NHÂN GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

NHÂN GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

TPHCM, 05/2013.

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Rượu là một loại đồ uống có từ lâu đời mang hương vị truyền thống của nền văn hóa ẩm thực Việt Nam và là biểu tượng của niềm tự hào về nền văn minh lúa nước

Ở nước ta, nghề nấu rượu thủ công có từ ngàn xưa và chưa có tài liệu nào cho biết chính xác có từ khi nào Ở miền núi, đồng bào dân tộc dùng gạo, ngô, khoai, sắn, nấu chín rồi lên men Men giống được nuôi với một số lá rừng được gọi là men lá Sau quá trình lên men và tiến hành cất rượu thì thu được sản phẩm là rượu trắng và nếu không qua chưng cất sản phẩm được gọi là rượu cần, một sản phẩm nổi tiếng ở vùng núi Nghề nấu rượu ở nước ta từ trước đến nay vẫn dùng men giống ở dạng bánh men hoặc men lá Trong các men này là một tập hợp vi sinh vật có khả năng đường hóa tinh bột và lên men đường thành rượu Ở nước ta rượu được sản xuất ra theo nhiều phương pháp khác nhau, trong đó phương pháp lên men rượu truyền thống bằng bánh men hiện nay vẫn được dân gian sử dụng nhiều tuy nhiên hiệu suất lên men cũng như chất lượng ruợu ở nhiều vùng, nhiều địa phương còn chưa ổn định Một trong những nguyên nhân quan trọng gây lên sự không ổn định đó chính là chủng vi sinh vật lên men trong sản xuất rượu.Vì vậy điều cần thiết phải tuyển chọn những chủng

vi sinh vật có hoạt lực đường hoá cao, hoạt lực lên men mạnh để nâng cao hiệu suất lên men và chất lượng rượu thu được Từ đó ta có thể tạo ra loại rượu truyền thống mang đậm hương vị Việt Nam và sanh tầm với các loại rượu truyền thống của các nước trên thế giới

Qua đề tài “Nhân giống nấm men trong sản xuất rượu’’ nhóm chúng tôi mong muốn giới thiệu một số phương pháp để nhân giống để tạo ra được chủng nấm men tốt, hoạt lực lên men cao để tạo ra các loại rượu có chất lượng cao

CHƯƠNG I : NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

Trong sản xuất rượu người ta thường dùng những nhóm vi sinh vật sau :

- Nấm men, để lên men dịch đường thành rượu

- Nấm mốc, để thủy phân dịch hồ tinh bột thành đường

- Vi khuẩn lactic, dùng để axit hóa dịch đường trước khi lên men

I/ Đặc điểm nấm men

Trong sản xuất cồn, rượu vang và bia người ta hay dùng chủng saccharomyces

và được chia thành 2 nhóm :

1 Nấm men nổi

- Có đặc điểm là trong giai đoạn lên men chính chúng tạo trên bề mặt một lớp bọt tương đối dày, trạng thái này duy trì cho tới khi lên men kết thúc Sau đó nấm men sẽ lắng nhưng chậm và không tạo thành lớp men xít, bám chắc ở đáy thùng

- Theo cấu trúc nấm men nổi thuộc dạng hạt, chúng ít liên kết nhau tạo thành chuỗi, dạng bóng như nấm men chìm

- Chỉ một số ít chủng có khả năng chuyển hóa đường rafinoza thành rượu và cacbonic và chỉ 1/3

2 Nấm men chìm

- Chủng có chứa enzym α-galactozidaza nên lên men hoàn toàn đường rafinoza

- Trong quá trình lên men không tạo lớp bọt dày trên bề mặt.

- Kết thúc lên men, các tế bào lắng nhanh và tạo thành lớp men xít, bám chắc ở đáy thùng

Đa số nấm men bia, rượu vang đều thuộc nhóm nấm men chìm Còn men rượu, men bánh mì và số ít men bia thuộc nhóm nấm men nổi

II/ Tính chất của nấm men trong sản xuất

Ngoài những tính chất chung là nấm men có khả năng biến đường thành rượu

và khí cacbonic, trong mỗi ngành sản xuất đều có những đòi hỏi đặc thù

- 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 và rượu vang: 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

- Trong sản xuất nấm men bánh mì: nấm men phải có khả năng sinh khối lớn, khi lên men làm nở, xốp bánh và tạo hương vị thơm ngon

- Trong chăn nuôi gia súc: phải có khả năng sinh khối lớn, đồng hóa được nhiều chất đường , axit hữu cơ, glyxerin và phải chứa nhiều protein…

III/ Các chủng nấm men

Do tính chất đa dạng cũng như truyền thống của sản xuất, nên trong mỗi ngành

và ở mỗi nước người ta thường dùng một số chủng mang ký hiệu khác nhau nhưng có cùng những tính chất cơ bản giống nhau, thỏa mãn được yêu cầu sản xuất

