Tiểu luận: Nhân giống nấm men trong sản xuất bia

Nấm men chứa trung bình khoảng 70 – 75% nước và 25 – 30% còn lại là chất khô.Protein: chiếm khoảng 40 – 60% chất khô trong nấm men và có đủ các acid amin không thay thế.Glucid: chiếm khoảng 24 – 40% chủ yếu là glycogen, đây là chất dự trữ tế bào. Lipid: chiếm khoảng 2 – 5% là dinh dưỡng dự trữ của nấm men.Chất khoáng: chiếm khoảng 5 – 11% có vai trò quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là phospho có trong thành phần photphatid, nucleoprotein.

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Đại cương về nấm men Quá trình nhân giống nấm men

Đại cương về lên men rượu Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm men

Tiến hành lên men rượu

Đại cương

về nấm men

01

Cấu tạo tế bào nấm men

Nấm men chứa trung bình khoảng 70 – 75% nước và 25 –

30% còn lại là chất khô.

- Protein: chiếm khoảng 40 – 60% chất khô trong nấm men và có

đủ các acid amin không thay thế.

- Glucid: chiếm khoảng 24 – 40% chủ yếu là glycogen, đây

là chất dự trữ tế bào

- Lipid: chiếm khoảng 2 – 5% là dinh dưỡng dự trữ của nấm

men.

- Chất khoáng: chiếm khoảng 5 – 11% có vai trò quan trọng

trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là phospho

có trong thành phần photphatid, nucleoprotein.

Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm

men

Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nấm

men

o Sinh ra nhiều CO2

o hình cầu, oval, 7 – 10μm

o Cường lực lên men nhanh, mạnh

o Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao,

lên men từ 10 – 25oC Lơ lửng trên bề

mặt

o Chỉ đồng hóa khoảng 1/3 saccharose.

o Qúa trình trao đổi chất xảy ra mạnh

trong quá trình hô hấp

o Tiêu biểu: Saccharomyces Cerevisiae

o Ít sinh CO2, hình cầu

o Cường lực lên men yếu

o Sinh trưởng, phát triển ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ lên men từ 0 – 10oC Phân bố ở tầng sâu dưới đáy môi trường

o Sử dụng hoàn toàn lượng đường

rafinose

o Quá trình trao đổi chất chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men

o Tiêu biểu: Saccharose Ellipsoideus

 Nấm men chìm có nồng độ enzyme thấp hơn men nổi.

 Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn

chế hơn men nổi.

 Sinh khối men nổi thu được nhiều hơn men chìm.

Trong sản xuất rượu: nấm men phải có khả

năng lên men các đường nhanh và càng triệt để càng tốt, đồng thời tạo ít sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ.

Trong sản xuất bia: nấm men phải cho sản

phẩm có mùi đặc trưng thơm ngon, đồng thời phải lắng tốt và giúp cho dịch lên men nhanh chóng.

 Đa số các quy trình lên men bia sử dụng nấm men chìm

 Các quy trình nấu rượu thì sử dụng nấm men nổi

Nấm men “T” Việt Nam

o Được phân lập từ dung dịch rỉ đường.

o Tốc độ phát triển nhanh

o Lên men ở nhiệt độ cao (33 – 37oC)

trong môi trường acid có pH khoảng

4,5–5

o Lên men được rượu có nồng độ 8 – 12%

o Chịu được chất sát trùng có nồng độ 0,02 – 0,025% so với thể tích.

Nấm men chủng 396

o Chủng 396 được phân lập từ dịch rỉ đường tại Trung Quốc

o Có thể lên men được glucose, maltose, saccharose, fructose, galactose.

o Không thể lên men được dextrin và rafinose Nhiệt độ thích hợp là 33oC

o Nồng độ rượu tạo thành khoảng 10%.

Nấm men dùng trong sản xuất rượu

Loài nấm men có khả năng lên men rượu mạnh mẽ nhất và có nhiều ý nghĩa kinh tế

nhất là Saccharomyces

cerevisiae.

