Công nghệ Sản xuất sinh khối nấm men bánh mì

Công nghệ Sản xuất sinh khối nấm men bánh mì

LỜI MỞ ĐẦU

Nếu như ở Châu Á chủ yếu sử dụng gạo, thì ở Châu Âu con người lại dùng lúa mì làm lương thực chính Từ lúa mì, người Châu Âu sản xuất ra bánh mì, một sản phẩm truyền thống nổi tiếng bên cạnh bia, phomat,…Do vai trò quan trọng của bánh mì đối với loài người nên quy trình sản xuất bánh mì rất được quan tâm và không ngừng được con người cải tiến

Tuy không hiểu rõ nguyên nhân nhưng con người đã biết cách tạo ra những bánh men bổ sung vào quy trình sản xuất bánh mì Đến đầu thế XIX, nấm men bia, nấm men thải từ nhà máy rượu bia đã được con người sử dụng để làm bánh mì Cuối thế kỷ XIX, nhiều cải tiến kỹ thuật như hệ thống thông khí ( nước Anh ), kỹ thuật ly tâm để tách men ra khỏi môi trường tăng trưởng (Mỹ) đã được dùng để sản xuất men bánh mì Con người chỉ làm theo thói quen, không lý giải được tại sao làm như vậy thì chất lượng bánh mì sẽ tốt hơn Sau đại chiến thứ I và thứ II, việc sản

xuất nấm men Sacharomyces và Candida phát triển mạnh

Ngày nay, với sự hiểu biết về vi sinh vật học, con người đã phần nào giải thích được những quá trình xảy ra trong quy trình sản xuất bánh mì Từ đó cho thấy được tầm quan trọng của việc sản xuất bánh men có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng

Ở bài tiểu luận này, nhóm em chỉ tập trung tìm hiểu loại nấm men dùng trong sản xuất bánh mì bằng vốn kiến thức ít ỏi và các nguồn tài liệu đáng tin cậy khác Trong quá trình tìm hiểu không tránh khỏi những sai sót về nội dung cũng như cách trình bày Vì vậy, nhóm em rất chân thành cảm ơn về sự đóng góp ý kiến của Thầy cùng các bạn

NỘI DUNG

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về sinh khối nấm men trong sản xuất bánh mì.

1.1.1 Tên gọi [1]

Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn Saccharomyces có nghĩa là nấm đường

và là loại vi sinh vật duy nhất đuợc sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới

1.1.2 Vài nét lịch sử về nấm men trong sản xuất bánh mì [1]

Nấm men sử dụng trong sản xuất bánh mì là nấm men Saccharomyces cerevisiae Loài người sử dụng nấm men để làm nở bánh mì từ trước khi biết được

hình thái, cấu tạo và đặc tính sinh lý, sinh hóa của chúng

Lúc đầu, người Châu Âu để bột mì lên men tự nhiên và làm bánh Người ta thấy nếu để bột mì lên men tự nhiên thì khối lượng bột sẽ nhiều hơn và khi nướng bánh sẽ có mùi thơm và vị chua hấp dẫn, nhưng người ta không biết tại sao lại thế

Sau đó, vào thế kỷ 17 người Châu Âu không cho bột mì lên men tự nhiên nữa mà sử dụng nấm men bia để nhào bột Kết quả của việc làm này là khối bột nở đều hơn, bánh thơm hơn, đặc biệt là không chua như cho ủ tự nhiên

Năm 1850 bắt đầu giai đoạn rất quan trọng trong sự phát triển của công nghệ sản xuất nấm men bánh mì Người Châu Âu đã biết sản xuẩt sinh khối nấm men bánh mì dạng nhão (dạng paste) Lúc đầu họ lấy cặn nấm men từ quá trình sản xuất rượu, chuyển cặn nấm men này sang thùng đựng nấm men, rửa sạch nấm men bằng nước lạnh và đưa vào máy ép vít

Năm 1878, L Pasteur nghiên cứu ảnh hưởng của oxy đến sự phát triển của nấm men Kết quả cho thấy khi có mặt oxy hiệu suất thu nhận nấm men rất cao Khó khăn nhất trong việc cung cấp oxy cho quá trình lên men ở giai đoạn này là người Châu Âu sử dụng môi trường nhão, do đó oxy rất khó phân tán đều vào khối nhão này

