PHÂN TÍCH SỰ GIỐNG VÀ KHÁC NHAU CỦA QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC Trong công nghệ sản xuất bia và cồn etylic không thể không thế không nhắc đến quá trình đường hóa, đây là quá trình rất quan trọng và không thể thiếu. Tuy nhiên, quá trình đường hóa trong công nghệ sản xuất bia và cồn etylic ngoài những điểm giống nhau thì còn những điểm khác nhau mặc nét đặc trưng Trong công nghệ sản xuất bia và cồn etylic không thể không thế không nhắc đến quá trình đường hóa, đây là quá trình rất quan trọng và không thể thiếu. Tuy nhiên, quá trình đường hóa trong công nghệ sản xuất bia và cồn etylic ngoài những điểm giống nhau thì còn những điểm khác nhau mặc nét đặc trưng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN: PHÂN TÍCH SỰ GIỐNG VÀ KHÁC NHAU CỦA Q TRÌNH ĐƯỜNG HĨA TRONG CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Anh 20190406 Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Hưng Hà Nội, 07/2022 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 ĐƯỜNG HÓA TRONG CNSX BIA .1 I 1.1 Định nghĩa 1.2 Mục đích q trình đường hố ngun liệu 1.3 Cơ sở lý thuyết q trình đường hóa 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân cấu sản phẩm .1 1.5 Các trình thủy phân khác 1.6 Các trình phi enzym 1.7 Các phương pháp đường hóa 1.8 Cách tiến hành phương pháp đường hóa có sử dụng nguyên liệu thay 1.9 Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa II ĐƯỜNG HÓA TRONG CNSX CỒN ETYLIC .3 2.1 Định nghĩa 2.2 Mục đích 2.3 Một số enzym thương mại sử dụng cho sản xuât cồn 2.4 Ảnh hưởng yếu tố tới thuỷ phân tinh bột 2.5 Q trình đường hóa lên men đồng thời 2.6 Tiến hành đường hóa 2.7 Các tiêu cần xác định sau đường hóa III TỔNG KẾT 3.1 Sự giống 3.2 Sự khác IV DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghệ sản xuất bia cồn etylic không không nhắc đến q trình đường hóa, q trình quan trọng thiếu Tuy nhiên, trình đường hóa cơng nghệ sản xuất bia cồn etylic ngồi điểm giống cịn điểm khác mặc nét đặc trưng I ĐƯỜNG HÓA TRONG CNSX BIA 1.1 Định nghĩa Đường hóa trình trộn lẫn ngũ cốc ngiền (thường ngũ cốc trải qua q trình malt hóa) đun nóng hỗn hợp chờ vọng nhiệt độ định để enzymes malt phá vỡ tinh bột ngũ cốc thành đường mà chủ yếu maltose 1.2 Mục đích q trình đường hoá nguyên liệu Thuỷ phân hợp chất cao phân tử thành hợp chất thấp phân tử dễ hoà tan tạo thành chất chiết dịch đường 1.3 Cơ sở lý thuyết q trình đường hóa Q trình thủy phân tinh bột enzym để phân cắt amyloza, amylopectin dextrin bậc cao thành đường đơn giản, dextrin bậc thấp dễ hòa tan vào nước trở thành chất hịa tan dịch đường Q trình thủy phân protein: Pha sản phẩm thấp phân tử trình thủy phân (axit amin, peptid) nguồn dinh dưỡng nito cho nấm men, pha có phân tử lượng trung bình (albumoza, pepton polypeptid) góp phần khơng nhỏ cho tạo vị đậm đà, tham gia vào trình tạo giữ bọt cho bia 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân cấu sản phẩm Ảnh hưởng nồng độ enzym Ảnh hưởng nhiệt độ Ảnh hưởng pH Ảnh hưởng nồng độ chất Ảnh hưởng thời gian đường hóa 1.5 Các q trình thủy phân khác Thủy