu lắp mặt trước tank Tank nằm ngang chế tạo theo kiểu có chân đứng khơng có chân đứng Trường hợp thứ hai, xếp mặt bằng, tank phải đặt nằm gối lên bệ xi măng cốt thép có bán kính dộ lõm bán kính tank Phụ thuộc vào độ dài thể tích tank, số bệ gối cho tank hai, ba nhiều Các tank xếp theo lớp chồng thành nhiều lớp để tiết kiệm diện tích bề mặt Ở trương hợp thứ nhất, phụ thuộc vào thể tích độ dài tank, số cặp chân đứng chúng hai, ba nhiều Muốn lắp chân trước tiên phải có vành đỡ, hàn chặt vào bụng tank chạy suốt từ tank bên sang chân phía đối diện Sau đó, vành đỡ ta hàn đắp miêng táp, sau lắp chân lên miếng táp Độ cao, thấp chân điều chỉnh vít xoay lắp Khi xếp thiết bị vào mặt bằng, tank nằm ngang có chân đứng đặt lớp, xếp chờng nhiều lớp để tiết kiệm diện tích Tank đứng tank hình trụ, đặt theo phương thẳng đứng, có bốn chân Trên thân tank lắp đầy đủ phụ tùng thiết bị đo lường giống tank nằm ngang Vật liệu để chế tạo tank lên men phụ thép thường thép khơng gỉ Nếu dùng thép thường phía cần tráng lớp chống ăn mòn Vật liệu tráng thông dụng loại nhựa eproxyl nhựa bia Nhựa eproxyl phong phú chủng loại, loại vật liệu chế tạo tank dùng loại nhựa khác cho phù hợp Van an tồn hạng mục khơng thể thiếu phân xưởng lên men phụ tàng trữ bia, dùng để giữ áp suất CO thể khí CO2 hịa tan thể lỏng Trong giai đoạn lên men phụ tàng trữ, áp suất CO bề mặt bia cần ổn định giá trị cho trước Nếu vượt q giới hạn đó, địn bẩy van an toàn bật lên, van tự động mở CO2 tank thoát Khi áp lực giảm xuống, lò xo đòn bẩy sập lại – van tự động đóng, chặn CO2 khơng cho Hiện tại, nhà máy bia hai loại van an toàn sử dụng nhiều loại sử dụng suppap lò xo loại sử dụng suppap màng 25 KẾT LUẬN Bia loại nước uống bổ dưỡng cho thể, năm gần kinh tế bước lên Do đó,ở Việt Nam năm gần nhu cầu bia tăng nhanh số lượng chất lượng Việc nâng cao sản lượng nhà máy sản xuất bia cần thiết vấn đề vốn đầu tư gặp nhiều khó khăn Mặc khác, thời điểm, thời tiết mùa nước ta mức tiêu thụ bia mùa không cân đối Thực tế cho thấy nhiều nhà máy bia bị công suất mùa hè, không đáp ứng đủ nhu cầu người tiêu dùng mà mùa đông lại tiêu thụ chậm Vì vậy, cần phải có biện pháp thay đổi trình thực nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Thế nhưng, nhân tố góp phần quan trọng làm ảnh hưởng đến chất lượng số lượng bia không khác q trình lên men bia Với phương pháp tìm hiểu giúp cho nhà sản xuất giải vấn đề đáp ứng tốt số lượng bia mùa hè Tiểu luận nhằm góp phần tìm hiểu chung vấn đề công nghệ lên men bia ứng dụng phương pháp lên men bia.Sau thời gian chuẩn bị thân người nhóm thực cố gắng hồn thành Thế nhưng, khơng thể tránh khỏi sai sót Nhóm em mong góp ý kiến cô bạn 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO FOODNK, Các biến đổi q trình Lên men – Cơng nghệ sản xuất Bia FOODNK, Các biến đổi trình Lên men phụ Công nghệ sản xuất Bia Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM PTS.TS Hồng Đình Hịa, Cơng nghệ sản xuất Malt bia Th.s Lê Hồng Ánh( chủ biên), Giáo trình Cơng nghệ sản xuất bia nước giải khát TCVN 6057:2013 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/F9 Đồ uống biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Cơng nghệ cơng bố PGS.TS Hồng Đình Hịa, Công nghệ sản xuất malt bia http://www.khoahoc.com.vn/congnghemoi/cong-nghe-moi/4797_Ky-thuat-len-men-biamoi-cua-nguoi-Duc.aspx http://forum.ctu.edu.vn/viewtopic.php?t=3923 10 http://viethoagroup.net/detail_product.aspx?product_id=94&category_id 11 https://vi.m.wikipedia.org/wiki/Bia_(th%E1%BB%A9c_u%E1%BB%91ng) 12 Quá trình lên men bia từ https://fr.scribd.com/presentation/375103113/Qua-trinh-len-menbia 13 Lên men bia từ http://luanvan.net.vn/luan-van/tieu-luan-len-men-bia-76097/ 14 Lên men bia từ https://text.123docz.net/document/2993091-bai-tieu-luan-len-men-bia.htm 15 Công nghệ sản xuất bia từ https://baigiang.violet.vn/present/len-men-bia-4326646.html 16 Các biến đổi trình lên men phụ từ https://www.foodnk.com/cac-bien-doi-cuaqua-trinh-len-men-phu-trong-cong-nghe-san-xuat-bia.html 17 Ứng dụng vi sinh vật lên men bia từ https://sachthucpham.com/ung-dung-vi-sinhvat-trong-len-men-bia-1562210601 18 W Fred Ramirez,Jan Maciejowski, Optimal beer fermentation 19 Nấm men bia từ http://www.craftbeerclub.com.vn/nam-men-bia.html 20 https://kingbeer.vn/vai-tro-cua-nam-men-trong-bia-ban-da-biet.html 27 ... vấn đề nhiều nhà sản xuất kinh doanh người học công nghệ Sau phần tìm hiểu thơng tin chi tiết cơng nghệ sản xuất bia nói chung q trình lên men bia nói riêng Trong q trình tìm hiểu thu nhận thông... để hồn thiện đề tài tiểu luận về: “ Lên men bia? ?? Tìm hiểu chung lên men bia Khái niệm lên men: Lên men bia q trình chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia tác động nấm men thông qua hoạt động... bia khơng khác q trình lên men bia Với phương pháp tìm hiểu giúp cho nhà sản xuất giải vấn đề đáp ứng tốt số lượng bia mùa hè Tiểu luận nhằm góp phần tìm hiểu chung vấn đề cơng nghệ lên men bia