(TIỂU LUẬN) ỨNG DỤNG của ENZYME TRONG sản XUẤT rượu cồn BIA

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG SẢN XUẤT RƯỢU CỒN & BIA NHĨM HP: CƠNG NGHỆ ENZYME NỘI DUNG TÌM HIỂU ỨNG DỤNG ENZYME TRONG CÔNG NGHỆ 01 SẢN XUẤT BIA  Enzym vi sinh vật sản xuất bia  Ứng dụng enzym sản xuất bia  Sử dụng enzym q trình đường hóa  Ổn định khả nâng lên men  Sử dụng enzym để làm bền vững chất lượng bia làm bia ỨNG DỤNG ENZYME TRONG SẢN XUẤT 02 RƯỢU CỒN  Chuyển hóa tinh bột  Vai trị loại enzym có chế phẩm enzym ứng dụng sản xuất cồn  Những yêu cầu chế phẩm enzyme  Ứng dụng enzym lên men cồn liên tục  Hiệu kinh tế ứng dụng enzyme ỨNG01 DỤNG ENZYME TRONG SẢN XUẤT BIA  Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng enzyme amylase có mầm đại mạch để thuỷ phân tinh bột có mầm đại mạch  Ngồi ra, người ta cịn sử dụng enzym khác có mầm đại mạch để thủy phân chuyển hóa chất không tan sang trạng thái tan chuyển protein, cellulose, sang amino acid glucose  Quá trình hạt đại mạch nảy mầm trình sinh tổng hợp enzym amylase nhiều enzym khác Nhờ tổng hợp enzym mà hạt tiến hành trình tự thủy phân tinh bột, protein hợp chất khác để cung cấp nguyên liệu lượng cho hạt nảy mầm Một số thiếu sót mặt kỹ thuật: Trong kỹ thuật nảy mầm, chất khơ có hạt bị tiêu hao Lượng chất khô bị tiêu hao khoảng 12% so với tổng lượng chất khơ có hạt Sự tiêu hao điều khó tránh khỏi trình nảy mầm hạt Quá trình nảy mầm hạt q trình địi hỏi thời gian cho sinh tổng hợp loại enzym trình chuyển hóa vật chất Q trình kéo dài 10-11 ngày Thời gian chi phí cho giai đoạn khơng nhỏ đem so sánh với tồn QTSX bia Do phải sản xuất malt nên cần phải có phần xưởng sản xuất malt nhà máy bia, địi hỏi mặt sản xuất, máy móc, thiết bị, lao động Tiêu hao lao động cho sản xuất malt thường chiếm khoảng 1/3 tổng tiêu hao lao động chung nhà máy bia Những Enzyme sử dụng sản xuất bia thay malt phải đảm bảo yêu cầu sau:  Cần phải phù hợp với Enzyme malt đặc tính tác dụng phải có hoạt tính mạnh Enzyme có malt Các Enyme có malt bao gồm: ● Các Enzyme phân giải tinh bột thành đường Đây nhóm Enzyme quan trọng nhất, đóng vai trị định chất lượng bia qua q trình đường hóa, q trình lên men ● Các Enzyme protease tham gia thủy phân protein ● Các Enzyme tham gia thủỵ phân cellulose, hemi-cellulose  Đảm bảo cho việc lọc, lên men dịch đường, tạo đặc tính bia phù hợp tạo bọt, độ tính chất ổn định bảo quản: ● Sử dụng Enzyme từ vsv hướng nghiên cứu ứng dụng nhiều nước Sau thời gian dài, ứng dụng cho thấy ưu điểm quan trọng sau:  Thay 30-50% malt sản xuất bia  Hạ giá thành sản phẩm bia  Giảm đáng kể vốn đầu tư xây dựng ENZYME VSV TRONG SẢN XUẤT BIA Mục đích ● Nâng cao chất lượng dịch đường hóa ● Nâng cao khả nâng lên men bia ● Nâng cao chất lượng ổn định chất lượng bia ● Giảm giá thành sản phẩm khỉ tiến hành thay malt nguyên liệu phi malt Ưu điểm ● Có hoạt tính xúc tác mạnh chứa đầy đủ loại enzym cần thiết cho chuyển hóa tỉnh bột thành loại đường ● Có khả hoạt động nhiệt độ cao Điều thuận lợi cho việc vận hành q trình dịch hóa