Tiểu luận đề tài Công nghệ lên men

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TIỂU LUẬN
MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Chuyên đề: “LÊN MEN BIA”
GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM NGÂN 3005080167
NGUYỄN THỊ DIỄM THÚY 3005080415
NGUYỄN THỊ THÚY VI 3005080199
NGUYỄN VĂN TÀI 3005080185
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 1
TP.HCM, Ngày
25/03/2010.
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
MỤC LỤC
TRANG
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA 3
1.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA 3
1.2 CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA
1.2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 4
1.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 4
1.2.2.1 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CHÍNH CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN
BIA RƯỢU + CO
2
6
1.2.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM BẬC HAI (SẢN PHẨM PHỤ) 11
1.2.2.2.1 GLYXERIN 11
1.2.2.2.2 RƯỢU BẬC CAO 12

1.2.2.2.3 ACID HỮU CƠ 12
1.2.2.2.4 ESTER VÀ ALDEHID 13
1.2.2.2.5 AXETOIN, DIAXETYL VÀ 2,3 BUTANODIOL 14
1.2.2.2.6 HYDROSUNFUA (SH
2
) VÀ MERCAPTAN 15
1.2.3 HỆ ENZYME XÚC TÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA VÀ NẤM MEN GIỐNG
ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 16
1.2.3.1 HỆ ENZYME XÚC TÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 16
1.2.3.1.1 ALDOLAZA 16
1.2.3.1.2 TRIOZOPHOSPHATDEHYDROGENAZA 16
1.2.3.1.3 PHOSPHOGLYXEROMUTAZA 16
1.2.3.1.4 ENOLAZA 16
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 2
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
1.2.3.1.5 CACBOXYLAZA 17
1.2.3.2 NẤM MEN GIỐNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA
17
1.2.3.2.1 CHẤT LƯỢNG CỦA NẤM MEN SẢN XUẤT 17
1.2.3.2.2 CÁC CHỦNG NẤM MEN BIA SỬ DỤNG 17
1.2.3.2.3 QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ GIỐNG 19
CHƯƠNG II: KỸ THUẬT LÊN MEN BIA 21
2.1 ĐỊNH NGHĨA LÊN MEN BIA 21
2.2 MỤC ĐÍCH LÊN MEN 21
2.3 YÊU CẦU CỦA DỊCH LÊN MEN BIA 21
2.4 CÁC QUÁ TRÌNH XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 21
2.4.1 QUÁ TRÌNH SINH LÍ 21
2.4.2 QUÁ TRÌNH SINH HÓA 21
2.4.3 QUÁ TRÌNH HÓA LÍ 22
2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN BIA 23

2.5.1 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CỔ ĐIỂN 23
2.5.1.1 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN DỊCH ĐƯỜNG CÓ NỒNG ĐỘ CAO 25
2.5.1.2 LÊN MEN CHÌM, GIÁN ĐOẠN TRONG THIẾT BỊ HỞ 26
2.5.1.3 LÊN MEN NỔI 28
2.5.1.4 LÊN MEN LÊN MEN TRONG THIẾT BỊ KẾT HỢP VỚI THU HỒI CO
2
28
2.5.2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN HIỆN ĐẠI 29
2.5.2.1 CÔNG NGHỆ LÊN MEN MỘT PHA 29
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 3
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
2.5.2.2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LIÊN TỤC 30
2.5.2.3 LÊN MEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÁN LIÊN TỤC 31
2.6 CÁC YẾU TÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN 32
2.6.1 CHẤT LƯỢNG CỦA NẤM MEN SẢN XUẤT 32
2.6.2 NẤM MEN GIEO CẤY BAN ĐẦU 33
2.6.3 NỒNG ĐỘ CHẤT HÀO TAN CỦA DỊCH ĐƯỜNG HOUBLON HÓA 33
2.6.4 NHIỆT ĐỘ CỦA DỊCH LÊN MEN 34
2.6.5 ÁP SUẤT BỀ MẶT 34
2.6.6 HÀM LƯỢNG O
2
VÀ THẾ OXY HÓA – KHỬ 35
2.6.7 CƯỜNG ĐỘ KHUẤY ĐẢO CỦA DỊCH LÊN MEN 36
2.6.8 NỒNG ĐỘ CỦA SẢN PHẨM LÊN MEN 36
CHƯƠNG III: THIẾT BỊ VÀ MẶT BẰNG LÊN MEN 36
3.1 THIẾT BỊ VÀ MẶT BẰNG LÊN MEN CHÍNH 36
3.1.1 THIẾT BỊ LÊN MEN 36
3.1.2 LÀM LẠNH VÀ THÔNG GIÓ MẶT MẶT BẰNG LÊN MEN 38
3.2 MẶT BẰNG VÀ THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ 40
3.2.1 MẶT BẰNG LÊN MEN PHỤ 40

3.2.2 THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ 40
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 49
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 4
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với tốc độ hóa đô thị và công nghiệp hóa của đất nước, nghành
công nghệ thực phẩm đã và đang đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân. Đóng vai trò chủ lực trong đó có lĩnh vực chế biến đồ uống.
Bia – nói một cách tổng thể là một loại đồ uống chứa cồn được sản xuất bằng
quá trình lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được
chưng cất sau khi lên men.
Bia là loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng. Ngoài việc cung cấp một
lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa một hệ enzim khá phong phú, đặc biệt là
nhóm enzim kích thích tiêu hóa amylaza.
Được sản xuất từ các nguyên liệu chính là đại mạch ươm mầm, hoa houblon và
nước với một quy trình công nghệ khá đặc biệt, cho nên bia có tính chất cảm quan
rất hấp dẫn đối với con người: hương thơm đặc trưng, vị đắng dịu, lớp bọt trắng
mịn, với hàm lượng CO
2
khá cao (4 – 5g/l) giúp con người giải khát một cách triệt
để khi ta uống.
Nước ta nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới có ưu điểm là thị trường giải
khát lớn. Mặt khác, các nhà sản xuất bia lon xuất khẩu không nhiều. Do chính sách
mở cửa của nhà nước các thương hiệu bia nước ngoài tràn ngập vào thị trường
Việt Nam tạo ra sức cạnh tranh rất lớn. Vì vậy, nước ta cần tạo ra một loại bia có
chất lượng cao và giá thành sản phẩm ổn định, đẩy mạnh xuất khẩu.
Để tạo ra được bia đạt chất lượng thu hút sự quan tâm của nhiều người thì quá
trình lên men bia là một trong những nhân tố quan trọng. Chất lượng của bia được
xem như là kết quả từ các quá trình hoạt động của nấm men. Vì thế, để có được
bia chất lượng đáp ứng được nhu cầu người tiêu dùng thì đây cũng là vấn đề của

nhiều nhà sản xuất kinh doanh cũng như những người học công nghệ. Sau đây là
phần tìm hiểu thông tin chi tiết về công nghệ sản xuất bia nói chung cũng như quá
trình lên men bia nói riêng.
Trong quá trình tìm hiểu và thu nhận thông tin chắc chắn sẽ không tránh khỏi
được những sai sót. Do đó, nhóm sinh viên chúng em mong nhận được những ý
kiến đóng góp của Cô để có thể hoàn thiện đề tài tiểu luận về: “ lên men bia”.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 5
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA
1.1 GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA:
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 6
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
1.2 CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA:
1.2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA:
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 7
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
Khi tiến hành lên men dịch đường houblon hóa,một lượng lớn cơ chất ,chủ yếu
là đường và dextrin bậc thấp bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí CO
2
và các sản phẩm phụ. Ngoài các gluxit bị tác động mạnh,các thành phần khác của
dịch đường cũng chịu những sự thay đổi lớn. Một phần trong đó bị nấm men đồng
hoá và bị biến đổi thành những hợp chất khác nhau ,còn một số khác thì chuyển
đổi thành trạng thái không hoà tan và bị tách ra ngoài dưới dạng kết lắng. Tất cả
những điều đó dẫn đến một sự thay đổi lớn về lượng và biến đổi sâu sắc về chất
trong các cấu tử hợp thành chất hoà tan của dịch đường.
Ta thấy rằng hàm lượng chất hoà tan trong bia là thấp hơn so với dịch đường
houblon hóa .Nguyên nhân của việc giảm này là từ ba lý do sau:
• Do nấm men tiêu tốn một phần để cung cấp năng lượng cho việc phát triển
sinh khối.
• Do một số sản phẩm tạo thành là hợp chất dễ bay hơi

• Do một phần bị kết lắng.
Tổng lượng chất hoà tan đã bị tiêu hao trong thời gian lên men chính (kể cả
phần tiêu hao do kết lắng) gọi là chất chiết đã lên men. Khối lượng chất chiết đã
lên men biểu thị bằng phần trăm so với lượng chất hoà tan ban đầu của dịch
đường,gọi là mức độ lên men hay độ lên men. Một phần chất hoà tan ban đầu của
dịch đường houblôn hoá tồn tại trong bia như là một cấu tử hợp thành chất hoà tan
của nó,gọi là chất chiết không lên men hay chất khô sót.
Trong thành phần của chất hoà tan ban đầu của dịch đường nấm men có thể
hấp thụ được một phần rất lớn, phần đó được gọi là chất chiết có khả năng lên
men, phần còn lại nấm men không có khả năng hấp thụ gọi là chất chiết không lên
men. Khối lượng của chất chiết có khả năng lên men biểu thị bằng phần trăm theo
lượng chất chiết ban đầu của dịch đường houblon hóa,gọi là độ lên men cuối cùng.
Độ lên men và độ lên men cuối cùng của các loại bia khác nhau dao động trong
những khoảng rất lớn. Đây là những chỉ số cơ bản và đặc trưng cho chủng loại và
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 8
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
chất lượng của bia. Những chỉ số này có thể điều chỉnh được thông qua việc điều
khiển các quá trình hoá sinh ở giai đoạn sản xuất dịch đường.
Về lý thuyết thì toàn bộ lượng chất chiết có khả năng lên men,có thể sẽ được
lên men hoàn toàn. Lúc đó độ lên men sẽ có gía trị bằng độ lên men cuối cùng.
Nhưng trong thực tế sản xuất, không bao giờ độ lên men của một dịch đường lại
có thể đạt đến độ lên men cuối cùng của nó.Vấn đề ở đây là hoàn thiện chu trình
lên men,xác định được các điều kiện ở mức tối ưu với mục đích cao nhất là giảm
đến mức thấp nhất sự sai lệch giữa hai chỉ số độ lên men đó. Và đây là một trong
những tiền đề quan trọng nhất để thu nhận được các loại bia có độ bền sinh học
cao.
Ở những nhà máy sản xuất bia theo phuơng pháp cổ điển,quá trình lên men
được thực hiện trong các thùng hoặc các bể dạng hở. Trong điều kiện như vậy,
không phụ thuộc là nhiệt độ cao hay thấp thì một lượng CO
2

đáng kể cần thiết cho
bia đã bị bay ra ngoài.Nghĩa là sau khi lên men chính hàm luợng CO
2
ở trong bia
non chưa đạt mức bão hoà cần thiết.Thực tế đó đã buộc các nhà công nghệ phải
đình chỉ quá trình lên men chính khi mà trong dịch lên men đó (bia non) còn một
lượng đáng kể các chất hoà tan,mà nấm men có thể hấp thụ được ở điều kiện đó để
chuyển chúng sang một điều kiện khác: lên men trong các thùng kín ở nhiệt độ
thấp hơn. Đây chính là giai đoạn hai của quá trình lên men:lên men phụ. Lên men
phụ thực chất là quá trình lên men chính nhưng với tốc độ lên men thấp hơn nhiều
so với giai đoạn đầu.
Bình thường thì hàm lượng CO
2
ở trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất là
0.35% khối lượng . Con số này ở trong bia non sau khi lên men chính kết thúc là
khoảng 0.15-0.2%. Như luợng CO
2
thiếu hụt đi ít nhất là 0.2% . Để bù vào lượng
đó cần thiết phải lên men tiếp 0.4% cơ chất nhưng vì trong quá trình bơm chuyển
bia non từ khu vực lên men chính sang mặt bằng lên men phụ một phần CO
2
lại
tiếp tục mất đi. Do đó từ 0.4% lượng cơ chất chắc chắn là không đủ lượng CO
2
cần
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG 9
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
thiết. Hơn nữa, mức độ lên men như trên đã nói là không bao giờ đạt đến độ lên
mên cuối cùng. Cho nên thời điểm đình chỉ quá trình lên men chính thích hợp nhất
là khi hàm lượng chất chiết trong dịch lên men giảm xuống còn khoảng 30-35% so

