Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN THỊ TUYẾT NHUNG
XÁC ĐỊNH MỐI NGUY VI SINH VẬT GÂY NHIỄM TRONG
SẢN XUẤT BIA
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KỸ THUẬT: PSG.TS QUẢN LÊ HÀ
Hà Nội – Năm 2015
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 2
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 4
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.......................................... 6
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ 6
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ................................................................................... 8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................... 9
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 11
CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................. 13
1.1 Thực trạng về ngành bia ...................................................................... 13
1.2 Chất lƣợng của bia và vi sinh vật ảnh hƣởng đến chất lƣợng của bia. ... 15
1.3 Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất bia và nguy cơ gây nhiễm ............... 16
1.3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ xản suất bia ........................................... 16
1.3.2 Nguy cơ gây nhiễm ......................................................................... 27
1.4 Các nhóm vi sinh vật gây nhiễm thƣờng gặp ........................................ 28
1.4.1 Vi khuẩn ........................................................................................ 28
1.4.2 Nấm men dại .................................................................................. 33
1.4.3 Nấm mốc ........................................................................................ 35
1.5 Giải pháp khắc phục ............................................................................ 35
CHƢƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 38
2.1 Vật liệu ................................................................................................ 38
2.2 Các phƣơng pháp phân tích mẫu ......................................................... 38
2.2.1 Phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật trong nƣớc .................................. 39
2.2.2 Phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu hèm, bia đang lên men và
bia .......................................................................................................... 41
CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................. 45
3.1. Kiểm tra vi sinh vật trong 2 mẫu bia hơi và bia pet.............................. 45
3.1.1 Kết quả phân tích vi sinh vật trong mẫu nƣớc ................................ 45
3.1.2 Kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu dịch hèm .................... 47
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 3
3.1. 3 Kết quả phân tích vi sinh vật trong mẫu nấm men ......................... 48
3.1.4 Bia sau lọc ...................................................................................... 48
3.1.5 Bia sau chiết keg và chai pet ........................................................... 49
3.2 Đánh giá kết quả vi sinh ....................................................................... 52
3.2.1 Tổng kết kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu nƣớc ............. 52
3.2.2 Kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu hèm ............................ 54
3.2.3 Phân tích vi sinh vật trong các thùng chứa men .............................. 55
3.2.4 Phân tích vi sinh vật trong bia sau lọc ............................................. 56
CHƢƠNG IV KẾT LUẬN .......................................................... 62
4.1 Kết luận ............................................................................................... 62
4.2 Kiến nghị ............................................................................................. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 64
PHỤ LỤC 2 .................................................................................................. 65
PHỤ LỤC 3 ................................................................................................ 658
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 4
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng nỗ lực bản thân, tôi đã
nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, gia đình và bạn bè.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS
Quản Lê Hà - Viện Công Nghệ Sinh Học & Thực Phẩm, Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này,
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các cô giáo thuộc bộ môn Công nghệ Sinh học
cùng nhiều thầy, cô giáo khác – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giảng dạy
tôi trong suốt quá trình học tập.
Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn gia đình tôi và các bạn học viên, sinh
viên làm việc tại phòng thí nghiệm thuộc Viện Công nghệ Sinh học & Thực Phẩm,
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện, quan tâm, và góp ý cho tôi
trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015
Học viên
Nguyễn Thị Tuyết Nhung.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 5
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Thị Tuyết Nhung xin cam đoan nôi dung trong quyển luận
văn này với đề tài “Xác định mối nguy vi sinh vật gây nhiễm trong sản xuất bia.” là
quá trình nghiên cứu làm việc và sáng tạo do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS. Quản Lê Hà – Bộ môn Công nghệ Sinh học.
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng
tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của
luận văn.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với sự cam đoan trên.
Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015
Tác giả luận văn ký tên
Nguyễn Thị Tuyết Nhung
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT
Ký hiệu
Tên đầy đủ
1.
CIP
Clean In Place
2.
HGB
High Gravity Brewing
3.
KL
Khuẩn lạc
4.
Lac
Vi khuẩn lactic
5.
PCA
Plate Count Agar
6.
RO
Reverse Osmosis
7.
T
Taylor`s Cu medium
8.
