Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất rượu vang
Trong thời buổi cơng nghiệp hóa - đại hóa nay, với phát triển Công nghệ thông tin, Công nghệ vật liệu mới, Công nghệ sinh học góp phần khơng nhỏ phát triển mặt xã hội Với vai trò khoa học mũi nhọn khoa học sống, Công nghệ sinh học bao gồm ( Sinh học phân tử, Hóa sinh học, Vi sinh vật học, Di truyền học) nhằm tạo công nghệ khai thác Ở quy mô công nghiệp, hoạt động sống vi sinh vật, thực vật động vật Tuy vậy, Ở nước ta việc tiếp cận chủ yếu dừng mức độ lý thuyết Ở quy mơ phịng thí nghiệm Việc ứng dụng Cơng nghệ sinh học vào trình sản xuất Ở quy mơ cơng nghiệp cịn nhiều hạn chế chưa phổ biến Do việc trang bị cho sinh viên học tập nghiên cứu nghành Công nghệ sinh học kiến thức kỹ cần thiết vấn đề thực nghiệm sản xuất cần thiết Bia - loại nước uống phổ biến giới Đó loại nước uống với nồng độ cồn nhẹ, khoảng 5° giàu dinh dưỡng chứa nhiều acid amin thành phần dinh dưỡng khác Hiện ngành công nghệ thực phẩm sản xuất đồ uống phát triển mạnh, đặc biệt sản xuất bia Với đa dạng sản xuất tạo nhiều sản phẩm bia khác như: bia hơi, bia chai, bia đen, bia vàng Với loại thương hiệu như: Heineken, Carlsberg, Halida, Huda, Bia Sài Gòn, Bia Hà Nội, Hàng năm theo thống kê thị trường tiêu thụ, bia nước ta chiếm phần lớn ngành kinh tế hàng hóa dịch vụ Ngày tất nước giới sản xuất tiêu thụ bia với số lượng lớn (hơn 1,5 tỷ lít bia/ năm), bên cạnh việc thay đổi mẫu mã hình dáng sản phẩm nhằm thu hút người tiêu dùng việc nâng cao chất lượng đặc biệt phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm quan trọng Với kiến thức học với trình học tập trường, thời gian thực tập sản xuất cuối khóa học giành cho sinh viên, thân chuyến thực tập giúp mở mang thêm hiểu biết qua có điều kiện vận dụng kiến thức học, từ tìm thiếu sót bổ sung cho hồn thiện ĐỂ hiểu rõ công nghệ sản xuất bia, nhằm ứng vào thực tiễn sản xuất TN, để đem lại suất hiệu kinh tế cao, góp phần thúc day kinh tế tinh nha phát triển, ly chúng tơi thực báo cáo xêmỉ-na: “ứng dụng công nghệ vi sinh rong sản xuất rượu vang, bia” GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA HƠI 2.1 Quy trình sản xuất bia Bia sản xuất từ nguyên liệu Malt đại mạch, nước, hoa houblon nấm men Nhiều loại nguyên liệu thay Malt trình sản xuất gạo, đường loại dẫn xuất từ ngũ cốc Các nguyên liệu phụ khác sử dụng q trình lọc hồn thiện sản phẩm bột trợ lọc, chất ổn định Nhiều loại hóa chất sử dụng trình sản xuất chất tẩy rửa, loại dầu nhờn, chất hoạt động bề mặt tỷ lệ thành phần nguyên liệu phụ thuộc vào chủng loại bia sản xuất Gạo Malt trước đưa vào nấu cần nghiền Malt không nghiền nhỏ mà làm giập vỏ với gạo cần nghiền nhỏ tốt Sau chuyển gạo malt nghiền vào nồi nấu cháo( thiết bị hồ hóa), nấu malt( đường hóa) Sau kết thúc q trình đường hóa bắt đầu chuyển sang cơng đoạn lọc dịch đường đun sôi với hoa houplon, lắng trong, làm lạnh tiến hành trình lên men Sau lên men xong dùng bia Ống vào máy lọc, khóa van, lấy bia vào thùng phủ bột bật cánh khuấy va cho kg bột, kiểm tra van sau mở van để cấp bia vào thùng lọc bật bơm cấp bột Lấy mẫu kiểm tra đỘ ta tiến hành mở vào tank bão hịa, đầy thùng tắt bơm lọc đuổi bia vào thùng bia hồi Tiến hành nạp CO; trước tiên xả van thùng bão hịa để áp suất thùng đóng van lại, buộc đường ống nạp CO; từ bình CO; vào van nạp CO; tank bão hòa Mở CO; từ từ vào tank bão hòa để áp suất tank lên 2,5 atm, sau xả nhẹ van để áp suất 0, kết thúc nạp để bia ổn định 2h sau kiểm tra lượng CO; hòa tan bia Cuối đến cơng đoạn chiết rót, đóng chai, trùng, dán nhãn nhập kho Gao Malt : Nước | Nghiền Nghiền Hồ hóa _ Đường hóa Ỷ Nấu hoa v Lang Men xe gone v gion: Lam lanh | Nhân giống z > Lén men chinh v Lén men phu \ LỌC Chai, nước, xút, điện Ỷ Bão hòa CO, | Rửa chai _ Vv \ Chiết chai Chiết keg Vv Thanh tring Dan nhan Vv y Nhap kho Hinh 2.1: Quy trinh céng nghé san xuất bia HƠI 2.2 Mục đích cơng nghệ q trình 2.2.1 Nghién nguyén liéu * Nghién Malt: tao diéu kién thuan loi cho biến đổi lý, sinh hóa trình đường hóa, nhằm thu chất hịa tan cao Malt duoc nghién nhỏ theo tỷ lệ vỏ chấu: 20 — 25%, tấm: 45 —- 55%, bột: 20 — 30% * Nghiền gạo: nhằm đưa nguyên liệu dạng hạt dạng bột để dễ dàng thấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn chế biến sau Gạo nguyên liệu mà tỉnh bột chúng hồ hóa, chưa tác động enzyme Cấu trúc tỉnh bột chúng cứng, trạng thái chúng khó bị thủy phân, gạo phải nghiền nhỏ tốt, nhằm tách triệt để chất tan tỉnh bột Malt gạo đưa đến phận nghiền nguyên liệu thành mảnh nhỏ, sau chuyển đến nồi nấu để tạo điều kiện cho trình chuyển hóa ngun liệu trích ly tối đa chất hòa tan nguyên liệu Sử dụng thiết bị nghiền khô, máy nghiền búa (nghiền gạo), máy nghiền trục (nghiền malt) 2.2.2 Nấu 2.2.2.1 Hồ hóa đường hóa Nguyên liệu sau say nghiền chuyển vào thiết bị hồ hóa (nổi nấu cháo) đường hóa (nồi nấu malt) cách điều chỉnh hỗn hợp nhiệt độ khác nhờ hệ enzyme thích hợp chuyển hóa chất khơng hịa tan (tỉnh bột) thành chất hòa tan dung dịch (đường glucose, maltose, acid amin) Sau đưa qua nồi lọc để tách dịch đường chất hòa tan khỏi bã bia Hồ hóa: mục đích làm trương nở hoàn toàn nguyên liệu lên tối đa Ở 86°C sau thời gian 30 phút tỉnh bột xem trương nở hoàn toàn, độ nhớt cao, khuấy đảo chậm, dễ bén nồi khơng có lượng malt nhỏ nấu Tỉnh bột hồ hóa thủy phân dễ dàng tỉnh bột chưa hồ hóa Đường hóa: giai đoạn quan trọng định hiệu suất nấu Nguyên liệu qua qua giai đoạn hồ hóa — đường hóa với mục đích chuyển tỉnh bột từ dạng khơng hịa tan sang dạng hịa tan, sau đưa vào q trình đường hóa với malt, tác dụng hệ enzyme malt điều kiện nhiệt độ định mơi trường thích hợp, enzyme hoạt động cắt chất cao phân tử thành chất thấp phân tử 2.2.2.2 Lọc dịch đường Sau kết thúc q trình đường hóa, tồn khối dịch chuyển sang nồi lọc nhằm mục đích tách dịch đường khỏi bã 2.2.2.3 Đun sôi với hoa houblon Dịch đường sau nấu với hoa houblon đun sôi 60 - 90 phút Ở dịch đun sôi với hoa houblon nhiệt độ 100° C, chất dang, tinh dau thom, polyphenol thành phần hoa houblon hòa tan vào dịch đường tạo cho bia có vị đắng, mùi thơm đặc trưng hoa houblon khả giữ bọt cho bia Polyphenol hoa hòa tan vào dịch đường nhiệt độ cao tác dụng với protein cao phân tử tạo phức chất dễ kết lắng làm tăng độ dịch đường ổn định thành phần sinh học bỉa thành phẩm Mục đích trình nhằm ổn định thành phần dịch đường, tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng hoa houblon, vị đắng, gia tăng nồng độ đường, đỘ axit, cường độ màu đồng thời trình đun hoa cịn có tác dụng trùng, tiêu diệt vỉ sinh vật hệ enzyme lại dịch đường 2.2.2.4 Lắng xoáy Dịch sau nau đưa qua nồi lắng xoáy để tách cặn hoa trước đưa vào lên men Dịch đường đưa qua thiết bị làm lạnh nhanh, mục đích đưa dịch đường xuống nhiệt độ lên men thích hợp (8 —- 9° C) đồng thời tránh xâm nhập vi sinh vật vào dịch đường dẫn đến bất lợi cho trình lên men Dịch đường bổ sung oxy đến mức độ cần thiết với lượng men giống thích hợp đưa vào tank lên men, Ở q trình lên men xảy ra, tác dụng tế bào nấm men bia, dịch đường chuyển hóa thành rượu, CO; sản phẩm phụ khác Quá trình nấu sử dụng nhiều lượng dạng nhiệt điện cho việc vận hành thiết bỉ, nước phục vụ mục đích gia nhiệt đun Sơi Hình 2.2: Nồi nấu gạo nồi nấu malt 2.2.3 Lên men 2.2.3.1 Chuẩn bị men giống Nấm men ni cấy phịng thí nghiệm, sau nhân giống điều kiện thích hợp để đạt mật độ nấm men cần thiết cho lên men tiếp men với tỉ lệ 10% so với dịch lên men Men sữa sử dụng lại qua đợt lên men, tiếp men với tỉ lệ 0,5 —- 1% so với dịch lên men Loại nấm men sử dụng lên men bia gồm hai loại là: Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carlsbergensis Hình 2.3: Loại nấm men sử dung Saccharomyces cerevisiae dùng q trình lên men bia cịn Saccharomyces carlsbergensis dùng lên men bia chìm 2.2.3.2 Lên men Dịch đường cấy bổ sung oxy, làm lạnh đến nhiệt độ 10° C tiếp men giống với tỷ lệ quy định để tiến hành lên men với thời gian nhiệt độ thích hợp Việc lên men tiến hành tank có bảo ơn đặt ngồi trời với hệ thống kiểm sốt tự động hóa Hình 2.4: Tank lên men Khí CO; sinh trình lên men thu hồi Thời gian lên men thường — ngày Kết thúc lên men nấm men lắng xuống đáy tank lên men cấy phần để tái sử dụng cho lên men tanÌ: thải bỏ (gợi men sữa) Kết thúc q trình lên men chính, men sữa thu hồi để tái sử dụng bia non chuyển sang chế độ lên men phụ, điều kiện nhiệt độ thấp (0 — 5° C) áp suất bề mặt 0,5 — bar Mục đích q trình lên men để tạo thành phẩm rượu etylic, CO; số sản phẩm có bỉa thành phẩm nhằm định hình hương vị bia Sau q trình lên men từ dịch đường houblon hóa chuyển thành sản phẩm bia non, tác động tế bào nấm men Tuy lượng chất hòa tan bia non thấp so với dịch đường trước lên men thành phần bia non hỗn hợp chất hòa tan, đảm nhận việc tạo hương vị đặc trưng bia thành phẩm sau Ngồi hai sản phẩm rượu etylic khí CO;, q trình lên men cịn tạo nhiều sản phẩm bậc hai Những sản phẩm có vai trị quan trọng việc hình thành hương vị bia - Lượng glixerin: có bia từ — 3g/1 hình thành phân giải