Báo cáo ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ sản xuất bia

ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ sản xuất bia

Bộ Công Thương

Các thành viên trong

nhóm

Phạm Nguyễn Công Danh 2005110067

Lương Duy Trường 2005110610

Lê Thị Ngọc Hân 2005110115

Nguyễn Thị Thuý Viên 200611011141

Đặng Văn Hưng 2005110176

Công nghệ sản xuất bia

Nội dung

Sản Phẩm

Công Nghệ Sản Xuất

Tổng

quan

1

Giới thiệu

- Bia là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất

bằng quá trình lên men trong môi trường lỏng và không chưng cất sau khi lên men

- Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời,

có giá trị dinh dưỡng cao và có độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon và bổ dưỡng

Nguyên liệu sản xuất bia

NƯỚC

www.themegallery com

Phần 1: Tổng quan

Nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia chiếm 82- 90%

Nguyên liệu sản xuất bia

ĐẠI MẠCH

www.themegallery com

Nguyên liệu sản xuất bia

www.themegallery com

Ươm mầm đại mạch

 Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thủy

phân tăng trưởng về khối lượng và cường lực xúc tác.

 Giải phóng chúng khỏi trạng thái liên kết tạo điều kiện để chúng phân cắt một lượng đáng kể các chất cao phân tử thành các sản phẩm phân tử thấp.

 Đồng thời phá vỡ thành tế bào làm cho hạt “mềm” ra,

tạo nên nhiều sự biến đổi cơ lý, hóa lý, hóa học trong

thành phần hạt đại mạch.

Thế liệu thay cho malt

 Thế liệu phải dồi dào nguồn glucid mà từ đó

dưới tác dụng của enzyme chuyển hóa

thành đường hòa tan

 Ví dụ:

Nguyên liệu sản xuất bia

www.themegallery com

Phần 1: Tổng quan

Hoa houblon

Hoa Houblon tạo cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, tăng khả năng tạo và giư bọt, tăng độ bền keo đồng thời tạo ra sự ổn định cho bia

Nhóm các chất phụ gia để xử lý nướcNhóm sát trùng và điều chỉnh pH

Nhóm sử dụng các chất thu hồi CO2Nhóm chống oxy hoá

Nấm

men

chìm

Nấm men nổi

Sự khác nhau của nấm men nổi và

nấm men chìm

Nấm men

 Ít nhất 1000 chủng nấm men khác nhau thuộc

loài S.ceresiviae đã được xác định Chúng bao

gồm các chủng nấm men bia, rượu vang, rượu cồn và nấm men bánh mì

Nấm men

Hiện nay nấm men bia có hai loài chính đó

là nấm men chìm S.carlsbergensis và nấm men nổi S.cerevisiae

S.cerevisiae S.carlsbergensis

Cơ chế sinh tổng hợp các sản phẩm của quá trình len men bia.

- Sinh tổng hợp các sản phẩm chính bậc 1 của quá trình len men bia : rượu etylic và co2

Chất lượng của nấm men sản xuất:

• Có khả năng lên men nhanh chóng nhiều loại đường khác nhau

• Có khả năng giữ được các đặc tính sinh lý, sinh hóa qua nhiều thế 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

Nấm men phải đủ các yêu cầu sau

Nấm

men

chìm

Nấm men nổi

Sự khác nhau của nấm men nổi và

nấm men chìm

Bia thành phẩm

Sơ

đồ quy trình

1 Nghiền

Mục đích

 Làm nhỏ hạt

→ tăng diện tích tiếp xúc với nước

→ thúc đẩy quá trình đường hóa đạt hiệu quả cao

Yêu cầu

 Malt: lớp vỏ không được nát vụn, nội nhũ phải

nghiền mịn

 Gạo: nghiền mịn

2 Đạm hóa

Mục đích

 Đảm bảo tiến trình lên men được bình thường

 Ảnh hưởng đến chất lượng của bia thành

phẩm

Thuỷ phân protein do tác động của enzyme

proteaza sẽ diễn ra theo trình tự sau:

Protein → albumose → polypeptide → peptone →

acid amin.

Có 2 loại enzyme: exopeptidase và endopeptidase.

Sản phẩm: albumose, polypeptid

 Tính đặc hiệu rất cao đối với cơ chất

 Enzyme dipeptidase chỉ phân cắt dipeptid

 Polypeptidase thì chỉ phân cắt các mạch

polypeptide có ba axit amin trở lên

 Aminopeptidase: chỉ cắt ở đầu –NH­2

 Cacboxypeptidase: chỉ cắt ở đầu –COOH

 Sản phẩm cuối cùng là axit amin

 pH = 7 – 8 và nhiệt độ khoảng 40 – 42°C

Cacboxypeptidase Aminopeptidase

Enzyme dipeptidase

Axit amin

3 Hồ hóa và dịch hóa gạo

 Mục đích: hỗ trợ cho giai đoạn đường hóa tinh

bột xảy ra nhanh và dễ dàng

 Hồ hóa là dùng tác nhân nhiệt độ làm trương

nở tinh bột ở 61 – 82°C

 Dịch hóa là enzyme α − amylase → mạch

amylose và amylopectin của tinh bột bẻ gãy các mối liên kết α − 1,4 − glucoside một cách ngẫu nhiên → giảm độ nhớt của dịch cháo

