Chương 3 đồ uống nhóm 5

Danh sách thành viên phân cơng nhiệm vụ nhóm Trần Thị Kim Chi 14L1031025: Các yếu tố ảnh hưởng Lê Văn Lộc 14L1031177 : Mở đầu Nguyễn Thị Khánh Ly 14L1031188: Nấm men bia Võ Thị Như 14L1031247: Lên men cổ điển( lên men nổi) Trần Thị Thảo 14L1031320: Lên men đại Trần Thị Ái Trinh 14L1031376: Lên men cổ điển( lên men chìm) Hồ Thị Niệm Từ 14L0131397: Lên men phụ ểu Ti ận lu nh ki tế ới m ất nh MỞ ĐẦU Ngày với tốc độ thị hóa cơng nghiệp hóa đất nước, nghành cơng nghiệp thực phẩm đóng vai trị kinh tế quốc dân Đóng vai trị chủ lực có lĩnh vực chế biến đồ uống Bia – nói tổng thể loại đồ uống chứa cồn sản xuất trình lên men đường lơ lửng môi trường lỏng khơng chưng cất sau lên men Bia loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng việc cung cấp lượng calori lớn, bia có chứa hệ enzyme phong phú, đặc biệt nhóm enzyme kích thích tiêu hóa amylaza Được sản xuất từ nguyên 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 CO2 cao( 4-5 g/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 lon 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 ểu Ti Để tạo loại 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 nêm men Vì thế, để có bia chất lượng đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng vấn đề nhiều nhà sản xuất kinh daoanh người học cơng nghệ Sau phần tìm hiểu thơng tin chi tiết q trình lên men chính, lên men phụ tàng trữ bia lon lu ận Trong trình tìm hiểu thu nhận thơng tin chắn khơng tránh khỏi sai xót Do đó, nhóm sinh viên chúng em mong nhận ý kiến đóng góp Cơ để hồn thiện tiểu luận nh ki tế ới m ất nh 3.1 Nấm men bia ểu Ti  Nấm men bia loại vi sinh vật đơn bào  Kích thước trung bình 6-9 ym  Nấm men sinh sản hình thức nảy chồi phân cắt ( vơ tính)  Trong sản xuất thường dùng hai loại nấm men: Saccharomyces cerevisiae hansen Saccharomuces carbergensis hansen  Saccharommyses cerevisiae Hansen có khả lên men nổi, hoạt động từ 0o c đến -10o c hay cao bề mặt dịch lên men lên men 1/3 dịch đường Rafinose  Saccharomuces carbergensis hansen có khả lên men chìm, hoạt động nhiệt độ thấp hơn, không 10 o c đáy, dịch lên men Nó có khả tiêu thụ hoàn toàn đường Rafinose  Ngoài chủng S.carlbergensis H., nay, chủng S,uvarum dùng cho lên men chìm sản xuất bia( loại lager bia có chất lượng cao)  Nấm men bia sủ dụng từ men giống chủng( đạng men khô, men giữ giống dạng thạch nghiêng …) cần phải qua hệ thống nhân giống trung gian trước đưa vào sản xuất Trường hợp tái sử dụng lại từ nấm men sau lên men mẻ trước cần qua xử lý làm sachl  Yêu cầu:  Nấm men phải nhân giống từ chủng khiết đời dùng 5-10 chu kỳ lên men  Việc nhân giống phải tạo điều kiện nhiệt độ, pH môi trường gần giống sản xuất  Số lượng nấm men giống phải đạt 8-10.10 tế bào/cm3 ( 1g W= 80-85%/1 lít)  Xử lý nấm men cho chu kỳ lên men sau:  Lấy lớp nấm men lắng thùng thu hồi, dùng rây để tách cặn lắng  Hòa tan nước lạnh (1-20c) sục tù lên cho chảy tràn ( nước rửa thơi), thời gian 1-2 ngày  Dùng H2SO4 1% với lượng ½ trọng lượng nấm men ngâm 40 phút Sau đó, dùng NaOH 