Ảnh hưởng của vi sinh vật trong quá trình lên men beer

TIỂU LUẬN
VI SINH THỰC PHẨM
Đề tài:
Ảnh hưởng của vi sinh vật trong quá
trình lên men beer
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2011
1
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU............................................................................................3
1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ beer ở Việt Nam..........................................4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN
BEER...............................................................................................................................12
2.1 Nấm men:.........................................................................................................12
2.1.2. Thành phần hóa học.........................................................15
2.1.5 Những nấm men gây hại trong sản xuất beer...............16
2.2. Vi khuẩn lactic................................................................................................17
2.2.1 Đặc điểm.............................................................................17
2.2.3 Nguồn năng lượng của vi khuẩn lactic............................18
2.3 Vi khuẩn acetic................................................................................................19
CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN
MEN BEER....................................................................................................................20
3.1 Tác động của vi sinh vật trong từng giai đoạn làm beer............................20
3.1.3 Làm lạnh.............................................................................22
3.1.4 Quá trình lên men.............................................................23
3.1.4.1 Giai đoạn lên men chính.....................................................................................................24
3.1.4.2 Cơ sở lý thuyết....................................................................................................................25
3.1.4.3 Các biến đổi xảy ra trong lên men chính............................................................................25
3.1.4.4 Các phương pháp lên men chính.......................................................................................28
3.1.4.5 Giai đoạn lên men phụ.......................................................................................................28
3.1.5 Lọc và rửa bã.....................................................................29
3.1.6 Thanh trùng.......................................................................29

2
3.2 Sự xâm nhập của vi sinh vật trong một số giai đoạn ảnh hưởng đến chất
lượng beer..............................................................................................................30
3.2.1 Giai đoạn nấu.....................................................................30
3.2.2 Giai đoạn lọc dich nha......................................................30
3.2.3 Giai đoạn lên men..............................................................30
3.2.4 Giai đoạn tạo sản phẩm....................................................31
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.............................................................................................32
CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................33
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Beer là loại đồ uống có cồn và gas. Nó một trong những loại đồ uống lâu đời
nhất mà loài người đã tạo ra. Beer được sản xuất từ các loại nguyên liệu chính là malt,
hoa houblon và nước. Sau quá trình lên men sẽ cho ra một loại thức uống giàu dinh
dưỡng, có hương thơm đặc trưng, độ rượu nhẹ, tính giải khát cao, vị đắng dịu và lớp bọt
mịn với hàm lượng CO
2
phù hợp. Ngoài việc cung cấp một lượng lớn calori, người dùng
nên uống beer thường xuyên với liều lượng thích hợp sẽ có lợi cho sức khỏe. Nó kích
thích quá trình tiêu hóa, giúp ăn ngon miệng, giảm mệt mỏi. Chính vì vậy, mà ngày nay
beer đã trở thành một thức uống không thể thiếu trong cuộc sống.
3
Với sự yêu thích và mong muốn được học hỏi, khám phá về vai trò của hệ vi
sinh vật trong quá trình lên men beer nên chúng em chọn đề tài: “Ảnh hưởng của vi sinh
vật trong quá trình lên men beer” để làm tiểu luận cho môn học này.
1.2 Nguồn gốc của beer
Bia được cho là có nguồn gốc ở Lưỡng Hà, nơi người ta nói rằng tới 40% sản
lượng ngũ cốc tổng số đã được sử dụng cho mục đích này. Bia đã trở thành thiết yếu đối
với tất cả các nền văn minh trồng ngũ cốc ở thế giới phương Tây cổ xưa, đặc biệt là ở
Lưỡng Hà. Tại Lưỡng Hà, chứng cứ lâu đời nhất về bia được cho là bức vẽ 6.000 năm

tuổi của người Sumeria miêu tả những người đang uống một thứ đồ uống bằng các cần
hút bằng sậy từ thùng công cộng.
1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ beer ở Việt Nam
Ở nước ta ngày nay, sản phẩm beer không chỉ phong phú về nhãn hiệu như
SaiGon, Heneiken, Zorok, Tiger… mà còn đa dạng về chủng loại như beer tươi, beer
hơi, beer ly… nhìn chung dù ở hình thức hay chủng loại nào thì mỗi loại beer đều gây
nên sự chú ý khác nhau đối với người thưởng thức.
Tuy đã hội nhập nhưng Đất nước ta vẫn còn là nước đang phát triển do đó tầng
lớp công nhân, nhân viên và các tầng lớp trung bình vẫn chiếm đại đa số dân cư vì vậy
mà các nhãn hiệu beer chai, beer tươi sản xuất trong nước vẫn có điều kiện đứng vững
và ngày càng khẳng định vị thế. Ngoài tác dụng góp vui mang lại sự thoải mái, sảng
khoái cho người sử dụng thì đây còn là dòng sản phẩm có giá cả rất hợp lý, phải chăng
với người lao động cũng như tầng lớp công nhân.
4
1.4 Khái niệm về beer
Nói một cách tổng thể beer là một loại nước uống thu được từ quá trình lên men
của đường trong môi trường lỏng, có độ cồn thấp (3-8%) và không qua chưng cất sau
khi lên men.
1.4.1 Nguyên liệu
1.4.1.1 Malt
Là nguyên liệu chính, quyết định chất lượng và tạo
hương vị đặc trưng cho beer. Mặc dù các loại ngũ cốc khác
đôi khi được sử dụng như lúa mì trong các loại bia như
Berliner Weisse và các loại bia Gueuze-Lambic của Bỉ là
trường hợp ngoại lệ đáng chú ý. Châu Phi có một số loại
bia truyền thống sản xuất từ ngũ cốc địa phương như lúa miến hoặc kê và một số được
sản xuất trên quy mô công nghiệp lớn.
Malt đại mạch rất giàu dinh dưỡng, chứa khoảng 16 – 18% các chất có phân tử
lượng nhỏ, dễ hòa tan chủ yếu là đường đơn giản, dextrin bậc các acid amin, khoáng,
vitamin và đặc biệt là hệ enzymee phong phú: amylase, protease, …. Các enzymee này

