vai trò của vi sinh vật trong quá trình sản xuất bia I. KHÁI QUÁT VỀ BIA Bia là một loại nước uống có cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường trong môi trường lơ lửng chất lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men. Bia là một loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và có hương vị đặc trưng của hoa houblon.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM ⸻⸻⸻♦♦♦⸻⸻⸻ BÀI TIỂU LUẬN MÔN VI SINH THỰC PHẨM CHỦ ĐỀ: VAI TRỊ CỦA VI SINH VẬT TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT BIA GVHD: LÊ VĂN NHẤT HỒI NHĨM – DHTP17B TPHCM, Ngày 28 tháng năm 2023 BẢNG PHÂN CÔNG STT MSSV HỌ VÀ TÊN CÔNG VIỆC 21045361 Nguyễn Thị Thanh Xuân 21050221 Trần Thị Kim Uyên Yêu cầu thiết bị trình lên men 21043121 Dương Thùy Vương Khái quát bia 21037171 Lưu Khả Vy 21048481 Nguyễn Thị Nguyệt Sơ đồ - quy trình sản xuất bia 21035781 Trần Hồ Anh Duy Nguyên liệu sản xuất bia 21047541 Hồ Nguyễn Phương Vinh Nấm men sản xuất bia? So sánh Phụ gia Enzyme sử dụng sản xuất bia? Vai trò nấm men MỤC LỤC I.KHÁI QUÁT VỀ BIA II.NGUYÊN LIỆU 1.MALT ĐẠI MẠCH 2.HOA HOUBLON 3.NƯỚC 4.NGUYÊN LIỆU THAY THẾ 11 III.NẤM MEN VÀ ENZYME SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT BIA 11 1.MEN BIA 11 2.ĐẶC ĐIỂM PHÂN LOẠI NẤM MEN 12 3.VAI TRÒ CỦA NẤM MEN 15 4.CÁC ENZYME SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT BIA 17 IV.NGUYÊN LIỆU PHỤ GIA 17 A.PHỤ GIA SỬ DỤNG CHO QUÁ TRÌNH NẤU 17 1.CARAMEL 18 2.CANXI CLORUA (CaCl2) 18 3.ACID LACTIC (CH3CHOHCOOH) 18 4.KẼM SUNFAT (ZnSO4.H2O) 18 5.ENZYME ULTRAFLOW MAX 18 6.ENZYME TERMINAL SC 18 B.PHỤ GIA SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN 18 C.PHỤ GIA SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LỌC BIA 19 1.BỘT FW14 19 2.BỘT TRỢ LỌC LẦN 19 3.COLUPULLIN (PAPAIN) 19 4.VICANT SB 19 D.MỘT SỐ VI SINH VẬT GÂY HƯ HỎNG TRONG BIA 19 V.QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 21 A.SƠ ĐỒ 21 B.THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 23 1.NGHIỀN NGUYÊN LIỆU 23 2.ĐƯỜNG HÓA 23 3.HỒ HÓA 24 4.LỌC DỊCH ĐƯỜNG 24 5.ĐUN SÔI VỚI HOA HOUBLON 24 6.LẮNG XOÁY 25 7.LÀM LẠNH 26 8.LÊN MEN 26 9.LỌC 28 10.QUÁ TRÌNH ĐÓNG CHAI 28 11.BÃO HÒA CO2 28 12.QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG BIA 29 VI.YÊU CẦU THIẾT BỊ TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH 2.1 – MALT ĐẠI MẠCH HÌNH 2.2 – HOA HOUBLON HÌNH 3.1 – NẤM MEN NỔI (Saccharomyces cerevisiae) 12 HÌNH 3.2 – BIA LÊN MEN BÀNG NẤM MEN NỔI 13 HÌNH 3.3 - NẤM MEN CHÌM (Saccharomyces carlsbergensis) 13 HÌNH 3.4 - BIA LÊN MEN BÀNG NẤM MEN CHÌM 14 HÌNH 5.1 -MÁY NGHIỀN MALT 23 HÌNH 5.2 -THIẾT BỊ LÊN MEN 26 HÌNH 5.3 – THIẾT BỊ LỌC 28 HÌNH 5.4 – THIẾT BỊ THANH TRÙNG BIA 29 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học trung bình malt đại mạch Bảng 2.2 Thành phần hóa học hoa houblon Bảng 2.3 Tiêu chuẩn hoa houblon Bảng 2.4 Phân loại độ cứng nước 10 Bảng 2.5 Tiêu chuẩn nước nấu bia 10 Bảng 3.1 Phân biệt nấm men chìm nấm men 14 I KHÁI QUÁT VỀ BIA - Bia loại nước uống có cồn sản xuất q trình lên men đường