Điều kiện tối

thích

trường

Thời gian gia nhiệt

Enzyme thủy phân

Hợp chất

cao phân tử

Hợp chất thấp phân tử

4 Đường hóa:

β− amylase

 Cắt hai gốc glucoside trên toàn mạch amylose và amylopectin ở đầu không khử

 Sản phẩm là đường maltose

 α và β - amylase đều không cắt được liên kết α −

1,6 −gluside chúng dừng tác động trước điểm rẻ của mạch nhánh amylopectin

 pHopt = 5,4 ÷ 5,5

 Nhiệt độ tối thích = 60 - 65°C

 Bị vô hoạt nhanh ở 70°C

 Kiểm tra quá trình thủy phân sự chuyển

màu của sản phẩm thủy phân với iod

 gốc glucoside trong dextrin trên 60 →

dung dịch iod sẽ chuyển sang màu

xanh hoặc xanh – tím

 40 – 50 gốc → màu cafe đỏ

 số gốc glucoside ít hơn → không

chuyển màu dung dịch iot

Lọc để tách

dịch đường

ra khỏi bã malt.

Rữa bả nhằm tận dụng tối đa lượng chất hòa tan còn sót

lại trong bã.

5 Lọc và rửa bã

6 Nấu dịch đường với hoa

houblon

 Hòa tan các chất trong hoa hounlon vài dịch

đường: chất đắng, tinh dầu thơm,

polyphenol… → tạo vị đắng và hương thơm

dịu đặc trưng của bia

 Kết lắng protein cao phân tử → làm trong

dịch đường

 Tăng nồng độ chất hòa tan

 tham gia vào quá trình tạo bọt và giữ bọt cho

bia

 Tạo màu do phản ứng melanoidin

1.5 Quản lý chất lượng vệ

sinh thực phẩm

 Quản lý chất lượng VSTP

- Tổ chức triển khai

- Kiểm tra hướng dẫn

- Thanh tra điều chỉnh

 Kiểm nghiệm thực phẩm:

- Kiểm nghiệm hóa học

- Kiểm nghiệm vi sinh (kèm theo Quyết

định số 2027/2001/QĐ-BYT).

I) THẾ NÀO LÀ NHÀ QUẢN

TRỊ ?

LÀ NGƯỜI CHỈ, SỬ DỤNG TỐT NHẤT NGUỒN LỰC ĐỂ VƯỢT QUA MỌI KHÓ KHĂN ĐỂ ĐẾN THÀNH

GIỮ GÌN VÀ PHÁT TRIỂN CƠ SỞ

KINH DOANH CỦA MÌNH.

LÀ NGƯỜI ĐƯA RA QUYẾT ĐỊNH

VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN QUYẾT

ĐỊNH ĐÓ.

Hạ nhiệt độ dịch đường cho phù hợp với nấm men phát triển

(10 ÷ 12 ° C)

Một số phân tử protein

sẽ bị đông tụ và hình thành nên cặn mịn.

Lên men chính

Dịch đường

Giai đoạn

Các

tế Bào sinh sản chậm lại

Giai đoạn phát triển rất nhanh

Sinh trưởng

và Phát triển

5

Các quá trình lên men

Quá trình hóa học:

Sự giảm pH

• sự tạo thành Co2 và một số axit hữu cơ

• sự phá vỡ hệ thống đệm 5,7­7,1 của dung dịch đường

• hình thành một hệ thống đệm axit hữu cơ ở

khoảng pH= 4,3­5,7

Các quá trình lên men

Quá trình hóa học:

Sự giảm pH

• sự tạo thành Co2 và một số axit hữu cơ

• sự phá vỡ hệ thống đệm 5,7­7,1 của dung dịch đường

• hình thành một hệ thống đệm axit hữu cơ ở

khoảng pH= 4,3­5,7

Các quá trình sinh hóa

Quá trình lên men đường tạo

rượu elylic và CO2

• maltose 38-50%, maltotriose 19%

11-C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2 + Q

• nấm men còn tiết ra các amino axit, các hợp chất peptid, axit hữu cơ, các este, các rượu bậc cao, aldehyt, glycerin,…

Các quá trình sinh hóa

Sự trao đổi các hợp chất nitơ

các muối amoni vô cơ và các

acid amin phục vụ cho quá trình

sinh trưởng và trao đổi chất

Hình thành từ rượu bậc cao hay

rượu fusel tạo hương

Hình thành diacetyl, andehyt

làm giảm chất lượng bia

• Sự chuyển hóa chất béo

Chất béo có vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp tế bào nấm men

• CO2 góp phần đẩy 02 ra làm giảm thế oxi hóa khử

• Hạn chế vi sinh vật hiếu khí phát triển

• Tránh được sự oxi hóa làm giảm chất lượng bia

Sự kết mảng các tế bào nấm men

nấm men kết tủa sẽ kéo theo các chất cặn bã khác

Chất lượng nấm men

2 thấp và sự hình thành ester cũng thấp

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men chính:

