Tìm hiểu về vai trò vi sinh vật trong quá trình sản xuất bia

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM
VIỆN CN SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
---  ---

BÀI TIỂU LUẬN
MÔN VI SINH THỰC PHẨM
Chủ đề: Tìm hiểu về vai trị vi sinh vật trong q trình sản xuất bia.
Lớp: DHTP15A.
Nhóm: 9.
GVHD: Cơ Lưu Huyền Trang.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 5 năm 2021
1


DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHĨM
Mức độ
Họ tên

Cơng việc được giao

MSSV

hồn
thành

Trần Bảo Việt
(nhóm trưởng)

19522631

Tổng hợp ý kiến, làm
Powerpoint và thuyết trình.

100/100

Làm Word, tìm hiểu đồng thời
Nguyễn Tiến Anh 19476421

làm sơ đồ quy trình sản xuất

100/100

bia và thuyết trình.
Nguyễn Ngọc
Thiên Bảo

19476141

Phan Quốc Cường 19481531

Tìm hiểu về thành phần bia và
quá trình lên men
Tìm hiểu về thiết bị trong sản
xuất bia

80/100

80/100

Tìm hiểu về yếu tố ảnh hưởng
Phùng Đăng Khoa 19476691 đến quá trình lên men và chất

70/100

lượng bia
Tìm hiểu về các khái niệm
Nguyễn Tấn Phát 19479631

liên quan đến quá trình sản
xuất bia, làm Word.

2

90/100


MỤC LỤC
Phần 1: MỞ ĐẦU

5

Phần 2: NỘI DUNG.
2.1. Các khái niệm, quá trình liên quan đến sản xuất bia
2.1.1. Khái niệm bia

6-7
6

2.1.2. Khái niệm nấm men và phân loại men bia

6-7

2.2. Quy trình sản xuất bia

7-16

2.2.1. Nguyên liệu sản xuất bia

7

2.2.2. Sơ đồ, quy trình sản xuất bia

10

2.3. Quá trình lên men trong bia

17-20

2.3.1. Men nổi

18

2.3.2. Men chìm

19

2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

20

2.5. Một số VSV gây hư hỏng trong bia

21

2.6. Yêu cầu thiết bị trong quá trình lên men

22

Phần 3: KẾT LUẬN

25

Phần 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO

26

3


DANH MỤC HÌNH / BẢNG / CHỮ VIẾT TẮT
1. DANH MỤC HÌNH:
Hình 2.1. Hình ảnh về bia
5
Hình 2.2. Cấu tạo nấm men thật
6
Hình 2.3. Malt đại mạch
7
Hình 2.4. Hoa Houblon
7

Hình 2.5. Gạo
8
Hình 2.6. Sơ đồ quy trình sản xuất bia
9
Hình 2.7. Máy nghiền malt
10
Hình 2.8. Thiết bị lên men
13
Hình 2.9. Thiết bị lọc bia
14
Hình 2.10. Thiết bị thanh trùng bia
16
Hình 2.11. Nấm men Saccharomyces cerevisiae
17
Hình 2.12. Nấm men Saccharomyces carlsbergensis
19
Hình 2.13. Máy trộn
23
Hình 2.14. Thiết bị sàng rung
23
Hình 2.15. Thiết bị CIP
23
Hình 2.16. Máy xay bột mịn
24
Hình 2.17. Máy ni vi sinh vật
24
Hình 2.18. Máy ly tâm
24
Hình 2.19. Cơ đặc chân khơng
24

Hình 2.20. Tank lên men
25
Hình 2.21. Thiết bị lắng Lamella
25
2. DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Một số VSV trong nấm men, nấm mốc, vi khuẩn và tác hại của chúng
trong sản xuất bia
20
3. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
VSV: Vi sinh vật
CIP (Clean In Place): là một quy trình tự động cung cấp quá trình vệ sinh, tẩy
rửa, sát trùng tại chỗ mà không cần tháo lắp các thiết bị.
SIP (Sterilization in Place) hay còn gọi tiệt trùng tại chỗ: là 1 hệ thống xử lý nhiệt
trên đường ống hoặc tại bồn (bồn tiệt trùng) trong các dây chuyền chế biến thực
phẩm (sữa, rượu-bia-nước giải khát) hoặc dược – hóa – mỹ phẩm…

4


Phần 1: MỞ ĐẦU
Bia là một loại nước uống có cồn được sản xuất bằng quá trình lên men của đường
trong mơi trường lơ lửng chất lỏng và nó khơng được chưng cất sau khi lên men. Bia
là một loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và có hương vị đặc trưng của
hoa houblon.
Các loại bia sử dụng phổ biến gồm 2 dòng:
- Ale: bia được sản xuất bằng lên men nổi, lên men với nhiệt độ 15 – 23oC tạo ra
một lượng este đáng kể, các hương liệu thứ cấp và các sản phẩm tạo mùi khác. Kết
quả bia tạo ra có mùi vị của hoa hay quả tương tự.
- Large: Có nguồn gốc từ Trung Âu, bia này dường như là loại được tiêu thụ nhiều
nhất thế giới ngày nay. Bia được sản xuất bằng lên men chìm ở nhiệt độ thấp (khoảng

