Thực hành công nghệ lên men

Chia sẻ: Quini Jun | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

521
lượt xem 192
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo bài giảng Thực hành công nghệ lên men

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thực hành công nghệ lên men

B GIÁO D C & ÀO T O TRƯ NG I H C K THU T CÔNG NGH TP.HCM KHOA MÔI TRƯ NG & CÔNG NGH SINH H C BÀI GI NG TH C HÀNH CÔNG NGH LÊN MEN Biên so n: TS. Nguy n Hoài Hương - 2009 - 1
- N I DUNG TH C HÀNH Bài 1 : Lên men bia (25 ti t) Bài 2 : S n xu t nư c tương b ng phương pháp lên men/ k t h p hóa gi i (20 ti t) Bài 3: S n xu t yoghurt (15 ti t) 2
Bài 1: Lên men bia A. Lý thuy t I. Gi i thi u Bia là lo i u ng có c n và có gas ã có t c xưa, thơm ngon và b dư ng. Công ngh s n xu t bia ã xu t hi n trên th gi i hàng ngàn năm vào ư c du nh p vào Vi t Nam hơn m t trăm năm nay. Bia là u ng b t ngu n t Ai C p c i c n trong bia th p (3-8%) và nh có CO2, khi rót bia t o nên nhi u b t gây s ng khoái khi u ng. Giá tr dinh dư ng c a bia khá cao, trong bia có nhi u vitamin nhóm B và các nguyên t vi lư ng. Vì v y công ngh s n xu t bia không ng ng phát tri n và hoàn thi n trên th gi i. II. Nguyên li u và thi t b 3
1. Nguyên li u: a) Có th s n xu t bia thu n túy t malt ( i m ch n y m m) ho c có b sung th li u ( g o , i m ch…) gi m giá thành. Khi n u malt nhi t thích h p, tinh b t malt s ư c h enzyme amylase (alpha và beta amylase) g i chung là diastase th y phân thành ư ng maltose. i m ch (Hordeum distichum) Ht i m ch b) Hoa bia (hoa houblon): là nguyên li u cơ b n th hai ng sau malt trong công ngh s n xu t bia. Hoa bia làm cho bia có v ng d u, hương thơm c trưng và làm tăng kh năng t o và gi b t. Thành ph n chính c a hoa bia mà ta quan tâm là các ch t ng g m acid ng và nh a ng; tannin; tinh d u. Trong công ngh s n xu t bia ngư i ta s d ng tr c ti p hoa bia ho c ch phNm t hoa bia b t hoa hay cao hoa bia. c) N m men Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces carlsbergensis là hai lo i n m men thư ng ư c s d ng lên men bia. Các loài n m men lên men bia thu c lo i y m khí tùy ti n. Khi có oxy chúng tăng sinh kh i nh hô h p t bào, khi không có oxy chung lên men t o thành ethanol và CO2 theo phương trình: 4
ư ng + Nitơ amine t do + N m men + Oxy → Ethanol + CO2 + N m men (150 g/l) + (150 mg/l) (1g/l) (25 mg/l) (45g/l) (42g/l) (5g/l) c tính lên men c a hai loài n m men này có nhi u i m khác nhau dùng lên men các lo i bia khác nhau c tính N m men n i N m men chìm Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carlsbergensis Lo i bia: Ale Lo i bia: Lager 10-25oC 0-10oC Nhi t lên men Cơ c h t Ch y u lên men ư ng ơn Lên men t t glucose, mannose, (glucose, fructose), ư ng ôi galactose, fructose, saccharose, (saccharose, maltose), khó lên maltose và c raffinose. men ư ng tam (raffinose) Kh năng lên Lên men m nh trên b m t môi Lên men m nh trong lòng môi men trư ng trư ng Kh năng t o K t bông trên b m t, bia khó K t chùm l ng xu ng áy, bia bông, k t l ng trong t nhiên trong t nhiên C u t o t bào n m men 5