Năm 1886, người Châu Âu bắt đầu thay đổi môi trường Người ta không dùng môi trường nhão nữa mà sử dụng dung dịch nước đường Bột lúa mì hay đại mạch được thủy phân thành đường, sau đó người ta dùng nước đường này để sản

xuất nấm men Năm 1900, người ta sử dụng máy ly tâm tốc độ cao để tách nước ra khỏi nấm men và phương pháp nuối cấy nấm men được hoàn thiện dần

Sau đó, người ta thay bột thủy phân bằng mật rỉ hoặc phế liệu nhà máy đường, nhà máy bánh kẹo Lượng đường dùng để lên men cũng giảm dần, lưu lượng khí được tăng lên để tăng khả năng hô hấp của nấm men

Năm 1916, xuất hiện nhà máy đầu tiên thực hiện những cải tiến này Năm

1940 nhà máy men bánh mì lớn nhất Châu Âu với công suất 16500 tấn / năm được xây dựng ở Moscow Từ đó đến nay, hầu như nước Châu Âu nào cũng có hàng chục nhà máy lớn, nhỏ sản xuất nấm men bánh mì

1.1.3 Đặc điểm hình thái và kích thước [2]

Nấm men saccharomyces có hình bầu dục, gần tròn, kích thước khoảng 6 -

8 µm x 5 - 6 µm

Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích

thước nhỏ, từ 5-14 mircomet

Saccharomyces là loại nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào, gồm có nấm

men chìm và nấm men nổi:

Nấm men chìm (lager): hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi Hình dạng chủ yếu là hình cầu

Nấm men nổi (ale): tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan với kích thước 7-10 micromet

Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm: là khả năng lên men các loại đường trisaccharide, ví dụ raffinose Trong nấm men chìm có enzyme có thể sử dụng hoàn toàn đường raffinose, trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3 đường saccharose

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 enzyme thấp hơn nấm men nổi Khả năng tạo bào

tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi

1.1.5 Thành phần hóa học.[2]

Thành phần hoá học của tế bào nấm men Saccharomyces khác nhau tuỳ

thuộc vào điều kiện môi trường nuôi cấy, thành phần các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy và tình trạng sinh lý của tế bào

Nấm men ép có chứa 70-75% nước, 25-30% còn lại là chất khô

Nước: bao gồm phần nước nằm bên ngoài tế bào và phần nước nằm trong

tế bào Lượng nước khác nhau tuỳ thuộc vào chủng nấm men, kỹ thuật nuôi và phương pháp thu tế bào Ví dụ: khi nuôi trong môi trường NaCl thì lượng nước trong tế bào giảm

Thành phần chất khô của tế bào nấm men bao gồm protein và các chất có nitơ khác chiếm 50% , chất béo 1,6%, hydratcacbon 33,2%, mô tế bào 7,6%, tro 7,6% Thành phần của những chất này không cố định, nó có thể thay đổi trong quá trình nuôi cấy cũng như quá trình lên men

Hydratcacbon gồm: polysaccharide, glycogen, trehalose (12 -12,5%), mannan (18,7-24,9%), glucan (9,47-10,96%) và chitin Những nghiên cứu động học về sự biến đổi hydrat cacbon trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan và dạng glycogen tan trong kiềm và axit clohydric là yếu tố cấu trúc của tế bào, trong khi trehalose và glycogen tan trong axit acetic, là chất tạo năng lượng chính cho tế bào Hàm lượng trehalose trong nấm men có liên quan đến tính bền vững của nó : lượng trehalose càng cao nấm men càng bền

Chất mỡ của nấm men là mỡ trung tính glycerol, photpho lipide, sterol tự

do và nhiều sterol, este

Tro chiếm 6,5-12% lượng chất khô trong nấm men và dao động tùy theo môi trường nuôi cấy

1.1.6 Các chất dinh dưỡng cho nấm men.[2]

Trong công nghiệp vi sinh, môi trường nuôi cấy tốt nhất là môi trường cho hiệu suất thu hồi sản phẩm cao nhất, trong thời gian ngắn nhất với giá thành thấp nhất đối với mỗi chủng vi sinh vật

Nguồn thức ăn chủ yếu cho nấm men là các chất hữu cơ ở dạng dễ hấp thu

và các chất vô cơ Ngoài ra, để nấm men phát triển bình thường cần một lượng nhỏ các yếu tố vi lượng và các chất kích thích Nguồn thức ăn cho nấm men rất đa dạng,

do đó cần nghiên cứu riêng từng nguồn

Đường disaccharide quan trọng cần quan tâm tới là saccharose, lactose, melibiose Nấm men đồng hóa lên men rất tốt maltose và saccharose, đồng hóa một phần hoặc hoàn toàn đường lactose Riêng melibiose chỉ lên men được khi có enzyme melibiozase

