đồ án môn học công nghệ chế biến

Rượu vang là sản phẩm rất được ưa chuộng trên thị trường thế giới, đặc biệt là các nước Anh, Pháp, Mỹ… Rượu vang không chỉ hấp dẫn con người bằng độ cồn vừa phải, vị ngọt cân đối, vị chu

Thức uống có cồn là một thực phẩm phổ biến của người Việt Nam từ xưa đến nay Rượu, bia là hai sản phẩm điển hình tồn tại và phát triển gắn liền với nền kinh tế xã hội và cũng là những nét văn hóa truyền thống của dân tộc Cùng theo đà phát triển của xã hội, không chỉ có các loại đồ uống truyền thống mà ngày càng có nhiều các loại đồ uống du nhập từ nước ngoài sang mang hương vị mới lạ, một trong số đó phải kể tới rượu vang Rượu vang là

đồ uống có cồn ở hàm lượng thấp được lên men từ dịch trái cây, không qua chưng cất và được tàng trữ trong thời gian dài ở những điều kiện nhất định Rượu vang du nhập vào nước ta từ khá lâu đời, trước đây loại đồ uống này được coi là một đồ uống xa xỉ, thường dành cho những người có điều kiện kinh tế, mức sống cao Tuy nhiên, ngày nay thì quan niệm đó không còn đúng nữa mà thậm chí xu hướng chuyển rượu vang thành loại rượu thường được sử dụng trong các bữa tiệc của người Việt Nam đã dần được hình thành

Rượu vang là sản phẩm rất được ưa chuộng trên thị trường thế giới, đặc biệt

là các nước Anh, Pháp, Mỹ… Rượu vang không chỉ hấp dẫn con người bằng

độ cồn vừa phải, vị ngọt cân đối, vị chua, vị chát dịu, màu sắc đẹp cùng với hương thơm tự nhiên của trái cây mà còn đem đến cho người sử dụng giá trị

về mặt dinh dưỡng Nếu uống rượu vang điều độ, ở mức vừa phải, rượu vang sẽ có tác dụng tốt hơn cho khỏe, đặc biệt là phụ nữ và trẻ em

Là một đất nước nhiệt đới, gió mùa nền nông nghiệp phát triển, hoa quả phong phú với sản lượng dồi dào như: mơ, táo, dứa, táo mèo, mận, nho… tuy nhiên ngành công nghiệp sản xuất rượu vang tại Việt Nam chưa được phát triển

Để đáp ứng với yêu cầu của môn học là giúp cho sinh viên hệ thống lại kiến thức đã học, làm quen với công việc của một kỹ sư tương lai cũng như đáp ứng với những nhu cầu của thực tế, nhiệm vụ của đồ án này là “Thiết kế nhà máy sản xuất rượu vang mơ với năng suất là 300000 lít/năm, độ sản phẩm là

11, độ chua là 3.5 g/l.”

Đồ án này được thực hiện dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn trực tiếp của cô Vũ Thị Ngọc Bích Em xin chân thành cảm ơn cô đã giúp đỡ em trong thời gian qua để em hoàn thành đồ án này!

MỤC LỤC

2.5 Nguồn năng lượng 7

2.5.1 Nguồn điện 7

2.6 Nguồn nhân lực 8

2.7 Tiêu thụ sản phẩm 8

2.8 Hợp tác kinh doanh 8

2.9 Xử lý môi trường 8

2.9.1 Nước thải 8

2.9.2 Khí thải 9

2.9.3 Chất thải rắn 9

- Enzyme Pectinase: 13

Chương 3: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM VÀ LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT 21

1 CÁC THÔNG SỐ 21

1.1 Thông số về nguyên liệu và bán sản phẩm 21

1.2 Tổn thất tính theo % của từng công đoạn sản xuất 21

2 TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM CHO 1 ĐƠN VỊ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT RƯỢU VANG MƠ 22

2 Tính số mẻ sản xuất 28

1 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHÂN XƯỞNG SƠ CHẾ 33

1.1 Cân 33

1.2 Thiết bị rửa 33

2.2 Thiết bị nhân men giống và trữ men 42

3.2 Dây chuyền rửa – chiết rót – đóng nắp chai tự động 47

Tại phân xưởng hoàn thiện nhà máy sẽ mua 1 thiết bị cho cả 3 công đoạn rửa chai, chiết chai và xiết nắp 47

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1: Bảng thành phần hóa học các chât trong quả mơ 12

Bảng 2: Bảng tổn thất tính theo phần trăm cảu từng công đoạn sản xuất 23

Bảng 3: Bảng kế hoạch sản xuất 30

Bảng 4: Bảng tổng hợp nguyên liệu chính dùng cho cả năm 31

Bảng 5: Bảng tổng hợp nguyên liệu phụ dùng cho cả năm Error: Reference source not found Bảng 6: Bảng thông số kỹ thuật thiết bị rửa thổi khí 34

Bảng 7 : Bảng thông số kỹ thuật thiết bị chần kiểu băng tải 36

Bảng 8: Bảng thông số kỹ thuật thiết bị lọc nến 47

Bảng 9: Bảng thông số kỹ thuật dây chuyền rửa, chiết, dập nút 48

Bảng 10: Bảng thông số kỹ thuật thiết bị dán nhãn 50

Bảng 11: Bảng tổng hợp các thiết bị, máy móc 51

DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1: Máy rửa thổi khí Error: Reference source not found Hình 2: T hiết bị chần kiểu băng tải 36

Hình 3:Thùng ngâm mơ 38

Hình 4: Thùng chứa dịch siro 39

Hình 5: Thùng pha chế 40

Hình 6: Tank lên men 43

Hình 7: Thiết bị nhân men giống 44

Hình 8: Thùng tàng trữ rượu vang 47

Hình 9: Thiết bị lọc nến 48

Hình 10: Dây chuyền rửa, chiết, dập nút 49

Hình 11: Thiết bị dán nhãn 50

Phần 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1 LẬP LUẬN KINH TẾ

Ở nước ta người dân từ lâu đã quen với rượu cao độ từ gạo, nếp nhưng với mức sống ngày càng cao nhu cầu thưởng thức rượu vang cũng tăng cao.Theo kết quả điều tra mới đây nhất của Viện Chiến lược và Chính sách Y tế công bố trên trang web vietbao.vn cho thấy:

Nhu cầu tiêu thụ rượu của nước ta ngày càng tăng Hiện tại, mức tiêu thụ rượu bình quân là 3,9 lít (mức chung của toàn cầu là 6 lít) Trong những năm qua, bình quân GNP/người/năm thường tăng từ 5-6%, song, mức tiêu thụ rượu bia lại tăng từ 8-10%

Ngành công nghiệp rượu phát triển khá mạnh Tổng sản lượng rượu đạt khoảng 120 triệu lít/năm Ngoài ra, rượu nấu thủ công trong cộng đồng ước khoảng hơn 200 triệu lít/năm cùng hàng chục triệu lít rượu ngoại nhập khẩu chính thức và nhập lậu Như vậy lượng rượu nội địa chỉ đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ trong nước, trong khi đó vẫn phải nhập thêm rượu ngoại đặc biệt là các loại rượu vang

Dựa vào những tiềm năng này, ngày 06/03/2002 Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt quy hoạch tổng thể ngành Rượu – Bia – Nước giải khát Việt Nam Đồng thời, cùng với lợi thế về tiềm năng các nguyên liệu là các loại quả, đặc biệt là quả mơ Vì vậy, việc sản xuất rượu vang có nhiều điều kiện để phát triển Ta có thể xây dựng các nhà máy sản xuất rượu vang mơ để đáp ứng các yêu cầu cấp thiết sau:

- Mở rộng và phát huy ngành sản xuất rượu vang tại Việt Nam cả về công nghệ cũng như đáp ứng thị phần trong thị trường nội địa và tìm kiếm thị trường xuất khẩu

- Tạo công ăn việc làm cho cán bộ, nhân dân trong vùng góp phần tăng thu nhập, cải thiện đời sống nhân dân

- Thúc đẩy phát triển ngành trồng mơ, phát tiển kinh tế đất nước

2 ĐỊA ĐIỂM NHÀ MÁY SẢN XUẤT RƯỢU VANG MƠ

2.1 Cơ sở lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

- Gần nguồn cung cấp nguyên liệu hay trong vùng cung cấp nguyên liệu

để giảm chi phí vận chuyển, nguyên liệu phải cung cấp đủ, chất lượng tốt và ổn định cho nhà máy hoạt động trước mắt và lâu dài

- Phải đủ diện tích để bố trí xây dựng các công trình hiện hữu và đồng thời phải có khả năng mở rộng trong tương lai, chiếm ít diện tích canh tác, địa điểm ít bị ô nhiễm

- Mặt bằng xây dựng nhà máy phải tương đối bằng phẳng, cao ráo, ít bị ngập lụt, dễ cấp và thoát nước, là nơi có địa chất và địa hình ổn định.

