BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ LÊN MEN
ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
LỚP 10DSH01
SINH VIÊN THỰC HIỆN: CHUNG NGỌC MI MI
PHAN THỊ NGỌC ÁI
CHÂU NGỌC MINH THI
PHẠM THÙY TRANG
I. SẢN PHẨM LÊN MEN: BIA
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
1. Giới thiệu sản phẩm:
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.
2. Lịch sử phát triển:
Bia đã được phát hiện từ 8000 năm trước, ở xứ Mesoptamia là một trong những nơi xuất hiện
nền văn minh sớm nhất của nhân loại. Dân du mục tình cờ phát hiện khi lúa dại được ủ sẽ bị vi
sinh vật tự nhiên tác động tạo ra một dung dịch uống được, cùng với thời gian dung dịch này đã
trở thành một thứ thức uống rất được ưa thích.
Đến 7000 năm TCN con người ở xứ Babilon đã tìm ra cách làm bia từ lúa mạch (hạt đại
mạch) và lúa mì, vài năm sau đó người Ai Cập cổ đại, Ba Tư, các nước lân cận ở vùng Trung
Đông Châu Á rồi tràn xuống các nước phía Nam cũng đã tìm ra cách làm bia với vị thơm ngon
Tên nước Sản lượng Tên nước Sản lượng Tên nước Sản lượng
Mỹ 250,67 Mehico 45,6 Hà Lan 22,4
CHLB Đức 102,12 CHDC Đức 40,6 Colombia 21,67
Anh 87,34 Tây Ban Nha 56,7 Nam Phi 19,3
Nhật 80,07 Canada 38,9 Bỉ 17,8
Nga 81,13 Cezh&Slovakia 39,89 Nam Tư 24,5
Braxin 67,9 Pháp 41,9 Ba Lan 32,2
Trung Quốc 78,98 Úc 30,2 Italia 76,8
Bảng 2. 19 nước tiêu thụ bia nhiều nhất thế giới (năm 2005) (ĐVT: lít/người/năm)
Tên nước Sản lượng Tên nước Sản lượng Tên nước Sản lượng
CHLB Đức 146,6 Áo 118,5 CH Ailen 80,0
CHDC Đức 140,0 Úc 111,3 Thụy Sĩ 69,4
Đề tài: Lên men bia Page 3
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
Cezh&Slovaki
a
133,4 Anh 100,1 Bungary 64,3
Đan Mạch 125,0 Hungary 99,4 Tây Ban Nha 62,0
Tân Tây Lan 123,5 Mỹ 90,8 Veneduela 60,0
Bỉ 119,9 Hà Lan 86,0
Lucxambua 119,3 Canada 83,0
3.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam
Trong những năm gần đây, nhiều nhà máy xí nghiệp bia lớn được đầu tư công nghệ tiên tiến
hiện đại. Cụ thể, công ty bia Hà Nội đã đầu tư hệ thống bồn lên men, lấp thêm 2 hệ thống máy
chiết chai và dây chuyền làm lon bia… hiện đại đưa năng suất từ 30 triệu lít/năm lên 50 triệu
lít/năm. Công ty bia Sài Gòn đầu tư công nghệ và thiết bị rất hiện đại đưa năng suất từ 77,6 triệu
lít/năm lên 166 triệu lít/năm. Các nhà máy bia BGI Tiền Giang, nhà máy bia Tiger, Heneiken…
Việt Nam đã và đang trên đà mở rộng quy mô sản xuất với công suất được nâng lên rất nhiều lần.
Ngoài những nhà máy có tên tuổi sản phẩm đạt chất lượng quốc tế như bia Sài Gòn, Hà Nội,
Tiger, Heneiken,… thì ở địa phương khắp trên cả nước đều có sản xuất bia với quy mô vừa và
fructose-6-P, biến một aldose thành một ketose.
Phản ứng 3: Phosphoryl hóa fructose-6-P thành fructose1,6 biphosphate
Phản ứng 4: Phân cắt Fructose 1,6 biphosphate
Fructose1,6 biphosphate bị phân cách thành 2 phân tử triozophosphat cụ thể là aldehit 3 –
phosphoglyxerinic và phosphodioxyaxeton. Phản ứng này được sự xác tác của enzim aldolase.
