Quy trình sản xuất bia bởi nấm men Saccharomyces cerevisiae

Quy trình sản xuất bia bởi nấm men Saccharomyces cerevisiae, Quy trình sản xuất bia bởi nấm men Saccharomyces cerevisiae, Quy trình sản xuất bia bởi nấm men Saccharomyces cerevisiae

ỨNG DỤNG LÊN MEN TRONG SẢN XUẤT BIA

Lớp: DH06BQ

Sinh viên: NGUYỄN VĂN TUẤN MSSV: 06125188

PHỤC LỤC

I Giới thiệu chung……….3

II Nguyên liệu chính cho quá trình sản xuất bia………3

II.1 Malt đại mạch……….….3

II.2 Hoa houblon………4

II.3 Nước………4

II.4 Nấm men……….4

II.4.1 Nhóm nấm men nổi……….5

II.4.2 Nhóm nấm men chìm……… 5

III Nấm men nổi……… 6

IV Nấm men chìm………6

V Sản xuất bia……….7

V.1 Quá trình lên men chính……… 7

V.2 Quá trình lên men phụ……….8

VI Yêu cầu kỷ thuật đối với giống nấm men sản xuất bia………9

VII Những nấm men gây hư hại trong sản xuất ……….9

VIII Tài liệu tham khảo……… 12

I.GIỚI THIỆU CHUNG

Bia là loại nước giải khát có từ lâu đời

và được nhân dân thế giới rất ưa chuộng

Bia được chế biến từ nguyên liệu chính

sau : nước, hoa houblon và malt Bia là

loại nước giải khát có nhiều bọt, có vị

đắng dễ chịu và hàm lượng cồn thấp Các

chất hòa tan trong bia hầu hết được cơ rheer con người hấp thụ tốt, vì vậy bia có giá trị dinh dưỡng và khả năng sinh năng lượng cao Ngoài ra bia còn

có tác dụng giải nhiệt và có giá trị sinh học cao, bởi vì trong bia chứa nhiều thành phần men tiêu hóa và vitamin

II NGUYÊN LIỆU CHÍNH CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA

II.1.Malt đại mạch

Malt đại mạch là nguyên liệu chính để sản xuất bia Quá trình quan trọng nhất mà qua đó hạt đại mạch trở thành hạt malt là sự nảy mầm, là để hoạt hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzym có trong đại

mạch Hệ enzym (amilaza, proteaza, sitaza, esraza…) này sẽ là động lực chủ yếu để phân cắt các hợp chất protein và glucid ao phân tử trong nội nhũ của hạt thành các sản phẩm có phân tử nhỏ( chủ yếu là đường đơn, dextrin bậc thấp, acid amin…) hòa tan bền vững vào nước để thành chấ chiết của dịch đường mục đích trên đây đạt được bằng cách tạo điều kiện thích hợp về độ

ẩm, nhiệt độ, độ thông thoáng khí cho khối hạt để phôi phát triển sau quá trình nảy mầm, đem sấy khô, tách rễ, làm sạch ta được malt phục vụ chủ yếu cho ngành sản xuất bia

II.2 Hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản ( thứ 2 sau malt đại mạch) của công nghệ sản xuất bia Hoa houblon có tác dụng: làm cho bia có vị đắng, vị thơm, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng

độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm

Cây hoa bia được trồng bởi nông dân trên khắp thế giới với nhiều giống khác nhau, nhưng nó chỉ được sử dụng trong sản xuất bia là chủ yếu Hoa houblon có thể được đem dùng ở dạng tươi, nhưng để bảo quản được lâu và

dễ vận chuyển, houblon phải sấy khô và chế biến để gia tăng thời gian bảo quản và sử dụng

II.3 Nước

Ta biết rằng hàm lượng các chất hòa tan trong dịch đường trước lúc lên men là 10 - 20% (khối lượng), như thế là có nghĩa trong bia thành phẩm hàm lượng nước chiếm 88 - 90%, với tỉ lệ lớn như vậy trong sản phẩm ta có thể nói rằng, nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia

Trong quá trình sản xuất bia, ngoài việc nước cung cấp cho các khâu sản xuất như: phối trộn nguyên liệu, hồ hóa, đường hóa, đun sôi dịch đường với hoa houblon…thì nước được sử dụng một lượng lớn cho việc vệ sinh nhà xưởng và thiết bị Thành phần hóa học, chất lượng của nước có ảnh hưởng

trực tiếp tới cả quá trình công nghệ và chất lượng của bia thành phẩm Với một lượng nước được sử dủngoongj rải như vậy thì việc xử lí nước để có thành phần và tính chất thích hợp với từng mục đích sử dụng trong sản xuất bia là điều hết sức cần thiết.Nếu nước có chứa nhiều sinh vật lạ, có tạp chất hữu cơ…thì chất lượng bia sẽ thay đổi theo chiều hướng giảm chất lượng như: xuất hiện mùi vị lạ( mùi mốc, mùi chua)

II.4.Nấm men

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

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

Đã từ lâu, trong ngành sản xuất bia các giống nấm men được chia thành

2 nhóm:

II.4.1.Nhóm nấm men nổi:

- Nhiệt độ lên men: 10 – 25oC

- Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra ở bề mặt môi trường

- Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo lớp dày nổi trên bề mặt cùng với bọt của bia, bia tự trong chậm

- Khả năng lên men đường tam kém

II.4.2 Nhóm nấm men chìm:

- Nhiệt độ lên men: 0 – 10oC

- Lên men mạnh nhưng đằm, quá trình xảy ra trong lòng môi trường

- Khi lên men xong, các tế bào cũng kết chùm hoặc chuỗi, song lại lắng xuống đáy thùng lên men rất nhanh, n hờ vậy bia chóng tự trong hơn

so với lên men nổi

- Khả năng lên men đường tam tốt, đạt 100%

Với cách chia như vậy, lúc đầu người ta cho rằng cả 2 nhóm nấm men

trên đều thuộc giống saccharomyces cerevisiae.

Muộn hơn, năm 1894, một tác giả người Đức tên là Bau đã chia nấm men thành 4 nhóm nhỏ như sau:

1- Saccharomyces cerevis typus Frohbery obergahrig Nhóm này lên

men nổi, lên men mạnh dịch đường hóa ,song không lên men được Melibioza

2- Saccharomyces cerevis typus Saaz obergahrig.Nhóm này lên men nổi,

lên men yếu dịch đường hóa và cùng không lên men được Melibioza

3- Saccharomyces cerevis typus Frohbery untergahrig.Nhóm này lên

men chìm, lên men mạnh dịch đường hóa ,và lên men được

Melibioza

4- Saccharomyces cerevis typus Saaz untergahrig.nhóm này cũng lên

men chìm, lên men yếu dịch đường hóa và lên men được cả

melibioza

Cuối cùng, một nhà khoa học Nga là V.I.Kuznetchep đã đề nghị chia nấm men bia thành 3 nhóm độc lập:

- Saccharomyces cerevisiae

- Saccharomyces carlsbergensis

- Saccharomyces uvarum

III NẤM MEN NỔI

- Lên men mạnh nhưng không lên men được melibioza

độc lập:

Saccharomyces cerevisiae

Hình1: Saccharomyces cerevisiae

- Lên men được các đường: glucoza, fructoza, saccaroza, maltoza, 1/3 rafinoza, các dextrin đơn giản

- Một số chủng thường gặp trong sản xuất bia: S.cerevisiae Hansen,

S.ellipsoideus, S.turbidans, S.intermedium…

IV.NẤM MEN CHÌM

- Thuộc nhóm độc lập: Saccharomyces carlsbergensis

- Lên men mạnh trong lòng môi trường, khi hết nguồn carbon tong môi trường có xu hướng kết chùm, chuỗi và lắng nhanh xuống đáy thùng lên men, làm trong bia nhanh

- Lên men được: glucoza, mannoza, galactoza, fructoza, sacaroza, maltoza

Hình 2: Saccharomyces cerevisiae

- Đặc biệt rafinoza và các dextrin đơn giản lên men tốt, thậm chí ở nhiệt

độ thấp 6 – 10oC

- Không lên men được các đường: lactoza, inulin, arabinoza, manit, socbit…

- Hiện nay được sử dụng khá phổ biến ở các nhà máy bia trên thế giới

với các tên khác nhau như: S.monacensis, S.logos Dekker, S.cerevisiae

typus Froliberg…

V SẢN XUẤT BIA

Qúa trình làm bia gồm 2 công đoạn chủ yếu:

- Nấu malt( biến tinh bột thành đường, maltage)

- Lên men, nhào bột, ủ chín

Sơ đồ quy trình sản xuất bia:

Nguyên liệu: malt, hoa houblon, nước(70% malt + 30% gạo)

Đường hóa( nồng độ đường đạt 10% thanh trùng ở 115oC/15 phút)

Lên men chính( cấy nấm men)

Lên men phụ, ủ chín bia

Thành phẩm

V.1Quá trình lên men chính

- Đây là pha rất quyết dịnh chất lượng bia Tác nhân gây lên men là các

loài Saccharomyces Để sản xuất bia nâu người ta dùng Saccharomyces

cerevisiae( nấm men nổi), để sản xuất bia vàng người ta dùng

Saccharomyces carlsbergensis( nấm men chìm).