Nấm men nổi ( lên men nổi ) chỉ lên men được 1/3 rafinose sau khi phân giải ra một phân tử fructose và melibiose Nấm men chìm (lên men chìm ) có khả năng thủy phân hoàn toàn rafinose do có enzyme invertase và melibiozase

Các polysaccharide cần được thủy phân hoàn toàn bằng axit hoặc enzyme thì nấm men mới có thể sử dụng được

1.1.6.3 Nguồn nitơ

Ý nghĩa chủ yếu của nguồn nitơ là cung cấp cho tế bào nguyên liệu để hình thành các nhóm amin (-NH2) và imin (-NH-) để tổng hợp nên protein và các hợp chất khác của nguyên chất Nấm men đồng hóa được các hợp chất axit amin và nitơ

vô cơ Dễ đồng hóa hơn cả là ion NH4+ và ammoniac NH3 với lượng sử dụng lớn nhất là 20 – 35 mg N2/109 tế bào Nguồn nitơ được coi là tốt nhất và được đồng hóa hoàn toàn là ure:

NH2 – CO – NH2 + H2O = 2NH3 + CO2

Nấm men có thể tự tổng hợp axit amin Tuy nhiên, nếu cho các axit amin vào môi trường thì quá trình sinh sản và phát triển của tế bào sẽ nhanh hơn Nấm men đồng hoá các axit amin bằng cách amin hóa (tách NH3 ra khỏi các chất), do đó các nguồn nitơ khác nhau sẽ có ảnh hưởng rất ít tới hàm lượng axit amin trong tế bào nấm men

1.1.6.4 Các chất khoáng

Trong môi trường dinh dưỡng cần phải có một lượng nhất định các chất khoáng để đảm bảo cho tế bào phát triển Nếu trong môi trường tổng hợp thì các chất khoáng sau đây sẽ cần thiết cho nấm men:

Bảng 1.1: Các chất khoáng cần thiết cho nấm men

K2HPO4 KH2PO4 MgSO4.7H2O MgSO4.4H2O

1 – 2

1 – 2 0.2 – 0.5 0.02 – 0.1

FeSO4.7H2O ZnSO4.7H2O CuSO4.5H2O Na2SO4 CaCl2

0.05 – 0.2 0.02 – 0.1

0.01 – 0.02 0.02 – 0.05

Nếu nồng độ các chất này trong môi trường ít hơn nồng độ đã nói ở trên thì quá trình phát triển sẽ chậm lại, còn nếu nhiều hơn thì áp suất thẩm thấu tăng ức chế quá trình sinh sản

Phospho rất cần thiết cho quá trình tổng hợp các thành phần nguyên sinh chất và có trong thành phần của coenzyme, dùng để phospho hóa các hydrocacbon trong quá trình oxy hóa Phospho còn tham gia vào các phản ứng năng lượng Nó được cung cấp dưới dạng muối natri hoặc kali Nếu lượng phospho ít thì tổng hợp protein giảm và tổng hợp lipide tăng

Kali và natri chiếm 1/5 – 3/4 hàm lượng chất tro Nếu thiếu kali hoặc natri trong môi trường nuôi cấy thì quá trình phát triển sẽ bị chậm lại

Magie có khả năng thúc đẩy quá trình sinh sản và tổng hợp riboflavin Hàm lượng magie có trong tế bào nấm men là 0.3 – 0.4%

Kẽm tuy có rất ít trong môi trường nhưng đóng vai trò cực kỳ quan trọng Nhờ có kẽm, các quá trình oxy hóa xảy ra hoàn toàn và khả năng đồng hóa glucose tăng

1.1.6.5 Các chất kích thích sinh trưởng

Thường là các vitamin và các axit amin Các loại vi sinh vật khác nhau có nhu cầu về vitamin khác nhau Đa số các chủng nấm men đang ở giai đoạn nhân giống cần đến isositol, canxi pantothenat, thiamyl và đặc biệt là biotin

Tế bào sử dụng các chất này để tạo tế bào chất Nồng độ của vitamin có thể ảnh hưởng dến quá trình sinh trưởng và phát triển là 0.01 – 1.10mg/l Các vitamin quan trọng như B1, B3, B6, B7

