Lựa chọn giải pháp chế biến dịch đường trong sản xuất bia độ rượu thấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN THUẬN LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHẾ BIẾN DỊCH ĐƢỜNG TRONG SẢN XUẤT BIA ĐỘ RƢỢU THẤP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ SINH HỌC Hà Nội–Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN THUẬN LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHẾ BIẾN DỊCH ĐƢỜNG TRONG SẢN XUẤT BIA ĐỘ RƢỢU THẤP Chuyên ngành: Công nghệ sinh học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN: GS.TS HỒNG ĐÌNH HÕA Hà Nội–Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận văn kết nghiên cứu làm việc tơi, nội dung nghiên cứu kết trình bày luận văn trung thực, rõ ràng Nếu có vấn đề xảy tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, tháng 09 năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Thuận i LỜI CẢM ƠN! Để hồn thành khóa học thạc sĩ kỹ thuật chun ngành cơng nghệ sinh học mình, trƣớc hết xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới GS.TS Hồng Đình Hịa Viện Cơng nghệ sinh học & Công nghệ thực phẩm, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội tin tƣởng, tận tình bảo, hƣớng dẫn tơi suốt q trình thực hồn thành luận văn Trong thời gian học tập trƣờng xin chân thành cảm ơn tới thầy cô giáo thuộc Viện Công nghệ sinh học & Công nghệ thực phẩm, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện, quan tâm, động viên góp ý cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Văn Thuận ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN! ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ x a Lý chọn đề tài x b Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu xi c Nội dung đóng góp xi d phƣơng pháp nghiên cứu: xii e Kết luận xii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 Khái niệm bia thấp cồn không cồn: Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới Việt Nam 2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia giới 2.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia Việt Nam 2.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia khơng cồn thấp cồn giới 2.4 Tình hình Việt Nam Công nghệ sản xuất bia có nồng độ cồn thấp, lịch sử nghiên cứu đề tài 3.1 Cơng nghệ sản xuất bia có độ cồn thấp 3.2 Khoa học công nghệ sản xuất dịch đƣờng hóa (mashing) Lịch sử nghiên cứu đề tài 12 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 iii 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 15 2.1.1 Malt: 15 2.1.2 Gạo 15 2.1.3 Nấm men 15 2.1.4 Enzyme 15 2.1.5 Nƣớc 15 2.2 Hóa chất, Thiết bị 15 2.3 Địa điểm thực 16 2.4 Bố trí thí nghiệm 16 2.4.1 Xác định phƣơng pháp đƣờng hóa 16 2.4.2 Xác định phƣơng án hồ hóa 19 2.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 21 2.5.1 Nồng độ chất khô dịch đƣờng 21 2.5.2 Độ nhớt: Đƣợc đo theo phƣơng pháp EBC 8.4 21 2.5.3 Độ màu 21 2.5.4 Đo pH 21 2.5.5 Độ lên men 21 2.5.6 Phân tích thành đƣờng có khả lên men 21 2.5.7 Xác định lƣợng đƣờng khử 21 2.5.8 Xác định dextrin phƣơng pháp kết tủa cồn 22 2.5.9 Hàm lƣợng FAN (free amino nitrogen) dịch đƣờng 23 2.5.10 Hàm lƣợng Nitơ TSHT 24 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 iv 3.1 Kết malt đầu vào 26 3.2 Kết phân tích thành phần gạo: 26 3.3 Lựa chọn giải pháp đƣờng hóa 27 3.4 Giải pháp hồ hóa 37 3.4.1 Đƣờng chuẩn glucoza 37 3.4.2 Lựa chọn tỉ lệ gạo thay 38 3.4.3 Khảo sát nồng độ Enzym bổ sung 43 3.4.4 Kết khảo sát tỉ lệ malt lót q trình hồ hóa 46 3.5 Kết thời nhiệt độ đạm hóa 50 3.5.1 Khảo sát đạm hóa sử dụng malt lót hồ hóa 51 3.5.2 Khảo sát đạm hóa sử dụng chế phẩm enzyme hồ hóa 53 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 4.1 Kết luận 57 4.2 Kiến nghị 57 Tài liệu tham khảo 58 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC VIẾT TẮT AFB Bia không cồn hay có độ cồn thấp Độ hịa tan ĐHT Biểu kiến BK Enzyme E HPLC Phƣơng pháp phân tích sắc ký lỏng cao áp FAN Hàm lƣợng Nito tự Lên men phụ LMP Lên men LMC Lên men thực LMT Phƣơng pháp PP Công thức CT vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Thị phần tiêu thụ bia tồn cầu năm 2016 theo vùng………………… …2 Hình 1.2 Sản lƣợng bia qua năm ………………………………………….… Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan phƣơng pháp sản xuất bia có độ cồn thấp……………5 Hình 1.4 Sự ảnh hƣởng nhiệt độ đến hoạt động E …………………………7 Hình 1.5 Ảnh hƣởng pH đến hoạt động E ……………………………… Hình 1.6 Sự khác alpha amylase beta amylase …………….……….10 Hình 1.7 Thủy phân tinh bột q trình đƣờng hóa ………………………….10 Hình 2.1: Sự biến đổi nhiệt độ CT 1.1 …………………………………16 Hình 2.2: Sự biến đổi nhiệt độ thí nghiệm CT 2,3………………………17 Hình 2.3: Sự biến đổi nhiệt độ thí nghiệm CT ……………………… 18 Hình 3.1: Thành phần dịch đƣờng phƣơng án CT ………………………….31 Hình 3.2: Thành phần dịch đƣờng phƣơng án CT ………………………….31 Hình 3.3: Thành phần dịch đƣờng phƣơng án CT ………………………….32 Hình 3.4: Thành phần dịch đƣờng phƣơng án CT ………………………….32 Hình 3.5 Đƣờng chuẩn glucoza ………………………………………………… 37 Hình 3.6 Lƣu đồ nhiệt độ q trình cơng nghệ q trình hồ hóa ………………….47 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần trung bình dịch chiết……………………………….………11 Bảng 2.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát tỉ lệ gạo thay …………………… …….19 Hình 2.2 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ Enzyme bổ sung …… … … 19 Bảng 2.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát lƣợng malt lót bổ sung ……………….…….20 Bảng 2.4 Bố trí thí nghiệm sử dụng malt lót hồ hóa khảo sát q trình đạm hóa 20 Bảng 2.5 Bố trí thí nghiệm sử dụng enzyme hồ hóa khảo sát q trình đạm hóa 20 Bảng 3.1 Kết phân tích tiêu malt 26 Bảng 3.2 Kết phân tích tiêu gạo thay .26 Bảng 3.3 Hàm lƣợng dextrin đƣờng dịch đƣờng từ malt .28 Bảng 3.4 Chỉ tiêu hóa- lý dịch đƣờng thí nghiệm với mức nhiệt độ đƣờng hóa khác (tác giả Trần Văn Quang với đề tài: “Nghiên cứu số cơng đoạn quy trình cơng nghệ sản xuất bia không cồn) …………….………… 29 Bảng 3.5:Các tiêu theo dõi phƣơng án CT đến CT4 …… ……….30 Bảng 3.6 Các tiêu hóa-lý dịch đƣờng phƣơng án từ CT1- CT4, tính tốn quy nồng độ dịch đƣờng 10% …………………………….…………34 Bảng 3.7 Kết thu hồi chất chiết tỉ lệ đƣờng khử /dextrin phƣơng án đƣờng hóa …………………………… …………………………………………36 Bảng 3.8 Kết khảo xây dựng đƣờng chuẩn đƣờng khử theo phƣơng pháp DNS……………………………………………………………………………… 37 Bảng 3.9 Các tiêu q trình nấu bia có sử dụng 25% gạo thay trình sản xuất bia truyền thống …………………………………….…………39 Bảng 3.10 Kết khảo sát hàm lƣợng gạo thay thế….…… ……………………41 Bảng 3.11 Kết hiệu suất thu hồi tỉ lệ đƣờng khử / dextrin với tỉ lệ gạo thay ……………………………… ……………………….……………….