Khu n l c n m men (x 100) a) N m men lên men n i b) N m men lên men chìm c) N m men d i d) Ph gia Làm gi m c ng c a nư c: Al2(SO4)3, CaSO4; i u ch nh pH = H2SO4, acid lactic, CaCl2 Ch t ch ng oxy hóa: acid ascorbic Ch t t o màu: caramen. III. Yêu c u ch t lư ng (TCVN7042:2002) B ng 1 – Yêu c u c m quan c a bia hơi Tên ch tiêu Yêu c u 1. Màu s c c trưng c a t ng lo i s n phNm 2. Mùi c trưng c a bia s n xu t t hoa houblon và malt i m ch, không có mùi l 3. V c trưng c a bia s n xu t t hoa houblon và malt i m ch, không có v l 4. B t B t tr ng, m n 5. Tr ng thái c trưng c a t ng lo i s n phNm B ng 2 – Yêu c u i v i các ch tiêu hoá lý Tên ch tiêu Mc 1. axit, s mililit NaOH 1 N trung hòa h t 100 ml bia hơi 1,8 ã ui 6
h t CO2, không l n hơn 2. Hàm lư ng diaxetyl, mg/l, không l n hơn 0,2 3. Hàm lư ng etanol (c n), % (V/V) Theo tiêu chuNn ã ư c công b c a nhà s n 4. Hàm lư ng ch t hoà tan ban u xu t Ch tiêu v kim lo i n ng, vi sinh (xem TCVN7042:2002) IV. Sơ công ngh lên men bia malt thu n túy Các quá trình chính trong công ngh lên men bia: 1. N u bia: tinh b t dư i tác d ng c a enzyme amylase trong malt (ho t l c diastase …). Khi n u bia có th li u c n b sung enzyme tăng v n t c ư ng hóa. Enzyme thư ng s d ng: Termamyl ngu n g c vi khuNn, ch u nhi t. Gi n n u là th hư ng d n quá trình n u: s thay i nhi t theo th i gian. Các giai o n trong quá trình n u bia: lên 38 – 40oC trong 30 min. i u ch nh Malt: nư c tr n theo t l 1:4 r i ưa nhi t pH v 5,5 b ng H2SO4. Khi này các enzyme hemicellulase, glucanase, protease ư c ho t hóa th y phân glucan ho c protein ph c t p bao quanh h t tinh b t t o i u ki n cho enzyme amylase th y phân tinh b t. lên 52oC gi 30 min: quá trình enzyme protease th y phân protein Nâng nhi t thành amino acid và peptide t o ngu n dinh dư ng cho n m men. Thành ph n này c hi m 5-7% ch t hòa tan c a d ch ư ng. Ngoài ra thành ph n này còn giúp bia có hương v m à, có kh năng gi b t. 7
lên 65oC gi nhi t trong 30 min Nâng nhi t enzyme amylase ho t ng th y phân tinh b t thành các ư ng có kh năng lên men. lên 72oC gi 20 min Nâng nhi t enzyme amylase ho t ng lên 78oC gi 30 min r i l c. Nâng nhi t i u ki n ho t ng c a các enzyme trong malt: ư ng hóa k t thúc khi p h n ng gi a iod và tinh b t cho th y màu iod không b thay i. 2 . L c r a bã R a bã b ng nư c nóng 76oC 3 l n Bo m lư ng nư c trong d ch ư ng Ra n khi n ng ch t hòa tan trong nư c r a bã còn 0,3-0,5% thì ngưng. 3. N u hoa: 8