đường hóa ỨNG DỤNG ENZYM TRONG SẢN XUẤT BIA Ngày nay, nhiều nước giới sử dụng Enzyme từ nguồn vsv để sản xuất bia có thay 30-40% ngun liệu khơng phải từ malt để nâng cao ổn định chất lượng bia Công nghệ sản xuất bia dạng công nghệ phức tạp Ứng dụng Enzyme từ nguồn vsv vào sản xuất bia khơng nhằm mục đích thay hồn tồn Enzyme có malt mà ứng dụng vào cơng đoạn định để hồn thiện q trình sản xuất như:  Dịch hóa  Đường hóa  Giai đoạn lên men  Giai đoạn làm bia ổn định chất lượng bia Trong trình dịch hố, thường sử dụng Enzyme amylase protease vi khuẩn Các loại Enzyme thu nhận từ vi khuẩn thường có hoạt tính cao có khả nâng chịu nhiệt độ cao tốt • Khi cho nguyên liệu thay malt (bột bắp hay bột gạo) vào hỗn hợp, loại nguyên liệu không thủy phân, dễ dàng tạo độ nhớt cao, ảnh hưởng nhiều đến q trình đường hóa lên men sau Nếu cho thêm Enzyme chịu nhiệt từ nguồn vi sinh, độ nhớt giảm, làm tăng q trình đường hóa lên men sau • Hiện tượng độ nhớt giảm thấy bột gạo dịch hóa có sử dụng Enzyme từ vi khuẩn Khả làm giảm độ nhớt dung dich bột gạo cho enzyme vi khuẩn vào trình dịch hóa SỬ DỤNG ENZYM TRONG Q TRÌNH ĐƯỜNG HĨA Đường hóa cơng đoạn sản xuất bia quan trọng, lượng đường tạo thành định khả lên men chất lượng bia sau Chính thế, nhiều nhà máy bia giới cho thêm Enzyme vi khuẩn chịu nhiệt với số lượng lớn giai đoạn VAI TRÒ CỦA -AMYLASE Khi thủy phân tinh bột, α -amylase tác động vào liên kết α -1,4 glucoside sản phẩm tạo là mantose dextrin mà mạch chúng gần C6 Các dextrin sau đố phân hủy chủ yếu theo:  α -amylase vi khuẩn thủy phân tinh bột tạo lượng glucose maltose theo tỷ lệ 1:5  a -amylase nấm sợi thủy phân tinh bột tạo lượng glucose maltose theo tỷ lệ 1:3,  a -amylase vi khuẩn nấm sợi hồn tồn khơng có khả phân giải a-1,6 glucoside chất VAI TRỊ CỦA -AMYLASE  Trong dịch hóa, pH dung dịch bột thường trùng hợp với hoạt động tối ưu α amylase, pH pH hoạt động tối ưu tiến hành đường hóa Chính thế, trường hợp sử dụng loại bột có pH khơng trùng với pH hoạt động tơi ưu α -amylase phải điều hịa pH cho thích hợp  Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, α -amylase vi khuẩn hoạt động mạnh giai đoạn đầu q trình đường hóa Ngun nhân có thay đổi pH thời gian đường hóa, nhutig nguyên nhân quan trọng giới hạn hoạt động α -amylase tới đường không vượt 70-80% VAI TRÒ CỦA -AMYLASE Theo giới hạn thủy phân tinh bột α -amylase Bacillussubtilis dextrin có năm gốc glucose, liên kết α -1,6 ba liên kết α -1,4 Theo tính tốn, người ta cho thấy rằng, giới hạn thủy phân tinh bột đến glucose mantose 70-75% →Vai trò α-amylase sản xuất rượu làm dịch hóa nhanh giai đoạn nấu giai đoạn đầu đường hóa, dextrin hóa tích tụ đường VAI TRÒ CỦA GLUCOAMYLASE  Glucoamylase thủy phân liên kết α -1,4 polysaccharide, chúng liên tiếp phân cắt gốc glucose khơng khử mạch polysaccharide Ngồi glucoamylase cịn có khả phân cắt liên kết α -1,6 glucoside  Phần lớn glucoamylase hoạt động pH không cao Nhiệt độ tối ưu vào khoảng 55-60°C Sản phẩm cuối hoạt động glucoamylase glucose, glucose xác định đường