Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm enzyme Termamyl 120L (α-amylase) đến hiệu suất thủy phân tinh bột ở nồi gạo trong công nghệ sản xuất bia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME TERMAMYL 120L (α-amylase) ĐẾN HIỆU SUẤT THUỶ PHÂN TINH BỘT Ở NỒI GẠO TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA.

Ngành:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Hoài Hương

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Hồng Như

MSSV: 107111113

Lớp: 07DSH02

TP. Hồ Chí Minh, 2011

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Tài liệu cho thấy bia được sản xuất ở Sumeria từ rất lâu ...........................4

Hình 2.2 Nước dùng trong nấu bia...........................................................................8

Hình 2.3 Malt ........................................................................................................12

Hình 2.4 Đại mạch nhiều hàng (trái), đại mạch 2 hàng (phải) ................................13

Hình 2.5 Bông và mặt cắt dọc hạt đại mạch hai hàng.............................................13

Hình 2.6 Quy trình sản xuất malt đại mạch ............................................................16

Hình 2.7 Hoa houblon (hay hoa bia) ......................................................................17

Hình 2.8 Công thức tổng quát của α - acid đắng ....................................................19

Hình 2.9 Công thức tổng quát của β – acid đắng....................................................20

Hình 2.10 Cấu tạo các polyphenol trong houblon: Procyanidin C3 (a), Astragalin (b)

..............................................................................................................................22

Hình 2.11 Các dạng hoa houblon: hoa khô (a), viên nén (b) và dịch chiết (c).........22

Hình 2.12 Hình thái khuẩn lạc nấm men: S. cerevisiae (a), S.carlsbergensis (b).....23

Hình 2.13 Thế liệu (gạo)........................................................................................28

Hình 2.14 Sơ đồ phân loại của hệ amylase.............................................................30

Hình 2.15 Cơ chế tác động của α – amylase lên tinh bột........................................32

Hình 2.16 Quy trình nấu bia ..................................................................................40

Hình 2.17 Nồi nấu malt .........................................................................................43

Hình 2.18 Nồi nấu dịch lên men (dịch đường + houblon) ......................................44

Hình 2.19 Thiết bị lắng dịch lên men.....................................................................45

Hình 2.20 Quy trình đóng chai ..............................................................................47

Hình 2.21 Vòi chiết bia vào chai............................................................................48

Hình 2.22 Quy trình đóng lon ................................................................................50

Hình 2.23 Máy kiểm tra mực bia trong lon ............................................................51

Hình 2.24 Quy trình đóng keg ...............................................................................51

Hình 2.25 Thanh trùng Keg ...................................................................................52

Hình 2.26 Bia được bảo quản trong kho tránh ánh sáng.........................................53

Hình 2.27 Cơ chế phân cắt tinh bột của enzyme amylase.......................................57

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Hình 2.28 Sơ đồ đường hoá hai giai đoạn ..............................................................59

Hình 2.29 Sơ đồ đường hoá ba giai đoạn ...............................................................59

Hình 3.1 Nguyên liệu gạo sử dụng cho thí nghiệm ................................................63

Hình 3.2 Thiết bị dùng để phân tích: Brix kế (a), nhớt kế (b) .................................64

Hình 3.3 Enzyme Termamyl 120L.........................................................................65

Hình 3.4 Gạo và malt nghiền .................................................................................67

Hình 3.5 Đun gạo trên bếp có theo dõi nhiệt độ và khuấy ......................................68

Hình 3.6 Dịch đường sau khi lọc ...........................................................................69

Hình 3.7 Xác định độ nhớt của dịch đường............................................................69

Hình 3.8 Cốc nấu gạo (bổ sung enzyme Termamyl) + malt ...................................79

Hình 3.9 Cốc nấu gạo (dùng malt lót) + malt .........................................................79

Hình 3.10 Dịch đường lọc của 2 mẫu F0 và F1 .......................................................79

Hình 3.11 Dịch đường của mẫu F0 và F1 sau khi nấu với hoa.................................80

Hình 3.12 Dịch đường sau khi lên men..................................................................81

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ ezyme Termamyl bổ sung khác nhau

đến độ đường tạo ra ở lần lọc bã thứ nhất . ............................................................85

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến độ đường tạo ra ở lần

lọc bã thứ nhất ở tỉ lệ ezyme Termamyl 0.08%. .....................................................87 Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn độ đường (0P) thu được sau lần lọc thứ nhất (nha cốt) ở

các thời điểm bổ sung enzyme khác nhau ở tì lệ enzyme Termamyl 0.08%. ..........89

Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn DE (mg/ml) thu được sau quá trình nấu gạo ở các thời

điểm khác nhau ở tỉ lệ enzyme Termamyl 0.08%...................................................90

vii

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

viii

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

- Tính cấp thiết của đề tài:

Trong thời đại khoa học công nghệ phát triển như ngày nay, con người luôn nổ

lực phấn đấu phát minh ra những điều kì diệu. Một trong những thành tựu đáng

quan tâm là lĩnh vực ứng dụng chế phẩm enzyme tinh chế có nguồn gốc từ vi sinh

vật vào các qui trình công nghệ nhằm tiết kiệm nguồn nguyên liệu sản xuất đang

dần khan hiếm, hạ giá thành sản phẩm, cải tiến chất lượng sản phẩm ngon hơn mà

giá cả cũng rất phải chăng.

Hiện nay, việc sử dụng chất xúc tác có hoạt tính sinh học (enzyme) vào lĩnh vực

sản xuất đang rất được quan tâm trên thế giới. Đáng chú ý là ứng dụng của nó trong

công nghệ sản xuất nước giải khát có cồn. Và bia là một trong những sản phẩm

được ưa chuộng nhất do nó có sự hấp dẫn đặc biệt bởi mùi vị rất đặc trưng. Đó là sự

kết hợp hài hòa của malt đại mạch, houblon, nước, nấm men đã được tạo ra từ một

qui trình nấu hết sức phức tạp và công phu.

Chế phẩm enzyme được bổ sung vào nhiều giai đoạn trong qui trình công nghệ

sản xuất bia như giai đoạn đường hóa, giai đoạn lọc bia… nhằm rút ngắn thời gian

sản xuất, nâng cao hiệu suất đường hóa, tăng độ bền sinh học cho bia thành phẩm.

Hòa nhập vào xu thế cải tiến chung đó, em tiến hành nghiên cứu đề tài “ khảo

sát hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm enzyme Termamyl 120L đến hiệu suất thủy

phân tinh bột ở nồi gạo trong công nghệ sản xuất bia”. Đề tài luận văn này tập trung

nghiên cứu việc ứng dụng chế phẩm enzyme Termamyl nhằm đẩy nhanh tốc độ

thuỷ phân tinh bột ở nồi gạo nhằm hổ trợ quá trình đường hóa góp phần cải tiến

công nghệ, nâng cao hiệu suất thu hồi từ đó nâng cao chất lượng bia thành phẩm.

- Tình hình nghiên cứu: hiện nay việc sử dụng enzyme xúc tác quá trình thuỷ

phân tinh bột, hổ trợ quá trình đường hoá được nhiều nhà máy sản xuất bia, rượu áp

dụng. Với chế phẩm enzyme Termamyl 120L được sử dụng nhiều nhất trong các

nhà máy bia, tuy nhiên việc sử dụng nó tuỳ thuộc vào từng nhà máy, cơ sở, quy

trình sản xuất.

- Mục đích nghiên cứu

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Tăng lượng thế liệu sử dụng từ 20% lên 40%. (cid:1) Không sử dụng malt lót. (cid:1) Giúp quá trình dịch đường hoá diễn ra triệt để.

- Nhiệm vụ nghiên cứu

Khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng chế phẩm enzyme Termamyl đến tốc độ

thủy phân tinh bột ở nồi gạo trong quá trình đường hóa được thực hiện thông qua

các thí nghiệm sau:

(cid:1) Xác định hoạt tính của enzyme Termamyl 120L

(cid:1) Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme Termamyl 120L bổ sung vào nồi

gạo.

(cid:1) Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng thủy phân tinh bột

của enzyme Termamyl.

(cid:1) Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme Termamyl 120L.

(cid:1) Khảo sát thời gian đường hoá.

(cid:1) Đánh giá sự khác biệt giữa bia sử dụng 40% thế liệu gạo có bổ sung

enzyme Termamyl 120L và bia sử dụng 20% thế liệu gạo không bổ sung enzyme.

- Phương pháp nghiên cứu: thu thập kết quả từ các thí nghiệm và phân tích số

liệu thu được thông qua các phần mềm thống kê, phân tích LSD.

- Các kết quả đạt được của đề tài: từ các nghiên cứu đạt được có thể đưa ra

một quy trình dịch đường hoá gạo và malt có sử dụng enzyme Termamyl 120L

trong công nghệ sản xuất bia Lager 40% thế liệu gạo.

- Kết cấu của ĐA/KLTN: bao gồm 5 chương

(cid:1) Chương 1: Đặt vấn đề. (cid:1) Chương 2: Tổng quan. (cid:1) Chương 3: Vật liệu và phương pháp. (cid:1) Chương 4: Kết quả và thảo luận. (cid:1) Chương 5: Kết luận và đề nghị. (cid:1) Tài liệu tham khảo.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1 Lịch sử

2.1.1 Giới thiệu về ngành bia

Bia là loại nước giải khát có truyền thống lâu đời, có giá trị dinh dưỡng cao và

có độ cồn thấp, mùi vị thơm, ngon, bổ dưỡng. Uống bia với một lượng thích hợp

không những có lợi cho sức khoẻ, ăn cơm ngon, dễ tiêu hoá mà còn giảm được sự

mệt mỏi, cải thiện tinh thần.

Công nghiệp bia được xếp vào ngành “công nghiệp nông nghiệp” bởi nó tác

động lên các sản phẩm của nông nghiệp. Trong đó nó lại được xếp vào nhóm “công

nghiệp lên men” vì biến đổi chính trong sản xuất bia là kết quả của quá trình lên

men rượu.

Định nghĩa bia của Pháp: “Bia là một loại đồ uống thu được từ quá trình lên men

dịch các chất chiết từ đại mạch nảy mầm, có bổ sung không quá 15% nguyên liệu

đường khác và hoa houblon”. Một số nước đặc biệt là ở Đức, định nghĩa hợp pháp

về bia như sau: “ Bia là một loại đồ uống thu nhận được nhờ lên men, và không qua

chưng cất, và ở đây chỉ sử dụng hạt đại mạch nảy mầm, hoa houblon, nấm men và

nước”. Do đó ở Đức người ta cấm sử dụng các nguyên liệu khác ngoài bốn thứ kể

trên, tuy nhiên đối với một vài loại bia, người ta cho phép sử dụng hạt ngũ cốc chưa

nảy mầm, các loại đường và ngay cả các chất hoá học làm dịu vị. Còn ở Việt Nam

bia được định nghĩa: “Bia là loại đồ uống lên men có độ cồn thấp, được làm từ

nguyên liệu chính là malt đại mạch, houblon, nấm men và nước”.

2.1.2 Nguồn gốc

Những sản phẩm lên men đầu tiên từ lúa mạch đã được biết đến từ 8000 năm

trước công nguyên (TCN). Người ta cho rằng Osiris (vị thần nông nghiệp Ai Cập)

là người đầu tiên đã hướng dẫn con ngươi làm bia từ lúa mạch. Tuy nhiên, theo

Herodotus viết ở thế kỷ thứ 5 TCN lại cho rằng công lao đó thuộc về vợ của ông

Osiris là Iris. Bằng phỏng đoán chúng ta có thể tin rằng người ta suy tôn Osiris và

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Iris vì coi sự phát triển một cách ngẫu nhiên về lên men là do có “sự can thiệp của

các vị thần thánh”.

Nhiều tài liệu lịch sử ( hình 2.1) chỉ ra rằng cách đây hơn 5000 năm (TCN),

người Sumerien và Assyrien đã sản xuất được một loại đồ uống lên men từ các loại

ngũ cốc. Từ 4000 năm TCN, theo những bản thảo và di tích khảo cổ ở bảo tàng Ai

Cập học của Bruxelle, những người Ai Cập đã có những loại bia được xếp hạng

cao, như là “bia của các nhà quý tộc”, “bia của Ai Cập”. Vào khoảng 2000 TCN,

dưới thời vua Hammourabi, người Babilon đã viết thành sách các nguyên tắc nấu

bia và quá trình nấu bia.

(a) (b)

Hình 2.1 Tài liệu cho thấy bia được sản xuất ở Sumeria từ rất lâu

(a) bức vẽ 6000 năm tuổi của người Sumeria miêu tả những người đang uống

một thứ đồ uống bằng các cần hút bằng sậy.

(b) Thiên sử thi Gilgamesh, một bản trường ca của người Sumeria để tỏ lòng tôn

kính nữ thần Ninkasi, vị thần bảo trợ cho bia.

Bia đã từng là quan trọng đối với người La Mã trong thời kỳ đầu, nhưng trong

thời kỳ Cộng hoà La Mã thì rượu vang đã thay thế bia như là đồ uống chứa cồn

được ưa chuộng hơn. Bia trở thành đồ uống được coi là thích hợp cho những người

man rợ. Tacitus đã viết một cách đầy chê bai về bia được các giống người Đức sản

xuất trong thời đại của ông.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Người Thracia cũng được biết là đã sử dụng bia sản xuất từ lúa mạch đen, thậm

chí từ thế kỷ 5 TCN,như Hellanicos đã viết trong các vở opera. Tên gọi cho bia của

họ là brutos hay brytos.

Thời trung cổ, những thầy tu là những người đầu tiên công nghiệp hoá việc sản

xuất bia. Ở tu viện của St.Gall, Thuỵ Sĩ, người ta vẫn còn giữ được những xưởng

bia cổ nhất. Cũng ở thời này, người ta đã bắt đầu tạo hương cho bia bằng cách thêm

vào dịch hèm những loại thảo mộc có vị đắng và hương thơm. Những người đứng

đầu (Seigneur) giữ bí mật về hỗn hợp chất tạo hương này và thu được từ đây một

nguồn lợi rất lớn. Đến thế kỉ thứ 8, người ta đã biết cách sử dụng hoa houblon.

Tại châu Âu, trong thời Trung cổ, bia chủ yếu được sản xuất trong gia đình. Vào

thế kỷ 14 và 15, việc sản xuất bia đã dần dần chuyển từ hoạt động gia đình sang

hoạt động thủ công với các quán bia và tu viện sản xuất bia hàng loạt để tiêu thụ.

Trong thế kỷ 15, ở Anh thì loại bia không có hoa bia được biết đến như là ale,

còn việc sử dụng hoa bia thì đồ uống đó gọi là bia. Bia có chứa hoa bia được nhập

khẩu vào Anh từ Hà Lan sớm nhất là năm 1400 ở Winchester, và hoa bia đã được

trồng trên quốc đảo này từ năm 1428. Tính phổ biến của hoa bia ban đầu là hỗn hợp

– Công ty bia rượu London đã đi xa tới mức ra thông báo “không hoa bia, không

thảo mộc hoặc những gì khác tương tự được cho vào bất kỳ ale hay rượu (mùi) nào

sẽ được sản xuất – mà chỉ có liquor (nước), mạch nha, và men bia”. Tuy nhiên vào

thế kỷ 16, ale đã được dùng để chỉ các loại bia mạnh (nồng độ cồn cao) bất kỳ, và

tất cả ale và bia đều sử dụng hoa bia.

Năm 1516, William IV, Công tước xứ Bavaria, đã thông qua Reinheitsgebot

(Luật tinh khiết), có lẽ là quy định về thực phẩm cổ nhất còn áp dụng đến nay.

Gebot quy định rằng thành phần của bia chỉ được bao gồm nước, lúa mạch, hoa bia,

với men bia được bổ sung sau phát kiến của Louis Pasteur vào năm 1857. Luật của

người Bavaria đã được áp dụng trong cả nước Đức như là một phần của nước Đức

thống nhất năm 1871 thành Đế chế Đức dười thời Otto von Bismarck, và kể từ đó

đã được cập nhật để phản ánh xu hướng hiện đại trong sản xuất bia rượu. Cho đến

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

nay, Gebot vẫn được coi là tiêu chuẩn của độ tinh khiết cho bia, mặc dù điều này có

thể gây tranh cãi.

Những nghiên cứu khoa học về sản xuất bia chỉ thực sự được bắt đầu năm 1876,

cùng với việc xuất bản các “Nghiên cứu về bia” của Louis Pasteur. Trước tiên, ông

đã chỉ ra những “bệnh” của bia là do sự phát triển của vi sinh vật và đã đưa ra

những nền tảng đầu tiên của một quy trình sản xuất hợp lý. Ông cũng đã phát minh

ra phương pháp thanh trùng mang tên ông, Pasteur, mà cho tới nay người ta vẫn áp

dụng.

Phần lớn các loại bia cho đến thời gian gần đây thực chất là thứ mà ngày xưa gọi

là ale. Bia lager đã được phát hiện ra một cách tình cờ vào thế kỷ 16 sau khi bia

được lưu trữ trong các hầm lạnh một thời gian dài, kể từ đó nó đã được sản xuất

nhiều hơn ale.

Năm 1953, Morton W.Coutts, một người New Zealand đã phát triển kỹ thuật lên

men liên tục. Morton lấy bằng sáng chế công nghệ của ông và nó là một cuộc cách

mạng trong công nghiệp bia do nó làm giảm thời gian ủ và sản xuất bia trước đây là

4 tháng xuống còn chưa đầy 24 giờ. Công nghệ của ông vẫn được sử dụng bởi nhiều

nhà sản xuất bia lớn nhất thế giới ngày nay, bao gồm cả Guinness.

Ngày nay, công nghiệp bia là công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu, bao gồm

chủ yếu là các tổ hợp được ra đời từ các nhà sản xuất nhỏ hơn. Trong khi bia chủ

yếu là đồ uống chứa cồn thì một số biến thái của nó cũng tồn tại, xuất phát từ thế

giới phương Tây, là các loại bia đi qua công đoạn xử lý để loại bỏ bớt cồn, sản xuất

ra cái gọi là bia không cồn.

Do vậy, nghiên cứu khoa học đã tạo ra những bước phát triển nhanh trong sản

xuất bia và tạo nên một ngành công nghiệp lớn mạnh ngày càng phát triển.

2.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ

2.1.3.1 Trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên 100 tỷ lít/năm,

trong đó Mỹ, Đức sản xuất trên dưới 10 tỷ lít/năm, Trung Quốc 7 tỷ lít/năm. Thống

kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công nghiệp tiên tiến trong năm

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2004 như sau: Cộng hoà Czech hơn 150 lít/người/năm, Đức 115 lít/người/năm, Úc

khoảng 110 lít/người/năm.

Lượng bia tiêu thụ tăng hầu hết các vùng, ngoại trừ vùng Địa Trung Hải, đẩy

lượng tiêu thụ trên toàn thế giới tăng lên. Nhưng lượng tăng đáng kể nhất là Trung

Quốc, Thái Lan, Philippin với tốc độ tăng đến 11.2%. Châu Á là một trong những

khu vực lượng bia tiêu thụ đang tăng nhanh, các nhà nghiên cứu thị trường bia của

thế giới nhận định rằng châu Á đang dần giữ vị trí dẫn đầu về tiêu thụ bia trên thế

giới.

Trong khi sản xuất bia ở châu Âu có giảm, thì ở châu Á, trước kia nhiều nước có

mức tiêu thụ bia trên đầu người thấp, đến nay đã tăng bình quân 6.5%/năm. Thái

Lan có mức tăng bình quân cao nhất 26.5%/năm, tiếp đến là Philippin 22.2%/năm.

Đây là những nước có tốc độ tăng nhanh trong khu vực.

2.1.3.2 Tình hình ở 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, như vậy ngành bia Việt Nam đã có lịch sử trên 100

năm.

Các nhà máy bia có công suất trên 100 triệu lít/năm đều có hệ thống thiết bị hiện

đại, tiên tiến nhập khẩu từ các nước có nền công nghiệp sản xuất bia phát triển. Các

nhà máy bia có công suất trên 20 triệu lít/năm cho đến nay đã đầu tư chiều sâu, đổi

mới thiết bị, tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất.

Truyền thống văn hoá dân tộc và lối sống tác động mức tiêu thụ bia, rượu. Ở các

nước có cộng đồng dân tộc theo đạo hồi không cho phép giáo dân uống rượu bia

nên mức tiêu thụ bình quân đầu người ở mức thấp. Việt Nam không bị ảnh hưởng

của tôn giáo trong tiêu thụ bia nên thị trường còn phát triển. Theo một nghiên cứu

của nước ngoài, bia hiện nay chiếm khoảng từ 50 đến 96% tổng mức tiêu thụ các

loại đồ uống có cồn trên thị trường các nước Đông Nam Á.

2.2 Nguyên liệu sản xuất

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2.2.1 Nước

Nước là một nguyên liệu không thể thiếu trong công nghệ sản xuất bia. Trong

công nghệ sản xuất bia, các yêu cầu về nguồn nước cung cấp cho sản xuất là rất

nghiêm ngặt vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia thành phẩm.

Nước sản xuất bia cần phải đạt các tiêu chuẩn cần thiết, do đó nước bơm từ

giếng lên phải qua quá trình xử lý nghiêm ngặt. Tiêu chuẩn chính cho nước nấu

bia là ít nhất phải đạt chất lượng như nước uống.