M c ích: B t ho t enzyme malt Thanh trùng d ch ư ng Trích ly hoa bia ông t protein trong d ch ư ng Hình thành hương v và màu Hình thành các ch t kh ch ng oxy hóa trong giai on ti p theo Gi m pH d ch ư ng Ti n hành: Nâng nhi t lên 76 – 78oC gi 10 min ư ng hóa n t ph n tinh b t còn l i un sôi d ch ư ng 10 min thì cho ½ hoa bia vào t o v ng. Trư c khi k t thúc 10 min cho ½ hoa bia vào t o hương. 3. Làm l nh nhanh: ưa nhanh chóng d ch ư ng sau khi n u hoa v nhi t lên men 9
4. Nhân gi ng n m men: C n b sung Zn và N. Môi trư ng gi ng kh i ng càng gi ng môi trư ng lên men chính càng t t. S c khí ho c l c óng vai trò quan tr ng. 10
ng th ch nghiêng (r a b ng môi trư ng vô trùng) 10 ml YEPG 24 h, 20oC 100 ml YEPG 3 ngày l c 25oC 2 L YEPG 3 s c khí 25oC 20 L d ch ư ng 3 ngày l c 25oC (Môi trư ng: YEPG: yeast extract 5g/l; peptone 10 g/ l; glucose 20 g/l) 5 . C y g i ng T l c y gi ng t i ưu là 6-10.106 t bào/ml men n i; 10-14.106 t bào/ml men chìm. D ch ư ng càng m c t l c y gi ng ph i càng cao. 6. Lên men chính Hi n nay lên men theo m v n là phương pháp th nh hành. Sau ây là th tăng trư ng c a n m men trong lên men bia. 11
S lư ng t bào Th i gian (gi ) I) Pha lag: N m men h p th toàn b oxy có trong d ch ư ng, t ng h p enzyme c n thi t, t ng h p sterol. Pha lag x y ra trong vòng m t vài gi sau khi c y gi ng. N u môi trư ng giai o n nhân gi ng trư c gi ng giai o n hi n t i pha lag s ng n. II) Pha tăng t c: t bào tăng trư ng và phân chia. ChuNn b lên men. T ng h p glycogen. III) Pha lũy th a: t bào sinh s n và trao i ch t c c i. Chu kỳ phân chia 90-180 phút. B t u lên men. S lư ng n m men có th tăng 1000 l n trong vòng 24 gi . T l c y gi ng nh hư ng nm c phân chia c a t bào. N u c y gi ng t l thích h p 5-15. 106 t bào/ml và phân chia 3 l n (s lư ng t bào tăng 8 l n) thì thu ư c 80-100.106 t bào. 100.106 t bào/ml là n ng n m men cao nh t trong d ch ư ng lên men. Lên men cũng x y ra r t m nh và có hi n tư ng trào b t. IV) Pha gi m t c: x y ra 12-24 gi sau khi c y gi ng. Khi ó oxy ã h t, ch còn quá trình lên men sinh CO2. B t trào m nh. Lên men c c i x y ra trong vòng 12-48 gi , sinh nhi t và CO2. 12
V) Pha cân b ng ng: các ch t dinh dư ng lên men c n ki t. N m men không còn tăng trư ng mà b t u k t bông. Sterol và glycogen ư c t ng h p và d tr trong các pha trư c ó b t u ư c s d ng. Kéo dài pha này d n n t phân n m men. Th i gian Bi n i sinh h c Bi n i sinh hóa Bi n i v t lý Giai o n hi u N m men tăng Th y phân ư ng ôi khí: 3 h sau khi trư ng n y ch i thành ư ng ơn Nhi t tăng cy nh oxy còn l i ư ng phân trong thi t b , hô T ng h p glucogen h p t a nhi t t T ng h p acid béo và cc i, xu t hi n sterol nhi u bóng khí to S d ng ngu n N N ng ư ng h u c ơ vô c ơ tăng gi m nhanh trư ng Giai o n k khí : Lên men Sinh C2H5OH và CO2 Áp su t tăng và các s n phNm ph trong ó ester óng vai trò t o hương Các thông s c n theo dõi trong quá trình lên men chính: Hàm lư ng ư ng oBr, pH - - pH u là 5,2-5,6 - pH cu i lên men chính còn 4,4-4,5 do H2CO3 sinh ra - N ng ethanol N ng ethanol 2% n m men phát tri n bình thư ng N ng ethanol 2% - 5%: n m men gi m tăng trư ng N ng ethanol > 5 % n m men ch m d t tăng trư ng nhưng v n lên men N ng ethanol =12% n m men ch m d t lên men Th i gian lên men: 7 – 10 ngày ph thu c vào c n và pH. 13