Điều kiện lên men

 Nếu nhiệt độ cao thì:

• Thời gian lên men nhanh

• Mật độ tối đa đạt được cao hơn so với nhệt độ

Điều kiện lên men

 PH dịch lên men

- Ph của dịch nha trước khi lên men là từ

5,2÷5,6 và kết thúc quá trình lên men là 4,4÷4,5

Điều kiện lên men

 Ảnh hưởng bởi oxy

 Cường độ khuấy đảo dịch lên men

- Tăng cường khuấy đảo dịch lên men bia giúp rút ngắn thời

gian lên men nhưng lại tạo ra nhiều sản phẩm bậc hai, đặc biệt

là rượu bậc cao và diaxetyl

Thiết bị và thông số công nghệ

• Thiết bị lên men được đặt ngoài trời Thể tích sử

dụng của thiết bị không vượt quá 85%

• Nhiệt độ lên men chính thay đổi từ 6-15oC tùy theo chủng nấm men

• Áp suất thường

• Hàm lượng đường lên men sắp xỉ 1% thì kết thúc lên men chính

cường độ yếu hơn

Sự bão hoà CO2 trong bia

• CO2 giúp bia có khả năng tạo bọt tốt và ức chế vi sinh vật phát triển trong bia

• nạp thêm CO2 vào tank lên men phụ để đạt áp suất

P=0,8÷1,13atm

Cần giảm hàm lượng

diacetyl

Ngoài ra còn điều chỉnh

các hợp chất lưu huỳnh,

aldehyt, axit béo bay

hơi, axit amin…

Sự tự trong của bia:

tế bào nấm men và các hạt cặn mịn,

dưới tác dụng của nhiệt độ thấp (2÷4oC) và áp suất

P=0,8÷1,13atm kết hợp lại với nhau thành những hạt lớn và lắng xuống đáy bồn

 Nhiệt độ lên men 2÷4oC với áp suất

P=0,8÷1,13atm

 Thời gian lên men: tuỳ thuộc vào từng

loại bia mà có thời gian lên men khác nhau từ vài ngày đến vài tháng

Thiết bị và thông số công nghệ

áp lực trong bồn chứa bia khoảng 1,6 kG/cm2, áp lực co2 tia vào khoảng

2kG/cm2.

Hoàn thiện sản phẩm

Rót chai

Thanh trùng

Giúp ổn định chất lượng sản phẩm, kéo dài

thời gian bảo quản

Các chỉ tiêu chất lượng của bia

cảm quan:

Chỉ tiêu vi sinh vật

Tên chỉ tiêu Mức

1 Hàm lượng chất hòa tan ban đầu, % khối

lượng ở 20oC, không nhỏ hơn

4 Độ axit, ml NaOH 1 M để trung hòa 100

ml bia, không lớn hơn

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

1 Màu sắc Đặc trưng cho từng loại sản phẩm

2 Mùi Đặc trưng của bia sản xuất từ hoa houblon và

malt đại mạch, không có mùi lạ

3 Vị Đặc trưng cho bia sản xuất từ hoa houblon và

malt đại mạch, không có vị lạ

4 Bọt Khi rót ra cốc có bọt mịn, đặc trưng cho từng

loại sản phẩm

5 Trạng thái Dạng lỏng, trong

Bảng 2 : Yêu cầu cảm quan

2 Coliforms, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 50

3 E.coli, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0

4 S.aureus, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0

5 Cl.perfringens, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0

6 Tổng số nấm men-nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1 ml

sản phẩm

102

Dạng bia : bia vàng, lên men chìm,

độ cồn 4,8%V

• Độ cồn:

4.9% thể tích.

• Thành phần: Nước, Malt, Hops

• Dung tích: 330ml.

Dạng bia :bia vàng, lên

men chìm,

độ cồn 5,3%V

Dạng bia : bia không cồn, lên men chìm, độ cồn 0,9%V

Các ngiên cứu mới

Kỹ thuật lên men bia mới của người Đức

• Bỏ dung dịch mạch nha vào vại.

• Sau đó, men bia được thêm vào để biến

đường thành rượu cũng như khí CO2

Tiến trình lên men này diễn ra trong

khoảng 10 ngày.

• Men sẽ tự hoà tan và nổi lên bề mặt để

nuôi mạch nha với tốc độ ngày càng tăng

Điều đó có nghĩa là tiến trình lên men chỉ

mất vài giờ.

• Tuy nhiên, tuổi thọ của men bia sẽ cao hơn

nhiều so với tiến trình truyền thống.

Các ngiên cứu mới

Bia làm từ sữa bò

 Sử dụng không khí nóng và luôn điều chỉnh

lượng khí nóng cho thích hợp trong từng mẻ nấu.

 Sau khi sữa được làm nóng, cho một lượng men bia thích hợp và ủ cho dung dịch này nguội dần.

 Khi dung dịch này lên men, nó có màu và mùi

giống như nước chè pha sữa và trông giống như bia bình thường.

Thank You !