….41 viii tổng hàm lƣợng đƣờng thí nghiệm CT 1.6 cao chiếm 96.71% khơng có nhiều thay đổi thí nghiệm sau Qua số liệu tơi nhận thấy nồng độ chất không đổi hàm lƣợng enzyme thích hợp tốc độ phản ứng lớn nhất, tăng nồng độ enzyme sau thời gian nồng độ chất nồng độ enzyme bão hòa lúc tăng nồng độ enzyme vận tốc phản ứng không đổi Sau thời gian hoạt động, chất bị phân giải dần giảm nồng độ nên tốc độ phản ứng không tăng lên mà có khuynh hƣớng giảm dần ngừng hẳn gặp điều kiện bất lợi nhƣ thay đổi nồng độ sản phẩm, chất kìm hãm, pH, nhiệt độ… Lƣợng axit amin tự có chiều hƣớng giảm xuống tăng nồng độ enzyme nhƣng thay đổi khơng đáng kể trì chế độ đƣờng hóa Hàm lƣợng axit amin bảng 3.13 phƣơng án CT 1.6 cao 104 96 mg/l tăng lên so với thí nghiệm CT 1.5 với nồng độ 0.05 % 102.95 mg/l giảm dần thấp 100.34 mg/l CT 1.8.Tuy nhiên chênh lệch nồng độ không đáng kể Mặc dù tỉ lệ đƣờng khử /dextrin có thay đổi nhƣng khơng đáng kể lựa chọn cho việc chế biến dịch đƣờng sản xuất bia có độ cồn thấp Tuy nhiên xét mặt hiệu suất thu hồi cân cấu thành sản phẩm quan trọng hiệu kinh tế phù hợp phƣơng án CT 1.7 với nồng độ enzyme 0.075 %; tỉ lệ đƣờng khử/dextrin =1:4,0 hiệu suất thu hồi 79.8% phù hợp để sản xuất bia có độ cồn thấp Tuy hàm lƣợng axit amin thấp nhƣng đƣợc nghiên cứu công đoạn 3.4.4 Kết khảo sát tỉ lệ malt lót q trình hồ hóa Khi sử dụng liệu trình sản xuất bia có độ cồn thấp khơng sử dụng chế phẩm enzyme bền nhiệt nhằm cung cấp alpha amylase phải sử dụng hàm lƣợng malt lót (vì pha bột malt trƣớc pha bột gạo nên gọi malt lót) thích hợp để nhằm cung cấp lƣợng alpha amylase cần thiết để thủy phân tinh bột Ở thí nghiệm em khảo sát lần lƣợt tỉ lệ malt lót 10%; 15%, 20%, 46 30% so với lƣợng tinh bột gạo (bổ sung làm lần) điều kiện thời gian nhiệt độ để đƣa công thức chuẩn cho hồ hóa sử dụng malt lót Ở sản xuất bia truyền thống lƣợng malt lót bổ sung vào chiếm khoảng 5% so với lƣợng tinh bột gạo cho kết thu hồi chất chiết lớn trình thủy phân tinh bột tạo đƣợc tỉ lệ đƣờng khử cao ta tham khảo để so sánh với q trình sản xuất bia có độ cồn thấp qua bảng kết 3.9 Hình 3.6 Lưu đồ nhiệt độ q trình cơng nghệ q trình hồ hóa 100°C 20 p 83°C 80°C 15 p 5p 76°C 76°C 45°C 20 p 20 p 76°C 45°C Bột gạo đƣợc xay nhuyễn pha với nƣớc với tỉ lệ 1:5 (độ nhớt tăng nhanh làm thiếu nƣớc cục dẫn đến nên dung tỉ lệ nƣớc cao) 45 oC q trình thủy phân hemixenluloza để giải phóng Enzyme thủy phân đồng thời nhiệt độ tối thích để enzyme proteaza làm việc nhằm cung cấp lƣợng FAN cho nấm men Nhiệt độ dịch cháo đƣợc nâng lên 76 độ C dừng để E alpha amylase thủy phân với hạt tinh bột đƣợc hồ hóa (chủ yếu hoạt động alpha amylase tạo dextrin) Sau khoảng thời gian giữ 20 phút nhiệt độ đƣợc nâng lên 83°C dừng lại vòng 15 phút để hạt tinh bột đƣợc hồ hóa (Theo kinh nghiệm giống gạo Việt Nam có nhiệt độ hồ hóa hồn tồn 83°C) Giai đoạn hạ nhiệt nƣớc lạnh 76 oC bổ sung malt lót lần để enzyme amylase tiếp tục làm việc dịch hóa sơ lần hai khoảng 47 20 phút Đun sôi khoảng 20 phút để thực hồ hóa triệt để hạt tinh bột sót lại trƣớc chuyển sang nồi malt Thực phƣơng án phối trộn đƣợc lựa chọn để tiến hành đƣờng hóa xác định đƣợc tiêu theo yêu cầu đƣợc trình bày theo bảng 3.14 3.15 Bảng 3.14 Bảng kết tiêu hóa lý sử dụng malt lót Mẫu Chỉ tiêu theo dõi Đơn vị CT1.9 Hàm lƣợng malt lót % so với bột CT 1.10 CT 1.11 CT 1.12 10 15 20 30 Bx 10.5 10.6 10.8 11 ml 1700 1700 1700 1700 Tỉ trọng g/ml 1.0459 1.0461 1.04676 1.0484 Hàm lƣợng đƣờng khử g/l 50.31 60.32 60.06 60.58 Hàm lƣợng dextrin g/l 44.24 43.24 40.59 45.56 Tổng lƣợng đƣờng g/l 96,55 108,73 100,65 105,58 FAN mg/l 120.32 126.9 135.86 146.26 Độ đƣờng Thể tích dịch sau đƣờng hóa gạo Qua bảng kết ta thấy lƣợng malt lót ảnh hƣởng rõ rệt thay đổi hàm