“LÊN MEN BIA”

Bia – nói một cách tổng thể là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÀI TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Chuyên đề: “LÊN MEN BIA” CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 1 TP.HCM, Ngày 25/03/2010. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN MỤC LỤC TRANG CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA 3 1.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA 3 1.2 CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA 1.2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 4 1.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 4 1.2.2.1 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CHÍNH CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA RƯỢU + CO 2 6 1.2.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM BẬC HAI (SẢN PHẨM PHỤ) 11 1.2.2.2.1 GLYXERIN 11 1.2.2.2.2 RƯỢU BẬC CAO 12 1.2.2.2.3 ACID HỮU CƠ 12 1.2.2.2.4 ESTER VÀ ALDEHID 13 1.2.2.2.5 AXETOIN, DIAXETYL VÀ 2,3 BUTANODIOL 14 1.2.2.2.6 HYDROSUNFUA (SH 2 ) VÀ MERCAPTAN 15 1.2.3 HỆ ENZYME XÚC TÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA VÀ NẤM MEN GIỐNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 16 1.2.3.1 HỆ ENZYME XÚC TÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 16 1.2.3.1.1 ALDOLAZA 16 1.2.3.1.2 TRIOZOPHOSPHATDEHYDROGENAZA 16 1.2.3.1.3 PHOSPHOGLYXEROMUTAZA 16 1.2.3.1.4 ENOLAZA 16 1.2.3.1.5 CACBOXYLAZA 17 CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 1.2.3.2 NẤM MEN GIỐNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 17 1.2.3.2.1 CHẤT LƯỢNG CỦA NẤM MEN SẢN XUẤT 17 1.2.3.2.2 CÁC CHỦNG NẤM MEN BIA SỬ DỤNG 17 1.2.3.2.3 QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ GIỐNG 19 CHƯƠNG II: KỸ THUẬT LÊN MEN BIA 21 2.1 ĐỊNH NGHĨA LÊN MEN BIA 21 2.2 MỤC ĐÍCH LÊN MEN 21 2.3 YÊU CẦU CỦA DỊCH LÊN MEN BIA 21 2.4 CÁC QUÁ TRÌNH XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 21 2.4.1 QUÁ TRÌNH SINH LÍ 21 2.4.2 QUÁ TRÌNH SINH HÓA 21 2.4.3 QUÁ TRÌNH HÓA LÍ 22 2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN BIA 23 2.5.1 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CỔ ĐIỂN 23 2.5.1.1 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN DỊCH ĐƯỜNG CÓ NỒNG ĐỘ CAO 25 2.5.1.2 LÊN MEN CHÌM, GIÁN ĐOẠN TRONG THIẾT BỊ HỞ 26 2.5.1.3 LÊN MEN NỔI 28 2.5.1.4 LÊN MEN LÊN MEN TRONG THIẾT BỊ KẾT HỢP VỚI THU HỒI CO 2 28 2.5.2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN HIỆN ĐẠI 29 2.5.2.1 CÔNG NGHỆ LÊN MEN MỘT PHA 29 2.5.2.2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LIÊN TỤC 30 2.5.2.3 LÊN MEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÁN LIÊN TỤC 31 CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 2.6 CÁC YẾU TÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN 32 2.6.1 CHẤT LƯỢNG CỦA NẤM MEN SẢN XUẤT 32 2.6.2 NẤM MEN GIEO CẤY BAN ĐẦU 33 2.6.3 NỒNG ĐỘ CHẤT HÀO TAN CỦA DỊCH ĐƯỜNG HOUBLON HÓA 33 2.6.4 NHIỆT ĐỘ CỦA DỊCH LÊN MEN 34 2.6.5 ÁP SUẤT BỀ MẶT 34 2.6.6 HÀM LƯỢNG O 2 VÀ THẾ OXY HÓA – KHỬ 35 2.6.7 CƯỜNG ĐỘ KHUẤY ĐẢO CỦA DỊCH LÊN MEN 36 2.6.8 NỒNG ĐỘ CỦA SẢN PHẨM LÊN MEN 36 CHƯƠNG III: THIẾT BỊ VÀ MẶT BẰNG LÊN MEN 36 3.1 THIẾT BỊ VÀ MẶT BẰNG LÊN MEN CHÍNH 36 3.1.1 THIẾT BỊ LÊN MEN 36 3.1.2 LÀM LẠNH VÀ THÔNG GIÓ MẶT MẶT BẰNG LÊN MEN 38 3.2 MẶT BẰNG VÀ THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ 40 3.2.1 MẶT BẰNG LÊN MEN PHỤ 40 3.2.2 THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ 40 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 49 CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 4 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với tốc độ hóa đô thị và công nghiệp hóa của đất nước, nghành công nghệ thực phẩm đã và đang đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đóng vai trò chủ lực trong đó có lĩnh vực chế biến đồ uống. Bia – nói một cách tổng thể là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được chưng cất sau khi lên men. Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, đặc biệt là nhóm enzim kích thích tiêu hóa amylaza. Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon và nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có tính chất cảm quan rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng mịn, với hàm lượng CO 2 khá cao (4 – 5g/l) giúp con người giải khát một cách triệt để khi ta uống. Nước ta nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới có ưu điểm là thị trường giải khát lớn. Mặt khác, các nhà sản xuất bia lon xuất khẩu không nhiều. Do chính sách mở cửa của nhà nước các thương hiệu bia nước ngoài tràn ngập vào thị trường Việt Nam tạo ra sức cạnh tranh rất lớn. Vì vậy, nước ta cần tạo ra một loại bia có chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, đẩy mạnh xuất khẩu. Để tạo ra được bia đạt chất lượng thu hút sự quan tâm của nhiều người thì quá trình lên men bia là một trong những nhân tố quan trọng. Chất lượng của bia được xem như là kết quả từ các quá trình hoạt động của nấm men. Vì thế, để có được bia chất lượng đáp ứng được nhu cầu người tiêu dùng thì đây cũng là vấn đề của nhiều nhà sản xuất kinh doanh cũng như những người học công nghệ. Sau đây là phần tìm hiểu thông tin chi tiết về công nghệ sản xuất bia nói chung cũng như quá trình lên men bia nói riêng. Trong quá trình tìm hiểu và thu nhận thông tin chắc chắn sẽ không tránh khỏi được những sai sót. Do đó, nhóm sinh viên chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp của Cô để có thể hoàn thiện đề tài tiểu luận về: “ lên men bia”. CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA 1.1 GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA: CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 1.2 CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA: 1.2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA: CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 7 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN Khi tiến hành lên men dịch đường houblon hóa,một lượng lớn cơ chất ,chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí CO 2 và các sản phẩm phụ. Ngoài các gluxit bị tác động mạnh,các thành phần khác của dịch đường cũng chịu những sự thay đổi lớn. Một phần trong đó bị nấm men đồng hoá và bị biến đổi thành những hợp chất khác nhau ,còn một số khác thì chuyển đổi thành trạng thái không hoà tan và bị tách ra ngoài dưới dạng kết lắng. Tất cả những điều đó dẫn đến một sự thay đổi lớn về lượng và biến đổi sâu sắc về chất trong các cấu tử hợp thành chất hoà tan của dịch đường. Ta thấy rằng hàm lượng chất hoà tan trong bia là thấp hơn so với dịch đường houblon hóa .Nguyên nhân của việc giảm này là từ ba lý do sau: • Do nấm men tiêu tốn một phần để cung cấp năng lượng cho việc phát triển sinh khối. • Do một số sản phẩm tạo thành là hợp chất dễ bay hơi • Do một phần bị kết lắng. Tổng lượng chất hoà tan đã bị tiêu hao trong thời gian lên men chính (kể cả phần tiêu hao do kết lắng) gọi là chất chiết đã lên men. Khối lượng chất chiết đã lên men biểu thị bằng phần trăm so với lượng chất hoà tan ban đầu của dịch đường,gọi là mức độ lên men hay độ lên men. Một phần chất hoà tan ban đầu của dịch đường houblôn hoá tồn tại trong bia như là một cấu tử hợp thành chất hoà tan của nó,gọi là chất chiết không lên men hay chất khô sót. Trong thành phần của chất hoà tan ban đầu của dịch đường nấm men có thể hấp thụ được một phần rất lớn, phần đó được gọi là chất chiết có khả năng lên men, phần còn lại nấm men không có khả năng hấp thụ gọi là chất chiết không lên men. Khối lượng của chất chiết có khả năng lên men biểu thị bằng phần trăm theo lượng chất chiết ban đầu của dịch đường houblon hóa,gọi là độ lên men cuối cùng. Độ lên men và độ lên men cuối cùng của các loại bia khác nhau dao động trong những khoảng rất lớn. Đây là những chỉ số cơ bản và đặc trưng cho chủng loại và CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 8 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN chất lượng của bia. Những