Đề tài: Lên men bia Page 5
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
Phản ứng 5: Chuyển hóa nội phân tử triose phosphate
Chỉ một trong hai triose phosphate là aldose: 3-P glyceraldehyde tham gia tiếp vào quá
trình đường phân. Nhưng dihydroxyaceton-P có thể được chuyển hóa thành 3-P glyceraldehyde
nhờ triose phosphate isomerase.
Phản ứng 6: Oxy hóa 3-P glyceraldehyde thành 1,3 biphosphoglycerate
Xúc tác cho phản ứng này là enzyme 3-P glyceraldehyde dehydrogenase, có coenzyme
NAD
+
, trong trung tâm hoạt động có nhóm –SH.
Phản ứng 7: Trong phản ứng này gốc phosphate cao năng của 1,3 biphosphoglycerate
chuyển cho ADP để tạo ATP ( oxy hóa phosphoryl hóa mức cơ chất) và 3P glycerate
Đề tài: Lên men bia Page 6
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
Phản ứng 8 : Chuyển hóa 3P glycerate thành 2P glycerate
(chuyển gốc P nội phân tử) nhờ enzyme phosphoglycerate mutase cần Mg2+ cho hoạt động
của nó. Đây là phản ứng thuận nghịch:
Phản ứng 9: 2P glycerate bị loại nước để tạo thành phosphoenolpyruvate là phản ứng
thuận nghịch được xúc tác bởi enzyme enolase.
Đề tài: Lên men bia Page 7
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
+
sẽ tạo ra thành α-glyxerophosphat. Sau đó với sự có
mặt của photphataza,glyxerin và axit phosphoric được tạo thành. Theo Pasteur thì lượng glyxein
trong quá trình lên men có thể tích tụ đến 3 g/l.
Glyxerin là một cấu tử rất quý đối với bia, vì nó làm mềm vị và làm tăng thêm độ đậm đà cho
sản phẩm. Glyxerin cũng có thể thu nhận được bằng con đường đề amin của axit glutamic
b. Rượu bậc cao:
Ở trong bia chứa các loại rượu bậc cao như: propylic izopropylic, butylic, izobutylic, amylic,
izoamylic, và nhiều loại khác. Khối lượng của chúng dao động trong khoảng rộng từ 20 đến 95
Đề tài: Lên men bia Page 9
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
mg/l nhưng thông thường là khoảng 50 đến 60 mg/l . Ở điều kiện lên men nổi hàm lượng rượu
bậc cao lớn hơn lên men chìm do lên men ở nhiệt độ cao hơn. Trong các loại rượu bậc cao thì hàm
lượng izoamylic cao nhất.
Từng loại rượu bậc cao đều tạo cho bia có hương, vị riêng biệt nhưng nhìn chung đó không
phải là đặc trưng của bia mà chúng tạo cho khứu giác những cảm giác khó chiụ. Nói tóm lại các
loại rượu bậc cao gây ảnh hưỏng tiêu cực đến chất lượng cảm quan của bia.
Cơ chế tạo thành rượu bậc cao đến hiện nay chưa được giải thích thỏa đáng do đó ta không đề
cập đến nhiều.
c. Acid hữu cơ:
Axit hữu cơ là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình lên men rượu và quá trình trao đổi
sinh dưỡng nitơ trong tế bào nấm men. Chúng cũng là sản phẩm của sự đồng lên men do vi
khuẩn gây ra khi dịch đường houblon hoá bị nhiễm.
Axit lactic và axit xitric được tạo thành từ axit piruvic. Trong trường hợp này axit piruvic
không bị decacbonxyl mà là bị khử thành axit lactic. Hàm lượng trung bình của chúng trong bia là
khoảng 150-200mg/l. Nếu dịch lên men bị nhiễm khuẩn lactic thì hàm lượng của chúng tăng vọt
lên rất nhiều lần.