lƣợng bổ sung Hàm lƣợng đƣờng khử lớn so với sử dụng chế phẩm enzyme α amilaza trình thủy phân dịch cháo đƣợc đƣa qua vùng nhiệt độ tối thích β amylaza 60-65 độ C enzyme có sẵn malt 48 Trong hàm lƣợng axit amin lớn lƣợng protein malt lót tăng lên qua thí nghiệm giữ nguyên nồng độ chất Hiệu suất thu hồi, tỉ lệ đƣờng có khả lên men/dextrin đƣợc tính bảng 3.15 dƣới để đánh giá đƣa lựa chọn cuối cho lƣợng malt lót bổ sung Bảng 3.15 Bảng tiêu hóa lý quy nồng độ chất khô 10% tỉ lệ thành phần dịch đường hiệu suất thu hồi Chỉ tiêu theo dõi Mẫu Đơn vị CT 1.9 CT 1.10 CT 1.11 CT 1.12 Lƣợng malt lót bổ sung % 10 15 20 30 Độ đƣờng Bx 10 10 10 10 ml 1700 1700 1700 1700 Hàm lƣợng đƣờng khử g/l 47.91 56.91 55.61 55.07 Hàm lƣợng dextrin g/l 42.13 40.79 37.58 41.42 Tổng lƣợng đƣờng g/l 90.05 97.70 93.19 96.49 FAN mg/l 114.59 119.72 125.80 132.96 Đƣờng lên men thực g/l 21.98 26.35 26.23 26.46 Dextrin theo độ lên men g/l 70.18 73.80 69.97 74.17 - 1:3.19 1:2.80 1:2.67 1:2.80 % 79.49 80.27 81.83 83.48 Thể tích dịch sau đƣờng hóa Tỉ lệ đƣờng lên men thực/dextrin Hiệu suất thu hồi 49 Qua kết thu đƣợc từ bảng 3.15 cho thấy công thức dẫn đến hoạt động hệ enzyme amylase ảnh hƣởng rõ nét đến trình thủy phân tinh bột điều kiện thời gian nhiệt độ, thể tích nƣớc cho thêm vào Khi quy độ đƣờng 10% cho tất thí nghiệm thấy hàm lƣợng đƣờng khử dextrin giảm dần theo nồng độ đƣợc bổ sung tăng lên, tức bổ sung malt lót lƣợng dextrin giảm Tất thí nghiệm qua vùng nhiệt độ cho hệ enzym amylase hoạt động nên hàm lƣợng đƣờng khử cao, thí nghiệm CT 1.9 với hàm lƣợng malt lót 10 % làm cho trình tiếp xúc với chất nhiều dẫn đến khả phản ứng xảy mạnh alpha amylaza có nhiều thời gian nghỉ 76 oC mà lƣợng dextrin đƣợc tạo nhiều Do q trình có bổ sung lƣợng malt lót lớn nên gia tăng lƣợng enzyme lƣợng protein vào dịch đƣờng điều tạo điệu kiện để tạo thành lƣợng axit amin tăng đột biến công thức CT 1.12 tăng thêm hàm lƣợng chất hòa tan vào dịch đƣờng nên hiệu suất thu hồi chất chiết lớn nhât với 83.48% Ở ba công thức trƣớc hiệu suất thu hồi có tăng lên tăng hàm lƣợng malt lót nhƣng Bên cạnh tỉ lệ đƣờng khử đƣợc tạo nhiều so với phƣơng án sử dụng en zyme dịch hồ hóa đƣợc đƣa qua vùng nhiệt độ tối thích cho enzyme beta amilaza hoạt động nên tỉ lệ đƣờng có khả lên men thực/dextrin giảm xuống so với thí nghiệm thử nghiệm trƣớc Có nghĩa hàm lƣợng lên men thực cao nhƣng đạt điều kiện cho dịch đƣờng sản xuất bia có độ cồn thấp Để xét mặt hiệu trình thủy phân tạo dịch đƣờng nhƣ mong muốn chi phí cho q trình sản xuất em lựa chọn phƣơng án CT 1.9 với lƣợng malt lót bổ sung 10% chia làm đợt bổ sung cho việc sản xuất bia có độ cồn thấp với tỉ lệ đƣờng có khả lên men 1/3.19 hiệu suất thu hồi 79.49 3.5 Kết thời nhiệt độ đạm hóa Với xúc tác enzyme proteaza, protein nguyên liệu thủy phân tạo thành axit amin đạm hoà tan vào dịch đƣờng Các hợp chất nitơ có vai trị quan trọng việc tạo hƣơng vị, độ bền bọt, màu sắc, độ bia Vùng nhiệt độ tối thích cho enzyme proteaza hoạt động 35 – 600C; pH = 4.6 - 50 6.0 Ngoài trình đạm hóa, thủy phân β-glucan dẫn đến q trình lọc dịch đƣờng nhanh, hiệu suất thu hồi cao Nhiệt độ thời gian đạm hóa đƣợc lựa chọn dựa phân tích đánh giá tiêu chất lƣợng dịch đƣờng mẫu thí nghiệm, tiêu theo dõi đƣợc thể qua hai khảo sát sử dụng malt lót chế phẩm enzym amilaza q trình hồ hóa sau 3.5.1 Khảo sát đạm hóa sử dụng malt lót hồ hóa Bảng 3.16 Chỉ tiêu theo dõi đạm hóa nhiệt độ khác sử dụng