Nước giải khát Lên men bia

Tài liệu gồm file word và powerpoint về kỹ thuật lên men bia. Bao gồm kiến thức về các giống nấm men lên men bia và cách nuôi trồng dinh dưỡng cho nấm men, mục đích và cơ sở khoa học của quá trình lên men, kỹ thuật và thiết bị lên men bia.

6 Nguyễn Thùy Trang 2005130101

LÊN MEN BIA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU BIA NƯỚC GIẢI KHÁT

TIỂU LUẬN

TP.HCM, tháng 4 năm 2015

DANH SÁCH NHÓM

Chương 2WordPower point

Chương 1WordPower point

Chương 1WordPower point

Chương 2WordPower point

Chương 3WordPower point

Power point

MỤC LỤC

Chương 1 Vi sinh vật trong lên men bia 5

1.1 Giới thiệu nấm men 5

1.2 Đặc điểm hình thái cấu tạo 6

1.2.1 Đặc điểm hình thái 6

1.2.2 Sự khác biệt giữa hai chủng loại men 7

1.2.3 Cấu tạo 9

1.2.4 Thành phần hóa học 10

1.3 Các chất dinh dưỡng cho nấm men 11

1.3.1 Nước 12

1.3.2 Nguồn cacbon 12

1.3.3 Nguồn nitơ 12

1.3.4 Các chất khoáng 12

1.3.5 Các chất kích thích sinh trưởng 12

1.4 Sự hấp phụ chất dinh dưỡng của tế bào nấm men 12

1.5 Các tiêu chí lựa chọn nấm men 13

1.6 Nhân giống nấm men trong sản xuất 14

1.7 Vai trò của nấm men 16

Chương 2 Mục đích và cơ sở khoa học của quá trình lên men 17

2.1 Mục đích 17

2.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men 17

2.2.1 Sinh tổng hợp các sản phẩm của quá trình lên men bia 17

2.2.2 Sinh tổng hợp các sản phẩm bậc hai (sản phẩm phụ) 22

2.3 Hệ enzyme xúc tác trong quá trình lên men 26

2.4 Các giai đoạn xảy ra trong quá trình lên men bia: 27

2.5 Phương pháp lên men hiện đại 28

2.5.1 Công nghệ lên men một pha: 28

2.5.2 Phương pháp bán liên tục 30

2.5.3 Phương pháp liên tục: 30

2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men bia 31

2.6.1 Chất lượng của nấm men sản xuất: 31

2.6.2 Lượng nấm men cấy vào ban đầu: 31

2.6.3 Nồng độ chất tan của dịch đường houblon hóa: 32

2.6.4 Nhiệt độ của dịch lên men: 32

2.6.5 Hàm lượng oxy và thế oxy hóa khử: 33

2.6.6 Nồng độ của sản phẩm lên men: 33

2.7 Sự cố trong quá trình lên men 34

Chương 3 Thiết bị và kỹ thuật thực hiện 36

3.1 Thiết bị lên men liên hợp 36

3.2 Kỹ thuật thực hiện 40

3.2.1 Chuẩn bị thiết bị 40

3.2.2 Nạp dịch lên men vào combitank lên men 40

3.2.3 Kỹ thuật lên men chính 42

3.2.4 Kỹ thuật lên men phụ 45

3.2.5 Điều chỉnh lên men phụ, tàng trữ 45

3.2.6 Vệ sinh, vô trùng combitank 46

Tài liệu tham khảo 46

Chương 1 Vi sinh vật trong lên men bia 1.1 Giới thiệu nấm men

Nấm men 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 biaNấm men có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng có chứa đường, nito,photpho và các chất hữu cơ, vô cơ khác Chúng là các vi sinh vật dị dưỡng có khả năngsống trong điều kiện hiếu khí và yếm khí

Có nhiều dòng men khác nhau, mỗi dòng men có các đặc tính đặc thù riêng biệt của

chúng Phần lớn các loài men thuộc về ngành nấm túi (Ascomycota), mặc dù có một số loài thuộc về ngành nấm đảm (Basidiomycota) Một số ít các loài nấm, chẳng hạn như Candida albicans Candida albicans có thể gây ra nhiễm độc nấm ở người (Candidiasis) Loài men được con người sử dụng phổ biến nhất là Saccharomyces

cerevisiae, nó được dùng để sản xuất bia, rượu vang từ hàng nghìn năm trước.