mơi trường lơ lửng chất lỏng khơng chưng cất sau lên men Bia loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp có hương vị đặc trưng hoa houblon Các loại bia sử dụng phổ biến gồm dòng: - Ale: bia sản xuất lên men nổi, lên men với nhiệt độ 15 – 23°C tạo lượng este đáng kể, hương liệu thứ cấp sản phẩm tạo mùi khác Kết bia tạo có mùi vị hoa hay tương tự - Large: Có nguồn gốc từ Trung Âu, bia dường loại tiêu thụ nhiều giới ngày Bia sản xuất lên men chìm nhiệt độ thấp (khoảng 7°C - 15°C) Sau lên men thứ cấp - °C - Ở giới khoảng 6.000 năm trước, văn minh Trung Quốc làm loại đồ uống giống bia có tên gọi kyui Thế kỷ 15, Anh loại bia khơng có hoa bia biết đến Ale, cịn sử dụng hoa bia đồ uống gọi bia Thế kỷ 16, Ale dùng để loại bia mạnh (nồng độ cồn cao) Tất Ale bia sử dụng hoa bia Sự phát minh lị nướng hình trống năm 1817 Daniel Wheeler tạo mạch nha nướng chín kỹ tạo tiền đề cho sản xuất loại bia đen (porter stout) Năm 1842, khu chợ St Martin Pilsen, Josef Groll cho mắt loại bia màu vàng óng sóng sánh thẩm, hương thơm đặc trưng có độ đến mức xuyên thấu Morton W Coutts (New Zealand) vào năm 1953 phát triển kỹ thuật lên men liên tục giúp giảm thời gian ủ sản xuất bia xuống chưa đầy 24 Công nghệ ông sử dụng nhiều nhà sản xuất bia lớn giới ngày - Ở Việt Bam sản xuất bia người Pháp đưa vào nước ta cuối kỉ 19, Nhà máy Bia Hà Nội Nhà máy Bia Sài Gòn Những năm 1970 ngành Bia Việt Nam có bước phát triển quan trọng Đến nay, nước ta có 469 sở sản xuất với lực 1021 triệu lít/năm Bia loại nước uống có cồn sản xuất trình lên men đường mơi trường lơ lửng chất lỏng khơng chưng cất sau lên men II NGUYÊN LIỆU - Nguyên liệu sản xuát bia gồm loại bản: malt đại mạch, hoa houblon, nước Ngồi ra, cịn phải kể đến ngun liệu thay malt đại mạch loại dịch đường loại hạt chưa nảy mầm( gạo, ngô, lúa mì, ) Malt đại mạch - Malt hạt hòa thảo nảy mầm điều kiện nhiệt độ độ ẩm nhân tạo xác định.Nó sản phẩm giàu chất dinh dưỡng: chứa 16-18% chất phân tử lượng thấp dễ hòa tan (chủ yếu đường đơn), dextrin bậc thấp, acid amin, chất khoáng, nhóm vitamin đặc biệt có hệ enzyme phong phú (chủ yếu protease amylase) - Malt đại mạch dùng để chế biến nhiều thực phẩm có chất lượng cao bột dinh dưỡng cho trẻ em, loại đồ uống tổng hợp cho người già phụ nữ có thai…nhưng có lẽ cơng dụng lớn malt đại mạch dùng để sản xuất loại đồ uống có nồng độ ethanol thấp, bia Hình 2.1 – Malt đại mạch Cấu tạo hạt đại mạch - Malt đại mạch gồm loại: malt vàng malt đen.Ngồi cịn có số loại malt dùng làm phụ gia sản xuất bia như: malt caramen, malt cà phê,… - Malt đại mạch dùng sản xuất bia với mục đích, vừa tác nhân đường hóa vừa nguyên liệu.Trong sản xuất bia chủ yếu dùng malt đại mạch - Đại mạch dễ điều khiển trình ươm mầm - Đại mạch cho tỉ lệ enzyme cân đối thích hợp cho công nghệ sản xuất bia - Vỏ đại mạch dai nên nghiền nát tạo lớp trợ lọc xốp - Malt đại mạch cho bia có hương vị đặc trưng so với loại malt khác - Riêng số nước đại mạch dễ trồng so với loại malt khác - Malt dùng làm nguyên liệu công nghiệp sản xuất bia chia làm loại: malt vàng