Đồ án Công nghệ II: Lên men dịch đường có nồng độ cao

um sulphate sẽ làm tăng khả năng sử dụng cơ chất của nấm men, rút ngắn thời gian lên men. Kết quả này cho phép làm tăng năng suất của nhà máy.
Và cũng tiến hành khảo sát sự biến đổi hàm lượng chất khô của dịch nha trong quá trình lên men, kết quả có được cũng hoàn toàn phù hợp với kết quả khảo sát đối với đường khử.
Mẫu bia non được bổ sung amonium sulphate vào thời điểm đầu của quá trình lên men có nồng độ đường sót là thấp nhất. Như vậy, việc bổ sung thêm muối amonium sulphate vào dịch nha được xem như là giải pháp thích hợp nhất để rút ngắn thời gian lên men chính trong kỹ thuật lên men bia nồng độ cao.
2.3.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến quá trình sinh trưởng của tế bào nấm men.
 1.Kiểm chứng
	 2.Bổ sung (NH4)2SO4 
	 3.Sụt khí trong 12h đầu tiên
1
2
3
120
100
Số lượng tế bào (triệu/ml)
80
60
40
20
9
Thời gian(ngày)
10
5
4
3
2
1
 Hình 3:Biến đổi số lượng tế bào nấm men trong quá trình lên men
Bảng 2: Hiệu suất sinh tổng hợp sinh khối tính theo đường khử (triệu tế bào/g)
Mẫu
Kiểm
chứng
 Sụt 
 khí
 Bổ sung(NH4)2SO4 
(NH4)2SO4
Hiệu suất
180.5
345.4
285.1
Để đánh giá quá trình tăng sinh khối của nấm men, tiến hành khảo sát số lượng tế bào nấm men trong quá trình lên men. Qua kết quả khảo sát,thấy rằng khi có sụt khí hay bổ sung amonisulfate thì sinh khối của nấm men tăng rất nhanh trong 3 ngày lên men đầu tiên (hình 3). Điều đó được giải thích là do khi bổ sung khí O2 hoặc bổ sung amonium sulphate sẽ thúc đẩy quá trình phát triển sinh khối, đặc biệt là trong trường hợp bổ sung O2. Như ta đã biết, khi bổ sung O2, sẽ làm tăng cường quá trình hô hấp hiếu khí, do đó, làm tăng khả năng tổng hợp sinh khối của vi sinh vật. Nấm men sử dụng được nitơ dạng NH4+. Việc bổ sung amonium sulphate sẽ sung cấp chất dinh dưỡng cho quá trình sinh tổng hợp sinh khối nấm men, do đó, làm tăng tốc độ sinh trưởng của tế bào trong giai đoạn đầu của quá trình lên men. Từ hình 3, ta nhận thấy: tốc độ sinh trưởng của nấm men trong mẫu dịch nha được sụt khí trong 12 giờ lên men đầu tiên là cao nhất Khi bổ sung amonium sulphate, ta thấy pha cân bằng sẽ trễ hơn so với hai trường hợp còn lại, đồng thời, thời gian duy trì ở trạng thái cân bằng cũng dài hơn. Điều này là do khi bổ sung thêm nitơ, các thành phần dinh dưỡng trong môi trường sẽ cân đối hơn, đảm bảo cho nấm men duy trì ở trạng thái cân bằng trong thời gian dài hơn.
Trong giai đoạn cuối của quá trình lên men, tốc độ thoái hóa giống của cả ba trường hợp là như nhau (thể hiện qua mức độ giảm số lượng tế bào nấm men).
Kết quả khảo sát cũng cho thấy rằng, hiệu suất sinh tổng hợp sinh khối khi có bổ sung O2 hay amonium sulphate là cao hơn so với mẫu kiểm chứng. Điều này phù hợp với kết quả đã khảo sát ở phần 3.1. Cần lưu ý rằng, hiệu suất tổng hợp sinh khối khi sụt O2 vào dịch nha trong 12 giờ lên men đầu tiên là cao hơn khi bổ sung amonium sulphate.