lên men →Việc sử dụng glucoamylase sản xuất cồn có triển vọng lớn VAI TRÒ CỦA PULULANASE  Pululanase enzym tham gia thủy phân liên kết α -1,6 glucoside poly oligosaccharide Pululanase dược tổng hợp Aerobacter aerogenes  Pululanase có khối lượng phân tử 145.000, hoạt động mạnh pH 4,7-5,0 nhiệt độ hoạt động tối ưu 47,5°c  Pululanase phân cắt liên kết α -1,6 trường hợp liên kết bị bao quanh tất phía liên kết α -1,4 glucoside  Dextrin có phân tử thấp, dễ bị pululanase phân hủy tạo thành từ hai gốc maltose, nối với liên kết α-1,6 glucoside Nếu có kết hợp với α-amylase pululanase, dextrin bị phân hủy hồn tồn VAI TRỊ CỦA CELLULOSE  Các enzym thuộc nhóm cellulase (cellulase, hemicellulase, xylanase ) tham gia phân hủy polysaccharide glucid Các chất bao gồm cellulose, hemicellulose, lignin, pectin Các chất có mặt thành tế bào tế bào thực vật, nằm gian bào số thành phần khác tế bào Việc phá vỡ thành phần làm tâng khả chuyển hóa vật chất có tế bào VAI TRỊ CỦA - Các loài nấm sợi Aspergillus spp thường lúc tổng CELLULOSE hợp protease, amylase cellulase -Tuy nhiên, tất lồi vsv có khả sinh tổng hợp đều tất loại enzym phân hủy cellulose, hemiceliulose lignin -Mặt khác, loại enzym enzym cảm ứng, việc tổng hợp chúng hoàn toàn phụ thuộc vào chất chúng tham gia phân hủy có mơi trường Ngày nay, người ta thường sản xuất cellulase, hemicellulase từ Aspergillus niger, Trichoderma roseum, Trichoderma viride (Trichoderma reeseii) chế phẩm chịu nhiệt từ Aspergillus terreus VAI TRỊ CỦA CELLULOSE Các thí nghiệm cho chế phẩm enzym vào trình đường hóa thấy rằng, hàm lượng galactose, arabinose, cylose, glucose tăng lên rõ rệt Khi tiến hành lên men, dung dịch đường hóa amylase enzym Cellulase hiệu suất rượu cồn tăng 15% Việc bổ sung hệ enzym cellulase coi biện pháp tăng cường khả đường hóa làm tăng hiệu suất thu nhận rượu cồn sau lên men VAI TRÒ CỦA PROTEASE - Protease luôn tổng hợp nấm sợi Aspergillus spp Các protease nấm sợi thường hoạt động môi trường acid (pH 5,0-5,5) Khi xử lý nguyên liệu chế phẩm protease, dung dịch đường hóa tích tụ nhiều amino acid - Amino acid thành phần cần thiết cho phát triển nấm men trình lên men NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI CHẾ PHẨM ENZYME  Giai đoạn xử lý nhiệt ẩm nguyên liệu: Ở giai đoạn này, enzym phải hoạt động gần với pH tự nhiên nguyên liệu pH nguyên liệu hường khoảng 5,4-6,2 Như vậy, giai đoạn nên tạo điều kiện tối ưu cho α-amylase hoạt động →Việc ứng dụng α -amylase giai đoạn nguyên liệu nghiền mịn theo sơ đồ liên tục đem lại hiệu cao cho tồn cơng nghệ  Giai đoạn dịch hóa, người ta thường sử dụng a-amylase vi khuẩn Enzym α-amylase vi khuẩn enzym chịu nhiệt, nhờ thúc đẩy việc sử dụng triệt để nhiệt mà cịn hướng q trình theo chiều tích tụ nhiều dextrin cao phân tử đường lên men →Gia nhiệt nhanh hỗn hợp khơng dịch hóa α -amylase cho lượng gluxit tan rượu so với có dịch hóa NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI CHẾ PHẨM ENZYME Người ta tiến hành trình xử lý nhiệt ẩm với trình dịch hóa theo