malt lót thay q trình hồ hóa Hàm lƣợng chất khơ (%) Thể tích dịch đƣờng (ml) Tỉ trọng (g/ml) Tên mẫu Thời gian đƣờng hóa (phút) 15 phút 10 1700 1.0439 2.1 65 53.93 44.55 97.75 20 phút 10.5 1700 1.0480 2.2 60 52.02 44.8 91.89 25 phút 10.5 1700 1.0427 2.3 60 55.4 47.3 104.1 15 phút 10 1700 1.0521 2.4 62 53.97 45.3 111.7 20 phút 10.5 1700 1.0545 2.5 60 55.85 48.4 125.8 25 phút 10.7 1700 1.0496 2.6 59 54.14 47.4 128.6 15 phút 10.5 1700 1.0545 2.7 57 52.29 47.88 120.0 20 phút 10.5 1700 1.0545 2.8 52 57.05 45.89 108.1 25 phút 10.5 1700 1.0549 2.9 53 58.42 45.56 106.8 Đạm hóa 40° C 45° C 50° C Nồng độ Axit Dextrin đƣờng amin (g/l) (mg/l) khử (g/l) Ta thấy thời gian đƣờng hóa kéo dài sử dụng malt lót q trình hồ hóa, điều trình thủy phân tinh bột cần thời gian để an pha amilaza tiếp xúc với hạt tinh bột 51 Bảng 3.17 Chỉ tiêu theo dõi đạm hóa nhiệt độ khác quy vể 10 độ Bx theo bảng 3.16 Đạm hóa 40° C 45° C 50° C Nồng độ Tên đƣờng mẫu khử (g/l) Dextri n(g/l) Axit amin (mg/l) Đƣờn g lên men thực (g/l) Dextr in thực (g/l) Tỉ lệ đƣờng/ dextrin Hiệu suất thu hồi (%) 15 phút 2.1 53.93 44.55 97.7 23.56 74.92 3.180 75.57 20 phút 2.2 49.54 42.67 87.5 21.65 70.56 3.260 79.65 25 phút 2.3 52.76 45.05 99.1 23.05 74.76 3.243 79.25 15 phút 2.4 53.97 45.30 111.7 23.58 75.69 3.210 76.15 20 phút 2.5 53.19 46.10 119.9 23.24 76.05 3.272 80.15 25 phút 2.6 50.60 44.30 120.2 22.11 72.79 3.293 81.30 15 phút 2.7 49.80 45.60 114.3 21.76 73.64 3.385 80.15 20 phút 2.8 54.33 43.70 103.0 23.74 74.30 3.130 80.15 25 phút 2.9 55.64 43.39 101.7 24.31 74.72 3.074 80.18 Khả tạo giữ bọt tính chất quan trọng bia Khơng hàm lƣợng đạm hòa tan dịch đƣờng ảnh hƣởng đến chất lƣợng bia thành phẩm mà thành phần axit amin dịch đƣờng ảnh hƣởng đến hƣơng vị bia thành phẩm Rƣợu bậc cao tiền chất trình hấp thụ axit amin, hàm lƣợng thành phần nitơ đồng hoá đƣợc dịch đƣờng ảnh hƣởng lớn đến tạo thành rƣợu bậc cao Mặt khác tạo thành este liên quan chặt chẽ đến hàm lƣợng nitơ Thành phần axit amin dịch đƣờng đa dạng, phụ thuộc vào nguyên liệu quy trình đƣờng hóa Việc thiếu thừa axit amin dịch đƣờng 52 không ảnh hƣởng đến tốc độ lên men mà ảnh hƣởng đến tốc độ tạo thành diacetyl, dầu fuzel phát triển nấm men Trong q trình đạm hóa, q trình thủy phân β-glucan tốt dẫn đến trình lọc dịch đƣờng nhanh, hiệu suất thu hồi cao Trong trƣờng hợp trình thủy phân β-glucan chƣa đạt đến mức độ phù hợp dịch đƣờng có độ nhớt cao, ảnh hƣởng đến trình lên men, trình lọc bia Sự thủy phân protein diễn mạnh 45-50 °C, giữ 45 oC kéo dài tạo nhiều sản phẩm có phân tử lƣợng thấp, giữ 55 oC tạo thành nhiều sản phẩn có phân tử lƣợng cao Hàm lƣợng axit amin cần 10-14 mg/100 ml dịch đƣờng [5] Qua liệu bảng 3.17 hàm lƣợng axit amin thí nghiệm 2.6 120.2 mg/l cao so với mẫu lại đủ để nấm men sử dụng sau này, bên cạnh hiệu suất thu hồi thí nghiệm cao so với thí nghiệm khác nên em chọn phƣơng án đạm hóa 45 độ C 25 phút với tỉ lệ đƣờng khử/dextrin = 1:3.29 với hiệu suất thu hồi 81.3% Lƣợng đƣờng có khả lên men 22.11 g/l 3.5.2 Khảo sát đạm hóa sử dụng chế phẩm enzyme hồ hóa Khảo sát chế độ đạm hóa sử dụng chế phẩm enzyme để đánh giá lựa chọn đƣợc phƣơng án tối ƣu cho chế biến dịch đƣờng sản xuất bia có độ cồn thấp với phƣơng án qua ta so sánh đƣợc hai phƣơng án hồ hóa với Kết đạm hóa đƣợc nghiên cứu nhiệt độ khác lần lƣợt là: 34°C ,37°C, 40°C, 43 °C với thời gian lần lƣợt là: 20, 30, 40 phút Kết thực ta có bảng 3.18 sau 53 Bảng 3.18 Kết