Quá trình nhân giống nấm men

02

Quá trình sản xuất nấm men

Nhân giống nấm men trong phòng thí nghiệm

Quá trình tạo môi trường nuôi cấy

Các yếu tố tác động đến nấm men

Chế độ nhân giống trong phòng thí nghiệm

9 lít trong thùng 15 lít 13-14 4,5-5 30  1 15-18

Video về quá trình nhân giống

Dry yeast

≤ 6%

Cream yeast 76-80%

Compressed yeast

64-72%

Sơ đồ nuôi cấy nấm men bán liên tục

Nhân giống nấm men trong sản xuất

1 Thùng gây men

2 Thùng đường hóa thêm và xử lý dịch đường

3 Thùng gây men cấp 2

4 Thùng gây men cấp 2

Sơ đồ gây giống nấm men và lên men liên tục

Độ chua dịch men giống tăng không quá 0,1°,

dung dịch đường trước khi gây men (pH=4,0) Mức nhiễm khuẩn không quá 1 con trong kính trường có độ phóng đại 400 lần.

không thuần thiết

Phương pháp lên men rượu bằng bánh men cho hiệu suất thấp, nhiều khi chỉ đạt khoảng 50% so

với lý thuyết

Đại cương về lên men rượu

03

Cơ chế sinh hóa của lên men rượu

Quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hóa

đường glucoza thành rượu etylic và CO2

Hấp thụ bề mặt → khuếch tán qua màn bán thấm → vào bên trong tế bào nấm men.

Hấp thụ bề mặt → khuếch tán qua màn bán thấm → vào bên trong tế bào nấm men.

Hoạt động xúc tác của hàng loạt enzyme mà

những phản ứng sinh hóa phức tạp xảy ra và dẫn đến sự phân hủy chất này và tổng hợp chất kia.

Hoạt động xúc tác của hàng loạt enzyme mà

những phản ứng sinh hóa phức tạp xảy ra và dẫn đến sự phân hủy chất này và tổng hợp chất kia.

Rượu ethylic và khí carbonic tạo thành thoát ra

khỏi tế bào, khuếch tán và hòa tan vào môi trường xung quanh.

Rượu ethylic và khí carbonic tạo thành thoát ra

khỏi tế bào, khuếch tán và hòa tan vào môi trường xung quanh.

Sản phẩm trung gian của quá trình lên men

Sự tạo thành alcohol cao phân tử

Sự tạo thành ester

Sự tạo thành ester

Các vi khuẩn có hại cho nấm men

có nồng độ alcohol thấp

Động học của quá trình lên

men

Tốc độ quá trình lên men xác

CO2 thoát ra trong 1 đơn vị thời

Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm

men

04

0 4

Ảnh hưởng của nồng

độ dịch lên men

Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung

0 3

0 6

Ảnh hưởng của pH

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nấm men phát triển tốt nhất ở

to opt = 30÷33oC

tmin = 5oC

tmax = 38oC

Đối với Saccharomyces,

to opt = 28÷32oC.

Đối với Saccharomyces,

to opt = 28÷32oC.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phát triển của nấm men và tạp khuẩn

Ở nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men sẽ

giảm nhanh chóng (dễ bị nhiễm lactic và nấm men

hoang dại) Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao

sẽ tạo nhiều este aldehyde và tổn thất rượu theo

CO2 sẽ tăng

Ở nhiệt độ 30oC, men dại phát triển nhanh hơn

saccharomyces 2-3 lần, ở 35÷38oC chúng phát

triển nhanh gấp 6-8 lần

Ảnh hưởng của pH đến phát triển của nấm men và tạp khuẩn

Nếu tăng pHdễ bị nhiễm khuẩn, glyxerin sẽ tạo nhiều

hơn  làm giảm hiệu suất lên men

Nếu tăng pHdễ bị nhiễm khuẩn, glyxerin sẽ tạo nhiều

hơn  làm giảm hiệu suất lên men

Do vậy trong sản xuất, người ta điều chỉnh pH tới 3,8÷4,0 để hạn chế phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại.