Một sản phẩm thương trực khác trong nhóm axit hữu cơ là axit susinic. Nó được tạo thành do
quá trình deamin axit glutamic hoặc qua phản ứng chuyển amin. Trong trường hợp thứ nhất, chất
nhận hydro là aldehit triozoglyxerinic, vì lẽ đó, song song với việc tạo thành axit susinic ta còn
phản ứng oxy hoá - khử với axetadehit. Kết quả của dãy quá trình này là ta nhận được axit susinic
và etanol:
COOH-CH
2
-CH
2
-CHNH
2
-COOH + CH
3
-CO-COOH = COOH-CH
2
-CH
2
-CO-COOH +
CH
3
CHNH
2
-COOH
COOH-CH
2
-CH
2
-CO-COOH
-CO
2 COOH-CH
2
-CH
2
bia dao động trong khoảng 30-80 mg/l. Với rượu etylic, axit cacbonic có thể tham gia phản ứng
để tạo thành các este mono và dietyncacbonat không bền vững.
Este có ý nghĩa quan trọng trong việc hình thành vòng thơm của bia. Tuy không phải là sản
phẩm bậc hai thường trực nhưng 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.
Aldehid là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình trao đổi chất nấm men, và cũng có thể
được tạo thành qua con đường oxy hoá các loài rượu. Chiếm nhiều nhất trong bia thì có
axetaldehid, hàm lượng của nó, là 5-7 gm/l. Tổng lượng andehid trong bia dao động từ 9 đến 10
mg/l. Ở điều kịên yếm khí,lượng andehid tạo ra ít hơn so với ở điều kiện hiếu khí.
Ở mức độ vừa phải (10-15 mg/l), andehid làm tăng hương cho bia, nhưng nếu cao quá thì vai
trò của nó lại trở thành tiêu cực.
Trong giai đoạn lên men phụ hàm lượng andehid của bia giảm đi rất nhiều.
e. Axetoin, diaxetyl và 2,3 – butandiol:
Ba hợp chất này thu nhận đươc ở chủ yếu giai đoạn lên men chính và là do kết quả của các
quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men. Chúng là sản phẩm bậc hai thường trực của các quá
trình lên men yếm khí và hiếu khí. Trong ba hợp chất này thì nguy hiểm nhất đến hương và vị của
bia là diaxetyl. Diaxetyl không màu đến vàng nhạt, có mùi hôi cực mạnh và vị đắng gắt rất khó
chịu, tác động rất mạnh đến hệ thần kinh con người. Chỉ số chất lượng N
0
=
1cho tất cả các loại bia
được bán ra thị trường được Công ước bia châu Âu quy định là “hàm lượng diaxetyl không được
vượt quá 0,2 mg/l.
Nếu xem axit piruvic là điểm xuất phát thì diễn biến tạo thành ba hợp chất này có thể biễu
diễn như sau:
CH
3
–CO –COOH
2,3_butadiol
oxyhoá (-H
2
)
axetoin
CH
3
–CO –CHOH –CH
oxyhoá (-H
2
)
CH
3
–CO –CO –CH
3
Axetoin
khử (+H
2
)
Diaxetyl
Trong quá trình lên men chính lượng diaxetyl tạo thành khoảng 0.35 - 0.55 mg/l. Trong thời
gian tàn trữ chúng bị khử và hàm lượng giảm xuống dưới mức cho phép. Thời gian cần thiết cho
quá trình khử này ít nhất là 3 tuần ở các hệ thống lên men cổ điển. Quá trình khử diaxetyl là một
trong những chỉ tiêu hàng đầu để xem xét là quá trình tàng trữ đã đạt hay chưa đạt.
f. Hydro sunfua (SH
2
) và mercaptan:
Nguồn gốc tạo thành các hợp chất này là các hợp chất chứa gốc sunfat,sunfit và các amin chứa
lưu huỳnh ở trong dịch đường. Ở thời điềm lên men chính và đặc biệt là ở giai đoạn lên men phụ
và tàng trữ bia non, điều kiện tạo ra khá thuận lợi cho quá trình khử các nhóm disunfit (-S-S-)
• Về đặc tính sinh lí:
Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các loại đường
trisacarit, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm có enzym có thể sử dụng hoàn toàn đường
raffinoza trong khi đó 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 nổi. Khả năng tạo bào tử của 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 bụi là loài nấm men phân ly mịn trong 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 bông rất có ý nghĩa quan trọng trong thực tế sản xuất bia, làm cho bia
nhanh trong nhưng 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 -
12
0
C, nấm men nổi là 14 - 25
0
C.