1,8% trung hòa ( khối lượng acid) Khuấy điều 10-15 phút Sau loại nước rửa lại nước lạnh ận lu nh ki tế ới m ất nh 3.2 Lên men 3.2.1 Mục đích:  Q trình lên men q trình chuyển chất đường dextrin phân tử thấp thành rượu etylic, CO2 số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật chất lượng sản phẩm 3.2.2 Cơ sở khoa học công nghệ lên men bia ểu Ti  Trong trình lên men bia, lượng chất lớn, chủ yếu đường dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí cacbonic sản phẩm phụ  Ngoài ra, thành phần khác dịch đường chịu thay đổi lớn Trong đó, phần nấm men bị đồng hóa bị biến đổi thành hợp chất khác nhau, số khác chuyển đổi thành trạng thái khơng hịa tan bị tách dạng kết lắng  Chính mà có biến đổi lượng chất qúa trình lên men Phần lớn tổng số chất hòa tan bị tiêu hao biến thành rượu etylic khí cacbonic, bên cạnh tạo thành hợp chất dễ bay rượu bậc cao, este, aldehyd… Một phần thành phần chất chiết, thay đổi điều kiện phải chịu nhiều tác động trình khác, chúng bị kết lắng loại bỏ  Trong q trình lên men, ngồi sản phẩm trên, cịn tạo nhiều hợp chất khơng bay khác acid hữu cơ, glycerin,… Những chất hòa tan tồn dịch lên men hợp chất bia sau  Như vậy, kết trình lên men bia làm cho hàm lượng chất hóa tan bia thấp so với dịch đường houblon hóa giảm hàm lượng chất hòa tan nguyên nhân sau:  Do nấm men tiêu tốn phần để cung cấp lượng cho việc phát triển sinh khối  Do số sản phẩm tạo thành hợp chất dễ bay  Do phần bị kết lắng  Tổng lượng chất bị hòa tan bị tiêu hao thời gian lên men gọi chất chiết lên men  Khối lượng chất chiết lên men biểu thị phần trăm so với lượng chất hòa tan ban đầu dịch đường gọi mức độ lên men hay độ len men ( độ lên men biểu kiến) ận lu nh ki tế ới m ất nh  Một phần chất hòa tan ban đầu dịch đường houblon hóa tồn bia cấu tử hợp thành chất hịa tan nó, gọi chất chiết khơng lên men hay chất khơ sót  Trong thành phần chất hòa 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 phụ gọi chất chiết không lên men  Khối lượng chất chiết có khả lên men biểu thị phần trăm so với lượng chất chiết ban đầu dịch đường houblon hóa gọi độ lên men cuối  Độ lên men độ lên men cuối loại bia khác dao động khoảng lớn số đặc trưng cho chủng loại chất lượng bia  Những số điều khiển qua việc điều khiển trình sinh hóa giai đoạn sản xuất dịch đường  Về lý thuyết tồn chất chiết có khả lên men lên men hồn tồn Lúc độ lên men có trị số độ lên men cuối Tuy nhiên, hực tế sản xuất, không độ lên men dịch đường lại đạt đến độ lên men cuối Mục đích việc hồn thiện sản xuất bia làm giảm đến mức thấp sai lệch hai số 3.2.3 Phương pháp thiết bị lên men 3.2.3.1 Thiết bị Các thùng lên men ( kín hay hở), dung tích dao động 200-2000hl, làm gỗ, thép không gỉ, bê tông hay thép trán men Thông thường, tỷ lệ chiều cao/ đường kính thunngf 25-3/l 3.2.3.2 Các phương cổ điển lên men dịch đường houblon hóa ểu Ti  Lên men theo phương pháp cổ điển giải pháp công nghệ thiết bị đề xuất ứng dụng lâu để thực trình lên men mà đến thời điểm xem xét, giải pháp mức cục hay tồn tỏ khơng phù hợp