7°C - 15°C). Sau đó được lên men thứ cấp ở 0 - 4oC.
Ở thế giới khoảng 6.000 năm trước, nền văn minh Trung Quốc đã làm một loại đồ
uống giống bia có tên gọi kyui. Thế kỷ 15, ở Anh loại bia khơng có hoa bia được
biết đến như là Ale, cịn sử dụng hoa bia thì đồ uống đó gọi là bia. Thế kỷ 16, Ale
đã được dùng để chỉ các loại bia mạnh (nồng độ cồn cao). Tất cả Ale và bia đều sử
dụng hoa bia. Sự phát minh ra lị nướng hình trống năm 1817 của Daniel Wheeler
tạo ra mạch nha nướng chín kỹ và tạo tiền đề cho sản xuất các loại bia đen (porter
và stout). Năm 1842, tại khu chợ St. Martin ở Pilsen, Josef Groll đã cho ra mắt một
loại bia màu vàng óng sóng sánh hơi thẫm, hương thơm đặc trưng và có độ trong
đến mức xuyên thấu. Morton W. Coutts (New Zealand) vào năm 1953 đã phát triển
kỹ thuật lên men liên tục giúp giảm thời gian ủ và sản xuất bia xuống cịn chưa đầy
24 giờ. Cơng nghệ của ơng vẫn được sử dụng bởi nhiều nhà sản xuất bia lớn nhất
thế giới ngày nay.
Ở Việt Nam sản xuất bia được người Pháp đưa vào nước ta cuối thế kỷ 19, chính
là Nhà máy Bia Hà Nội và Nhà máy Bia Sài Gịn. Những năm 1970 ngành Bia Việt
Nam đã có những bước phát triển quan trọng. Đến nay, cả nước ta có 469 cơ sở sản
xuất với năng lực 1021 triệu lít/năm. Bia là một loại nước uống có cồn được sản xuất
bằng q trình lên men của đường trong mơi trường lơ lửng chất lỏng và nó khơng
được chưng cất sau khi lên men.

5


Phần 2: NỘI DUNG
2.1. Các khái niệm, quá trình liên quan đến sản xuất bia:

Hình 2.1. Hình ảnh về bia.
2.1.1. Khái niệm bia:
Bia là loại nước uống có truyền thống lâu đời, độ cồn thấp, mùi thơm ngon, bổ
dưỡng có giá trị dinh dưỡng cao và đặc biệt là cung cấp hệ enzyme cho tiêu hóa.

Đây là một sản phẩm cơng nghệ sinh học được sản xuất bằng q trình lên men của
đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó khơng được chưng cất sau khi lên men.
Trong đó, lên men là công đoạn quan trọng nhất.
2.1.2. Khái niệm nấm men và phân loại men bia:
* Khái niệm: Nấm men là chất làm cho bia có hương vị và màu mùi đặc trưng.
Thức ăn cần thiết cho nấm men là đạm, hydrocacbon và chất khoáng. Nấm men làm
biến đổi đường thành rượu và axit cacbonic (biến đổi khơng hồn tồn) 96÷96%. Số
cịn lại 4÷5% thành axit succinique (0,7%), glycerin (3,5%) và những chất khác.

6


Hình 2.2. Cấu tạo nấm men thật.

* Phân loại men bia: Có 2 loại men bia : Men Ale, men Lager
+ Nấm men nổi (ale): Saccharomyces cerevisiae tế bào nấm men mẹ và con sau
khi nảy chồi thường dính lại với nhau tạo thành chuỗi tế bào nấm men.
+ Nấm men chìm (lager): Saccharomyces carlsbergensis… hầu hết các tế bào
quan sát thì nảy chồi đứng riêng lẻ hoặc cặp đơi.
2.2. Quy trình sản xuất bia:
2.2.1. Nguyên liệu sản xuất bia:
1. Nước:
+ Nước phải đạt tiêu chuẩn nước uống, không mùi, khơng vị, trong suốt, đặc biệt
khơng được có mùi amoniac, kim loại nặng.
+ Các chỉ số quan trọng của nước: độ cứng, độ oxy hóa và vi sinh vật.
2. Malt đại mạch:
+ Malt là đại mạch nảy mầm, là nguồn nguyên liệu chính để nấu bia.

7

+ Malt có nhiều loại: malt vàng, malt đen và nhiều loại malt khác.

Hình 2.3. Malt đại mạch
3. Hoa Houblon:
+ Có tên khoa học Humulus lupulus.
Vai trị: + tạo vị đắng đặc trưng.
+ tạo hương thơm đặc trưng.
+ tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt.
+ tăng độ bền keo.
+ tính kháng khuẩn.

Hình 2.4. Hoa Houblon.
8


4. Nấm men
- Trong sản xuất bia người ta dùng 2 loại nấm men:
+ Nấm men nổi: Saccharomyces cerevisiae.
+ Nấm men chìm: Saccharomyces carlsbergensis.
5. Các nguyên liệu tinh bột:
- Là các nguyên liệu phụ dùng trong sản xuất bia như: gạo, ngơ, mì, mạch đen, cao
lương, sắn, khoai tây.
- Nhằm cung cấp tinh bột cùng với malt để chuyển thành đường maltozơ trong q
trình đường hóa.