đạm hóa nghiên cứu nhiệt độ khác Nhiệt độ, thời gian đạm hóa 340C 370C 400C 430C Tên mẫu Thời gian đƣờng hóa (phút) Hàm lƣợng chất khơ (%) Thể tích sau đƣờng hóa (ml) Tỉ trọng (g/ml) Độ nhớt Nito TSHT (mg/l) Hàm lƣợng Đƣờng khử (g/l) Dextrin (g/l) Hàm lƣợng axit amin (mg/l) (cp) 20 phút 3.1 30 10.5 1700 1.049 1.93 450 46.18 55.71 100 30 phút 3.2 27 11.0 1600 1.054 1.91 595 49.3 55.68 110.28 40 phút 3.3 25 10.5 1700 1.051 1.88 601 50.2 56.76 114.19 20 phút 3.4 28 10.5 1680 1.044 1.84 512 50.1 57.82 116.52 30 phút 3.5 25 11.0 1600 1.048 1.80 544 50.1 59.13 120.87 40 phút 3.6 22 10.5 1700 1.043 1.85 561 49.88 58.63 129.44 20 phút 3.7 25 10.5 1700 1.051 1.81 615 49.15 57.46 117.29 30 phút 3.8 22 10.5 1650 1.054 1.79 656 50.6 58.76 122.99 40 phút 3.9 20 10.5 1700 1.050 1.80 767 47.55 56.89 128.71 20 phút 3.1 25 10.8 1650 1.055 1.79 630 48.5 56.27 131.03 30 phút 3.11 23 10.5 1700 1.054 1.78 644 47.7 55.78 138.91 40 phút 3.12 20 10.5 1700 1.053 1.80 665 50.2 59.54 133.18 54 Bảng 3.19 Kết tiêu khảo sát q trình đạm hóa sử dụng chế phẩm amilex 4T quy 10% hàm lượng chất khơ Nhiệt độ, thời Tên Thể tích FAN Đƣờng Dextrin Đƣờng Dextrin Nito Tỉ lệ đƣờng Hiệu suất mẫu dịch đƣờng (mg/l) khử (g/l) lên men thực TSHT khử/dextrin thu hồi thực (g/l) mg/l gian đạm hóa hóa sau lọc (g/l) (ml) 340C 370C 400C 430C chất chiết (g/l) (%) 20 phút 3.1 1,7 95.24 43.98 53.06 19.22 77.82 428,5 4.05 79.73 30 phút 3.2 1,6 100.25 44.82 50.62 19.58 75.86 495,8 3.87 78.99 40 phút 3.3 1,7 108.75 47.81 54.06 20.89 80.98 522,6 3.88 79.88 20 phút 3.4 1,68 110.97 47.71 55.07 20.85 81.93 487,6 3.93 78.42 30 phút 3.5 1,6 109.88 45.55 53.75 19.90 79.40 435,2 3.99 78.54 40 phút 3.6 1,7 123.28 47.50 55.84 20.75 82.59 524,2 3.98 79.27 20 phút 3.7 1,7 111.70 46.81 54.72 20.45 81.08 585,7 3.96 79.88 30 phút 3.8 1,7 117.13 48.19 55.96 21.05 83.10 555,9 3.95 77.75 40 phút 3.9 1,7 122.58 45.29 54.18 19.79 79.68 684,8 4.03 79.81 20 phút 3.1 1,65 121.32 44.91 52.10 19.62 77.39 525 3.94 80.05 30 phút 3.11 1,6 132.30 45.43 53.12 19.85 78.70 560 3.97 80.11 40 phút 3.12 1,7 126.84 47.81 56.70 20.89 83.63 633 4.00 80.03 55 Qua bảng kết bảng 3.18 ta thấy lƣợng axit amin hòa tan tạo nhiều so với sử dụng malt lót, thời gian đƣờng hóa đƣợc rút ngắn một nửa chứng tỏ sử dụng enzyme tinh bột cơng đoạn hồ hóa đƣợc thủy phân triệt để nên sản phẩm tạo trình đƣờng hóa giàu axit amin Để đánh giá lựa chọn phƣơng án cuối ta cần đƣa hàm lƣợng chất khô để bảng 3.19 Qua liệu bảng 3.19 cho thấy tăng nhiệt độ kéo dài thời gian đạm hóa tổng lƣợng đƣờng tăng lên, hàm lƣợng axit amin tăng theo Quá trình thủy phân β-glucan tốt dẫn đến trình lọc dịch đƣờng nhanh, hiệu suất thu hồi cao Trong trƣờng hợp trình thủy phân β-glucan chƣa đạt đến mức độ phù hợp dịch đƣờng có độ nhớt cao, ảnh hƣởng đến trình lên men, trình lọc bia Tỉ lệ đƣờng khử/dextrin dao động quanh giá trị 1:4 tất thí nghiệm điều chứng tỏ điều kiện thủy phân cho kết sản xuất dịch đƣờng lên men có độ cồn thấp Tuy nhiên xét hiệu suất thu hồi, hiệu kinh tế hàm lƣợng protein phù hợp với trình lên men sau ta cần lựa chọn phƣơng án thí nghiệm thích hợp Ở thí nghiệm 3.11 hàm lƣợng axit amin là: 132.3 mg/l, hiệu suất thu hồi chất chiết cao 80.11 %, tỉ lệ đƣờng có khả lên men thực/dextrin = 1:3.97 tƣơng đƣơng với hàm lƣợng đƣờng có khả lên men 19.85 g/l phù hợp với điều kiện chế biến dịch đƣờng sản xuất bia có độ cồn thấp 56 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Trong