Từ bồn nấu bia nước được cung cấp cho các mục đích sử dụng như sau: (cid:1) Nước cấp cho nhà nấu bia: nước ngâm malt, nấu malt, nấu gạo,… (cid:1) Nước cấp cho bồn nước làm lạnh: dùng để làm lạnh dịch nha…

Ngoài ra trong hệ thống xử lý nước còn có bồn thu hồi nước, bồn này có tác

dụng thu hồi nước vệ sinh các bể lọc, nước rửa chai… Từ bồn chứa này nước có thể

được tái sử dụng để vệ sinh nhà máy hoặc các mục đích vệ sinh khác.

Hình 2.2 Nước dùng trong nấu bia

Về cảm quan:

(cid:1) Màu sắc: trong suốt, không màu. (cid:1) Mùi vị: không có mùi vị lạ.

Nước dùng trong sản xuất bia phải đạt các chỉ tiêu sau:

(cid:1) Nước dùng trong sản xuất bia phải là nước mềm, có độ cứng tạm thời

<7mg đương lượng/lít.

(cid:1) Độ pH 6.5 – 7.0

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Độ cứng, mềm: (4 - 8ºĐ), độ cứng trung bình (8 - 12ºĐ). (cid:1) Các kim loại nặng: không có. (cid:1) Vi sinh vật < 100 tế bào/ml. (cid:1) Vi sinh vật gây bệnh: không có.

2.2.1.1 Thành phần hóa học và yêu cầu của nước sản xuất bia

Nước nguyên chất là một hợp chất hóa học với công thức phân tử là H2O. Tuy

nhiên, nước dùng trong sản xuất thực chất là một dung dịch loãng của các loại muối

ở dạng ion. Thông thường, các ion hiện diện trong nước bao gồm:

4NH , Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Al3+.

−2

−

−2

−

−2

−3

HCO ,

(cid:1) Cation: H+, Na+, K+,

− 3

3CO ,

2NO ,

3NO ,

4SO ,

4PO ,

3SiO .

(cid:1) Anion: OH-, Cl-,

Ngoài ra, nước còn chứa các hợp chất ở dạng keo vô cơ hoặc hữu cơ (như SiO2)

hoặc các chất khí (như O2, N2, CO2…).

Sự tồn tại của các muối Canci (Ca2+) và Magie (Mg2+) quyết định độ cứng của

nước. Trong sản xuất bia, nước phải đạt yêu cầu là có độ cứng từ mềm đến trung bình (0 ÷ 12oH) với hàm lượng các thành phần như bảng 2.1.

Bảng 2.1 Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia

Thành phần Hàm lượng

Muối carbonate ≤ 50 mg/l

Muối Mg ≤ 100 mg/l

Muối clorua 75 ÷ 150 mg/l

130 ÷ 200 mg/l Muối CaSO4

Fe2+ ≤ 0,3 mg/l

−

Không có NH3

2NO

3NO ,

Không có Các muối có gốc

≤ 100 cfu/cm3 Vi sinh vật

(Nguồn: Bùi Ái, 2009)

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Một trong những chỉ số quan trọng nhất của nước là giá trị pH. pH ảnh hưởng

lên hoạt tính của các enzyme, khả năng hòa tan chất đắng của houblon, sự phát triển

của vi sinh vật, khả năng hòa tan các hợp chất hữu cơ trong malt, dịch wort, bia…

cũng như tham gia tạo mùi cuối cùng của sản phẩm. Thông thường pH của nước từ

6,5 ÷ 7. Nguyên nhân nước có tính acid yếu đó là do sự có mặt của H2CO3 ở dạng

−2

tự do.

HCO 2H+ +

− 3

3CO

−

−2

H+ + H2O + CO2 H2CO3

3HCO ,

3CO và OH- gây ra độ kiềm của nước.

Hàm lượng các ion

2.2.1.2 Ảnh hưởng của các muối trong nước đến công nghệ và

chất lượng bia

Các thành phần muối hiện diện trong nước với hàm lượng rất khác nhau và tác

động của chúng đến tiến trình công nghệ cũng như chất lượng sản phẩm cũng không

giống nhau. Ảnh hưởng do tác động qua lại giữa các cation và anion:

(cid:1) Ion Ca2+: có mặt trong tất cả các loại nước ngầm, tồn tại nhiều nhất ở 2

dạng: Ca(HCO3)2 và CaSO4. Muối bicarbonate gây ảnh hưởng bất lợi vì làm tăng

giá trị pH của dịch cháo (mash) khi phản ứng với các muối phosphate của malt:

2KH2PO4 + 2NaHCO3 = K2HPO4 + Na2HPO4 + H2O + 2CO2

Tác động này ảnh hưởng không có lợi cho hoạt động của các enzyme và do đó

làm giảm hiệu suất thủy phân trong quá trình tạo dịch đường. Trong khi đó, muối

sulfate của calci lại có khuynh hướng làm giảm pH và điều này là có lợi cho quá

trình đường hóa:

4K2HPO4 + 3CaSO4 = Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4

(cid:1) Ion Mg2+: hàm lượng trong nước tuy ít hơn Ca2+ nhưng lại gây ra tác

dụng xấu hơn vì MgCO3 tan được, còn MgSO4 gây ra vị đắng chát khó chịu.

(cid:1) Ion Na+: hiện diện trong nước dưới các dạng: Na2CO3, NaHCO3,

Na2SO4, NaCl và gây ra các tác dụng khác nhau:

⇒ NaHCO3 và Na2CO3 làm giảm độ acid của dịch cháo.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

⇒ Na2SO4 với hàm lượng cao sẽ tạo cho bia có vị đắng.

⇒ NaCl nồng độ dưới 200 mg/l lại có tác dụng tốt đến mùi, vị bia.

(cid:1) Ion sắt: chủ yếu tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2. Với hàm lượng cao, chúng

có thể phá vỡ sự cân bằng trong tiến trình lên men, gây cho bia mùi vị lạ, xúc tác

−2

quá trình oxy hóa trong bia, làm giảm độ bền keo và gây đục cho sản phẩm.

4SO : có thể gây cho bia vị đắng – khan khó chịu nếu có mặt với hàm

(cid:1) Ion

lượng cao.

−

(cid:1) Ion Cl-: với hàm lượng vừa phải tạo cho bia có vị hài hòa, dễ chịu.

3NO và

2NO : chỉ có muối của calci và magne mới ảnh hưởng đến

(cid:1) Ion

các quá trình sản xuất dịch đường. Ở giai đoạn lên men, với hàm lượng cao, chúng

sẽ ức chế rất mạnh sự phát triển của nấm men.

(cid:1) Acid silic: với hàm lượng lớn có thể cản trở quá trình lên men và gây đục.

Việc hiểu biết vai trò và tác động của các muối hiện diện trong nước trong quá

trình sản xuất bia có một vai trò quan trọng bởi vì chúng ảnh hưởng đến hoạt tính

của nước đối với các thành phần của malt và có lẽ là của houblon nữa. Với việc

phân tích thành phần và hàm lượng các muối trong nước, người ta có thể can thiệp

các biện pháp xử lý thích hợp hay bổ sung các khoáng cần thiết để phù hợp hơn cho

quá trình công nghệ cũng như chất lượng bia thành phẩm.

2.2.2 Malt đại mạch

Malt là sản phẩm được chế biến từ các hạt ngũ cốc được ươm mầm với sự kiểm

soát chặt chẽ bởi các yếu tố kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió). Trong

công nghệ sản xuất bia, malt đại mạch là thành phần dường như không thể thay thế.

Quá trình quan trọng nhất để hạt đại mạch trở thành hạt malt là sự nẩy mầm nhằm

mục đích hoạt hóa, tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzyme có trong hạt

đại mạch. Các enzyme này sẽ chuyển hóa các hợp chất cao phân tử có trong nội nhũ

hạt thành các hợp chất đơn giản hơn, tham gia vào thành phần chất hòa tan của dịch

đường. Bên cạnh đó, malt đại mạch còn chứa protein - được sử dụng như là nguồn

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

dinh dưỡng của nấm men trong quá trình lên men. Một yếu tố quan trọng khác, malt

đại mạch còn góp phần tạo hương vị và màu sắc cho sản phẩm.

Trong sản xuất bia, người ta sử dụng đại mạch đã qua ươm mầm, tách rễ và sấy

khô gọi là malt.

Malt khi đưa vào sản xuất bia phải đạt các yêu cầu sau:

(cid:1) Chỉ tiêu cơ học và lý học

• Màu hạt malt vàng: vàng sang, óng mượt.

• Mùi: thơm đặc trưng.

• Vị: ngọt nhẹ.

• Hình dáng: to tròn, đều hạt.

• Tạp chất: cỏ dại < 0.1%

• Khối lượng hạt: 28 – 38 g/1000 hạt.

• Hạt có bột xốp: > 98%.

• Dạng bán thuỷ tinh: <1% Hình 2.3 Malt

• Dạng thuỷ tinh: <1%

(cid:1) Chỉ tiêu hoá học

• Độ hoà tan tính theo chất khô: 76 – 81.7%

• Độ ẩm < 5%

• pH 5.5 – 6.5

• Độ ẩm không vượt quá 4.5%

2.2.2.1 Hạt đại mạch

Đại mạch là nguyên liệu chính cho tiến trình sản xuất bia. Đại mạch có tên

Latinh là Hordeum murium, H.jubatum thường được trồng vào mùa đông hay mùa

xuân và được trồng nhiều nhất ở Liên Xô, Mỹ, Canada và Pháp.

Đây là một loại ngũ cốc (cereal) với nguồn tinh bột rất dồi dào và vỏ trấu của nó

vẫn bám chặt vào hạt thậm chí ngay cả khi đập và chế biến thành malt.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Hình 2.4 Đại mạch nhiều hàng (trái), đại mạch 2 hàng (phải)

Đại mạch đuợc chia thành hai nhóm: đại mạch hai hàng và đại mạch nhiều hàng

thường là sáu hàng (hình 2.4). Đại mạch hai hàng tuy có hàm lượng enzyme và

protein thấp hơn đại mạch sáu hàng nhưng đuợc sử dụng nhiều hơn. Nguyên nhân là

vì nó có lượng tinh bột – thành phần chính để chuyển hóa thành đường cao hơn

đồng thời lớp vỏ trấu mỏng hơn nên tạo cho bia thành phẩm có độ trong và mùi vị

tốt hơn do ít các hợp chất polyphenol hơn.

Hình 2.5 Bông và mặt cắt dọc hạt đại mạch hai hàng

Trong cấu tạo của hạt đại mạch (hình 2.5), nội nhũ là phần lớn nhất và cũng là

phần có giá trị nhất, giữ vai trò quyết định chất lượng đại mạch trong sản xuất bia.

Thành phần chính trong nội nhũ là các hạt tinh bột được cấu tạo từ hai

polysaccharide là amylose và amylopectin, một ít protein, cellulose, chất béo, tro và

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

đường. Trong khi đó, phôi có giá trị dinh dưỡng không đáng kể nhưng lại có vai trò

rất quan trọng – là “trạm hoạt hóa” và là “nhà máy sản xuất” enzyme trong quá trình

nảy mầm của hạt để tạo thành malt.

Bảng 2.2 Thành phần hóa học trung bình malt tính theo % trọng lượng

chất khô

Thành phần Phần trăm các chất (%)

Tinh bột 58 – 60

Đường Sacaroza 3 – 5

Đường khử 3 – 4

Những đường khác 2

Chất dạng gom 2 – 4

Hemixenlulo 6 – 8

Xenlulo 5

Lipit 2 – 3

Protein thô 8 – 11

Dạng hoà tan thể muối 2

Glutein – protein 2

Axit amin và peptit 3 – 4

Axit nucleit 1 – 2

Tro 0.2 – 0.3

Những chất còn lại 2.2

( Nguồn: Bùi Ái, 2009)

Các thành phần (bảng 2.2) quan trọng nhất trong đại mạch là:

(cid:1) Carbohydrate: là thành phần chiếm hàm lượng lớn nhất và đóng vai trò

quan trọng nhất trong quá trình sản xuất và chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Chúng bao gồm cellulose (không tan), hemicellulose (tan được trong nước), tinh

bột, các dextrin, đường và các chất gôm (gums).

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Protein: là thành phần quan trọng thứ hai (sau tinh bột) của đại mạch, bao

gồm glutelin, prolamin, globulin và albumin. Hàm lượng protein tốt nhất để sản

xuất bia là 8 ÷ 10%. Nếu protein cao quá, bia dễ bị đục và khó bảo quản, nếu thấp

quá thì quá trình lên men kém triệt để, bia kém bọt và kém đậm đà.

(cid:1) Enzyme: được phân thành hai nhóm chính là nhóm enzyme thủy phân

(carbohydrase, protease và esterase) và nhóm enzyme oxy hóa khử (dehydrase,

catalase và oxydase). Các enzyme này tham gia vào các phản ứng sinh hóa và biến

dần hạt đại mạch thành những hạt malt rồi thành chất hòa tan vàodịch đuờng.

Ngoài ra còn có các thành phần khác như: Cellulose, hemicellulose, chất chát,

chất đắng, khoáng, vitamin,…

2.2.2.2. Sản xuất malt đại mạch

Trong sản xuất bia, người ta sử dụng đại mạch đã qua ươm mầm và sấy khô gọi

là malt. Mục tiêu lớn nhất của quá trình ươm mầm và cũng là mục tiêu của quá trình

sản xuất malt là hoạt hóa và tích lũy về khối lượng và hoạt lực của hệ enzyme có

trong đại mạch. Quá trình ươm mầm được thực hiện với sự kiểm soát chặt chẽ các

điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ, mức độ thông gió). Với cùng một giống đại

mạch nhưng với các điều kiện kỹ thuật ươm mầm khác nhau sẽ cho ta các loại malt

có chất lượng khác nhau.

Malt là một nguyên liệu bắt buộc trong công nghệ sản xuất bia. Ngày nay, với

những kỹ thuật nấu hiện đại, người ta có thể thay thế đại mạch bằng nguyên liệu là

các loại ngũ cốc có nhiều bột, ít chất béo như bắp, gạo, … nhưng không thể thay thế

hoàn toàn vì malt không những cung cấp một hệ enzyme phong phú (amylase,

protease, exopeptide, phosphataza) cho quá trình thủy phân các hợp chất cao phân

tử thành các chất có phân tử lượng thấp dễ hòa tan mà còn tạo ra màu sắc và mùi vị

đặc trưng cho bia.

(cid:1) Thành phần chính của malt khô: (% chất khô)

• Tinh bột: 58%.

• Độ ẩm: 3.8 – 5%.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

• Độ trích ly: 78 – 80.5% (chất khô).

• Chỉ số Kolbatch: 36 – 41.

• Pentose hòa tan: 1,0%.

• Hexose và pentose không tan: 9,0%.

• Cellulose: 6.0%.

• Saccharose: 5.0%.

• Đường khử: 4,0%.

• Protein (N x 6.25): 10%.

• Protein hòa tan: 3.0%.

• Chất béo: 2.5%.

• Chất tro: 2.5%.

Sản xuất malt nhằm chuyển hóa các thành phần tinh bột không tan thành các

hợp chất đường ở dạng hòa tan, phân cắt các phân tử protein phức tạp thành các

thành các thành phần dinh dưỡng đơn giản cần thiết cho sự phát triển của nấm men

đồng thời hoạt hóa và tích lũy hệ enzyme có trong hạt đại mạch. Ba bước chính

trong quá trình sản xuất malt (hình 2.6) là ngâm đại mạch, ươm mầm đại mạch và

sấy malt.

Đại mạch Malt

Làm sạch, phân loại Xử lý

Ngâm Ươm mầm Sấy

Hình 2.6 Quy trình sản xuất malt đại mạch

(cid:1) Ngâm đại mạch: nhằm làm tăng độ ẩm và hoạt hóa tiến trình trao đổi chất

ở hạt. Kết thúc quá trình này, hạt đã nhú mầm trắng ở phần đầu và trương phình ra,

gia tăng thêm 1/3 kích thước ban đầu.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Ươm mầm đại mạch: được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm và

oxy thích hợp cho đến khi các biến đổi xảy ra đầy đủ. Ở giai đoạn này, các enzyme

đã tích cực hoạt động để phân cắt cơ chất (như glucid, protein) thành các phân tử

đơn giản để nuôi phôi mầm. Bằng cách hạn chế sự hô hấp của phôi (hoặc ngừng

hẳn) trong khi các enzyme vẫn tích cực hoạt động, các hạt đại mạch dần dần biến

đổi thành malt.

(cid:1) Sấy malt: malt tươi được sấy trong lò ở các nhiệt độ khác nhau. Mức độ

nhiệt trong lò sẽ xác định màu sắc malt và lượng enzyme còn sống để sử dụng cho

quá trình tạo dịch cháo. Yêu cầu của quá trình này là tách triệt để độ ẩm tự do trong

hạt malt đồng thời phải bảo toàn được hoạt tính của các enzyme.

2.2.3 Houblon

Houblon là nguyên liệu thiết yếu thứ 2 (sau đại mạch) trong công nghệ sản xuất

bia. Houblon tạo cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả năng

tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của bia.

Hoa houblon (hình 2.7) có tên khoa học là Humulus lupulus, thuộc họ dây leo,

được trồng nhiều ở vùng ôn đới. Trong sản xuất bia, người ta chỉ sử dụng hoa cái

chưa thụ phấn.

Hình 2.7 Hoa houblon (hay hoa bia)

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng, tiêu chuẩn kỹ thuật của hoa Houblon

(cid:1) Chỉ tiêu cảm quan

• Màu vàng óng ánh

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

• Mùi thơm đặc biệt dễ bay hơi, dễ nhận mùi.

• Dáng cánh hoa to đều.

• Phấn hoa vàng phân bổ đều trong cánh hoa.

• Tạp chất < 1.5% cành, lá.

(cid:1) Chỉ tiêu hoá học

• Resines (humulon – lupulon) > 13%

• Gesines: 2.9%

• Đắng: 15 – 21%

• Tanin: 2.5 – 6%

• Đạm toàn phần: > 0.5%

• Độ ẩm: 10 - 12 %

Những thành phần có giá trị trong houblon gồm có:

(cid:1) Các hợp chất tạo đắng: nhựa houblon

(cid:1) Các hợp chất tạo mùi: tinh dầu houblon

(cid:1) Các tannin: hợp chất polyphenol.

Các hợp chất tạo đắng là các acid. Chúng tạo ra vị đắng rất đặc trưng và dễ chịu

cho bia đồng thời cải thiện sự ổn định của bọt. Chúng bao gồm các alpha, beta,

gamma và delta acid là các đồng phân của nhau ứng với humulone, lupulone,

humulione, hulupone. Mỗi nhóm lại có 7 acid giống nhau cơ bản về cấu trúc phân

tử nhưng lại khác nhau về mạch nhánh. Thành phần và hàm lượng các acid đắng

(bảng 2.3) tùy thuộc vào giống loài và điều kiện thời tiết.

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của houblon

Thành phần Hàm lượng (%)

Nước 10 – 11

Nhựa đắng tổng số 15 – 20

Tinh dầu 0.5 – 1.5

Tanin 2 – 5

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2 Monosaccarit

2 Pectin

0.1 Amino axit

15 -17 Protein

3 Lipit và sáp

5 – 8 Chất tro

40 - 50 Xenluloza, lignin và các chất khác

(Nguồn: GS.TS Nguyễn Thị Hiền, 2008)

2.2.3.1 α - acid đắng

Là thành phần có giá trị nhất của hoa houblon. Nó tập trung chủ yếu ở các hạt

lupulin dưới dạng nhựa hay acid đắng kết tinh. Đây là thành phần có vai trò tạo vị

đắng dịu, tạo sức căng bề mặt để giữ bọt, làm tăng độ bền sinh học cho bia do có tác

dụng kháng khuẩn.

Trong các hợp chất của α - acid đắng trên thì humulon là thành phần quý nhất

trong hoa houblon vì nó là nguồn cung cấp chính các chất đắng và khả năng kháng

sinh. Humulon và các đồng phân tạo ra từ 85 - 95% chất đắng trong bia, nó có vị

đắng mạnh, độ hoạt động bề mặt lớn.

Công thức cấu tạo như hình 2.8:

Hình 2.8 Công thức tổng quát của α - acid đắng

Khả năng hòa tan của α - acid đắng trong nước khoảng 500 mg/l, trong dịch

đường thì ít hơn, trong bia thì không đáng kể (10 - 30 mg/l). Độ kiềm càng cao thì

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

khả năng hòa tan càng nhiều. Trong quá trình đun sôi α - acid đắng qua quá trình

đồng phân hóa tạo thành các chất có khả năng hòa tan và độ đắng cao hơn nhiều.

2.2.3.2 β - acid đắng

Có khả năng gây đắng và độ hoạt động bề mặt yếu hơn so với humulon song lại

có khả năng kháng sinh mạnh hơn.

Gồm 4 hợp chất lupulon, colupulon, adlupulon và prelupulon. Mạch acyl (hình

2.9) giống như ở α – acid đắng.

Hình 2.9 Công thức tổng quát của β – acid đắng

Lupulon là dạng hợp chất dạng tinh thể, màu trắng, nóng chảy ở 92oC. β - acid

đắng dễ tan trong eter, hexan, rượu methylic. Khả năng hòa tan trong nước, trong

dịch đường kém hơn rất nhiều so với α - acid đắng. Nếu bị oxy hóa, β - acid đắng sẽ

chuyển thành hupulon, khả năng hòa tan kém.