Ngày nay trên thế giới có nhiều loại bia, hương vị đặc trưng của mỗi loại bia phụthuộc vào nhiều yếu tố, trong đó men bia đóng vai trò quan trọng.

Men bia là các vi sinh vật có tác dụng lên men đường Các giống men bia cụ thể đượclựa chọn để sản xuất các loại bia khác nhau, nhưng có hai giống chính là

men ale(Saccharomyce cerevisiae) và men lager (Saccharomyces carlsbergensis), với

nhiều giống khác nữa tùy theo loại bia nào được sản xuất Men bia sẽ chuyển hóa đườngthu được từ hạt ngũ cốc và tạo ra cồn, cacbon đioxit (CO2) Trước khi các chức năng củamen bia được hiểu rõ thì mọi quá trình lên men đều sử dụng các loại men bia hoang dã.Mặc dù còn rất ít loại bia, chẳng hạn như bia lambic vẫn dựa trên phương pháp cổ nàynhưng phần lớn các quá trình lên men ngày nay đều sử dụng các loại men bia được nuôicấy và có độ tinh khiết cao Trung bình, hàm lượng cồn trong bia là khoảng 4 – 6% rượutheo thể tích, mặc dù nó có thể thấp tới 2% và cao tới 14% trong một số trường hợp nào

đó Một số nhà sản xuất bia còn đưa ra loại bia chứa tới 20% cồn

Ngày nay cũng với việc phát triển chung của các kỹ thuật lên men, việc cải tiến trangthiết bị và chủng nấm men ảnh hưởng lớn đến quá trình sản xuất nấm men hiện đại

1.2 Đặc điểm hình thái cấu tạo

1.2.1 Đặc điểm hình thái

Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào 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 acidamin, peptit), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào Sau đó, hàng loạt cácphản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các chất nàythành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men được tiếnhành

Có hai dạng là nấm men nổi và nấm men chìm

Nấm men lên men nổi là Sacchromyces cerevisiae dùng trong sản xuất bia ale Tế bào

nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành chuỗi các tế bàonấm men hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc hình oval với kích thước từ 7 – 10μm

Đặc điềm hình thái: Sacchromyces cerevisiae sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ

cao, lơ lửng trên bề mặt là chủ yếu, nhiệt độ lên men từ 10 – 25oC Khi quá trình lên menkết thúc, tế bào kết chùm, thành chuỗi tạo lớp dày nổi lên bề mặt cùng với bọt bia làmcho khả năng tự trong của bia rất chậm, khả năng lắng yếu nên phải lọc cẩn thận

Nấm men lên men chìm tên là Sacchromyces carlsbergensis, lên men ở nhiệt độ thấp

dùng trong sản xuất bia lager Hầu hết các tế bào sau khi nảy chồi thường đứng riêng lẻhoặc cặp đôi, hình dạng chủ yếu là hình cầu Thành phần hoá học của tế bào chứa khoảng75% nước, 15 – 45% protein của chất khô, 25 – 35% cacbonhydrat, 4 – 7% chất béo, 8 –9% chất vô cơ

Đặc điểm hình thái: Sacchromyces carlsbergensis sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ

thấp, nhiệt độ lên men từ 0 – 10oC Phân bố ở tầng sâu trong thiết bị Dễ kết lắng và dễtách lớp Do đó quá trình lọc dễ hơn đồng thời tạo điều kiện sử dụng lại nấm men Nấmmen được sử dụng từ nấm men thuần chủng, men được giữ dưới dạng men khô, sau đónhân giống trung gian rồi đưa vào sử dụng trung sản xuất bia

1.2.2 Sự khác biệt giữa hai chủng loại men

Khả năng lên men các loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza Trong nấm men chìm cóenzym có thể sử dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụngđược 1/3 đường saccharoza

- Ngoài ra chúng còn khác nhau về khả năng hô hấp, khả năng trao đổi chất khilên men và khả năng hình thành bào tử Quá trình trao đổi chất của nấm menchìm chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men, còn của nấm men nổi xảy ramạnh trong quá trình hô hấp, vì vậy sinh khối nấm men nổi thu được nhiều hơnnấm men chìm

- Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi Khả năng tạo bào tửcủa nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi

- Bia nhẹ và bia nặng là hai loại ia chính được lên men bởi các chủng tương ứng

là S.uvarum và S.cerevicies.