phân fitin Thủy phân hemixenluloza 1.6 Các trình phi enzym Sự kết lắng biến tính protein Sự tạo thành melanoid Hòa tan thành phần chất malt Phản ứng muối nước phosphat cháo malt 1.7 Các phương pháp đường hóa 1.7.1 Phương pháp đường hóa ngâm chiết (đường hóa theo phương pháp tồn khối) Tồn hai phương án đường hóa tồn khối phương án tăng dần nhiệt độ phương án giảm dần nhiệt độ Ưu điểm: Chế độ công nghệ đơn giản dễ giới hóa, tự động trình sản xuất Nhược điểm: Chỉ áp dụng trường hợp malt phải có độ nhuyễn mức trung bình 1.7.2 Phương pháp đun sơi phần (đường hóa theo phương pháp phân đoạn) Tách phần dịch hèm để đun sôi bơm trở lại khối dịch ban đầu để tăng đến nhiệt độ yêu cầu Có thể tiến hành đun sơi phần dịch hèm 1, hay lần tùy yêu cầu nhà sản xuất (cịn gọi phương án đường hóa phân đoạn, nhị phân đoạn tam phân đoạn) Ưu điểm: hiệu suất đường hóa cao Nhược điểm: Vốn đầu tư thiết bị nhiều, thời gian đường hóa mẻ kéo dài lượng tiêu tốn nhiều so với phương pháp toàn khối Ngoài đun sơi nhiều lần làm tăng chất khơng có lợi cho bia, nhiệt độ lên cao mà không khống chế gây màu sẫm ảnh hưởng đến cảm quan bia 1.8 Cách tiến hành phương pháp đường hóa có sử dụng nguyên liệu thay Ở nồi hồ hóa: thực q trình hồ hóa nguyên liệu thay thế, sử dụng enzyme dịch hóa malt lót chế phẩm enzym Ở nồi đường hóa: thực q trình đường hóa malt dịch cháo nồi hồ hóa enzyme có malt 1.9 Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa Làm mềm nước hạ độ kiềm Hạ pH dịch bột cách axit hóa Sử dụng chế phẩm enzyme II ĐƯỜNG HÓA TRONG CNSX CỒN ETYLIC 2.1 Định nghĩa Tinh bột hoà tan dịch cháo sau nấu xong chưa thể lên men trực tiếp để thành rượu Để lên men phải trải qua trình thuỷ phân tác dụng xúc tác amylaza để thành đường Quá trình gọi đường hố, đóng vai trị quan trọng công nghệ sản xuất rượu etylic, định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu giảm bớt gia tăng đường tinh bột cịn sót sau lên men Trong q trình đường hố tác nhân đường hố đóng vai trị quan trọng Ở nước ta thường dùng amylaza thu từ nuôi cấy nấm mốc chế phẩm amylaza nhập Hiện dùng chế phẩm nhập ngoại chất lượng tốt mà chi phí lại khơng đắt so với chi phí để tự ni cấy Và chủ yếu nhập từ Đan Mạch 2.2 Mục đích Quá trình thuỷ phân tinh bột xúc tác enzyme amylaza để biến thành đường Hệ Amylaza - vai trò chức tác dụng chúng trình thủy phân tinh bột enzym đơn cấu tử chất xúc tác sinh học, amylaza tác dụng lên tinh bột mang tính đặc hiệu Động thuyết q trình thuỷ phân tinh bột Phản ứng thủy phân tinh bột enzyme 2.3 Một số enzym thương mại sử dụng cho sản xuât cồn 2.3.1 Enzyme hãng Novo Đan Mạch Termamyl 120 L, Type L: enzyme dịch hóa Termamyl 120 L, Type S: enzyme dịch hóa AMG: Enzyme đường hóa 2.3.2 Enzyme hãng DuPont Spezym alpha: enzyme dịch hóa GC 358: enzyme dịch hóa Distilase ASP: enzyme đường hóa Stagen: enzyme đường hóa 2.4 Ảnh hưởng yếu tố tới thuỷ phân tinh bột Ảnh hưởng nồng độ enzyme: Khi tăng hoạt độ enzyme tốc độ thủy phân tinh bột tăng tỉ lệ thuận với lượng enzyme đưa vào giai đoạn đầu phản ứng bậc Ảnh hưởng nhiệt độ: Tốc độ phản ứng