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”
GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM NGÂN 3005080167
NGUYỄN THỊ DIỄM THÚY 3005080415
NGUYỄN THỊ THÚY VI 3005080199
NGUYỄN VĂN TÀI 3005080185
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

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
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 3
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
2.5.2.3 LÊN MEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÁN LIÊN TỤC 31
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

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.

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

 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.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
12
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 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
 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:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
13
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 Phản ứng 9: 2P glycerate bị loại nước để tạo thành
phosphoenolpyruvate là phản ứng thuận nghịch được xúc tác bởi
enzyme enolase.

 Phản ứng 10: Chuyển nhóm phosphate từ phosphoenolpyruvate đến
ADP, phản ứng được xúc tác bởi pyruvat kinase, để tạo ATP và

1.2.2.2.1 Glyxerin:
Nếu gọi glyxerin là sản phẩm bậc hai của quá trình lên men thì điều đó là hoàn
toàn đúng. Nhưng nếu nói rằng glyxerin là sản phẩm chính thứ ba của quá trình trên
thì cũng không sai. Ta hãy nhớ lại ở sơ đồEmbden-Meyerhor. Ở phản ứng thứ tư,
sau khi tạo thành phosphodioxyaxeton, phản ứng có thể sẽ tiến triển theo chiều
hướng khác nếu các yếu tố bên ngoài thay đổi . Từ hợp chất này dưới sự xúc tác của
coenzim NAD
+
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
1.2.2.2.2 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 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
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
16
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
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.

2C
3
H
8
O
3
+ NH
3
+ CO
2.
Ở trường hợp thứ hai, axit glutamic bị deamin đến axit xetoglutaric, còn axit
piruvic thì được amin hoá đến alanin. Axit xetoglutanic bị decacbonxyl, và aldehit
thu được tham gia ngay vào phản ứng oxy hoá - khử với axetadehit. Kết quả của
dãy quá trình này là ta nhận được axit susinic và etanol:
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
17
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
COOH.CH
2
.CH
2
.CHNH
2
.COOH + CH
3
CO.COOH =
COOH.CH
2
.CH
2

OH.
Hàm lượng của axit susinic ở trong bia khoảng 60-70 mg/l.
Trong quá trình lên men chính, ngoài những axit trên đây còn tạo thành một số
axit bay hơi khác, chủ yếu là axit axetic và axit fomic. Axit axetic nhận được bằng
con đường phân hoá axetaldehit. Trong trường hợp này nó bị oxy hoá thành axit
axetic, còn hydro của nước thì liên kết với phân tử aldehit thứ hai để tạo thành
etanol. Hàm lượng trung bình của axit axetic ở trong bia là khoảng 80-100mg/l còn
axit fomic đến 30 mg/l.
1.2.2.2.4 Ester và aldehid:
Este là sản phẩm bậc hai không thường trực của quá trình lên men chính. Nó
không phải là sản phẩm tạo thành từ hoạt động sống của tế bào nấm men mà là kết
quả của sự tương tác giữa các sản phẩm bậc hai thường trực: este hoá các axit bay
hơi và không bay hơi với các loại rượu khác nhau. Chiếm khối lương nhiều nhất
trong khối este là atyl axetat (15-20 mg/l ) chứa ít nhất là izoetyl formiat (0,8 – 1
mg/l ), còn izoamin axetat thì chỉ có vết . Tổng lượng của chúng trong 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.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
18
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
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

3
–CHO CH
3
–CO –CHOH –CH
3
Axetoin
CH
3
–CHOH –CHOH –CH
3

khử (+H
2
)

CH
3
CO –CHOH –CH
3
2,3_butadiol
oxyhoá (-H
2
)
axetoin
CH
3
–CO –CHOH –CH
oxyhoá (-H
2
)

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:
1.2.3.1 Hệ ezyme xúc tác quá trình lên men bia:
Tế bào nấm men chứa một tập hợp enzyme rất phong phú và đa dạng. Ngoài
những enzyme điều khiển quá trình hô hấp của tế bào và cơ chế phosphoryl hóa,
quá trình lên men còn được hoạt hóa bởi một tập hợp gồm nhiều enzim khác.
Các phản ứng xảy ra trong dãy quá trình chuyển hóa của lên men rượu được xúc
tác bởi 12 enzim khác nhau với sự tham gia của 2 coenzim (acid 2,3 –
diphosphoglyxerinic và phat), hai cofactor hữu cơ (ATP/ADP và NAD/ NADH), và
hai chất hoạt hóa vô cơ (Mg
2+
và K
+
).
1.2.3.1.1 Aldolaza:
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
20
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
Aldolaza được phát hiện vào năm 1934. Thoạt đầu nó được gọi là zimoherxaza.
Enzym này xúc tác phản ứng thuận nghịch bẽ gãy phân tử fructozo-1,6-diphosphat
thành phosphodioxyaxeton và phosphoglyxeradehid.
1.2.3.1.2 Triozophosphatdehydrogenaza:
Enzym này xúc tác sự chuyễn hóa của andehid 3-phosphoglyxerinic thành axit
1,3-diphosphoglyxernic. Phản ứng chỉ xảy ra trong môi trường có sự hiện diện của
NAD
+
và phosphat vô cơ.
1.2.3.1.3 Phosphoglyxeromutaza:
Enzym này xúc tác phản ứng đồng phân hóa 3-phosphoglyxerat thành 2-
phosphoglyxerat. Trong trường hợp này nhất thiết coenzym phải là 2,3-

hệ.
• Có khả năng chống chọi tốt với những điều kiện bất lợi của môi
trường .
• Cho bia có hương vị tốt, ít các sản phẩm phụ không mong muốn,
nhất là diaxetyl.
1.2.3.2.2 Các chủng nấm men bia thường sử dụng:
Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, chúng phân bố rộng rãi trong thiên
nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất trồng nho và các nơi trồng hoa quả.
Nhiều loài nấm men có khả năng lên men rượu. Từ lâu người ta đã biết sử
dụng nấm men để sản xuất rượu bia. Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại
chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới
50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng
để sản xuất protein. Ngoài ra nấm men còn được sử dụng trong công nghệ
sản xuất bánh mì. Tuy nhiên, cũng có nhiều loại nấm men có hại, gây bệnh
cho người và gia súc, làm hư hỏng lương thực, thực phẩm.
Nấm men dùng trong sản xuất bia thường là các chủng thuộc giống
Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi
trường nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các
acid amin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau
đó, hàng loạt các phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
22
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
để chuyển hoá các chất này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát
triển và lên men của nấm men được tiến hành.
Dựa vào đặc tính công nghệ ta phân làm hai loại: nấm men nổi và nấm
men chìm giữa chúng có sự khác nhau cơ bản sau:
• Về đặc tính hình thái:
Nấm men chìm: Hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chội đứng riêng lẻ hoặc
cặp đôi. Hình dạng chủ yếu là hình cầu.

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.
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 khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào. Trong phòng thí
nghiệm, để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường
10% và bảo quản ở nhiệt độ 2 ÷ 4
0
C. Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền 1
lần.
Ðể đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí nghiệm
cho đến 5 ÷10lít. Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt trong phòng
bên cạnh phân xưởng lên men. Mỗi lần nhân giống , thể tích men giống tăng từ 3 ÷
5 lần.
Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 25
0
C. Trong
phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18 ÷ 20
0
C. Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất
thì cho nó phát triển ở 12 ÷ 15
0
C và tiếp tục giảm đến 6 ÷ 10
0

“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” TRANG
25

Trích đoạn MẶT BẰNG VÀ THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ: Thiết bị lên men phụ:

---