slide thuyết trình Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

Các yêu cầu về nấm men• Có tốc độ sinh trưởng và phát triển vừa phải • Có khả năng lên men nhanh chóng nhiều loại • Cho bia hương vị tốt, hình thành ít các sản phẩm phụ không mong muốn

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Nhóm thực hiện: Nhóm 2 Buổi: thứ 5, tiết 7-8

Cấu trúc bài

Tổng quan

về bia

Công nghệ sản xuất bia

Tiêu chuẩn

và sản phẩm tiêu

biểu

Giới thiệu về biaBia là một loại nước uống có cồn không qua

chưng cất được sản xuất bằng quá trình lên men

Ngành bia ở Việt Nam

• Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà máy Bia Sài Gòn và

Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100 năm

• Năm năm trở lại đây, do tác động của nhiều

yếu tố mà ngành công nghiệp bia đã phát

triển với tốc độ tăng trưởng cao

3 Lợi ích của bia:

• Bia có rất nhiều thành phần dinh dưỡng:

đường đơn giản, protein, amino acid và nhiều vitamin

• Uống bia vừa phải có thể mạnh khỏe lâu

• Uống bia điều độ có lợi cho tim

Nguyên liệu bia

Đại

mạch houblonHoa Nước Nấm

men

Đại mạch

• Loại hai nhánh: hạt lớn, thẳng, có vỏ hạt căng, mỏng,

ít sần sùi, trong hạt có chứa nhiều các chất hữu ích, đồng thời do có vỏ mỏng nên sẽ sinh ra ít hợp chất polyphenol

và chất đắng hơn các loại khác Hạt rất đồng đều và có hàm lượng chiết xuất cao.

Đại mạch

• Loại 6 nhánh: hạt ghồ ghề,

do 6 hạt mọc trên cùng một nhánh nên hạt không có nhiều chỗ để hạt phát triển đầy đủ, cuống hạt mỏng hơn, hạt bị cong và xoắn ở phần đầu hạt Đây là một trong những đặc điểm rất đặc trưng của đại mạch 6 nhánh, dùng để phân biệt với các loại khác.

Sản xuất malt

thu hoạch tháng 8-9

• Trong sản xuất bia, để làm ra 1 KL bia, cần đến 8KL nước cho các công đoạn nấu, lọc, làm lạnh, lò hơi… Chất lượng nguồn nước là yếu

tố quan trọng tạo nên chất lượng của bia

Nấm men

Sacchromyces cerevisiae

Tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành chuỗi các tế bào nấm men hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc hình oval với kích thước từ 7 – 10μm m

Đặc điềm hình thái:

• sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao, lơ

lửng trên bề mặt là chủ yếu

• nhiệt độ lên men từ 10 – 25oC

lắng yếu nên phải lọc cẩn thận

Sacchromyces carlsbergensis

 Hầu hết các tế bào sau khi nảy chồi thường đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi, hình dạng chủ yếu là hình cầu

 Hiện nay, nấm men chìm được sử dụng phổ biến hơn.

Các yêu cầu về nấm men

• Có tốc độ sinh trưởng và phát triển vừa phải

• Có khả năng lên men nhanh chóng nhiều loại

• Cho bia hương vị tốt, hình thành ít các sản

phẩm phụ không mong muốn.

Quá trình sản xuất dịch đường

Nghiền malt

• Nghiền malt: để khi

đường hóa thu được

nhiều chất hòa tan

Quá trình đường hóa

• Là quá trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất dịch lên men, chuyển các chất không tan của bột malt nghiền thành dạng hòa tan

Quá trình đường hóa

Thủy phân tinh bột

Quá trình đường hóa

• Thủy phân β – glucan: dùng Endo β-glucanase, glucanase,

Topt = 45-glucanase, 50oC β – glucan bị phân hủy sang dạng hòa tan khả năng tạo keo giảm

• Thủy phân protein: protein bị phân cắt dần để cuối cùng thành các acid amin

Thiết bị đường hóa

Quá trình lọc dịch đường

Mục đích:

 phân chia hai pha rắn lỏng

 loại bỏ các phần tử không tan

 thu chất khô hòa tan dưới dạng dung dịch để chuẩn bị cho quá trình houblon hóa dịch lên men

thùng lọc đáy bằng (lautertun)

Quá trình Houblon hóa

• bền vững sinh học

• khả năng tạo bọt

tốt

• vị đắng

• mùi thơm

Sự hòa tan và chuyển hóa các chất chính trong hoa houblon

Tinh dầu - Độ tan khoảng 50mg/l

- Trong quá trình sôi của dịch đường, tinh dầu bị lôi cuốn theo hơi nước và bị mất từ 50-glucanase, 80% sau 30’ và 90-glucanase, 95% sau 3h  cho vào sau cùng (khoảng 10’).