1.1.7 Sự hấp phụ chất dinh dưỡng của tế bào nấm men

Hiện nay người ta nhận thấy quá trình dinh dưỡng của nấm men gồm 2 giai đoạn:

9Chất dinh dưỡng qua màng tế bào chất vào tế bào

Chuỗi các phản ứng hóa học, biến đổi chất dinh dưỡng để tổng hợp chất liệu cho tế bào Môi trường dinh dưỡng chứa những thành phần có áp suất thẩm thấu khác nhau

Các chất không điện tích như đường saccharose, rượu axit hữu cơ, amino axit xâm nhập qua màng tế bào bằng cách khuếch tán hay vận chuyển thụ động, do

sự khác nhau về nồng độ các chất này giữa tế bào và môi trường Các chất điện tích trong dung dịch như muối KCl, magie, canxi và các kim loại khác có thể vào tế bào thụ động theo thang nồng độ hay vận động ngược lại thang nồng độ (vận chuyển hoạt động)

Ngoài nguồn hydratcacbon và nguồn nitơ hoặc vô cơ hoặc hữu cơ, nấm men còn sử dụng các nguyên tố vi lượng như K, Na, Ca, Mg có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng nấm men Riêng natri có ý nghĩa quan trọng trong sự tăng trưởng của tế bào nấm men Ion natri là thành phần duy nhất di chuyển vào tế bào bằng cả

2 cơ chế: thụ động và hoạt động và khi nó thâm nhập vào tế bào nấm men, mang theo cả saccharose, amino axit, ngay cả khi không có sự chênh lệch nồng độ các chất này giữa tế bào và môi trường Kết quả thi nghiệm cho thấy: khi thêm NaCl vào môi trường từ 1-1,5%, dẫn đến qua trình tổng hợp hoạt động tăng, gia tăng hoạt tính sinh sản của nấm men và hiệu suất thành phẩm cao hơn, phẩm chất thành phẩm được cải tiến, đồng thời hạn chế sự phát triển của nấm men lạ

Bảng 1.2: Ảnh hưởng trên thành phẩm men bánh mì

Thành phần trong tế

bào

Chất lượng nấm men Phương pháp nuôi

Chất khô

Độ ẩm Hoạt lực

làm cô bột

Tính nhạy cảm thẩm thấu (phút)

Không thêm NaCl 34,7 65,3 60 - 75 5 – 20

9Chất dinh dưỡng sau khi vào tế bào nấm men sẽ được biến đổi theo một trong hai con đường sau, tuy điều kiện môi trường và phương pháp nuôi cấy:

C6H12O6 2CH3 CO COOH + 2 H2

CH3CH2OH + 3CO2 [1] 6CO2 + 6 H2O [2]

Trong đó, con đường chủ yếu là tạo cồn Theo quan điểm năng lượng, qua trình này ít kinh tế hơn vì còn nhiều năng lượng trong rượu, trong khi còn đường tạo

ra các thành phần chủ yếu của tế bào Từ những thành phần này khối lượng tế bao gia tăng đến một giới hạn nhất định, sau đó tế bào bắt đầu nảy chồi Vách tế bào mềm đi, chất nguyên sinh của tế bào chui qua vách này, và bắt đầu hình thành vách cho túi sinh chất con Chồi tăng dần kích thước cho đến khi tách khỏi tế bào mẹ Tùy chủng và điều kiện nuôi, quá trình này thường mất từ 1-1,5 giờ Cho đến nay chưa rõ là có bao nhiêu tế bào con có thể được sinh ra từ tế bào mẹ Theo dữ kiện của A.Kyker mỗi tế bào nấm men có khả năng tạo được trung bình 25-40 tế bào mới

1.2 Vai trò của sinh khối nấm men [1]

Trong công nghệ sản xuất bánh mì, giai đoạn lên men bột mì đóng vai trò quyết định đến chất lượng bánh mì Quá trình lên men được thực hiện bởi nấm men Khi đó nấm men chuyển hóa đường có trong bột mì thành cồn và CO2 theo phương trình phản ứng sau:

C6H12O6 Nấm men 2 C2H5OH + 2 CO2

Chính CO2 là tác nhân làm bánh mì nở Khi CO2 được tạo thành sẽ bị giữ lại trong mạng gluten Gluten trong bột mì là loại protein rất đặc biệt, chúng có tính chất đàn hồi và tạo mạng Các protein khác không có đặc tính này Khi nướng bánh

mì ở nhiệt độ cao, CO2 sẽ tăng thể tích, mạng gluten sẽ căng ra và tạo thành những túi chứa CO2 Khi nhiệt độ cao hơn, CO2 sẽ thoát ra khỏi túi chứa đó và tạo ra những lỗ xốp trong bánh, kết quả là bánh có độ xốp Khả năng lên men càng mạnh

thì độ xốp của bánh càng nhiều và bánh càng nở, thể tích bánh càng tăng Tuy nhiên, không phải thể tích bánh lớn quyết định đến chất lượng bánh mì Mức độ tăng thể tích của bánh mì chỉ nói lên khả năng lên men bột mì của nấm men Các nước sản xuát bánh mì có yêu cầu mức tăng thể tích khác nhau Điều này phụ thuộc vào thói quen khi sử dụng bánh mì

Trong sản xuất bánh mì hiện nay ở các nước châu Âu, người ta sử dụng 3 dạng nấm men để làm nở bánh:

Tuy nhiên, nấm men lỏng có nhược điểm rất lớn là khó bảo quản, thời gian

sử dụng chỉ nằm trong giới hạn 24 giờ sau khi sản xuất Chính vì thế, việc sản xuất

và sử dụng nấm men lỏng thường được tổ chức như một phân xưởng riêng trong những cơ sở sản xuất bánh mì mang tính chất tự cung tự cấp

Nấm men lỏng là một sản phẩm thu nhận được ngay sau khi quá trình lên men hiếu khí kết thúc Người ta thu nhận dịch lên men có chứa sinh khối nấm men dạng đang phát triển để sản xuất bánh mì Lượng nấm men sử dụng thường lớn từ 1 – 10 % so với khối lượng bột mì đem sử dụng Ngoài ra, khi sử dụng nấm men lỏng thì vấn đề chất lượng rất được quan tâm do nó rất dễ bị nhiễm những vi sinh vật lạ,

bị lẫn các sản phẩm trao đổi chất của nấm men

Hiện nay nhiều cơ sở sản xuất bánh mì ở các nước châu Âu và châu Mỹ không sử dụng nấm men lỏng mà sử dụng chủ yếu nấm men dạng paste và dạng khô

1.2.2 Nấm men dạng paste:

Nấm men paste là khối nấm men thu được sau khi ly tâm nấm men lỏng Nấm men paste thường có độ ẩm khoảng 70 -75 % Nấm men paste thường có hoạt lực nở bánh kém hơn nấm men lỏng do trong quá trình ly tâm và thời gian kéo dài, nhiều tế bào nấm men chết Nếu được bảo quản lạnh ở 4 – 70C, ta có thể sử dụng

nấm men paste trong khoảng 10 ngày Như vậy nếu chuyển nấm men loãng sang nấm men paste, ta có thể kéo dài thời gian sử dụng và thuận lợi trong việc vận chuyển Ở nhiều nước, nhiều cơ sở sản xuất bánh mì sử dụng nấm men dạng paste

Ở Việt Nam, các cơ sở sản xuất bánh mì cũng thường sử dụng nấm men paste Liều lượng sử dụng khoảng – 5 % so với khối bột lên men, điều này cũng còn tùy vào chất lượng nấm men paste

1.3 Các yêu cầu ( chỉ tiêu chất lượng ) của sinh khối nấm men bánh mì.[1]

Nấm men Sacchromyces cerevisiae dùng cho sản xuất nấm men bánh mì

đảm bảo những yêu cầu sau:

- Tế bào nấm men có kích thước lớn, đều, có khả năng phát triển mạnh và chịu được nhiệt độ cao

-Có hoạt lực enzyme zymase < 45 phút (giá trị này được xác định khi cho nấm men (2,5% ) lên men 20 ml dung dịch đường 5% giải phóng ra được 10ml CO2)

- Hoạt lực maltase < 70 phút (giá trị này biểu thị thời gian cần thiết để giải phóng 10 ml CO2 khi lên men 20ml dung dịch mantose 5% với hàm lượng nấm men 2,5%) Chỉ số này dùng để đánh giá khả năng lên men đường mantose của nấm men

- Lực nở bột < 45 phút (giá trị này biểu thị thời gian cần thiết để làm nở

280 gam bột với 160 ml dung dịch NaCl 2,5% và lượng nấm men la 5 g) trong khuôn hình bình hành có kích thước xác định