Từ năm 1984, nhà phân loại học nấm men người Hà Lan, Kreger-Van-Rij đã xếp nấm men
nổi và nấm men chìm vào cùng một loài với tên gọi là Saccharomyces cerevisiae.
IV. PHÂN LOẠI VI SINH VẬT
5
OH + 2CO
2
+ 112,86 KJ
1Kg 0,51kg 0,49kg 627KJ
VII. NGUYÊN LIỆU
Các nguyên liệu chính để sản xuất bia:
• Malt đại mạch
• Hoa houblon
• Nước
• Nấm men bia
• Các chất phụ gia
Bên cạnh Malt đại mạch ta có thể dùng thêm các nguyên liệu phụ như bột mì, bột gạo, bột
ngô,…
Trên thế giới bia được sản xuất theo công thức chung sau :
BIA = MALT ĐẠI MẠCH + HOUBLON + NƯỚC
1. Nước :
Trong sản xuất bia nước là một nguyên liệu không thể thiếu được, chiếm khoảng (77-99)%
trong bia thành phần. Để sản xuất 1 lít bia cần phải tiêu tốn khoảng 25 lít nước .Trên dây chuyền
công nghệ chính, nước dùng trong quá trình nấu, pha loãng dung dịch đường để lên men, thậm chí
nước còn là 1 chất tải lạnh trung gian có nhiều tính ưu việt cung cấp cho quá trình làm lạnh dịch
lên men, cũng như các quá trình lên men… Nước đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành vị
của sản phẩm, nước dùng để uống, vì thế nước trở thành thành phần chính của dây truyền sản xuất
bia.
Nước dùng trong công nghệ sản xuất bia đòi hỏi phải đạt được chỉ tiêu chất lượng quan trọng
như :độ cứng, độ pH, hàm lượng khoáng chất và chỉ tiêu về vi sinh…
Nước dùng trong công nghệ sản xuất bia luôn phải được kiểm tra trước khi đưa vào sử dụng,
nếu nước không đạt chất lượng nó là nguyên nhân gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng
sản phẩm.
Nước dùng cho sản xuất bia tốt nhất là nước rất mềm hoặc ít ra nước mềm, thích hợp nhất là
2. Malt đại mạch
Đại mạch là một loại ngũ cốc, được chia làm hai nhóm: đại mạch mùa đông (gieo hạt mùa
đông, thu hoạch vào mùa hè) và đại mạch mùa xuân (gieo hạt vào mùa xuân, thu hoạch vào mùa
thu). Chu kỳ sinh trưởng của đại mạch thông thường từ 100 ngày đến 120 ngày.
Hạt đại mạch được cấu tạo từ ba bộ phận chính: vỏ, nội nhủ, phôi. Trọng lượng trung bình của
hạt đại mạch khoảng từ (40-50)g/1000 hạt, kích thước hạt tương đối nhỏ, nó có hình dạng gần
giống như hạt lúa.
Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia, malt là sản phẩm được sản xuất từ hạt đại
mạch, khi cho hạt đại mạch nảy mầm trong những điều kiện nhân tạo, sau đó loại bỏ mầm sấy khô
sẽ thu được đại mạch, sau đó bảo quản.
Qua quá trình nảy mầm một lượng lớn enzyme xuất hiện và tích tụ trong hạt đại mạch nảy
mầm. Trong đó chủ yếu là enzyme amilaza, proteaza, và một số enzyme khác, những enzyme này
rất hữu ích bởi vì nó tham gia vào xúc tác sinh học trong quá trình sản xuất bia. Chất lượng malt
được quyết định bởi các giống đại mạch, các loại malt đại mạch khác nhau sẽ cho chất lượng bia
khác nhau. Malt được dùng trong sản xuất bia là loại malt được sản xuất từ các đại mạch hạt to,
vỏ mỏng, hàm lượng protein thấp, độ hòa tan cao không gây khó khăn trong quá trình xử lý. Quá
Đề tài: Lên men bia Page 15
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
trình đường hóa cũng như lọc bã làm cho bia có độ trong cao, bảo quản được lâu. Các enzyme
trong malt đại mạch là những nhân tố thực hiện việc chuyển hóa các chất trong thành phần hạt đại
mạch (tinh bột “polyglycoza”, protein, cenluloza,… ) thành nguyên liệu mà nấm men có thể sử
dụng được để tạo ra bia (các loại đường, các acid amin tự do, các vitamin, chất khoáng đa vi
lượng,… ).
Sơ đồ quy trình sản xuất malt đại mạch từ hạt đại mạch
Malt phải luôn được giữ trong khô ráo thoáng mát để phòng chuột, mối và các loại côn trùng
phá hoại. Thường xuyên đạo trộn malt và thổi không khí khô vào kho, nhiệt độ bảo quản malt nhỏ
hơn hoặc bằng 30
0
C để tránh sự hoạt động của men và vi sinh vật làm tiêu hao các chất dinh
mốc, chua, úng hoặc xuất hiện mùi lạ,…
Vị Nhai thử có vị ngọt nhẹ, không có vị đắng có chịu
Độ tinh khiết
Không lẫn tạp chất, sạn, rơm rác, tạp chất lạ. Nếu có thì mức độ cho
phép phải nhỏ hơn 1%.
Độ cứng Hạt cần phải xốp, dòn, không chai cứng
Độ thủy tinh Hạt xốp, không có độ thủy tinh lớp ngoài hay tâm hạt.
Khả năng nẩy mầm
Hạt không còn nẩy mầm trong điều kiện vô trùng, nếu có thì mức
độ cho phép < 5%.
Độ ẩm
Nhỏ hơn 5%, vì nếu độ ẩm quá lớn thì xay ra không mịn và dính
vào rulô làm hư máy móc thiết bị,
Chỉ tiêu qua màng ray
90% trên sàng có kích thước lỗ 2,5mm, 99% trên sàng có kích
thước lỗ 2,2mm
Trọng lượng hạt Xấp xỉ từ (40-45)g/1000 hạt
Dung trọng Từ (500-530)g/lít
Hoạt lực của malt Từ (280-350) độ Windish Kolbach
Độ hòa tan Khoảng (76-78)%
Tỉ lệ nghiền mịn/thô Khoảng 2,5
Thời gian đường hóa Khoảng từ (10-20) phút ở 70
0
C
3. Hoa houblon (Hoa bia)
Sau malt đại mạch và nước thì hoa houblon là nguyên liệu chính thứ 3 không thể thiếu được
trong công nghệ sản xuất bia, là nhân tố góp phần quan trọng tạo ra mùi vị đặc trưng của bia (mùi
Đề tài: Lên men bia Page 17
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
Bảo quản hoa houblon ở kho lạnh khô và tối, nhiệt độ bảo quản dao động trong khoảng
(-2 - 0,5)
0
C. Nhiệt độ cao, không khí ẩm và ánh sáng mặt trời sẽ làm giảm chất lượng của hoa
houblon, vì vậy khi bảo quản nên tránh những tác nhân này. Giữ môi trường bảo quản khô ráo và
độ ẩm từ (8 – 10)% là tốt nhất, khi bảo quản nên xếp houblon trên những giá đỡ nhiều tầng.
4. Nấm men bia
Trong công nghệ sản xuất bia, để chuyển dịch men hay còn gọi là nước nha được điều chế từ
các nguyên liệu chính (nước – malt đại mạch – hoa houblon) thành bia thì phải có tác nhân làm
chuyển hóa cả chất lẫn lượng của quá trình đó và tác nhân đó chính là nấm men, vì vậy nấm men
là tác nhân không thể thiếu được trong công nghệ sản xuất bia.