- Cơ chế: nấm men sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng có trong dịch lên

men là các loại đường đơn( glucoza, fructoza), đường kép như maltoza, saccharoza, dextrin mạch ngắn, các hợp chất chứa nito( các acid amin, protein mạch nhỏ) để thực hiện các phản ứng sinh hóa Nấm men sử dụng ngay các đường đơn, còn maltoza là thành phần chính của dịch malt sau đường hóa, do tác dụng của enzym anfa- glucosidaza chuyển thành

glucoza Dưới tác dụng của enzym beta- fructofuranosidaza Saccharoza biến thành 2 đường đơn glucoza và fructoza, các loại đường náy sẽ dược chuyển hóa gần như triệt để trong quá trình lên men chính Còn các loại dextrin phân tử nhỏ thừ maltotrioza trở lên sẽ bị thủy phân dần nhờ

enzym cảm ứng ngoại bào của nấm men Nấm men sử dụng các đường đơn thông qua con đường EMP, tiếp đó là chu trình Krebs và chuỗi hô hấp khi môi trường còn oxy phân tử hòa tan, khi môi trường dần dần trở nên yếm khí thì quá trình lên men ethanol xảy ra, lúc này sản phẩm chính

sẽ là ethanol, CO2 và các acid hữu cơ, sinh khối và một số sản phẩm phụ như glyxerin

- Người ta thấy có tới 16 acid amin và 1 aid trong dịch lên men, các hợp

chất này là nguyên liệu để nấm men tự tổng hợp các chất của mình Những acid amin cần thiết khác nấm men có thể tổng hợp nhờ chất trung gian của chu trình Krebs, nhờ chuyển amin…

- Như vậy, nấm men tạo ra rất nhiều hợp chất khác nhau trong quá trình

lên men chính Các hợp chất này sẽ tham gia vàothanhg phần của dịch lên men bia do quá trình khuechs tán qua màng tế bào, do sự tự thủy phân của một số tế bào, vì vậy chúng sẽ ảnh hưởng tới chất lượng của bia

Ví dụ một số chất trung gian là axetolactat sẽ bị dicacboxyl do tác dụng của oxy hòa tan tạo ra hợp chất diaxetyl

CH3

CH3-CO-COOH CH3-CO-C-COO CH- CO- CO- CH3

Diaxetyl có vị hắc rất khó chịu, kích thích mạnh lên hệ thần kinh của người uống

V.2 Quá trình lên men phụ( pha 2)

Trong pha 2 các dextrin phân tử nhỏ cần phải được phân giải nốt để đạt được hàm lượng đường đúng yêu cầu của bia thành phẩm, đồng thời ổn định hượng vị đặc trưng của bia, bão hòa CO2 cho sản phẩm Quá trình lên men phụ xảy ra nhiều phản ứng phức tạp ở nhiệt độ 1 – 3oC

Ở pha này,thường làm giảm hàm lượng đường(5%), nồng độ rượu bậc cao, andehit, dextrin giảm xuống, còn nồng độ este tăng lên do diễn ra quá trình khử bậc cao, khử andehyt và tạo este do phản ứng giữa rượu và acid hữu cơ Một trong các quá trình quan trọng của lên men phụ là khử diaxetyl thành hợp chất không có mùi vị khó chịu, khôg độc là axetion( axetyl – methyl- cacbinol)

CH3-CO- CO-CH3 CH3- CHOH- CO- CH3

-CO -H

Pyruvat

axetolactat

diaxetyl

+ 2H

Sau quá trình lên men phụ ở nhiệt độ thấp, hàm lượng diaxetyl giảm xướng tới mức nhỏ nhất cho phép (< 0,2 mg/l).Cũng cần nói thêm rằng exetion là sản phẩm cuối cùng của nhiều quá trình lên men đường gây ra bởi