 Sự khác nhau về công nghệ lên men:

Tên gọi nấm men nổi hay chìm xuất phát từ quan sát quá trình lên men.

Nấm men nổi nổi lên trên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính Trongkhi đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính, làm cho bianhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men nổi Như vậy đốivới sản xuất bia bằng phương pháp lên men nổi, nấm men được tách khỏi bia bằng cáchhớt bọt, lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy thiết bị lên men

Nấm men chìm còn chia ra hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó là nấmmen bụi và nấm men kết bông

- Nấm men bụi là nấm men phân ly mịn trong dịch lên men và lắng tư từ khi kếtthúc lên men chính

- Nấm men kết bông là loài nấm men có thể kết dính với nhau trong thời gianngắn khi kết thúc lên men chính và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanhxuống đáy thiết bị Còn nấm men nổi không có khả năng này

Nấm men chìm kết bông có ý nghĩa quan trọng trong thực tế sản xuất bia, làm cho bianhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men bụi và nấm mennổi

Ngoài các đặc điểm nêu trên, giữa hai loại nấm men này còn có nhiều đặc điểm sinhhóa khác nhau dựa vào năng lực lên men đường disacarit melibioza của chúng Nấm men

chìm (S carlsbergensis) có chứa các gen MEL Các gen này tạo ra enzyme ngoại bào là α

– galactosidaza (melibiaza) có khả năng chuyển hóa đường melibioza Trong khi đó nấm

men nổi (S cerevisiae) không chứa gen MEL do đó không chuyển hóa được đường

vậy đối với sản xuấtbia bằng phương pháp lên men mổi, nấm men được tách khỏi biabằng cách hớt bọt, còn lên men chìm thì xả cặn ở dưới đáy thiết bị.

 So sánh đặc tính của nấm men nổi và nấm men chìm

Đặc tính Nấm men nổi S.Cerevisiae

Loại bia: Ale

S carlsbergensis

Loại bia: Lager

Nhiệt độ lên

men

Cơ chất Chủ yếu lên men đường đơn

(glucose, fructose), đường đôi(saccharose, maltose), khó lênmen đường tam (raffinose)

Lên men tốt glucose, maltose,galactose, fructose, saccharose,mannose và cả raffinose

Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ từ

5-15 micromet, sinh sản bằng cách nảy chồi hay bào tử

 Thành tế bào

- Có độ bền chắc cao, chiều dày là 150-250nm Trên thành tế bào cso những lỗ nhỏ

li ri với đường kính khoảng 3,6nm để nước đường, các chất dinh dưỡng cần thiếtcho tế bào có thể đi qua đươc Thành tế bào chiếm khoảng 20% tổng khối lượngchất khô của tế bào

- Các tế bào đã thực hiện nhiều qus trình nảy chồi sẽ có vết sẹo tròn trên thành tếbào, đó chính là nơi tế bào con tách ra khỏi tế bào mẹ Vùng sẹo chồi giàu chất

chitin Trên thành tế bào con cũng có vết sẹo chồi tương ứng với tế bào mẹ , đó là

vị trí sẽ nảy chồi sau này

- Trong suốt quá trình lên men, một số thành phần của dịch đường như các lipit kếtlắng và iso-–axit của houblon bao thành tế bào Hàm lượng iso-–axit của hoahoublon cần phải điều chỉnh do có một lượng thất thoát theo sinh khối nấm men.Tác động của các thành phần cặn đối với thành tế bào nấm men rất khó đánh giá.Khi các thành phần trong dịch bao bọc sẽ vô hiêu hóa các vùng nhận liên quan tớikhả năng kết lắng của nấm men, hơn nữa sựu bao bọc của các cặn làm thay đổitoàn bộ diện tích bề mặt tế bào liên quan tới việc lọc bia

