Nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật hoàn thiện quá trình lên men bia nồng độ cao

Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THANH HẢI NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT HỒN THIỆN Q TRÌNH LÊN MEN BIA NỒNG ĐỘ CAO Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm Đồ uống LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH YÛZ Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS LÊ VĂN VIỆT MẪN Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 30 tháng năm 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày 20 tháng năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THANH HẢI Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 01/07/1983 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh Chun ngành: Cơng nghệ thực phẩm đồ uống Khoá (Năm trúng tuyển): K2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu số giải pháp kỹ thuật hoàn thiện trình lên men bia nồng độ cao 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN - Tổng quan tài liệu kỹ thuật lên men bia nồng độ cao - Nghiên cứu thực nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng giải pháp tăng tỷ lệ giống cấy lên men bia nồng độ cao: nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dịch nha đến động học trình lên men sử dụng tỷ lệ giống cấy thông thường nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy đến trình lên men bia nồng độ cao So sánh hiệu giải pháp tăng tỷ lệ giống cấy giải pháp sử dụng tỷ lệ giống cấy thơng thường có bổ sung chất dinh dưỡng lên men bia nồng độ cao Nghiên cứu sử dụng kết hợp giải pháp tăng tỷ lệ giống cấy bổ sung chất dinh dưỡng vào dịch nha lên men bia nồng độ cao 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01/2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/2008 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS LÊ VĂN VIỆT MẪN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜ I C Ả M Ơ N ỶZ Em xin bày tỏ lịng tri ân sâu sắc đến Thầy – PGS TS Lê Văn Việt Mẫn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên em suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cơ Trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm dạy dỗ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian học tập trường trình làm luận văn tốt nghiệp Xin cảm ơn bố mẹ, gia đình người thân yêu cho chỗ dựa vững chắc, xin cảm ơn anh, chị bạn bè ln bên tơi chia sẻ khó khăn giúp đỡ tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Tp Hồ Chí Minh, ngày 20/8/2008 Sinh viên Nguyễn Thanh Hải i T ÓM T Ắ T L U Ậ N V Ă N YÛZ Một giải pháp triển vọng để nâng cao nồng độ chất khô ban đầu dịch nha mà không ảnh hưởng đến khả lên men nấm men tăng tỷ lệ giống cấy Nghiên cứu tập trung vào khảo sát hiệu giải pháp kỹ thuật Kết nghiên cứu cho thấy, sử dụng tỷ lệ giống cấy thông thường (15 triệu tế bào/mL), nấm men bắt đầu bị ức chế sinh trưởng khả lên men nồng độ dịch nha 24oBx Khi tăng tỷ lệ giống cấy lên 75 triệu tế bào/mL, nồng độ dịch nha 24oBx, tốc độ sử dụng đường khử, tốc độ sinh tổng hợp cồn hàm lượng cồn bia non tăng 43%, 53% 9,2% so với thông số tương ứng sử dụng tỷ lệ giống cấy thông thường Ngoài ra, sử dụng giải pháp tăng tỷ lệ giống cấy, tốc độ sử dụng đường khử tốc độ sinh tổng hợp cồn nấm men cao 13% 20% hàm lượng diacetyl bia non thấp 1,5 lần so với giải pháp bổ sung chất dinh dưỡng (Tween 80 0,4% chất chiết nấm men 0,5%) vào dịch nha Nếu kết hợp hai giải pháp này, tốc độ sử dụng đường, tốc độ sinh tổng hợp cồn nấm men hàm lượng cồn bia non khác khơng có ý nghĩa so với giải pháp tăng tỷ lệ giống cấy Tuy nhiên, tỷ lệ tế bào sống sót kết thúc lên men lên đến 96% ii A BS TR A C T YÛZ One of the promising strategies to improve the original wort gravity in high gravity brewing with no effect on yeast performance is to increase the pitching rate in the reactor In this study, fermentations with high and normal pitching rates were carried out to investigate the impact of high pitching rates on the fermentation performance and beer quality The obtained results showed that when the normal pitching rate (15×106 cell numbers/mL) was used, the inhibitory effect on the yeast growth, the fermentation and ethanol production rates was observed at the original wort concentration of 24oBx With the higher pitching rate (75×106 cell numbers/mL), the fermentation and ethanol production rates as well as the ethanol concentration in the green beer increased 43%, 53% and 9,2%, respectively, as compared to those of the normal pitching rate The results also showed that the fermentation and ethanol production rates with the high