Ở pH ≤ 4,2 nấm men phát triển chậm hơn so với ở pH = 4,5÷5,0 nhưng tạp khuẩn hầu như không phát triển

Ảnh hưởng tới hoạt động của nấm men là do ion H+

gây nên nhưng giữa ion H+ (pH) và lượng acid đều có

Ảnh hưởng của nồng độ dịch lên men

Nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn đến làm tăng áp suất và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men

Nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn đến làm tăng áp suất và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men

Ngược lại, nồng độ dịch đường thấp sẽ không kinh tế vì sẽ

làm giảm năng suất thiết bị lên men, mặt khác sẽ tốn hơi khi

chưng cất và tăng tổn thất rượu trong bã rượu và nước thải

Ngược lại, nồng độ dịch đường thấp sẽ không kinh tế vì sẽ

làm giảm năng suất thiết bị lên men, mặt khác sẽ tốn hơi khi

chưng cất và tăng tổn thất rượu trong bã rượu và nước thải

Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khô của dịch đường từ 16 đến 18% (tùy theo mức độ thuần khiết), tương đương 13÷15% đường, để sau khi lên men sẽ nhận được nồng

độ rượu trong giấm chín là 8 đến 9% V

Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khô của dịch đường từ 16 đến 18% (tùy theo mức độ thuần khiết), tương đương 13÷15% đường, để sau khi lên men sẽ nhận được nồng

độ rượu trong giấm chín là 8 đến 9% V

Ảnh hưởng của một số hóa chất và chất sát trùng

Trong điều kiện sản xuất dù có vệ sinh sạch đến mấy cũng

khó bảo đảm vô trùng tuyệt đối, vì vậy cần phải dùng chất

sát trùng để ngăn ngừa và hạn chế tạp khuẩn

Có thể dùng nhiều hóa chất khác nhau như clorua vôi, formalin

hay fluosilicate natri

Khi dùng formalin hay fluosilicate natri, nồng độ không vượt quá 0,02% so với dịch lên men

Ngoài các hoá chất kể trên, trong dịch đường lên men luôn chứa một lượng furfurol, melanoidin, đều ít nhiều ảnh hưởng tới nấm men

Ảnh hưởng của sục khí

đường để giúp cho nấm men phát triển nhanh hơn

không cần thiết đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột

khối và aldehyde, do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu

Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung

Các chỉ tiêu

Mẫu kiểm chứng không bổ sung

N

Nguồn nito từ (NH4)2SO4 (NH2)2CO

Kết quả nghiên cứu việc

bổ sung nitơ vào dịch lên men

Kết quả nghiên cứu việc

bổ sung nitơ vào dịch lên men

Tiến hành lên

men rượu

05

Lên men rượu

Lên men gián đoạn

Thùng và các thiết bị tiếp xúc phải được vệ sinh sạch sẽ và phải được khử trùng trong 60ph ở 95-100℃

Thanh trùng xong men giống và dịch đường

có thể bơm ngay từ đầu

để trộn đều lượng men giống chiếm 10% so với thể tích thùng lên men

Dịch đường không bơm đầy thùng ngay mà bơm dần 6-8h, khống chế nhiệt độ 28-30 ℃ và pH= 4,0-4,5.

Lên men kết thúc nếu sau 8h nồng độ đường không giảm hoặc chỉ giảm 0,1-0,2%.

Lên men liên tục

Đặc điểm của lên men liên

tục là dịch đường và men

giống được cho vào thùng

đầu - gọi là thùng lên men

chính, luôn chứa một lượng

lớn tế bào trong 1ml dung

dịch Khi đầy thùng đầu thì

dịch lên men sẽ chảy tiếp

sang các thùng bên cạnh và

cuối cùng là thùng chứa

giấm chín.

Lên men cải tiến – bán liên tục

Hệ thống các thùng lên men vẫn

giữ nguyên như hiện có Đặt thêm một

thiết bị truyền nhiệt kiểu ống lồng (II)

nói với các thùng lên men

Giai đoạn lên men chính nhiệt tỏa

nhiều  mở các van c rồi bơm dịch

đang lên men qua thiết bị IIlàm lạnh

và cho chạy trở lại thùng Thao tác

được kéo dài cho tới khi nhiệt độ

thùng đạt yêu cầu công nghệ Cách

làm này không chỉ tạo điều kiện giữ

nhiệt độ mà còn tăng cường được tốc

độ lên men nhờ CO2 thoát nhanh hơn

Hệ thống các thùng lên men vẫn

giữ nguyên như hiện có Đặt thêm một

thiết bị truyền nhiệt kiểu ống lồng (II)

