Tiểu luận Công nghệ sản xuất bia: Lên men bia

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
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

                                                     TRANG 1 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

NGUYỄN VĂN TÀI

3005080185

TP.HCM, Ngày 
25/03/2010.

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 + CO2
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 (SH2) 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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

                                                     TRANG 2 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

1.2.3.1.2 TRIOZOPHOSPHATDEHYDROGENAZA

16

1.2.3.1.3 PHOSPHOGLYXEROMUTAZA

16

1.2.3.1.4 ENOLAZA

16

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
1.2.3.2.2 CÁC CHỦNG NẤM MEN BIA SỬ DỤNG

17
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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

                                                     TRANG 3 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

2.5.1.3 LÊN MEN NỔI

28

2.5.1.4 LÊN MEN LÊN MEN TRONG THIẾT BỊ KẾT HỢP VỚI THU HỒI CO2

28

2.5.2 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN HIỆN ĐẠI

29

2.5.2.1 CÔNG NGHỆ LÊN MEN MỘT PHA

29

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
2.6.3 NỒNG ĐỘ CHẤT HÀO TAN CỦA DỊCH ĐƯỜNG HOUBLON HÓA

33
33

2.6.4 NHIỆT ĐỘ CỦA DỊCH LÊN MEN

34

2.6.5 ÁP SUẤT BỀ MẶT

34

2.6.6 HÀM LƯỢNG O2 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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

                                                     TRANG 4 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

3.2.2 THIẾT BỊ LÊN MEN PHỤ

40

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN

49

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 CO2  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  
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

                                                     TRANG 5 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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”.  

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:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

                                                     TRANG 7 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

1.2.1  CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA: 
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 CO2  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 
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

                                                     TRANG 8 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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 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:l ên men 
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

                                                     TRANG 9 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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 CO2  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 0.15­0.2%. Như  luợng CO2  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 CO2 lại tiếp tục mất đi. Do đó từ 0.4% lượng cơ chất chắc chắn là không  
đủ lượng CO2 cần 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 30­35% so với lượng chất chiết ban đầu có như  vậy trong  
giai đoạn lên men phụ,một lượng cơ chất 1­1.2% tiếp tục bị lên men thì may ra  
bù đủ lượng CO2 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  C6  để  cho sản  phẩm 

glucose­6­P, nguồn phosphate là ATP

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

10 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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 sự phosphoryl hóa các hexose khác như fructose, manose.
  Phản ứng 2:  Chuyển hóa glucose­6­P thành fructose­6­P

Enzyme   phosphohexose   isomerase   xúc   tác   sự   chuyển   hóa   đồng   phân 
glucose­6­P thành fructose­6­P, biến một aldose thành một ketose.

  Phản   ứng   3:   Phosphoryl   hóa   fructose­6­P   thành   fructose1,6 

biphosphate

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
11 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

  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.

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

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
12 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Chỉ một trong hai triose phosphate là aldose: 3­P glyceraldehyde tham gia  
tiếp vào quá trình đường phân. Nhưng dihydroxyaceton­P có thể  được chuyển  
hóa thành 3­P glyceraldehyde nhờ triose phosphate isomerase.

 
  Phản   ứng   6:  

  Oxy   hóa   3­P   glyceraldehyde   thành   1,3 

biphosphoglycerate
      Xúc tác cho phản ứng này là enzyme 3­P glyceraldehyde dehydrogenase, 

có coenzyme 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  
hóa mức cơ chất) và 3P glycerate

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
13 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

  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”
14 

                                                     TRANG 


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”
15 

                                                     TRANG 


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 cacboxyl­hóa vốn được xúc tác bởi enzyme 
pyruvate 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 3P glyceraldehyde.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
16 

                                                     TRANG 


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 đồEmbden­Meyerhor. 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  ­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 
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
17 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

đến 60 mg/l .  Ở  điều kiện lên men nổi hàm lượng rượu bậc cao lớn hơn lên  
men chìm do 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 150­200mg/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:
C6H12O6  + COOH.CH2.CHNH2.COOH + 2H2O = HOOC.CH2.CH2.COOH + 
2C3H8O3 + NH3 + CO2.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
18 

                                                     TRANG 

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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:
COOH.CH2.CH2.CHNH2.COOH

 

+

 

CH3CO.COOH

 

= 

COOH.CH2.CH2CO.COOH + CH3CHNH2.COOH
COOH.CH2CH2CO.COOH     ­CO2           COOH.CH2.CH2.CHO
COOH.CH2.CH2.CHO + CH3CHO = COOH.CH2.CH2.COOH + C2H5OH.
Hàm lượng của axit susinic ở trong bia khoảng 60­70 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 (15­20 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 30­80 mg/l. Với rượu etylic, axit cacbonic có  
thể tham gia phản ứng để tạo thành các este mono và dietyncacbonat không bền  
vững. 
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
19 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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.
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 5­7 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 (10­15 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  
N0=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”.

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
20 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Nếu xem axit piruvic là điểm xuất phát thì diễn biến tạo thành ba hợp chất  
này có thể biễu diễn như sau:
CH3 –CO –COOH     decacboxyl hoá         CH3 –CHO  +  CO2
   Axit piruvic                                           Axetaldehid
CH3 –CHO  +  CH3 –CHO                  CH3 –CO –CHOH –CH3
       Axetoin
 

CH3 –CHOH –CHOH –CH3     khử (+H2)
2,3_butadiol

     oxyhoá (­H2)

CH3 –CO –CHOH –CH      oxyhoá (­H2)
 Axetoin

     khử (+H2)

CH3CO –CHOH –CH3

    

axetoin
CH3 –CO –CO –CH3
Diaxetyl

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 (­S­S­) 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 0,5­0,9 mg/l. Nếu dịch đường houblon háo chứa nhiều cặn, hàm 
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
21 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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 (Mg2+ và K+).
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 
fructozo­1,6­diphosphat thành phosphodioxyaxeton và phosphoglyxeradehid. 
1.2.3.1.2 Triozophosphatdehydrogenaza:
Enzym này xúc tác sự  chuyễn hóa của andehid 3­phosphoglyxerinic thành 
axit 1,3­diphosphoglyxernic. Phản  ứng chỉ  xảy ra trong môi trường có sự  hiện 
diện của NAD+ và phosphat vô cơ.
1.2.3.1.3 Phosphoglyxeromutaza:

CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
22 

                                                     TRANG 

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Enzym   này   xúc   tác   phản   ứng   đồng   phân   hóa   3­phosphoglyxerat   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 2­phosphoenolpiruvic.  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 Mg2+  enzym này sẽ  xúc tác quá trình phân rã của   ­
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 CO2 trong chuỗi phản ứng lên men rượu.
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.
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”

23 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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 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:
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
24 

                                                     TRANG 


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA     

    GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

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 7­10 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.
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 
CHUYÊN ĐỀ: “LÊN MEN BIA”
25 

                                                     TRANG