với lượng chất chiết ban đầu có như vậy trong giai đoạn lên men phụ,một lượng cơ
chất 1-1.2% tiếp tục bị lên men thì may ra bù đủ lượng CO
2
cần có .
1.2.2 SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH LÊN
MEN BIA:
1.2.2.1 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 C
6
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 Mg
2+
. Hexokinase không những xúc tác sự phosphoryl hóa glucose mà còn
xúc tác sự phosphoryl 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-P thành fructose-6-P, biến một aldose thành một ketose.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
10
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 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
là aldehit 3 – phosphoglyxerinic và phosphodioxyaxeton. Phản ứng này được sự
xác tác của enzim aldolase.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
11
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 Phản ứng 5: Chuyển hóa nội phân tử triose phosphate
Chỉ một trong hai triose phosphate là aldose: 3-P glyceraldehyde tham gia
tiếp vào quá trình đường phân. Nhưng dihydroxyaceton-P có thể được chuyển hóa
thành 3-P glyceraldehyde 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, có
coenzyme NAD
+
, trong trung tâm hoạt động có nhóm –SH.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
12
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 Phản ứng 7: Trong phản ứng này gốc phosphate cao năng của 1,3
biphosphoglycerate chuyển cho ADP để tạo ATP ( oxy hóa phosphoryl
hóa mức 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+
cho hoạt động của nó. Đây là phản ứng thuận nghịch:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
13
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 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
dị không gian. Ở động vật có xương sống pyruvat kinase có ít nhất 3 isozyme, hơi
khác nhau trong phân bố ở các mô và trong việc đáp ứng đối với những chất điều
hòa (modulator) .
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
14
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 Phản ứng 11: Chuyển hóa pyruvat thành rượu etylic:

Trong bước 1, pyruvate bị khử cacboxyl-hóa vốn được xúc tác bởi enzyme
pyruvate decarboxylase, enzyme này cần Mg
2+
và có coenzyme là TPP. Bước 2,
acetaldehyde bị khử thành ethanol với NADH+H
+
được tạo ra từ sự oxy hóa khử
3P glyceraldehyde.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
15
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
1.2.2.2Sinh 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
chính còn 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 sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa đường

thành rượu, còn một số khác là kết quả của những biến đổi hóa sinh phức tạp của
những cấu tử khác trong dịch đường khi chúng tham gia vào quá trình trao đổi
năng lượng trong tế bào nấm men.
1.2.2.2.1 Glyxerin:
Nếu gọi glyxerin là sản phẩm bậc hai của quá trình lên men thì điều đó là hoàn
toàn đúng. Nhưng nếu nói rằng glyxerin là sản phẩm chính thứ ba của quá trình
trên thì cũng không sai. Ta hãy nhớ lại ở sơ đồEmbden-Meyerhor. Ở phản ứng thứ
tư, sau khi tạo thành phosphodioxyaxeton, phản ứng có thể sẽ tiến triển theo chiều
hướng khác nếu các yếu tố bên ngoài thay đổi . Từ hợp chất này dưới sự xúc tác
của coenzim NAD
+
sẽ tạo ra thành α-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 axit glutamic
1.2.2.2.2 Rượu bậc cao:
Ở trong bia chứa các loại rượu bậc cao như: propylic izopropylic, butylic,
izobutylic, amylic, izoamylic, và nhiều loại khác. Khối lượng của chúng dao động
trong khoảng rộng từ 20 đến 95 mg/l nhưng thông thường là khoảng 50 đến 60
mg/l . Ở điều kiện lên men nổi hàm lượng rượu bậc cao lớn hơn lên men chìm do
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
16
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
lên men ở nhiệt độ cao hơn. Trong các loại rượu bậc cao thì hàm lượng izoamylic
cao nhất.
Từng loại rượu bậc cao đều tạo cho bia có hương, vị riêng biệt nhưng nhìn
chung đó không 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 của bia.
Cơ chế tạo thành rượu bậc cao đến hiện nay chưa được giải thích thỏa đáng do
đó ta không đề cập đến nhiều.
1.2.2.2.3 Acid hữu cơ:
Axit hữu cơ là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình lên men rượu và quá
trình trao đổi sinh dưỡng nitơ trong tế bào nấm men. Chúng cũng là sản phẩm của
sự đồng lên men 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
axit piruvic không bị decacbonxyl mà là bị khử thành axit lactic. Hàm lượng trung
bình của chúng trong bia là khoảng 150-200mg/l. Nếu dịch lên men bị nhiễm
khuẩn lactic thì hàm lượng của chúng tăng vọt lên rất nhiều lần.
Một sản phẩm thương trực khác trong nhóm axit hữu cơ là axit susinic. Nó
được tạo thành do quá trình deamin axit glutamic hoặc qua phản ứng chuyển amin.
Trong trường hợp thứ nhất, chất nhận hydro là aldehit triozoglyxerinic, vì lẽ đó,
song song với việc tạo thành axit susinic ta còn nhận được glyxerin. Phương trình
tổng hợp của các quá trình trên được biểu diễn như sau:
C
6
H
12
O
6
+ COOH.CH
2
.CHNH
2
.COOH + 2H
2
O = HOOC.CH
2