UBA
Universal Beer Agar
9.
UBA + A
Universal Beer Agar + Actidion stock solution
10.
UBA+ABP
Universal Beer Agar + Brom Cresol Green,
Actidion + 2-Phenyl ethanol
11.
VK
Vi khuẩn
12.
WY
Wild yeast- Men dại
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 7
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
Tên bảng biểu
1
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của hạt malt
2
Bảng 1.2: Sự thay đổi của nồng độ dịch đường và pH trong quá
trình lên men
3
Bảng 1.3: Vi sinh vật có trong 1m 3 không khí vào các mùa khác
nhau
4
Bảng 3.1: Các mẫu phân tích vi sinh vật
5
Bảng 3.2 :Kết quả phẩn tích chỉ tiêu vi sinh vật trong các mẫu
nước sinh hoạt và nước sản xuất
6
Bảng 3.3: Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu nước
rửa dụng cụ, thiết bị, đường ống bia hơi và bia pet
7
Bảng 3.4: Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong các mẫu hèm
8
Bảng 3.5: Kết quả phân tích vi sinh vật nấm men trong thùng chứa
men
9
Bảng 3.6: Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu bia sau
lọc
10
Bảng 3.7 : Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu bia
11
Bảng 3.8 : kết quả kiểm tra độ đục của bia trong chai pet lưu sau
45 ngày chiết
12
Bảng 3.9 : kết quả phân tích vi sinh vật trong mẫu nước sản xuất
và sinh hoạt
13
Bảng 3.10: Kết quả phân tích vi sinh trong mẫu nước rửa cuối của
đường ống trước khi truyền hèm
14
Bảng 3.11: Kết quả phân tích vi sinh các mẻ hèm bia hơi và bia pet
15
Bảng 3.12: Kết quả phân tích vi sinh vật trong các thùng chứa men
16
Bảng 3.13: Kết quả phân tích vi sinh vật trong các mẫu bia hơi sau
lọc
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 8
17
Bảng 3.14: Kết quả phân tích vi sinh vật các mẫu bia pet trong
thùng trữ bia sau lọc
18
Bảng 15 : Kết quả phân tích vi sinh bia trong chai pet thành phẩn
19
Bảng 1.16: Bia trong chai pet nhiễm các chỉ tiêu vi sinh vật
20
Bảng 3.17 : Kiểm đục hàng ngày
21
Bảng 3.18 :Tỷ lệ % chai pet lưu bị vẩn
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
STT
Tên bảng biểu
1
Biểu đồ 3.1 : Mức độ nhiễm colifom và vi khuẩn hiếu khí của các
mẫu nước
2
Biểu đồ 3.2a : Mức độ nhiễm vi sinh trong nước rửa trước truyền
hèm bia hơi
3
Biểu đồ 3.2b: Mức độ nhiễm vi sinh trong nước rửa trước truyền
hèm bia pet
4
Biếu đồ 3.3a : Mức độ nhiễm vi sinh vật trong các mẻ hèm bia hơi
5
Biếu đồ 3.3b : Mức độ nhiễm vi sinh vật trong các mẻ hèm bia pet
6
Biểu đồ 3.4 : Tỷ lệ phần trăm số mẫu hèm đạt tiêu chuẩn vi sinh vật
7
Biểu đồ 3.5a: Tỷ lệ phần trăm mẫu nấm men đạt tiêu chuẩn vi sinh
đối với từng chỉ tiêu
8
Biểu đồ 3.5b: Tỷ lệ phần trăm số mẫu nấm men đạt tiêu chuẩn vi
sinh
9
Biểu đồ 3.6 a: Tỷ lệ phần trăm mẫu bia hơi đạt yêu cầu đối với
từng chỉ tiêu phân tích
10
Biểu đồ 3.6 b: Tỷ lệ phần trăm mẫu bia pet đạt yêu cầu đối với
từng chỉ tiêu phân tích
11
Biểu đồ 3.7: Tỷ lệ các loại vi sinh vật nhiễm trong Bia chai pet
12
Biểu đồ 3.8 : Chai pet đạt tiêu chuẩn vi sinh
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 9
13