Nếu phản ứng kéo dài hupulon sẽ chuyển thành nhựa mềm và sau đó là nhựa

cứng. Nhựa mềm là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa và polyme hóa.

Ở giai đoạn này thì chất đắng và khả năng kháng sinh chỉ còn một phần. Tuy nhiên

khả năng hòa tan cao nên lực đắng được tạo ra lớn, tạo giá trị cho hợp phần này.

Nhựa đắng là sản phẩm cuối của quá trình. Ở giai đoạn này thì chúng không thể

hòa tan vào dịch đường và bị thải theo cặn lắng, chính vì vậy hợp phần này không

có giá trị trong sản xuất bia.

Bảng 2.4 Các đồng phân alpha và beta acid đắng

Mạch nhánh R α-acid đắng Β-acid đắng

Humulone -COCH2CH(CH3)2 C21H30O5 Lupulone C26H38O4

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Cohumulone -COCH(CH3)2 C20H28O5 Colupulone C25H36O4

Adhumulone -COCH(CH3)CH2CH3 C21H28O5 Adlupulone C26H38O4

Posthumulone -COCH2CH3 C19H26O5 C24H34O4

Prehumulone -COCH2CH2CH(CH3)2 C22H32O5 C27H40O4

-CO(CH2)4CH3 Adprehumulone C21H30O5 C27H40O4

- C23H34O5 C28H42O4 OCH2CH2CH(CH3)CH2CH3

(Nguồn: Dennis E. Briggs, 2004)

2.2.3.3 Tinh dầu thơm

Tạo mùi thơm đặc trưng nhẹ nhàng và dễ chịu cho sản phẩm. Là chất lỏng trong

suốt, không màu hoặc màu vàng nhạt. Tinh dầu thơm có mùi rất mạnh, tỷ trọng của

chúng là 0,88, dễ hòa tan trong rượu ethylic ở nhiệt độ cao. Trong nước tỷ lệ hòa

tan của chúng là không đáng kể, khoảng 1:20000. Tinh dầu thơm bay hơi khá nhanh

ở nhiệt độ thường.

Thành phần hóa học của tinh dầu thơm trong houblon rất phức tạp, nó chiếm

khoảng 0,4% thành phần của hoa và gồm 103 hợp chất khác nhau. Trong đó phần

lớn là terpen, rượu, cetol, aldehyde, ester, acid. Nhóm các hợp chất chiếm khối

lượng nhiều nhất là các hydrocarbon (75%).

Các hợp chất tạo mùi cho bia gồm hơn 300 hợp chất của tinh dầu houblon như

mycrene, caryophyllene, humulene…

2.2.3.4 Các tannin

Các tannin tác động lên vị của bia và ảnh hưởng lên thành phần protein. Chúng

là những polyphenol (hình 2.10) có khả năng kết lắng và loại bỏ các hợp chất

protein ra khỏi dịch đường, làm ổn định thành phần và tăng độ bền keo cho bia

thành phẩm.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(a) (b)

Hình 2.10 Cấu tạo các polyphenol trong houblon: Procyanidin C3 (a),

Astragalin (b)

Trên thị trường, hoa houblon phổ biến nhất dưới ba dạng: hoa cánh khô, hoa

houblon dạng hạt (viên) và hoa cao trích ly (hình 2.11).

(a) (b) (c)

Hình 2.11 Các dạng hoa houblon: hoa khô (a), viên nén (b) và dịch chiết (c)

(cid:1) Dạng cao: Hop CO2 extract. Người ta dùng dung môi hữu cơ CO2 để trích

ly chất đắng trong hoa houblon ra dung môi, sau đó dùng các biện pháp thích hợp

để tách dung môi sẽ thu được dung dịch cao houblon sệt có màu xanh lá cây đậm.

Bằng cách trích ly như vậy sẽ tách được riêng chất đắng trong hoa ra ở dạng đậm

đặc (hiệu suất trích ly thường >45%), chất lượng chất đắng được bảo toàn tốt hơn,

đồng thời việc sử dụng khi nấu với dịch đường sẽ thuận tiện và hiệu quả hơn nhiều.

Dạng chế phẩm này sẽ giảm được hao phí chất đắng trong quả trình bảo quản, tăng

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

hệ số sử dụng hữu ích của houblon, giảm lượng bã, chất màu. Ưu điểm: đồng phân

hóa tạo cặn ít, dễ vận chuyển.

(cid:1) Dạng thô: viên nén Hop pillet. Người ta có thể nghiền nát hoa khô thành

dạng bột, sau đó qua các máy ép viên định hình để thu gọn thể khối chúng lại, gói

kín những viên houblon này trong các bọc giấy đặc biệt có nạp thêm khí trơ. Ưu

điểm: giữ hương thơm, nhược điểm: tạo ra nhiều cặn hơn.

2.2.4 Nấm men

Trong sản xuất bia, nấm men được sử dụng có nhiệm vụ chuyển hóa các đường

có thể lên men được (đường đơn, đường đôi… – fermentable sugars) thành rượu,

CO2 và các sản phẩm phụ khác, chính các sản phẩm này quyết định chất lượng bia

thành phẩm. Bên cạnh đó, các nấm men còn ảnh hưởng lên đặc tính và mùi vị của

sản phẩm.

Vì vậy, nấm men (hình 2.12) là một nguyên liệu cần thiết, không thể thay thế

được trong công nghệ sản xuất bia.Nấm men là vi sinh vật đơn bào, kích thước 6 –

9 µm, sinh sản chủ yếu bằng cách nẩy chồi hoặc phân cắt.

(a) (b)

Hình 2.12 Hình thái khuẩn lạc nấm men: S. cerevisiae (a), S.carlsbergensis (b)

Chris Boulton and David Quain, 2001

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2.2.4.1. Phân loại nấm men

Có hàng trăm giống và loài nấm men khác nhau. Trong quá khứ, người ta chia

các giống này thành hai nhóm: nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae và nấm men

chìm Saccharomyces uvarum (thường được gọi là Saccharomyces carlsbergensis).

Sự khác biệt giữa 2 nhóm nấm men này được thể hiện ở bảng 2.5. Ngày nay, người

ta lại sắp hai nhóm này đều là thành viên của Saccharomyces cerevisiae. Tuy nhiên,

có lẽ hình thức phân chia cũ vẫn còn phổ biến

Bảng 2.5 Đặc điểm các chủng nấm men dùng cho lên men nổi và lên men chìm

Lên men nổi Lên men chìm

Thời gian lên men ngắn, nhiệt độ lên men 14 – 250C Thời gian lên men dài hơn, nhiệt độ lên men 6 – 140C

Khả năng lên men đường đơn, đường Có khả năng lên men toàn bộ

đôi nhưng đường tam raffinose kém (100%) đường raffinose

(1/3) do thiếu Enzym melipinase

Quá trình lên men xảy ra nhanh trên Tế bào kết lắng thành từng chùm rồi

bề mặt môi trường.Tế bào men lơ lắng xuống đáy thiết bị. Lên men

lửng trong dịch lên men và tập trung mạnh nhưng đằm, quá trình xảy ra

trên bề mặt dịch. Kết thúc lên men, trong lòng môi trường; khi hết

các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành nguồn carbon trong môi trường,

lớp dày nổi trên bề mặt cùng với bọt chúng có xu hướng kết chùm, chuỗi

của bia, bia tự trong chậm. và lắng nhanh xuống đáy thùng lên

men, làm trong bia nhanh;

Không thuận tiện cho quá trình lọc Thuận tiện cho quá trình lọc và thu

và thu hồi nấm men để tái sử dụng hồi nấm men để tái sử dụng cho kỳ

cho kỳ lên men sau. lên men sau.

Người ta còn chia nấm men ra thành nhóm nấm men chìm vừa phải, thuộc nhóm

độc lập Saccharomyces uvarum với các đặc điểm nằm giữa hai nhóm trên.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2.2.4.2. Yêu cầu dinh dưỡng cho nấm men

Để phát triển một cách mạnh mẽ, đảm bảo cho quá trình lên men tạo rượu, nấm

men đòi hỏi một nguồn dinh dưỡng đầy đủ với thành phần carbohydrate có thể lên

men được, nguồn cung cấp nitơ, các vitamin và khoáng chất. Các thành phần dinh

dưỡng này thông thường hiện diện sẵn trong malt đại mạch hoặc được phát triển bởi

các enzyme trong suốt quá trình tạo malt và hình thành dịch cháo.

(cid:1) Carbohydrate: chỉ các phân tử đường với khối lượng phân tử thấp như

các mono-, di- và oligosaccharide mới cần thiết cho sự phá triển của nấm men.

Trong thành phần dịch đường, có 80 ÷ 85% thành phần có thể lên men được như

maltose, maltotriose, glucose, sucrose và fructose. Phần còn lại, không thể lên men

được như các dextrin, beta-glucan, pentosan và các oligosaccharide. Thời gian lên

men tùy thuộc vào khối lượng phân tử các các đường. Đối với sucrose, glucose và

fructose, thời gian này là nhanh nhất, thường khoảng 24 ÷ 49 giờ.

(cid:1) Nguồn nitơ: bao gồm các acid amin, peptide và muối ammoni. Nấm men

thích sử dụng các muối ammoni hơn nhưng thành phần này lại hiện diện rất ít trong

dịch đường, vì thế các acid amin và peptide là những thành phần quan trọng nhất.

(cid:1) Các vitamin: chẳng hạn như biotin, acid panthotenic, thiamin và inositol

là các thành phần thiết yếu cho chức năng và sự phát triển của nấm men. Biotin đạt

được từ malt trong thời gian tạo dịch cháo. Nó liên quan đến việc carboxyl hóa acid

pyruvic, tổng hợp nucleic, protein và các acid béo. Sự thiếu hụt biotin sẽ làm cho

nấm men chết nhanh hơn. Acid panthotenic là nhân tố thiết yếu trong quá trình

chuyển hóa carbohydrate và lipid, tham gia vào chức năng của màng tế bào. Thiếu

acid panthotenic sẽ dẫn đến sự tích lũy hydrogen sulfide. Thiamin cần cho phản ứng

carboxyl hóa oxo-acid. Inositol cần thiết cho sự phân chia tế bào. Việc thiếu thành

phần này sẽ làm giảm sự chuyển hóa carbohydrate.

(cid:1) Các khoáng chất: bao gồm phosphate, kali, calci, magne, sulfur và các

nguyên tố vết. Phosphate liên quan đến sự chuyển hóa năng lượng, tăng tốc độ phát

triển của nấm men và là thành phần của nhiều hợp chất hữu cơ trong tế bào nấm

men. Calci cải thiện đặc tính kết chùm của nấm men và nên hiện diện với nồng độ

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

lớn hơn 50 mg/l. Magne thì cần thiết cho sự phát triển của nấm men và đóng vai trò

như một chất hoạt hóa enzyme. Nấm men cần sulfur cho quá trình tổng hợp

methionine và cysteine – kết hợp thành protein, glutathione, coenzyme A và

thiamin. Các nguyên tố như kẽm, đồng và mangan cũng được đòi hỏi dưới dạng vết.

Hô hấp của nấm men đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành sản phẩm cho

quá trình lên men. Ở giai đoạn đầu, khi hàm lượng oxy trong môi trường còn đầy

đủ, nấm men hô hấp hiếu khí để phát triển sinh khối, tạo ra nhiều hơn các tế bào

nấm men mới để chuẩn bị cho giai đoạn hô hấp yếm khí. Ở giai đoạn này, nấm men

tạo ra rượu, CO2 và các sản phẩm bậc hai hình thành nên mùi vị đặc trưng cho bia

thành phẩm.

2.2.4.3. Lựa chọn nấm men

Việc lựa chọn nấm men với các đặc tính cần thiết cho quá trình sản xuất bia là

hết sức quan trọng bởi cả hai yếu tố là chất lượng sản phẩm và tính kinh tế. Tiêu

chuẩn cho sự lựa chọn này khác nhau theo yêu cầu của thiết bị sản xuất bia và loại

bia nhưng chúng phải đáp ứng được các yêu cầu tối thiểu sau:

(cid:1) Lên men nhanh;

(cid:1) Khả năng chống chịu cao

(cid:1) Có khả năng kết lắng

(cid:1) Tốc độ lên men như ý ở nhiệt độ mong muốn;

(cid:1) Tạo vị tốt cho thành phẩm

(cid:1) Đặc tính tồn trữ tốt

(cid:1) Ổn định với các biến đổi

(cid:1) Có khả năng chống lại sự thoái hóa

Nấm men được sử dụng trên thị trường dưới hai dạng: nấm men tươi và nấm

men khô.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2.2.5 Thế liệu

Thế liệu là các hạt ngũ cốc chưa nảy mầm dùng làm nguyên liệu sản xuất bia để

thay thế một phần đại mạch như: bắp, gạo, lúa mạch đen, yến mạch, lúa miến và lúa

mạch. Ngoài ra, người ta còn có thể sử dụng các thế liệu dưới dạng đường như

dextrose, đường mía, đường từ củ cải đường, malto dextrin và caramel. Các thế liệu

được dùng tùy vào từng mục đích khác nhau như: nhằm hạ giá thành, cải thiện một

vài tính chất của sản phẩm, tạo ra nhiều chủng loại bia…

Việc sử dụng các thế liệu trong bia làm tăng tính ổn định vật lý , tăng khả năng

chịu lạnh và màu sắc bia. Tính ổn định vật lý của bia có được từ các nguyên liệu ít

protein để ổn định chất keo. Gạo và bắp không có hoặc rất ít protein trong khi

những nguyên liệu khác như đại mạch lại rất giàu protein. Ngoại trừ đại mạch, các

thế liệu cũng chứa rất ít các hợp chất polyphenol.

Các thế liệu có thể được sử dụng để điều chỉnh khả năng lên men của dịch

đường. Người ta có thể thêm trực tiếp đường hoặc syrup vào nồi nấu để điều chỉnh

khả năng lên men hơn là để thay đổi nhiệt độ và thời gian của dich cháo.

Các thế liệu còn được sử dụng để góp phần tạo mùi cho sản phẩm. Chẳng hạn

gạo có mùi và vị trung tính, còn bắp lại có khuynh hướng làm cho bia có vị nhạt.

Đường bán tinh luyện tạo cho bia có vị ngọt ngào khoái cảm. Thế liệu cũng làm

thay đổi tỉ lệ carbohydrate/nitơ nên ảnh hưởng đến việc tạo thành các sản phẩm phụ

như các ester và các rượu cao phân tử.

Các thế liệu còn góp phần điều chỉnh màu sắc cho bia, chẳng hạn như trong

trường hợp của các đường sậm màu. Mặt khác, gạo và các loại tinh bột có màu sáng

có tác dụng làm loãng màu sắc của malt để tạo ra các loại bia có màu sáng hơn.

Một vài thế liệu được sử dụng để cải thiện các đặc tính hóa học, chẳng hạn như

đại mạch và lúa mạch tạo ra các glycoprotein để tăng tính ổn định bọt cho bia. Các

thế liệu ít protein hơn có tính ổn định chất keo bởi vì chúng hòa tan các protein tạo

đục.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Mục đích cuối cùng của việc sử dụng các thế liệu là việc chúng có thể làm tăng

nồng độ bia, giảm chi phí sản xuất và rút ngắn thời gian chế biến.

Tuy nhiên, việc bổ sung các thế liệu có thể gây ra các bất lợi. Nếu hàm lượng

các thế liệu quá cao sẽ gây khó khăn cho việc tạo dịch đường do việc thiếu các hợp

chất nitơ làm giảm sự phát triển của nấm men.

Ở nước ta, thế liệu thường được các nhà máy sử dụng là gạo vì nước ta được coi

là một trong các vựa lúa lớn trên thế giới.

Với nguồn nguyên liệu dồi dào cung cấp ổn định, hàm lượng tinh bột trong gạo

khá cao, protein ở mức vừa phải, có khả năng chuyển hóa thành chất hòa tan tốt (có

thể đạt đến 90% chất khô) thêm nữa là hàm lượng lipid thấp nên không ảnh hưởng

xấu đến độ bền bọt. Do đó, gạo (hình 2.13) là nguyên liệu khá lý tưởng cho sản xuất

bia.

Hình 2.13 Thế liệu (gạo)

(cid:1) Thành phần hóa học của gạo: (% chất khô)

• Tinh bột : 75%.

• Protein: 8,0%.

• Chất béo: 1,0 – 1,5%.

• Cellulose: 0,5 – 0,8%.

• Chất khoáng: 1,0 – 1,2%

2.2.6 Chế phẩm enzyme sử dụng trong sản xuất bia

Những chế phẩm enzyme từ vi sinh vật được dùng trong công nghiệp bia là:

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) α-amylase từ vi khuẩn, từ nấm mốc dùng trong quá trình làm loãng bột

nấu và đường hóa.

(cid:1) Protease để phân hủy prôtein trong nguyên liệu thành các hợp chất tung

gian và acid amin.

(cid:1) Xitaza để thủy phân các chất gôm và xenluloza trong nguyên liệu để cho

dịch lên men sau này dễ lọc, tạo điều kiện hình thành vị bia đầy đủ và tăng độ bền

của bọt. Sử dụng các chế phẩm của enzyme này cho phép dùng tới 50% thóc đại

mạch chưa nảy mầm và có thể dùng malt có chất lượng trung bình cũng có thể cho

bia chất lượng cao.

(cid:1) Các chế phẩm enzyme chuyển dextrin trung gian thành dextrin cuối có

thể lên men để tăng hiệu suất lên men và bia thành phẩm dễ lọc, có độ bền cao hơn. (cid:1) Các chế phẩm enzyme giúp chuyển hóa diaxetyl thành acetoin làm rút

ngắn thời gian “chín” bia trong lên men phụ và tàng trữ.

2.2.6.1 Chế phẩm enzyme Termamyl 120L

Từ những năm 1960, các nhà sản xuất đã sử dụng α – amylase từ Bacillus

amyloliquefaciens để hổ trợ quá trình hồ hoá và dịch hoá tinh bột. Đến những năm

1970, các nhà khoa học phát hiện α – amylase từ Bacillus licheniformic có độ bền

nhiệt cao hơn và các nhà sản xuất chuyển sang sử dụng chế phẩm này trong công

nghệ sản xuất. Bảng 2.6 giới thiệu chế phẩm α – amylase chịu nhiệt từ Bacillus

amyloliquefaciens và Bacillus licheniformis.

Bảng 2.6 Một số tính chất của α – amylase chịu nhiệt

Tính chất α – amylase từ α – amylase từ

B.amyloliquefaciens B.licheniformis

5.9 7.0 – 9.0 pHopt

Topt (ºC) 70 90

Phân tử lượng (kDa) 49 62

pH đẳng điện 5.2 5.2

(Nguồn: Fogarty, 1983)

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Đề tài tập trung nghiên cứu enzyme Termamyl 120L (α-amylase ) là chế phẩm

enzyme của hãng Novo Industry (Đan Mạch). Tính chất của nó như sau:

(cid:1) Là chế phẩm enzyme α-amylase chịu nhiệt, pH = 5.8 – 6.2 ở dạng lỏng,

hoạt tính 120 kilonovo, được sản xuất từ dịch nuôi cấy vi khuẩn Bacillus

licheniformic trong phân tử có ion Ca++ . Enzyme này thủy phân tinh bột ở mối α -

1,4 glucozid trong phân tử amylose và amylopectin. Nhờ vậy tinh bột nhanh chóng

bị phân giải thành dextrin tan trong nước làm dịch cháo loãng ra nhanh chóng.

(cid:1) Dùng trong nấu bia ở khâu dịch hóa các loại bột không phải malt (thế liệu) ở 95 – 1050C, liều lượng enzyme là 0.05 – 0.1% so với lượng bột thế liệu thay

thế malt. Chế phẩm enzyme này hoạt động ổn định ở nhiệt độ trên nếu trong dịch chế phẩm có một lượng 50 – 70 ppm Ca++.

(cid:1) Dùng enzyme này có thể thay thế phần bột malt lót khi dịch hóa và có thể

tăng tỉ lệ thế liệu trong công thức nấu, thời gian nấu ngắn hơn.

2.2.6.2 Đặc tính và cơ chế tác dụng của hệ enzyme amylase trong

sản xuất bia

Tinh bột bị thuỷ phân trong suốt quá trình nẩy mầm của hạt ngũ cốc nhờ vào

hoạt động của các loại enzyme thuỷ phân mà quan trọng nhất trong số đó là enzyme

amylase. Mặc dù α-amylase đóng vai trò chủ yếu trong sự phân cắt tinh bột nhưng

cần có sự phối hợp giữa α-amylase, β-amylase, một loại enzyme cắt nhánh, và α-

glucosidase để thuỷ phân hoàn toàn tinh bột. Sơ đồ phân loại của hệ enzyme

α-amylase

Dextrin + Oligosaccharide

Tinh bột

Pullulanase

Dextrin không nhánh

β-amylase

maltose

Dextrin

Amyloglucosidasese Glucose

amylase được biểu diễn ở hình 2.14.

Hình 2.14 Sơ đồ phân loại của hệ amylase

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Trong phân tử α-amylase có ít nhất ion Ca2+ có tác dụng làm bền cấu trúc bậc 2

và bậc 3 trong phân tử enzyme. Nó sẽ hoàn toàn mất khả năng thuỷ phân cơ chất nếu bị loại bỏ hết ion Ca2+. Canxi còn có vai trò duy trì sự tồn tại của enzyme khi bị

tác động bởi các tác nhân gây biến tính và tác động của enzyme phân giải protein.