chỉ số này có thể điều chỉnh được thông qua việc điều khiển các quá trình hoá sinh ở giai đoạn sản xuất dịch đường. Về lý thuyết thì toàn bộ lượng chất chiết có khả năng lên men,có thể sẽ được lên men hoàn toàn. Lúc đó độ lên men sẽ có gía trị bằng độ lên men cuối cùng. Nhưng trong thực tế sản xuất, không bao giờ độ lên men của một dịch đường lại có thể đạt đến độ lên men cuối cùng của nó.Vấn đề ở đây là hoàn thiện chu trình lên men,xác định được các điều kiện ở mức tối ưu với mục đích cao nhất là giảm đến mức thấp nhất sự sai lệch giữa hai chỉ số độ lên men đó. Và đây là một trong những tiền đề quan trọng nhất để thu nhận được các loại bia có độ bền sinh học cao. Ở những nhà máy sản xuất bia theo phuơng pháp cổ điển,quá trình lên men được thực hiện trong các thùng hoặc các bể dạng hở. Trong điều kiện như vậy, không phụ thuộc là nhiệt độ cao hay thấp thì một lượng CO 2 đáng kể cần thiết cho bia đã bị bay ra ngoài.Nghĩa là sau khi lên men chính hàm luợng CO 2 ở trong bia non chưa đạt mức bão hoà cần thiết.Thực tế đó đã buộc các nhà công nghệ phải đình chỉ quá trình lên men chính khi mà trong dịch lên men đó (bia non) còn một lượng đáng kể các chất hoà tan,mà nấm men có thể hấp thụ được ở điều kiện đó để chuyển chúng sang một điều kiện khác: lên men trong các thùng kín ở nhiệt độ thấp hơn. Đây chính là giai đoạn hai của quá trình lên men:lên men phụ. Lên men phụ thực chất là quá trình lên men chính nhưng với tốc độ lên men thấp hơn nhiều so với giai đoạn đầu. Bình thường thì hàm lượng CO 2 ở trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là 0.35% khối lượng . Con số này ở trong bia non sau khi lên men chính kết thúc là khoảng 0.15-0.2%. Như luợng CO 2 thiếu hụt đi ít nhất là 0.2% . Để bù vào lượng đó cần thiết phải lên men tiếp 0.4% cơ chất nhưng vì trong quá trình bơm chuyển bia non từ khu vực lên men chính sang mặt bằng lên men phụ một phần CO 2 lại tiếp tục mất đi. Do đó từ 0.4% lượng cơ chất chắc chắn là không đủ lượng CO 2 cần thiết. Hơn nữa, mức độ lên men như trên đã nói là không bao giờ đạt đến độ lên mên cuối cùng. Cho nên thời điểm đình chỉ quá trình lên men chính thích hợp nhất là khi hàm CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 9 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN lượng chất chiết trong dịch lên men giảm xuống còn khoảng 30-35% so với lượng chất chiết ban đầu có như vậy trong giai đoạn lên men phụ,một lượng cơ chất 1- 1.2% tiếp tục bị lên men thì may ra bù đủ lượng CO 2 cần có . 1.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA: 1.2.2.1 Sinh tổng hợp các sản phẩm chính (bậc 1)của quá trình lên men bia: rượu etylic + CO2: Quá trình lên men rượu bao gồm 11 giai đoạn (11 phản ứng):  Phản ứng 1: Glucose được phosphoryl hóa ở C 6 để cho sản phẩm glucose-6-P, nguồn phosphate là ATP Phản ứng xảy ra được là do sự xúc tác của hexokinase với sự có mặt bắt buộc của Mg 2+ . Hexokinase không những xúc tác sự phosphoryl hóa glucose mà còn xúc tác sự phosphoryl hóa các hexose khác như fructose, manose.  Phản ứng 2: Chuyển hóa glucose-6-P thành fructose-6-P Enzyme phosphohexose isomerase xúc tác sự chuyển hóa đồng phân glucose- 6-P thành fructose-6-P, biến một aldose thành một ketose. CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 10 [...]... trùng để diệt các vi sinh vật lạ • Bảo quản nấm men sạch dùng để lên men các mẻ sau hoặc sử dụng vào các mục đích khác CHƯƠNG II: KỸ THUẬT LÊN MEN BIA 2.1 ĐỊNH NGHĨA “LÊN MEN BIA”: “Lên men bia” là quá trình chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng 2.2 MỤC ĐÍCH “LÊN MEN BIA”: CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” 25 TRANG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN... nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi • Về công nghệ lên men: Tên gọi nấm men nổi hay nấm men chìm xuất phát từ quan sát quá trình lên men Nấm men nổi nổi lên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính, trong khi đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính Nấm men chìm còn chia ra 2 loại tuỳ thuộc khả năng kết lắng của nó là nấm men bụi và nấm men kết bông Nấm men. .. là loài nấm men phân ly mịn trong CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” 23 TRANG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN dịch lên men và lắng từ từ khi kết thúc lên men chính Nấm men kết bông là loài nấm men có thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi kết thúc lên men chính và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị Còn loài nấm men nổi không có khả năng này Nấm men chìm kết... TRÌNH “LÊN MEN BIA”: Lên men bia là một quá trình phức tạp và dẫn tới nhiều biến đổi sâu sắc trong dịch đường Quá trình lên men bia chia ra làm 2 giai đoạn: lên men chính và lên men phụ Các quá trình cơ bản xảy ra trong lên men là: 2.4.1 Qúa trình sinh lí: Quá trình này được thể hiện bằng sự sinh sản của nấm men và nó chỉ xảy ra trong thời kì đầu của quá trình lên men chính Lúc đó, trong dịch lên men. .. học Thực chất của quá trình lên men cổ điển là những phản ứng dị hóa  Đặc trưng của phương pháp: Lên men chính và lên men phụ được thực hiện trong hai thiết bị riêng biệt Các thiết bị được đặt trong hầm lạnh  • Thực hiện: Lên men chính: Dịch lên men sau khi làm lạnh được chuyển vào thùng lên men Dịch men giống được chuyển vào thùng lên men theo luồng CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” 28 TRANG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT... khả năng lên men hết đường không bằng nấm men bụi và nấm men nổi Ngoài ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau Nấm men chìm có thể lên men 4 - 120C, nấm men nổi là 14 - 250C 1.2.3.2.3 Quá trình chuẩn bị giống:  Phương pháp nuôi cấy nấm men giống thuần khiết: Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua 2 giai đoạn : Giai đoạn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất Nấm men thuần... lên men còn khoảng 50C, hàm lượng CO2 trong bia non phải đạt 0,2% Thời gian lên men chính phụ thuộc vào nồng độ dịch lên men đầu tiên và nhiệt độ lên men Thời gian lên men chính khoảng 8÷9 ngày đêm Lên men chính được xem là kết thúc khi trong 12h tốc độ lên men chỉ đạt khoảng 0.15-0.2% • Lên men phụ: Quá trình lên men phụ được tiến hành trong các thùng kín đặt trong phòng lạnh từ 1÷20C Nhiệt độ lên men. .. nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường sacaroza Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khi lên men và khả năng hình thành bào tử Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơn nấm men chìm Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men. .. chúng được tạo thành chủ yếu ở giai đoạn lên men chính.Theo số liệu của các tác giả người Mỹ thì hàm lượng của etylaxetat sau lên men chính là 18,6% mg/l, còn trong bia thành phẩm là 25mg/l Ở điều kiện len men nổi lượng este tạo thành nhiều hơn so với lên men chìm Trong cùng một điều kiện, nấm men nổi tạo ra nhiều este hơn nấm men chìm CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” 18 TRANG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN... tạo thành Ở thời điểm lên men mạnh nhất từ 1hl dịch đường ta có thể thu hồ được 1,3 – 1,5 kg CO 2 Lên men chính ngăn cản sự nhiễm khuẩn của dịch lên men  Diễn biến: CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” 33 TRANG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN Bề ngoài của quá trình lên men trong thiết bị kín cũng giống hoàn toàn như lên men ở điều kiện hở Điểm khác là màu sắc của bọt lên men kín luôn luôn sáng, . MEN 38 3.2 MẶT BẰNG VÀ THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ 40 3.2.1 MẶT BẰNG LÊN MEN PHỤ 40 3.2.2 THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ 40 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 49 CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”. PHẨM  BÀI TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Chuyên đề: “LÊN MEN BIA” CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG