Xác định mối nguy vi sinh vật gây nhiễm trong sản xuất bia

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN THỊ TUYẾT NHUNG

XÁC ĐỊNH MỐI NGUY VI SINH VẬT GÂY NHIỄM TRONG
SẢN XUẤT BIA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KỸ THUẬT: PSG.TS QUẢN LÊ HÀ

Hà Nội – Năm 2015

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 1


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................4
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT..........................................6

DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................6
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ...................................................................................8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...................................................................................9
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................11
CHƢƠNG I

TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................................................13

1.1 Thực trạng về ngành bia ...................................................................... 13
1.2 Chất lƣợng của bia và vi sinh vật ảnh hƣởng đến chất lƣợng của bia. ... 15
1.3 Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất bia và nguy cơ gây nhiễm ............... 16
1.3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ xản suất bia ........................................... 16
1.3.2 Nguy cơ gây nhiễm ......................................................................... 27
1.4 Các nhóm vi sinh vật gây nhiễm thƣờng gặp ........................................ 28
1.4.1 Vi khuẩn ........................................................................................ 28
1.4.2 Nấm men dại .................................................................................. 33
1.4.3 Nấm mốc ........................................................................................ 35
1.5 Giải pháp khắc phục ............................................................................ 35
CHƢƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 38
2.1 Vật liệu ................................................................................................ 38
2.2 Các phƣơng pháp phân tích mẫu ......................................................... 38
2.2.1 Phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật trong nƣớc .................................. 39
2.2.2 Phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu hèm, bia đang lên men và
bia .......................................................................................................... 41
CHƢƠNG III

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................. 45

3.1. Kiểm tra vi sinh vật trong 2 mẫu bia hơi và bia pet.............................. 45
3.1.1 Kết quả phân tích vi sinh vật trong mẫu nƣớc ................................ 45

3.1.2 Kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu dịch hèm .................... 47

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 2


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

3.1. 3 Kết quả phân tích vi sinh vật trong mẫu nấm men ......................... 48
3.1.4 Bia sau lọc ...................................................................................... 48
3.1.5 Bia sau chiết keg và chai pet ........................................................... 49
3.2 Đánh giá kết quả vi sinh ....................................................................... 52
3.2.1 Tổng kết kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu nƣớc ............. 52
3.2.2 Kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu hèm ............................ 54
3.2.3 Phân tích vi sinh vật trong các thùng chứa men .............................. 55
3.2.4 Phân tích vi sinh vật trong bia sau lọc ............................................. 56
CHƢƠNG IV

KẾT LUẬN .......................................................... 62

4.1 Kết luận ............................................................................................... 62
4.2 Kiến nghị ............................................................................................. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 64
PHỤ LỤC 2 .................................................................................................. 65
PHỤ LỤC 3 ................................................................................................ 658

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 3


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng nỗ lực bản thân, tôi đã
nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, gia đình và bạn bè.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS
Quản Lê Hà - Viện Công Nghệ Sinh Học & Thực Phẩm, Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này,
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các cô giáo thuộc bộ môn Công nghệ Sinh học
cùng nhiều thầy, cô giáo khác – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giảng dạy
tôi trong suốt quá trình học tập.
Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn gia đình tôi và các bạn học viên, sinh
viên làm việc tại phòng thí nghiệm thuộc Viện Công nghệ Sinh học & Thực Phẩm,
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện, quan tâm, và góp ý cho tôi
trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015
Học viên

Nguyễn Thị Tuyết Nhung.

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 4

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Thị Tuyết Nhung xin cam đoan nôi dung trong quyển luận
văn này với đề tài “Xác định mối nguy vi sinh vật gây nhiễm trong sản xuất bia.” là
quá trình nghiên cứu làm việc và sáng tạo do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS. Quản Lê Hà – Bộ môn Công nghệ Sinh học.
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng
tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của
luận văn.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với sự cam đoan trên.
Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015
Tác giả luận văn ký tên

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 5


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Tên đầy đủ

Ký hiệu

1.

CIP

Clean In Place

2.

HGB

High Gravity Brewing

3.

KL

Khuẩn lạc

4.

Lac

Vi khuẩn lactic

5.

PCA

Plate Count Agar

6.

RO

Reverse Osmosis

7.

T

Taylor`s Cu medium

8.

UBA

Universal Beer Agar

9.

UBA + A

Universal Beer Agar + Actidion stock solution
Universal Beer Agar + Brom Cresol Green,

10.

UBA+ABP

11.

VK

Vi khuẩn

12.