- Thành tế bào có vai trò quan trọng trong việc xác định nấm men nổi lên bề mặthay chìm xuống trong quá trình lên men dịch đường Thành tế bào của nấm menlên men nổi kỵ nước hơn tế bào nấm men chìm Người ta cho rằng nguyên nhân

do từ thành phần photphat trên thành tế bào bên ngoài Các tế bào có tính kỵ nướccáo sẽ bám vào các bong bóng và bề mặt dung dịch mang điện tích như dịch lênmen

1.2.4 Thành phần hóa học

Tế bào nâm men chứa đến 80% là nước Bởi vậy, trong nấm men bia ép tỉ lệ giứatrọng ướt và trọng lượng khô là 4:1 Nguyên tố chủ yếu là cacbon, chiếm <50% chất khô

Các nguyên tố chính khác như oxy (30-35%), nito (75%) và photpho (1&) Hàm lượngchất khoáng tổng số khoảng 5-10% chất khô của tế bào Trong tế bào còn bao gồm nhiềuvết các thành khác như nhôm, canxi, đồng, crom, sắt, chì

Các nhóm thành phần chính gồm các chất cao phân tử, đó là protein (40-45% chấtkhô), cacbohydrat (30-35%), axit nucleic (6-8%) và lipit (4-5%) Thành phần chính xáccủa các nhóm cao phân tử trong mỗi chủng nấm men khác nhau do điều kiên nuôi cấy vàphát triển

Hydrocacbon gồm: polysaccharit, glycogen, trehalose (12-12,5%), mannan 24,9%), glucan (9,47-10,96%) và chitin Những nghiên cứu động học về sự biến đổihydrat cacbon trong quá rinhg bảo quản nấm men cho thấy glucan, mannam và dạngglycogen tan trong kiềm và acid clohydric là yếu tố cấu trúc tế bào, trong khi trehalose vàglycogen tan trong acid acetic, chất tạo nặng lượng chính cho tế bào Hàm lượngtrehalose trong nấm men có liên quan đến tính bên vững của nó: lượng trehalose càng caonấm men càng bền

(18,7-Chất mỡ của nấm men là trung tính glycerol, photpho lipit, sterol tự do và nhiềusterol, este

Tro chiếm 6,5-12% lượng chất khô trong nấm men, có thành như sau:

Như vậy hàm lượng đáng chú ý của nấm men là protein và nguồn vitamin nhóm B

1.3 Các chất dinh dưỡng cho nấm men

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

vi sinh vật

Nguồn thức ăn chủ yếu cho nấm men là các chất hữu cơ 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 vilượng và các chất kích thích, nguồn thức ăn cho nấm men rất đa dạng, do đó cần nghiêncứu riêng từng nguồn

Đường disaccarit quan trong cần quan tâm tới là sacaroza, lactoaza, melibioza Nấmmen đồng hóa lên men rất tốt maltoza và saccaroza, đồng hóa hoàn toàn hoặc một phầnđường lactoza Riêng melibioza chỉ lên men được khi có enzyme melibioza

Các polissacarit cần được thủy phân hoàn toàn bằng axit hoặc enzym thì nấm menmới sử dụng được

1.3.3 Nguồn nitơ

Ý nghĩa chủ yếu của nguồn nito là cung cấp cho tế bào nguyên liệu để hình thành cácnhóm amin và imim để tổng hợp nên protein và các hợp chất khác của nguyên chất Nấmmen đồng hóa được các hợp chất axit amin và nito vô cơ

Nấm men có thể tự tổng hợp các axit amin Tuy nhiên nếu cho các axitamin vào môitrường thì quá trình sinh sản và phát triển của tế bào sẽ nhanh hơn

1.3.4 Các chất khoáng

Trong môi trường dinh dưỡng cần phải có một lượng nhất định các chất khoáng đểđảm bảo cho tế bào phát triển

1.3.5 Các chất kích thích sinh trưởng

Thường à các vitamin và các axitamin Các lại vi sinh vật khác nhau có nhu cầu vềvitamin cũng khác nhau

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

Trong điều kiện nuôi cấy thuận lợi thì tế bào nấm men sinh sản và phát triển, sinhkhối tăng nhanh Điều này có được khi các chất dinh dưỡng từ môi trường nuôi cấy đượcthấm vào tế bào theo các định luật thẩm thấu Hướng di chuyển của các chất dinh dưỡnghòa tan trong nước được xác định theo tính chất phụ thuộc vào sự chên lệch nồng độ củachất đó giữa môi trường và tế bào