với u cầu trình độ sản xuất theo xuất, chất lượng, hiệu  Một giải pháp đời đưa vào ứng dụng có tính cục tồn ưu việt mặt so với giải pháp hành giải pháp xem đại phạm vi ứng dụng phương pháp cũ bị hẹp lại trở thành cổ điển ận lu nh ki tế ới m ất nh  Lên men chìm, gián đoạn thiết bị hở:  Dịch đường houblon sau tách cặn làm lạnh nhiệt độ cần thiết 6-100c, đưa sang khu vực lên men bao gồm thiết bị dạng hở  Việc chuyển dịch đường thực bơm ly tâm lợi dụng khả tự chảy chúng  Sau dịch đường chiếm khoảng 1/3 thể tích thùng lên men cho nấm men giấm vào dịch Sau bơm dịch vào đến thể tích cần thiết, kết hợp đảo điều cách khuấy học sục khí vơ trùng  Nạp nấm men giống sản xuất  Nguồn giống sản xuất bia sử dụng sinh khối dạng đặc từ nấm men sản xuất nấm men thu q trình ni cấy điều kiện bán sản xuất  Nếu sử dụng nấm men đặc, liều lượng 0,5l/hl dịch đường Nếu sử dụng sữa men với mực độ 10.10 tế bào/cm3 ta pha lỗng lần vào dịch đường houblon hóa  Trước nạp vào thùng lên men, nấm men đặc trộn lẫn với dịch đường thiết bị hoạt hóa nấm men  Cấu tạo thiết bị sau ểu Ti ận lu nh ki tế ới m ất nh ểu Ti Nguyên tắc cấu tạo thiết bị hoạt hóa nấm men  Khi men đặc dịch đường cho vào monteju cánh khuấy phải làm việc để đánh tan nấm men, tránh tượng nấm men bị vón cục, đồng thời kết hợp sục khơng khí vơ trùng để kích thích nấm men nảy chồi thời gian hoạt hóa nấm men kéo dài 3-120 phút tùy thuộc vào trạng thái sinh lý nấm men  Để đạt hiệu cao trộn nấm men với dịch đường rút ngắn giai đoạn thích ứng chúng q trình lên men chính, ta áp dụng phương pháp nạp liên tục bán liên tục  Nạp bán liên tục: lúc đầu ta chuyển ½ lượng sữa men sang thùng lên men chính, cịn ½ giữ lại monteju bổ sung thêm ½ dịch đường cho trở lại mức cũ Tiếp tục sục khí để nấm men kích thích nảy chồi chuyển ½ sang thùng lên men Nữa lại monteju lại bổ sung dịch đường tiếp tục hoạt hóa Q trình lặp lại thùng lên men bơm đầy dịch đường  Nạp liên tục: sau nấm men đánh nhuyễn hoạt hóa 60 phút liên tục nạp vào thùng lên men đồng thời dịch đường bổ sung liên tục vào monteju Khi dịch đường bơm đầy thùng lên men sữa men nạp hết  Diễn biến trình lên men: chia làm giai đoạn  Giai đoạn đầu bao gồm 1-2 ngày đêm  Đặc điểm:  Quá trình tạo sinh khối chính; có dấu hiệu lên men, nhiệt độ tăng 0,50c  Xung quang thùng xuất vành bọt sang ngày thứ 2, bọt lan phủ đầy mặt thùng Bọt nhỏ, trắng mịn  Hàm lượng chất hòa tan giảm 0.3-0.5%  Giai đoạn gọi giai đoạn lên men sơ tiến hanh sau:  Có hai phương án:  Sau ngày lên men, số cặn mịn tiếp tục kết tủa, đồng thời, tế bào chết kết lắng phần cặn tháo ra, dịch lên men chuyển sang thùng lên men khác  Sau 48-60h lên men, toàn tế bào nảy chồi ạt dịch lên men chuyển sang thùng lên men khác tích lớn hơn, đồng thời bổ sung tiếp dịch đường huoblon hóa ận lu nh ki tế ới m ất nh ểu Ti  Với phương án đầu tăng cường độ cho bia non, giảm mùi vị lạ cặn lắng nấm men chết gây Với phương án sau rút ngắn thời gian thích nghi đồng thời tăng hoạt lực nấm men  Giai đoạn 2: kéo dài 2-3 ngày đêm  Đặc điểm: nấm men phát triển