WY

Wild yeast- Men dại

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Actidion + 2-Phenyl ethanol

Page 6


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng biểu

STT
1
2

3
4
5

6
7
8

9
10
11

12

13

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của hạt malt
Bảng 1.2: Sự thay đổi của nồng độ dịch đường và pH trong quá
trình lên men
Bảng 1.3: Vi sinh vật có trong 1m 3 không khí vào các mùa khác
nhau
Bảng 3.1: Các mẫu phân tích vi sinh vật
Bảng 3.2 :Kết quả phẩn tích chỉ tiêu vi sinh vật trong các mẫu
nước sinh hoạt và nước sản xuất
Bảng 3.3: Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu nước
rửa dụng cụ, thiết bị, đường ống bia hơi và bia pet

Bảng 3.4: Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong các mẫu hèm
Bảng 3.5: Kết quả phân tích vi sinh vật nấm men trong thùng chứa
men
Bảng 3.6: Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu bia sau
lọc
Bảng 3.7 : Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu bia
Bảng 3.8 : kết quả kiểm tra độ đục của bia trong chai pet lưu sau
45 ngày chiết
Bảng 3.9 : kết quả phân tích vi sinh vật trong mẫu nước sản xuất
và sinh hoạt
Bảng 3.10: Kết quả phân tích vi sinh trong mẫu nước rửa cuối của
đường ống trước khi truyền hèm

Trang
19
26

28
66
68

68
69
70

70
71
51

72

73

14

Bảng 3.11: Kết quả phân tích vi sinh các mẻ hèm bia hơi và bia pet

74

15

Bảng 3.12: Kết quả phân tích vi sinh vật trong các thùng chứa men

76

16

Bảng 3.13: Kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu bia hơi sau
lọc

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

76

Page 7


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

17

Công nghệ Sinh học

Bảng 3.14: Kết quả phân tích vi sinh vật các mẫu bia pet trong
thùng trữ bia sau lọc

78

18

Bảng 15 : Kết quả phân tích vi sinh bia trong chai pet thành phẩn

78

19

Bảng 1.16: Bia trong chai pet nhiễm các chỉ tiêu vi sinh vật

58

20

Bảng 3.17 : Kiểm đục hàng ngày

81

21

Bảng 3.18 :Tỷ lệ % chai pet lưu bị vẩn

82

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
STT Tên bảng biểu
1

Biểu đồ 3.1 : Mức độ nhiễm colifom và vi khuẩn hiếu khí của các

Trang
52

mẫu nước
2

Biểu đồ 3.2a : Mức độ nhiễm vi sinh trong nước rửa trước truyền

53

hèm bia hơi
3

Biểu đồ 3.2b: Mức độ nhiễm vi sinh trong nước rửa trước truyền

53

hèm bia pet
4

Biếu đồ 3.3a : Mức độ nhiễm vi sinh vật trong các mẻ hèm bia hơi

54

5

Biếu đồ 3.3b : Mức độ nhiễm vi sinh vật trong các mẻ hèm bia pet

54

6

Biểu đồ 3.4 : Tỷ lệ phần trăm số mẫu hèm đạt tiêu chuẩn vi sinh vật

55

7

Biểu đồ 3.5a: Tỷ lệ phần trăm mẫu nấm men đạt tiêu chuẩn vi sinh

56

đối với từng chỉ tiêu
8

Biểu đồ 3.5b: Tỷ lệ phần trăm số mẫu nấm men đạt tiêu chuẩn vi

56

sinh
9

Biểu đồ 3.6 a: Tỷ lệ phần trăm mẫu bia hơi đạt yêu cầu đối với

56

từng chỉ tiêu phân tích
10

Biểu đồ 3.6 b: Tỷ lệ phần trăm mẫu bia pet đạt yêu cầu đối với

57

từng chỉ tiêu phân tích
11

Biểu đồ 3.7: Tỷ lệ các loại vi sinh vật nhiễm trong Bia chai pet

59

12

Biểu đồ 3.8 : Chai pet đạt tiêu chuẩn vi sinh

58

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 8


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

13

Biểu đồ 3.9 : Tỷ lệ phần trăm nước rửa đạt tiêu chuẩn vi sinh vật

59

14

Biểu đồ 3.10 : Tỷ lệ phần trăm mẫu bia sau lọc và bia thành phẩm

59

đạt tiêu chuẩn vi sinh vật
15

Biểu đồ 3.11 : Tỷ lệ phần trăm chai pet lưu bị vẩn

60

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Tên hình vẽ

STT

Trang

1

Hình 1.1 Tiêu thụ bia ở các nước Châu Á (triệu lít)

14

2

Hình 1.2 Sản lượng bia ở Việt Nam (trăm triệu lít)

14

3

Hình 1.3: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất bia

17

4

Hình 1.4: Vi khuẩn Lactobacillus

29

5

Hình 1.5: Vi khuẩn Pediococcus

30

6

Hình 1.6: Vi khuẩn Cetobacter

30

7

Hình 1.7: Vi khuẩn Gluconobacter

31

8

Hình 1.8: Vi khuẩn Zymomonas

32

9

Hình 1.9.a: Vi khuẩn wort bacteria

32

10

Hình 1.9.b: Vị trí khuẩn lạc phản ứng với H202

32

11

Hình 1.10: Tế bào E.coli

32

12

Hình 1.11a: Saccharomyces wild yeast:

34

13

Hình 1.11b: Bào tử nấm men dại

34

14

Hình 1.12a: Saccharomyces cerevisiae lên men chìm.

34

15

Hình 1.12b: Saccharomyces cerevisiae lên men bề mặt.

34

16

Hình 1.12c: bào tử nấm men bia

34

17

Hình 1.13: ành Brettanomyces nhìn dưới kính hiển vi điện tử

34

18

Hình 1.14a: ảnh Candida

35

19

Hình 1.14b ảnh Pichina

35

20

Hình 1.14c: ảnh Hansenula

35

21

Hình 3.1: Kết quả phân tích vi sinh mẫu nước HGB

45

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 9


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

Hình 3.2: Kết quả phân tích vi sinh nước rửa đường truyền hèm mẻ
46

23

nấu số 201

26

Hình 3.4:Kết quả phân tích vi sinh mẫu hèm mẻ nấu 201.3

47

29

Hình 3.5.:Kết quả phân tích vi sinh mẫu hèm mẻ nấu 201.4

47

31

Hình 3.6: Kết quả phân tích vi sinh mẫu bia hơi sau lọc

49

37

Hình 3.7: Kết quả phân tích vi sinh mẫu bia trong keg

50

39

Hình 3.8 : Kết quả phân tích vi sinh bia trong chai pet số 1 - 7:47

51

41

Hình 3.9 : Kết quả phân tích vi sinh mẫu bia trong chai pet 3-13:29

51

43

Hình 3.10 : Kết quả phân tích vi sinh bia trong chai pet số 2-10 :10

51

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 10


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

MỞ ĐẦU
Bia là một loại nước giải khát có gas khá phổ biến. Nó là một trong những loại
đồ uống lâu đời nhất mà con người đã tạo ra. Bia được sản xuất từ các loại nguyên
liệu chính là malt, hoa houblon, nấm men và nước. Sau quá trình lên men sẽ cho ra
một loại thức uống giàu dinh dưỡng, có hương thơm đặc trưng, có độ cồn nhẹ, tính
giải khát cao, vị đắng dịu và lớp bọt mịn với hàm lượng CO2 phù hợp.
Bia có mặt trong tiệc vui, lễ, tết trong bữa ăn hàng ngày, đem lại cho con người
sự thoải mái tinh thần, sự bổ trợ sức khỏe. Nếu uống bia điều độ không quá 2
cốc/ngày có thể sẽ lợi cho sức khỏe, nó kích thích quá trình tiêu hóa, giúp ăn ngon
miệng, giảm mệt mỏi.
Đời sống tính thần vật chất của con người đang tăng lên, nhu cầu tiêu dùng, nhu
cầu ẩm thực tăng lên. Người tiêu dùng có quyền lựa chọn cho mình những sản
phẩm không chỉ đẹp về hình thức, mà còn phải đảm bảo chất lượng về vệ sinh an
toàn thực phẩm. Do vậy đối với một nhà máy sản xuất bia không chỉ phải quan tâm
đến sản lượng mà còn phải đặt mục tiêu chất lượng lên hàng đầu vì lợi ích lâu dài
cho nhà máy mình.
Tính thực tiễn của đề tài:
Sản lượng bia mỗi năm ngày một tăng, tổng sản lượng bia trong nước năm

2010 đạt 2,7 tỷ lít và tăng lên gần 3 tỷ lít - năm 2013. Vi sinh vật gây nhiễm trùng
trong sản xuất bia gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng và năng suất của nhà
máy. Nguy cơ nhiễm vi sinh vật tiềm ẩn ở tất cả các khâu trong quá trình sản xuất.
Nhóm vi sinh vật gây ảnh hưởng chất lượng bia: Vi khuẩn hiếu khí (Acetobacter
spp, Acinetobacter, Gluconobacter…), Coliform, Vi khuẩn Lactic ( Lactobacillus
plantarum, Lactococcus lactics , Leuconostoc), Men dại (Wild yeast)
Thực tế tại nhà máy bia cho thấy sản phẩm bia khi bị nhiễm một trong các loại
vi sinh vật có hại và vượt mức cho phép sẽ làm giảm chất lượng của bia ( bia có vị
chua, đục, mùi khó chịu…) ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng, ảnh hưởng
đến thương hiệu của sản phẩm, ảnh hưởng tới doanh số kinh doanh của công ty.
Để loại bỏ các nguy cơ gây nhiễm do các vi sinh vật trong sản xuất, cần xác

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 11


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

định được các điểm gây nguy hại và từ đó đưa ra biện pháp xử lý giúp điều hành
sản xuất tốt.
Mục đích của đề tài
Xác định được các điểm có nguy cơ gây nhiễm vi sinh vật trong dây chuyền
sản xuất bia và đưa ra giải pháp hạn chế sự nhiễm trùng vi sinh vật gây ảnh hưởng
đến chất lượng bia trong nhà máy.
Nội dung nghiên cứu chính của đề tài
-

Phân tích vi sinh vật trong quá trình sản xuất

-

Xác định ví trí dễ nhiễm khuẩn tại:
+ Khu vực phân xưởng nấu và phân xưởng lên men. Các mẫu phân tích vi
sinh gồm: vi sinh nước nấu, vi sinh nước rửa, men giống, dịch hèm trước khi
lên men, bia tươi trước khi đóng gói.
+ Khu vực chiết bia thành phẩm mẫu phân tích vi sinh gồm: nước rửa chai,
keg, bia sau khi chiết vào keg và chai thành phẩm.