Quá trình khuếch tán được thực hiện như sau: khi nồng độ các chất trong tế bào làm

áp suất thảm thấu trong tế bào cao hơn của môi trường thì nước sẽ dẫn vào liên tục để cânbằng nồng độ, song để tránh hiện tượng phá hủy tế bào hif tế bào phải đẩy Na+ ra ngoài.Khi thâm nhập vào tế bào nấm men, nó kéo cả saccaroza và các axit ngay cả khi không

có sự chênh lệch nồng độ các chất này Như vậy chỉ những cơ chất được vận chuyển vàotrong tế bào mới tham gia phản ứng trao đổi chất

1.5 Các tiêu chí lựa chọn nấm men

Chọn nấm men cần lưu ý các chỉ tiêu sau:

Quá trình sinh trưởng nấm men gồm các pha: pha tiềm phát, pha tăng trưởng, pha cânbằng và pha suy vong Trong tiềm phát nấm men hầu như không sinh sản, trong pha thứhai nấm men bắt đầu nảy chồi là lên men Trong pha cân bằng sinh trưởng của nấm men

ổn định và lên men mạnh Ở pha cuối cùng, sự sinh sản hầu như ngừng lại và bắt đầu kếtlắng

Khả năng kết lắng nấm men có vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Menchìm kết lắng ở dạng bông dưới đáy các thùng lên men

Sức lên men là điều quan trọng nhất trong thực tế sản xuất Trong sản xuất bia thườngchọn những mẻ lên men mạnh và tạo cho bia có mùi đặc trưng thơm ngon Tốc độ lênmen tùy thuộc vào nhiều yếu tố: khả năng lên men của nấm men, hoạt tính sinh lý và sốlượng tế bào của chúng trong môi trường, phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, các thành phần

hóa học của dịch lên men Ngoài ra còn phụ thuộc vào hàm lượng các chất protein trong

tế bào nấm men

Để bảo đảm cho quá trình lên men được tiến triển bình thường và bia có chất lượngthì nấm men phải đủ các yêu cầu sau:

- Khả năng và tốc độ lên men trong điều kiên nhiệt đô thấp với dịch đường malt

- Khả năng kết lắng đối với những loài lên men chìm

- Hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo thành của quá trình lên men

- Tính ổn định trong sản xuất

- Tạo hương vị và chất lượng sản phẩm đặc trưng

1.6 Nhân giống nấm men trong sản xuất

Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua 2 giai đoạn : Giai đoạn nuôi cấy trongphòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất

Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào Trong phòng thí nghiệm, đểđảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường 10% và bảo quản

ở nhiệt độ 2 ÷ 4 0C Sau thời gian 1÷2 tháng phải cấy chuyền 1 lần

Ðể đưa men giống vào sản xuất, trước hết phải nuôi cấy trong phòng thí nghiệm chođến 5 ÷10lít Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt trong phòng bên cạnhphân xưởng lên men Mỗi lần nhân giống , thể tích men giống tăng từ 3 ÷ 5 lần

Men thuần khiết thường phải tuyển chọn và bắt đầu nuôi cấy ở 250C Trong phòng thínghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18 ÷ 200C Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất thì cho nó pháttriển ở 12 ÷ 150C và tiếp tục giảm đến 6 ÷ 100C rồi đưa vào thiết bị lên men Quá trìnhthực hiện như vậy gọi là sinh sản ở điều kiện bán sản xuất, bao gồm các bước thực hiện:

 Dịch đường làm môi trường cho nấm men sinh sản phải được tiệt trùng và làmlạnh tại chỗ đến 6-100C

 Quá trình sinh sản của nấm men được tiến hành trong một hoặc nhiều thiết bị của

hệ thống Để đảm bảo sự phát triển mạnh của nấm men, ở tất cả các thiết bị sinhsản này,theo định kỳ phải được sục khí vô trùng vào canh trường

 Tuyệt đối không để dịch lên men tiếp xúc với không khí chưa tiệt trùng

Việc tiệt trùng môi trùng nhân giống được thực hiện ở áp suất thường hoặc áp suất dưtrong thời gian 30 phút Đồng thời với quá trình làm nguội, dịch đường được bão hoà oxybằng không khí vô trùng Thời gian sinh sản của nấm men được kéo dài hết một thế hệ ởđiều kiện bán sản xuất là 6-8 ngày đêm.

