quá trình lên men bia

1. Quá trình lên men GVHD : ThS. Trần Xuân Ngạch
SVTH :Nguyễn Thị Lành Trang 1
MỞ ĐẦU
Bia là loại nước uống có truyền thống lâu đời, độ cồn thấp, mùi vị thơm ngon, bổ
dưỡng, có giá trị dinh dưỡng cao và đặc biệt là cung cấp hệ enzyme cho hệ tiêu hóa. Đây
là một sản phẩm công nghệ sinh học 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.Trong đó, lên
men là công đoạn quan trọng nhất. Trong bài này em xin trình bày về quá trình lên men.
Chương 1 CÔNG NGHỆ LÊN MEN BIA
1.1. Tìm hiểu chung về lên men bia :
1.1.1. Định nghĩa Lên men bia là quá trình chuyển hóa dịch đường houblon hóa
thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng.
Đây là giai đoạn quan trọng quyết định cho chất lượng bia và hiệu suất sản
xuất.
1.1.2. Mục đích : Nhờ tác động của các enzyme trong nấm men chuyển các chất có
trong dịch lên men thành rượu, CO2 cùng với những sản phẩm khác góp phần
tạo mùi, vị đặc trưng cho bia.
1.1.3. Cơ sở khoa học :
Lên men dịch đường houblon hóa tạo thành rượu etylic, khí CO2 và các sản phẩm
phụ. Ngoài gluxit bị tác động mạnh, các thành phần khác của dịch đường cũng chịu
những thay đổi lớn. Một phần bị nấm men đồng hoá, 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 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.
1.2. Sinh tổng hợp các sản phẩm của quá trình lên men bia :
1.2.1. Các sản phẩm chính (bậc 1): rượu etylic + CO2:
Quá trình lên men rượu bao gồm 11 giai đoạn (11 phản ứng)
 Glucose được phosphoryl hóa ở C6 để cho sản phẩm glucose-6-P, nguồn phosphate
là ATP
 Chuyển hóa glucose-6-P thành fructose-6-P

2. Quá trình lên men GVHD : ThS. Trần Xuân Ngạch
SVTH :Nguyễn Thị Lành Trang 2
 Phosphoryl hóa fructose-6-P thành fructose1,6 biphosphate
 Phân cắt Fructose 1,6 biphosphate
 Chuyển hóa nội phân tử triose phosphate
 Oxy hóa 3-P glyceraldehyde thành 1,3 biphosphoglycerate
 Gốc phosphate cao năng của 1,3 biphosphoglycerate chuyển cho ADP tạo ATP và
3P glycerate.
 2P glycerate bị loại nước để tạo thành phosphoenolpyruvate
 Chuyển nhóm phosphate từ phosphoenolpyruvate đến ADP
 Chuyển hóa pyruvat thành rượu etylic
1.2.2. Sinh tổng hợp các sản phẩm phụ (bậc 2 ): Có vai trò quan trọng hình thành
mùi, vị bia.Vai trò này có thể tích cực hoặc tiêu cực.
 Glyxerin : cấu tử rất quý của bia. Vì nó làm mềm vị, tăng độ sánh cho bia nên tăng
độ đậm đà sản phẩm.
 Rượu bậc cao (số nguyên tử cacbon ≥ 3) đều tạo cho bia có hương, vị riêng biệt
nhưng nhìn chung đó không phải là đặc trưng của bia. Nếu hàm lượng cao thì
chúng tạo cho khứu giác những cảm giác khó chịu. Do đó gây ảnh hưởng tiêu cực.
 Axit hữu cơ là sản phẩm phụ thường trực trong quá trình lên men rượu,chủ yếu là
lactic, citric, susinic, axetic, fomic….
 Este là sản phẩm không thường trực chủ yếu là etyl axetat và một số este khác.Nó
có vai trò quan trọng trong việc hình thành vòng thơm của bia.
 Aldehid là sản phẩm bậc hai thường trực. Ở mức độ vừa phải tăng thêm hương vị
bia, nếu quá cao thì trở thành tiêu cực.
 Axetoin, diaxetyl, 2,3 – butandiol : thu nhận chủ yếu giai đoạn lên men chính, là
sản phẩm bậc hai thường trực của các quá trình lên men yếm khí và hiếu khí. Và
nguy hiểm nhất 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.
 Hydrosunfua và mercaptan : hợp chất đặc biệt có hại đối với mùi vị của bia.
1.3. Các biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men