pitching rate (75×106 cell numbers/mL) were 13% and 20% higher than those in nutritional supplementation medium (Tween 80 0,4% (v/v) and yeast extract 0,5% (w/v)) with the normal pitching rate whereas the concentration of diacetyl was 1,5 times lower than that in nutritional supplementation medium Moreover, when a combination of high pitching rates and nutritional supplementation was employed, no significant difference in the ethanol concentration, the fermentation and ethanol production rates was found but yeast cell viability remained above 96% i MỤ C LỤ C LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC MỘT SỐ CƠNG THỨC Chương GIỚI THIỆU Chương TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LÊN MEN BIA NỒNG ĐỘ CAO 2.1 Giới thiệu .4 2.2 Công nghệ sản xuất bia nồng độ cao 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men bia nồng độ cao 2.2.1 Giống nấm men .7 2.2.2 Môi trường lên men 2.2.3 Điều kiện lên men 20 2.2.4 Phương pháp lên men 34 2.3 Ảnh hưởng trình lên men bia nồng độ cao đến tiêu chất lượng sản phẩm 36 2.3.1 Chỉ tiêu hóa lý 36 2.3.2 Chỉ tiêu cảm quan .41 Chương NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nguyên liệu nghiên cứu .43 ii 3.1.1 Nguyên liệu sản xuất dịch nha 43 3.1.2 Nấm men 43 3.2 Phương pháp nghiên cứu 43 3.2.1 Mục đích nghiên cứu 43 3.2.2 Sơ đồ nghiên cứu 44 3.2.3 Các quy trình thực nghiên cứu 48 3.2.4 Các phương pháp phân tích .50 3.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 55 Chương KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.1 Xác định nồng độ dịch nha ức chế chủng nấm men sử dụng tỷ lệ giống cấy thông thường (15 triệu tế bào/mL) 56 4.1.1 Giới thiệu 56 4.1.2 Kết bàn luận 56 4.1.3 Kết luận .76 4.2 Xác định tỷ lệ giống cấy phù hợp để nâng cao hiệu lên men nấm men nồng độ dịch nha 24oBx .78 4.2.1 Giới thiệu 78 4.2.2 Kết bàn luận 78 4.2.3 Kết luận .98 4.3 Khảo sát ảnh hưởng giải pháp kết hợp mật độ giống cấy cao bổ sung chất dinh dưỡng đến động học q trình lên men dịch nha có nồng độ 24oBx 99 4.3.1 Giới thiệu 99 4.3.2 Kết bàn luận 100 4.3.3 Kết luận 113 iii 4.4 So sánh giải pháp tăng mật độ giống cấy giải pháp bổ sung chất dinh dưỡng vào dịch nha 24oBx (gồm 30% liệu high maltose syrup) 114 4.4.1 Giới thiệu 114 4.4.2 Kết bàn luận 114 4.4.3 Kết luận 131 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 134 5.2 Kiến nghị 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 i D A N H MỤ C C Á C BẢ N G Chương TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LÊN MEN BIA NỒNG ĐỘ CAO Bảng 2.1 Ảnh hưởng nồng độ dịch nha (12 – 30% w/w) đến số thông số q trình lên men Nhiệt độ lên men 13oC Bảng 2.2 Ảnh hưởng việc bổ sung phức hợp peptide nấm men (YPC) đến tạo thành sinh khối số thành phần tế bào nấm men lên men dịch nha 19oP (dịch nha nâng cao nồng độ chất khô cách bổ sung high syrup maltose vào dịch nha 12oP) Quá trình lên men thực thiết bị lên men theo mô hình Hiệp hội bia Châu Âu, nhiệt độ lên men 21oC 17 Bảng 2.3 Thành phần acid béo nấm men chìm Sacchromyces uvarum 3021 trước sau lên men dịch nha có nồng độ chất khơ ban đầu 16oP 25oP (bổ sung syrup maltose) Nấm men nuôi cấy lắc erlen chứa 100mL dịch nha 21oC tốc độ lắc 150 rpm 19 Bảng 2.4 Ảnh hưởng hàm lượng FAN ban đầu đến thành phần protein tế bào nấm men sau 120 lên men Dịch nha 16oP nấu từ malt liệu bắp, nguồn nitơ bổ sung chất chiết nấm men Quá trình lên men thực 14oC, tỷ lệ giống cấy 80 triệu tế bào/mL .23 Bảng 2.5 Ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy nồng độ dịch nha ban đầu đến khả sống sót nấm men sau 0,5 Dịch nha 11,5oP nấu từ malt liệu bắp, hiệu chỉnh nồng độ chất khô dung dịch high syrup maltose Quá trình lên men thực 14oC 26 Bảng 2.6 Số tế bào sống sót kết thúc q trình lên men tỷ lệ giống cấy ban đầu khác lên men dịch nha 16oP (dịch nha nấu từ 100% malt) Quá trình lên men thực Erlen 1000 chứa 800 mL môi trường, nhiệt độ lên men 10oC, trình lên men kết thúc 80% lượng đường sử dụng .27 ... K2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu số giải pháp kỹ thuật hoàn thiện trình lên men bia nồng độ cao 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN - Tổng quan tài liệu kỹ thuật lên men bia nồng độ cao - Nghiên cứu thực nghiệm:... ta kỹ thuật lên men bia nồng độ cao (High gravity brewing) Bia truyền thống thường lên men từ dịch nha có nồng độ chất khơ 10– 12oP sản phẩm cuối có độ cồn – 5% (v/v) Lên men bia nồng độ cao. .. cấy đến trình lên men bia nồng độ cao So sánh hiệu giải pháp tăng tỷ lệ giống cấy giải pháp sử dụng tỷ lệ giống cấy thơng thường có bổ sung chất dinh dưỡng lên men bia nồng độ cao Nghiên cứu sử