Qúa trình nhân giống trong sản xuất Ta chuẩn bị lượng sữa men giống gồm 3 bình 5lít, sau đó ta vệ sinh các dụng cụ bằng nước nóng

Bắt đầu tiến hành ta lấy nước dịch chiết đường ở trong giai đoạn lọc hoa Sau đó mở nắpthùng một cho dịch vào từ từ để tránh tạp nhiễm, không bỏ ra ngoài, cho vào xong tađóng nắp thùng và bắt đầu mở vòi phun tạo vòng xoáy một úc khoảng 10 phút Tắt vòiphun rồi cho men giống vào, lưu ý trước khi cho men giống vào phải lắc đều trong bình 5lít, khi cho men giống vào phải nhanh và gọn Cho men giống vào xong ta lại cho vòiphun hoạt động nhưng lúc này ta cấp thêm nước lạnh vào để duy trì xuống nhiệt độ thấp15-170C Bắt đầu duy thì nhiệt độ này trong vòng 24h

Sau 24h dịch trên men giống cấp 1 được chuyển sang thùng men giống cấp 2 bằngvang chuyển dịch Ta cấp nước lạnh bằng van cấp lạnh rồi duy trì tiếp nhiệt độ 13-140Ccũng trong 24h Hoàn thành quá trình nhân giống cấp 2 chuyển sang các tank lên men đểlên men dịch đường hoa houblon

Ngoài lương men giống nuôi cấy nhà máy còn tận dụng lượng men sữa trong quá trìnhlên men :

- Men sữa được thu hồi trong giai đoạn cuối của quá trình lên men Đối với chủngnấm men chìm giai đoạn cuối của quá trình lên men sẽ kết thành một khối chìmxuống đấy thùng lên men và chia ra thành 3 phần:

- Phần 1: nằm ở dưới là cặn lạnh đây là các chất kết tủa kết thúc quá trình lên menđược loại bỏ cho các cơ sở chăn nuôi

- Phần 2: là lớp men tốt màu trắng sữa, lớp men này được giữ lại để tái sản xuất.Lượng men được thu hồi qua xử lý đưa vào sản xuất và có thể quay được 20 lần

Ưu điểm của men sữa là phát triển tốt trong quá trình lên men, vì đã quen với môitrường, tiết kiệm và không tốn nhiều công nhân giống

- Phần 3: là phần nấm men đã chết già có màu sẫm cần sau quá trình lên men cũng

loại bỏ cho các cơ sơ chăn nuôi gia súc.

Đối với men khô Để hoạt hoá 1kg men khô ta sử dụng 3,5 lít dịch đường 11oBx và3,5 lít nước vô trùng trộn lại với nhau sao cho hỗn hợp có nhiệt độ 25o 28oC

Ta vừa rắc men vừa lắc, sau 15 phút ta cho tiếp 1 lít dịch đường và lắc tiếp 15 phút.Sau đó cho tất cả vào thùng nhân giống cấp 1 có chứa dịch đường đã thanh trùng ở ápsuất 0,5kg/cm2 Ở đây ta mở lạnh xuống đến 20oC trong vòng 30 phút và cứ 3 giờ phảisục khí một lần

Sau một ngày thì chuyển sang thùng nhân giống cấp hai với điều kiện tương tự nhưthùng nhân giống cấp một Sau khoảng 24 đến 48 giờ thì bắt đầu dùng buồng đếm hồngcầu đếm nếu được trên 60 triệu tế bào/ml thì ta cho vào tank lên men với tỉ lệ 18 triệu tếbào/ml kèm theo sục không khí vô trùng theo đường dẫn dịch từ máy lạnh nhanh vàotank lên men