2.3.2.3. Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến nồng độ sản phẩm chính
độ cồn(%v/v)
chất khô(%w/ww)
12
10
8
6
4
2
3
2
1
Hình 4: Hàm lượng etanol và chất khô trong bia non khi kết thúc quá trình lên men chính. (1: kiểm chứng, 2: sụt khí trong 12 giờ đầu tiên, 3: bổ sung amonium sulphate)
Bảng 3: Hiệu suất sinh tổng hợp etanol tính theo đường khử (%)
Mẫu
Kiểm
chứng
Sụt khí
Bổ sung
amonium sulphate 
Hiệu suất
46.5
49.5
49.2
Theo kết quả khảo sát, việc bổ sung amonium sulphate hay sụt khí trong giai đoạn đầu của quá trình lên men đều làm tăng nồng độ etanol trong bia non (hình 4). Có lẽ đó là do sự gia tăng hoạt tính của nấm men nên khả năng tổng hợp sản phẩm sẽ cao hơn. Từ bảng 3, ta nhận thấy: cả hai yếu tố khảo sát đều làm tăng nhẹ hiệu suất sinh tổng hợp etanol so với mẫu đối chứng. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với hiện tượng tăng nồng độ etanol trong các mẫu bia non mà chúng tôi đã đề cập đến ở trên.
2.3.2.4. Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến quá trình hình thành các sản phẩm phụ
2.3.2.4.1. Hàm lượng diacetyl
Trong các sản phẩm phụ của quá trình lên men etanol, diacetyl là một trong những sản phẩm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của bia.
Theo Kunz W (1999), ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, khi nấm men sinh trưởng mạnh, diacetyl trong dịch lên men tăng nhanh. Sau đó, một phần diacetyl bị khử bởi hệ enzym oxi hoá - khử (diacetyl vẫn tiếp tục được tạo thành từ quá trình trao đổi chất của nấm men nhưng tốc độ khử thì nhanh hơn tốc độ tạo thành) 
Kết quả nghiên cứu trên hình 5 hoàn toàn phù hợp với quy luật trên. Khi bổ sung O2 trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, nấm men phát triển sinh khối rất mạnh nên hàm lượng diacetyl tạo thành cao hơn so với hai trường hợp còn lại. Tuy nhiên, trong giai đoạn sau của quá lên men, tốc độ giảm diacetyl cũng nhanh hơn do lượng sinh khối nấm men nhiều hơn, vì vậy, hàm lượng diacetyl trong giai đoạn cuối của quá trình lên men trong cả 3 trường hợp gần như tương đương nhau.
 Hình 5:Biến đổi hàm lượng diacetyl trong quá trình lên men
2.3.2.4.2.PH
Trong quá trình lên men, sự biến đổi của pH phản ánh quá trình tạo thành các acid hữu cơ, sản phẩm phụ của quá trình lên men etanol.
	 Hình 6:Biến đổi của pH trong quá trình lên men
Kết quả nghiên cứu cho thấy, bổ sung O2 trong giai đoạn đầu của quá trình lên men làm giá trị pH giảm nhanh hơn. Theo Moll M (1992), việc sinh tổng hợp acid bởi nấm men liên quan mật thiết đến chu trình Crebs . Như vậy, khi bổ sung O2, quá trình sinh tổng hợp sinh khối trong giai đoạn đầu của quá trình lên men diễn ra nhanh hơn, acid hữu cơ tạo thành nhiều hơn nên làm giảmgiá trị pH nhanh hơn. Vào giai đoạn cuối của quá trình lên men, pH có xu hướng tăng nhẹ trong cả 3 trường hợp. Có lẽ do những acid tạo thành đã phản ứng với các cấu tử khác trong dịch lên men như các loại rượu để tạo thành các ester. Thật ra, ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, phản ứng ester hóa cũng có thể xảy ra nhưng do lượng acid tạo thành nhanh và hàm lượng rượu còn ít nên pH giảm.
2.3.2.Kết luận
	Từ các kết quả trên,ta nhận thấy rằng bằng việc thay đổi một số yếu tố trong quá trình lên men chính có thể rút ngắn thời gian lên men và tăng nồng độ etanol trong bia non.Khi bổ sung (NH4)2SO4 với hàm lượng 90mg nitơ/l hay sụt không khí vô trùng liên tục trong 12h lên men đầu tiên cho dịch nha 20 Bx (80% malt ,20% gạo) nồng độ etanol trong bia có thể đạt trên 10%.
2.4. Ưu nhược điểm của phương pháp lên men dịch đường có nồng độ cao
2.4.1.Ưu điểm
	Tăng hiệu quả sử dụng thiết bị nấu, thiết bị lên men, tăng sản lượng của nhà máy lên khoảng 15 –20% mà không cần đầu tư thêm thiết bị, tiết kiệm được nguồn đầu tư cơ bản ban đầu, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà máy. Công suất tăng thêm có thể được thực hiện nhanh hơn so với những phương pháp khác.