.CH
2
.COOH +
2C
3
H
8
O
3
+ NH
3
+ CO
2.
Ở trường hợp thứ hai, axit glutamic bị deamin đến axit xetoglutaric, còn axit
piruvic thì được amin hoá đến alanin. Axit xetoglutanic bị decacbonxyl, và aldehit
thu được tham gia ngay vào phản ứng oxy hoá - khử với axetadehit. Kết quả của
dãy quá trình này là ta nhận được axit susinic và etanol:
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
17
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
COOH.CH
2
.CH
2
.CHNH
2
.COOH + CH
3
CO.COOH =
COOH.CH

2
.CH
2
CO.COOH + CH
3
CHNH
2
.COOH
COOH.CH
2
CH
2
CO.COOH
-CO
2 COOH.CH
2
.CH
2
.CHO
COOH.CH
2
.CH
2
.CHO + CH
3
CHO = COOH.CH
2
.CH
2
.COOH + C

2
H
5
OH.
Hàm lượng của axit susinic ở trong bia khoảng 60-70 mg/l.
Trong quá trình lên men chính, ngoài những axit trên đây còn tạo thành một số
axit bay hơi khác, chủ yếu là axit axetic và axit fomic. Axit axetic nhận được bằng
con đường phân hoá axetaldehit. Trong trường hợp này nó bị oxy hoá thành axit
axetic, còn hydro của nước thì liên kết với phân tử aldehit thứ hai để tạo thành
etanol. Hàm lượng trung bình của axit axetic ở trong bia là khoảng 80-100mg/l
còn axit fomic đến 30 mg/l.
1.2.2.2.4 Ester và aldehid:
Este là sản phẩm bậc hai không thường trực của quá trình lên men chính. Nó
không phải là sản phẩm tạo thành từ hoạt động sống của tế bào nấm men mà là kết
quả của sự tương tác giữa các sản phẩm bậc hai thường trực: este hoá các axit bay
hơi và không bay hơi với các loại rượu khác nhau. Chiếm khối lương nhiều nhất
trong khối este là atyl axetat (15-20 mg/l ) chứa ít nhất là izoetyl formiat (0,8 – 1
mg/l ), còn izoamin axetat thì chỉ có vết . Tổng lượng của chúng trong bia dao
động trong khoảng 30-80 mg/l. Với rượu etylic, axit cacbonic có thể tham gia
phản ứng để tạo thành các este mono và dietyncacbonat không bền vững.
Este có ý nghĩa quan trọng trong việc hình thành vòng thơm của bia. Tuy
không phải là sản phẩm bậc hai thường trực nhưng chúng được tạo thành chủ yếu
ở giai đoạn lên men chính.Theo số liệu của các tác giả người Mỹ thì hàm lượng
của etylaxetat sau lên men chính là 18,6% mg/l, còn trong bia thành phẩm là
25mg/l. Ở điều kiện len men nổi lượng este tạo thành nhiều hơn so với lên men
chìm. Trong cùng một điều kiện, nấm men nổi tạo ra nhiều este hơn nấm men
chìm.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
18
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Aldehid là sản phẩm bậc hai thường trực của quá trình trao đổi chất nấm men,
và cũng có thể được tạo thành qua con đường oxy hoá các loài rượu. Chiếm nhiều
nhất trong bia thì có axetaldehid, hàm lượng của nó, là 5-7 gm/l. Tổng lượng
andehid trong bia dao động từ 9 đến 10 mg/l. Ở điều kịên yếm khí,lượng andehid
tạo ra ít hơn so với ở điều kiện hiếu khí.
Ở mức độ vừa phải (10-15 mg/l), andehid làm tăng hương cho bia, nhưng nếu
cao quá thì vai trò của nó lại trở thành tiêu cực.
Trong giai đoạn lên men phụ hàm lượng andehid của bia giảm đi rất nhiều.
1.2.2.2.5 Axetoin, diaxetyl và 2,3 – butandiol:
Ba hợp chất này thu nhận đươc ở chủ yếu giai đoạn lên men chính và là do kết
quả của các quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men. Chúng là sản phẩm bậc
hai thường trực của các quá trình lên men yếm khí và hiếu khí. Trong ba hợp chất
này thì nguy hiểm nhất đến hương và vị của bia là diaxetyl. Diaxetyl không màu
đến vàng nhạt, có mùi hôi cực mạnh và vị đắng gắt rất khó chịu, tác động rất mạnh
đến hệ thần kinh con người. Chỉ số chất lượng N
0
=
1cho tất cả các loại bia được bán
ra thị trường được Công ước bia châu Âu quy định là “hàm lượng diaxetyl không
được vượt quá 0,2 mg/l”.
Nếu xem axit piruvic là điểm xuất phát thì diễn biến tạo thành ba hợp chất này
có thể biễu diễn như sau:
CH
3
–CO –COOH
decacboxyl hoá
CH
3
–CHO + CO
2