Chất chát và

những chất

chứa N

- tạo thành những phức chất hòa tan ở nhiệt độ cao

- khi nhiệt độ hạ xuống hay bị oxy hóa  kết tủa

Quá trình Houblon hóa

phải loại bỏ các hợp chất nito

caramel hóa: melanoidin Ảnh hưởng

đến bọt bia

Kỹ thuật lắng trong, làm lạnh và bổ sung O2.

• Nhằm loại bỏ các chất không hòa tan hình thành trong quá trình houblon hóa, hoàn thiện các chỉ tiêu về chất lượng kỹ thuật cho dịch lên men bia.

• lắng trong: lọc, lắng hay ly tâm.

• làm lạnh: được kết hợp trong quá trình lắng

trong

• bổ sung O2: bảo đảm cho sự ổn định và phát

triển cân bằng của nấm men

Quá trình lên men

Mục đích Các biến đổi sinh hóa ảnh hưởngCác yếu tố

Các giai đoạn Thiết bị lên men

Mục đích

• Lên men chính là quá trình chuyển hóa

các chất đường và dextrin thấp phân tử

trong dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và một số chất hữu cơ khác:

• C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + Q

• Lên men phụ là tiếp tục lên men phần

đường còn lại sau lên men chính, bão hòa

CO2 cho bia và tăng mùi vị cho bia

Các biến đổi sinh hóa

Tạo rượu,

CO2

Hấp thụ acid amin

Chuyển hóa chất béo

Các sp phụ

Tạo thành

CO2 và tạo

bọt

Qúa trình lên men tạo rượu etylic,CO2

• Đường và các axit amin thấm qua màng tế bào nhờ các enzyme “permeaza” đó là

những enzyme đặc hiệu với một đường

hoặc một axit amin

• Trong quá trình lên men, gluxit cóphân tử lượng thấp (các đường, dextrin…)  rượu etylic, CO2

Các axit amin được sử dụng theo thứ tự sắp

xếp ở bảng

Arginin Histidin Alanin Prolin

Asparagin Isolơxin Glyxin

Axit Aspartic Lơxin Phenylalanin

Axit Glutamic Methionin Tryptophan

Glytamin Valin

Lysin

Serin

threonine

Sự chuyển hóa chất béo

• nấm men có chứa các sterol (chủ yếu là

ergosterol) Quá trình tổng hợp các chất béo

và sterol cần thiết bắt đầu với axetyl

coenzym A để tạo thành các phân tử axyl

CoA và sterol bão hòa và không bão hòa

Các sản phẩm phụ

• Có nhiều hợp chất bay hơi (rượu bậc cao,

axit dễ bay hơi, este,…) làm tăng mùi vị của bia cũng như độ bền bọt của bia

Sự hòa tan CO2 và tạo thành bọt

• CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ được hòa tan vào bia

• Trong bia non chứa 0,2% CO2

• Trong bia thành phẩm không nhỏ hơn

0,3%

Các yếu tố ảnh hưởng

• Chất lượng của nấm men sản xuất

• Lượng nấm men gieo cấy vào ban đầu

• Nồng độ chất tan của dịch đường houblon hóa

• Nhiệt độ của dịch lên men

• Hàm lượng oxy và thế oxy hóa khử

• Nồng độ của sản phẩm lên men

Các giai đoạn của quá trình lên men

Lên men chính

Lên men chính

Lên men phụ

Lên men phụ

• Nấm men sử dụng các loại đường theo con đường đường phân (EMP hay Glycosis), rồi qua chu trình TCA và chuỗi hô hấp khi môi trường còn oxi hòa tan.