Ở nước ta từ nhiều năm các nhà máy rượu ở các tỉnh phía Bắc hay dùng chủng MTB (men thuốc bắc) để lên men dịch đường từ tinh bột và chủng Ri để lên men từ rỉ đường Các tỉnh phía Nam hay dùng nấm men khô bánh mì để lên men dịch đường

Ở các nước thuộc Liên Xô cũ người ta có thể dùng một trong các chủng sau đây

để lên men dịch đường từ nguyên liệu chứa tinh bột: II, XII, XV, R211,S….Còn lên men rỉ đường các nhà máy hay dùng chủng IA, B, L, G-67, G-73

- Tế bào có kích thước 5 ÷ 7µm Sinh sản bằng lối nảy chồi Ngày nay nòi này ít dùng trong sản xuất rượu.

2 Chủng XII

- Chủng XII được phân lập từ nấm men bánh mì, tế bào của chúng có hình ovan hoặc hình tròn, kích thước khoảng 5 đến 8µm, chúng sinh trưởng và phát triền khá nhanh Chu kỳ sinh trưởng của một thế hệ là 1 giờ 39 phút

- Chủng XII có thể lên men đường glucoza, fructoza, saccaroza, maltoza, galactoza, và hơn 1/3 rafinose Chủng này không lên men được các đường lactoza, kniloza, arabinoza, và inulin Nồng độ rượu trong dịch lên men có thể đạt 13%V

- Theo giáo sư Manxep thì chủng XII được xem là tốt nhất khi lên men dịch đường từ tinh bột ở các nhà máy rượu Liên Xô cũ

- Trong điều kiện nước ta hiện nay thì chủng XII thường dùng để lên men dịch đường tinh bột và chủng IA để lên men rỉ đường.

- Trong sản xuất có những trường hợp ngẫu nhiên người ta tìm được chủng tốt hơn bằng cách phân lập các thùng lên men

- Sinh sản nảy chồi nhanh sau khi cấy 12 ÷ 16 giờ, lên men tốt trong dịch

đường có nồng độ 120 ÷140 g/l và ở 160 ÷ 180 g/l vẫn có thể lên men được, nhưng hiệu suất chuyển hóa thấp

IV/ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men.

1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

- Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho phát triển của chúng Đối với nấm men saccaromyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 28 ÷ 320C Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dài hơn Mặt khác nếu có điều kiện làm lạnh tới 20 ÷ 220C sẽ hạn chế sự phát triển của tạp khuẩn

- Sau 8 đến 10 giờ nhiệt độ lên men sẽ tăng đến 28 ÷ 300C, tiếp đó cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu

- Ở nhiệt độ cao, hoạt tính nấm men sẽ giảm nhanh nhưng chủ yếu dễ bị nhiễm lactic và nấm men hoang dại Ở nhiệt độ 300C men hoang dại phát triển nhanh hơn so với saccaromyces 2 đến 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 ÷ 380C chúng phát triển nhanh gấp 6 đến 8 lần Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều este aldehyt và tổn thất rượu theo CO2 sẽ tăng.

2 Ảnh hưởng của pH

- Nồng độ ion H+ trong canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men Chúng có khả năng làm thay đổi điện tích các chất của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men

- Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong trạng thái ion nhất định, trạng thái này lại phụ thuộc vào pH của canh trường

- Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo alcol etylic là 4,5 ÷ 5,0

Đối với lên men dịch đường từ tinh bột thường khống chế ở pH= 4,8 ÷ 5,2, nhằm kết hợp giữ cho amylaza tiếp tục chuyển hóa tinh bột và dextrin thành đường lên men được

- Nếu tăng pH thì dễ nhiễm khuẩn, glyxerin sẽ tạo nhiều hơn và do đó làm giảm hiệu suất lên men Chính vì vậy khi gây men giống trong điều kiện sản xuất, người ta chỉnh pH 3,8 ÷ 4.0 để hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại

3 Ảnh hưởng nồng độ dịch lên men

- Nồng độ dịch đường quá cao sẽ làm tăng áp suất và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý nấm men Kết quả là rượu nhiều sẽ ức chế không những các tạp khuẩn mà cả nấm men

- Mặt khác đường nhiều sẽ dẫn tới tổn thất hoặc kéo dài thời gian lên men Ngược lại nếu nồng độ dịch đường thấp sẽ không kinh tế vì sẽ giảm năng suất thiết bị lên men, mặt khác sẽ tốn hơi khi chừn cất và làm tăng tổn thất rượu trong bả rượu và nước thải.