thời gian nghiên cứu đề tài thu đƣợc thông số kỹ thuật số cơng đoạn quy trình sản xuất bia không cồn nhƣ sau: - Đã lựa chọn đƣợc phƣơng pháp đƣờng hóa theo cách phối trộn dịch ngâm malt vào dịch hồ hóa với nƣớc 1000C - Đã xác định đƣợc lƣợng gạo thay 20% - Đã xác định đƣợc lƣợng malt lót thêm vào q trình hồ hóa 10% so với lƣợng bột gạo cho hai lần bổ sung - Đã xác định đƣợc nồng độ chế phẩm enzyme amilex T cho vào trình hồ hóa 0.075 % cho lƣợng bột gạo thay - Đã xác định đƣợc thời gian nhiệt độ đạm hóa cho hai trƣờng hợp:khi sử dụng lƣợng malt lót 45oC/20 phút sử dụng chế phẩm enzyme trong hồ hóa là: 43 oC/30 phút Như vậy: - Phương án đạm hóa có sử dụng malt lót xác định dịch đường hàm lượng đường có khả lên men thực 22.11 g/l, axit amin 120.2 mg/l để sản xuất bia có độ cồn từ 0.5 -1.2% v/v - Phương án đạm hóa dùng chế phẩm amilex 4T xác định lượng đường có khả lên men thực là: 19.85 g/lít , axit amin 132.3 mg/l để sản xuất bia có độ cồn thấp từ 0.5-1.2 %v/v 4.2 Kiến nghị - Nghiên cứu bổ sung thông số kĩ thuật khác nhƣ ảnh hƣởng pH, tỉ lệ nƣớc phối trộn với nguyên liệu công đoạn hồ hóa đạm hóa - Nghiên cứu nhiệt độ đƣờng hóa sử dung enzyme - Đánh giá hiệu kinh tế sản phẩm, ảnh hƣởng công nghệ đến môi trƣờng 57 Tài liệu tham khảo Tài liệu Tiếng Việt Chính sách Quốc gia phòng, chống tác hại lạm dụng rƣợu, bia giai đoạn 2013 -2020 Phạm Thị Thanh Hải (2017) Vai trò emzym sản xuất bia Chuyên đề số 62540101 Nguyễn Thị Hiền: Công Nghệ Malt Bia 2009 Hồng Đình Hịa (2002) Cơng nghệ sản xuất malt bia, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Kabzev, I (1978) Khảo sát trình cơng đoạn đƣờng hóa với mục đích xây dựng công nghệ bia thấp cồn, Luận án tiến sĩ, Trƣờng Đại học Công nghệ thực phẩm, Plovdiv, Bulgari Nguyễn Quỳnh Vân cộng (2004) Nghiên cứu công nghệ sản xuất bia độ cồn thấp Báo cáo khoa học Đề tài 183.03RD/HĐ – CNCL, Tổng Công ty Rƣợu – Bia – Nƣớc giải khát Hà Nội Tài liệu nƣớc Analitica – EBC (2005) Hans Carl Getranke –Fachverlag Hans Carl, Nurnberg Brewing with Novozymes (1999) Novonordist A/S Cameron M Murray, Willam J Van der Meer (1991) Malt beverage process, USA 10 Domeny Zoltan, Navratil Marian, Sturdik Ernest, Smogrovicova Daniela, Subik Julius and Gemeiner Peter (2002) Patent SK10552000, Slovakia 11 Dieder Anglerot (1994) Process of making alcohol-free beer and beer aroma concentrates, France 12 Dr.Back, Werner Prof, Heikki Lommi, Wilhelmus Jacobus Petrus Maria Swinkels and Ti mo Tapio Viljava (1994) Process for the production of non-alcoholic beer and device for effecting this process 13 Fritz Schur, Peter Sauer (1989) Patent AU625538B2, Australia 14 Fritz Schur (1988) Process for the preparation of alcohol-free drinks with a yeast 58 aroma, Switzerland 15 Gilliland R B (1971) Modern Brewing Technology, CRC Press, Cleveland and Ohio 16 Harold M Broderick, Pub (1977) The practical brewer Master Brewers Association of the Americas 17 Henri J.J Caluwaerts (1995) Process for the manufacture of an alcohol-free beer having the organoleptic properties of a lager type pale beer, Switzerland 18 Kowalczyk Jorg, Franz-Schuber-Strasse (2001) Low-alcohol beer or beer-like refreshment beverages containing palatinose, Germany 19 Lusk, L T., et al (2001) Barley β-glucan and beer foam stability, J of the Amer Soc of Brew Chem 59(4), 183 – 186 20 Margaret Musarurwa (2000) Low alcohol apaque beer quality: Influence of