với mực độ cực đại, tốc độ lên men mạnh lên Bọt dềnh cao thành “ cục”, màu trắng, đến cuối giai đoạn bắt đầu ngả sang màu nâu Hàm lượng chất tan giảm 2-2.5%( trung bình 0.71%/ngày đêm) Nhiệt độ tăng 1-1.5oc  Giai đoạn 3:  Đây giai đoạn lên men mạnh nhất, kéo dài hai ngày Kích thước bọt thơ, to, mặt bịt bắt đầu ngả màu xám  Sang đến thời gian cuối giai đoạn bọt bắt đầu xẹp xuống, hàm lượng chất hòa tan giảm 2.5-3%( trung bình 1.5%/ngày đêm), cịn nhiệt độ có chiều hướng tăng mạnh  giai đoạn phải tiến hành làm lạnh cục để dịch lên men hạ nhiệt độ ban đầu  giai đoạn cuối: bao gồm 2-3 ngày cuối  Tốc độ lên men giảm hàm lượng chất hoà tan bị tiêu hao gần hết, mặt khác hạ nhiệt độ bia non Bọt xẹp hết, bề mặt bia non phủ lớp bọt màu xám nâu Hàm lượng chất hòa tan giảm 0.8-1%; nhiệt độ giảm 3-40 c nấm men nhiều cặn khác bị kết lắng, bia non  Thời gian lên men phụ thuộc nồng độ chất hòa tan chế độ nhiệt thời gian Nếu lên men đường có nồng độ 10-12% bia cần có hàm lượng đường xót cao thời gian cần thiết 8-9 ngày Nếu nồng độ cao thời gian kéo dài tới 10-12 ngày Sau lên men kết thúc, lớp bọt phủ bề mặt vớt bỏ bia non bơm sang khu vực lên men phụ tàng trữ thùng lên men khối nấm men kết dính với vơ số tạp chất khác  Khối kết lắng bao gồm lớp:  Lớp lớp tạp chất tế bào chết hai lớp có màu nâu xám đen xám cần phải loại bỏ  Lớp màu trắng ngà, kết dính dạng bơng, lớp sinh khối tế bào sống lớp cần tách riêng, rửa đưa bảo quản để dùng vào nhiều mục đích khác ận lu nh ki tế ới m ất nh  Lên men nổi:  Đây cơng nghệ phổ biến nước bắc âu, cị nước khác ứng dụng phương pháp sản xuất bia đen loại bia đặc biệt từ malt tiểu mạch  Quá trình lên men tiến hành 25oc lượng men gieo cấy ban đầu 0.2-0.3 lit dịch men đặc cho 100 lít dịch lên men(6-7.106tế bào/1ml) Trước lúc gieo cấy vào thùng lên men thức, nấm men khuấy hoạt hóa dịch đường thùng chuyên dụng, nhiệt độ hoạt hóa 18-190c, thời gian 2-4h biểu bề ngồi q trình lên men ngày đầu diễn tương tự lên men chìm Sau thời gian đó, nấm men bắt đầu lơ lửng bề mặt dịch lên men Thời gian lên men kéo d 5-6 ngày Sau bia non đưa tàng trữ Thời gian tàng trữ tuần, có trường hợp kéo dài tới hàng tháng 3.2.4 Các q trình xảy lên men Trong lên men xảy q trình sinh lý, sinh hóa hóa lý 3.2.4.1 Q trình sinh lý thể sinh sản nấm men Trong dịch lên men chứa đầy đủ chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng phát triển nấm men Nấm men sinh trưởng mạnh giai đoạn đầu thời kỳ lên men Lúc xảy đồng thời sinh sản nấm men lên men Trong điều kiện lên men bình thường sinh sản nấm men kết thúc xa trước lên men xong ểu Ti 3.2.4.2 Quá trình sinh hóa chuyển hóa đường lên men thành rượu CO2 Sự lên men đường riêng biệt xảy theo thứ tự định Lên men nhanh fructose glucose Từ thời kỳ đầu lên men, saccharose tác dụng enzyme 𝛃- fructofuranosidase có nguyên sinh chất cảu tế bào nấm men chuyển thành fructose glucose cho nấm men dễ dầng sử dụng Sau hết glucose fructose nấm men bắt đầu sử dụng maltose Maltosetriose sử dụng phần lên men lên men phụ sử dụng chậm chạp ận