• Khi môi trường hết oxi, quá trình lên men methanol bắt đầu diễn ra vả sản phẩm chính là rượu ethanol, CO2 và các acid hữu cơ, sinh khối

và một số sản phẩm phụ (như: glycerin,diacetin…) diacetin làm bia kém phẩm chất vị hắc Hợp chất này sẽ bị loại bớt ở giai đoạn hai

Lên men chính

Lên men chính

Nhiệt độ của quá trình lên men chính 7 – 9 oC Thời gian lên men chính khoảng 5 – 7 ngày, tới khi khoảng 2/3 lượng chất khô của dịch đường được tiêu thụ thì các van thu hồi CO2 được

khóa lại

Kết thúc quá trình lên men chính, hạ nhiệt độ

thu hồi men

trong bồn tự nhiên từ 0 – 0,7 bar rồi tiến hành lên men phụ

• Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ thấp 0 –

2oC, áp suất 0,7 bar thời gian 10 – 14 ngày để ổn định hương vị bia, làm trong bia, bão hòa CO2

Lên men

phụ Lên men

phụ

Thiết bị lên men

• Thiết bị lên men bia có nhiều dạng khác nhau về vật liệu chế tạo,cấu tạo, hình

dáng, kích cỡ và nguyên tắc làm việc…

• Combitank (thiết bị lên men liên hợp)

được sử dụng phổ biến

Thiết bị lên men combitank

Cấu tạo Chuẩn bị và nạp nguyên

liệu

Kỹ thuật lên men chính

Kỹ thuật lên men phụ Vệ sinh thiết bị

Cấu tạo

• 1Thân; 2 Các vùng tác nhân lạnh; 3 cảm biến nhiệt; 4 Lớp bảo ôn; 5 ống chống nhiễm khí, trào bọt;

Chuẩn bị và cách nạp nguyên liệu

Các cách nạp liệu

Nạp liệu 1 lần:

Dịch lên menNấm men giống  Không khí vô trùng

Lên men chính, phụ(Thể tích hữu ích 80 – 85%)

Các cách nạp liệu

Dịch lên menNấm men giống  Không khí vô trùng

Lên men chính / of(thể tích hữu ích 40 – 45 %)Dịch lên men bổ sung 

Lên men tiếp tục cho đến kết thúc

(thể tích hữu ích 80 – 85%)

Kỹ thuật lên men chính

• Thực hiện chế độ lên men theo chế độ kỹ

thuật (to, pH, ,sự biến đổi chất khô hòa tan theo , áp lực… theo từng phương pháp)

• Trong quá trình, nấm men phát triển, tự đảo trộn CO2 và sự chênh lệch nhiệt độ trong

quá trình lên men

• Kết thúc lên men chính khi nồng độ chất

khô hòa tan trong bia non còn khoảng 30 – 35% so với lượng chất khô ban đầu

Kỹ thuật lên men phụ

• Điều chỉnh nhiệt độ của quá trình lên men phụ

xuống 1 – 2 o C.

• Tốc độ giảm nhiệt độ phụ thuộc vào phương

pháp, kỹ thuật, chế độ xả cặn hay thu hồi nấm

men, loại bia thành phẩm… trong sản xuất

• Một trong các cách cho hiệu quả quá trình công nghệ và chất lượng sản phẩm cao, ổn định,

được áp dụng nhiều là giảm nhiệt độ xuống 1 –

2 o C (lên men truyền thống) hay xuống 7 – 8 o C trong 36 – 48 giờ, rồi tiếp tục giảm xuống 1 – 2 o C (lên men gia tốc), kết hợp có điểm dừng nhiệt độ

và xả cặn hay thu hồi nấm men.

• Chế độ kỹ thuật lên men: to = 0,5 – 2oC, P

≥ 1,2 – 1.5 kg/cm2, thời gian ≥ 4 – 6 ngày Kết thúc quá trình lên men phụ khi bia tươi

có nồng độ chất khô hòa tan dao động

trong khoảng 18 – 22 % so với lượng chất khô ban đầu

Lọc trong bia và bão hòa CO2

Có các phương pháp làm trong bia như sau:

• Lắng: dựa trên tác dụng của trọng lực, bản thân các hạt cặn, kết tủa sẽ lắng dần và tách

ra khỏi bia

• Ly tâm: sử dụng lực ly tâm để tách các chất kết tủa có khối lượng ra khỏi bia

• Lọc: sử dụng bộ phận lọc (màng lọc, lớp lọc)