malt, mashing conditions and wort dilution 21 Nick J Huige, Gilbert W Sanches and Alan R Leidig (1990) Process for preparing a nonalcoholic (less the 0.5 volume percent alcohol) malt beverage, USA 22 Parord (1971) production of a dietary beer, Switzerland 23 Paul R Witt (1988) Preparation of low alcohol beer, USA 24 S.Sohrabvandi cộng (2010) Alcohol-free beer: Methods of Production, Sensorial Defects, and Healthful Effects 25 Wolfgang Kunze (2014) Technology brewing and malting, 3th English edition, VLB Berlin 26 Tomáš Brányik cộng (2012) A review of methods of low alcohol and alcohol-free beer production 27 Vanderhaegen, Bart B-1000 Brusswl (BE) (2011) Low alcohol or alcohol free fermented malt based beverage and method for producing it Tài liệu Internet 28 Amin Alkhatib (2013) As Good As It Gets: Low/Non-Alcoholic Beer In Maturen markets Ngày truy cập 30/06/2018 từ http://blog.euromonitor.com/2013/11/ asgood-as-itgets-lownon-alcoholic-beer-in-mature-markets.html 29 Carlos Brito AB InBev predicts surge in low- and no-alcohol beer sales Truy cập ngày 29/07/2018 từ https://www.foodbev.com/news/ab-inbev-predicts-surge-low-no-alcoholbeer-sales/ 59 30 Difference between alcoholic and non alcoholic beers Truy cập ngày 20/07/2018 https://www.drinkaware.co.uk/alcohol-facts/alcoholic-drinks-units/alcoholic-and-nonalcoholic-beers/ 31 DS Nguyễn Hải Đăng (Theo Lifehack.org, 2017) Ngày cập 01/07/2018 https://dinhduong.online/loi-ich-tu-bia-mang-lai-cho-suc-khoe.html 32 Kirin (2017) Global Beer Consumption by Country in 2016 Ngày truy cập 29/7/2018 từ http://www.kirinholdings.co.jp/english/news/2014/1224_01.html 33 Nguyễn Thị Bích Hạnh, Nguyễn Tuyết Mai, Phan Thị Hồng Nhung Hồ Tuấn Anh (2014) Bia – Bia không cồn Ngày truy cập 30/4/2018 từ http://kiemtailieu.com/kythuatcong-nghe/tai-lieu/bia-_-bia-khong-con/2.html 34.Minh Hiếu Heniken mắt bia không cồn Truy cập ngày 25/07/2018 từ vnreview.vn/tin-tuc-xa-hoi-so/ /view_content/content/2154837/heineken-ra-mat-biakhong-con 35 Laura Donnelly Sale of Nanny State low alcohol beers are soaring, figures show truy cập ngày 29/07/2018 từ www.telegraph.co.uk/news/2018/04/29/sales-nanny-state-lowalcohol-beers-soaring-figures-show/ 36 PGS.TS Nguyễn Văn Việt Thực trạng ngành bia rƣợu Việt Nam Ngày truy cập ngày 30/07/2018 từ https://tapchidouong.com.vn/thuc-trang-nganh-bia-ruou-o-viet-nam1192.html 37 Rachel Arthur Non-alcoholic and low alcohol beers: Opportunities and challenges Truy cập 25/07/2018 từ www.beveragedaily.com/Article/2016/02/26/Non-alcoholic-andlow-alcohol-beers-Opportunities-and-challenges 38 Thiên Nam (13/04/2018) Việt Nam đứng thứ 29 giới sử dụng rƣợu, bia Truy cập ngày 03/07/2018 http://www.nhandan.com.vn/suckhoe/item/36072902-viet-namdung-thu-29-tren-the-gioi-ve-su-dung-ruou-bia.html 60 ... sung vào dịch hồ hóa - Lựa chọn đƣợc thời gian nhiệt độ đạm hóa - Lựa chọn đƣợc giải pháp chế biến dịch đƣờng hóa sản xuất bia có độ cồn thấp xii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Khái niệm bia thấp cồn... Xác định đƣợc nồng độ chế phẩm enzyme α amylase - Xác định đƣợc thời gian nhiệt độ đạm hóa - Kết luận lựa chọn đƣợc giải pháp để chế biến dịch đƣờng hóa sản xuất bia có độ cồn thấp c Nội dung đóng... dùng chấp nhận [6] Cơng nghệ sản xuất bia có nồng độ cồn thấp, lịch sử nghiên cứu đề tài 3.1 Công nghệ sản xuất bia có độ cồn thấp Hiện cơng nghệ sản xuất bia có độ cồn thấp đƣợc chia thành hai nhóm