3. Quá trình lên men GVHD : ThS. Trần Xuân Ngạch
SVTH :Nguyễn Thị Lành Trang 3
1.3.1. Biến đổi sinh lý: Thể hiện bằng sự sinh sản của nấm men và nó chỉ xảy ra trong
thời kì đầu của quá trình lên men chính.
1.3.2. Biến đổi sinh hóa : là quá trình cơ bản trong lên men để hình thành nên các sản
phẩm chính và phụ của bia.
1.3.3. Biến đổi hóa lý :
 Có sự thay đổi lớn về độ chua do tạo thành CO2 và các axit hữu cơ ; khả năng đệm
được gia tăng.
 Thế oxi hóa khử bị biến đổi đáng kể do hàm lượng oxi giảm dần và tạo thành chất
khử. Cường độ màu giảm do polyphenol dễ bị oxi hóa khử và sau đó bị kết lắng.
 Sự tạo bọt : CO2 sinh ra sẽ được hòa tan vào bia. Khi lượng CO2 tạo ra nhiều và được
thoát ra ngoài dưới dạng bong bóng nhỏ li ti. Từ đó, hình thành lớp căng bề mặt mà
nhờ đó CO2 không thoát ra ngoài và liên kết với nhau tạo thành bọt.
 Sự kết màng của tế bào nấm men : xảy ra trong suốt quá trình lên men chính. Khi kết
tủa, các tế bào nấm men sẽ kéo theo làm bia trong hơn.
1.4. Hệ enzyme xúc tác
Ngoài những enzyme điều khiển quá trình hô hấp tế bào và cơ chế phosphoryl hóa,
quá trình lên men còn được hoạt hóa bởi nhiều enzim khác như : Aldolaza, Cacboxylaza,
Triozophosphatdehydrogenaza, Phosphoglyxeromutaza, Enolaza.
Chương 2 KĨ THUẬT LÊN MEN BIA
2.1. Các giai đoạn của quá trình lên men
Lên men bia là một quá trình phức tạp và dẫn tới nhiều biến đổi sâu sắc trong dịch
đường. Nó được chia làm 2 giai đoạn chính: Lên men chính, lên men phụ.
2.1.1. Lên men chính :
Là giai đoạn đặc trưng bằng tốc độ lên men cao; có sự thay đổi nhanh chóng thành
phần hóa học dịch lên men; tạo nhiều rượu và CO2 . Nhiệt độ của lên men cao hơn khi
lên men phụ. Tùy thuộcphương pháp lên men, nhiệt độ lên trong khoảng 10 – 25o
C. Sản
phẩm của quá trình là bia non.
2.1.2. Lên men phụ :

4. Quá trình lên men GVHD : ThS. Trần Xuân Ngạch
SVTH :Nguyễn Thị Lành Trang 4
Chủ yếu làm ổn định bia ; bão hòa CO2 tạo hương vị thơm ngon cho bia. Giai đoạn
này được tiến hành ở nhiệt độ lạnh 0 – 5o
C ; tốc độ lên men và sự thay đổi thành phần
hóa học không cao như lên men chính.Tiến hành trong thiết bị kín.
2.2. 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 gieo cấy ban đầu : liên quan mật thiết đến tiến trình lên men.
 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.
 Nhiệt 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 không vượt qua giới hạn đó.
 Áp suất bề mặt : ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình công 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 thế 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 đảo 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 của tế bào nấm men. Khả năng chịu dựng độ cồn của các nấm men khác
nhau thì khác nhau phụ thuộc vào khả năng thích ứng cũng như trạng thái sinh lý.
2.3. Phương pháp lên men (LM) :
Các đặc
điểm
LM cổ điển
( Hình 1)
LM hiện đại
( Hình 3)
LM liên tục
( Hình 2 )
LM chính
và phụ
Hai thiết bị riêng
biệt
Cùng một thiết bị Dãy thiết bị nối nhau bằng
ống chảy chuyền
Ưu điểm Đơn giản, có từ
lâu đời.
Giảm tổn thất,chi phí đầu tư
Rút ngắn thời gian
Giảm chi phí
Rút ngắn thời gian
Nhược điểm Thời gian dài Dễ dẫn đến sự nhiễm
khuẩn hàng loạt
Để làm lạnh bằng 2 cách : phòng lạnh và áo lạnh.
KẾT LUẬN
Qua tiểu luận này, quá trình lên men góp phần quan trọng hình thành bia, tạo hương vị
cho bia. Quá trình này là một chìa khóa cho sự thành công của bia. Từ việc tìm hiểu các
yếu tố ảnh hưởng, các biến đổi, cũng như các phương pháp lên men… để chọn các thông
số cũng như sử dụng các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả quá trình lên men.