enzyme tăng giảm theo nhiệt độ Nhưng với phản ứng enzyme, gia tăng nhiệt độ giới hạn định Nhiệt độ mà tốc độ phản ứng đạt cao gọi nhiệt độ tối ưu Ảnh hưởng pH: Phản ứng enzyme xảy giới hạn pH xác định Ảnh hưởng chất sát trùng Thời gian đường hóa: bảo đảm để hoạt độ enzyme giảm đến mức thấp bảo đảm chứa đủ lượng đường cần thiết cho phát triển ban đầu nấm men 2.5 Q trình đường hóa lên men đồng thời Q trình đường hóa sản xuất cồn etylic, tinh bột bị thủy phân khơng hồn toàn, thường đạt 30%, thủy phân kéo dài suốt thời gian lên men rượu Lúc trình đường hóa lên men diễn đồng thời Ưu điểm q trình đường hóa lên men đồng thời: Rút ngắn thời gian Giảm lượng Bảo toàn hoạt lực enzym Giảm hàm lượng glucose dịch đường thời điểm lên men nên tăng khả lên men nấm men Giảm khả nhiễm Hiệu đường hóa lên men tăng 2.6 Tiến hành đường hóa 2.6.1 Q trình đường hóa Bước 1: Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa Bước 2: Cho chế phẩm amylaza vào dịch cháo giữ nhiệt độ thời gian xác định để amylaza chuyển hóa tinh bột thành đường Bước 3: Làm lạnh dịch đường hóa tới nhiệt độ lên men 2.6.2 Phương pháp đường hóa Đường hóa gián đoạn Đường hóa liên tục 2.7 Các tiêu cần xác định sau đường hóa Hàm lượng chất hòa tan Hàm lượng đường Độ chua III TỔNG KẾT 3.1 Sự giống 3.1.1 Mục đích Thủy phân tinh bột xúc tác enzyme thành đường Quá trình đường hóa sản xuất bia cồn tạo dịch đường cho giai đoạn sau Đều xảy xúc tác enzym 3.1.2 Yếu tố ảnh hưởng Nồng độ enzyme: Khi tăng hoạt độ enzyme tốc độ thủy phân tinh bột tăng, tỷ lệ thuận với lượng enzyme đưa vào giới hạn định Nếu nhiều dẫn đến ức chế trình thủy phân Nhiệt độ: Tốc độ phản ứng enzyme tăng giảm theo nhiệt độ giới hạn định Nhiệt độ cao làm vô hoạt enzyme pH: Phản ứng enzyme xảy giới hạn pH xác định gọi ngưỡng tối thích (pH tối ưu) Nếu ngồi ngưỡng enzyme bị đình hoạt động Ảnh hưởng chất sát trùng 3.2 Sự khác CN sản xuất cồn etylic Khơng có CN sản xuất bia Có thủy phân protein tác động enzyme protease theo trình tự QT thủy phân định protein Quá trình tạo sản phẩm có vai trị quan trọng Sử dụng enzyme thương mại Hệ enzyme Sử dụng enzyme có sẵn malt Hãng novo Đan Mạch – amylase Hãng Dupont – amylase Protease – glucase Phosphatase Thời gian đảm bảo để hoạt độ Phụ thuộc vào nhiều yếu tố: enzyme giảm đến mức thấp Nồng độ chất Thời gian đường hóa chứa đủ lượng đường cần thiết cho pH phát triển ban đầu nấm men Nhiệt độ Tinh bột thủy phân khơng hồn tồn (30%), thời gian kéo dài (q trình đường hóa lên men đồng thời) Q trình thủy Khơng có Thủy phân filin, hemixenlose,… Khơng có Biến phân khác tính protein tạo thành Q trình phi melanoid, hòa tan thành phần enzyme malt, phản ứng muối nước phosphate cháo malt PP đường hóa gián đoạn liên tục PP đường hóa ngâm chiết (theo Các phương Bao gồm: phương án: tăng dần nhiệt độ pháp Làm lạnh đến nhiệt độ đường hóa giảm dần nhiệt độ) Cho chế phẩm amylose vào Xác định: Xác định tiêu Khơng cần thiết Hàm lượng Chất hịa tan Đường Độ chua IV DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng Công nghệ thực phẩm đại cương TS Nguyễn Văn Hưng