Nấm men sử dụng trong công nghệ sản xuất bia là loại vi sinh vật đơn bào thuộc giống
saccharomyces, nó có kích thước trung bình của tế bào từ (6 – 9) µm. Sinh sản dưới hình thức nảy
chồi và phân cắt, đây là hình thức sinh sản vô tính. Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng của chúng
nằm trong khoảng từ (25 – 30)
0
C và ngừng hoạt động trên 40
0
C, cũng có thể chết ở nhiệt độ này.
Khác với các sinh vật kỵ khí bắt buộc phải sống trong môi trường hoàn toàn không có oxy
(O
2
), hoặc vi sinh vật hiếu khí bắt buộc phải sống trong môi trường có O
2
, nấm men bia có thể
phát triển trong môi trường có O
2
lẫn môi trường không có O
2
. Nấm men đóng vai trò quyết định
lớp của thiết bị lên men, nhiệt độ sinh trưởng và phát triển tạo sinh khối tốt nhất của loài này là từ
(6 – 7)
0
C tương đối thấp so với nấm men nổi.
Ưu điểm:
Nó có khả năng đặc biệt kết dính vào nhau thành từng chùm rồi lắng xuống đáy thiết bị lên
men thành lớp chặt, thuận tiện cho việc tách lớp tế bào đó là men giống cho đợt sản xuất tiếp
theo.
Vì nó có tính chất trên do đó quá trình lọc, phần riêng để có sản phẩm tốt dễ dàng hơn nhiều
so với nấm men nổi, không cần thiết bị lọc, phân riêng menbrane.
Nhược điểm:
Do tính chất kết dính tạo thành lớp ở dưới đáy thiết bị lên men mà bề mặt tiếp xúc của nó với
cơ chất (dịch lên men) bị hạn chế, khả năng tiêu hao cơ chất tạo thành sản phẩm chậm vì vậy kéo
dài thời gian lên men.
Quá trình sinh tổng hợp các chất của nấm men được thực hiện cục bộ trong dịch lên men, vì
vậy nó chịu ảnh hưởng của áp suất thủy tĩnh và áp suất do sự chênh lệch gradien nồng độ tạo ra,
ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của loại nấm men này.
Biện pháp khắc phục:
Để khắc phục những nhược điểm trên, người ta thiết kế chế tạo thiết bị lên men có cánh
khuấy, với tốc độ khuấy thích hợp và đây cũng là biện pháp khắc phục tối ưu nhất.
Đối với lên men chìm ta không thể áp dụng cho công nghệ sản xuất bia hiện đại được. Nấm
men bia đối với cả hai loài nấm men chìm và nấm men nổi ngừng hoạt động ở nhiệt độ trên 40
0
C
và nó chết dần ở nhiệt độ này, nhưng chúng lại chịu được nhiệt độ thấp rất tốt, thậm chí ở nhiệt
độ -180
0
C (nhiệt độ không khí hoặc nitơ lỏng) chúng vẫn còn sống.
Đề tài: Lên men bia Page 20
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
2
được tạo thành đi ra ngoài tế bào và tích tụ ở môi trường.
Phức hệ enzyme của nấm men cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp sinh khối nó thuộc các
nhóm enzyme sau:
• Nhóm enzyme kinaza như: Glucokinaza, Phosphofructokinaza, Phosphoglyxeratkinaza,
pyruvatkynaza,… nhóm enzyme này chủ yếu là vận chuyển các gốc tới cho quá trình phản
ứng.
• Nhóm enzyme izomeraza như: Glucozaphosphatizomeraza, aldolaza,… nhóm enzyme này
chủ yếu là thay đổi đồng phân của cơ chất.
• Nhóm enzyme mutaza như: phospholyxeratmutaza,… chủ yếu làm chức năng hoán vị các
nhóm chức trong phân tử của cơ chất.
Đề tài: Lên men bia Page 21
Công nghệ lên men GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương
• Nhóm enzyme dehydrogenaza như: NAD, NADP, FAD,… chính là enzyme oxy hóa-khử
thma gia trong quá trình chuyển hóa đường thành rượu, bia. Trong đó enzyme có tầm quan
trọng nhất là alcodehydrogenaza để chuyển hóa sản phẩm cuối cùng axetaldehyt thành bia,
rượu.