malt đen.Malt vàng dùng để sản xuất loại bia vàng, malt đen dùng để sản xuất loại bia đen.Ngồi cịn sử dụng số loại malt đặc biệt để làm phụ gia ✓ Malt vàng:Đặc điểm bật malt vàng có màu vàng sáng, có vị nhẹ nhàng hương thơm dịu đặc trưng malt.Khi sản xuất malt vàng, điều cần thiết phải tạo điều kiện để tích lũy hoạt lực enzyme thật cao, đặc biệt amylase, cịn làm lượng acid amin mức độ vừa phải hàm lượng đạm hòa tan cần đạt mức độ đủ ✓ Malt đen:Đặc điểm bật malt đen có màu sẫm, hương vị đậm.Để sản xuất malt đen, thời gian ươm mầm phải tạo điều kiện cho tích lũy nhiều đạm amin đường.Trong giai đoạn sấy tiến hành nhiệt độ cao ✓ Malt caramen:Được sử dụng sản xuất bia vàng với hàm lượng 2-5% nhằm tạo cho bia có hương vị đặc trưng, cịn bia đen 5-10% nhằm để tăng cường hương, vị màu sản phẩm.Malt caramen sản xuất từ malt khô hay malt tươi sấy nhiệt độ 110-170oC ✓ Malt cà phê:Malt cà phê có màu cà phê sẫm, có mùi thơm giống mùi cà phê.Nó sử dụng sản xuất bia với hàm lượng 2-5% nhằm để tăng cường màu cho bia.Malt cà phê sản xuất từ malt khô hay malt tươi sấy nhiệt độ 20-225 oC ✓ Malt diastilin:Là loại malt chứa hoạt lực cao nhóm enzyme diastase sử dụng bổ sung trường hợp malt nguyên liệu có khả đường hóa sử dụng nhiều nguyên liệu thay ✓ Malt melanoid:Còn gọi melan,là loại malt đen có mùi thơm mạnh, chứa nhiều melanoid.Nó sử dụng sản xuất bia đen với hàm lượng 1012% nhằm làm cho sản phẩm mang vị đậm,hương vị đặc trưng cải thiện khả tạo bọt giữ bọt cho bia.Malt chế biến từ đại mạch có hàm lượng protein cao Các tiêu chất lượng Malt bia - Về cảm quan:Malt có màu vàng tươi đen sẫm ( tùy theo loại ), vỏ óng ánh.Có mùi đặc trưng cho loại, khơng có mùi vị lạ mùi ủng, chua, mốc.Malt vàng có mùi thơm vị nhẹ thóc sấy.Các loại malt thẫm màu đậm, mùi thơm loại hạt cháy.Không lẫn tạp chất, tỷ lệ hạt gãy, hạt vỡ tối đa 0,5%, hạt bị bệnh tối đa 1%, hạt không nảy mầm tối đa 5% - Tính chất vật lý:Dung trọng 500-600g/L; khối lượng khô tuyệt đối 28-38g/1000 hạt ( theo khối lượng có độ ẩm ); kích thước hạt chiều rộng >2,5mm; chiều dài mầm từ 2/3-3/4 chiều dài hạt - Chỉ tiêu hóa học:Gồm tiêu như:thành phần hóa học, độ chiết,thời gian đường hóa… ✓ Thành phần hóa học: malt đại mạch gồm chất tương tự thành phần hóa học hạt đại mạch khác malt đại mạch hàm lượng đường protein nhiều Bảng 2.1 Thành phần hóa học trung bình malt đại mạch Chỉ tiêu Hàm lượng Độ ẩm W ≤4,5% Tinh bột 60÷65% Cellulose 4÷6% Saccharose 3÷5% Đường khử 2÷4% Chất béo 2÷3% Chất khống 2,5÷3% Protein hịa tan 3% Protein 7÷9% ✓ Độ chiết đại mạch khoảng 75÷82% ✓ Thời gian đường hóa: malt vàng:10÷20 phút 70 độ C, malt đen 20÷30 phút/70 độ C ✓ pH dịch đường malt 5,5÷6,5 ✓ Trong malt phải chứa hệ enzyme thủy phân amylase, protease, phytase, cytase,… Hoa Houblon - Hoa houblon nguyên liệu thứ hai công nghệ sản xuất bia.Nó người biết đến đưa vào sử dụng 3.000 năm TCN - Hoa houblon có tên hóa học Hummulus luplus, tên tiếng Pháp houblon, tiếng Anh Hops.Chúng loài thực vật dây leo, sống lâu năm( 30-40 năm), đơn tính thuộc loại gai mèo (Cannabinaceae), có chiều cao trung bình từ 10-15m.