chủ đề nấm men trong sản xuất bia

1 Giới thiệu Ngày giới có nhiều loại bia, hương v ị đặc tr ưng c m ỗi lo ại bia phụ thuộc vào nhiều yếu tố, men bia đóng vai trò quan tr ọng Men bia vi sinh vật có tác dụng lên men đường Các gi ống men bia c ụ th ể đ ược lựa chọn để sản xuất loại bia khác nhau, có hai gi ống men ale (Saccharomyces cerevisiae) men lager (Saccharomyces uvarum), với nhiều giống khác tùy theo loại bia sản xuất Men bia chuy ển hóa đường thu từ hạt ngũ cốc tạo cồn cacbon đioxít (CO 2) Nhiều loại nấm men có khả lên men rượu, từ lâu người ta bi ết s d ụng nấm men để sản xuất rượu bia Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào l ại chứa nhi ều vitamin, axit amin không thay hàm lượng protein chi ếm tới 50% tr ọng l ượng khô tế bào, nên nhiều loại nấm men sử dụng để sản xuất protein Ngày nay, với việc phát triển chung kỹ thu ật lên men, vi ệc c ải ti ến trang thiết bị chủng nấm men có ảnh hưởng lớn đến trình s ản xu ất nấm men Sinh lý nấm men Nấm men loại vi sinh vật đơn bào, có khả s ống môi tr ường dinh dưỡng có chứa đường, nitơ, photpho chất hữu cơ, vô khác Chúng vi sinh vật dị dưỡng có khả sống điều kiện hiếu khí yếm khí 2.1 Thành phần hóa học nấm men Tế bào nấm men chứa đến 80% nước Bởi vậy, nấm men bia t ỉ lệ gi ữa trọng lượng ướt trọng lượng khô 4:1 Nguyên tố chủ yếu cacbon, chi ếm 0,15% cao nồng độ có rỉ đường) ta cần b ổ sung cho đầy đủ nấm men Nếu rỉ đường bị xấu, tùy thuộc vào yếu tố ảnh hưởng mà có phương pháp xử lí khác nhau: Rỉ đường chứa vi khuẩn tạo Nitric: cho Chotetraccyline từ 1-5g 1m dung dịch rỉ đường pha loãng để làm đường thời gian Rỉ đường có SO2: Clo 11g/110g SO2 60 phút Rỉ đường có acid bay cao: Dùng H3PO4 thay H2SO4 để làm rỉ đường Rỉ đường có độ màu cao (2ml dd Iot 0,1N): pha loãng 20 lần Canxi cao (lớn 1%): pha loãng với nước theo tỉ lệ 1:3, hạ pH đến h ly tâm loại kết tủa 5.2 San xuất nấm men bia 5.2.1 Quy trình san xuất Saccharomyces chi nấm men sử dụng rộng rãi ngành thực phẩm làm bánh mì, sản xuất cồn Saccharomyces có nghĩa nấm đường loại vi sinh vật sản xuất với qui mô l ớn th ế gi ới Nguyên liệu dùng để sản xuất men mật rỉ, s ố hóa chất khác cung cấp trình nuôi cấy men để bổ sung chất dinh d ưỡng mà mật rỉ không đủ Quá trình nuôi dưỡng men Saccharomyces trình hiếu khí, người ta phải thổi vào bồn lượng khí lớn - Trong trình nuôi cấy nấm men người ta phải kiểm soát lượng mật r ỉ nạp vào bồn lên men theo lượng cồn có môi trường lên men Nếu l ượng m ật nạp vào nhiều nấm men không sinh sản mà th ực hi ện trình lên men 16 tạo cồn khiến nồng độ cồn tăng cao suất men gi ảm, nh ưng n ếu nạp mật vào nấm men thiếu chất dinh dưỡng cho sinh trưởng - Chất lượng nấm men phụ thuộc vào công dụng N ếu s ản xu ất n ấm men bánh mì lực sinh khí bột thông s ố cần ki ểm soát, n ếu n ấm men dùng cho công nghiệp cồn khả sản xuất cồn, khả ch ịu n ồng độ cao quan trọng Hiện nay, nhờ vào tiến công nghệ gen nên người ta có th ể t ạo chủng nấm men phù hợp với công dụng cho suất cao (d ựa 1kg nguyên liệu chính) Tuy nhiên công nghệ ki ểm soát trình lên men v ẫn đóng vai trò quan trọng để sản xuất mẻ men chất lượng sản lượng cao - Quy trình sản xuất nấm men tóm tắt sau: + Nuôi cấy phòng thí nghiệm + Nuôi cấy men giống nhà máy + Ly tâm men giống + Nuôi cấy men thương mại + Ly tâm men thương mại + Lọc men + Đóng gói sản phẩm men tươi sấy khô để có sản phẩm men khô - Sản phẩm men tươi có thời hạn sử dụng ngắn, vài tuần phải trữ l ạnh, sản phẩm men khô có thời hạn sử dụng dài hơn, thường năm hút chân không trữ điều kiện thường - Quá trình sản xuất men tiêu tốn nhi ều nước th ải môi tr ường m ột lượng lớn nước thải với hàm lượng COD BOD cao đòi h ỏi nhà máy ph ải trang bị hệ thống xử lý nước thải 5.2.2 Giữ giống men bia Những nồi men bia khiết tách từ tế bào, nuôi c b ảo quản cho giữ tính chất quí ban đầu chúng Trong b ảo qu ản trình sống men giống xảy chậm hạn chế s ự phát tri ển c chúng Giữ trạng thái tìm sinh có th ể áp dụng nh ững bi ện pháp b ảo quản nhiệt độ thấp từ – 0C đông khô dạng bào tử kỵ khí Bảo quản giống khiết – 0C CO2 bảo hoà giữ tính chất ban đầu, nâng cao khả nâng lên men cải thiện mùi vị bia 5.2.3 Nuôi cấy nấm men bia Nuôi cấy nấm men bia sản xuất theo nguyên tắc tăng d ần th ể tích số lượng tế bào để đảm bảo khả lên men: giống từ ống nghiệm cấy qua bình, thùng chuyển vào thùng lên men Nếu nhà máy có thiết bị Greyner việc nhân gi ống từ ống nghiệm qua bình Carlsberg, lên men 7-80C 5-6 ngày tiếp tục tăng dần qua 200-300 17 lít đưa vào thiết bị cho len men 0C ngày, sau đưa vào thùng lên men 5.2.4 Sử dụng lại men sau lên men - Cặn men thùng lên men sau chuy ển d ịch vào len men ph ụ chia làm ba lớp: + Lớp tế bào già, có lực lên men yếu + Lớp tế bào trẻ có khả len men mạnh + Lớp tế bào có kích th ước nh ỏ, kh ả k ết l ắng với vẩn cặn protein houblon -Chỉ nên dùng lại lớp men sau xử lý, có nhiều cách x lý men sản xuất, Đơn giản cho cặn men qua gây có kích th ước nh ỏ đ ể lo ại bỏ tạo chất lớn, sau rửa nước Cho cặn men qua thùng h ho ặc kín để men lắng xuống phía dưới, bỏ phần nước trên, rửa 1-2 lần 24h Nước rửa nước đun sôi để nguội l ẫn tạp khuẩn, nên ti ến hành rửa men nhà lạnh với nhiệt độ tốt 0C Trước đưa vào lên men hoạt hó giống men rữa cách cho vào dịch đường malt có m ật đ ộ đường khoảng 5-7% để tĩnh phòng lên men phát tri ển mạnh tiếp vào lên men -nếu men bị tạp nhiễm cần phải xử lý axit H 2SO4 0.4% H3PO4 0.6% Cho men vào dung dịch axit để yên đổ cẩn thận vào bình s ạch, b ỏ c ặn bẩn Dịch men trung hoà NaOH pH đạt 4,8-5,2 Men l ắng xu ống đáy rửa nước sôi để nguội đem dùng cho lên men -cũng làm men sau:dùng dịch chi ết houblon b ằng ki ềm 2% có chứa 500-700mg/l izohumulon hoà với cặn men Trong điều kiện khoảng 24h hoạt lực men không giảm vi sinh vật tạp nhiễm bị chết Nguyên liệu Nghiền Đường hóa Lọc rửa bã Quy trình san xuất bia Các trình công ngh ệ cgiống sản xuất thực phẩm Men Lên men phụ Lọc Gây men nhỏ Nấu hoa houlon Gây men lớn Tách bã hoa Lên men Làm lạnh Tạo hương Bổ sung CO2 18 Bia Làm nguội sơ Đóng gói bao bì Thanh trùng Bia chai thành phẩm Hình 3: Quy trình san xuất bia Kỹ thuật lên men bia 7.1 Động học trình lên men Ngay trình lên men diễn nấm men cần oxy với mục đích: -Tạo lượng nhờ oxy hóa