chế độ sau :  Mức độ nghiền nguyên liệu: Bột sau nghiền 100% qua rây có lỗ Փ = lmm  Trộn nguyên liệu qua nghiền với nước chế phẩm α - amylase 30-40°C có hoạt tính 0,8-1,0 l/gam tinh bột  Đun nhiều lần hỗn hợp đến 90-95°C tri nhiệt độ 20-25 phút, có khuấy đảo liên tục để phản ứng enzym xảy mạnh để tránh tượng caramen xung quanh thiết bị  Giai đoạn đường hóa nguyên liệu Điều kiện giai đoạn chế phẩm phải có dầy đủ enzym glucoamylase α -amylase để đảm bảo cho việc phân hủy chất tạo thành lượng đường lên men đạt cao Ngồi ra, giai đoạn đường hóa cịn cần enzym protease cellulase để tăng hiệu suất đường hóa tạo điều kiện tốt cho trình lên men sau Như vậy, ứng dụng chế phẩm enzym vào đường hóa tinh bột sản xuất rượu cồn đặc điểm sau đây:  Sản phẩm cuối q trình đường hóa phải glucose Đây loại đường có khả lên men mạnh  Quá trình thủy phân chất để tạo thành glucose tiếp tục xảy trình lên men Tuy nhiên, tốc độ lên men phụ thuộc nhiều vào lượng đường tạo thành q trình đường hóa Do đó, q trình chuyển hóa chất giai đoạn đường hóa phải q trình chuyển hóa ỨNG DỤNG TRONG LÊN MEN CỒN LIÊN TỤC  Nhược điểm tiến hành trình lên men liên tục khả nhiễm trùng cao Nguyên nhân: Sự đường hóa dextrin đến đường có khả lên men thường xảy đồng thời với trình lên men Q trình đường hóa lúc lên men thường kéo dài trinh lên men hạn chế trình khử trùng chất cổ ảnh hưởng xấu đến hoạt lực enzym amylase Để giải khó khăn nhiễm trùng lên men liên tục, người ta tiến hành biện pháp sau:  Acid hóa mơi trường: Biện pháp nhằm hạn chế phát triển vi khuẩn  Sử dụng chế phẩm enzym đậm đặc để đường hóa, thay cho chế phẩm enzym thô Chế phẩm enzym thô thường chứa vi khuẩn lạ  Sử dụng lượng nấm men nhiều, pha loãng dung dịch đường hóa lên men Khi tế bào nấm men sử dụng mạnh chất dinh dưỡng, tạo sản phẩm trao đổi chất Các sản phẩm ức chế hoạt động vi khuẩn  Sử dụng số chất diệt khuẩn Những chất mặt tiêu diệt ức chế vi khuẩn, mặt khác không gây ảnh hưởng xấu cho hoạt động nấm men HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA ỨNG DỤNG ENZYME Hiệu ứng dụng enzym dịch hóa: Trong q trình dịch hóa rượu sử dụng enzym amylase từ vi khuẩn đem lại hiệu kinh tế quan trọng sau:  Giảm chi phí nhiên liệu  Tiết kiệm tăng hiệu suất cồn  Hiệu kinh tế trình đường hóa  Khơng cần sử dụng malt, làm giảm giá thành sản phẩm cuối  Rút ngắn thời gian lên men từ 72 xuống 48 mà đảm bảo chất lượng rượu THANKS FOR LISTENING!! ! ... chất lượng bia làm bia ỨNG DỤNG ENZYME TRONG SẢN XUẤT 02 RƯỢU CỒN  Chuyển hóa tinh bột  Vai trị loại enzym có chế phẩm enzym ứng dụng sản xuất cồn  Những yêu cầu chế phẩm enzyme  Ứng dụng enzym... TÌM HIỂU ỨNG DỤNG ENZYME TRONG CƠNG NGHỆ 01 SẢN XUẤT BIA  Enzym vi sinh vật sản xuất bia  Ứng dụng enzym sản xuất bia  Sử dụng enzym q trình đường hóa  Ổn định khả nâng lên men  Sử dụng enzym... enzyme  Ứng dụng enzym lên men cồn liên tục  Hiệu kinh tế ứng dụng enzyme ỨNG0 1 DỤNG ENZYME TRONG SẢN XUẤT BIA  Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng enzyme amylase có mầm đại mạch