là tác nhân chủ yếu thủy phân tinh bột, protein cao phân tử trong nội nhũ của các hạt
thành các phân tử nhỏ hơn dễ hòa tan vào nước và tạo thành dịch chiết của dịch đường.
Lý do để người ta sử dụng malt làm nguyên liệu chính là trong cấu tạo của vỏ
malt khi nghiền không bị nát nhiều thì nó sẽ tạo thành lớp lọc rất hiệu quả, hỗ trợ tốt cho
quá trình lọc. Vì vậy, không nên nghiền mịn mà cần bảo toàn nguyên vỏ bao nhiêu càng
tốt bấy nhiêu. Mặt khác nhiệt độ của tinh bột trong malt thấp hơn so với các loại ngũ
cốc khác (52-59
0
C), và điều này cho phép tinh bột được gelatinized hòa tan, ở nhiệt độ
này sẽ không vô hiệu hóa các enzymee thủy phân tinh bột. Một lý do khác nữa đó là
trong malt chứa một hệ enzymee phong phú amylase, protease…rất cần thiết cho việc
chuyển đổi nhanh chóng của tinh bột và dextrin.
1.4.1.2 Hoa Hublon
5
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản sau malt đại mạch, giúp cho beer có vị đắng,
dịu và hương thơm đặc trưng, có khả năng giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định
thành phần sinh học của sản phẩm.
Hoa houblon cũng được thêm vào trong quá trình
sôi. Đây là những tế bào hình nón, các hop nhựa có chứa
các alpha - acid, chẳng hạn như humulone và cohumulone
mà chỉ có một phần hòa tan trong dịch nha. Trong quá
trình đun sôi, các alpha – humulone bị đôn phân hóa
thành isomerizes và isohumulones được hòa tan nhiều
hơn và nhiều vị đắng hơn là alpha acid. Mặc dù nhựa hop
có một số tính kháng khuẩn, thêm một phần nhỏ nhằm đảm bảo sự ổn định của vi khuẩn,
như vi khuẩn gây hư hỏng beer lactobacillus
6
7
Hình: Isomerization của hops alpha và beta - acid
1.4.1.3 Nấm men

8
Nấm men được kiểm soát từ phòng thí nghiệm và nấm men tái sử dụng.
Nấm men sử dụng từ phòng thí nghiệm.
Chỉ tiêu Đơn vị Yêu cầu
Tổng số tế bào nấm men.
Tỷ lệ tế bào nấm men chết.
Tế bào/ml
%
15*10
6
< 5
Nấm men tái sử dụng.
Chỉ tiêu Đơn vị Yêu cầu
Tổng số tế bào nấm men chết.
Số lần tái sử dụng.
%
Lần
< 15
5
1.4.1.4 Nước
Nước có vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất beer. Nước được dùng
trong quá trình nấu, quá trình pha loãng dung dịch đường để lên men, dùng để vệ sinh
thiết bị, đường ống, cung cấp nhiệt lượng. Đặc biệt, nước còn là thành phần chiếm hàm
lượng lớn trong beer (77 – 90%). Vì vậy, nước cũng là một nguyên liệu chính trong sản
xuất beer.
1.4.1.5 Các chất phụ gia
Trong sản xuất beer, ngoài các nguyên liệu chính còn phải kể đến nhiều nguyên
liệu phụ như: NaOH, acid (HCl, acid lactic, H
2
SO