đường hình thành protein -Thúc đẩy trình sinh tổng hợp sterol cần thiết cho tăng tr ưởng Thông khí trình len men làm hỏng hương v ị bia s ự bi ến đ ổi chất trình chuyển hóa Nếu thiếu oxy dịch lên men chu kỳ lên men chậm lại trình lên men bị đình ch ỉ k ết qu ả s ự già hóa tế bào nấm men thiếu sinh sản Một chu kỳ lên men bao gồm bốn pha: Pha thích nghi: nấm men lấy oxy dịch đường bắt đầu hấp th ụ axit amin (nhóm A) đường đơn để sản sinh lượng cần thiết cho sinh tổng hợp tế bào Pha sinh sản: nấm men sinh sản cách nảy chồi, trung bình có hai l ần sinh sản chu kỳ lên men hay số tế bào gấp bốn lần so với cho gi ống Pha cân bằng: Nấm men ngừng sinh sản số tế bào có dịch không đổi Pha suy giảm: pha nấm men bắt đầu kết 7.2 Các yếu tố anh hưởng đến trình lên men Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men chất lượng bia gồm có: 7.2.1 Loại nấm men Chỉ tiêu ảnh hưởng đến thông số trình công ngh ệ đ ến h ương vị sản phẩm cuối khả kết bông, lắng khả sống nấm men Chủng nấm men lựa chọn phải có tính ổn định v ề đ ặc trưng 19 7.2.2 Tăng trưởng nấm men Vận tốc lên men phụ thuộc vào chất lượng nấm men, vào nhiệt đ ộ vào nồng độ ban đầu dịch đường Tăng trưởng nấm men phụ thuộc vào y ếu tố sau: -tỷ lệ men giống vừa phải, không lớn -cấy giống sớm tốt -sự phân bố đồng nấm men dịch -khả sinh trưởng cực đại nấm men -nhiệt độ lên men thông khí thích hợp Lượng nấm men cấy vào dung dịch vào khoảng 10 đến 18 tri ệu tế bào/ml dịch Nồng độ bia cao, tỷ lệ nấm men cấy ban đầu ph ải l ớn đ ể trì thời gian lên men Nhiệt độ nuôi cấy phải nằm khoảng đến 100C để đảm bảo trình lên men bắt đầu nhanh, nhiên không nhanh Quá trình lên men không đ ược bắt đầu trước mẻ dịch cuối đưa vào tank lên men Sẽ xu ất hi ện khó khăn thời gian điền đầy dịch vào thiết bị lên men lớn 24h Thông khí: thiết bị lên men điền đầy mẻ dịch liên tiếp, cần phải giảm trình thông khí Nếu tank lên men nh ận 5–6 mẻ 24h, hai mẻ đầu cần phải giảm thông khí Nếu trình ền đầy dịch tank lên men tích lớn bị kéo dài dẫn đến gi ảm s ự hình thành este tăng hình thành rượu bật cao tăng s ự hình thành rượu bậc cao, axetaldehyt diaxetyl Tăng trưởng nấm men: trình lên men nấm men phát tri ển gấp lần số lượng coi bình thường, hai phần lấy đ ể cấy vào mẻ lên men sau, phần giữ lại bia trình làm bia Nấm men tăng trưởng nhiều, hình thành rượu bậc cao tăng hình thành este lại giảm Nhiệt độ lên men: nhiệt độ lên men cao (khoảng 10 đến 25 0C), cường độ lên men nhanh lượng este, diaxetyl hình thành tăng Ảnh hưởng áp suất: sử dụng áp suất trình lên men (0,3 đến 0,7 bar) làm tăng hòa tan CO2 lại làm giảm tăng trưởng nấm men Vì ảnh hưởng áp suất đến trình lên men ngược lại so v ới ảnh hưởng nhiệt độ đến trình lên men Nó sử dụng phần l ớn ph ương pháp lên men gia tốc Nhiệt độ trình lên men phụ: nhiệt độ làm chín bia có th ể tăng lên cách giảm diaxetyl nhiệt độ cao: ngày 12 0C ngày 200C dẫn đến nguy tự phân Quá trình làm chín bia có th ể th ực hi ện 5– 80C đặc biệt nấm men không kết lắng Bia gi ảm nhiệt đ ộ từ nhi ệt độ lên men đến nhiệt độ lên men phụ 24 – 36h 20 Nhiệt độ giữ -8 ngày diaxetyl kh hoàn toàn (