Hình 2.5. Gạo
6. Các chất phụ gia:
+ Nhóm chất dùng để xử lý nước: muối sulfit hay sulfate natri, hợp chất có chứa
chlor, acid…

+ Nhóm chất dùng để chống oxy hóa cho bia.
+ Các chế phẩm enzyme.
+ Các chất dùng cho quá trình thu hồi bia.
+ Nhóm chất trợ lọc làm trong dịch đường, bia, nước.

9


2.2.2. Sơ đồ, quy trình sản xuất bia
Gạo
Nước

Malt

Nghiền

Nghiền
n

Hồ hóa

Đường hóa
Lọc dịch đường
Nấu hoa
Lắng trong

Men giống
Làm lạnh
Nhân giống

Lên men chính

Lên men phụ

Lọc trong
Chai, nước, xút, điện
Bão hịa CO2
Rửa chai

Chiết chai

Hình 2.6. Sơ đồ quy trình sản xuất bia

Chiết keg

Thanh trùng
Dán nhãn
Nhập kho
10


1. Nghiền nguyên liệu:
a) Nghiền malt

Hình 2.7. Máy nghiền malt
- Mục đích: Đập nhỏ hạt nguyên liệu thành nhiều mảnh để tăng diện tích tiếp xúc
giữa nguyên liệu với nước, làm cho nước xâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy
q trình thủy phân nhanh chóng và triệt để.
- Yêu cầu: Giữ thành phần vỏ hạt càng nguyên vẹn càng tốt để tránh làm giảm chất
lượng bia, nỗi nhũ có độ mịn cao.

- Cách tiến hành: Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền qua phễu nạp liệu. Gạo
được nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa vào thành trong của máy nghiền và do
sự cọ xát của các hạt với nhau. Gạo sau khi nghiền đạt kích thước yêu cầu sẽ được
chuyển qua xilo nhờ gàu tải, những hạt chưa đạt yêu cầu sẽ được tiếp tục nghiền cho
đến khi cho kích thước đủ nhỏ và được đưa ra ngoài. Gạo sau khi nghiền được đưa
qua thiết bị chứa tạm thời và bổ sung nước, trước khi chuyển sang nồi nấu với tỉ lệ
( gạo : nước = 1:5).
b) Nghiền gạo: nhằm đưa nguyên liệu ở dạng hạt về dạng bột để dễ dàng thấm
nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn chế biến sau này. Gạo là nguyên
liệu mà tinh bột của chúng khi được hồ hóa, chưa được tác động bởi các enzyme.
Cấu trúc tinh bột của chúng rất cứng, ở trạng thái như vậy chúng rất khó bị thủy
phân, do đó gạo phải được nghiền càng nhỏ càng tốt, nhằm tách triệt để được các
chất tan trong tinh bột.
11


2. Đường hóa
- Khái niệm: là giai đoạn quan trọng nhất quyết định hiệu suất nấu. Nguyên liệu qua
qua giai đoạn hồ hóa – đường hóa với mục đích chuyển tinh bột từ dạng khơng hịa
tan sang dạng hịa tan, sau đó được đưa vào q trình đường hóa cùng với malt, ở
đây dưới tác dụng của hệ enzyme trong malt trong điều kiện nhiệt độ nhất định và
môi trường thích hợp, các enzyme hoạt động cắt các chất cao phân tử thành các chất
thấp phân tử.
- Mục đích: Tạo ra nhiệt độ và pH thích hợp để các enzyme có trong ngun liệu
hoạt động. Chúng xúc tác q trình thủy phân, các hợp chất cao phân tử trong nguyên
liệu (amylose, amylopectin, protein,..) thành những chất có phân tử thấp hơn hòa tan
vào dịch đường. Các chất này là nguồn dinh dưỡng cho nấm men.
3. Hồ hóa
- Mục đích: làm trương nở hoàn toàn nguyên liệu lên mới tối đa. Ở 860C sau thời
gian 30 phút tinh bột xem như trương nở hoàn toàn, độ nhớt cao, khuấy đảo chậm,