     	Tiết kiệm được chi phí vận hành trên cùng một lượng bia thành phẩm, ví dụ như tất cả chi phí về điện, chi phí hệ thống lạnh, chi phí nhân công đều căn bản tương tự như đối với việc sản xuất bia lên men bằng phương pháp thông thường, tuy nhiên lại tăng thêm được 15 – 20% sản lượng cho cùng chi phí căn bản, do đó giảm được giá thành của sản phẩm
	 Tăng độ bền hương vị và cải thiện tính đục do keo hóa của bia trong quá trình bảo quản.
	Sản xuất bia theo phương pháp này có thể sử dụng nguyên liệu thay thế với tỷ lệ cao, đặc biệt là sử dụng đường và siro, do đó giảm được nguyên liệu nhập ngoại, tiết kiệm ngoại tệ nhập khẩu cho đất nước.
	 	Bia thành phẩm có hương vị êm dịu.
 	 	Bia được sản xuất từ lên men dịch đường có nồng độ chất khô cao tạo ra tính linh động cho sản phẩm. Từ một loại “ bia mẹ” ban đầu có thể tạo ra nhiều loại bia khác nhau tuỳ thuộc vào quá trình pha loãng.
	 Sản xuất bia bằng lên men nồng độ cao còn làm giảm lượng phế thải, nên chi phí cho quá trình xử lý chất thải cũng ít hơn, do đó cũng rất có ý nghĩa về mặt kinh tế và bảo vệ môi trường.
Đối với một nhà máy bia mới lắp đặt, sản xuất bia theo phương pháp nồng độ cao ngoài các lợi ích nêu trên còn có những lợi ích sau:
	Dung lượng của tất cả những hệ thống phụ trợ (hơi nước, khí, hệ thống lạnh) cũng nhỏ hơn so với nhu cầu của một nhà máy bia cùng công suất.
	 Tất cả các bơm, van và hệ thống ống có thể được chọn lựa cho phù hợp với những lưu lượng nhỏ hơn so với lưu lượng thông thường cho một nhà máy bia cùng công suất.
2.4.2.Nhược điểm
	Đòi hỏi công nghệ cao hơn trong các khu nấu,lên men,khâu lọc bia cụ thể như yêu cầu về chủng nấm men bia,tính lưu lượng nước vô trùng bơm trong quá trình pha loãng,...
	Là Phương pháp mới nên ứng dụng còn gây ra một số rủi ro trong quá trình công nghệ.
	CHƯƠNG III : KẾT LUẬN
	Ở Việt Nam, trong những năm gần đây nhu cầu về bia tăng nhanh cả về số lượng và chất lượng. Việc nâng cao sản lượng ở các nhà máy sản xuất bia là rất cần thiết nhưng vấn đề về vốn đầu tư gặp nhiều khó khăn. Mặt khác, do đặc điểm thời tiết giữa các mùa của nước ta mức tiêu thụ bia giữa các mùa không cân đối. Thực tế đã cho thấy nhiều nhà máy bia bị quá công suất trong mùa hè, không đáp ứng đủ nhu cầu người tiêu dùng mà mùa đông lại tiêu thụ chậm. Việc nâng cao công suất tức thời bằng phương pháp lên men nồng độ cao làm cho các nhà máy có giải pháp tốt trong mùa hè mà vẫn giữ được chất lượng bia.
	Đồ án này nhằm góp phần tìm hiểu chung về vấn đề công nghệ lên men bia và ứng dụng của phương pháp lên men dịch đường có nồng độ cao.Sau thời gian chuẩn bị mặc dù bản thân đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ được giao song không thể tránh khỏi những sai sót .Tôi rất mong sự góp ý kiến của thầy cô và các bạn.
	PHỤ LỤC 
	Tài liệu tham khảo
1.Bùi Ái (2005), Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm,
 NXB Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh. 
2.Kiều Hữu Ảnh (1999), Vi sinh vật học công nghiệp, NXB khoa học và kỹ
 thuật, Hà Nội.
3.Lại Quốc Đạt, Lê Văn Việt Mẫn, Võ Thị Luyến (2006), “Khảo sát ảnh 
 hưởng của một số yếu tố công nghệ đến quá trình lên men bia nồng độ cao”, 
 Tạp chí phát triển KH&CN, 9 (4), tr.63-68.	
4.Hoàng Đình Hòa (1997), Công nghệ sản xuất malt và bia, NXB khoa học
 và kỹ thuật, Hà Nội. 
5.Lê Ngọc Tú (2000), Hoá sinh công nghiệp, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà
 Nội.