α-amylase bền với nhiệt độ hơn các amylase khác. Nhiệt độ tối thích khoảng 72- 75oC, pH = 5.3 – 5.8 trong malt. Đặc tính này có liên quan đến hàm lượng Canxi trong phân tử. Tất cả các amylase đều bị kìm hãm bởi các kim loại nặng như Cu2+,

Ag+, Hg2+... Độ bền của α-amylase bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và pH. Tuy nhiên so

với các loại amylase khác thì độ bền với nhiệt độ α-amylase cao hơn.

α-amylase có khả năng phân cách các liên kết α-1,4-glucoside của cơ chất một

cách ngẫu nhiên và là enzym nội bào (endoenzym). Nó làm giảm độ nhớt của dịch

cháo xuống nhanh chóng nên còn có tên là enzyme dịch hóa điển hình.

α-amylase không chỉ có khả năng phân thuỷ hồ tinh bột mà còn có khả năng phân

huỷ cả hạt tinh bột nguyên vẹn.

(cid:1) Sự thuỷ phân tinh bột của α-amylase trải qua nhiều giai đoạn:

• Trước tiên enzym phân cách một số liên kết trong tinh bột tạo ra

một lượng lớn dextrin phân tử thấp, sau đó các dextrin này bị thuỷ phân tiếp tục để

tạo ra maltose và glucose.

• Amylose bị phân cách thành các oligosaccharide hay còn gọi là

polyglucose (6-7 gốc glucose), sau đó dưới tác dụng của α-amylase các

oligosaccharide tiếp tục bị phân cách nên chuỗi bị cắt dần và tạo thành maltotetrose,

maltotriose, maltose. Sau thời gian tác dụng dài, sản phẩm của quá trình thuỷ phân

amylase là 13% glucose và 18% maltose.

Tác dụng của α-amylase trên amylopectin cũng xảy ra tương tự và sản phẩm

được tạo là 72% maltose trên 19% glucose, ngoài ra còn có dextrin phân tử thấp và

isomaltose (8%) do α-amylase không thể cắt được liên kết 1,6 glucoside ở mạch

nhánh của phân tử amylopectin.. α-amylase nấm thóc và malt hoạt động tốt nhất ở

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

nhiệt độ 58-60oC. Do đó trong sản xuất rượu, người ta thường dùng malt để đường hóa cơ chất ở nhiệt độ 60-65oC.

(cid:1) Các giai đoạn của quá trình thuỷ phân tinh bột bởi α-amylase :

α-amylase

• Giai đoạn dextrin hoá

Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp

• Giai đoạn đường hoá

Dextrin + α-amylase (cid:2) tetra-và trimaltose (cid:2) di- và monosaccharide

Amylose + α-amylase (cid:2) oligosaccharide (cid:2) polyglucose (cid:2) maltotetrose (cid:2)

maltotriose (cid:2) maltose.

Khả năng dextrin hoá của α-amylase rất cao (hình 2.15). Do đó, người ta còn gọi

α-amylase là amylase dextrin hoá hay amylase dịch hoá.

Hình 2.15 Cơ chế tác động của α – amylase lên tinh bột

Trên thị trường enzyme thế giới có bán hai sản phẩm: sản phẩm α-amylase dạng

lỏng và α-amylase dạng bột. Enzyme α-amylase dạng bột có hoạt tính 20.000-

30.000 SKB/g, pH hoạt động mạnh ở giá trị 5, enzyme α-amylase dạng lỏng có hoạt

tính 3.000-12.000 SKB/g. Đặc biệt, α-amylase dạng bột được sản xuất từ vi khuẩn

Bacillus amyloliquefaciens có hoạt tính rất cao, vào khoảng 500.000 SKB/g. Dựa

vào khả năng chịu nhiệt, α-amylase của vi khuẩn chia làm 2 loại:

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

- Loại α-amylase vi khuẩn chuẩn (standard α-amylase), loại này được

sản xuất từ Bacillus subtilis, nhiệt độ hoạt động tối ưu là 70-850C.

- Loại α-amylase bi khuẩn chịu nhiệt (head stable α-amylase), thường

được sản xuất từ Bacullus licheniforms, có nhiệt độ hoạt động tối ưu là 80-900C.

Khả năng chịu nhiệt của α-amylase phụ thuộc vào pH, hàm lượng muối canxi, nồng độ cơ chất. Ví dụ, ở pH 7,0 enzyme hoạt động mạnh ở nhiệt độ 103-1050C trong 7-11 phút, ở pH 3,5-4,5 enzyme hoạt động mạnh ở nhiệt độ 80-900C trong 5-

30 phút.

α-amylase của vi khuẩn bền trong ion Ca. Một số được hoạt động hoá bởi NaCl.

Các ion kim loại nặng như đồng, sắt thường ức chế hoạt động của enzyme. Khi

thuỷ phân tinh bột, α-amylase thường được tạo ra các sản phẩm có tỷ lệ như sau:

(cid:1) G1 (glucose) 5% (cid:1) G1 (glucose) 5% (cid:1) G2 (mantose) 7% (cid:1) G3 (mantotriose) 13% (cid:1) G4 (namtotetraose) 4% (cid:1) G5 (mantopentaose) 16% (cid:1) G6 (mantohexsaose) 22% (cid:1) G7 (dextrin cao phân tử) 33%.

2.2.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme

amylase

(cid:1) Nồng độ cơ chất

Cơ chế tác dụng của enzyme vào cơ chất trãi qua ba giai đoạn:

E + S ES P + E

Trong đó: E là enzyme; S là cơ chất; P là sản phẩm.

(cid:1) Giai đoạn 1:enzyme sẽ tác dụng với cơ chất để tạo thành phức hợp

enzyme – cơ chất.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Giai đoạn 2: Phức hợp enzyme – cơ chất sẽ được tách ra.

(cid:1) Giai đoạn 3: Enzym sẽ được giải phóng và hoạt động tự do, cơ chất sẽ

chuyển thành sản phẩm.

Hiện tượng trên được xem xét trên cơ sở phản ứng chỉ có một cơ chất duy nhất.

Ở giai đoạn đầu, nếu nồng độ cơ chất thấp thì vận tốc phản ứng thuỷ phân phụ

thuộc tuyến tính với nồng độ cơ chất. Ở giai đoạn kế tiếp, tốc độ phản ứng đạt cực

đại và nó hoàn toàn phụ thuộc vào nồng độ cơ chất. Ở giai đoạn tiếp theo, nếu nồng

độ cơ chất vượt qua ngưỡng cực đại thì tốc độ phản ứng không có khả năng tăng

theo. Ở giai đoạn này các enzyme đã bão hòa cơ chất do đó nó không thể có tốc độ

phản ứng cao hơn được.

(cid:1) Nồng độ enzyme

Trong trường hợp thừa cơ chất, tốc độ phản ứng tăng tuyến tính khi nồng độ

enzyme tăng.

Tốc độ phản ứng: V = K [E]

Trong đó: V: tốc độ phản ứng.

E: nồng độ enzyme.

(cid:1) Ảnh hưởng của chất kìm hãm

Các chất kìm hãm hoạt động enzyme thường là các chất có mặt trong các phản

ứng enzyme. Chúng có cấu trúc giống cơ chất nên có khả năng kết hợp với enzyme

làm giảm hoạt tính của nó mà không bị enzyme làm thay đổi tính chất hoá học, cấu

tạo hoá học và tính chất vật lý của chúng. Có hai loại là nhóm chất kìm hãm cạnh

tranh: gắn vào trung tâm hoạt động của enzyme và nhóm chất kìm hãm không cạnh

tranh: gắn vào vị trí không phải trung tâm hoạt động.

(cid:1) Ảnh hưởng của chất hoạt hoá đến hoạt tính của enzyme amylase.

Các chất hoạt hoá là những chất có tác dụng làm cho enzyme từ trạng thái không

hoạt động trở nên hoạt động hoặc hoạt động yếu trở nên mạnh hơn.

Các chất hoạt hóa enzyme có thể là các anion, các ion kim loại, các chất hữu cơ

phức tạp có nhiệm vụ chuyển hydro, các chất có khả năng phá vỡ liên kết trong

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

phân tử tiền enzyme, các chất có khả năng phục hồi nhóm chức trong trung tâm

hoạt động của enzyme.

(cid:1) Ảnh hưởng của nhiệt độ

Bản chất enzyme là protein nên nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của

nó. Tốc độ phản ứng enzyme chỉ có thể tăng ở giới hạn nhiệt độ nào đó khi mà cấu

trúc protein chưa bị phá vỡ. Nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối ưu, hoạt tính của

enzyme sẽ bị giảm hoặc bị vô hoạt không phục hồi lại được.

Nhiệt độ tối ưu của enzyme phụ thuộc rất nhiều vào sự có mặt của cơ chất, kim

loại, pH…. Ở nhiệt độ này, tốc độ phản ứng đạt cực đại.

(cid:1) Ảnh hưởng của pH

pH thường ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, enzyme và độ bền của

enzyme. Tốc độ phản ứng tăng dần đến giá trị cực đại và sau đó giảm dần. Đa số,

enzyme bền ở pH = 5 – 9. Độ bền của enzyme sẽ tăng nếu có mặt cơ chất và coenzyme hoặc Ca2+ …

2.2.6.4 Hệ enzyme và đặc điểm của quá trình thủy phân protein

Sự phân giải protêin trong thời gian đường hóa do tác động của enzyme protease

sẽ diễn ra theo trình tự sau:

Protein albumoza polypeptid pepton và axit amin.

Mặc dù sản phẩm thủy phân chỉ chiếm một hàm lượng khiêm tốn trong chất hòa

tan của dịch đường (khoảng 5 – 6%), song chúng đóng vai trò quan trọng trong quá

trình công nghệ, trực tiếp tham gia vào sự hình thành chất lượng bia. Trước hết, các

sản phẩm thủy phân của protein có phân tử lượng thấp (như peptid và axit amin) sẽ

là nguồn cung cấp nitơ chủ yếu cho nấm men. Các sản phẩm có phân tử lượng trung

bình (như albumoza,polypeptid,pepton) sẽ tham gia vào việc tạo vị, bọt và giúp cho

bia có khả năng giữ bền bọt. Tuy nhiên, những sản phẩm có phân tử lượng cao

thường là nguyên nhân dẫn đến đục bia.

Thực tế, sự phân giải protein trong hạt bắt đầu từ lúc ươm mầm, và sau đó trong

quá trình đường hóa quá trình thủy phân protein lại tiếp tục, song khác với sự phân

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

giải tinh bột là chỉ khoảng 30 - 40%, protein được thủy phân và chuyển về dạng hòa

tan trong dịch đường. Thông thường, trong hạt đại mạch có sẵn 1.5 – 1.6% nitơ hòa

tan, tức chiếm khoảng 15% hàm lượng nitơ tổng số.

Trong thời gian ươm mầm, dưới tác dụng của protease, hàm lượng nitơ hòa tan

sẽ tăng gấp đôi (khoảng 30%) trong tổng số nitơ có trong malt, đến quá trình đường

hóa, sự thủy phân protein lại tiếp tục,hàm lượng nitơ hòa tan sẽ tăng lên 40%. Qua

đó, ta thấy rằng trong thời gian đường hóa, lượng nitơ được hình thành ít hơn so với

thời gian ươm mầm. Theo nghiên cứu của Colbach, sự biến đổi protein trong hạt đại

mạch cho đến khi đường hóa được trình bày trong bảng 2.7 sau:

Bảng 2.7 Sự biến đổi protein trong hạt đại mạch cho đến khi đường hóa

Sự tăng nitơ tan khi 100 g hạt 100 g malt Dịch đường

đại mạch hóa từ 100 Chỉ số Ươm mầm Đường hóa

g malt

Nitơ hòa tan 267 552 707 285 155

(Nguồn: Bùi Ái, 2009)

Như vậy, quá trình thủy phân protein trong thời gian ươm mầm và đường hóa

khác nhau về mức độ sâu xa. Trong khi nảy mầm, sự thủy phân protein thường cho

sản phẩm bậc thấp nhiều hơn (như peptid và axit amin), trong khi quá trình đường

hóa chủ yếu tạo nhiều sản phẩm trung gian (như albumoza, peptid bậc cao, pepton).

Cũng theo tác giả Colbach thì 56% nitơformol trong dịch đường được tạo thành khi

nẩy mầm và 23% khi đường hóa. Điều này có thể giải thích do sự khác nhau về hoạt

tính giữa các enzyme thủy phân protein và các điều kiện không giống nhau của

chúng .

Một phần của nitơ hòa tan sau khi đường hóa hoặc các quá trình công nghệ về

sau như đun sôi với bia, làm nguội… sẽ bị kết tủa và thải bỏ, phần khác còn lại

trong dịch đường ở dạng hòa tan sau khi đun sôi ở nhiệt độ cao. Đây chính là phần

protein bền vững nhất, một phần khác sau những quá trình này lại bị kết tủa.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Xúc tác cho sự phân giải protein là hai thành phần chủ yếu của protease:

proteinaza và peptidaza.

• Proteinaza thủy phân các protein đến các albumoza, polypeptid bậc cao, pepton; vùng nhiệt độ tối thích ở điều kiện đường hóa là 50 – 60oC. Ở nhiệt độ 50oC sẽ tạo nên nhiều sản phẩm bậc thấp hơn như pepton, polypeptit (ta còn gọi là nhiệt độ pepton hóa). Nhiệt độ ở 60oC thích hợp cho sự hình thành những sản

phẩm bậc trung hòa tan được và thường ở dạng albumoza. Vùng axit tối thích cho

tác dụng của proteinaza là pH = 4.6 – 5.0.

• Peptidaza sẽ thủy phân peptid đến axit amin, vì enzyme này kém

chịu nhịêt nên trong khi sấy malt hầu hết chúng bị phá hủy, nhiệt độ tối thích ở điều kiện đường hóa là 45 – 48oC, pH tối thích 7.5 – 8.0.

Như vậy, nếu yêu cầu kỹ thuật cần nhiều sản phẩm thủy phân protein bậc thấp, thì ta cần phải tiến hành những khoảng thời gian dừng ở 48 – 50oC. Nếu yêu cầu kỹ thuật cần nhiều albumoza thì khoảng dừng tiến hành ở 58 – 60oC. Trong những

trường hợp này bia sẽ sánh hơn, khả năng tạo bọt tốt hơn, nhưng một số protein bậc

cao đi theo (chúng dễ thay đổi khi điều kiện kỹ thuật thay đổi) nên thường gây cho

bia bị đục keo.

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein,

được Colbach và Buse thể hiện qua bảng 2.8 sau:

Bảng 2.8 Sự thay đổi protein theo nhiệt độ

Sự tăng N khi đường hóa (mg/100 g chất khô)

ở nhiệt độ Các thành phần protein

50 oC 60 oC 40 oC

246 278 175 Nitơ hòa tan

89 73 66 Nitơ formol

28 53 21 Albumoza (tủa với MgS4)

15 38 52 Nitơ kết tủa với Tanin

(Nguồn: Bùi Ái, 2009)

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Sau nhiệt độ, pH là yếu tố khá quyết định đến mức độ thủy phân protein trong

thời gian đường hóa. Giữa hai yếu tố nhiệt độ và pH cũng có sự tác động qua lại

được thể hiện trong bảng 2.9

Bảng 2.9 Sự tác động qua lại giữa nhiệt độ và pH đến hàm lượng Nitơ hòa tan

Sự tăng N hòa tan khi đường hóa (mg/100 g chất

khô) của malt pH

Nhiệt độ(oC) Nitơ hòa tan bền Nitơ amin Nitơ kết tủa với

MgSO4

6.5 40 97 30 11

50 114 41 14

60 140 31 36

6.0 40 151 55 13

50 203 60 24

60 220 56 49

5.5 40 220 71 19

50 298 90 33

60 323 85 62

5.0 40 278 84 23

50 370 110 40

60 386 103 63

(Nguồn: Bùi Ái, 2009)

Độ đậm đặc (nồng độ) của hỗn hợp bột malt và nước cũng là yếu tố ảnh hưởng

đến sự thủy phân protein. Khác với những quá trình enzyme khác, ở đây, khi nồng

độ càng tăng ( trong một giới hạn nhất định), cường độ quá trình thủy phân càng

mạnh.

2.3 Quy trình công nghệ

2.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Gạo Malt

Nghiền Ngâm Nước

Nghiền Nước Nấu - hồ hóa gạo

Nước Nấu - đường hóa

Lọc dịch đường Bã hèm

Hoa houblon

Đun sôi dịch đường

Lắng xoáy Cặn mịn

Nấm men Làm lạnh,bão hòa O2

Lên men chính

Lên men phụ và tàng trữ bia

Cặn

Lọc bia

Đóng nắp

Bão hòa CO2

Chiết bao bì

Kiểm tra chai/lon đầy

Dán nhãn

Đóng thùng, vô keg

Thanh trùng

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2.3.2 Thuyết minh quy trình

Trong quá trình sản xuất bia chia làm nhiều giai đoạn:

(cid:1) Nấu nguyên liệu (malt + thế liệu). (cid:1) Lọc. (cid:1) Đun sôi với hoa houblon. (cid:1) Làm lạnh nhanh. (cid:1) Lên men chính + phụ. (cid:1) Đóng gói (packaging)

Nguyên liệu được nấu sẽ chuyển sang ủ và lọc trong tại bộ phận Brewing sau đó

sẽ chuyển sang Packaging để đóng vô lon, chai và keg. Mọi quá trình sản xuất đều

được kiểm tra nghiêm ngặt, được tự động hóa bằng các thiết bị máy móc hiện đại,

các chỉ tiêu của từng giai đoạn trong quá trình sản xuất đều được giám sát, điều

chỉnh để tạo ra thành phẩm đạt tiêu chuẩn.

Hình 2.16 Quy trình nấu bia

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2.3.2.1 Nghiền nguyên liệu

Mục đích: đập nhỏ hạt thành nhiều mảnh để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, làm

cho sự xâm nhập của nước vào các thành phần của nội nhũ nhanh chóng, thúc đẩy

quá trình đường hóa và các quá trình thủy phân xảy ra nhanh và triệt để hơn.

(cid:1) Nghiền malt

Chất lượng malt nghiền có ảnh hưởng lớn đến quá trinh nấu bia: nếu malt nghiền

quá thô tinh bột vẫn còn được bảo vệ và enzyme sẽ không thể chuyển hóa tinh bột

thành đường, nếu malt nghiền quá mịn việc tách dịch đường sẽ chậm vì lớp bã lọc

bị tắc nghẽn. Chất lượng malt nghiền có thể được đánh giá bằng mắt hoặc phân tích

bằng rây. Đối với mắt malt nghiền sẽ thể hiện là những vỏ trấu lớn rỗng và những

hạt bột nhỏ.

(cid:1) Nghiền gạo

Gạo ngày càng được sử dụng nhiều nhằm thay thế một lượng malt. Đây là

nguyên liệu hạt chưa ươm mầm nên tinh bột chưa được hồ hóa, tác động của

enzym. Cấu trúc tinh bột còn cứng. Ở trạng thái này chúng khó bị thủy phân, để

trích ly được nhiều nhất chất hòa tan biện pháp hữu hiệu nhất là phải nghiền thật

nhỏ, sau đó qua khâu xử lý hồ hóa ở nhiệt độ cao làm chín phần tinh bột.

2.3.2.2 Quá trình nấu

Mục đích: đây là quá trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất dịch lên

men. Trong suốt quá trình đường hóa, bột malt và nước trộn với nhau, các thành

phần của malt hòa tan vào nước và ta thu được dịch đường.

Đường hóa nghĩa là tăng nhiệt độ của khối dịch hèm đến nhiệt độ thích hợp cho

hoạt động của các enzym mong muốn và giữ nhiệt độ đó ở một khoảng thời gian

cần thiết. Các quá trình thủy phân quan trọng trong giai đoạn này: thủy phân tinh

bột, thủy phân β glucan, thủy phân protein và một số quá trình thủy phân khác.

Hoạt động: trong quá trình đường hóa:

- Tinh bột thủy phân thành đường

- Protein bị phân cắt thành các amino axit

- pH giảm

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

- Cuối quá trình đường hóa: enzyme bất hoạt

(cid:1) Nấu gạo

Gạo từ silo nghiền được đưa lên phễu rồi cho vào nồi gạo nấu ở nhiệt độ nước

68ºC, trước khi nấu nồi nấu phải được làm nóng để tránh sự giảm nhiệt khi nấu, tất

cả các đường ống đều phải được làm nóng để làm giảm sự thất thoát nhiệt. Đồng

thời cho một ít malt để tạo enzyme (sử dụng malt lót), cho H3PO4 và CaCl2 để chỉnh

đệm và pH.

Đưa nhiệt độ lên 100ºC trong 10 phút và giữ trong 15 phút để quá trình hồ hóa

diễn ra hoàn toàn, giảm độ nhớt và tạo điều kiện cho qúa trình đường hóa.

(cid:1) Nấu malt

Trước khi cho malt xay vào nồi nấu cần cho nước nóng vào nồi khoảng 5mm.

Sử dụng nước nấu với tỷ lệ từ 2 đến 2.5 l/kg.

Malt nghiền được đưa vào nồi Mash tun (hình 2.17) ở nhiệt độ 52ºC (nhiệt độ

tạo ra enzyme hòa tan) giữ nhiệt trong 20 phút để enzyme protease trong malt hoạt

động, cung cấp nước ở 52ºC để quá trình nấu malt diễn ra, pH của nước lúc này

khoảng 5.5 – 5.7 tối thích cho enzyme protease hoạt động. Enzyme này thủy phân

protein tạo ra một lượng axit amin (tạo điều kiện cho nấm men hoạt động) và

dextrin (tạo vị và giữ bọt cho bia).

Protein Polypeptide aa + peptid

Bơm trộn dịch cháo (gạo) ở nhiệt độ cao (100ºC) sang nồi malt ở nhiệt độ thấp

hơn (52ºC) trong vòng 15 phút và giữ nhiệt độ của hỗn hợp ở 65ºC trong vòng 10

phút để β – amylase hoạt động thủy phân thành đường maltose và dextrin. Để tăng

hiệu suất đường hóa.

Sau đó nâng nhiệt lên 75ºC trong 10 phút, α - amylase thủy phân tinh bột thành

dextrin và một ít đường maltose. Khi hệ enzyme amylase vô hoạt tại nhiệt độ 75ºC

thì ta chuyển khối cháo sang nồi lọc để lọc dịch nha, trước khi chuyển cần kiểm tra

lượng tinh bột còn sót trong malt (sử dụng dung dịch Iốt 0.01N).

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Hình 2.17 Nồi nấu malt

2.3.2.3 Lọc dịch đường và rửa bã

Mục đích: kết thúc quá trình đường hóa toàn bộ khối dịch (cháo malt) được

chuyển sang nồi lọc (lauter tun) nhằm mục đích tách dịch đường ra khỏi bã. Mục

đích của việc lọc là tách dịch đường và những phần nội nhũ của hạt không tan.

Hoạt động: khi bơm dịch đường từ Mash tun vào nồi lọc thì phải cho một lượng

nước cao khoảng 5cm giống như thiết bị nấu ở 77ºC vào dưới đáy nồi (nhằm loại bỏ

oxy khỏi thiết bị). Lọc dịch nha chia ra làm hai giai đoạn chính tương ứng với hai

nồi lọc:

- Giai đoạn 1: lọc dịch đậm đặc

Dịch cháo từ nồi nấu (Mash tun) được chuyển sang nồi lọc (lauter tun) qua quá

trình bơm và cào (giai đoạn này khoảng 11 phút), đưa lên vị trí cao nhất rồi tiến

hành hồi lưu đến khi dịch trong sẽ bơm vào nồi đun sôi.

Sử dụng nước lọc với tỷ lệ 2.9 l/kg, độ dày của malt khi cho vào nồi lọc là 50

mm.

- Giai đoạn 2: rữa bã, đun sôi

Dịch được rửa sạch bằng nước ở nhiệt độ 76 - 78ºC với tỷ lệ từ 3 đến 3.5 l/kg.

Trong giai đoạn này không sử dụng bột lọc cho nên tốc độ lọc phụ thuộc vào giai

đoạn nghiền malt. Quá trình rửa bã chỉ dừng khi đạt yêu cầu:

- pH đạt 6.7-7.2

- Nhiệt độ đạt 76ºC

- Lượng đường còn lại nhỏ hơn 1ºPlato

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Sau khi lọc khối cháo malt được gọi là ”wort”. Dịch wort sẽ được chuyển đến

thiết bị đun sôi với hoa houblon, còn phần bã hèm khi thải ra xe tải để chuyển đến

các nhà máy chăn nuôi.

2.3.2.4 Đun sôi dịch đường với hoa Houblon

Mục đích: dịch đường sau khi lọc cùng với nước rửa bã thường bị đục nhiều hay

ít, trong dịch đường có chứa một số các chất keo không ổn định do các vi sinh vật

hay các enzym hoạt động còn sót lại. Nhờ quá trình đun sôi này mà loại trừ các yếu

tố gây ảnh hưởng trên, làm ổn định thành phần hóa học của dịch đường và tạo điều

kiện cho bia có thành phần và tính chất theo đúng yêu cầu.

Hoạt động: cho hoa houblon vào đầu quá trình đun sôi, thời gian diễn ra quá

trình này kéo dài gần 70 phút. Các chỉ tiêu khi kết thúc quá trình này:

- Độ màu tăng.

- pH giảm, pH đạt 5.1-5.3

- Hàm lượng Nitơ tổng giảm.

- 5% - 8% bay hơi.

Hàm lượng chất đắng trong dịch đường (wort) sau đun là 36 EBU, trong bia

thành phẩm là 19 EBU. Trong bia thành phẩm chỉ còn 30% lượng chất đắng so với

ban đầu.Vào cuối quá trình đun sôi wort pH đạt 5.2. Độ ẩm wort đạt từ 73 đến 85%, mật độ 1.04 g/cm3

Hình 2.18 Nồi nấu dịch lên men (dịch đường + houblon)

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2.3.2.5 Lắng trong

Mục đích: trong wort nóng có chứa các cặn ở dạng huyền phù. Để có thể cấy

giống nấm men cần thiết phải làm trong dịch, tách bỏ cặn.

Hoạt động: kết thúc quá trình đun sôi “hot wort” được đưa sang bồn lắng (hình

2.19) để lắng trong. “Hot wort” được bơm phía dưới đáy thùng để tạo lực ly tâm

cho các cặn nhỏ có thể lắng dần xuống đáy do tạo dòng nước xoáy. Thời gian quá

trình lắng kéo dài 10 phút.

Nếu thời gian lưu dịch trong bồn lắng quá lâu có khả năng làm cho wort bị oxi

hóa gây nên mùi khó chịu như mùi bánh mì, mùi bắp nấu, cải nấu.

Hình 2.19 Thiết bị lắng dịch lên men

2.3.2.6 Làm lạnh nhanh

Mục đích: sau khi lắng xoáy nhiệt độ của dịch lên men là khá cao không thích

hợp cho sự phát triển của nấm men, vì vậy dịch lên men cần được hạ nhiệt độ đến

nhiệt độ lên men, bão hòa oxy cho dịch lên men. Việc làm lạnh phải được tiến hành

nhanh và vô trùng để ngừng các phản ứng hóa học và giảm tối đa các cơ hội phát

triển của vi sinh vật tạp nhiễm. Tùy theo từng loại nấm men mà nhiệt độ chạy lạnh

tối ưu thích hợp.

Hoạt động: dịch lọc bắt đầu được làm lạnh nhờ nước lạnh thông qua trao đổi

nhiệt dạng tấm.

Dịch lên men ra khỏi thiết bị làm lạnh được nạp khí oxy vô trùng thường từ 9 –

12 mg/l, mục đích giúp tăng sinh khối và đảm bảo sự phát triển bình thường của

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

nấm men. Sau khi nạp khí vô trùng, chích nấm men vào đường ống chứa dịch lên

men đã làm lạnh rồi đưa đến bồn lên men. Khi dịch lên men vào bồn thì nhiệt độ lúc

này được chỉnh cho lên men ở nhiệt độ 10.5ºC.

2.3.2.7 Quá trình lên men

Mục đích: 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 quá 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.

Hoạt động: quá trình lên men chính kéo dài khoảng 5-7 ngày ở nhiệt độ thích

hợp. Kết thúc quá trình lên men chính, men sữa được thu hồi để tái sử dụng còn bia

non được chuyển sang chế độ lên men phụ. Trong thời gian lên men phụ, nấm men

trong bia non tiếp tục lên men lượng đường còn lại để tạo thành C02 và các sản

phẩm khác. Đồng thời trong lúc này lượng diacetyl tạo thành ở giai đoạn lên men

chính được chính nấm men khử và chuyển thành acetoin, các chất hữu cơ tác dụng

với rượu để tạo thành các ester (quá trình nhằm ổn định thành phẩm và tính chất

cảm quan).

(cid:1) Thời điểm kết thúc lên men chính

Hàm lượng chất khô còn khoảng 4.0 – 4.5%, tương ứng với độ lên men khoảng

60%. Tốc độ lên men các chất hòa tan giảm còn 0.2 – 0.3%. Nếu bia trong chứng tỏ

nấm men kết lắng tốt trong bồn lên men.

2.3.2.8 Lọc trong

Mục đích: bia sau khi lên men dù đã qua quá trình tách cặn và xác men nhưng

vẫn còn chứa nhiều nấm men dư thừa và các chất kết tủa khác có nguồn gốc từ quá

trình nấu đường hóa và đun hoa hoặc tạo ra từ quá trình lên men. Để tạo nên một

sản phẩm đạt tiêu chuẩn cần tách các thành phần cặn tủa và nấm men dư thừa ra

khỏi bia tạo cho bia có độ trong nhất định.

Hoạt động: khi bia đủ tuổi được đưa đi lọc phải tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu

của bia ở bồn lên men. Sau khi lọc bia có:

- Độ pH

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

- Độ đường

- Độ màu

- Độ đục

Trước khi lọc bia phải thu hồi hết men ở đáy bồn rồi mới tiến hành lọc. Thiết bị

lọc được sử dụng là máy lọc cột và dĩa, trong quá trình lọc có sử dụng bột trợ lọc

nhằm giúp quá trình lọc đạt hiệu suất cao.

Khi qua thiết bị lọc, bột trợ lọc (được thêm khi bia qua thiết bị làm lạnh có khả

năng tạo bề mặt lớn nên có tác dụng hấp phụ các chất keo lơ lửng trong bia) do đó

bia khi qua thiết bị lọc có thể đạt được độ trong cần thiết.

Quá trình lọc bia xảy ra sự hao phí về khối lượng và nhất là hao phí về lượng

CO2. Do đó trước khi vào bồn trữ bia trong sẽ được bổ sung CO2.

Sau khi lọc xong bia thành phẩm sẽ được trữ trong các bồn BBT ở 1ºC trước khi

chuyển giao cho bộ phận Packaging đóng gói.

Ngay khi quá trình lọc và đưa sang bồn BBT coi như quá trình sản xuất bia kết

thúc, từ đây bia sẽ được kiểm tra các chỉ tiêu rồi đưa đi đóng gói.

2.3.2.9 Đóng chai

Trước khi chiết bia chai phải qua hệ thống máy rửa chai nhằm rửa sạch bên

trong và bên ngoài chai đồng thời đảm bảo chai phải vô trùng trước khi vào giai

đoạn chiết. Quá trình này diễn ra cùng với việc bóc bỏ nhãn cũ còn dính trên chia

thu hồi.

Hình 2.20 Quy trình đóng chai

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Quá trình rửa chai: trước tiên các kiện bia thu hồi được tháo, hệ thống gắp chai

đưa chai rỗng vào các băng tải đưa vào hệ thống rửa chai. Tại đây chai sẽ được đưa

qua vòi phun nước để rửa sơ bộ.

Sau khi rửa sơ bộ chai rỗng tiếp tục được đưa qua bồn chứa dung dịch NaOH

2% ở nhiệt độ 80ºC. Chai sẽ được rửa lại bằng dung dịch NaOH 2.8% lần thứ hai

trong cùng nhiệt độ. Sau khi qua hai lần súc chai bằng dung dịch NaOH băng tải sẽ

đưa chai rỗng qua vòi phun nước ở nhiệt độ 70-75ºC để loại bỏ lượng xút bám trên

chai.

Tiếp tục rửa chai lại bằng nước ở nhiệt độ 50 - 60ºC. Cuối cùng chai rỗng sẽ

được rửa lại một lần nữa bằng nước ở nhiệt độ 30-32ºC nhằm mục đích đảm bảo

loại bỏ hoàn toàn lượng xút còn sót lại trong chai đồng thời cũng làm hạ nhiệt độ

chai xuống bình thường. Tổng thời gian rửa từ đầu vào đến đầu ra là khoảng 30

phút.

Quá trình chiết bia: sau khi rửa chai xong tiến hành chiết bia. Các chai bia rỗng

cũng di chuyển theo chu trình xoay tròn của hệ thống. Máy chiết chiết bia theo quy

trình:

- Hút chân không (nhằm đuổi không khí)

- Nạp khí CO2

- Chiết chai (khi áp suất trong chai bằng áp trong bồn thì bia được rót

vào chai) như hình 2.21.

Hình 2.21 Vòi chiết bia vào chai

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Nhiệt độ bia trong bồn chứa và trong suốt quá trình chiết thấp dưới 3ºC nhằm

giữ được khí CO2 hòa tan trong bia. Mực bia trong bồn chứa được tự động điều

chỉnh nhờ hệ thống cảm biến.

Quá trình đóng nắp: sau khi bia được chiết vào chai cần phải được đóng nắp lại

nhằm bít kín chai giúp bia không bị chảy ra ngoài, không khí không xâm nhập vào

bên trong chai, hạn chế được sự xáo trộn của bia trong chai và nó có thể được mở ra

dễ dàng khi sử dụng.

Máy đóng nắp chứa các nắp khi đóng xuống sao cho thẳng hang với chai bia

phía dưới. Khi nắp và chai đã thẳng hàng thì máy sẽ dùng lực để đóng mạnh nắp

chai xuống đồng thời ép nắp tạo thành nếp giữ chặt trên miệng chai. Lực ép phải

vừa đủ để ghép nắp thật kín vào chai mà không làm hỏng chai.

Thanh trùng: một trong những nguyên nhân gây ra biến đổi làm hư hỏng bia

ngay cả khi bia được đóng gói là các vi sinh vật. Vi khuẩn, nấm men, hoặc nấm

mốc có thể làm bia trở nên đục và gây nên những biến đổi nghiêm trọng về hương

vị của bia. Quá trình thanh trùng bia nhằm làm giảm hoặc tiêu diệt các tác nhân gây

ra những biến đổi hư hỏng cho bia, từ đó có thể kéo dài thời gian sử dụng của sản

phẩm. Có thể tiến hành thanh trùng trước và sau khi rót bia vào trong chai. Chai bia

khi được thanh trùng sẽ được đưa lên 33ºC sau đó nhiệt độ tiếp tục tăng theo từng

bồn, từng giai đoạn cho đến nhiệt độ thanh trùng chính khoảng 61ºC và sau đó sẽ

được hạ nhiệt từ từ xuống nhiệt độ làm mát 33ºC rồi đưa ra ngoài băng truyền để

tiếp tục công đoạn tiếp theo.

Nhiệt độ của máy thanh trùng được tăng dần theo từng bồn riêng biệt với mục

đích không làm chai bị sốc dễ vỡ và không làm bia bị giảm chất lượng bia thành

phẩm. Thường thời gian thanh trùng kéo dài 60 phút.

Dán nhãn: quá trình này nhằm đưa thông tin đến khách hàng những chi tiết về

sản phẩm (tên sản phẩm, độ cồn, thể tích, hạn sử dụng…)

Ngoài ra việc dán nhãn còn nhằm mục đích quảng cáo sản phẩm, khẳng định

thương hiệu bia đạt tiêu chuẩn quốc tế.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Đóng crate: sau khi được dán nhãn chai bia sẽ chạy qua một bộ phận kiểm tra

chia xì và mực bia rồi sẽ được gắp vào các crate thuận tiện cho việc đưa đi tiêu thụ.

Các máy gắp chai sẽ đưa các chai bia đầy vào các crate. Các crate đã được rửa sạch

trước khi đưa vào sử dụng, sau đó các crate sẽ chãy qua một máy kiểm tra trọng

lượng nhằm đảm bảo chứa đủ số chai yêu cầu và được đóng kiện đưa vào bảo quản

trong kho chờ ngày ra thị trường.

2.3.2.10 Đóng lon

Lon trước khi chiết bia phải qua hệ thống các vòi phun để rửa sạch những tạp

chất bên trong vỏ lon (bụi, kim loại…). Đối với lon không có việc tái sử dụng, tất cả

các lon, nắp lon đếu được sử dụng mới. Tất cả các lon khi đưa vào dây truyền ( hình

2.22) đều được kiểm tra xem có lon móp, lon trầy xước, đọng nước hay không…

Hình 2.22 Quy trình đóng lon

Quá trình diễn ra giống như việc đóng chai. Máy đóng nắp sẽ đưa nắp xuống

đúng ngay miệng lon, sau đó máy gấp hai mép lại với nhau. Sau khi kiểm tra mực

bia (hình 2.23), lon bia sẽ được đem thanh trùng giống như quá trình sản xuất chai.

Sau đó thay vì việc dán nhãn giống chai bia thì nó được đóng code (code có sẵn trên

nhãn chai bia) lên trên vỏ lon (mã, hạn sử dụng).

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Hình 2.23 Máy kiểm tra mực bia trong lon

Các lon bia thành phẩm sẽ được đóng vào thùng 24 lon để thuận tiện vận

chuyển. Các máy gắp lon sẽ đưa những lon bia đầy và sắp xếp vào thùng sau đó các

thùng sẽ được chuyển sang thiết bị dán kín lại, sau khi chạy qua máy cân để đảm

bảo đủ số lon trong thùng chúng sẽ được đóng kiện chuyển vào kho.

2.3.2.11 Đóng keg

Hình 2.24 Quy trình đóng keg

Quy trình đóng keg (hình 2.24) nhanh và đơn giản hơn đóng lon và chai, sau khi

hoàn thành các keg sẽ được kiểm tra trọng lượng trước khi đưa vào bảo quản trong

kho và đưa ra thị trường.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Hình 2.25 Thanh trùng Keg

Quá trình kiểm tra:

Đối với các sản phẩm: lon, chai, keg thành phẩm đều được tiến hành kiểm tra

các chỉ tiêu

- Khí lạ trong bia

- Mực bia

- Độ cồn

- Lượng CO2 trong bia

- Độ đắng

- Độ trong

- Vi sinh (quá trình thanh trùng)

- Độ đường nguyên thủy

- Các chỉ tiêu cảm quan

Với từng loại sản phẩm khác nhau thì các chỉ tiêu cụ thể sẽ khác nhau nhưng đều

phải đáp ứng đủ yêu cầu trước khi đem ra thị trường.

2.3.3 Bảo quản

Quá trình bảo quản bia cũng được chú trọng để không gây ra những biến tính

cho bia thành phẩm, gây ảnh hưởng đến chất lượng bia. Bảo quản và vận chuyển bia

đúng cách không làm cho bia ngon hơn nhưng giúp duy trì chất lượng bia. Bia trong

kho được đưa ra thị trường cũng theo nguyên tắc “first in first out” để đảm bảo đến

tay khách hàng trong hạn sử dụng. Nhiệt độ lý tưởng để bảo quản bia là 5-10ºC,

tránh ánh sáng trực tiếp và ánh đèn neon (có thể gây mùi lạ cho bia), nhiệt độ cao

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

cùng với độ ẩm cũng có thể gây cho nhãn bị tróc và mốc, thùng mềm dễ rách khi

vận chuyển.

Bia được xếp trên các pallet đặt trên mặt sàn phẳng, sạch, không có vật lạ để

tránh gây hư hỏng và đỗ vỡ sản phẩm như hình 2.26

Hình 2.26 Bia được bảo quản trong kho tránh ánh sáng

2.4 Quá trình đường hoá tinh bột thành đường lên men

2.4.1 Nấu nguyên liệu

2.4.1.1 Mục đích

Tinh bột của các hạt ngũ cốc như ngô, gạo, lúa mì… có màng tế bào bảo vệ nên

men amylase không thể tiếp xúc trực tiếp được. khi nghiền nguyên liệu thì chỉ có

một phần tinh bột bị phá hủy. Mặt khác tinh bột sống không hòa tan trong nước do

vậy khi đường hóa enzyme amylase tác dụng vào rất chậm. Do đó, nấu để phá vỡ tế

bào tinh bột, biến tinh bột từ trạng thái không hòa tan thành trạng thái hòa tan. Giúp

cho quá trình tiếp xúc giữa enzyme và tế bào tinh bột được dễ dàng.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Quá trình nấu nhằm chuyển tất cả các chất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng

không hòa tan trong tinh bột về dạng hòa tan, chúng sẽ cùng với những chất hòa tan

trong tinh bột tạo thành chất hòa tan chung của dịch đường nhờ tác động của hệ

thống men có sẵn trong malt.

2.4.1.2 Sự trương nở và hòa tan tinh bột

Sự trương nở của tinh bột là hiện tượng tinh bột hút nước trương lên tăng thể

tích và khối lượng của hạt. Nếu là tinh bột khô tuyệt đối thì giai đoạn đầu tinh bột sẽ

hút nước 20 – 25% kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt. Giai đoạn sau không có hiện

tượng tỏa nhiệt và thay đổi lớn đối với tế bào.

Khi nấu tinh bột với nước đến 40oC hạt bắt đầu trương nở. Nếu nhiệt độ tăng thì

hạt tiếp tục trương nở đến khi tạo thành một thể đồng nhất gọi là sự trương nở vô

hạn. Khi nhiệt độ tăng đến giới hạn nhất định, thể tích của hạt tinh bột tăng 50 – 100

lần. Lực liên kết giữa các phân tử yếu dần đến mức độ tinh bột tan ra gọi là sự hồ

hóa tinh bột. Ở trạng thái này mới một phần tinh bột bị phá vỡ. Điều này chứng tỏ

rằng sự cấu tạo bền vững của tinh bột là do sự kết hợp giữa các phân tử lớn của các

chuỗi tinh bột giữa các mạch nhánh và mạch chính thành những mạng. Giữa các

mạng là amylase và amylopectin.

Sở dĩ quá trình nấu phá vỡ cấu trúc tinh bột tiêu tốn một nhiệt lượng cần thiết là

do trong mạch tinh bột tồn tại nhiều liên kết như liên kết hydro, lực vanderval, do

sự xoắn mạch của các mạch amylase làm cho chúng siết chặt lấy nhau.