dễ bén nồi nếu khơng có một lượng malt nhỏ cùng nấu. Tinh bột đã hồ hóa thủy
phân dễ dàng hơn tinh bột chưa hồ hóa.
- Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào tinh bột của loại hạt và cỡ to nhỏ của loại hạt tinh
bột. Tinh bột của gạo được hồ hóa ở 80 - 85oC. Đây là nhiệt độ cao nhất, hạt tinh
bột loại nhỏ nhất. Tinh bột của lúa mì thì bắt đầu hồ hóa ở nhiệt độ là 60-85oC.
4. Lọc dịch đường
Quá trình lọc chia thành 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Lọc dịch đầu là giai đoạn tách dịch ra khỏi bã. Trong suốt quá trình
lọc, bã đóng vai trị như một lớp trợ lọc.
+ Giai đoạn 2: Rửa bã, sau khi tách dịch ra khỏi bã, trong bã còn giữ lại một lượng
chất hòa tan đặc biệt là dịch đường. Mục đích của rửa bã là thu hồi những chất chiết
này. Rửa bã bằng nước nóng 78oC và rửa cho đến khi nồng độ chất khơng tan trong
bã nhỏ hơn 1% thì dừng. Nếu tiếp tục rửa thì hiệu suất thu hồi sẽ giảm và sẽ hịa tan
những hợp chất khơng mong muốn, đặc biệt là các polyphenol làm cho bia có vị
chát.
4. Đun sơi với hoa Houblon
Trong Houblon có chứa polyphenol có khả năng làm keo tụ các protein không
tan trong dịch đường tạo kết tủa.
 Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt.
 Tính kháng khuẩn.
12


Hòa tan các chất đắng, chất thơm và dịch đường làm cho bia có vị đắng và
mùi thơm đặc trưng.
 Polyphenol, chất đắng, các hợp chất là những hợp chất tạo sức căn bề mặt có
hoạt tính cao, nhờ vậy mà CO2 được giữ bền hơn trong bia thành phẩm.
- Mục đích: nhằm ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm và vị đắng đặc
trưng của hoa houblon, gia tăng nồng độ đường, độ axit, cường độ màu đồng thời
q trình đun hoa cịn có tác dụng thanh trùng, tiêu diệt các vi sinh vật và các hệ

enzyme còn lại trong dịch đường.
- Cách tiến hành: Dịch đường sau khi nấu với hoa houblon và đun sôi trong 60 –
90 phút. Ở đây dịch được đun sôi với hoa houblon nhiệt độ hơn 1000 C, các chất
đắng, tinh dầu thơm, polyphenol và các thành phần của hoa houblon được hịa tan
vào dịch đường tạo cho bia có vị đắng, mùi thơm đặc trưng của hoa houblon và khả
năng giữ bọt cho bia. Polyphenol của hoa khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao
sẽ tác dụng với các protein cao phân tử tạo các phức chất dễ kết lắng làm tăng độ
trong của dịch đường và ổn định thành phần sinh học của bia thành phẩm.
5. Lắng xoáy:
- Dịch sau khi nấu được đưa qua nồi lắng xoáy để tách cặn hoa trước khi đưa vào
lên men. Dịch đường trong được đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh, mục đích đưa dịch
đường xuống nhiệt độ lên men thích hợp (8 – 90 C) đồng thời tránh sự xâm nhập
của vi sinh vật vào dịch đường dẫn đến bất lợi cho quá trình lên men. Dịch đường
được bổ sung oxy đến mức độ cần thiết và với lượng men giống thích hợp được đưa
vào tank lên men, ở đây q trình lên men chính xảy ra, dưới tác dụng của tế bào
nấm men bia, dịch đường được chuyển hóa thành rượu, CO2 và các sản phẩm phụ
khác.
- Quá trình nấu sử dụng nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt năng và điện năng cho
việc vận hành các thiết bị, hơi nước phục vụ mục đích gia nhiệt và đun sôi.
6. Làm lạnh


- Dịch đường sau khi kết thúc q trình houblon hóa có nhiệt độ cao và một lượng
cặn rất lớn. Nhiệt độ cao làm nấm men không hoạt động được, cặn làm cản trở quá
trình hoạt động của nấm men. Chính vì vậy, cần làm lắng cặn, lọc và làm lạnh.
- Cách tiến hành: Hạ nhiệt độ của dịch nha xuống nhiệt độ phù hợp cho quá trình
lên men và tăng khả năng hịa tan khí. Đồng thời nhằm hạn chế khả năng nhiễm vi
sinh vật. Đồng thời dịch đường được bơm vào nồi theo phương tiếp tuyến tạo ra
13

vịng lắng xốy cặn hình thành trong q trình đun sôi. Thời gian lắng cặn khoảng
15 phút. Nồi cũng là nơi chưa dịch nha trong suốt quá trình làm lạnh.
7. Lên men

Hình 2.8. Thiết bị lên men
a. Lên men chính :
- Khái niệm : là q trình chuyển hóa các chất đường và destrin thấp phân tử trong
dịch lên men thành C2H5OH, CO2 và một số chất hữu cơ khác nhờ tác dụng của nấm
men.
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + Q
Các sản phẩm phụ (các este, acid hữu cơ, rượu bậc cao, aldehyde, glycerin...) đi
vào thành phần hòa tan của dịch lên men. Một số thành phần hòa tan đã bị kết tủa và
lắng dần xuống cùng với sinh khối của nấm men. Sau khi cấy giống vào nước nha ta
bắt đầu tính thời gian lên men. Có thể chia quá trình lên men làm 4 giai đoạn :
 Giai đoạn 1 (khoảng 2 ngày đầu): nấm men nẩy chồi, phát triển mạnh dần và
sinh khối đạt cực đại ở cuối ngày thứ hai.
 Giai đoạn 2 (2 ngày kế tiếp): sự lên men chuyển từ kiểu lên men hiếu khí (để
tăng sinh khối nấm men) sang lên men kỵ khí (để tạo CO2 và ethanol)
 Giai đoạn 3 (2 - 3 ngày tiếp theo): thời kỳ lên men mạnh nhất.
 Giai đoạn 4 (1 - 2 ngày cuối cùng): cường độ lên men yếu dần, sinh khối nấm
men tăng cùng với các thành phần keo tụ của protein, tanin, nhựa đắng hoa
houblon,... lắng dần xuống đáy thùng lên men.
14