Biểu đồ 3.9 : Tỷ lệ phần trăm nước rửa đạt tiêu chuẩn vi sinh vật
14
Biểu đồ 3.10 : Tỷ lệ phần trăm mẫu bia sau lọc và bia thành phẩm
đạt tiêu chuẩn vi sinh vật
15
Biểu đồ 3.11 : Tỷ lệ phần trăm chai pet lưu bị vẩn
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT
Tên hình vẽ
Trang
1
Hình 1.1 Tiêu thụ bia ở các nước Châu Á (triệu lít)
14
2
Hình 1.2 Sản lượng bia ở Việt Nam (trăm triệu lít)
14
3
Hình 1.3: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất bia
17
4
Hình 1.4: Vi khuẩn Lactobacillus
29
5
Hình 1.5: Vi khuẩn Pediococcus
30
6
Hình 1.6: Vi khuẩn Cetobacter
30
7
Hình 1.7: Vi khuẩn Gluconobacter
31
8
Hình 1.8: Vi khuẩn Zymomonas
32
9
Hình 1.9.a: Vi khuẩn wort bacteria
32
10
Hình 1.9.b: Vị trí khuẩn lạc phản ứng với H
2
0
2
32
11
Hình 1.10: Tế bào E.coli
32
12
Hình 1.11a: Saccharomyces wild yeast:
34
13
Hình 1.11b: Bào tử nấm men dại
34
14
Hình 1.12a: Saccharomyces cerevisiae lên men chìm.
34
15
Hình 1.12b: Saccharomyces cerevisiae lên men bề mặt.
34
16
Hình 1.12c: bào tử nấm men bia
34
17
Hình 1.13: ành Brettanomyces nhìn dưới kính hiển vi điện tử
34
18
Hình 1.14a: ảnh Candida
35
19
Hình 1.14b ảnh Pichina
35
20
Hình 1.14c: ảnh Hansenula
35
21
Hình 3.1: Kết quả phân tích vi sinh mẫu nước HGB
45
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 10
23
Hình 3.2: Kết quả phân tích vi sinh nước rửa đường truyền hèm mẻ
nấu số 201
46
26
Hình 3.4:Kết quả phân tích vi sinh mẫu hèm mẻ nấu 201.3
47
29
Hình 3.5.:Kết quả phân tích vi sinh mẫu hèm mẻ nấu 201.4
47
31
Hình 3.6: Kết quả phân tích vi sinh mẫu bia hơi sau lọc
49
37
Hình 3.7: Kết quả phân tích vi sinh mẫu bia trong keg
50
39
Hình 3.8 : Kết quả phân tích vi sinh bia trong chai pet số 1 - 7:47
51
41
Hình 3.9 : Kết quả phân tích vi sinh mẫu bia trong chai pet 3-13:29
51
43
Hình 3.10 : Kết quả phân tích vi sinh bia trong chai pet số 2-10 :10
51
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 11
MỞ ĐẦU
Bia là một loại nước giải khát có gas khá phổ biến. Nó là một trong những loại
đồ uống lâu đời nhất mà con người đã tạo ra. Bia được sản xuất từ các loại nguyên
liệu chính là malt, hoa houblon, nấm men và nước. Sau quá trình lên men sẽ cho ra
một loại thức uống giàu dinh dưỡng, có hương thơm đặc trưng, có độ cồn nhẹ, tính
giải khát cao, vị đắng dịu và lớp bọt mịn với hàm lượng CO
2
phù hợp.
Bia có mặt trong tiệc vui, lễ, tết trong bữa ăn hàng ngày, đem lại cho con người
sự thoải mái tinh thần, sự bổ trợ sức khỏe. Nếu uống bia điều độ không quá 2
cốc/ngày có thể sẽ lợi cho sức khỏe, nó kích thích quá trình tiêu hóa, giúp ăn ngon
miệng, giảm mệt mỏi.
Đời sống tính thần vật chất của con người đang tăng lên, nhu cầu tiêu dùng, nhu
cầu ẩm thực tăng lên. Người tiêu dùng có quyền lựa chọn cho mình những sản
phẩm không chỉ đẹp về hình thức, mà còn phải đảm bảo chất lượng về vệ sinh an
toàn thực phẩm. Do vậy đối với một nhà máy sản xuất bia không chỉ phải quan tâm
đến sản lượng mà còn phải đặt mục tiêu chất lượng lên hàng đầu vì lợi ích lâu dài
cho nhà máy mình.