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 12


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

CHƢƠNG I

Công nghệ Sinh học

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Thực trạng về ngành bia
Tình hình phát triển ngành bia trên thế giới
Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới ngày càng nhiều cùng với nhu
cầu và điều kiện đời sống vật chất của mọi người ở khắp nơi trên thế giới ngày càng
tăng.
Sản lượng bia trên thế giới hơn 129 tỷ lít/năm. Đặc biệt ở các nước phát triển

tỷ lệ lượng bia tiêu thụ bình quân đầu người là rất cao. Có nhiều hãng bia hàng đầu
thế giới như:
 Anheuser busch (Mỹ)
 Heineken (Hà Lan)
 Kirin`s (Nhật)
 Foster`s (Úc)
 Carsberg (Đan Mạch)
 Brahma (brazin)
 Gruiness (Anh)
Thị trường bia tại châu Á được dự báo sẽ tăng trưởng mạnh trong những năm
tới. Ở Trung Quốc và Ấn Độ cũng như những thị trường nhỏ hơn ở Đông Nam Á
như Singapore, Thái Lan, Việt Nam, uống bia đang trở thành một thói quen phổ
biến do thu nhập ngày càng tăng, và giới trẻ đang có xu hướng thích không khí tiệc
tùng. Trung Quốc là thị trường bia lớn nhất thế giới, trong khi thị trường này ở Ấn
Độ tăng trưởng từ 12 đến 15%/năm. Mức tiêu thụ bia tính theo đầu người ở Trung
Quốc sẽ tăng từ 37,8 lít năm 2008 lên hơn 53 lít vào năm 2015.

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 13


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

Hình 1.1 Tiêu thụ bia ở các nước Châu Á (triệu lít)
Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xu hƣớng phát triển ngành bia tại Việt Nam
Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của nhà máy bia
Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, do vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100

năm.

Hình 1.2 Sản lượng bia ở Việt Nam (trăm triệu lít)
Theo thống kê của Bộ Kế hoạch – đầu tư thị trường bia Việt Nam tăng trưởng
mạnh hằng năm (từ 9 đến 11%), từ 2012 đến 2015 mức tăng trưởng lên đến 15%.
Năm 2001, sản lượng bia Việt Nam là 817 triệu lít, đứng thứ 29 trên thế giới, năm
Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 14


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

2013 đạt 2.780 triệu lít, vươn lên vị trí thứ 13. Trong khu vực châu Á, thị trường bia
Việt Nam năm 2004 xếp vị trí thứ 8, hiện nay đứng thứ 3 chỉ sau Trung Quốc, Nhật
Bản. Hiện nay bình quân đầu người uống 30 lít bia/năm, các nhà đầu tư kỳ vọng
con số này sẽ tăng lên 60 đến 70 lít bia/năm trong thời gian tới. Hiện nay ở nước ta
có hơn 400 nhà máy bia trong đó chủ yếu là Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 23,2%
tổng năng lực sản xuất, Thành phố Hà Nội: 13,44%, Thành phố Hải Phòng: 7,47%,
Hà Tây: 6,1%, Tiền Giang: 3,79%.
Đối với ngành bia, sẽ tập trung cải tạo, mở rộng đồng bộ hóa thiết bị để nâng
cao hiệu quả sản xuất. Xây dựng mới các nhà máy có qui mô công suất trên 100
triệu lít/năm kết hợp mở rộng hợp tác quốc tế, liên doanh, liên kết để sản xuất bia
cao cấp, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Bên cạnh đó phải xây dựng và
phát triển thương hiệu nhằm tăng năng lực cạnh tranh.
Mục tiêu của việc quy hoạch ngành bia-rượu-nước giải khát nhằm phát triển
theo hướng bền vững, chú trọng đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và môi trường
sinh thái, phát triển ngành dựa trên cơ sở huy động nguồn lực từ tất cả các thành

phần kinh tế, dưới mọi hình thức đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội: áp
dụng công nghệ thiết bị tiên tiến, tập trung xây dựng một số thương hiệu mạnh quốc
gia để cạnh tranh hiệu quả trong tiến trình hội nhập kinh tế quốc tế.

[1]

1.2 Chất lƣợng của bia và vi sinh vật ảnh hƣởng đến chất lƣợng của bia.
Chất lượng của bia bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố trong đó có việc nhiễm
trùng vi khuẩn ở các khâu trong quá trình sản xuất. Do vậy việc kiểm tra chất lượng
từ nguyên liệu đầu vào cho đến sản phẩm đầu ra phải được thực hiện chặt chẽ theo
đúng quy chuẩn đã đề ra.
Quá trình vệ sinh đóng một vai trò quan trọng trong việc sản xuất bia chất
lượng cao. Kiến thức về vi sinh vật trong môi trường nhà máy bia và kiểm soát ô
nhiễm vi sinh vật là cần thiết trong công tác phòng chống vi sinh vật làm hỏng
bia.Vi sinh vật gây nhiễm trùng trong sản xuất bia gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến
chất lượng làm mất uy tín khách hàng, năng suất giảm gây thiệt hại kinh tế của nhà

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 15


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

máy và gây bệnh ngộ độc cho người tiêu dùng. Nguy cơ nhiễm vi sinh vật tiềm ẩn ở
tất cả các khâu trong quá trình sản xuất.
Nguồn lây nhiễm vi sinh vật chủ yếu do 2 nguồn chính nhƣ:
-

Sẵn có trong nguyên liệu như malt, gạo, nước , bột lọc…

-

Bị rơi hoặc xâm nhập trong các khâu của quá trình sản xuất: từ các thiết bị,
từ môi trường xung quanh như từ không khí, đất, con người ... đều có thể là
nguồn gây nhiễm.

Nguyên nhân gây nhiễm vi sinh vật:
-

Bị nhiễm từ người trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất

-

Sử dụng các nguyên, vật liệu đã bị nhiễm vi sinh vật

-

Nơi đóng gói chưa đáp ứng được yêu cầu vệ sinh, sản xuất thủ công

Những biến đổi trong sản phẩm bia gây ra bởi vi sinh vật làm:
-

Giảm chất lượng cảm quan: thay đổi màu sắc, mùi vị của bia

-

Tạo khí gây hỏng sản phẩm

-

Thay đổi pH: giảm thời hạn sử dụng của sản phẩm

-

Giải phóng ra các độc tố

1.3 Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất bia và nguy cơ gây nhiễm
1.3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ xản suất bia
Để sản xuất ra bia cần phải tiến hành rất nhiều công đoạn. Cụ thể được trình
bầy trong sơ đồ qui trình công nghệ sau.

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 16


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

Malt

Gạo

Xay nghiền

Nước

Nấu- đường hóa

Bã nấu
Hơi

Lọc

Nấu hoa

Làm lạnh

Tác nhân
lạnh

hoa
houblon
n
Không
Khí

Lên men chính
CO2

Men
giống

gng
Bã Men

Tách men
Lên men phụ
Bột
lọc

Tác nhân
lạnh

Lọc trong

Máy chiết keg
Tác nhân
lạnh

Kho lạnh

Hình 1.3: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất bia [2]

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 17


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

1.3.1.1 Nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất bia
a. Nƣớc
Nước là thành phần chủ yếu trong bia, vì thế nước đảm bảo các chỉ tiêu về mặt

kỹ thuật là vô cùng quan trọng. Nước được dùng trong quá trình nấu, lọc, chiết rút
tất cả chất hòa tan còn sót lại trong bã malt, nâng cao lượng chất hòa tan trong dịch
đường. Trong quá trình đường hóa và hồ hóa, nước làm hòa tan các chất chiết và
làm tăng dịch hồ tinh bột tạo thuận lợi cho quá trình đảo trộn. Trong quá trình lên
men, nước chiếm 88-90% .
Nước được sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất. Nước sản xuất gồm nước nấu,
nước rửa dụng cụ thiết bị, nước để phối trộn cùng bia trong trường hợp nấu nồng
độ đường cao, bổ sung sau quá trình lọc (gọi là nước HGB- High Gravity Beer).
+ Thành phần hóa học của nước chứa các ion sau
-

Cation: H+,K+,Ca+,Mg+,Fe+, NH4+…

-

Anion: OH-, Cl-, HCO3-, CO3-…..

-

Ngoài ra nước còn chứa các hợp chất hữu cơ ở dạng keo vô cơ và hữu cơ như
SiO2 hay các chất khí O2, CO2…

+ Chỉ tiêu của nước trong sản xuất bia:
Chỉ tiêu hóa lý
Nước sử dụng trong nấu bia có độ cứng từ mềm đến trung bình được loại bỏ
các ion kim loại vì chúng ảnh hưởng không tốt đến qui trình sản xuất (Ca+ làm giảm
độ axit của malt và dịch đường, Mg2+ làm cho bia có vị đắng gắt…). Loại bỏ các
muối cacbonat và bicacbonat vì chúng hòa tan chất đắng, chất chát trong vỏ malt
gây cho bia có vị đắng khó chịu. Qua thực tế và kết quả nghiên cứu ta thấy rằng:
nếu cho thêm một lượng CaSO4 vào nước dùng để nấu bia thì sẽ loại bỏ được ảnh

hưởng xấu của cacbonat và bicacbonat, đồng thời làm tăng hiệu suất chất hòa tan.
Chỉ tiêu vi sinh :
Vi sinh vật trong nước được đưa vào từ nhiều nguồn khác nhau:
+Do tự bay vào, nguồn nước này chủ yếu bị nhiễm vi sinh vật trên bề mặt

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 18


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

+Từ nước mưa sau khi chảy qua các vùng đất khác nhau cuốn theo nhiều vi sinh
vật nơi khác chảy qua.
+Từ nước ngầm hoặc nguồn nước khác nhau qua những nơi nhiễm bẩn nghiêm
trọng.
Yêu cầu nước dùng :
+ Không chứa vi sinh vật gây bệnh
+ Lượng vi sinh vật chung không quá 100 Tb/1ml
b. Malt
Malt trong sản xuất bia là hạt đại mạch nẩy mầm. Đại mạch được trồng chủ
yếu ở các nước: Mỹ, Úc, Đức. Đây là nguyên liệu chính không thể thiếu với vai trò
tạo hương vị và màu sắc trong quá trình sản xuất bia. Malt có mầu vàng rơm sáng tự
nhiên, mùi đặc trưng, vị ngọt dịu. Malt rất giàu chất dinh dưỡng, chứa các axit amin
và chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt là hệ enzyme phong phú, chủ yếu là
protease và amylase.
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của hạt malt [3]
Thành phần hóa học