Nhiệt độ hồ hóa của amylase thấp hơn so với amylopectin do đặc điểm cấu tạo.

Do đó đối với từng lọai nguyên liệu khác nhau, kích thước hạt tinh bột khác nhau, thành phần khác nhau nên nhiệt độ hồ hóa khác nhau. Ví dụ: lúa mì 50 – 80oC, gạo 65- 73oC….

Để quá trình nấu được tốt, khi nấu nguyên liệu hạt, người ta bổ sung một lượng

nước cần thiết cho sự hòa tan tinh bột. Mặt khác, nhằm đạt được nồng độ chất khô

theo yêu cầu. Tùy theo phương pháp chế biến, nguyên liệu mà phải bổ sung lượng

nước nhất định hay không cần bổ sung.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Khi nấu cần chú ý hiện tượng sự lão hóa tinh bột. Do khi làm nguội dung dịch amylosepectin đông đặc nhanh hơn, ở nhiệt độ 55oC biến thành keo làm cho men

amylase không tấn công vào được. Đối với dung dịch amylase thì rất không bền

vững và nhanh chóng liên kết với nhau tạo thành những hạt nhỏ liti kết tủa xuống

và cũng làm cho enzyme amylase không tác dụng được. Biện pháp khắc phục phổ

biến là dùng enzyme amylase dịch hóa trước hay sau khi nấu nguyên liệu.

Trong sản xuất hạt thường được nghiền nhỏ nên ngay trong quá trình nấu, dù là

phương pháp gián đoạn hay liên tục cần chú ý rằng sự trương nở rất nhanh do đó

phải chọn nhiệt độ và thời gian sao cho không có sự hồ hóa cục bộ.

2.4.2 Các giai đoạn của quá trình đường hóa

2.4.2.1 Giai đoạn hồ hóa

Mục đích: làm trương nở hoàn toàn nguyên liệu lên mức tối đa. Tinh bột đã hồ

hóa thủy phân dễ dàng hơn tinh bột chưa hồ hóa.

Khi ngâm với nước nóng, một lượng nước ngấm vào các phân tử tinh bột làm

thể tích hạt tăng lên và hạt bột trương nở, cuối cùng vỡ tung. Dịch trở nên nhớt, độ

nhớt tùy thuộc mức độ hút nước của bột malt và các loại nguyên liệu thay thế malt.

Chẳng hạn bột gạo nở to hơn bột malt. Trong quá trình này, xảy ra quá trình phân

hủy không có tính hóa học, gọi là quá trình hồ hóa. Quá trình hồ hóa có vai trò quan

trọng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm.

Sau khi tinh bột đã hồ hóa sẽ không liên kết chặt chẽ với nhau nữa, tạo điều kiện

cho các enzyme có trong dịch tấn công trực tiếp vào tinh bột. Ngược lại, sự thủy

phân các tinh bột không bị hồ hóa phải mất vài ngày. Nhiệt độ hồ hoá tinh bột phụ

thuộc vào nguồn gốc của tinh bột (bảng 2.10).

Như vậy, nhờ hồ hóa, tức là sự trương nở và vỡ tung các hạt tinh bột trong nước

nóng mà các phân tử tinh bột được giải phóng tự do vào dung dịch nhớt và dễ dàng

bị tấn công bởi các enzyme amylase hơn là các tinh bột không được hồ hóa.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Bảng 2.10 Một số tính chất của tinh bột từ ngủ cốc và hạt

Nguồn gốc tinh Kích thước hạt Tỷ lệ Amylase (%) Nhiệt độ hồ hóa

bột tinh bột (µm) (ºC)

Lùa mì 2 - 38 26 - 31 53 - 65

Lúa mạch đen 12 -40 28 57 – 0

Đại mạch 2 – 5 22 – 29 56 – 62

Gạo 3 – 8 14 – 32 61 – 78

Lúa miến 4 -24 21 – 34 69 – 75

Khoai tây 15 – 100 23 58 – 66

Khoai mì 5 - 35 17 52 - 64

( Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn – 2009)

2.4.2.2 Giai đoạn dịch hóa

Trong phân tử tinh bột có chuỗi mạch dài tạo nên từ các gốc glucoza bị phá hủy

nhanh chóng bởi α – amylase hình thành mạch ngắn hơn. Điều này làm độ nhớt của

dịch hồ hóa giảm nhanh. ß – amylase chỉ có thể phân tách từ từ mạch tinh bột từ đầu

không khử, do vậy mà sự thủy phân nhờ enzyme này mất nhiều thời gian.

Do vậy quá trình dịch hóa làm giảm độ nhớt của dịch bột đã hồ hóa.

2.4.2.3 Giai đoạn đường hóa

α-amylase phân cách dần dần mạch amyloza và amylopectin để tạo nên các

chuỗi ngằn mạch hơn, các dextrin chứa 7 – 12 gốc glucoza. Các chuỗi này lại được

ß-amylase tiếp tục phân cắt ra chuỗi có 2 gốc (maltoza) từ đầu không khử. Sự phân

cắt của ß-amylase diễn ra lâu hơn sự phân cắt mạch dài của α-amylase.

Giai đoạn phân ly các dextin thành maltoze và glucose gồm hai giai đoạn phản

ứng:

(cid:1) Giai đoạn đầu: xảy ra khi lượmg cơ chất rất lớn so với lượng enzyme. Vì

thế, tốc độ đường hóa phụ thuộc vào enzyme một cách tuyến tính.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Giai đoạn sau: phản ứng tiến triển chậm hơn và không còn phụ thuộc vào

nồng độ enzyme. Dựa vào cơ chế tiến triển của tiến trình có thể chia tiến trình

đường hóa thành 3 dạng:

• Tác nhân đường hóa duy nhất là α –amylase thì tạo thành nhóm

khử tuyến tính, phụ thuộc vào nồng độ enzyme. Phần lớn quá trình đường hóa

không phải do enzyme tác dụng trực tiếp lên dextrin mà là do sự phân ly sau này

của dextrin.

• Nếu tác nhân là β-amylase sự đường hóa xảy ra nhanh chóng ở

giai đoạn đầu và có thể phụ thuôc tuyến tính vào nồng độ amylase. Sự tạo thành

đường giảm dần ở giai đoạn sau và kết thúc khi có khoảng 80% dextrin chuyển

thành maltoze.

• Nếu tác nhân là α –amylase và β-amylase thì giai đoạn đầu

dextrin chuyển nhanh thành maltoze, giai đoạn sau phản ứng xảy ra chậm nhưng

đường vẫn tạo thành liên tục và đều đặn cho đến khi hết dextrin chuyển thành

maltoze và glucoze.

Cơ chế phân cắt tinh bột của enzyme amylaza (hình 2.27)

Hình 2.27 Cơ chế phân cắt tinh bột của enzyme amylase

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Sự thủy phân tinh bột cần được theo dõi tinh bột còn sót và các dextrin mạch dài

gây đục cho bia. Sự thủy phân tinh bột được kiểm tra bằng iot với mẫu dịch đã được

làm nguội. Việc thử iot dựa trên nguyên tắc dung dịch iot chuyển sang màu xanh ở

nhiệt độ phòng với tinh bột và dextrin có phân tử lượng lớn, ngược lại đường và các

dextrin có phân tử lượng nhỏ hơn không làm mất màu iot.

Các dextrin có mạch tương đối dài thì còn tạo màu từ xanh tím tới đỏ, sự thay

đổi màu này không phải lúc nào cũng nhận ra được nhưng nó chỉ ra rằng dịch

đường vẫn làm mất màu của iot.

Khi thử thấy dịch đường mẫu không làm mất màu iot nữa thì kết thúc đường

hóa. Thời gian hủy phân các phân tử tinh bột cho đến khi dịch thủy phân không làm

mất màu iot gọi là thời gian đường hóa.

Các sản phẩm thủy phân tinh bột hình thành trong quá trình đường hóa lien quan

nhiều đến hoạt động của nấm men

(cid:1) Dextrin: không lên men được

(cid:1) Maltotrioza: có thể lên men được bởi một số chủng nấm men lên men nổi

S. cerevisiae. Tuy nhiên nó chỉ được lên men sau khi maltoza đã lên men hết (lên

men chậm)

(cid:1) Maltoza và các disaccarit khác được nấm men lên men dễ dàng.

(cid:1) Glucoza: là đường mà nấm men sử dụng đầu tiên trong quá trình lên men.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thủy phân tinh bột trong quá trình đường hóa rất

quan trọng. Các yếu tố chính:

(cid:1) Nhiệt độ

(cid:1) pH dịch hèm

(cid:1) Nồng độ dịch hèm ban đầu

(cid:1) Thời gian đường hóa

Các phương pháp đường hóa (mashing methods)

- Căn cứ vào phương thức tiến hành, công nghệ đường hóa có thể phân

chia thành hai nhóm phương pháp cơ bản: đường hóa phân đoạn và đường hóa toàn

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

khối. Điểm đặc trưng của phương pháp đường hóa phân đoạn là từng phần nhỏ

riêng rẽ của khối cháo được đường hóa và đun chính một cách thứ tự, sau đó mới

hòa chung vào khối chính. Còn đặc điểm của phương pháp thứ hai là toàn bộ khối

cháo malt được đường hóa cùng một lúc, từ điểm bắt đầu đến điểm cuối, ở nhiệt độ 750C, không có giai đoạn đun sôi.

- Phương pháp đường hóa hai giai đoạn (hình 2.28) và ba giai đoạn (hình

2.29).

Hình 2.28 Sơ đồ đường hoá hai giai đoạn

Hình 2.29 Sơ đồ đường hoá ba giai đoạn

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

2.4.3 Thủy phân protein

Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ trong thành phần chất hòa tan của dịch đường

đối với bia chỉ chiếm khoảng 5 – 7% so với tổng số chất hòa tan. Tuy nhiên nó đóng

vai trò rất quan trọng trong tiến trình lên men bình thường và định hình chất lượng

của sản phẩm. Pha sản phẩm thấp phân tử của quá trình thủy phân ( axit amin và

peptid) là nguồn dinh dưỡng cho Yeast sau này. Pha có phân tử lượng (albumoza,

pepton, polypeptid) góp phần không nhỏ cho việc tạo vị đậm đà cho bia. Nó còn

tham gia vào việc tạo và giữ bọt cho bia ( cùng với sự hiện diện của hoa houblon).

Trong công nghệ sản xuất bia, hàm lượng các hợp chất thấp phân tử chứa nitơ là

một chỉ số quan trọng, nhưng quan trọng và có ý nghĩa hơn là tỉ lệ giữa các pha thủy

phân. Mỗi loại bia đều có những yêu cầu riêng về tỉ lệ giữa các pha thấp phân tử và

phân tử lượng trung bình. Về cơ cấu thành phần của sản phẩm thủy phân protein,

nói chung là được định đoạt ở giai đoạn đường hóa.

Thủy phân protein ở giai đoạn đường hóa khác với giai đoạn nảy mầm ở thành

phần các chất tạo thành. Thủy phân ở giai đoạn ươm mầm thì mang tính chiều sâu

(sản phẩm chủ yếu là phân tử thấp). Giai đoạn đường hóa có mức độ thô hơn (sản

phẩm chủ yếu thuộc phân tử lượng trung bình, albumoza, pepton,peptid bậc cao).

Một phần các sản phẩm thủy phân đã hòa tan vào dịch đường, sẽ biến tính và kết

tủa ngay ở giai đoạn đường hóa, một phần nữa sẽ biến tính và kết tủa ở quá trình

đun sôi dịch đường với hoa houblon. Có ý nghĩa đối với bia là phần chứa nitơ tồn

tại lại trong dịch đường hóa sau hai giai đoạn đó. Chúng chính là các protein bền

nhiệt. Trong phần này có hai loại sản phẩm: loại không bao giờ kết lắng và tạo dung

dịch bền vững trong bia, loại tuy trước mắt chưa kết lắng nhưng ở điều kiện nào đó

nó sẽ kết lắng và đó là chính là nguyên nhân gây đục cho dịch đường và bia. Trong

quá trình sản xuất loại bỏ được dạng này càng nhiều càng tốt.

Tham gia thủy phân ở giai đoạn đường hóa có hai loại enzyme là enzyme

exopeptidase (còn gọi là peptidase phân cắt polypeptid thành dipeptid và sau đó

thành axit amin, có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất) và endopeptidase (Proteinase

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

phân cắt liên kết peptid của protein để tạo thành albumoza, pepton, polypeptid, pH

tối thích là 4.6 – 4.9).

2.5 Chỉ tiêu chất lượng

2.5.1 Chỉ tiêu về cảm quan (cid:1) Độ bọt

Bọt của bia được hình thành do sự giải phóng CO2 có trong bia. Bia được phân

biệt với các loại đồ uống khác bởi tạo được bọt bền hơn. Một lớp bọt dầy và rất bền

trong cốc làm cho bia trở nên hấp dẫn, bọt bia sánh lại cũng góp phần tạo cảm giác

dịu mát.

Chiều cao lớp bọt (cm): ≥ 2cm

Trạng thái: bọt mịn trắng, dưới đáy cốc thường xuyên có lớp bọt nhỏ ly ty tách

ra và thoát lên bề mặt, thời gian giữ bọt từ 3 – 5 phút.

(cid:1) Màu sắc

Có màu vàng của dung dịch Iot 0.1N.

(cid:1) Độ trong: trong suốt không có cặn (cid:1) Hương vị: đặc trưng là vị đắng dịu của hoa houblon, thơm ngọt không có

vị lạ.

2.5.2 Các chỉ tiêu hoá học (cid:1) Độ đường ban đầu: 12ºBX (cid:1) Hàm lượng cồn (%): 3 – 4.5 (cid:1) Độ đường cuối: 2 – 3ºBX (cid:1) Đạm tổng: 3.5 – 5 g/l (cid:1) Este (mg/lít): 15 – 50 (cid:1) Andehit (mg/lít): 10 -15 (cid:1) Axit hữu cơ (mg/lít): 150 – 200 (cid:1) Glixerin (g/l): 2 – 3

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương tiện nghiên cứu

3.1.1 Thời gian địa điểm

Thời gian: Từ ngày 15/04/2011 đến ngày 15/06/2011.

Địa điểm: Phòng thí nghiệm khoa Môi trường & Công nghệ sinh học của trường

đại học Kĩ Thuật Công Nghệ TPHCM.

3.1.2 Nguyên vật liệu

Nguyên vật liệu gồm gạo (Tiền Giang), malt, chế phẩm enzyme Termamyl 120L

(của hãng Novo Industry)…

3.1.3 Thiết bị - dụng cụ

• Bếp điện

• Cân phân tích

• Máy nghiền

• Cốc

• Nhiệt kế.

• Brix kế

• pH kế Hanna

• Bình định mức 100 ml.

• Nhớt kế

• Bể điều nhiệt

• Ống đong.

• Erlen, Becker.

• Pipet các loại.

• Phểu

• Ống nghiệm.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

3.1.4 Hóa chất sử dụng

• Enzyme Termamyl 120L

• CaCl2

• H3PO4

• Dung dịch Iot

• Dung dịch đệm Phosphate pH = 6.0

• Dung dịch HCl 0.1N

• Dung dịch tinh bột 1%

• Thuốc thử DNS.

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp lấy mẫu

(cid:1) Phương pháp lấy mẫu

Nguyên liệu malt, gạo (hình 3.1) được sử dụng cùng một loại, một nguồn gốc.

Hóa chất được lấy tại phòng thí nghiệm.

Ta bố trí một dãy thí nghiệm cùng với một nguồn nguyên liệu tại phòng thí

nghiệm.

Hình 3.1 Nguyên liệu gạo sử dụng cho thí nghiệm

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 6 nhân tố với 3 lần lặp lại. Kết quả

tính toán bằng thống kê và phân tích phương sai, kiểm định LSD.

3.2.2 Phương pháp phân tích

Xác định lượng đường tạo ra: sử dụng Brix kế (hình 3.2a)

Xác định độ nhớt của dịch đường tạo ra: sử dụng nhớt kế (hình 3.2b)

Xác định pH : sử dụng pH kế Hanna.

Xác định độ cồn: sử dụng cồn kế.

Định lượng đường khử bằng phương pháp DNS.

(a) (b)

Hình 3.2 Thiết bị dùng để phân tích: Brix kế (a), nhớt kế (b)

3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm

3.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định hoạt tính enzyme Termamyl 120L (cid:1) Mục đích: nhằm xác định hoạt tính, độ tinh sạch của chế phẩm enzyme

Termamyl 120L trên thị trường hiện nay hình 5.3.

(cid:1) Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 1 nhân tố 3

lần lặp lại.

(cid:1) Tiến hành thí nghiệm:

Pha loãng dung dịch enzyme gốc (hệ số pha loãng n = 6*106) bằng dung dịch đệm

phosphate pH = 6.0

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Hình 3.3 Enzyme Termamyl 120L

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm, mẫu đối chứng và mẫu trắng như trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Phương pháp xác định hoạt tính enzyme α-amylase

Mẫu đối

chứng

Mẫu thí nghiệm

Mẫu trắng

2 ml

0 ml

Dung dịch tinh bột 1%

2 ml

Nước cất

1 ml

Đệm

1 ml

Dung dịch NaCl 3%

0.5 ml

Ủ 40ºC trong 10 phút

Dung dịch enzyme

1 ml

Ủ 40ºC trong 30 phút

HCl 1N

1 ml

Enzyme

1 ml

Định mức 100ml bằng nước cất

Iode

0.5 ml

(cid:1) Ghi nhận kết quả:

Đo OD bằng máy so màu ở bước sóng 620nm.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Tính hoạt tính enzyme với công thức theo đơn vị amylse (Smith và Roe: là lượng

enzyme cần thiết để thuỷ phân hoàn toàn 10mg tinh bột sau thời gian phản ứng 30 phút

trong điều kiện thí nghiệm).

3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme Termamyl

120L(αααα - amylase) bổ sung đến hiệu suất thủy phân tinh bột trong nồi gạo.

(cid:1) Mục đích: Nhằm tìm ra tỉ lệ enzyme bổ sung thích hợp vào nồi gạo nhằm đạt

hiệu suất thủy phân tinh bột cao nhất mà không lãng phí đi một lượng enzyme do bổ

sung quá nhiều.

(cid:1) Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên theo phương

pháp 1 nhân tố, 3 lần lặp lại. Mỗi lần sử dụng 50 gam gạo.

• Ao = 0% (mẫu đối chứng).

• A1: 0.04%

• A2: 0.06%

• A3: 0.08%

• A4: 0.1%

Tổng số nghiệm thức: A x n = 5 x 3 = 15 nghiệm thức.

Với n là số lần lặp lại thí nghiệm.

(cid:1) Sơ đồ thí nghiệm

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Gạo

Nghiền

Enzyme Termamyl

Nấu – hồ hóa gạo

Nước, CaCl2

A0 A1 A2 A3 A4

Nghiền

Cháo gạo

Malt

Đường hóa

Lọc tách bã

Dịch nha

(cid:1) Tiến hành thí nghiệm:

Cân các tỉ lệ enzyme Termamyl như trên tương ứng với 50 gam gạo nghiền nhỏ.

Gạo và malt được nghiền nhỏ (hình 3.4) bằng máy nghiền.

Hình 3.4 Gạo và malt nghiền

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Cân gạo nghiền là 50 gam, malt nghiền là 75 gam (tỉ lệ gạo/ malt = 1: 1.5).

Cân hóa chất CaCl2 là 0.04 gam cho mỗi mẫu (tỉ lệ CaCl2 /gạo = 0.08%).

Lấy cốc thủy tinh, cho vào cốc 300 ml nước (tỉ lệ nước : gạo là 6:1), pH nước nằm

trong khoảng 6.5 –8. Cho cốc lên bếp đun, có nhiệt kế theo dõi nhiệt độ nước trong

cốc.

Tiến hành nâng nhiệt nước trong cốc lên 680C, sau đó cho CaCl2, gạo và các tỉ lệ

enzyme Termamyl vào cùng một lúc. Đo pH dịch cháo sau khi cho gạo vào phải nằm

trong khoảng 5.8 – 6.2 nhằm tạo pH thích hợp cho enzyme hoạt động. Nếu pH không

đạt, chỉnh bằng H3PO4.

Tiếp tục nâng nhiệt lên 1000C trong khoảng thời gian là 10 phút. Trong quá trình

nâng nhiệt ta dùng đũa thủy tinh khuấy hỗn hợp nước-gạo để tạo điều kiện cho enzyme

dễ dàng tiếp xúc với cơ chất gạo đồng thời gạo không bị hồ hóa cục bộ (hình 3.5).

Giữ ở nhiệt độ này trong 15 phút.

Hình 3.5 Đun gạo trên bếp có theo dõi nhiệt độ và khuấy

Malt nghiền được cho vào cốc nước (75g malt / 100 ml nước) ở nhiệt độ 52ºC. Giữ

ở nhiệt độ này trong 20 phút

Cho gạo ở 100ºC vào cốc malt 52ºC trong 15 phút

Tiến hành nâng nhiệt độ cốc lên 65ºC và giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Sau đó nâng nhiệt độ lên 75ºC trong 10 phút.

Kết thúc quá trình nấu kiểm tra bằng dung dịch Iot 0.01N

Tiến hành lọc dịch nha, kiểm tra độ đường và độ nhớt của dịch đường (hình 3.6).

Hình 3.6 Dịch đường sau khi lọc

Lặp lại thí nghiệm để có kết quả chính xác hơn.

(cid:1) Ghi nhận kết quả

Đo độ đường tạo ra.