- Mục đích: để tạo ra thành phẩm rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm có trong bia
thành phẩm nhằm định hình hương và vị của bia.
- Sau quá trình lên men chính thì từ dịch đường houblon hóa đã được chuyển thành
sản phẩm bia non, do tác động của tế bào nấm men. Tuy lượng chất hòa tan trong

bia non là thấp hơn so với dịch đường trước khi lên men nhưng trong thành phần bia
non là một hỗn hợp chất hòa tan, đảm nhận việc tạo hương vị đặc trưng của bia thành
phẩm sau này. Ngoài hai sản phẩm chính là rượu etylic và khí CO2, trong q trình
lên men chính cịn tạo ra nhiều sản phẩm bậc hai. Những sản phẩm này có vai trị
quan trọng trong việc hình thành hương và vị của bia.
b. Lên men phụ:
Mục đích: Tiếp tục lên men phần chất khô cịn sót lại sau khi lên men chính, bão
hịa CO2 và tăng cường mùi vị cho bia.
Quá trình lên men phụ thực hiện trong bình kín ở nhiệt độ từ 0-5°C. Quá trình lên
men xảy ra chậm, tiêu hao một lượng đường không đáng kể, dịch lên men lắng đọng
và bão hịa CO2. Giai đoạn này gọi là q trình ủ chín bia, kết thúc giai đoạn này ta
thu được bia là một sản phẩm ở dạng dung dịch bão hịa CO2, có vị thơm ngon dễ
chịu nhờ q trình chuyển hóa xảy ra ở nhiệt độ thấp.
Tuy nhiên trong quá trình sản xuất thực tế thì quá tình lên men là một dây chuyền
sản xuất liên tục qua nhiều giai đoạn và khơng nói rõ 2 giai đoạn lên men đó, đó chỉ
là lý thuyết để hiểu những biến đổi trong quá trình lên men bia.
8. Lọc:

Hình 2.9. Thiết bị lọc bia
15


- Trong quá trình lên men và trữ bia lạnh, bia được làm trong một cách tự nhiên
nhưng chưa đạt được độ trong cần thiết. Trong bia vẫn còn đục do sự có mặt của
nấm men dư thừa, hạt phân tán cơ học, dạng hạt keo, phức chất protein-polyphenol
và nhiều loại hạt khác tạo màu đục cho bia có nguồn gốc từ các q trình đường hóa,
đun hoa hay q trình lên men,…Tất cả cấu tử này nếu tồn tại trong bia sẽ làm giảm
độ bền của bia và giảm giá trị cảm quan.
- Vậy nên lọc tạo độ trong cho bia, loại bỏ đáng kể số lượng các vi sinh vật bao gồm
cả nấm men vẫn cịn sót, loại bỏ các phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol,

polysacarit và các protein ít tan làm bia trở nên ổn định hơn.
9. Q trình đóng chai:
Đóng gói để dễ sử dụng, vẩn chuyển , và dễ thanh trùng và bảo quản sản phẩm.
10. Bão hịa CO2: Khí CO2 trong bia là nhờ q trình lên men rượu. Nấm men
chuyển hóa đường thành rượu etylic và CO2 hòa tan trong bia, tuy nhiên do các công
đoạn sau lên men (nhất là khâu lọc bia) CO2 bị thất thốt khá nhiều. Vì vậy phải tiến
hành nạp đủ CO2 cần thiết cho bia, việc nạp được tiến hành bằng cách sục CO2 từ
dưới lên nhằm tăng lượng CO2 hòa tan trong bia đảm bảo chất lượng của bia thành
phẩm trước khi đóng chai, bom.
11. Quá trình thanh trùng bia:
- Tiêu diệt và ức chế các vi sinh vật trong bia ảnh hưởng đến chất lượng bia thành
phẩm (màu sắc, mùi vị), kéo dài thời gian bảo quản của bia.
- Thanh trùng bia có nhiều cơng nghệ trong bao bì và ngồi bao bì. Nếu là thanh
trùng ngồi bao bì thường sẽ dùng thiết bị pasteurizer băng chuyền.