K t thúc quá trình lên men chính ta thu ư c bia non, mùi v còn n ng, c m quan chưa t. 7. Quá trình lên men ph : Quá trình lên men ph là quá trình - các ph n ng enzyme và phi enzyme di n ra d n nn nh ch t lư ng bia, - các h p ch t t o hương quan tr ng hình thành - diacetyl b phân h y xu ng t i dư i m c quy nh 0,2 mg/l là ch tiêu quy t nh th i gian lên men ph . - Bão hòa bia b ng CO2 tăng v và kh năng t o b t, c ch s phát tri n c a vi sinh v t có h i. Ti n hành: Sau khi tách men, h nhi t ô d ch xu ng 0-1oC, duy trì áp su t 0.9 – 1.2 mg/cm2, ngưng thu h i CO2 khi quá trình lên men ph di n ra 15 ngày. K t thúc quá trình lên ư ng còn l i c 1,9 oBr, tách n t ph n n m men còn l i. Bia sau men ph n ng khi lên men ư c bơm qua thi t b l c. B. Th c hành I. Nguyên li u: Malt nghi n : 5 kg Cao hoa : 1 g N m men Saccharomyces carlsbergensis (lên men chìm) II. D ng c : a) Phòng thí nghi m vi sinh i cương: ĩa Petri, ng nghi m, bình tam giác, máy l c, bu ng m h ng c u, kính hi n vi… 14
Bu ng m h ng c u b) Phòng thí nghi m hóa sinh: Máy so màu c) Phòng thí nghi m công ngh : D ng c o hàm lư ng ch t khô Brix k (khúc x k ) Phù k (T tr ng k ) 15
B chưng c t cn N i n u malt n nhi t Bình lên men bia có khóa khí III. N i dung th c hành 1. Chu n b men gi ng 16
Men chìm l y t b n lên men chính c a nhà máy bia Vinaken, c y trên môi trư ng Hansen. Môi trư ng nhân gi ng YEPG ho c d ch malt ư ng hóa ng th ch nghiêng → ng nghi m 10 ml YEPG → bình tam giác 100 ml d ch malt ư ng hóa. t s lư ng t bào 15-20.107 t bào/ml. Gi ng ph i 2. Chu n b nguyên li u: Xay malt b ng máy xay phòng thí nghi m. 3. Quy trình n u: Malt : nư c = 1: 4 n u theo quy trình mô t ph n lý thuy t theo gi n sau: ư ng hóa n khi th v i iod không i màu. 4. L c qua v i l c (l c nóng) 5. N u hoa bia: Lư ng cao hoa s d ng: 0,02% 6. Làm l nh nhanh v nhi t lên men 8 oC 7 . C y g i ng Bo m c y gi ng vô trùng t 14.107 t bào/ml m t bào c y gi ng dùng bu ng m h ng c u sao cho 17
Xác nh t l s ng c a t bào n m men n u s d ng n m men t l n lên men trư c b ng phương pháp nhu m xanh methylen r i m trong bu ng m h ng c u . T bào s ng không b t màu, t bào ch t b t màu. N u s d ng n m men t t lên men trư c ph i s c khí d ch ư ng. T l c y gi ng 1: 10. 8. Lên men chính Trong phòng thí nghi m lên men trong bình tam giác 1 L mi ng bình bao b ng qu lên men 8oC, bóng cao su. t nhi t bình lên men trong t l nh (ki m soát nhi t ). Ki m tra d ch ư ng trong th i gian lên men Hàm lư ng ư ng ( Brix), pH. 9. Thu ho ch bia non xu ng 2oC Sau lên men chính h nhi t lên men ph và k t l ng n m men. N m men k t l ng ư c thu h i và b o qu n 8oC. Trư c khi s d ng ph i ki m tra t l s ng c a n m men. 