Đo độ nhớt của dịch đường (hình 3.7).

Hình 3.7 Xác định độ nhớt của dịch đường

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng

thủy phân tinh bột của enzyme Termamyl 120L (αααα - amylase ) trong nồi gạo.

(cid:1) Mục đích: Tìm ra nhiệt độ và pH tối thích cho enzyme α - amylase thủy

phân tinh bột trong nồi gạo.

(cid:1) Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên theo phương

pháp 2 nhân tố, 3 lần lặp lại. Mẫu thí nghiệm được chuẩn bị giống thí nghiệm 1.

Nhân tố B: nhiệt độ thay đổi ở 3 mức độ.

• B1 = 60 oC

• B2 = 68 oC

• B3 = 90 oC

Nhân tố C: pH thay đổi ở 3 mức độ.

• C1 pH = 5.5

• C2 pH = 6.0

• C3 pH = 7.0

Tổng số nghiệm thức B x C x n = 3 x 3 x 3 = 27 nghiệm thức.

(cid:1) Sơ đồ thí nghiệm

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Gạo

Nghiền

C1 C2 C3

Nước

C1 C2 C3

Enzyme Termamyl, CaCl2

Nấu – hồ hóa gạo

C1 C2 C3

Cháo gạo

Nghiền

Malt

Đường hóa

Lọc tách bã

Dịch nha

(cid:1) Tiến hành thí nghiệm

Chuẩn bị nước ở 3 mức pH trên bằng H3PO4 .

Chuẩn bị cốc cho vào 300 ml nước đã chỉnh 3 mức pH đã chỉnh ở trên.

Sử dụng tỉ lệ enzyme thích hợp đã chọn ở thí nghiệm 2 để tiến hành thí nghiệm.

Tiến hành dịch hóa và đường hóa ở ba mức độ pH và ba mức nhiệt độ như bảng 3.2

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Bảng 3.2 Sơ đồ dịch hóa và đường hóa ở 3 mức pH và nhiệt độ khác nhau

Nhiệt độ

B1C1

B1C2

B1C3

B2C1

B2C2

B2C3

B3C1

B3C2

B3C3

Tiến hành gia nhiệt nước trong cốc với 3 mức pH, đến 3 mức nhiệt độ ở trên thì bỏ

gạo vào. Thí nghiệm được tiến hành tiếp tục giống như phương pháp thí nghiệm 2.

Sau khi đuờng hóa xong, lọc dịch nha tiến hành đo độ đường và độ nhớt như thí

nghiệm 2.

Lặp lại thí nghiệm thêm 2 lần nữa để có kết quả chính xác hơn

(cid:1) Ghi nhận kết quả

Đo độ đường tạo ra.

Đo độ nhớt của dịch đường.

3.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme Termamyl (αααα -

amylase) vào nồi gạo.

(cid:1) Mục đích: Tìm thời điểm bổ sung thích hợp để phát huy tối đa hoạt lực của

enzyme α - amylase vào nồi gạo.

(cid:1) Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên theo phương

pháp 1 nhân tố, 3 lần lặp lại. Mẫu được chuẩn bị giống thí nghiệm 1.

• Do: 0 phút (mẫu đối chứng).

• D1: 10 phút

• D2: 20 phút

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Tổng số nghiệm thức: D x n = 3 x 3 = 9 nghiệm thức.

Với n là số lần lặp lại thí nghiệm.

(cid:1) Sơ đồ thí nghiệm

Gạo

Nghiền

Nước

CaCl2

Thời điểm bổ sung enzyme Termamyl

Nấu - hồ hóa gạo

Dịch nha

Cháo gạo

Malt

Nghiền

Đường hóa

Bã

Lọc tách bã

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Tiến hành thí nghiệm

Tiến hành thí nghiệm tương tự như thí nghiệm 2 và 3 với các thông số tối ưu như: tỉ

lệ enzyme Termamyl bổ sung, nhiệt độ và pH thích hợp đã chọn ở hai thí nghiệm trên.

Thay đổi thời điểm bổ sung enzyme Termamyl ở 3 mức độ như trên.

Lặp lại thí nghiệm thêm 2 lần nữa để có kết quả chính xác hơn

(cid:1) Ghi nhận kết quả

Đo độ đường tạo ra.

Đo độ nhớt của dịch đường

3.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát thời gian đường hoá

(cid:1) Mục đích: xác định khoảng thời gian hoạt động tốt nhất của enzyme

Termamyl nhằm rút ngắn thời gian đường hoá và tạo dịch đường tốt nhất.

(cid:1) Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên theo phương

pháp 1 nhân tố, 3 lần lặp lại. Mẫu được chuẩn bị giống thí nghiệm 1.

• Eo: 15 phút (mẫu đối chứng).

• E1: 30 phút

Tổng số nghiệm thức: E x n = 2 x 3 = 6 nghiệm thức.

Với n là số lần lặp lại thí nghiệm.

(cid:1) Sơ đồ thí nghiệm

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Gạo

Nghiền

Nước

Nấu - hồ hóa gạo

Enzyme Termamyl, CaCl2

Cháo gạo

Nghiền

Malt

Đường hóa

Lọc tách bã

Dịch nha

(cid:1) Tiến hành thí nghiệm

Tiến hành thí nghiệm tương tự như thí nghiệm 2, 3 và 4 với các thông số tối ưu

như: tỉ lệ enzyme Termamyl bổ sung, nhiệt độ và pH thích hợp, thời điểm bổ sung

enzyme đã chọn ở ba thí nghiệm trên.

Giữ nhiệt cháo gạo ở 100ºC lần lượt theo E0 và E1.

Malt nghiền được cho vào cốc nước (75g malt / 100 ml nước) ở nhiệt độ 52ºC. Giữ

ở nhiệt độ này trong 20 phút

Cho gạo ở 100ºC vào cốc malt 52ºC trong 15 phút

Tiến hành nâng nhiệt độ cốc lên 65ºC và giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Sau đó nâng nhiệt độ lên 75ºC trong 10 phút.

Giữ ở nhiệt độ này cho đến khi hỗn hợp không l àm đổi màu dung dịch Iot 0.01N

thì kết thúc.

Tiến hành lọc dịch đường.

Lặp lại thí nghiệm thêm 2 lần nữa để có kết quả chính xác hơn

(cid:1) Ghi nhận kết quả

Xác định tổng thời gian đường hoá.

Xác định DE bằng phương pháp DNS (xem phụ lục).

• Dựng đường chuẩn

(cid:3) Cho vào 5 ống nghiệm sạch với các chất có thể tích như bảng

3.3

Bảng 3.3 Phương pháp dựng đường chuẩn Glucose

Hoá chất

Ống 1

Ống 2

Ống 3

Ống 4

Ống 5

Glucose (10

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

mg/ml)

Nước cất

9.8

9.6

9.4

9.2

9.0

(ml)

Nồng độ

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

(cid:3) Từ các ống nghiệm trên lấy 1ml ở mỗi ống nghiệm khác và

thêm vào mỗi ống 3ml thuốc thử DNS. Đun sôi đúng 5 phút. Làm lạnh đến nhiệt độ

phòng. Đo mật độ quang ở bước sóng 540nm với đối chứng là nước.

• Xác định hàm lượng đường trong mẫu

(cid:3) Làm tương tự với mẫu dịch đường sau khi nấu gạo.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

3.3.6 Thí nghiệm 6: Đánh giá sự khác biệt giữa bia sử dụng 40% thế liệu

gạo có bổ sung enzyme Termamyl 120L và bia sử dụng 20% thế liệu gạo không bổ

sung enzyme..

(cid:1) Mục đích: phân biệt sự khác nhau về độ cồn và độ đường của bia sử dụng

40% thế liệu gạo có bổ sung enzyme Termamyl 120L và bia sử dụng 20% thế liệu gạo

không có bổ sung enzyme.

(cid:1) Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên theo phương

pháp 1 nhân tố.

• Fo: sử dụng enzyme Termamyl 120L (thế liệu gạo 40%)

• F1: không sử dụng enzyme Termamyl 120L (sử dụng matl lót với tỷ lệ

malt lót : gạo = 1 : 3)

Tổng số nghiệm thức: F x n = 2 x 1 = 2 nghiệm thức.

Với n là số lần lặp lại thí nghiệm.

(cid:1) Sơ đồ thí nghiệm

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Gạo

Malt

Nghiền

Nước

Ngâm

Nấu - hồ hóa gạo

Nấu - đường hóa

Lọc dịch đường

Bã

Hoa houblon

Đun sôi dịch đường

Lắng

Làm lạnh

Nấm men

Lên men

Lọc

Cặn

(cid:1) Tiến hành thí nghiệm

Mẫu F0: nấu gạo có bổ sung enzyme Termamyl + malt (hình 3.8) với các tỷ lệ tối

ưu đạt được từ thí nghiệm 2, 3, 4 và 5.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Hình 3.8 Cốc nấu gạo (bổ sung enzyme Termamyl) + malt

Mẫu F1: nấu gạo sử dụng malt lót (tỷ lệ gạo : malt lót = 3 : 1) + malt (hình 3.9) theo

quy trình nấu của Công ty TNHH nhà máy bia Việt Nam (VBL Hocmon).

Hình 3.9 Cốc nấu gạo (dùng malt lót) + malt

Lọc rửa bã: rữa bả bằng nước nóng 76ºC 3 lần. Thu dịch đường trong (hình 3.10)

(F0) (F1)

Hình 3.10 Dịch đường lọc của 2 mẫu F0 và F1

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Tiến hành nấu hoa houblon: nâng nhiệt lên 76 - 78ºC giữ 10 phút để đường hoá hết

phần tinh bột còn lại. Đun sôi dịch đường 10 phút thì cho ½ hoa bia vào để tạo vị đắng.

Trước khi kết thúc 10 phút cho ½ hoa bia vào để tạo hương.

(F0) (F1)

Hình 3.11 Dịch đường của mẫu F0 và F1 sau khi nấu với hoa

Làm lạnh nhanh: đưa nhanh chóng dịch đường sau khi nấu hoa về nhiệt độ lên men

(cho vào tủ lạnh có theo dõi nhiệt độ).

Nhân giống nấm men (sử dụng nấm men chìm): nấm men được chuyển từ môi

trường Hansen sang môi trường YEPG.

Cấy giống: tỷ lệ cấy giống tối ưu 10-14.106 tế bào/ml men chìm.

Lên men chính: để mẫu trong tủ lạnh đạt nhiệt độ lên men, theo dõi nhiệt độ và khí

thường xuyên. Tiến hành lên men trong thời gian 7 ngày (hình 3.12).

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Hình 3.12 Dịch đường sau khi lên men

(cid:1) Ghi nhận kết quả

Đo độ đường bằng Brix kế.

Đo độ cồn bằng cồn kế.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Trong công nghệ sản xuất bia, giai đoạn đường hóa đóng vai trò hết sức quan trọng.

Nó là yếu tố được quan tâm hàng đầu có tính quyết định đến chất lượng của bia thành

phẩm. Tuy nhiên, theo truyền thống thì giai đoạn này mất nhiều thời gian, tốn nhiều

công sức và hiệu suất thu hồi chất chiết không cao, nhất là đối với bia có sử dụng thế

liệu. Vì thế, việc cải tiến để tăng hiệu suất, tiết kiệm thời gian đường hóa đang rất được

quan tâm. Hiện nay, trên tinh thần “ tiết kiệm là quốc sách hàng đầu” và nguyên liệu

malt ngày càng khan hiếm cho nên malt đang dần được thay thế bằng thế liệu gạo

nhằm hạ giá thành sản phẩm và cải thiện một số tính chất vật lí và hóa học trong bia.

Hiện nay, việc nghiên cứu ứng dụng enzyme trong malt còn khá mới mẻ và chưa được

ứng dụng nhiều. Ở đây enzyme Termamyl được sử dụng nhằm mục đích chủ yếu là

dịch hóa tinh bột để hổ trợ cho hệ enzyme thủy phân triệt để ở nồi malt ở giai đoạn

đường hóa. Đề tài tiến hành nghiên cứu đối với loại sử dụng 40% gạo thay thế.

Đề tài tập trung nghiên cứu enzyme Termamyl bổ sung vào nồi gạo để tìm ra các

điều kiện tối ưu nhất như tỉ lệ enzyme bổ sung, pH, nhiệt độ, thời điểm bổ sung

enzyme thích hợp nhất và thời gian đường hoá nhằm tạo điều kiện thích hợp nhất cho

enzyme phát huy tối đa hoạt lực nhằm tạo ra lượng dextrin cao nhất có thể, hổ trợ tốt

cho quá trình đường hóa ở nồi malt.

4.1 Xác định hoạt tính enzyme Termamyl 120L

Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzyme đặc trưng cho độ thuần khiết của chế

phẩm enzyme. Hoạt độ riêng được biểu thị bằng số đơn vị enzyme ứng với 1ml dung

dịch của chế phẩm.

Phương pháp dựa trên cơ sở thủy phân tinh bột bởi enzyme có trong dịch chế phẩm

nghiên cứu tới các dextrin có phân tử lượng khác nhau. Đo cường độ màu tạo thành

giữa tinh bột và các sản phẩm thủy phân của nó với iot bằng máy so màu quang điện

(bảng 4.1) để tính hoạt độ enzyme.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Bảng 4.1 Kết quả OD đo được ở bước sóng 620nm

Đối chứng

0.541

Thí nghiệm

0.381

Ghi chú:Các giá trị ghi trong bảng là trung bình của ba lần lặp lại thí nghiệm.

Tính kết quả:

(cid:1) Số mg tinh bột bị thuỷ phân:

ODo

381

915

− ODo

541 .0

− .0 541

(cid:1) Hoạt tính toàn phần (đơn vị amylase theo Smith &Roe /g):

915

x 1

817

x 10

SxnxV xm 10

xx 106 x 26.110

Đơn vị KNU (đơn vị do hãng Novo Industry cung cấp – xem phụ lục): 1 KNU là

lượng enzyme cần thiết để thuỷ phân hoàn toàn 5.26g tinh bột sau thời gian phản ứng

60 phút trong điều kiện chuẩn.

1KNU = 5.26 g/60 phút = 5260 mg tinh bột/60 phút = 2630 mg tinh bột/30 phút

120 KNU/ml

1 ml thuỷ phân được 120 x 2630 mg tinh bột/30 phút = 315600 mg tinh bột

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme Termamyl 120L bổ sung vào nồi gạo

đến hiệu suất thu hồi đường

Trong quá trình sản xuất bia, đường hóa là một công đoạn cực kỳ quan trọng nhằm

tạo ra dịch đường hóa (dịch wort) có chất lượng tốt nhất cung cấp cho quá trình lên

men. Ở công đoạn này, ngoài malt đại mạch là thành phần chủ yếu, các nguyên liệu

giàu tinh bột (thế liệu) khác cũng được lựa chọn để thay thế một phần malt đại mạch,

nhằm hạ giá thành sản phẩm, cải thiện một số tính chất vật lý và hóa học cho sản phẩm

bia. Trong đó, gạo là nguyên liệu phổ biến nhất. Tuy nhiên, việc sử dụng các thế liệu

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

này với một tỉ lệ lớn thì lượng enzyme có sẵn trong malt không thể nào thủy phân hết

tinh bột trong malt và gạo. Nên vấn đề đặt ra là cần phải bổ sung thêm một lượng chế

phẩm enzyme từ bên ngoài vào hổ trợ quá trình đường hóa xảy ra nhanh và triệt để

nhằm thu được nhiều dịch nha nhất với chất luợng tốt nhất. Vì vậy, thí nghiệm được bố

trí để tìm ra tỉ lệ enzyme Termamyl thích hợp với tỉ lệ thế liệu gạo thay thế malt là 40%

theo công nghệ nấu bia của nhà máy bia.

Trong thí nghiệm này, quá trình hồ hóa được tiến hành trên 50 gam mẫu gạo bằng

phương pháp nấu gạo của nhà máy bia. Tiến hành thí nghiệm với các tỉ lệ enzyme

Termamyl sử dụng tương ứng là 0%, 0.04%, 0.06%, 0.08% và 0.1% tính theo nguyên

liệu gạo. Do enzyme Termamyl (α - amylase) là enzyme dịch hóa nên sản phẩm tạo

thành chủ yếu là dextrin, còn lượng đường tạo ra rất ít. Vì thế, ta khó có thể lọc được

dịch nếu chỉ dừng lại ở khâu dịch hóa gạo ( nấu gạo) mà phải tiến hành đường hóa tiếp

tục để thu được dịch wort. Với phương pháp này thì ta cho một lượng malt ( tỉ lệ gạo

/malt = 1: 1.5) như nhau ở các mẫu thí nghiệm.

Độ đường (0P) và độ nhớt thu được sau lần lọc thứ nhất ở các tỉ lệ enzyme

Termamyl khác nhau bảng 4.2

Bảng 4.2 Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme đến hiệu suất thủy phân

Độ đường

27.2

27.4

27.8

27.5

Độ nhớt

5 phút 18

5 phút 34

5 phút 35

5 phút 48

5 phút 35

Ghi chú: Các giá trị ghi trong bảng là trung bình của ba lần lặp lại thí nghiệm.

Mỗi lần thí nghiệm đo độ đường ở 3 cốc để có số liệu chính xác.

Sau đây là đồ thị biểu diễn (hình 4.1):

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

27.8

27.5

27.4

27.2

27.5

26.5

26 do duong (P)

25.5

0.04

0.06

0.08

0.1

ty le (% )

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ ezyme Termamyl bổ sung khác

nhau đến độ đường tạo ra ở lần lọc bã thứ nhất .

(cid:1) Thảo luận

Dựa vào số liệu thống kê bảng 4.2 và hình 4.1 cho thấy độ đường trong dịch wort

phụ thuộc vào tỉ lệ enzyme Termamyl sử dụng. Cụ thể là đối với mẫu không có sử

dụng enzyme (mẫu đối chứng) và các mẫu có sử dụng enzyme với các tỉ lệ enzyme

khác nhau (0%, 0.04%, 0.06%, 0.08%, 0.1%) có sự khác biệt về độ đường tạo ra.

Ở các mẫu có sử dụng enzyme, tỉ lệ enzyme bổ sung càng cao thì độ đường tạo ra

càng nhiều. Ta thấy nồng độ enzyme tăng thì tốc độ thủy phân tinh bột tăng do khi có

đầy đủ cơ chất thì tốc độ phản ứng thủy phân tinh bột của enzyme tỉ lệ thuận với nồng

độ enzyme. Bằng chứng là độ đường tạo ra tăng theo tỉ lệ enzyme sử dụng. Tuy nhiên

tốc độ phản ứng không tăng mãi mà khi đến một nồng độ enzyme nhất định nào đó (ở

đây là 0.08%) thì tốc độ phản ứng không tăng nữa (như ở tỉ lệ 0.1%). Điều này được

giải thích là do tỉ lệ enzyme quá cao nên xảy ra hiện tượng bão hòa cơ chất – enzyme

nên tốc độ phản ứng thủy phân tinh bột không tăng lên nữa.

Từ những thảo luận trên và kết quả trong bảng, ta thấy với tỉ lệ enzyme sử dụng là

0.08 % thì khả năng thủy phân tinh bột tạo đường cho quá trình lên men là tốt nhất.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

4.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng thuỷ phân của enzyme

Termamyl 120L.

Do bản chất của enzyme là protein nên nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc

của chúng. Tốc độ của phản ứng enzyme chỉ có thể tăng ở giới hạn nào đó mà protein

chưa bị phá vỡ cấu trúc. Vượt qua nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng enzyme sẽ giảm và dẫn đến mức triệt tiêu. Thí nghiệm được tiến hành ở 3 mức nhiệt độ 600C (nhiệt độ gạo bắt đầu hồ hóa), 680 C (nhiệt độ nấu gạo của nhà máy bia) và 900 C (nhiệt độ tối thích của

enzyme Termamyl). Mục tiêu tiến hành ở những nhiệt độ này là để tìm ra nhiệt độ nấu

gạo tốt nhất cho sự thủy phân cơ chất của enzyme Termamyl.

pH thường ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và ảnh hưởng đến độ

bền protein enzyme. Tốc độ phản ứng sẽ tăng dần đến giá trị cực đại và sau đó sẽ giảm

dần. Ở đây, ta tiến hành thí nghiệm bằng cách chỉnh pH nước bằng H3PO4 ở 3 mức 5.5,

6.0 (pH tối ưu của enzyme Termamyl) và 7.0. Đun nước đến nhiệt độ thích hợp rồi cho

gạo và enzyme Termamyl với nồng độ enzyme 0.08% vào. Tiến hành thí nghiệm nhằm

tìm ra pH thích hợp nhất cho quá trình nấu gạo.

Bảng 4.3 Kết quả của ảnh hưởng pH và nhiệt độ đến hiệu suất thuỷ phân

26.4

27.2

25.8

5 phút 29

5 phút 35

5 phút 12

26.6

5 phút 33

5 phút 59

5 phút 32

26.2

27.6

5 phút 24

5 phút 46

5 phút 18

Ghi chú: Kết quả ghi trong bảng là trung bình của 3 lần lặp lại thí nghiệm.

Mỗi lần thí nghiệm đo độ đường ở 3 cốc để có số liệu chính xác hơn

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Sau đây là đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân

gạo (hình 4.2).

28.5

28

27.6

27.5

27.2

27 (

26.4

26.5

26.2

26 P) g n ờ ư đ ộ Đ

25.8

25.5

24.5

5.5

pH

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến độ đường tạo ra ở

lần lọc bã thứ nhất ở tỉ lệ ezyme Termamyl 0.08%.