16


Hình 2.10. Thiết bị thanh trùng bia.
- Thiết bị thanh trùng sẻ có 10 khoang (3 khoang gia nhiệt, 4 khoang thanh trùng, 3
khoang làm nguội). Bia có nhiệt độ khoảng 0 - 8⁰C sẽ được nạp vào đầu của thiết bị,
sau đó được băng tải di chuyển lần lượt qua các khoang đến khoang cuối của thiết
bị. Mỗi khoang có phun nước ở nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ nước phun của các
khoang được bố trí sao cho bia dần dần được nâng nhiệt đến nhiệt độ thanh trùng.
Sau đó chai tiếp tục được làm nguội đến nhiệt độ thường. Sự thay đổi nhiệt độ phải
được thiết kế với sự gia nhiệt hay giảm nhiệt từ từ giữa các khoang để tránh sự sốc
nhiệt làm vỡ chai. Nước từ khoang gia nhiệt được bơm sang khoang làm nguội và
đưa về ngược lại.
2.3. Quá trình lên men trong bia:
- Lên men bia: là q trình chuyển hóa dịch đường houblon hóa thành bia dưới tác

động của nấm men thơng qua hoạt động sống của chúng.
- Chỉ tiêu chọn men bia:
+ Khả năng sinh trưởng: Phụ thuộc vào nhiệt độ, thành phần chất dinh dưỡng, các
chất độc, các hợp chất nitơ, cacbon có trong mơi trường.
+ Khả năng kết lắng: Quyết định thời gian và màu sắc của dung dịch sau khi lên
men.
* Men nổi khơng có khả năng này.
* Men chìm được chia thành 2 loại: dạng bơng và dạng bụi.
17


+ Lực lên men:
* Trong lên men bia thường sử dụng các nòi lên men mạnh và tạo cho bia có mùi
vị thơm ngon.
* Phụ thuộc vào hàm lượng các chất protein trong tế bào nấm men
2.3.1. Men nổi:
- Men nổi là khi lên men, các tế bào men giống kết thành đám nổi lên trên bề mặt
cùng với lớp bột tương đối dày và duy trì trong suốt thời gian lên men. Sau khi kết
thúc, chúng mới lắng xuống đáy và tạo thành lớp xác men không chặt chẽ.
- Thường dùng để sản xuất bia đen và bia có độ cồn cao.
+ Khó lọc, khó thu hồi để tái sử dụng.
+ Thời gian lên men ngắn, nhiệt độ lên men cao (12 – 18°C).
+ Lơ lửng trong dịch lên men, tập trung nhiều ở vùng bề mặt.
+ Từ những chủng thuộc nhóm Saccharomyces carlsbergensis có thể gây đột biến
để tạo thành những chủng mới có khả năng sử dụng cho các sản phẩm bia đen hay
bia hơi ngọt.
+ Những chủng này thường có khả năng kết dính khơng lớn, khi bia đã két thúc lên
men và được làm lạnh tốt thì quá trình kết lắng trong xảy ra dễ dàng.
* VSV đại diện cho men nổi: Saccharomyces cerevisiae.

Hình 2.11. Nấm men Saccharomyces cerevisiae
- Đặc điểm hình thái:
+ Có dạng hình cầu hay hình trứng.
+ Kích thước tế bào thay đổi tùy theo giống lồi, tuổi và điều kiện ni cấy.
+ Chiều rộng trung bình từ 2,5 đến 10 mm; chiều dài khoảng 4,5 đến 21 mm, tối
đa có chủng loài đạt chiều dài 30 mm.
18


+ Sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ cao.
+ Sinh sản bằng cách tạo chồi và tạo bào tử.
- Vai trò: thường được dùng sản xuất các loại bia thẫm màu hoặc các loại đặc biệt
như bia Ale, bia Porte…
+ Cơ chất lên men: các đường đơn (glucozơ, fructozơ), đường kép như maltozơ,
saccharozơ, dextrin mạch ngắn, các hợp chất chứa nitơ để thực hiện các phản ứng
sinh hóa.
+ Sản phẩm chính là ethanol, CO2 , các axit hữu cơ, sinh khối và một số sản phẩm
như glycerin.
- Đặc điểm khi lên men:
+ Điều kiện lên men: kị khí.
+ pH: khoảng 4,5 – 5,5.
+ Nhiệt độ lên men: 14 – 25°C.
+ Khả năng lên men: tốc độ lên men nhanh và mạnh mẽ trên bề mặt môi trường.
+ Khả năng tạo bông và kết lắng: tế bào của chúng lơ lửng và tập trung trên bề mặt
dịch, khả năng kết lắng rất kém.
- Ưu điểm:
+ Quá trình trao đổi chất xảy ra mạnh trong q trình hơ hấp vì vậy sinh khối thu
được nhiều hơn.
+ Khả năng tạo bào tử nhanh.
+ Khả năng kháng cồn ở mức trung bình cho đến cao.

- Nhược điểm:
+ Kết thúc lên men, tế bào kết chùm, thành chuỗi tạo lớp dày nổi lên bề mặt làm
cho khả năng tự trong của bia rất chậm, khả năng lắng yếu .
+ Chỉ có khả năng lên men được 1/3 các loại đường trisaccharit: đường saccharozơ.
2.3.2. Men chìm:
- Men chìm là trong khi lên men các tế bào kết với nhau thành các bông lơ lửng trong
dung dịch lên men và dần lắng xuống đáy thành lớp cặn men khá chặt chẽ
- Thường dùng để sản xuất bia vàng và bia có độ cồn thấp.
+ Tạo thành chùm, lắng xuống đáy thiết bị lên men.
+ Thời gian lên men dài, nhiệt độ lên men thấp (6 – 7°C).
+ Dễ loc, dễ thu nhận để tái sử dụng.