4
...), một số muối (NaCl, CaCl
2
,
Na
2
CO
3
,..) vai trò rất quan trọng. Các nguyên liệu này có thể kể đến là các hóa chất sử
dụng trong công nghệ tẩy rửa, hay các chất sử dụng để tăng hiệu quả của các công đoạn
sản xuất như bột trợ lọc, các chất ổn định, chất tạo màu,..
Ngoài ra người ta còn bổ sung thêm một số chế phẩm enzyme từ vi sinh vật
trong công nghiệp beer như:
α – amylaza từ vi khuẩn, từ nấm mốc dung trong quá trình làm loãng bột nấu và
đường hóa.
9
Xitaza để thủy phân các chất gôm và xenluloza trong nguyên liệu để cho dịch
lên men sau này dể lọc, tạo điều kiện hình thành vị beer đầy đủ và tăng độ bền của bọt.
sử dụng các chế phảm của enzyme này cho phép dung tới 50% thóc đại mạch chưa nảy
mầm và có thể dung thóc malt có chất lượng trung bình cũng có thể cho beer chất lượng
cao.
Các chế phẩm enzyme chuyển dextrin trung gian thành dextrin cuối có thể lên
men để tăng hiệu suất lên men và beer thành phẩm dễ lọc, có độ bền cao hơn.
Termamyl 120L
Chế phẩm enzyme α – amylaza, chịu nhiệt, pH trung tính ở dạng lỏng, hoạt tính
120 kilonovo, được sản xuất từ dịch nuôi cấy vi khuẩn Bacillus licheniformis trong phân
tử có ion Ca2+. Enzyme này thủy phân tinh bột ở mối α – 1,4 glucozit trong pẩn tử
amyloza và amylopectin. Nhờ vậy tinh bột sẽ nhanh chóng bị phân giải thành dextrintan
trong nước.
Dùng trong nấu beer ở khâu dịch hóa các loại bột không phải là malt ở 95 –

1050C với liều lượng enzyme là 0,05 – 0,1% so với lượng bột. Chế phẩm enzyme này
hoạt động ổn định ở nhiệt độ trên nếu trong dịch chế phẩm có một lượng 50 – 70 ppm
Ca2+.
Dùng enzyme có thể thay phần bột malt lót khi dịch hóa và có thể tăng tỉ lệ bột
không hải malt trong công thức nấu, thời gian nấu ngắn hơn.
Finizym 200L
Chế phẩm enzyme β – glucan được sản xuất từ chủng nấm mốc Asp.niger
theo phương pháp lên men chìm. Enzyme này thủy phân ở mối β – 1,3 và β - 1,4 –
glucan thành oligosaccarid và những phần nhỏ của disaccarid. Finizym dung trong lên
men là ủ chín beer để hạn chể hiện tượng khó lọc do β – glucan.
10
1.4.2 Quy trình lên men beer
Sơ đồ lên men beer

11
Racking
Thùng lạnh
alles
Đóng lon
Chiết chai,
can
Lọc
Thanh trùng
pasteur
Điều kiện
Nghiền
Nước Malt
Đun sôi
Hoa Houblon
với dịch đường

Làm lạnh
Lên men
Cấy nấm men
Bã
Xử lý
Tùy thuộc vào sản phẩm, beer có thể lên men từ có thể phải chịu một loạt các
quy trình hạ lưu. Nó có thể được đưa xuống thùng nơi đường mồi được thêm vào để
kích thích quá trình lên men thứ cần thiết trong thùng beer lạnh hoặc nó có thể được lọc
trước khi thanh trùng và kegging. Các loại beer đóng chai đóng hộp thường trải qua một
sự kết hợp của lọc và ly tâm trước khi đóng gói và thanh trùng.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ
TRÌNH LÊN MEN BEER
2.1 Nấm men:
2.1.1. Đặc điểm hình thái và cấu tạo
a. Đặc điểm hình thái, kích thước
Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào.
Tế bào nấm men hình trứng (men beer),
hình elip (men rượu vang), hình cầu, hình gậy,
hình quả chanh,..
12
Hình thái của nấm men thay đổi phụ thuộc tùy loại nấm men, điệu kiện nuôi
cấy, tuổi của ống giống.
Kích thước tế bào nấm men thay đổi rất nhiều, phụ thuộc giống, loài.
+ Nấm men chìm (lager ): hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng
riêng lẻ hoặc cặp đôi. Hình dạng chủ yếu là hình cầu.
+ Nấm men nổi (ale ): tế bào nấm men mẹ và con sau khi nảy chồi thường dính
lại với nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men. Hình dạng chủ yếu là hình cầu hoặc ovan
với kích thước 7-10 micromet.
b. Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm:
Là khả năng lên men các loại đường trisaccarid, ví dụ raffinoza. Trong nấm men

chìm có enzyme có thể sử dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ
sử dụng được 1/3 đường sacaroza.
Nấm men chìm có nồng độ enzyme thấp hơn nấm men nổi. Khả năng tạo bào tử
của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
Beer nhẹ và beer nặng là hai loại beer chính được lên men bởi các chủng tương
ứng là S.uvarum và S.cereviciae.
Sự khác nhau 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 vào 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 hai loại tùy thuộc vào khả năng kết lắng của nó:
nấm men bụi và nấm men bông .
Ngoài ra nhiệt độ lên men của mỗi chủng cũng khác nhau: nấm men chìm có thể
lên men ở 4-12
0
C, nấm men nổi là 14-25
0
C.
Theo công nghệ sản xuất beer truyền thống, nấm men chìm thường lên men ở
nhiệt độ 7-15
0
C. Khi kết thúc quá trình lên men chúng kết lắng xuống đáy thiết bị. Còn
13