đường C¿H;;O¿, có mặt glixerin bia sé lam cho bia có vị mềm hơn, tăng độ đậm đà sản phẩm va tăng khả giữ CO) - Este: sản phẩm bậc hai q trình lên men Nó hình thành kết phản ứng axit bay không bay với loại rượu khác Tổng lượng este bia dao động vào khoảng 30 — 80mg/1 Este có ý nghĩa quan trọng việc hình thành hương thơm dịu bia - Andehit: cấu tử hình thành từ thay đổi chất nấm men tạo thành qua đường oxy hóa loại rượu Lượng andehit làm tăng thêm hương cho bia - Diaxetyl: tạo thành trình hoạt động sống tế bào nấm men, chất lỏng màu vàng có khả kích thích mạnh lên hệ thần kinh người gây đau đầu cho người uống Giai đoạn đầu lên men điaxetyl tạo nên tương đối nhiều, trình lên men phụ tàng trữ điaxetyl giảm rõ rệt, lượng diaxetyl quy định phải nhỏ 0,2 mgil, cấu tử có ảnh hưởng xấu tới chất lượng bia - Axit hữu cơ: hàm lượng trung bình chúng bia khoảng 150 — 200 mg chúng tạo thành trao đổi chất nấm men, vi khuẩn lactic Một số axit hữu thường có bia axit axetic, axit photphoric axit hữu có giá trị việc hình thành chất lượng bia - Rượu bậc cao: thông thường hàm lượng rượu bậc cao có bia khoảng 50 — 60mg/1 t6n tai bia sé lam cho bia có hương, vị khó chịu Các loại rượu bậc cao gây ảnh hưởng xấu tới tính chất cảm giác bia 2.2.3.2 Lén men phu Dich sau kết thúc giai đoạn lên men chuyển sang giai đoạn lên men phụ để hoàn thiện chất lượng bia (tạo hương vị đặc trưng) Quá trình lên men diễn chậm, tiêu hao lượng đường không đáng kể, bia lang bão hòa CO¿ Thời gian lên men từ 14 - 21 ngày tùy loại bia Hình 2.5: Sản phẩm lên men phụ Trong thời gian lên men phụ, nấm men bỉa non tiếp tục lên men lượng đường lại để tạo thành CO; sản phẩm khác Đồng thời lúc lượng diaxetyl tạo thành giai đoạn lên men nấm men khử chuyển thành axeton, chất hữu tác dụng với rượu để tạo thành esfe, tức xảy trình nhằm ổn định thành phẩm tính chất cảm quan sản phẩm Qúa trình lên men phụ trình quan trọng để ổn định thành phần chất lượng bia (tạo hương vị, tạo bọt giữ bọt cho bia) trình khử rượu bậc cao, điaxetyl andehit đến mức độ cho phép làm cho bia thơm đồng thời nhiệt độ áp suất thấp, bọt bia tạo dạng liên kết bền vững, lâu tan va * Sơ đồ lên men: Dịch nha thùng lắng xoáy Hạ lạnh | Dich nha lanh Oxy nam men Bồn lên men | Lên men \ Lên men phụ Không đạt Thu hồi men ———> tải bỏ Vv Vv Hạ lạnh Y Bia chua loc > + Đạt yêu cầu Táisửdụng 2.2.4 Lọc bia bão hòa CO; * Lọc bia Sau lên men bia lọc để đạt độ theo yéu cau Loc bia tiến hành thiết bị lọc ống Việc lọc bia ln thực với trì nhiệt độ lạnh cho bia trước sau lọc khoảng đến -1° C + So loc: Bột trợ lọc Bia chưa lọc Ƒ \ Máy lọc ống CO, > Ỷ Bồn bia Các chất ổn định bia * Bão hịa CO;: Khí CO; bia nhờ q trình lên men rượu Nếm men chuyển hóa đường thành rượu etylic CO; hòa tan bia, nhiên công đoạn sau lên men (nhất khâu lọc bia) CO; bị thất thoát nhiều Vì phải tiến hành nạp đủ CO; cần thiết cho bia, việc nạp tiến hành cách sục CO; từ lên nhằm tăng lượng CO; hòa tan bia đảm bảo chất lượng bia thành phẩm trước đóng chai NHU CẤU NGUYÊN LIEU CHO MOT ME NAU CUA CONG TY 3.1 Nhém nguyén liéu chinh 3.1.1 Malt Malt: la nguyén liéu chinh dé san xuat bia (chiém 70%) + Thành phần hóa học malt đại mạch: - Tinh bột: 55 — 65% tổng hàm lượng chất khơ Hình 3.1: Malt - Protein: - 12% tổng hàm lượng chat khô - Chất béo: 2,5 —- 3% tổng hàm lượng chất khô - Chất khống: 2,5 —- 3% tổng hàm lượng chất khơ - Pentozan: - 9% tổng hàm lượng chất khô - Xenluloza: 4— 5% tổng hàm lượng chất khô bia chưa nghiền Hình 3.2: Malt bia nghiền 3.1.2 Gạo Dùng để thay phần lượng malt (chiếm 30%), Hình 3.3: Gạo + Thành phần hóa học gạo - Tỉnh bột: 70 —- 75% chất khô - Protit: — 8% chất khô - Chất béo: - 1,5% chất khơ - Chất khống: - 1,2% chất khô - Xenlulose: 0,5 — 0,8% chất khô 3.1.3 Hoa houblon Là nguyên liệu thứ hai sau malt đại mạch, dùng để tạo hương vi cho bia, làm bia có vị đắng, vị thơm, hương thơm đặc trưng, làm tăng khả tạo giữ bọt, làm tăng độ bền keo ổn định thành phần sinh học sản phẩm mỌt lượng nước sử dụng rộng rãi việc xử lý nước để có thành phần tính chất thích hợp với mục đích sử dụng sản xuất bia điều cần thiết 3.1.5 Nấm men Trong trình lên men bỉa, thường sử dụng loại nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis Hinh 3.6: Nam men + Yêu cầu kỹ thuật giống nấm men để san xuat bia: - Nấm men bia phải nhân giống từ chủng khiết đời men giống sử dụng — 10 chu kỳ lên men - Giống nấm men phải thích ứng với điều kiện như: nhiệt độ, pH, thành phần môi trường - Số lượng men giống phải đạt từ — 10.10° tế bào/ cmẺ cho vào để lên men dịch đường 3.2 Nhóm chất phụ gia e Bột trợ lọc: Lượng bột trợ lọc (Diatomit) dùng lọc bia phụ thuộc vào loại nấm men, loại bia, thời gian nhiệt độ lên men se NaOH: Dùng vệ sinh thiết bị rửa chai Mức dùng — 10 kg xút 30%/ 1000 lít bia Mức tiêu thụ xút cao chứng tỏ việc thu hồi xút từ trình vệ sinh trình rửa chai có vấn đề Nếu nước thải khơng trung hịa mức dùng xút cao dẫn đến Ph nước thải cao « Axit, H;O;: Mức tiêu thụ phụ thuộc vào hệ thống CIP e« CO;: Để sử dụng cho q trình bão hịa chiết chai / keg Trong trình lên men đường nếm men chuyển hóa thành etanol CO; Có thể thu hồi - kg từ lên men 100 lít dịch đường, phụ thuộc vào nồng độ dịch đường Lượng CO; nồi phát thải đốt nhiên liệu thu hồi sử dung ¢ Enzyme amilaza: tac nhan cho trình nấu cháo.Các hóa chất CaCl, CaSO,: dùng tác nhân trình nấu KẾT LUẬN ... triển, ly thực báo cáo xêmỉ-na: ? ?ứng dụng công nghệ vi sinh rong sản xuất rượu vang, bia” GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA HƠI 2.1 Quy trình sản xuất bia Bia sản xuất từ nguyên liệu Malt đại... Malt trình sản xuất gạo, đường loại dẫn xuất từ ngũ cốc Các nguyên liệu phụ khác sử dụng trình lọc hồn thiện sản phẩm bột trợ lọc, chất ổn định Nhiều loại hóa chất sử dụng trình sản xuất chất... tan, đảm nhận vi? ??c tạo hương vị đặc trưng bia thành phẩm sau Ngồi hai sản phẩm rượu etylic khí CO;, q trình lên men cịn tạo nhiều sản phẩm bậc hai Những sản phẩm có vai trị quan trọng vi? ??c hình thành