Axit piruvic Axetaldehid
CH
3
–CHO + CH
3
–CHO CH
3
–CO –CHOH –CH
3
Axetoin
CH
3
–CHOH –CHOH –CH
3

khử (+H
2
)

CH
3
CO –CHOH –CH
3
2,3_butadiol
oxyhoá (-H
2
)
axetoin
CH
3

–CO –CHOH –CH
oxyhoá (-H
2
)
CH
3
–CO –CO –CH
3
Axetoin
khử (+H
2
)
Diaxetyl
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
19
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
Trong quá trình lên men chính lượng diaxetyl tạo thành khoảng 0.35 - 0.55
mg/l. Trong thời gian tàn trữ chúng bị khử và hàm lượng giảm xuống dưới mức
cho phép. Thời gian cần thiết cho quá trình khử này ít nhất là 3 tuần ở các hệ
thống lên men cổ điển. Quá trình khử diaxetyl là một trong những chỉ tiêu hàng
đầu để xem xét là quá trình tàng trữ đã đạt hay chưa đạt.
1.2.2.2.6 Hydro sunfua (SH
2
) và mercaptan:
Nguồn gốc tạo thành các hợp chất này là các hợp chất chứa gốc sunfat,sunfit
và các amin chứa lưu huỳnh ở trong dịch đường. Ở thời điềm lên men chính và
đặc biệt là ở giai đoạn lên men phụ và tàng trữ bia non, điều kiện tạo ra khá thuận
lợi cho quá trình khử các nhóm disunfit (-S-S-) thành các nhóm sunfơhidryl (-SH).
Khi đó là cơ hội cho sự tao thành các sản phẩm bậc hai không thường trực nói
trên.