lu nh ki Tóm tắt q trình lên men rượu: tế Đầu tiên trình decacboxyl pyruvat tạo thành ethanal tác dụng xúc tác pyruvat decacboxylase Enzyme cần Mg thiamine pyrophosphate yếu tố đồng phản ứng Sau đó, ancohol dehydrogenase ới m ất nh khử ethanal thahf ethanol chuyển NADH thành NAD+ Acohol dehydrogenase sử dụng kẽm chất đồng phản ứng CH3 -C- COOH Pyruvat decarboxylase CH3CHO + CO2 O CH3CHO + NADH+ + H+ alcohol dehydrogenase CH3CH2OH + NAD+ Sản phẩm cuối cùng( ethanol CO2) vận chuyển tế bào chế khuếch tán đơn giản Sản phẩm trình lên men rượu CO 2, ngồi tạo thành số sản phẩm phụ: a Diacetyl, acetoin 2,3- butadiol: hợp chất tạo thành kết hợp pyruvat với ethanal Phản ứng tạo acetonlactate sau hợp chất bị decacboxyl hóa Diacetyl tạo thành decacboxyl hóa oxy hóa, acetoin tọa thành decacboxyl hóa khơng phải oxy hóa Ngồi acetoin tọa thành cách khử trực tiếp diacetyl Acetoin bị khử để tạo thành 2,3- butadiol Đây phản ứng thuận nghịch Acetoin diacetyl góp phần tọa hương cho sản phẩm CH3COCOH Pyruvic acid OXH CH3COCOH(CH3)COOH Acetolactic acid ểu Ti 2,3- butadiol ận lu CH3COCHOCH3 CH3COCOCH3 OXH acetoin diacetyl nh ki tế b ethanal: sản phẩm trung gian trình lên men rượu có decacboxyl pyruvat Sau ethanal bị khử để tạo thành ethanol Tuy nhiên phần ethanhal giải phóng bên nồi góp phần tạo hương cho sản phẩm ới m ất nh 10 c Acetic acid: acid dễ bay hơi, nồng độ acid cao cho mùi giấm gây mùi khó chịu cho sản phẩm acid acetic tạo thành nấm men, vi khuẩn lactic vi khuẩn acetic d Rượu cao: loại rượu cao tạo thành sai lệch đường hướng chuyển hóa amino acid Khi xeto acid tương ứng với sườn cacbon amino acid khác bị decacboxyl hóa bị khử tạo thành rượu cao CH3COCOOH + R- CH- COOH Acid pyruvic NH2 2R-CO-COOH -2CO2 R-COCOOH + CH3-CH-COOH amino acid ceto acid 2RCHO +H2O RCOOH + RCH2OH Acid béo NH2 a.a rượu cao e Este: tổng hợp từ acetyl- CoA rượu nhóm ezyme làm xúc tác( enzyme esterase nám men), este thành phần tọa nên mùi vị bia Hàm lượng có bia dao động 35- 83 mg/l lên men dịch đường có nồng đọ cao sử dụng nhiều nguyên liệu thay lượng este cao 3.2.4.3 PH môi trường thay đổi trình lên men Dịch lên men ban đầu cho nấm men vào 5,3-5,6 Sự giảm PH tạo thành CO acid hữu Sự giảm PH nhiều ngày lên men thứ Ti 3.2.4.4 Thế oxy hóa khử: chất oxy hóa giảm chất khử tích lũy nhiều oxy hóa khử giảm Nấm men đóng vai trị lớn việc thay đổi này, nấm men nhanh chóng hấp thụ oxy hịa tan dịch lên men nên kìm hãm trình oxy hóa Ngồi CO đẩy oxy khỏi dịch lên men làm giảm q trình oxy hóa Trong thời kỳ lên men mạnh, nấm men sử dụng hết oxy hịa tan lúc oxy hóa khử giảm tới cực tiểu ểu Khi lên men oxy hóa khử thấp lượng bia tạo thành cao, oxy hóa lớn dịch lên men bia non tối màu hơn, vị bia thành phẩm bia dễ đục ận lu 3.3 Lên men phụ tàng trữ bia non nh ki 3.3.1 Mục đích tế Lên men phần đường cịn lại(khoảng 1%) để bổ sung CO2 cho bia hoàn thiện chất lượng sản phẩm; đồng thời giảm nhiệt độ để hạn chế xâm nhập vi sinh vật gây hại ới m ất nh 11 3.3.2 Thiết bị Thiết bị kín đặt phân xưởng lên men phụ( nhiệt độ