Đặc biệt số có hoa đực hoa chưa thụ phấn gọi nón hoa để tạo vị đắng cho bia có hoa chưa thụ phấn dùng sản xuất bia.Hoa houblon thường mọc thành giò, giò hoa gồm: trục, cánh nhị hoa Hình 2.2 - Hoa Houblo a Thành phần hóa học hoa Houblon - Thành phần hóa học houblon phụ thuộc vào giống điều kiện canh tác.Thành phần hóa học houblon bao gồm: chất đắng, polyphenol,protein, cellulose, tinh dầu hoa, chất khoáng,… Bảng 2.2 Thành phần hóa học hoa houblon (Nguồn:Hồng Đình Hịa, 2000) Chỉ tiêu Hàm lượng Nước 11÷13% Chất đắng 15÷21% Polyphenol 2,5÷6% Protein 15÷21,5% Cellulose 12÷14% Chất khống 5÷8% Tinh dầu hoa 0,3÷3% - Có khả chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ nồng độ CO2 phù hợp với nhà máy - Có khả kết bơng kết lắng tốt - Có khả sống sót cao cho mục đích tái sử dụng - Sản phẩm tạo bao gồm hợp chất hương vị đặc trưng cho bia - Đặc tính di truyền ổn định cao - Trong điều kiện sản xuất, phụ thuộc vào yếu tố (thành phần nước, loại bia cần sản xuất…) mà dùng hai chủng men V QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA A SƠ ĐỒ 21 Nước Gạo Malt Nghiền Nghiền Hồ hóa Đường hóa Lọc dịch đường Nấu hoa Lắng Men Làm lạnh giống Lên men ( 6-10 ngày 8-13o C) Nhân giống Lên men phụ (10-35 ngày 3- 5°C) Lọc ởCO 3-2 5°C) Bão hòa Chai,nước,xút,đ iện Rửa chai Chiết keg Chiết chai Thanh trùng 70o C Dán nhãn Bia c 22 C B THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA Nghiền ngun liệu Hình 5.1 – Máy nghiền malt a Nghiền malt - Mục đích: Đập nhỏ hạt nguyên liệu thành nhiều mảnh để tăng diện tích tiếp xúc nguyên liệu với nước, làm cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy q trình thủy phân nhanh chóng triệt để - Yêu cầu: Giữ thành phần vỏ hạt nguyên vẹn tốt để tránh làm giảm chất lượng bia, nỗi nhũ có độ mịn cao - Cách tiến hành: Nguyên liệu đưa vào máy nghiền qua phễu nạp liệu Gạo nghiền nát nhờ vào lực va đập búa vào thành máy nghiền cọ xát hạt với Gạo sau nghiền đạt kích thước yêu cầu chuyển qua xilo nhờ gầu tải, hạt chưa đạt yêu cầu tiếp tục nghiền cho kích thước dù nhỏ đưa ngồi Gạo sau nghiền đưa qua , thiết bị chứa tạm thời bổ sung nước, trước chuyển sang nấu với tỉ lệ (gạo nước = 15) b Nghiền gạo - Nhằm đưa nguyên liệu dạng hạt dạng bột để dễ dàng thẩm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn chế biến sau Gạo nguyên liệu mà tinh bột chúng hồ hóa, chưa tác động enzyme Cấu trúc tính bột chúng cứng, trạng thái chúng khó bị thủy phân, gạo phải nghiền nhỏ tốt, nhằm tách triệt để chất tan tinh bột Đường hóa 23 - Khái niệm: giai đoạn quan trọng định hiệu suất nấu Nguyên liệu qua qua giai đoạn hồ hóa – đường hóa với mục đích chuyển tinh bột từ dạng khơng hịa tan sang dạng hịa tan, sau đưa vào q trình đường hóa với malt, tác dụng hệ enzyme malt điều kiện nhiệt độ định mơi trường thích hợp, enzyme hoạt động cắt chất cao phân tử thành chất thấp phân tử- Mục đích: Tạo nhiệt độ pH thích hợp để enzyme có nguyên liệu hoạt động Chúng xúc tác trình thủy phân, hợp chất cao phân tử nguyên liệu (amylose, amylopectin, protein, ) thành