Hydro sunfua và mercaptan là những hợp chất đặc biệt có hại đối với hình
thơm và vị của bia. Theo số liệu của nhiều chuyên gia thì hàm lượng của chúng có
thể lên tới 0,5-0,9 mg/l. Nếu dịch đường houblon háo chứa nhiều cặn, hàm lượng
của chúng có thể cao hơn. Hiện tượng tự phân của nấm men cũng là một nguyên
nhân làm tăng các hợp chất này.
1.2.3 HỆ ENZYME XÚC TÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA VÀ NẤM
MEN GIỐNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA:
1.2.3.1 Hệ ezyme xúc tác quá trình lên men bia:
Tế bào nấm men chứa một tập hợp enzyme rất phong phú và đa dạng. Ngoài
những enzyme điều khiển quá trình hô hấp của tế bào và cơ chế phosphoryl hóa,
quá trình lên men còn được hoạt hóa bởi một tập hợp gồm nhiều enzim khác.
Các phản ứng xảy ra trong dãy quá trình chuyển hóa của lên men rượu được
xúc tác bởi 12 enzim khác nhau với sự tham gia của 2 coenzim (acid 2,3 –
diphosphoglyxerinic và phat), hai cofactor hữu cơ (ATP/ADP và NAD/ NADH),
và hai chất hoạt hóa vô cơ (Mg
2+
và K
+
).
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
20
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
1.2.3.1.1 Aldolaza:
Aldolaza được phát hiện vào năm 1934. Thoạt đầu nó được gọi là
zimoherxaza. Enzym này xúc tác phản ứng thuận nghịch bẽ gãy phân tử fructozo-
1,6-diphosphat thành phosphodioxyaxeton và phosphoglyxeradehid.
1.2.3.1.2 Triozophosphatdehydrogenaza:
Enzym này xúc tác sự chuyễn hóa của andehid 3-phosphoglyxerinic thành axit
1,3-diphosphoglyxernic. Phản ứng chỉ xảy ra trong môi trường có sự hiện diện của
NAD

+
và phosphat vô cơ.
1.2.3.1.3 Phosphoglyxeromutaza:
Enzym này xúc tác phản ứng đồng phân hóa 3-phosphoglyxerat thành 2-
phosphoglyxerat. Trong trường hợp này nhất thiết coenzym phải là 2,3-
diphosphoglyxerinic.
1.2.3.1.4 Enolaza:
Là enzym có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa đường thành rượu
etylic. Nó xúc tác quá trình dehydrat hóa thuận nghịch của axit 2-
phosphoglyxerinic thành axit 2-phosphoenolpiruvic. Ở phản ứng này mối liên kết
phosphat cao năng được hình thành. Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch và nó
xảy ra trong khi năng lượng tự do không hề thay đổi. Theo Lipman thì khi thủy
phân mối liên kết phosphate của acid 2 – phosphoglyxerinic, năng lượng được giải
phóng là 125,57 J trong khi thủy phân liên kết phosphate của acid 2 –
phosphoenolpirunic thì năng lượng tỏa ra là 48,19 J.
1.2.3.1.5 Cacboxylaza:
Enzym này được phân bố khá phổ biến trong tế bào thực vật và tế bào nấm
men. Với sự có mặt của Mg
2+
enzym này sẽ xúc tác quá trình phân rã của α-
ketoaxit thành aldehid và khí cacbonic. Phản ứng quan trọng nhất của enzym
cacboxylaza xúc tác là phản ứng decacboxyl của axit piruvic để tạo thành
axetaldehid và CO
2
trong chuỗi phản ứng lên men rượu.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
21
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
1.2.3.2 Nấm men giống được sử dụng trong quá trình lên men bia:
1.2.3.2.1 Chất lượng của nấm men sản xuất:

Để bảo đảm cho quá trình lên men được tiến triển bình thường và bia có chất
lượng thì nấm men phải đủ các yêu cầu sau:
• Có tốc độ sinh trưởng và phát triển vừa phải.
• Có khả năng lên men nhanh chóng nhiều loại đường khác nhau.
• Có khả năng kết tụ tốt vào cuối thời kì lên men chính.
• 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.
1.2.3.2.2 Các chủng nấm men bia thường sử dụng:
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
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
22
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
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.
Dựa vào đặc tính công nghệ ta phân làm hai loại: nấm men nổi và nấm
men chìm giữa chúng có sự khác nhau cơ bản sau:
• Về đặc tính hình thái:
Nấm men chìm: Hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chội đứng riêng lẻ
hoặc cặp đôi. Hình dạng chủ yếu là hình cầu.
Nấm men nổi: tế bào nấm men mẹ và con sau nảy chồi thường dính lại với
nhau tạo thành như chuỗi các tế bào nấm men, hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc
ovan có kích thước là 7-10 Micromet.
• Về đặc tính sinh lí:
Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các
loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm có enzym có thể sử
dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng được 1/3
đường sacaroza.
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 enzym thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào tử
của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
• Về công nghệ lên men:
Tên gọi nấm men nổi hay nấm men chìm xuất phát từ quan sát quá trình lên
men. Nấm men nổi nổi lên bề mặt dịch trong và cuối quá trình lên men chính,
trong khi đó nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi kết thúc lên men chính.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
23
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
Nấm men chìm còn chia ra 2 loại tuỳ thuộc khả năng kết lắng của nó là nấm
men bụi và nấm men kết bông. Nấm men bụi là loài nấm men phân ly mịn trong