1.7 Vai trò của nấm men

Nấm men đóng vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp sản xuất bia Nhờ đặctính sinh dưỡng của nấm men là quá trình chuyển hóa dịch đường thành rượu (C2H5OH)

và sinh ra khí CO2 là thành phần chính của bia, tạo ra các mùi vị đặc trưng cho sản phẩm,tùy vào loại nấm men mà tạo ra các mùi vị khác nhau

Các loại nấm men lên men bia thuộc loại yếm khí tùy tiện Khi đó oxy chúng tăng sinhkhối nhờ hô hấp tế bào, khi không có oxy chúng lên men tạo thành ethanol và CO2 theophương trình:

Chương 2 Mục đích và cơ sở khoa học của quá trình lên

men 2.1 Mục đích

Nhờ tác động của các enzyme trong nấm men chuyển các chất có trong dịch đườnghuoblon hóa,một lượng lớn cơ chất chủ yếu là đường và dextrin bậc thấp thành rượu,CO2

C6H12O6→ 2C2H5OH + 2CO2 + QĐồng thời còn tạo ra các sản phẩm phụ như: este, rượu bậc cao, aldehyde,acid hữu cơglycerin… hòa tan vào dịch lên men tạo thành bia non

Lên men phụ là tiếp tục lên men phần đường còn lại sau lêm men chính, bão hòa CO2

cho bia và tăng cường mùi vị cho bia

2.2. Cơ sở khoa học của quá trình lên men

2.2.1 Sinh tổng hợp các sản phẩm của quá trình lên men bia

a) Sinh tổng hợp các sản phẩm chính (bậc 1)của quá trình lên men bia: rượu

etylic + CO2:

Quá trình lên men rượu bao gồm 11 giai đoạn (11 phản ứng):

 Phản ứng 1: Glucose được phosphoryl hóa ở C6 để cho sản phẩm glucose-6-P,nguồn phosphate là ATP

Phản ứng xảy ra được là do sự xúc tác của hexokinase với sự có mặt bắt buộc của

Mg2+ Hexokinase không những xúc tác sự phosphoryl hóa glucose mà còn xúc tác sựphosphoryl hóa các hexose khác như fructose, manose

 Phản ứng 2: Chuyển hóa glucose-6-P thành fructose-6-P

Enzyme phosphohexose isomerase xúc tác sự chuyển hóa đồng phân glucose-6-Pthành fructose-6-P, biến một aldose thành một ketose

 Phản ứng 3: Phosphoryl hóa fructose-6-P thành fructose1,6 biphosphate

 Phản ứng 4: Phân cắt Fructose 1,6 biphosphate

Fructose1,6 biphosphate bị phân cách thành 2 phân tử triozophosphat cụ thể làaldehit 3 – phosphoglyxerinic và phosphodioxyaxeton Phản ứng này được sự xác tác củaenzim aldolase.

 Phản ứng 5: Chuyển hóa nội phân tử triose phosphate

Chỉ một trong hai triose phosphate là aldose: 3-P glyceraldehyde tham gia tiếp vàoquá trình đường phân Nhưng dihydroxyaceton-P có thể được chuyển hóa thành 3-Pglyceraldehyde nhờ triose phosphate isomerase

 Phản ứng 6: Oxy hóa 3-P glyceraldehyde thành 1,3 biphosphoglycerate

Xúc tác cho phản ứng này là enzyme 3-P glyceraldehyde dehydrogenase, cócoenzyme NAD+, trong trung tâm hoạt động có nhóm –SH

 Phản ứng 7: Trong phản ứng này gốc phosphate cao năng của 1,3

biphosphoglycerate chuyển cho ADP để tạo ATP ( oxy hóa phosphoryl hóamức cơ chất) và 3P glycerate

 Phản ứng 8: Chuyển hóa 3P glycerate thành 2P glycerate

(chuyển gốc P nội phân tử) nhờ enzyme phosphoglycerate mutase cần Mg2+ chohoạt động của nó Đây là phản ứng thuận nghịch:

 Phản ứng 9: 2P glycerate bị loại nước để tạo thành phosphoenolpyruvate là

phản ứng thuận nghịch được xúc tác bởi enzyme enolase

 Phản ứng 10: Chuyển nhóm phosphate từ phosphoenolpyruvate đến ADP, phản

ứng được xúc tác bởi pyruvat kinase, để tạo ATP và pyruvate

Pyruvat kinase bị kìm hãm bởi ATP, khi nồng độ ATP cao thì nó gây kìm hãm dịkhông gian Ở động vật có xương sống pyruvat kinase có ít nhất 3 isozyme, hơi khácnhau trong phân bố ở các mô và trong việc đáp ứng đối với những chất điều hòa(modulator)