- Bình thường người ta khống chế nồng độ chất khô của dung dịch đường từ 16 đến 18% (tùy theo mức độ thuần khiết), tương đương 13 ÷ 15% đường, để sau lên men sẽ nhận được nồng độ rượu trong dấm chín là 8,5 đến 9,5%V

4 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 đảm bảo vô trùng tuyệt đối, vì vậy cần 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 fluosilicat natri Tùy theo chất lượng của hóa chất mà dùng nhiều hay ít, cốt sao hạn chế được phát triển của tạp khuẩn nhưng không làm ảnh hưởng xấu tới hoạt động của nấm men

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

Tiêu diệt nấm men

0,0380,0390,0310,1250,100

0,721,302,003,003,00

0,1950,1320,2040,5000,333

0,462,041,281,251,27

Bảng 1: Ảnh hưởng của một số axit tơi nấm men

Tùy theo tính chất và mức độ phân phân ly của mỗi axit mà tác hại của chúng lên nấm men cũng không giống nhau.

5 Ảnh hưởng của nguồn nito bổ xung

Ở nước ta cồn được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu sắn Do trong sắn chứa ít protit nên lượng nito trong dịch đường hóa không đảm bảo cho phát triến của nấm men

Các chỉ tiêu

Mẫu không bổ xung nito

Nguồn nito từ(NH4)2SO4 (NH2)2SO4

Nồng độ rượu trong giấm chín %V

Hiệu suất rượu so với lí thuyết %

16,54,095,264,550,31-0,350,430,059,6691,21

16,54,095,264,000,42-0,400,340,0469,7892,35

16,54,095,264,930,12-0,770,140,04210,0494,80

Bảng 2: Kết quả nghiên cứu việc bổ xung nito vào dịch lên men.

Kết quả thu được cho biết, protit của sắn không bảo đảm cho phát triển và lên men được bình thường Việc bổ xung nito với số lượng 30mg/100ml cho phép

rút ngắn thời gian lên men từ 84 xuống 60 giờ, đồng thời lên men tốt và đạt hiệu quả cao hơn mẫu đối chứng.

6 Ảnh hưởng của sục khí

- Biết rằng sục khí để hòa tan oxy vào dịch đường sẽ giúp co nấm men phát triển nhanh hơn Tuy nhiên theo một số nhà nghiên cứu , sục khí không cần thiết đối với dịch đường từ nguyên liệu tinh bột

- Mặt khác nếu dư sẽ dẫn đến tạo nhiều sinh khối và sinh aldehyt, do đó làm giảm hiệu suất lên men rượu

V/ Yêu cầu nấm men trong sản xuất rượu

Trong sản xuất rượu, người ta thường dùng những nòi nấm men thuộc giống Saccharomyces cerevisies Giữa các nòi này có đặc điểm khác nhau Đối với lên men dịch đường từ tinh bột thường dùng một số nòi khác nhau với khi lên men

rỉ đường Các nòi lên men rượu cần phải có những tính chất sau :

- Có sức phát triển mạnh trong dịch đường lên men

- Có khả năng tiết ra hệ enzyme zyma để lên men nhanh chóng và hoàn toàn

- Có thể lên men được ở nhiệt độ tương đối cao vào mùa hè

- Có khả năng chịu được độ cồn cao trong quá trình lên men

- Chịu được môi trường có độ acid cao

CHƯƠNG II: NHÂN GIỐNG NẤM MEN I/ NHÂN GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU THỦ CÔNG

Đặt bánh men lên một lớp trấu mới, tiến hành ủ từ 2-3 ngày khi thấy bánh men phồng nở đều và xung quanh thấy các bào tử mốc có các chấm đen, vàng nhạt

men và phơi nắng khoảng 30−350C , phơi nắng từ 3-5 ngày ta được bánh men thành phẩm.

• Vai trò của thuốc bắc ở đây là để kháng khuẩn chống các tạp khuẩn, tạo cho rượu thành phẩm có mùi vị riêng biệt và có thể cung cấp thêm dinh dưỡng, cũng như các chất kích thích sinh trưởng cho nấm men, nấm mốc

2. Men lá.

 Quy trình sản xuất

Cây me-kà-zútNấu lấy nướcNấu me-kà-zút

 Thuyết minh

Trước tiên gạo được ngâm nước khoảng 1-2 giờ rồi vớt ra để ráo, nghiền nhỏ thành bột Cây đòng chặt khúc, phơi khô rồi giã nhỏ thành bột Cây me-kà-zút nấu và lọc tách riêng nước và bã Sau đó trộn đều hỗn hợp bột gạo, bột cây đòng với bã và nước của cây me-kà-zút rồi tiến hành tạo viên hoặc bánh Đem các bánh men đi ủ 2-3 ngày sau đó phơi nắng 3-5 ngày ta có men lá thành phẩm