dịch lên men và lắng từ từ khi kết thúc lên men chính. Nấm men kết bông là loài
nấm men có thể kết dính với nhau trong thời gian ngắn khi kết thúc lên men chính
và tạo thành khối kết bông lớn nên lắng nhanh xuống đáy thiết bị. Còn loài nấm
men nổi không có khả năng này.
Nấm men chìm kết bông rất có ý nghĩa quan trọng trong thực tế sản xuất bia,
làm cho bia nhanh trong nhưng khả năng lên men hết đường không bằng nấm men
bụi và nấm men nổi.
Ngoài ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau. Nấm men chìm có
thể lên men 4 - 12
0
C, nấm men nổi là 14 - 25
0
C.
1.2.3.2.3 Quá trình chuẩn bị giống:
 Phương pháp nuôi cấy nấm men giống thuần khiết:
Nấm men giống thuần khiết được nuôi cấy qua 2 giai đoạn : Giai đoạn nuôi
cấy trong phòng thí nghiệm và nuôi cấy sản xuất
Nấm men thuần khiết là nấm men thu nhận từ một tế bào. Trong phòng thí
nghiệm, để đảm bảo men giống người ta nuôi cấy nó trong môi trường dịch đường
10% và bảo quản ở nhiệt độ 2 ÷ 4
0
C. 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 cho đến 5 ÷10lít. Sau đó nhân giống trong các thiết bị chuyên dụng đặt
trong phòng bên cạnh phân 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 25
0
C. Trong

phòng thí nghiệm nó sinh sản ở nhiệt độ 18 ÷ 20
0
C. Khi đưa vào nuôi cấy sản xuất
thì cho nó phát triển ở 12 ÷ 15
0
C và tiếp tục giảm đến 6 ÷ 10
0
C rồi đưa vào thiết bị
lên men. Quá trình thực hiện như vậy gọi là sinh sản ở điều kiện bán sản xuất, bao
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
24
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
gồm các bước thực hiện:
• Dịch đường làm môi trường cho nấm men sinh sản phải được tiệt trùng và
làm lạnh tại chỗ đến 6-10
0
C .
• 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 sinh sản 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 dư trong thời gian 30 phút. Đồng thời với quá trình làm nguội, dịch đường
được bão hoà oxy bằng không khí vô trùng. Thời gian sinh sản của nấm men được
kéo dài hết một thế hệ ở điều kiện bán sản xuất là 6-8 ngày đêm.
 Phương pháp xử lí sữa men:
Lượng sinh khối thu được sau lên men chính (sữa men) nhiều gấp 5 đến 8 lần
lượng nấm men giống ban đầu. Hầu hết lượng sinh khối này còn rất bẩn vì trong
đó có nhiều tạp chất kết lắng cùng nên việc xử lí sũa men trải qua nhiều giai đoạn:

• Tận thu lượng bia non trong sữa men bằng cách lọc bằng máy ép khung bản.
• Rây nấm men để tách các tạp chất có kích thước lớn.
• Rửa nấm men để tách hết tế bào chết và cặn mịn.
• Sát trùng để diệt các vi sinh vật lạ.
• Bảo quản nấm men sạch dùng để lên men các mẻ sau hoặc sử dụng vào các
mục đích khác.
CHƯƠNG II: KỸ THUẬT LÊN MEN BIA
2.1 ĐỊNH NGHĨA “LÊN MEN BIA”:
“Lên men bia” là quá trình chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới
tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA” TRANG
25