chất có phân tử thấp hòa tan vào dịch đường Các chất nguồn dinh dưỡng cho nấm men Hồ hóa - Mục đích: làm trương nở hồn tồn nguyên liệu lên tối da Ở 86"C sau thời gian 30 phút tinh bột xem trương nở hoàn toàn, độ nhớt cao, khuấy đảo chậm, dễ bén khơng có lượng malt nhỏ nấu Tinh bột hồ hóa thủy phân dễ dàng tỉnh bột chưa hổ hóa - Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào tinh bột loại hạt cỡ to nhỏ loại hạt tinh bột Tinh bột gạo hồ hóa 80 - 85°C Đây nhiệt độ cao nhất, hạt tinh bột loại nhỏ Tinh bột lúa mi bắt đầu hổ hóa nhiệt độ 60-85°C Lọc dịch đường - Quá trình lọc chia thành giai đoạn: ✓ Giai đoạn 1: Lọc dịch đầu giai đoạn tách dịch khỏi bà Trong suốt q trình lọc, bà đóng vai trò lớp trợ lọc ✓ Giai đoạn 2: Rửa bã, sau tách dịch khỏi bã, bã giữ lại lượng chất hòa tan đặc biệt dịch đường Mục đích rửa bã thu hồi chất chiết Rửa bã nước nóng 78°C rửa nồng độ chất khơng tan bà nhỏ 1% dừng Nếu tiếp tục rửa hiệu suất thu hồi giảm hịa tan hợp chất khơng mong muốn, đặc biệt polyphenol làm cho bia có vị chát Đun sôi với hoa Houblon - Trong Houblon có chứa polyphenol có khả làm keo tụ protein không tan dịch đường tạo kết tủa 24 • Tăng khả tạo bọt giữ bọt • Tỉnh kháng khuẩn • Hịa tan chất đẳng, chất thơm dịch đường làm cho bia có vị đắng mùi thơm đặc trưng • Polyphenol, chất đẳng, hợp chất hợp chất tạo sức bề mặt có hoạt tính cao, nhờ mà CO2; giữ bền bia thành phẩm - Mục đích: nhằm ổn định thành phần tạo cho bia có mùi thơm vị đắng đặc trưng hoa houblon, gia tăng nồng độ đường, độ axit, cường độ màu đồng thời q trình đun hoa cịn có tác dụng trùng, tiêu diệt vi sinh vật hệ enzyme lại dịch đường - Cách tiến hành: Dịch đường sau nấu với hoa houblon đun sôi 60 – 90 phút Ở dịch đun sôi với hoa houblon nhiệt độ 1000oC, chất đẳng, tinh dầu thơm, polyphenol thành phần hoa houblon hòa tan vào dịch đường tạo cho bia có vị đắng, mùi thơm đặc trưng hoa houblon khả giữ bọt cho bia Polyphenol hoa hòa tan vào dịch đường nhiệt độ cao tác dụng với protein cao phân tử tạo phức chất dễ kết lắng làm tăng độ dịch đường ổn định thành phần sinh học bia thành phẩm Lắng xoáy: - Dịch sau nấu đưa qua lắng xoáy để tách cặn hoa trước đưa vào lên men Dịch đường đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh, mục đích đưa dịch lên men Dịch đường đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh, mục đích đưa dịch đường xuống nhiệt độ lên men thích hợp (8 – 90 oC) đồng thời tránh xâm nhập vi sinh vật vào dịch đường dẫn đến bất lợi cho trình lên men Dịch đường bổ sung oxy đến mức độ cần thiết với lượng men giống thích hợp đưa vào tank lên men, trình lên men chỉnh xảy ra, tác dụng tế bào nấm men bia, dịch đường chuyển hóa thành rượu, CO2 sản phẩm phụ khác 25 - Quá trình nấu sử dụng nhiều lượng dạng nhiệt điện cho việc vận hành thiết bị, nước phục vụ mục đích gia nhiệt đun sơi Làm lạnh - Dịch đường sau kết thúc trình houblon hóa có nhiệt độ cao lượng cặn lớn Nhiệt độ cao làm nấm men không hoạt động được, cặn làm cản trở trình hoạt động nấm men Chính vậy, cần làm lắng cặn, lọc làm