Ở mỗi vùng miền sẽ sử dụng các loại lá khác nhau để làm men lá như: vùng tây Nghệ An người ta sử dụng lá mít, lá mía, lá nhân trần, lá quế…

Ưu điểm: rượu được lên men bằng các loại bánh men và men lá có mùi vị đặc

trưng, hương vị đậm đà và chất lượng cao

Nhược điểm:

Nguyên liệu Nghiền

Hồ hóa Đường hóaLọc

Điều chỉnh pH và nồng

độ

Dịch đường

+ Giống để làm bánh men thường là các nấm men có sẵn trong bánh men cũ do

đó bánh men thường có tính địa phương và 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

II/ NHÂN GIỐNG NẤM MEN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU CÔNG NGHIỆP

1. Nhân giống trong sản xuất rượu từ nguyên liệu tinh bột

Nguyên liệu thường là khoai tây, bột ngô, gạo… Để đơn giản môi trường có thể chỉ sử dụng malt đại mạch.

Malt được nghiền nhỏ sau đó dùng tỉ lệ nước/malt là 5/1, khuấy đều rồi tăng nhiệt dần nhiệt độ tới 48−530C , giữ 20-30 phút tạo điều kiện cho enzyme protease

trong malt thủy phân protit thành axit amin Tiếp đó tăng nhiệt độ lên 60−620C và giữ 30 phút để eyme amylase biến tinh bột thành đường cuối cùng tăng nhiệt độ dịch đường hóa tới 70−720C và duy trì cho tới khi đường hóa hoàn toàn

Lọc dịch đường hóa đồng thời dùng nước và axit sunfuric điều chỉnh tới nồng

độ 13-16% khối lượng và pH = 4,5-5,0 Ta có dịch nuôi cấy

1.2 nhân giống trong phòng thí nghiệm

Bình

Tiến hành nhân giống theo bảng chế độ nhân giống dưới đây

Lượng dịch trong bình Nồng độ, (%) pH Nhiệt độ, ( oC)

Thời gian, (h)

90 ml trong bình 250 ml 13-14 4,5-5,0 30 ± 1 18-24

900 ml trong bình 2 lít 13-16 4,5-5,0 30 ± 1 18-24

9 lít trong thùng 10 lít 15-18 4,8-5,2 30-32 15-18

1.3 Nhân giống trong sản xuất

- Trong sản xuất rượu công nghiệp khi nuôi cấy nấm men tiêu hao được 2/3

lượng chất khô hòa tan trong dịch ban đầu ta được giống sản xuất.

- Quá trình nhân giống phải giữ nhiệt độ 28- 320C

- Nhân giống có thể thực hiện nuôi cấy gián đoạn hoặc nuôi cấy liên tục

Nuôi cấy bán liên tục

1-thùng gây giống cấp I, 2- thùng đường hóa thêm và xử lý dịch đường, 3 và 4- thùng gây men cấp II.

Nguyên tắc hoạt động:

Dịch đường hóa được lấy trực tiếp ở thùng đường hóa trong sản xuất, lọc bỏ bớt cặn bã thô rồi cho vào thùng 2 để tiến hành đường hóa tiếp khoảng 1,5-2 giờ sau điều chỉnh pH về 3,8-4,0 bằng dung dịch axit sunfuric rồi tăng nhiệt độ lên

xuống thùng 3 và thùng 4 cùng với dịch men giống ở thùng 1 Tiến hành nuôi trong 15-18 giờ, sau 15-18 giờ chia đều dịch men giống chứa ở thùng 3 và 4 rồi chia dịch đường đã được chuẩn bị như trên ở thùng 1 vào hai thùng 3,4 và để cho nấm men tiếp tục phát triển 5-8 giờ nữa rồi tháo 50% lượng dịch men giống

ở thùng 3,4 vào thùng lên men hoặc thùng nuôi cấy ở cấp tiếp theo rồi lại cho

dịch đường đã chuẩn bị ở thùng 1 vào Cứ tiếp tục như thế cho đến khi kết thúc một chu kỳ thì tiến hành vệ sinh thiết bị rồi nuôi cấy tiếp chu kỳ khác.

 Nuôi cấy liên tục

1-thùng chứa dịch đường và cân bằng dinh dưỡng, 2- bơm, 3,4- van, 5- separator (máy ly tâm tách), 6- bình chứa, 7- bơm, 8- thiết bị trao đổi nhiệt, 9,

11, 12- thùng nhân giống cấp I, II, III, 10- bơm

Nguyên tắc hoạt động

Dịch đường từ các thùng đường hóa được đưa vào thùng chứa 1 để tiến hành đường hóa thêm và xử lý, thanh trùng bằng cách nâng nhiệt bằng hơi thứ tới

separator 5 để thu hơi thứ đưa về 4 để tiến hành hoàn lưu cấp nhiệt cho thùng 1