Saccharomyces, của nhiều loại vi khuẩn đường ruột( Aerobacter, Serratia, Proteus) của lên men lactic dị hình Người ta cho rằng có 4 yếu tố chính quyết định của pha 2 là:

1 Vai trò của nấm men, nhoài tác dụng phân giải và tổng hợp các chất như vừa kể trên, nấm men nhờ hệ enzym khử reductaza sẽ quyết định khử diaxetyl ở nhiệt độ thấp

2 Nhiệt độ tốt nhất cho lên men phụ là 1- 3oC

3 Thời gian cang dài càng tạo điều kiện chuyển hóa triệt để các sản phẩm, càng cóa lợi cho chất lượng của bia

4 Áp suất nên duy trì ở 2 – 4 kg/m2 để tăng cường quá trình bão hòa khí

CO2

VI.YÊU CẦU KỶ THUẬT ĐỐI VỚI GIỐNG NẤM MEN SẢN XUẤT BIA

1 Nấm men bia phải được nhân giống từ chuẩn thuần khiết và một đời men giống có thể sử dụng được 6 – 10 chu kỳ lên men

2 Giống nấm men phải thích ứng với điều kiện như: nhiệt độ, pH, thành phần môi trường….Trong sản xuất phải được huấn luyên để chúng thích ứng

3 Số lượng men giống ít nhất phải đạt từ 8- 10.106 tế bào/1 cm3 khi cho vào để lên men dịch đường

VII NHỮNG NẤM MEN GÂY HƯ HẠI TRONG SẢN XUẤT BIA

1 Saccharomyces intermedium: xuất phát từ không khí trong khuôn

viên nhà máy bia Nhiệt độ để hình thành bào tử là 25oC quá trình này xảy ra trong khoảng 26h Nấm men tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau:hình trứng, oval, cầu và chuỗi như xúc xích, là nguyên nhân gây đục bia

2 Saccharomyces validus: có khả năng tạo bào tử ở 25oC trong

khoảng 28h, là nguyên nhân gây đục bia,thường gặp đi lẫn với nấm men chìm, nhưng tính chất của chúng gần với nấm men nổi hơn Hình dạng hơi giống với loại (1) song chúng có vẻ mập hơn

3 Saccharomyces turbidans:thường gặp lẫn với nấm men chìm, làm

bia bị đục và có vị đắng Nhiệt độ tối ưu để hình thành bào tử là

29oC trong khoảng 22h Tế bào có dang hình cầu méo, thường trong bia chugs kết chùm hoặc chuỗi từ 4- 5 tế bào

4 Torula: đây là nhóm nấm men dại khá gần nấm men thuộc nhóm

saccharomyces Khả năng tạo bào tử yếu, sinh sản chủ yếu bằng con đường nẩy chồi, hiếu khí tùy ý và khả năng tạo ethanol tói đa

là 0,9%, nhưng tạo nhiều este, dặc biệt là acetatetyl Thường gặp chung trong malt tươi, hoặc nền nhà hầm lên men, ở máy hạ nhiệt

độ nhanh…Torula làm cho bia đục, có mùi vị lạ đồng thời cản trở quá trình lọc trong bia

5 Pseudosaccharomyces apiculatus: là giả nấm men, không tạo bào

tử, có dạng hình trái chanh, thường gặp cùng với nấm men chìm,

do không có enzm invectaza và maltaza nên không lên men được saccaroza và maltoza

6 Mycoderma cerevisiae: thường gặp trên bề mặt của bia sau lên men

chính.Ở khoảng 10oC, chúng hoạt động rất yếu và gây cho bia có một lớp bọt thật mỏng trên bề mặt Tế bào có chiều dài rất khác nhau, đa dạng, hoạt động trong bia có độ rượu thấp và làm cho bia

có mùi vị khó chịu

VIII TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Văn Thoa, Nguyễn Xuân Phương, Cơ sở lý thuyết và

kỷ thuật sản xuất thực phẩm, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1978

2 Lưu Duẩn, Lê Bạch Tuyết,Nguyễn Đình Thường, Hoàng Đình

Hoà, Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm, tài liệu

giảng dạy Đại học Bách Khoa, 1985

3 Hoàng Đingf Hoà, Công nghệ sản xuất malt và bia, Nhà xuất

bản Khoa học và Kỷ thuật, 2000

Trang web:

http://www.sinhhocvietnam.com/vn

Hết!!!