19


* VSV đại diện cho men chìm: Saccharomyces carlsbergensis.

Hình 2.12. Nấm men Saccharomyces carlsbergensis.
- Đặc điểm hình thái:
+ Hình oval, có kích thước 6 – 12 μm.
+ Hình thức sinh sản: bằng cách nảy chồi, rất khó tạo thành bào tử.
+ Nhiệt độ phát triển tối ưu: sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ thấp khoảng 25 –
27oC, nhưng ở 2 – 3oC vẫn còn hoạt động.
+ Thành phần hóa học của tế bào: khoảng 75% nước, 15 – 45% protein của chất
khô, 25 – 35% cacbonhydrat, 4 – 7% chất béo, 8 – 9% chất vô cơ.
- Vai trò: để tạo ra các loại bia vàng sáng màu và bia có nồng độ cồn thấp.
- Đặc điểm khi lên men:
+ Nhiệt độ lên men: ở nhiệt độ thấp 6–8oC
+ Khả năng lên men: Lên men mạnh trong lòng mơi trường.
+ Điều kiện lên men: kị khí, pH= 4,5 – 5,5.

+ Khả năng tạo bông, kết lắng: kết lắng ở dạng bông hoặc dạng bụi dưới đáy các
thùng lên men.
- Ưu điểm: Các tế bào nấm men khi lên men chúng thường kết dính vào nhau ở dạng
bụi và dạng bông và dễ kết lắng, tạo điều kiện thuận lợi cho công nghệ lọc sản phẩm
trong suốt, màu vàng óng.
- Nhược điểm: Men chìm dễ kết lắng nên bề mặt tiếp xúc của các tế bào nấm men
với các thành phần dinh dưỡng có trong mơi trường bị hạn chế. Do đó thời gian lên
men kéo dài, tính kinh tế kém hiệu quả hơn.
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
- Chất lượng của nấm men sản xuất: là yếu tố đầu tiên để bia đạt chất lượng cao.
- Lượng nấm men giao cấy ban đầu: liên quan mật thiết đến tiến trình lên men.
20


- Nồng độ chất hòa tan của dịch đường houblon hóa: ảnh hưởng rất lớn đến sự phát
triển của nấm men và tốc độ lên men.
- Nồng độ của dịch lên men: ảnh hưởng khá mạnh đến lên men. Nếu nhiệt độ cao
sẽ tăng hiệu suất quá trình và rút ngắn thời gian. Chú ý mỗi loại nấm men đều có
nhiệt độ thích hợp nên phải lựa chọn thích hợp để khơng vượt qua giới hạn đó.
- Áp suất bề mặt: ảnh hưởng trực tiếp đến các q trình cơng nghệ như lượng sinh
khối tạo thành, trạng thái sinh lý nấm men cũng như xác định mức bão hòa CO2.
- Hàm lượng oxi và thể oxi hóa – khử: ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh sản của
nấm men và lượng sinh khối tạo thành đồng thời là yếu tố tác động mạnh đến tốc
độ suy giảm đặc tính công nghệ của nấm men.
- Cường độ khuấy dảo dịch lên men: yếu tố mạnh đẩy nhanh quá trình lên men.
- Nồng độ của sản phẩm lên men: ở nồng độ nhất định sẽ bắt đầu ức chế hoạt động
sống của tế bào nấm men. Khả năng chịu đựng độ cồn của các nấm men khác nhau
thì khác nhau phụ thuộc vào khả năng thích ứng cũng như trạng thái sinh lý.
2.5. Một số vsv gây hư hỏng trong bia:
Bảng 2.1. Một số VSV trong nấm men, nấm mốc, vi khuẩn và tác hại của chúng

trong sản xuất bia
Vi sinh vật
Saccharomyces
pasteurianus
Saccharomyces
turbidans
Nấm men
Pichia
Candida
Penicillum
Nấm mốc

Rhizopus

21

Tác hại
Bia có mùi lạ và vị đắng, bia
bị vẩn đục và khó sáng màu
Làm thay đổi vị bia và bia bị
đục mạnh
Dễ làm vẩn đục bia, làm cho
bia có mùi este của hoa quả,
thảo dược.
Tạo màng, tạo cặn, làm cho
bia có mùi vị khó chịu.
Làm thóc malt bị thẫm màu và
làm giảm hoạt lực của enzyme
gây khó khăn cho đường hóa,
dịch đường có độ acid cao.

Vi khuẩn lactic
(Lactobacterium)

Vi khuẩn acetic
(Aceticbacterium)

Lactobacterium
pasteurianum

Làm đục và chua bia.

Acetobacter

Làm đục bia, tạo cho bia có
mùi mật ong khó chịu
Có khả năng biến rượu thành
acid acetic rồi thảnh CO2 và

Acetomonas

H2O.
Lên men acetic từ rượu

Pediococcus

Những đặc tính cơ bản của các VSV gây hư hỏng trên:
+ Tốc độ lên men nhanh.
+ Sử dụng đường có hiệu quả, tạo độ cồn cao.

+ Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxy, nhiệt độ và nồng độ CO2 phù
hợp với từng nhà máy.
+ Có khả năng kết bơng và kết lắng tốt.
+ Có khả năng sống sót cao cho mục đích tái sử dụng.
+ Sản phẩm tạo ra bao gồm các hợp chất hương và vị đặc trưng cho bia.
+ Đặc tính di truyền ổn định cao.
+ Trong điều kiện sản xuất, phụ thuộc vào các yếu tố (thành phần nước, loại bia
cần sản xuất…) mà dùng một trong hai chủng men trên.
2.6. Yêu cầu thiết bị trong quá trình lên men:
Thiết bị sử dung trong quá trình lên men bao gồm: Thiết bị chuẩn bị , thiết bị lên
men , thiết bị xử lí sau lên men
- Thiết bị chuẩn bị:
+ Thiết bị chuẩn bị nguyên liệu: dùng để chuyển đổi các ngun liệu thơ mua ngồi
thị trường thành cơ chất và dưỡng chất, có các tính chất thích hợp cho q trình lên
men như kích thước, độ tinh khiết, độ nhớt, nồng độ. Nhóm này gồm các trang thiết
bị dùng để làm sạch (loại tạp chất, rửa), làm nhỏ (cắt, nghiền), phân loại (sàng),
khuấy trộn, xử lý nhiệt (thanh trùng, tiệt trùng).
+ Các trang thiết bị chuẩn bị vi sinh vật : dùng để nuôi cấy, nhân giống vi sinh vật
cho đến khi đạt số lượng cần thiết cho quá trình lên men. Việc nhân giống thường
gồm một số bước, các bước đầu thường dùng các trang thiết bị phịng thí nghiệm
22


như các dụng cụ thủy tinh cỡ nhỏ hay cỡ vừa, máy khuấy từ, máy lắc. Các bước sau
có thể phải thực hiện ở các thiết bị lên men cỡ nhỏ hay cỡ pilot.
+ Các trang thiết bị chuẩn bị cho thiết bị lên men như làm sạch, tiệt trùng. Hiện
nay, người ta có xu hường tích hợp các trang thiết bị này thành các bộ phận của thiết
bị lên men, thí dụ CIP (Clean In Place) hay SIP (Sterilization In Place).

Hình 2.13. Máy trộn

Hình 2.14. Thiết bị sàng rung

Hình 2.15. Thiết bị CIP
23


Hình 2.16. Máy xay bột mịn
Hình 2.17. Máy ni vi sinh vật
- Thiết bị lên men: Dùng để chuyển cơ chất & dưỡng chất thành thành phẩm hay
bán thành phẩm. Chi tiết của thiết bị này sẽ được đề cấp đến ở các phần sau.
- Thiết bị xử lí sau lên men: Các trang thiết bị dùng để loại bỏ các tạp chất dạng
thô như lắng, lọc, ly tâm.
+ Các trang thiết bị dùng để tính luyện sản phẩm như cô đặc, kết tinh, sấy, chưng
cất.
+ Phần lớn các trang thiết bị của nhóm này tương tự như các trang thiết bị có cùng
chức năng của các ngành cơng nghiệp khác như thực phẩm hay hóa chất.

Hình 2.19. Cơ đặc chân khơng

Hình 2.18. Máy ly tâm

24


Hình 2.20. Tank lên men
Hình 2.21. Thiết bị lắng Lamella
* Yêu cầu cho thiết bị: Lên men là một quá trình tương đối phức tạp, cần khống
chế khá chặt chẽ. Vì thế các yêu cầu cho một thiết bị lên men cơng nghiệp là tương
đối cao. Ta có thể kể ra một số u cầu chính sau:

+ Có năng suất phù hợp.
+ Tạo được sự phân tán, hòa trộn đồng đều của cách thành phần trong thùng lên
men,
+ luôn đảm bảo được môi trường lên men tối ưu,
+ Đảm bảo khơng bị lây nhiễm từ mơi trường ngồi,
+ Dễ làm vệ sinh, dễ chăm sóc bảo dưỡng,
+ Bền bỉ, tin cậy, chính xác,
+ Linh hoạt, mềm dẻo, cơ động,
+ Thao tác, vận hành thuận tiện, an toàn
+ Đầu tư và chi phí vận hành thấp.
Trong thực tế, việc thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên là không thể được. Cho nên ta
thường phải chọn giải pháp dung hòa các yêu cầu này. Tùy theo điều kiện cụ thể mà
ta sẽ có những điểm ưu tiên nhất định hay những yêu cầu tiên quyết. Từ đó, chọn
lựa thiết bị lên men phù hợp.

Phần 3: KẾT LUẬN
Q trình lên men đóng góp vào vai trị quan trong đối với trong sản xuất bia , tạo
hương vị cho bia . Nó củng được xem là chìa khóa dẩn đến sự thành cơng của sự
hình thành bia .Từ việc tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng , các biến đổi , các quá trình

25