lạnh - Cách tiến hành: Hạ nhiệt độ dịch nha xuống nhiệt độ phù hợp cho q trình lên men tăng khả hịa tan Đồng thời nhằm hạn chế khả nhiễm vi sinh vật Đồng thời dịch đường bơm vào nồi theo phương tiếp tuyến tạo vịng lắng xốy cặn hình thành q trình đun sơi Thời gian lắng cặn khoảng 15 phút.Nồi nơi chưa dịch nha suốt trình làm lạnh Lên men Hình 5.2 - Thiết bị lên men a Lên men : - Khái niệm : q trình chuyển hóa chất đường destrin thấp phân tử dịch lên men thành CHOH, CO2, số chất hữu khác nhờ tác dụng nắm men - C6H12O62C2H5OH + 2CO₂+Q Các sản phẩm phụ (các este, acid hữu cơ, rượu bậc cao, aldehyde, glycerin ) vào thành phần hòa tan dịch lên men Một số thành phần hòa tan bị kết tủa lắng dần xuống với 26 sinh khối nấm men Sau cấy giống vào nước nha ta bắt đầu tính thời gian lên men Có thể chia q trình lên men làm giai đoạn : • Giai đoạn (khoảng ngày đầu): nấm men nẩy chồi, phát triển mạnh dần sinh khối đạt cực đại cuối ngày thứ hai • Giai đoạn (2 ngày kế tiếp): lên men chuyển từ kiểu lên men hiểu (để tăng sinh khối nấm men) sang lên men kỵ khí (để tạo CO2, ethanol) • Giai đoạn (2 - ngày tiếp theo): thời kỳ lên men mạnh • Giai đoạn (1 – ngày cuối cùng): cường độ lên men yếu dần, sinh khối nắm men tăng với thành phần keo tụ protein, tanin, nhựa đng hoa houblon, lắng dần xuống đáy thùng lên men - Mục đích để tạo thành phẩm rượu etylic, CO2 số sản phẩm có bia thành phẩm nhằm định hình hương vị bia Sau q trình lên men từ dịch đường houblon hóa chuyển thành sản phẩm bia non, tác động tế bào nấm men Tuy lượng chất hòa tan bia non thấp so với dịch đường trước lên men thành phần bia non hỗn hợp chất hòa tan, đảm nhận việc tạo hương vị đặc trưng bia thành phẩm sau Ngoài hai sản phẩm rượu etylic khí CO2, q trình lên men cịn tạo nhiều sản phẩm bậc hai Những sản phẩm có vai trị quan trọng việc hình thành hương vị bia b Lên men phụ - Mục đích: Tiếp tục lên men phần chất khơ cịn sót lại sau lên men chính, bão hịa CO2, tăng cường mùi vị cho bia - Quá trình lên men phụ thực bình kín nhiệt độ từ (-5°C Q trình lên men xảy chậm, tiêu hao lượng đường không đáng kể, dịch lên men lắng đọng bão hịa CO2 Giai đoạn gọi q trình ủ chín bia, kết thúc giai đoạn ta thu bia sản phẩm dạng dung dịch bão hịa CO2, có vị thơm ngon dě chịu nhờ q trình chuyển hóa xảy nhiệt độ thấp - Tuy nhiên trình sản xuất thực tế thi tinh lên men dây chuyền sản xuất liên tục qua nhiều giai đoạn khơng nói rõ giai đoạn 27 lên men đó, lý thuyết để hiểu biến đổi trình lên men bia Lọc Hình 5.3 - Thiết bị lọc bia - Trong trình lên men trữ bia lạnh bia làm cách tự nhiên chưa đạt độ cần thiết Trong bia cịn đục có mặt nấm men dư thừa, hạt phân tán học, dạng hạt keo, phức chất protein-polyphenol nhiều loại hạt khác tạo màu đục cho bia có nguồn gốc từ trình đường hóa, đun hoa hay q trình lên men, Tất cấu tử tồn bia làm giảm độ bền bia giảm giá trị cảm quan - Vậy nên lọc tạo độ cho bia, loại bỏ đáng kể số lượng vi sinh vật bao gồm nấm men sót, loại bỏ phức chất protein, hạt dạng keo polyphenol, polysacarit protein tan làm bia trở nên ổn định 10 