- Độ bền của nấm men > 72 giờ (xác định sự thay đổi thời gian làm nở bột của nấm men lúc ban đầu và sau một thời gian bảo quản nhất định Nếu độ bền của nấm men cao thì sau 72 giờ bảo quản ở nhiệt độ 0 - 4°C, thời gian làm nở bánh không được tăng quá 5 phút)

Chương 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM MEN BÁNH MÌ

2.1 Nguyên liệu trong sản xuất nấm men bánh mì

2.1.1 Nước

Nước được coi là nguyên liệu chính trong sản xuất vì đây là công nghệ lên men chìm hiếu khí Nước sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mỳ là nước sử dụng trong sinh hoạt hằng ngày Trong trường hợp sử dụng nước giếng hoặc nước

bề mặt khác, phải xử lý để đạt chất lượng nước dùng trong sinh hoạt Yêu cầu của nước:

¾Có độ cứng từ 4 - 8° (1° cứng ≈ 10mg CaO/lít)

¾Không màu, không mùi, không vị

¾Các chất sau không được quá mức cho phép (mg/l): Cl- < 0.5; SO4 2- < 80; As < 0,05; Zn< 5; Cu <3; FeO < 3

¾E coli < 20 tế bào

2.1.2 Nguồn hydratcacbon

Hydratcacbon sử dụng trong sản xuất nấm men bánh mì thường là đường

có trong rỉ đường (mật rỉ) Như vậy rỉ đường là nguyên liệu chính thứ hai dùng

trong sản xuất nấm men bánh mì Rỉ đường có hai loại : rỉ đường từ quá trình sản xuất đường từ mía và từ củ cải đường Rỉ đường từ hai nguồn nguyên liệu khác nhau này có nhiều đặc điểm vật lý và hoá học giống nhau Tuy nhiên, giữa 2 loại

nguyên liệu này có một số chất có thành phần khác nhau

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của 2 loại rỉ đường:

Hàm lượng rỉ đường Thành phần Đơn vị tính

Củ cải Đường mía

Những đặc tính quan trọng của rỉ đường phù hợp với quá trình lên men :

- Chứa hàm lượng đường cao

- Ngoài đường saccharose còn chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ, các chất

thuộc vitamin và các chất điều hoà sinh trưởng Trong đó có vitamin H (biotin) là

chất kích thích sinh trưởng đối với phần lớn nấm men Trong 2 loại rỉ đường thì rỉ

đường từ mía có hàm lượng biotin cao hơn rỉ đường từ củ cải đường Chính vì thế,

ở nhiều nước không có mía, người ta phải nhập rỉ đường từ mía về trộn chung với rỉ

đường từ củ cải đường để đảm bảo hàm lượng biotin cho nấm men phát triển Tuy

nhiên rỉ đường cũng có những đặc điểm không phù hợp với quá trình lên men

Muốn sử dụng chúng cho quá trình lên men, ta phải tiến hành một số quá

trình xử lý Các đặc điểm ảnh hưởng quá trình lên men là :

- Rỉ đường thường có màu nâu sẫm, được tạo ra trong quá trình chế biến

đường Màu này rất khó bị phá hủy trong quá trình lên men Sau khi lên men, chúng

sẽ bám vào sinh khối nấm men và tạo cho nấm men có màu vàng sẫm Màu này

không phải màu tự nhiên của nấm men và việc tách màu ra khỏi sinh khối rất tốn

kém và khó khăn Các chất màu này bao gồm các hợp chất caramen, phức chất của

phenol – Fe +2, Melanoidin, Melanin

- Hàm lượng đường khá cao, nên khi tiến hành lên men phải pha loãng tới

nồng độ thích hợp cho sự phát triển của nấm men

- Hệ keo trong rỉ đường có ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men Hệ keo

trong rỉ đường hình thành bởi protein và pectin Hệ keo này tạo ra độ nhớt cao làm

giảm khả năng hoà tan của oxy, làm cản trở quá trình trao đổi chất của tế bào nấm

men Nếu hệ keo không được phá sẽ gây thoái hoá tế bào, dẫn đến hiệu suất thu

nhận sinh khối nấm men thấp

- Rỉ đường là chất dinh dưỡng khá lý tưởng nên rất dễ bị nhiễm vi sinh vật

lạ Do đó chất lượng của rỉ đường cũng dễ bị thay đổi theo thời gian bảo quản

Ngoài ra, người ta còn sử dụng bột khoai mỳ, bột ngô, gạo đã nấu,… để làm nguồn thức ăn cung cấp hydratcacbon cho nấm men