(cid:1) Thảo luận

• Ảnh hưởng của nhiệt độ

Dựa vào bảng 4.3 và biểu đồ 4.2 ta thấy rằng ở nhiệt độ 680C độ đường tạo ra là nhiều nhất so với nhiệt độ 600C và 900C. Nguyên nhân là do ở 680C gạo được hồ hóa

từ từ không xảy ra hiện tượng hồ hóa cục bộ.

Còn ở nhiệt độ 600C thì có lẽ là ở nhiệt độ này không đủ cho enzyme hoạt động dẫn đến không thể phát huy hoạt lực tối đa nên lượng đường thu được thấp hơn. Ở 900C,

mặc dù là nhiệt độ tối thích của enzyme nhưng do ở nhiệt độ này gạo bị hồ hóa cục bộ

làm cho enzyme khó tiếp xúc với tinh bột nên hiệu suất thuỷ phân không đạt tối đa.

Mặt khác, nếu tiến hành sản xuất quy mô lớn thì rất khó thực hiện do ở nhiệt độ cao thì

dễ làm hồ hóa cục bộ, khét lớp gạo tiếp xúc với nồi trước trong quá trình đổ gạo vào

nồi gạo nấu và dịch cháo đặc không thể khuấy được.

• Ảnh hưởng của pH

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Dựa vào bảng 4.3 và hình 4.2 ta thấy rằng độ đường tạo ra cao nhất ở nước có pH=

6.0. Điều này hoàn toàn hợp lí vì đây là pH tối thích của enzyme Termamyl 120L (pH

= 6.0 – 6.5) nên enzyme hoạt động tốt nhất, đạt hiệu suất thủy phân tối đa. Do đó, độ

đường tạo ra cao nhất. Thực tế, khi bổ sung gạo vào thì pH nước sẽ tăng lên nhưng ở

qui mô thí nghiệm pH nước không tăng đáng kể nên pH nước sau khi cho gạo vào vẫn

nằm trong khoảng pH = 5.8 - 6.2 tạo điều kiện tối thích của enzyme Termamyl.

Còn nước ở pH = 5.5 và pH = 7.0 không tạo điều kiện tối thích của enzyme

Termamyl nên độ đường tạo ra không cao. Hai pH này là ngưỡng trên và ngưỡng dưới

pH tối ưu của enzyme Termamyl 120L.

Tóm lại, ở điều kiện thí nghiệm nước nấu có pH = 6.0, ở nhiệt độ 680C thì quá trình

thủy phân tinh bột của enzyme tốt nhất.

4.4 Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme Termamyl 120L.

Ngoài các yếu tố tỉ lệ enzyme , pH và nhiệt độ tối thích, để enzyme có thể phát huy

tối đa hoạt lực của nó thì thời điểm bổ sung enzyme cũng rất quan trọng. Nó góp phần

phát huy tối đa hoạt lực của enzyme từ đó tốc độ phản ứng thủy phân tinh bột đạt giá

trị cao nhất, tinh bột bị thủy phân hoàn toàn.

Bảng 4.4 Kết quả ảnh hưởng của thời điểm bổ sung đến kết quả thuỷ phân

Độ đường

28.6

27.4

26.8

Độ nhớt

7 phút 41

5 phút 37

5 phút 24

Ghi chú: Kết quả ghi trong bảng là trung bình của 3 lần lặp lại thí nghiệm.

Mỗi lần thí nghiệm đo độ đường ở 3 cốc để có số liệu chính xác.

Sau đây là đồ thị biểu diễn (hình 4.3)

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

28.6

28.5

27.4

27.5

26.8 độ đường (P)

26.5

25.5

thời gian (phút)

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn độ đường (0P) thu được sau lần lọc thứ nhất (nha cốt) ở

các thời điểm bổ sung enzyme khác nhau ở tì lệ enzyme Termamyl 0.08%.

(cid:1) Thảo luận

Từ bảng 4.4 và hình 4.3 ta thấy rằng: thời điểm bổ sung enzyme thích hợp là 0 phút

tức thời điểm cho enzyme xuống cùng lúc với gạo và hóa chất CaCl2.

Lí giải cho trường hợp cho enzyme vào sau khi đã cho gạo vào trước 10 phút và 20

phút, độ đường tạo ra không cao. Nguyên nhân là do gạo khi cho vào nấu, gia nhiệt

trong 10 phút, 20 phút nhiệt độ của nước tăng nhanh làm cho gạo bị hồ hóa cục bộ gây

nên hiện tượng vón cục. Do nâng nhiệt nấu gạo bằng bếp điện nên ta không kiểm soát

được khả năng giữ nhiệt nên nhiệt gia tăng rất nhanh dẫn đến dễ làm gạo bị hồ hóa cục

bộ. Chính điều này đã hạn chế sự tiếp xúc với cơ chất của enzyme nên hiệu quả thủy

phân tinh bột không cao, độ đường tạo ra không đạt tối đa.

Từ những thảo luận trên ta thấy rằng thời điểm bổ sung enzyme tốt nhất là cho cùng

lúc với gạo ở 68ºC.

4.5 Khảo sát thời gian đường hoá.

Thời gian diễn ra quá trình đường hoá cũng là một yếu tố khá quan trọng nhằm tạo

đủ điều kiện cho hệ enzyme hoạt động tốt nhất. Thời gian diễn ra quá trình hồ hoá

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

nhằm phát huy tối đa hoạt lực của chế phẩm enzyme Termamyl giúp tinh bột thuỷ phân

dễ dàng hơn, cũng nhằm rút ngắn thời gian đường hoá.

Kết quả đạt được

Phương trình đường chuẩn: y = 0.3872x – 0.4752 (xem phụ lục)

Bảng 4.5 Kết quả ảnh hưởng của thời gian đường hoá đến hiệu suất thuỷ phân

0.728

0.797

DE (mg/ml)

155.372

328.564

Thời gian

5 giờ 25 phút 4 giờ 15 phút

đường hoá

DE được xác định khi nâng nhiệt độ khối cháo gạo lên 100ºC sau các khoảng thời

gian 15 và 30 phút ở tỷ lệ enzyme 0.08%

Ghi chú: Kết quả ghi trong bảng là trung bình của 3 lần lặp lại thí nghiệm.

Mỗi lần thí nghiệm đo DE ở 3 cốc để có số liệu chính xác.

Sau đây là đồ thị biểu diễn (hình 4.4)

328.564

350

300

250

155.372

200

DE (mg/ml)

150

100

thời gian (phút)

Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn DE (mg/ml) thu được sau quá trình nấu gạo ở các thời

điểm khác nhau ở tỉ lệ enzyme Termamyl 0.08%.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

(cid:1) Thảo luận

Từ bảng 4.5 và hình 4.4 ta thấy rằng: thời điểm kéo dài quá trình nấu gạo giúp cho

enzyme hoạt động tốt hơn, hồ hoá lượng tinh bột trong gạo nhiều hơn nhằm rút ngắn

quá trình đường hoá về sau.

Lí giải cho trường hợp kéo dài khoảng thời gian hoạt động của enzyme cho DE cao

hơn vì khi đó enzyme đủ thời gian hoạt động để thuỷ phân hết lượng tinh bột có trong

gạo trước khi cho malt vào. Đồng thời nó cũng rút ngắn thời gian đường hoá vì khi đó

tinh bột trong gạo đã được thuỷ phân gần như hoàn toàn nên khi cho malt vào hệ

enzyme chỉ cần hoạt động nhằm thuỷ phân các chất không hoà tan trong malt và lượng

nhỏ tinh bột còn sót lại trong gạo.

Từ những thảo luận trên ta thấy rằng nên kéo dài thời điểm nấu gạo ở 100ºC là 30

phút, khi đó tổng thời gian đường hoá sẽ rút ngắn còn 4 giờ 15 phút.

4.6 Đánh giá sự khác biệt giữa bia có sử dụng enzyme Termamyl 120L và bia sử

dụng malt lót.

Đây là thí nghiệm hoàn thiện sản phẩm, nhằm đánh giá sự khác biệt giữa bia có sử

dụng enzyme Termamyl 120L thế liệu gạo 40% và bia không sử dụng enzyme với thế

liệu gạo 20%.

Bảng 4.6 Kết quả của độ đường và độ cồn sau khi lên men

Độ đường của

28.6

30.6

dịch đường (ºP)

Độ đường sau

15.2

lên men (ºP)

Độ cồn

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Độ đường của 2 mẫu dịch đường trước khi lên men được chỉnh về cùng 1 độ

đường.

(cid:1) Thảo luận

Từ số liệu có được ta có thể thấy không có sự khác biệt đáng kể về độ đường và độ

cồn của 2 mẫu bia. Việc sử dụng enzyme Termamyl 120L vào quy trình đường hoá

không làm thay đổi đáng kể chất lượng của bia, ngoài ra nó còn tiết kiệm một lượng

lớn malt lót và tăng tỷ lệ thế liệu gạo. Như vậy có thể nói khi sử dụng thế liệu với tỷ lệ

cao 40% (có bổ sung enzyme) thì chất lượng của dịch đường và bia thu được so với

dịch đường nấu từ 80% malt (20% thế liệu gạo) không có sự khác biệt đáng kể.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

5.1 Kết luận

Qua kết quả nghiên cứu từ các thí nghiệm với các điều kiện thí nghiệm khác nhau

về tỉ lệ enzyme, nhiệt độ, pH, thời điểm bổ sung enzyme và thời gian diễn ra quá trình

đường hoá. Em xin rút ra một số kết luận như sau:

(cid:1) Xác định hoạt tính của enzyme thương phẩm trên thị trường hiện nay là

2.82*106 (đơn vị hoạt tính amylase theo Smith and Roe/g).

(cid:1) Từ thí nghiệm khảo sát tỉ lệ enzyme Termamyl 120L bổ sung ta thấy ở tỉ lệ

0.08 % enzyme sẽ cho khả năng thủy phân tinh bột tốt nhất.

(cid:1) Ở nước có pH = 6.0 và nhiệt độ 680C thì enzyme Termamyl 120L cho quá

trình thủy phân tinh bột đạt hiệu suất cao.

(cid:1) Thời điểm bổ sung enzyme Termamyl cùng lúc cho gạo xuống cho hiệu suất

thủy phân tinh bột cao nhất.

(cid:1) Thời gian diễn ra quá trình đường hoá thích hợp để enzyme Termamyl 120L

hoạt động tốt nhất là 4 giờ 15 phút với thời gian giữ nhiệt nồi gạo ở 100ºC là 30 phút.

(cid:1) Từ thí nghiệm trên ta có thể nâng tỷ lệ sử dụng thế liệu gạo trong quy trình

sản xuất bia từ 20% lên 40% (có bổ sung thêm enzyme Termamyl 120L) mà không

làm thay đổi độ đường và độ cồn của bia thành phẩm.

Từ các thí nghiệm của đề tài ta có được một quy trình đường hoá gạo và malt có sử

dụng enzyme Termamyl 120L trong công nghệ sản xuất bia Lager với 40% thế liệu

gạo.

5.2 Đề nghị

Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên em không thể nghiên cứu hết tất cả các yếu

tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa cũng như một số yếu tố khác ảnh hưởng đến

hoạt tính xúc tác của enzyme Termamyl (α - amylase) đến hiệu suất thủy phân tinh bột.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Và vì đề tài mới khảo sát, thiết bị dụng cụ thực hiện còn hạn chế nên đề tài chỉ dừng

lại ở khâu lọc nha lần thứ nhất, tách bã dịch đường hóa mà không tiến hành rửa bã, đun

sôi dịch wort với hoa houblon và lắng cặn để ra dịch wort hoàn chỉnh chuẩn bị cho quá

trình lên men được. Sau đây, em có một số đề nghị sau:

(cid:1) Tiến hành nghiên cứu với qui mô lớn hơn để thấy được sự khác biệt rõ rệt về

hiệu suất đường hóa giữa phương pháp nấu bia truyền thống không sử dụng enzyme

(malt lót) với phương pháp có sử dụng enzyme để ứng dụng vào sản xuất.

(cid:1) Tiến hành nghiên cứu trên các loại chế phẩm enzyme khác để tìm ra loại

enzyme thích hợp nhất cho quá trình đường hóa ở các loại bia có tỉ lệ gạo thay thế khác

nhau.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt:

1. Bùi Ái (2009), Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, Đại học

Quốc Gia, thành phố Hồ Chí Minh.

2. Nguyễn Đức Lượng (2004), Công nghệ enzyme, Đại học Quốc Gia, thành phố Hồ

Chí Minh.

3. GS.TS. Nguyễn Thị Hiền (2009), Khoa học Công nghệ Malt và Bia, Nhà xuất bản

Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

4. TS Nguyễn Hoài Hương (2009), Thực hành hoá sinh, trường đại học Kỹ thuật và

công nghệ thành phố Hồ Chí Minh.

5. TS Nguyễn Hoài Hương (2009), Thực hành công nghệ lên men, trường đại học Kỹ

thuật công nghệ thành phố Hồ Chí Minh.

6. TS Nguyễn Xuân Phương (2006), Cơ sở lý thuyết và kỹ thuật sản xuất thực phẩm,

Nhà xuất bản Giáo dục.

7. PGS.TS. Lê Thanh Mai (2007), Các phương pháp phân tích ngành Công nghệ lên

men, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

8. Lê Văn Việt Mẫn (2009), Công nghệ sản xuất thức uống, Nhà xuất bản đại học

Quốc Gia, thành phố Hồ Chí Minh.

Tài liệu tiếng Anh:

1. Chris Boulton and David Quain (2001), Brewing Yeast & Fermentation, Blackwell

Science Ltd.

2. Ted Goldammer (2000), The Brewer’s Handbook, Apex Publishers.

3. Dennis E. Briggs (2004), Brewing: Science and Practice, Woodhead Publishing

Limited, Abington Hall, Abington, Cambridge CB1 6AH, England.

Tài liệu từ Internet:

1. http://byo.com/mrwizard/1017.html

2. http://en.wikipedia.org

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

3. http://en.wikipedia.org/wiki/Homebrewing

4.. http://www.amwayz.com/beer-brewing/default.htm

5. http://www.beer-brewing-advice.com

6. http://www.vnulib.edu.vn

7. http://congnghehoahoc.org

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

PHỤ LỤC

PHÂN TÍCH THỐNG KÊ

THÍ NGHIỆM 2

Kiểm định LSD sự thay đổi độ đường theo tỉ lệ enzyeme Termamyl 120L

THÍ NGHIỆM 3

Phân tích phương sai sự thay đổi độ đường ở tỉ lệ enzyme Termamyl 0.08% theo

nhiệt độ và pH

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Kiểm định LSD sự thay đổi độ đường theo pH ở tỉ lệ enzyeme Termamyl 0.08%

Kiểm định LSD sự thay đổi độ đường theo nhiệt độ ở tỉ lệ enzyeme Termamyl

0.08%

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Kiểm định LSD sự thay đổi độ đường theo nhiệt độ ở pH = 5.5 ở tỉ lệ enzyeme

Termamyl 0.08%

Kiểm định LSD sự thay đổi độ đường theo nhiệt độ ở pH = 6.0 ở tỉ lệ enzyeme

Termamyl 0.08%

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Kiểm định LSD sự thay đổi độ đường theo nhiệt độ ở pH = 7 ở tỉ lệ enzyeme

Termamyl 0.08%

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

THÍ NGHIỆM 4

Kiểm định LSD sự thay đổi độ đường theo thời điểm bổ sung enzyme ở tỉ lệ enzyeme

Termamyl 0.08%

PHƯƠNG PHÁP DNS (acid dinitro – salicylic)

THÍ NGHIỆM 5:

Phương pháp này dựa trên cơ sở phản ứng tạo màu giữa đường khử với thuốc thử

DNS. Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ đường khử trong

một phạm vi nhất định. So màu tiến hành ở bước song 540nm. Dựa theo đồ thị đường

chuẩn của glucose tinh khiết với thuốc thử DNS sẽ tính được hàm lượng đương khử

của mẫu nghiên cứu.

Thuốc thử DNS: cân 5g DNS và 300ml nước cất vào cốc, hoà tan ở 50ºC, sau đó

cho thêm 5ml dung dịch NaOH 4M. Cuối cùng cho 150g muối tartrat kép hoà tan rồi

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

cho vào bình định mức và thêm nước cất đủ 500ml, đựng trong lọ thuỷ tinh sẫm màu.

Chuẩn 3ml thuốc thử DNS bằng HCl 0.1N với chỉ thị phenolphthalein, nếu hết 5 – 6ml

HCl là được.

Dung dịch glucose chuẩn: pha sẵn dung dịch glucose chuẩn 10 mg/ml.

Dựng đường chuẩn glucose, đo mẫu ở bước sóng 540nm

Hóa chất

Ống 1

Ống 2

Ống 3

Ống 4

Ống 5

Ống ĐC

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Glucose 10 (mg/ml)

9.8

9.6

9.4

9.2

9.0

Nước cất (ml)

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Nồng độ (mg/ml)

0.240

0.610

1.086

1.462

1.882

OD540nm

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Như

GVHD: TS. Nguyễn Hoài Hương

Đồ thị đường chuẩn Glucose

y = 0.3872x - 0.4752 R2 = 0.993

1.882

1.5

1.462

)

1.086

m n 0 4 5 (

0.61

0.5

D O

0.24

-0.5

đường khử

Đồ thị đường chuẩn glucose

Phương trình đường chuẩn: y = 0.3872x – 0.4752

Từ phương trình đồ thị đường chuẩn ta tính được x (mg/ml) đường khử trong dung

dịch đường pha loãng:

(cid:1) Mẫu E0 pha loãng 50 lần (n = 50), OD540nm = 0.728 0.728 = 0.3872x – 0.4752

.3=⇒ x

107

DE = x*50 = 155.372 (mg/ml) (cid:1) Mẫu E1 pha loãng 100 lần (n = 100), OD540nm = 0.797

0.797 = 0.3872x – 0.4752

.3=⇒ x

286

DE = x*100 = 328.564 (mg/ml)

Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm enzyme Termamyl 120L (α-amylase) đến hiệu suất thủy phân tinh bột ở nồi gạo trong công nghệ sản xuất bia

Chủ đề:

Báo cáo thực tập kỹ thuật công nghệ

Báo cáo thực tập kỹ thuật hóa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME TERMAMYL 120L (α-amylase) ĐẾN HIỆU SUẤT THUỶ PHÂN TINH BỘT Ở NỒI GẠO TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA.

Ngành:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Hoài Hương

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Hồng Như

MSSV: 107111113

Lớp: 07DSH02

TP. Hồ Chí Minh, 2011

2.2.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme

amylase

Đun sôi dịch đường

Đóng thùng, vô keg

3.1.4 Hóa chất sử dụng

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp lấy mẫu

Hình 3.1 Nguyên liệu gạo sử dụng cho thí nghiệm

3.2.2 Phương pháp phân tích

Hình 3.2 Thiết bị dùng để phân tích: Brix kế (a), nhớt kế (b)

3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm

3.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định hoạt tính enzyme Termamyl 120L (cid:1) Mục đích: nhằm xác định hoạt tính, độ tinh sạch của chế phẩm enzyme

Hình 3.3 Enzyme Termamyl 120L

Bảng 3.1 Phương pháp xác định hoạt tính enzyme α-amylase

3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme Termamyl

120L(αααα - amylase) bổ sung đến hiệu suất thủy phân tinh bột trong nồi gạo.

Hình 3.4 Gạo và malt nghiền

Hình 3.5 Đun gạo trên bếp có theo dõi nhiệt độ và khuấy

Hình 3.6 Dịch đường sau khi lọc

Hình 3.7 Xác định độ nhớt của dịch đường

3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng

thủy phân tinh bột của enzyme Termamyl 120L (αααα - amylase ) trong nồi gạo.

3.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme Termamyl (αααα -

amylase) vào nồi gạo.

CaCl2

3.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát thời gian đường hoá

Bảng 3.3 Phương pháp dựng đường chuẩn Glucose

3.3.6 Thí nghiệm 6: Đánh giá sự khác biệt giữa bia sử dụng 40% thế liệu

gạo có bổ sung enzyme Termamyl 120L và bia sử dụng 20% thế liệu gạo không bổ

sung enzyme..

Đun sôi dịch đường

Hình 3.8 Cốc nấu gạo (bổ sung enzyme Termamyl) + malt

Hình 3.10 Dịch đường lọc của 2 mẫu F0 và F1

Hình 3.11 Dịch đường của mẫu F0 và F1 sau khi nấu với hoa

Hình 3.12 Dịch đường sau khi lên men

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Xác định hoạt tính enzyme Termamyl 120L

Bảng 4.1 Kết quả OD đo được ở bước sóng 620nm

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme Termamyl 120L bổ sung vào nồi gạo

đến hiệu suất thu hồi đường

Bảng 4.2 Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme đến hiệu suất thủy phân

27.8

27.5

27.4

27.2

26

do duong (P)

ty le (% )

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ ezyme Termamyl bổ sung khác

nhau đến độ đường tạo ra ở lần lọc bã thứ nhất .

4.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng thuỷ phân của enzyme

Termamyl 120L.

Bảng 4.3 Kết quả của ảnh hưởng pH và nhiệt độ đến hiệu suất thuỷ phân

28

27.6

27.2

27

(

26.4

26.2

26.2

26

P) g n ờ ư đ ộ Đ

25.8