để phân tách cặn ra khỏi dịch bia

Quá trình làm trong bia có mục đích

• Tạo độ trong lóng lánh cho bia

• Loại bỏ đáng kể các vi sinh vật bao gồm nấm men vẫn còn tồn tại sau quá trình tồn trữ có khả năng làm đục bia

• Loại bỏ các phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit và protein ít tan, những chất làm bia rất nhanh đục, nhờ vậy làm cho bia trở nên ổn định hơn

Máy lọc khung bản

• Cấu tạo

Bão hòa CO2 và tàng trữ bia

• Do các công đoạn làm việc ở nhiệt độ cao và

áp suất thấp nên hàm lượng CO2 ít nhiều sẽ giảm, do vậy trước khi chiết bia vào chai cần

bổ sung CO2 tới mức yêu cầu

• CO2 được bổ sung vào bia nhờ các đường ống dẫn kết hợp các đoạn nối mà hòa tan

vào bia

Bão hòa CO2 và tàng trữ bia

• Các thùng này được bố trí hệ thống làm lạnh sau cho hạ nhiệt độ của bia xuống 0 – 2 o C

• Thùng chứa phải được vệ sinh toàn bộ và

quá trình vệ sinh phải được kiểm tra.

• Bề mặt bên trong thùng chứa phải nhẵn.

• Trước khi đưa bia vào thùng, CO2 được đưa vào để đẩy O2 ra ngoài, đồng thời tạo áp suất

đủ lớn để hạn chế sự giải phóng CO2 ra khỏi bia.

Thiết bị

• 1 thùng chứa bia, 2 Cụm van chiết, 3 Chai, 4 Rãnh

CO2, 5 Bơm chân không,

6 Rãnh chân không, 7

Bát đỡ chai, 8 Bộ phận

đỡ chai, 9 Toàn bộ tháp chiết, 10 Chốt chân

không, 11 Chốt xả áp, 12 Cửa nạp bia, 13 Khí nén,

14 Mô tơ của máy, 15,16 Van bổ sung CO2, 17

Mâm chiết

Tủ (buồng) hấp gián đoạn

• 1 nguồn nước nóng,

2 Bơm, 3 Nguồn nước thu hồi, 4

Đồng hồ đo nhiệt độ nước, 5 Vỏ buồng thanh trùng, 6 Xe goong chứa chai, 7 ống phun tia nước nóng

Máy hấp liên tục

• 1.chai, 2 Khu vực làm nguội, 3 Khu vực nhiệt

độ thanh trùng, 4 Khu vực làm nóng sơ bộ; 5

Bể chứa nước sau làm nóng sơ bộ; 6 Bể chứa nước nóng, 7 Bể chứa nước lạnh, 8 Hệ thống cấp nhiệt cho nước

nóng thanh trùng, 9

Bơm

Các tiêu chuẩn của sản phẩm

Một số sản phẩm bia

Trả lơì câu hỏi

1 Tại sao dùng hoa houblon cái mà không dùng hoa houblon đực : hoa đực có rất ít phấn hoa

(lupulin) mà lupulin là thành phần quan trọng nhất tạo vị và hương đặc trưng cho bia nên

không được sử dụng

2 Trong sản xuất bia, hoa houblon được sử dụng tươi hay phải qua sơ chế?

hoa houblon vừa hái có độ ẩm 75-glucanase, 80%, ở trạng thái này hoa rất khó bảo quản nên phải được sấy khô ngay lập tức Nhưng ở trạng thái này, hoa

houblon không thể giữ được chất lượng trong

khoảng thời gian dài nên phải được làm ổn định bằng cách ép và đóng houblon vào bao, cao hoa, sản xuất chế phẩm houblon dạng viên

3 Tại sao phải chiết đẳng áp?

Để đạt mục đích, yêu cầu của công nghệ, chiết bia theo nguyên lí định lượng thể tích phải được thực hiện trong trạng thái ổn định ở nhiệt độ

(đẳng nhiệt) thấp (1 – 4oC), ổn định ở áp suất

(đẳng áp) cao tương ứng (≥ 1,2 – 1,5 kg/cm2) để không làm giảm nồng độ CO2, biến đổi chất

lượng bia và ngăn ngừa được ảnh hưởng của các yếu tố có hại (không khí, ánh sáng, va đập cơ

học…)