% chất khô

Carbohydrate

70-85,5

Protein

10,5-11

Các chất vô cơ

2,0-4,0

Chất béo

1,5-2,0

Các chất khác

1,0-2,0

Trong các thành phần trên, tinh bột là cấu tử chiếm vị trí số 1 về khối lượng cũng
như về ý nghĩa, nó cung cấp chất hòa tan cho dịch đường trước khi lên men. Hàm
lượng Protein tốt nhất là từ 6-8%, nếu protein quá cao sẽ dễ bị đục, khó bảo quản,
nếu quá thấp thì quá trình lên men sẽ không triệt để, bia kém bọt, vị kém đậm đà.
Protein gồm protein phức tạp và protein đơn giản trong đó protein phức tạp có đặc
điểm chung là kém hòa tan hoặc hòa tan không bền vững, làm ảnh hưởng đến chất
lượng bia, do đó loại bỏ tối đa cấu tử này ra khỏi dịch đường là cần thiết.

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 19


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

c. Hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu quan trọng không thể thiếu, chúng tạo cho bia có
vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ
bền keo, ổn định thành phần sinh học của sản phẩm, kết tủa protein kém bền vững
có tác dụng sát trùng bia.
Chất đắng trong hoa bao gồm hai loại: axit đắng và nhựa đắng hay còn gọi là
hợp chất vô định hình (gồm nhựa mềm và nhựa cứng). Vai trò của chất đắng làm
cho bia có vị đắng dịu khi hòa tan vào dịch đường và tồn tại trong bia, là những hợp
chất tạo ra sức căng bề mặt giúp cho bia có khả năng giữ bọt lâu. Với nồng độ thấp
chất đắng cũng có khả năng ức chế vi sinh vật khá mạnh, có tính sát khuẩn rất cao
và nhờ đó làm tăng độ bền bảo quản của bia thành phẩm.
Trong sản xuất người ta thường sử dụng các sản phẩm của hoa houblon như:
hoa viên hàm α axit đắng là 10 ÷12%; cao hoa là 15%. Chúng được bổ sung vào
giai đoạn nấu dịch đường với hoa houblon. Cao hoa được cho vào cuối của giai
đoạn nấu.
d. Nấm men
Việc lựa chọn chủng nấm men là một việc làm rất quan trọng. Những chủng
nấm men có giá trị là những chủng có khả năng lên men dịch đường nhanh, cho bia
màu sáng, trong và tạo mùi thơm rõ, vị dịu vv… Giống được phân lập một cách hệ
thống và được nuôi cấy thành giống men bia thuần chủng.

Nấm men thuộc nhóm đơn bào, hình oval hoặc tròn chiều dài từ 8÷10µm và
chiều ngang từ 5÷7µm, sinh sản bằng cách nẩy chồi.
Nấm men Saccharomyces cerevisiae và Saccharomces carlsbergensis là hai
loại nấm men được sử dụng để lên men bia. Chúng thuộc loại yếm khí tùy tiện, khi
có oxy chúng tăng sinh khối nhờ tế bào, khi không có oxy chúng lên men tạo thành
ethanol và CO2.
Hiện nay tại các nhà máy bia người ta chủ yếu sử dụng nấm men chìm
Saccharomyces carlsbergensis. Vì nấm men chìm, lên men mạnh trong môi trường
lỏng, kết chùm lắng xuống đáy thùng lên men môt cách tự nhiên. Còn nấm men nổi

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 20


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

lên men mạnh mẽ trên bề mặt môi trường, kết bông trên bề mặt bia khó trong tự
nhiên. Men chìm suất hiện gần như tuyệt đối là đơn bào hoặc cặp đôi. Trong khi
men nổi tạo thành chuỗi của các men nẩy chồi.
Để thực hiện chức năng sống nấm men sử dụng các chất hữu cơ có thể dùng là
các cacbonhydro dưới dạng đường. Các nguồn cacbonhydro thích hợp cho men bia
là các loại đường có khối lượng phân tử thấp, chúng có thể sử dụng đường đơn, đôi,
ngắn. đường mạch dài như tinh bột không được men sử dụng. Trong sản xuất bia
các loại đường có thể lên men được là: đường đơn (glucose, fructose, mannose,
galactose), đường đôi ( maltose, sacarose), đường ba (maltotriose, raffinose).
Sự phát triển của nấm men phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, lượng oxy và thành
phần môi trường dịch đường:

Trong thời gian lên men đặc biệt ở giai đoạn cuối lên men có khả năng taọ lên
những dạng bông và kết lắng dưới đáy. Nhờ khả năng này bia dễ được làm trong và
dễ thu hồi men sữa để tái sử dụng cho những mẻ lên men tiếp sau.
Tế bào nấm men dạng bông dễ bị phá hủy khi thay đổi pH môi trường, trong
môi trường kiềm hoặc axit (pH 3÷8) tế bào nấm men dạng bông trở nên nổi.
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng rất lớn đến việc tạo thành dạng bông này, nếu nhiệt
độ càng cao thì khả năng tạo thành dạng bông càng giảm.
Nhiệt độ tối ưu cho phát triển tế bào của nấm men 25÷270C, thấp nhất khoảng
2÷30C. Nhiệt độ tối ưu cho lên men 8÷100C mặc dù ở nhiệt độ cao hơn (10 ÷160C)
thì tốc độ lên men sẽ mạnh hơn. Ở nhiệt độ 60 ÷650C tế bào nấm men sẽ bị chết.
Kìm hãm sự phát triển của tế bào nấm men có hàng loạt chất như cồn >1,5%
so với dịch đường sẽ làm chậm khả năng sinh sản của tế bào nấm men và nếu lớn
hơn 3% thì sẽ làm yếu khả năng lên men.
Các axit cũng ức chế hoạt động của tế bào nấm men mặc dù ở nồng độ rất
thấp, trong đó các axit vô cơ khống chế mạnh hơn các axit hữu cơ, ví dụ H2SO4 với
nồng độ khoảng 0,5% sẽ tiêu diệt tế bào nấm men trong 1÷2 giờ, nhưng axit lactic
với nồng độ 1% tế bào nấm men vẫn dễ dàng chụi được. Ảnh hưởng mạnh nhất là
axit acetic với nồng độ khoảng 0,5% đã ức chế rất rõ tế bào nấm men và với nồng

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 21


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

độ 1% sẽ tiêu diệt tế bào nấm men trong thời gian ngắn. axit hữu cơ yếu nhất
H2CO3 cũng ức chế sự phát triển của tế bào nấm men. Với nồng độ 0,2% cũng đã

làm chậm sự nẩy chồi của tế bào nấm men, với nồng độ 1,5% dưới áp suất dư của
CO2 9÷10 at làm ngưng quá trình lên men nhưng không giết chết tế bào nấm men.
e. Các chất phụ gia
Ngoài những nguyên liệu không thể thiếu như: nước, malt, hoa houblon, nấm
men, các chất phụ gia cũng được bổ sung vào để nâng cao năng suất cũng như chất
lượng trong quá trình sản xuất bia.
-

Caramel: tạo màu cho bia, được cho vào sau giai đoạn đường hóa.

-

CaCl2: cho vào giai đoạn nấu làm tăng khả năng chịu nhiệt của enzyme α
amylase, kích thích hoạt động của amylase và protease, tăng cường khả năng
kết lắng của protein trong nồi. Đối với giai đoạn sau, cần thiết cho khả năng
kết lắng hoàn toàn của nấm men và oxalate, đồng thời lượng canxi thích hợp
là yếu tố quan trọng để ổn định và tạo vị ngon cho bia.

-

Axit lactic: được dùng trong trường hợp pH nước quá cao

-

Bột trợ lọc diatomit: có tác dụng hỗ trợ quá trình lọc, làm trong bia.

-

Enzyme sử dụng trong quá trình sản xuất bia là Termamyl 120L: dạng lỏng
chịu nhiệt cao (900C), pH=6, được sản xuất từ vi sinh vật Bacillus

lichenifomis. Đây là loại endo amylase có tác dụng thủy phân liên kết α-1,4glucoside, thực hiện dịch hóa tinh bột, chúng cắt ngẫu nhiên chất nền tinh
bột, qua đó tạo các dây dextrin khác nhau không có khả năng lên men được.
Các dextrin này không tác động đến đường hóa và hầu như không ảnh hưởng
tới khả năng lên men sau cùng.
Dùng enzyme có thể thay thế một phần bột malt lót khi dịch hóa và có thể
tăng tỉ lệ nguyên liệu thay thế trong công thức nấu, thời gian nấu ngắn hơn.

1.3.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ
Malt, gạo
Malt và gạo được xay, nghiền bằng máy nghiền trục/ máy nghiền búa với
mục đích làm giảm kích thước nguyên liệu, tăng diện tích tiếp xúc với nước, làm

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 22


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần chất của nội nhũ nhanh hơn, thúc
đẩy quá trình đường hóa và quá trình thủy phân khác xẩy ra nhanh hơn và triệt để
hơn. Tuy nhiên malt được nghiền bằng máy nghiền trục để đảm bảo giữ lớp vỏ trấu,
nhằm hỗ trợ cho quá trình lọc. [4]
Nấu ( hồ hóa, đƣờng hóa)
Mục đích:
Trích ly các chất chiết từ malt và gạo vào nước, góp phần tạo màu cho bia.
Thủy phân một số chất có phân tử lượng lớn thành các chất có phân tử lượng nhỏ
nhờ hệ enzyme có sẵn trong malt, để cung cấp chất dinh dưỡng cho nấm men phát