10. Phân tích Tài li u “Các phương pháp phân tích ngành công ngh lên men”, PGS.TS Lê Thanh Mai, NXBKHKT, Hà N i 2007 a) Phân tích nguyên li u Xác nh m malt (%): m c 2.1 . S y malt nghi n n tr ng lư ng không i 105oC r i cân Nm W% = (mo-m)/mo x 100 % Xác nh hòa tan c a malt (%): (m c 2.4 ) hòa tan c a malt là lư ng ch t khô trong malt có th hòa tan vào dung d ch trong i u ki n phòng thí nghi m và bi u th theo t l ph n trăm so v i tr ng lư ng c a malt. ó là hàm lư ng ch t hòa tan c a d ch ư ng sau khi ư ng hóa và l c bã malt. 18
hòa tan c a malt: E1(%)= e(W+800)/(100-e) W = Nm malt, % e = hàm lư ng ch t hòa tan c a d ch ư ng, % (theo kh i lư ng) 800 = lư ng nư c c t dùng ư ng hóa 100 g malt, ml hòa tan c a malt tính theo ch t khô tuy t i: E2(%)= E1x 100/(100-W) 20oC (% ch t khô) Xác nh hàm lư ng ch t hòa tan c a d ch ư ng (e) Hàm lư ng ch t hòa tan c a d ch ư ng ư c tính t t tr ng c a d ch ư ng o 20oC d a trên b ng Ph l c 1 () b) Phân tích d ch ư ng trư c, nh t tr ng c a d ch ư ng (d2020) = T tr ng c a d ch ư ng so v i nư c Xác 20oC o b ng t tr ng k r i tra Ph l c 4 () hi u ch nh v 20oC, ho c o b ng Brix k (Hình) r i tra Ph l c 2 () hi u ch nh v 20oC, tra Ph l c 8 () hi u ch nh v t tr ng. Xác nh năng l c ư ng hóa c a malt (ho t tính diastase c a malt): o ho t ng t ng h p c a enzyme alpha và beta amylase () 40oC và dùng Các enzyme trong malt ư c chi t v i nư c th y phân dung d ch tinh b t chuNn. Lư ng ư ng kh t o thành nh ho t ng c a enzyme amylase ư c tính theo phương pháp iod. K t qu ư c tính b ng s g maltose t o thành t 100 g malt i u ki n chuNn. Ho t tính diastase ư c tính theo ơn v WK (Windish-Kolbach) Ho t tính diastase c a m u: DP1 = F(V -V ) VB = th tích Na2S2O3 dùng chuNn iod dư trong m u tr ng ( i ch ng) 19
VT = th tích Na2S2O3 dùng chuNn iod dư trong m u th c (thí nghi m) F = h s chuy n i tính k t qu theo 100 g malt dùng chi t enzyme. Xác nh lên men bi u ki n c a d ch ư ng lên men bi u ki n là lên men khi o hàm lư ng ch t hòa tan trong d ch lên men khi chưa ư i rư u và CO2. lên men bi u ki n = (E1-E2)/E1x100, trong ó: E1: lư ng ch t hòa tan (g) trong 100 ml d ch ư ng trư c khi lên men; E2: lư ng ch t hòa tan bi u ki n (g) trong 100 ml d ch ư ng ã lên men. lên men th c lên men th c là lên men khi o hàm lư ng ch t hòa tan trong d ch lên men khi ã u i h t rư u và CO2. Có th tính lên men th c theo công th c sau: lên men th c= lên men bi u ki n x 0,81. Phân tích n ng rư u Xác nh n ng rư u c a bia: chưng c t và s d ng c n k o n ng rư u Phương pháp chưng c t (chính xác nh t) . o n ng rư u b ng c n k : s d ng c n k (phù k có thang n ng rư u) bia non sau khi ã chưng c t c n. 11. Tính toán Ví d : Malt: Nm, ví d 6%, h s hòa tan, ví d 70% t d ch ư ng 12oBr: Tính lư ng nư c s d ng ư ng hóa nh m Lư ng ch t khô c a malt 5 kg x 0,94 = 4,7 kg Lư ng ch t chi t t malt là: 5 kg x 0,94 x 0,70 = 3,29 kg 20