• Nhóm enzyme proteaza, lipaza và một số các enzyme khác tham gia trong quá trình thủy
phân cũng có mặt trong tế bào nấm men.
4.4. Chu kỳ sinh trưởng của nấm men
Trong điều kiện bình thường, nấm men bia sinh sản theo hình thức nẩy chồi, khi gặp điều kiện
không bình thường chúng có thể sinh sản theo hình thức tạo bạo tử. Quá trình sinh sản nấm men
bia chia làm năm giai đoạn.
a) Giai đoạn tiền phát
Giai đoạn này tế bào nấm men làm quen với tế bào sống, sinh khối chưa tăng, thành phần
môi trường không thay đổi và nếu có thì xem như đáng kể.
b) Giai đoạn logarit
Giai đoạn này nấm men phát triển rất nhanh, sinh khối tăng ào ạt, kèm theo sự thay đổi
mạnh về thành phần môi trường, nước nha chuyển hóa thành bia gần hết.
c) Giai đoạn tăng sinh chậm
4
)
3
.16H
2
O, Natrisunfat Na
2
SO
4
, Natrisunfit Na
2
SO
3
,
Canxihydroxyt Ca(OH)
2
, than hoạt tính, các polyme hữu cơ hoạt tính, các chất hữu cơ có tích điện
dùng trong kỹ thuật rửa giải xử lý làm mềm nước bằng các cột trao đổi ion (Cation), bằng phương
pháp điện ly,…
b) Nhóm chất sát trùng và điều chỉnh độ pH của nước, dịch đường
Nhóm này thường dùng các loại hóa chất như: dung dịch Cl
2
, axit sunfuaric H
2
SO
4
, axit lactic
CH
3
-CHOH-COOH,…
Nhóm này sử dụng các chất dễ bị oxy hóa như: axit ascorbic, nước oxy già H
2
O
2
, những chất
có tính tan trong nước nhưng có khả năng chống oxy hóa.
f) Nhóm chất các chế phẩm enzyme dùng trong đường hóa và lên men
Nhóm này thường dùng các chế phẩm enzyme amilase cho đường hóa, nhất là trong trường
hợp sử dụng nhiều thế liệu và malt chất lượng kém. Trong quá trình lên men cũng có thể cho thêm
các chế phẩm enzyme vào dịch lên men nhằm đẩy nhanh quá trình lên men và độ chín sinh học
của bia.
g) Nhóm hóa chất dùng ở phòng thí nghiệm và ở các bộ phận khác
Như quá trình làm lạnh thường dùng các môi chất lạnh amoniac NH
3
, các loại Freon R22,
R502,… các chất tải lạnh trung gian như: alcohol, glycol,nước muối, nước,…
h) Nhóm các chất cần thiết cho việc xử lý nấm men thu hồi và phân lập, nuôi cấy nấm men,
nhân giống trung gian.
i) Nhóm chất trợ lọc, lọc làm trong bia sau khi lên men
Nhóm này thường dùng R200, R500, R700, hoặc các bột trợ lọc kizelgua, diatomit, bentonit,
nhựa PVPP,…
Nói chung đối với các chất phụ gia bất kỳ thuộc nhóm nào đi cchăng nữa thì khi dùng cần
phải tuân theo sự nghiêm ngặt của quy trình công nghệ, phải sử dụng đúng liều lượng.
6. Nguyên liệu có thể thay thế
Malt đại mạch là nguyên liệu truyền thống không thể thiếu đối với việc sản xuất bia. Tuy
nhiên có thể sử dụng các nguyên liệu phụ thay thế một phần cho nguyên liệu chính malt đại mạch.
Các nguyên liệu phụ có thể dùng như: bột mì, bột gạo,… tỉ lệ giữa malt đại mạch và nguyên liệu
thay thế thích hợp, tùy theo từng công nghệ nhà máy sản xuất bia. Mục đích sử dụng nguyên liệu
thay thế là:
Đề tài: Lên men bia Page 24
VIII. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Đề tài: Lên men bia Page 25
Copyright: Tài liệu đại học ©