triển trong quá trình lên men. Ngoài ra, có thể bổ sung thêm một lượng nhỏ chế
phẩm ezym.
Quá trình nấu được qua dần các thang nhiệt độ thích hợp khác nhau, nhằm
đảm bảo cho các enzym amylase và protease hoạt động. Ngoài ra người ta còn bổ
sung thêm chế phẩm enzyme termamyl 120L trong quá trình nấu. Thực chất của quá
trình nấu là quá trình thủy phân tinh bột và protein. Sản phẩm thu được là maltose
và axit amin cùng với sản phẩm trung gian của quá trình thủy phân:
Tinh bột → Dextrin→Maltoza
Protein→Các sản phẩm trung gian→Axit amin
Quá trình thủy phân trong giai đoạn này là một quá trình cũng không kém
phần quan trọng. Những sản phẩm trung gian và cuối cùng của quá trình này làm cố
định màu, tạo vị, tạo bọt, giữ độ bền cho bia.
Trong giai đoạn thủy phân tinh bột nếu để nhiệt độ quá cao làm cho enzyme
giảm hoạt lực do biến tính dẫn đến quá trình thủy phân không triệt để. Thủy phân
không triệt để sẽ gây khó khăn trong quá trình lọc tạo dịch cho quá trình lên men.
Đun sôi dịch đƣờng với hoa houblon
Mục đích:
Nhằm ổn định thành phần, tạo cho bia có mùi thơm nhờ ester thơm, tinh dầu
thơm, tạo vị đắng đặc trưng cho bia do trích ly chất đắng từ hoa houbon, tạo màu
phản ứng melanoidin.

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 23


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

Các vi sinh vật bị tiêu diệt nhờ chất kháng khuẩn bên trong hoa houblon và nó
cũng làm biến tính các enzyme tăng độ bền sinh học cho bia.
Các axit hữu cơ của hoa houblon hòa tan vào dịch đường làm giảm pH của
dịch thủy phân, phù hợp với pH nấm men.
Tiêu diệt các ezyme xúc tác sinh học.
Khử trùng dịch lên men ở 1000C
Làm bay một phần hơi nước của dịch lên men
Các hợp chất chứa nito trong hoa houblon được đưa vào đun nấu tuy ít về khối
lượng nhưng chất lượng cao. Vì hầu hết chúng là chất có phân tử lượng thấp, dễ hòa
tan, là nguồn bổ sung dinh dưỡng nito quan trọng cho sự phát triển của nấm men
sau này.
Sự keo tụ protein là một quá trình quan trọng khi đun sôi dịch đường với hoa
houblon. Sự có mặt của protein hòa tan trong dịch lên men có thể là nguyên nhân
làm đục bia ở nhiều dạng khác nhau và làm giảm độ bền sinh học của bia.
Làm lạnh
Mục đích:
Nhằm tách cặn lắng sau quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon để bia
được trong hơn.
Hạ nhiệt độ dịch đường từ 1000C về 160C để chuẩn bị cho quá trình lên men
nhằm hạn chế quá trình xâm nhập của vi sinh vật.
Khi bắt đầu làm lạnh, nhiệt độ dịch có thể còn cao, trong dịch đường xảy ra
quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ như maltose, glucoza, fuctoza, chất đắng, các
hợp chất chứa nitơ…
Nhiệt độ dịch đường hóa giảm dần cùng tốc độ oxy hóa tăng dần, đến 450C thì
quá trình oxy hóa ngưng hoàn toàn.
Kết quả của quá trình oxy hóa làm dịch đường thẫm màu hơn, hương thơm và
vị đắng của hoa houblon giảm.
Quá trình làm lạnh hình thành và kết lắng huyền phù

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 24


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ Sinh học

Sự tách huyền phù ra khỏi dịch lên men là một quá trình quan trọng trước khi
làm lạnh dịch lên men. Có hai loại huyền phù là huyền phù thô và huyền phù mảnh.
Huyền phù thô sinh ra trong quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon và
phần lớn được giữ lại trong thiết bị tách bã hoa, phần lớn còn lại được kết tủa khi
làm lạnh.
Huyền phù mảnh xuất hiện khi làm lạnh dịch đường. Khi đó, có một số chất
hòa tan trở thành chất không hòa tan và tạo thành kết tủa. Các huyền phù mảnh sẽ
bao phủ trên bề mặt tế bào, hạn chế sự thẩm thấu của tế bào, làm cản trở quá trình
sinh lý và sinh hóa của nấm men. Mặt khác, nó làm cho bia có vị đắng và làm giảm
độ bền hóa lý của bia.
Khi làm lạnh dịch đường có một lượng nước nhất định bay hơi. Do đó thể tích
của dịch lên men sẽ giảm và nông độ của nó tăng.
Quá trình lên men
Mục đích:
Nhằm chuyển hóa các chất trong dịch đường thành C2H5OH, CO2, và các phụ
phẩm khác. Cần cung cấp oxy cho nấm men phát triển mạnh. Trong giai đoạn này,
lượng CO2 tăng lên rất nhiều, cần thu hồi CO2 để bão hòa CO2.
Cơ chế: lên men là quá trình nuôi cấy nấm men với các chủng đặc hiệu, trong
dịch hèm sinh ra rượu và các sản phẩm phụ để cho dịch bia được hoàn thiện. Qua sự
trao đổi chất của nấm men, dịch bia có hương vị và độ bền vững cần thiết. Hương
thơm của bia chủ yếu là do các sản lên men phụ tạo thành.
Trong quá trình lên men chuyển đổi cacbonhydrate lên men thành ethanol.

Mặc dù đây là quá trình kỵ khí, một quá trình lên men mạnh thường nhờ sự sục khí
vào dịch đường trước khi cấp nấm men. Điều này cung cấp oxy cần thiết cho việc
tổng hợp các axit béo không bão hòa và các thành phần sterol của màng tế bào nấm
men.

Nguyễn Thị Tuyết Nhung

Page 25