Q trình đóng chai - Đóng gói để dễ sử dụng, chuyển, dễ trùng bảo quản sản phẩm 11.Bão hòa CO2 - Khí CO2 bia nhờ q trình lên men rượu Nấm men chuyển hóa đường thành rượu etylic CO2, hòa tan bia, nhiên công đoạn sau lên men (nhất khâu lọc bia) CO2, bị thất nhiều Vì phải tiến hành nạp đủ CO2, cần thiết cho bia, việc nạp tiến hành cách sục CO2; từ lên nhằm tăng lượng CO2; hòa tan bia đảm bảo chất lượng 28 12 Quá trình trùng bia - Tiêu diệt ức chế vi sinh vật bia ảnh hưởng đến chất lượng bia thành phẩm (màu sắc, mùi vị), kéo dài thời gian bảo quản bia - Các phương án khử trùng sâu nhiệt dẫn đến biến đổi tính chất cảm quan bia.Do thường sử dụng phương án trùng nhẹ vùng nhiệt độ 63÷80oC - Thanh trùng bia có nhiều cơng nghệ bao bì ngồi bao bì Nếu trùng ngồi bao bì thường dùng thiết bị pasteurizer băng chuyền bia thành phẩm trước đóng chai, bom Hình 5.4 - Thiết bị trùng bia - Thiết bị trùng có 10 khoang (3 khoang gia nhiệt, khoang trùng khoang làm nguội) Bia có nhiệt độ khoảng - 89oC nạp vào đầu thiết bị, sau băng tải di chuyển qua khoang đến khoang cuối thiết bị Mỗi khoang có phun nước nhiệt độ khác Nhiệt độ nước phun khoang bố trí cho bia nâng nhiệt đến nhiệt độ trùng Sau chai tiếp tục làm nguội đến nhiệt độ thường Sự thay đổi nhiệt độ phải thiết kế với gia nhiệt hay giảm nhiệt từ từ khoang để tránh sắc nhiệt làm vỡ chai Nước từ khoang gia nhiệt bơm sang khoang làm nguội đưa ngược lại - Thời gian cần thiết để tiêu diệt vi khuẩn phụ thuộc vào nhiệt độ loại vi sinh vật.Đa số nấm men bị chết nhiệt độ 62÷63oC khoảng phút, troong đó, nhiều loại vi khuẩn chịu tới 15÷20 phút.Bào tử 29 nấm men, nấm mốc chết khoảng 80oC, bào tử số loài vi khuẩn chết 120oC sau 30 phút Bra phain VI Yêu cầu thiết bị trình lên men - Thiết bị sử dung trình lên men bao gồm: Thiết bị chuẩn bị , thiết bị lên men , thiết bị xử lí sau lên men Thiết bị chuẩn bị: - Thiết bị chuẩn bị nguyên liệu: dùng để chuyển đổi nguyên liệu thô mua thị trường thành chất dưỡng chất, có tính chất thích hợp cho q trình lên men kích thước, độ tinh khiết, độ nhớt, nồng độ Nhóm gồm trang thiết bị dùng để làm (loại tạp chất, rửa), làm nhỏ (cắt, nghiền), phân loại (sàng), khuấy trộn, xử lý nhiệt (thanh trùng, tiệt trùng) - Các trang thiết bị chuẩn bị vi sinh vật : dùng để nuôi cấy, nhân giống vi sinh vật đạt số lượng cần thiết cho trình lên men Việc nhân giống thường gồm số bước, bước đầu thường dùng trang thiết bị phịng thí nghiệm dụng cụ thủy tinh cỡ nhỏ hay cỡ vừa, máy khuấy từ, máy lắc Các bước sau phải thực thiết bị lên men cỡ nhỏ hay cỡ pilot - Các trang thiết bị chuẩn bị cho thiết bị lên men làm sạch, tiệt trùng.Nhìn chung, thiết bị chuẩn bị thuộc nhóm thiết bị thơng thường, sử 30 dụng cho nhiều quy trình khác, khơng chuyên biệt cho thiết bị lên men, thiết bị chuẩn bị cho vi sinh vật thiết bị chuẩn bị cho trình lên men Hiện nay, người ta có xu hướng tích hợp trang thiết bị thành phận thiết bị lên men, thí dụ CIP (Clean In Place) hay SIP (Sterilization In Place) Máy trộn Thiết bị sàng rung Thiết bị CIP Máy xáy bột mịn Máy nuôi vi sinh