 Phản ứng 11: Chuyển hóa pyruvat thành rượu etylic:

Trong bước 1, pyruvate bị khử cacboxyl-hóa vốn được xúc tác bởi enzymepyruvate decarboxylase, enzyme này cần Mg2+ và có coenzyme là TPP Bước 2,acetaldehyde bị khử thành ethanol với NADH+H+ được tạo ra từ sự oxy hóa khử 3Pglyceraldehyde.

2.2.2 Sinh tổng hợp các sản phẩm bậc hai (sản phẩm phụ)

Ngoài 2 sản phẩm chính là rượu etylic và khí cacbonic, trong quá trình lên men chínhcòn tao ra nhiều sản phẩm bậc hai hay còn gọi là sản phẩm phụ Những sản phẩm này đều

có vai trò quan trọng trong việc hình thành hương và vị của bia, mặc dù vai trò đó có thể

là tích cực và cũng có thể là tiêu cực Một số trong những sản phẩm bậc hai này là sảnphẩm trung gian của quá trình chuyển hóa đường thành rượu, còn một số khác là kết quảcủa những biến đổi hóa sinh phức tạp của những cấu tử khác trong dịch đường khi chúngtham gia vào quá trình trao đổi năng lượng trong tế bào nấm men

Glyxerin:

Nếu gọi glyxerin là sản phẩm bậc hai của quá trình lên men thì điều đó là hoàn toànđúng Nhưng nếu nói rằng glyxerin là sản phẩm chính thứ ba của quá trình trên thì cũngkhông sai Ta hãy nhớ lại ở sơ đồEmbden-Meyerhor Ở phản ứng thứ tư, sau khi tạo thànhphosphodioxyaxeton, phản ứng có thể sẽ tiến triển theo chiều hướng khác nếu các yếu tốbên ngoài thay đổi Từ hợp chất này dưới sự xúc tác của coenzim NAD+ sẽ tạo ra thành

-glyxerophosphat Sau đó với sự có mặt của photphataza,glyxerin và axit phosphoric

được tạo thành Theo Pasteur thì lượng glyxein trong quá trình lên men có thể tích tụ đến

3 g/l

Glyxerin là một cấu tử rất quý đối với bia, vì nó làm mềm vị và làm tăng thêm độ đậm

đà cho sản phẩm Glyxerin cũng có thể thu nhận được bằng con đường đề amin của axitglutamic

Từng loại rượu bậc cao đều tạo cho bia có hương, vị riêng biệt nhưng nhìn chung đókhông phải là đặc trưng của bia mà chúng tạo cho khứu giác những cảm giác khó chiụ.Nói tóm lại các loại rượu bậc cao gây ảnh hưỏng tiêu cực đến chất lượng cảm quan củabia

Cơ chế tạo thành rượu bậc cao đến hiện nay chưa được giải thích thỏa đáng do đó takhông đề cập đến nhiều

Acid hữu cơ:

Axit hữu cơ là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình lên men rượu và quá trìnhtrao đổi sinh dưỡng nitơ trong tế bào nấm men Chúng cũng là sản phẩm của sự đồng lênmen do vi khuẩn gây ra khi dịch đường houblon hoá bị nhiễm

Axit lactic và axit xitric được tạo thành từ axit piruvic Trong trường hợp này axitpiruvic không bị decacbonxyl mà là bị khử thành axit lactic Hàm lượng trung bình củachúng trong bia là khoảng 150-200mg/l Nếu dịch lên men bị nhiễm khuẩn lactic thì hàmlượng của chúng tăng vọt lên rất nhiều lần

Một sản phẩm thương trực khác trong nhóm axit hữu cơ là axit susinic Nó được tạothành do quá trình deamin axit glutamic hoặc qua phản ứng chuyển amin Trong trườnghợp thứ nhất, chất nhận hydro là aldehit triozoglyxerinic, vì lẽ đó, song song với việc tạo