2.1.3 Nguồn phospho và nitơ:

Trong sản xuất nấm men bánh mì, người ta thường sử dụng urea như nguồn nitơ và diamonphotphat (DAP) như nguồn chứa nitơ và phospho Ngoài ra, có nhiều hợp chất vô cơ khác của photpho và nitơ có thể dùng để nuôi nấm men như (NH4)2SO4, NH4OH, H3PO4, Ca(H2PO4)2, nhưng hai nguồn trên được sử dụng nhiều trong nông nghiệp, dễ mua và rẻ Lượng DAP sử dụng từ 0,15 – 0,3%

2.1.4 Nguồn kali và magie:

Trong sản xuất nấm men, người ta dùng K2CO3 và KCl làm nguồn cung cấp kali và MgSO4.7H2O, hay MgCl2 làm nguồn cung cấp magie

2.1.5 Không khí:

Quá trình lên men tạo sinh khối nấm men là quá trình lên men hiếu khí nên cần phải sục không khí vào dịch lên men Không khí sử dụng có thể có lẫn các vi sinh vật lạ gây hại cho quá trình lên men, do đó không khí cần được qua thiết bị lọc trước khi vào thiết bị lên men

Ngoài ra người ta còn dùng dầu phá bọt, có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt dung dịch, áp suất khí CO2 làm vỡ tung bọt thoát ra ngoài Có thể dùng acid oleic hay dầu lạc, dầu cám, dầu thầu dầu, nồng độ từ 0,005 – 0,01% so với dung dịch cần phá bọt

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất sinh khối nấm men bánh mì : [1]

Xử lý rỉ đường Nuôi cấy nấm men

Nuôi cấy men thương

2.3 Thuyết minh quy trình

và các loài sinh bào tử với số lượng khá lớn Do vậy, muốn đưa rỉ đường vào nuôi cấy nấm men cần phải xử lý:

Xử lý rỉ đường gồm hai phương pháp sau:

a Phương pháp hóa học: [1]

– Pha loãng đường theo tỷ lệ 1:1 (1 rỉ đường + 1 nước theo thể tích)

– Acid hóa bằng acid H2SO4

– Bổ sung nguồn N và P cùng các chất kháng khuẩn rồi khuấy đều

– Gia nhiệt có thể tới 1200C trong 10 phút, 1100C trong 30 phút, hoặc 80 –

950C trong vòng 45 – 60 phút Khi gia nhiệt khuấy đều

– Để yên khoảng 4 giờ để lắng cặn Lấy phần trong phía trên cặn để chuẩn

bị dịch nuôi men nhân giống

b Phương pháp cơ học: [2]

Dùng máy ly tâm để loại chất bẩn, chất keo có ưu điểm hơn so với phương pháp hóa học về phương diện kinh tế và thời gian, giảm thất thoát so với phương pháp hóa học 2% còn 0.14% Trước khi ly tâm pha loãng rỉ đường với nước theo tỷ

lệ 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, tùy thuộc vào thành phần muối canxi trong rỉ đường Nếu lượng muối canxi trong rỉ đường < 0.5% thì pha loãng 1:1, nếu là 0.6% thì pha loãng 1:2, hơn 1% thì pha loãng 1:4

Ngoài ra nếu gặp rỉ đường bị xấu hay bị thiếu thì ta phải tiến hành xử lý rỉ đường Nếu rỉ đường không đủ chất dinh dưỡng cho nấm men (chẳng hạn như nhu cầu nấm men đối với Mg ≥ 0,15% cao hơn nồng độ có trong rỉ đường) cần bổ sung cho đủ để nấm men có thể tăng trưởng được Riêng đối với rỉ đường xấu, tùy yếu tố ảnh hưởng mà xử lý như sau :

Bảng 2.2: Xử lý rỉ đường xấu

Loại Phương pháp và thời gian xử lý

Rỉ đường chứa vi khuẩn tạo

nitric

Chlotetraccyline: từ 1 – 5g trên 1 m3 dung dịch rỉ đường pha loãng để lam trong đường thời gian 1h

Rỉ đường có SO2 Clo 11g/110g SO2 trong 60 phút

Acid bay hơi cao Dung H3PO4 thay vì H2SO4 để làm trong rỉ

đường

Đô màu cao (2ml dung dịch

iốt 0.1N)