nói với các thùng lên men

Giai đoạn lên men chính nhiệt tỏa

nhiều  mở các van c rồi bơm dịch

đang lên men qua thiết bị IIlàm lạnh

và cho chạy trở lại thùng Thao tác

được kéo dài cho tới khi nhiệt độ

thùng đạt yêu cầu công nghệ Cách

làm này không chỉ tạo điều kiện giữ

nhiệt độ mà còn tăng cường được tốc

độ lên men nhờ CO2 thoát nhanh hơn

Chế độ vệ sinh và thanh trùng thiết bị

Ta cần bơm nước

tạo thành tia mạnh

qua vòi phun, đồng

thời không nên quá

tiết kiệm nước

Lượng nước rửa

qua vòi phun, đồng

thời không nên quá

tiết kiệm nước

Lượng nước rửa

sàn và nền nhà

thường vào khoảng

3 l/m2.

Ngoài vệ sinh bằng nước, cần định kì vệ sinh thiết bị bằng hóa chất, dùng dung dịch formalin, clorua vôi hoặc fluosilicat natri, nồng độ tùy theo

có thể 1÷2%.

Ngoài vệ sinh bằng nước, cần định kì vệ sinh thiết bị bằng hóa chất, dùng dung dịch formalin, clorua vôi hoặc fluosilicat natri, nồng độ tùy theo

có thể 1÷2%.

Dù có rửa sạch đến mấy thì sau

đó cũng cần thanh trùng bằng hơi nước Thanh trùng ở nhiệt độ

100 ℃ phải kéo dài ít nhất 30 phút Hơi tiêu tốn khoảng 10÷12 kg/m3/thùng.

Dù có rửa sạch đến mấy thì sau

đó cũng cần thanh trùng bằng hơi nước Thanh trùng ở nhiệt độ

100 ℃ phải kéo dài ít nhất 30 phút Hơi tiêu tốn khoảng 10÷12 kg/m3/thùng.

Các chỉ tiêu của giấm chín

Nồng độ rượu của giấm chín

C

D

Độ lên men

o Là nồng độ chất hòa tan trong dịch lọc giấm chín được biểu diễn theo độ saccharometre. 

o Độ lên men biểu kiến khi đo nồng độ dịch lọc ở 20℃ trong điều kiện giấm chín còn chứa rượu và CO2

o Độ lên men thực đo được khi ta đuổi hết rượu và CO2 ra khỏi giấm chín rồi thêm nước cất tới khối lượng ban đầu

o Độ lên men phụ thuộc độ thuần khiết của dịch đường hóa Độ thuần khiết càng cao thì độ lên men càng thấp và có thể âm

Đường sót sau lên men

Nếu nồng độ đường cao sẽ làm ức chế hoạt động của nấm men Làm cho hàm lượng sót lại cao, lượng ethanol hình thành

ít làm cho chất lượng của rượu giảm

Thường xác định đường sót bằng cách chuẩn

trực tiếp dịch lọc giấm chín rồi từ đó suy ra

lượng đường sót chứa trong 100ml giấm chín

Cách làm này đơn giản và cho phép so sánh

một cách tương đối hiệu quả lên men giữa các

thùng trong những điều kiện như nhau

Độ chua của giấm chín

Trong điều kiện lên men rượu, bình thường độ chua chỉ tăng 0,2 độ so với trước lên men, tương đương 0,49g axit sunfuric trong 1 lít giấm.

Nếu tăng nhiều là biểu hiện của nhiễm khuẩn mà chủ yếu là vi khuẩn lactic Độ chua tăng không chỉ mất đường do tạo axit mà còn ảnh hưởng tới hoạt độ amylaza.

Nếu độ chua tăng 1 độ thì tổn thất sẽ vào khoảng

20 đến 23 lít cồn/ tấn tinh bột.

Nồng độ rượu trong giấm chín

o Nồng độ rượu trong giấm cao hay thấp phụ thuộc dịch cháo nấu đặc hay loãng và kết quả của các giai đoạn công nghệ nấu, đường hóa

55