Tính thực tiễn của đề tài:
Sản lượng bia mỗi năm ngày một tăng, tổng sản lượng bia trong nước năm
2010 đạt 2,7 tỷ lít và tăng lên gần 3 tỷ lít - năm 2013. Vi sinh vật gây nhiễm trùng
trong sản xuất bia gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng và năng suất của nhà
máy. Nguy cơ nhiễm vi sinh vật tiềm ẩn ở tất cả các khâu trong quá trình sản xuất.
Nhóm vi sinh vật gây ảnh hưởng chất lượng bia: Vi khuẩn hiếu khí (Acetobacter
spp, Acinetobacter, Gluconobacter…), Coliform, Vi khuẩn Lactic ( Lactobacillus
plantarum, Lactococcus lactics , Leuconostoc), Men dại (Wild yeast)
Thực tế tại nhà máy bia cho thấy sản phẩm bia khi bị nhiễm một trong các loại
vi sinh vật có hại và vượt mức cho phép sẽ làm giảm chất lượng của bia ( bia có vị
chua, đục, mùi khó chịu…) ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng, ảnh hưởng
đến thương hiệu của sản phẩm, ảnh hưởng tới doanh số kinh doanh của công ty.
Để loại bỏ các nguy cơ gây nhiễm do các vi sinh vật trong sản xuất, cần xác
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 12
định được các điểm gây nguy hại và từ đó đưa ra biện pháp xử lý giúp điều hành
sản xuất tốt.
Mục đích của đề tài
Xác định được các điểm có nguy cơ gây nhiễm vi sinh vật trong dây chuyền
sản xuất bia và đưa ra giải pháp hạn chế sự nhiễm trùng vi sinh vật gây ảnh hưởng
đến chất lượng bia trong nhà máy.
Nội dung nghiên cứu chính của đề tài
- Phân tích vi sinh vật trong quá trình sản xuất
- Xác định ví trí dễ nhiễm khuẩn tại:
+ Khu vực phân xưởng nấu và phân xưởng lên men. Các mẫu phân tích vi
sinh gồm: vi sinh nước nấu, vi sinh nước rửa, men giống, dịch hèm trước khi
lên men, bia tươi trước khi đóng gói.
+ Khu vực chiết bia thành phẩm mẫu phân tích vi sinh gồm: nước rửa chai,
keg, bia sau khi chiết vào keg và chai thành phẩm.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Công nghệ Sinh học
Nguyễn Thị Tuyết Nhung Page 13
CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Thực trạng về ngành bia
Tình hình phát triển ngành bia trên thế giới
Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới ngày càng nhiều cùng với nhu
cầu và điều kiện đời sống vật chất của mọi người ở khắp nơi trên thế giới ngày càng
tăng.
Sản lượng bia trên thế giới hơn 129 tỷ lít/năm. Đặc biệt ở các nước phát triển
tỷ lệ lượng bia tiêu thụ bình quân đầu người là rất cao. Có nhiều hãng bia hàng đầu
thế giới như:
Anheuser busch (Mỹ)
Heineken (Hà Lan)
Kirin`s (Nhật)
Foster`s (Úc)
Carsberg (Đan Mạch)
Brahma (brazin)
Gruiness (Anh)
Thị trường bia tại châu Á được dự báo sẽ tăng trưởng mạnh trong những năm
tới. Ở Trung Quốc và Ấn Độ cũng như những thị trường nhỏ hơn ở Đông Nam Á
như Singapore, Thái Lan, Việt Nam, uống bia đang trở thành một thói quen phổ
biến do thu nhập ngày càng tăng, và giới trẻ đang có xu hướng thích không khí tiệc
tùng. Trung Quốc là thị trường bia lớn nhất thế giới, trong khi thị trường này ở Ấn
Độ tăng trưởng từ 12 đến 15%/năm. Mức tiêu thụ bia tính theo đầu người ở Trung
Quốc sẽ tăng từ 37,8 lít năm 2008 lên hơn 53 lít vào năm 2015.