Pha loãng ít nhất 20 lần

Canxi cao ≥ 1% Pha loãng với nước theo tỉ lệ 1:3, hạ pH đến 4.5

để 4giờ ly tâm lọai kết tủa

2.3.2 Nuôi cấy men giống [2]

Ở nước ngoài, để sản xuất men thương phẩm,thường dùng men mẹ lớn, bảo quản dưới dạng men sữa, có hàm lượng từ 300-700g/l Giai đọan nuôi men mẹ thường tiến hành trong điều kiện vô trùng, hệ thống nuôi nấm men kín, nguyên liệu được khử trùng hoặc triệt để trong nồi hấp áp suất hoặc ở 1000C trong 60 phút Chẳng hạn ở Anh, Hunggari, Tiệp Khắc người ta nuôi nấm men mẹ trong phòng thí nghiệm gồm 3 giai đoạn Ở Thụy Điển, Liên Xô gồm 4 giai đoạn, Ý gồm 5 giai đoạn và 1 giai đoạn cuối sản xuất men mẹ trong phân xưởng giống sạch Thời gian sản xuất thay đổi từ 3 – 6 ngày

Trong quy trình sản xuất men mẹ, ở các nước này thường dùng môi trường tổng hợp, nhất là các giai đọan trong phòng thí nghiệm như: nước mạch nha, cà chua, cà rốt, dịch tự phân của nấm men, đường glucose, maltose làm nguồn cacbon

và nitơ, vitamin cho nấm men Giai đoạn sản xuất men mẹ trong phân xưởng giống sạch tuy không vô trùng triệt để, nhưng nguyên liệu, nước đều được khử trùng ở

1000C trong 60 phút, hoặc được xử lý hypocloric

Ở nước ta, hầu như chỉ có giai đoạn giống gốc, được thực hiện trong phòng thí nghiệm, các giai đoạn nhân giống tiếp theo đều thực hiện trong điệu kiện vô trùng tương đối, hệ thống nuôi men từ giai đoạn 4 trở đi là hệ thống hở và môi trường sử dụng thường không được giàu như các quy trình trên

Nồng độ nguyên liệu được dùng để nuôi men như sau:

Nguồn hydratcacbon: tính trên rỉ đường hoặc rỉ đường có bổ sung nước mạch nha: 12 – 15% chất khô

– Ammonium sunfat: từ 0,1 – 0,3%

– Urê: 0,1 – 0,15%

– DAP: 0,1% hay acid photphoric 0,06%

– Magie sunfat 0,05%

Bảng 2.3: Sơ đồ các giai đọan nhân giống nấm men:

Thể tích nuôi Nguồn hydrat

nha (1:1)

5 Thông khí 1-2m3/m3/giờ Bình 10 lít 8-10 Rỉ đường nước mạch

Men lắng - ly tâm lấy tế bào

8-10m3/m3/giờ

Ở các cơ sở sản xuất men bánh mì tại thành phố ta không bảo quản men mẹ dưới dạng men sữa Mầm men trong thể tích trên lại tiếp tục được nhân lên theo cách thức tuần hoàn để sản xuất men ép thành phẩm như sau:

Ống nghiệm 20–100ml bình 1L bình 10L phuy 100L phuy 200L

200L 100L

200L 100L

Lắng ly tâm lấy men thành phẩm

Từ giai đoạn ống nghiệm đến giai đoạn 200L có thể xem như giai đọan men mẹ yêu cầu về chất lượng không được để nhiễm men dại hay vi khuẩn Nếu

không có điều kiện nhân giống từ ống nghiệm gốc, có thể ly tâm lấy men trong giai đoạn này để sử dụng cho đợt nuôi men tiếp theo Nếu để lắng và ly tâm tiếp theo trong giai đoạn này men mẹ phải đạt được các chỉ tiêu sau đây:

Thiết bị nuôi men

– Phuy nhựa 200L: 25 – 30 cái, đây là thùng nuôi men bánh mì phổ biến ở thành phố ta, thích hợp với điều kiện sản xuất bán thủ công, dễ làm vệ sinh, sau mỗi đợt nuôi Tuy nhiên, cũng còn có một số điểm hạn chế như hệ thống khí bố trí không đồng đều, chiều cao cột nước không đạt, lượng khí chi phí khá cao

– Nếu có điều kiện đầu tư xây dựng, nên thiết kế hai nồi nuôi men qui mô 0,5m³ và 2m³ Dùng thép không rỉ làm đáy và phầm vỏ bọc xung quanh, nắp đậy bằng kim loại, có hệ thống phân bố khí, hơi nước, hệ kiểm tra nhiệt độ, độ pH, lượng khí,…