vật 31 Thiết bị lên men: Đây hệ thống thiết bị chủ yếu dùng để chuyển chất & dưỡng chất thành thành phẩm hay bán thành phẩm Chi tiết thiết bị đề cập đến phần sau Thiết bị xử lí sau lên men: - Các trang thiết bị dùng để loại bỏ tạp chất dạng thô lắng, lọc, ly tâm hay sử dụng để tinh luyện sản phẩm cô đặc, kết tinh, sấy, chưng cất - Phần lớn trang thiết bị nhóm tương tự trang thiết bị có chức ngành cơng nghiệp khác thực phẩm hay hóa chất Máy ly tâm Cô đặc chân không Tank lên men Thiết bị lắng Lamella Phân loại thiết bị lên men 32 - Theo cách phân loại đơn giản có phần sơ lược, thiết bị lên men có loại chính: (1) khơng khuấy trộn, khơng sục khí, (2) khơng khuấy trộn, có sục khí, (3) có khuấy trộn sục khí - Trong đó, khuấy trộn sục khí đặc điểm quan trọng thiết bị lên men Trên sở này, theo cách phân loại chi tiết hơn, có nhóm: (i) loại khơng khuấy trộn, (ii) loại khuấy trộn phương pháp học, cánh khuấy, cho thùng lên men quay, hay sử dụng cấu tạo rung, hay cách đu đưa thùng lên men, (iii) loại khuấy trộn khí động với bọt khí có vận tốc tương đối lớn, hay tạo dòng tuần hoàn thùng lên men, (iv) loại khuấy trộn thủy lực với cách phun tia hay tạo dòng tuần hoàn - Trong kỹ thuật lên men tế bào cố định, người ta thường sử dụng loại thiết bị sau: • Loại lớp: tế bào cố định viên ta đặt viên vào thùng lên men Các viên không di chuyển (lớp tĩnh), hay chuyển động (lớp sơi) • Loại màng: tế bào cố định màng mỏng đặt thùng lên men ➢ Do đó, hệ thống thiết bị lên men có khuấy trộn (gián đoạn, liên tục) thiết bị phản ứng màng hai nhóm thiết bị lên men quan tâm Yêu cầu cho thiết bị: - Lên men trình tương đối phức tạp, cần khống chế chặt chẽ Vì yêu cầu cho thiết bị lên men công nghiệp tương đối cao Ta kể số yêu cầu sau: • Có suất phù hợp • Tạo phân tán, hòa trộn đồng cách thành phần thùng lên men • Ln đảm bảo mơi trường lên men tối ưu • Đảm bảo khơng bị lây nhiễm từ mơi trường ngồi • Dễ làm vệ sinh, dễ chăm sóc bảo dưỡng • Bền bỉ, tin cậy, xác • Linh hoạt, mềm dẻo, động 33 • Thao tác, vận hành thuận tiện, an tồn • Đầu tư chi phí vận hành thấp - Trong thực tế, việc thỏa mãn tất yêu cầu Cho nên ta thường phải chọn giải pháp dung hòa yêu cầu Tùy theo điều kiện cụ thể mà ta có điểm ưu tiên định hay yêu cầu tiên Từ đó, chọn lựa thiết bị lên men phù hợp 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình vi sinh thực phẩm – NXB Đại học quốc gia TPHCM – năm 2014 35 ... Sơ đồ - quy trình sản xuất bia 21 035 781 Trần Hồ Anh Duy Nguyên liệu sản xuất bia 21047541 Hồ Nguyễn Phương Vinh Nấm men sản xuất bia? So sánh Phụ gia Enzyme sử dụng sản xuất bia? Vai trò nấm men... D.MỘT SỐ VI SINH VẬT GÂY HƯ HỎNG TRONG BIA 19 V.QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 21 A.SƠ ĐỒ 21 B.THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA 23 1.NGHIỀN NGUYÊN LIỆU 23 2.ĐƯỜNG... ENZYME SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT BIA 11 1.MEN BIA 11 2.ĐẶC ĐIỂM PHÂN LOẠI NẤM MEN 12 3. VAI TRÒ CỦA NẤM MEN 15 4.CÁC ENZYME SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT BIA 17 IV.NGUYÊN