- Địa điểm xây dựng nhà máy phải gần nguồn điện, nguồn nước, gần các nhà máy khác để hợp tác nhiều mặt như cơ sở hạ tầng, công trình phúc lợi cho cán bộ, công nhân

- Địa điểm xây dựng nhà máy phải gần khu dân cư để tuyển lựa công nhân và thuận tiện cho việc tiêu thụ sản phẩm

- Gần đường giao thông nhất là đường bộ và đường thủy để dễ dàng trong việc đi lại, vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm

- Năng lượng sử dụng cho nhà máy bao gồm: hơi – điện – nước, khối lượng sử dụng hàng năm khá lớn nên cần đặt nhà máy gần nguồn cung cấp năng lượng, để đảm bảo cho việc sản xuất được liên tục, giảm hao phí về đường dây, ống dẫn

- Địa điểm xây dựng nhà máy nằm nằm trong vùng quy hoạch của địa phương đồng thời phải quan tâm tới vấn đề an ninh quốc phòng

- Chọn hướng gió phù hợp để tránh khói bụi do xe cộ qua lại, vì đây là nhà máy thực phẩm nên giữ vệ sinh cho nguyên liệu hay sản phẩm là việc hết sức quan trọng và cần thiết

2.2 Địa điểm xây dựng nhà máy

Địa điểm xây dựng nhà máy được đặt tại Khu công nghiệp Phú Nghĩa thuộc Huyện Chươg Mỹ - Thành phố Hà Nội

Huyện Chương Mỹ - Thành phố Hà Nội nằm trong quy hoạch chuỗi đô thị Miếu Môn - Xuân Mai - Hòa Lạc - Sơn Tây, cách trung tâm Thủ đô Hà Nội

20 km về phía Tây Nam qua Thành phố Hà Đông; có đường QL6A, 21A, đường 80 và đường sông (sông Bùi và sông Đáy) chạy qua, nằm giữa tam giác du lịch Hà Nội - Ba Vì - Chùa Hương Với diện tích 232,9 km2 và dân

số 271.761 người, huyện Chương Mỹ là huyện của ngõ của Thủ đô Hà Nội,

là huyết mạch giao thông giữa thủ đô với các tỉnh phía Tây Bắc tổ quốc Sở hữu vị trí đắc địa để phát triển kinh tế, thu hút đầu tư

Ngày 24/12/2008, UBND tỉnh Hà Tây (cũ) đã ký quyết định số UBND chính thức thành lập KCN Phú Nghĩa, huyện Chương Mỹ và giao Tập đoàn Phú Mỹ làm chủ đầu tư với diện tích giai đoạn 1 là 170,1ha, trên

2508/QĐ-cơ sở sáp nhập các Cụm, Điểm công nghiệp đã có và mở rộng thêm phần diện tích mới, với mong muốn thu hút đầu tư vào huyện, thu hút nguồn lao động, tạo công ăn việc làm Thúc đẩy kinh tế xã hội phát triển

2.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu

 Nguyên liệu chính

- Mơ quả: Giống mơ Chùa Hương, được trồng tại Mỹ Đức – TP Hà NộiKhoảng cách từ Nhà máy đến vùng nguyên liệu khá gần Nhà máy và vùng cung cấp nguyên liệu thuộc hai huyện giáp nhau

- Men giống: Men giống nhập hoàn toàn 100% từ nước ngoài Sau đó được nuôi cấy và nhân giống ngay tại nhà máy

- Nguồn nước: Trong nhà máy, nước được dùng vào các mục đích khác nhau: xử lý nguyên liệu, nước rửa chai, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy Nước bổ sung cần đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu cho công nghệ sản xuất rượu Do đó nước phải đi qua một hệ thống xử lý đúng kỹ thuật trước khi cấp cho sản xuất Ta sử dụng nguồn nước của nhà máy nước đặt ngay tại khu công nghiệp

2.4 Giao thông vận tải

Với lợi thế về vị trí địa lý, hệ thống giao thông thuận lợi Khu công nghiệp Phú Nghĩa nằm trên trục QL 6A, với diện tích giai đoạn I là 170ha; giai đoạn

II là 200ha, cách trung tâm Hà Nội 10km, cách Sân bay Nội Bài 30km, cách

Cảng Hải Phòng 130km và cách QL 21A (đường Hồ Chí Minh) 5km Đây là

địa điểm chiến lược để phát triển kinh doanh

2.5 Nguồn năng lượng

2.5.1 Nguồn điện.

Nguồn điện cung cấp đến cụm Công nghiệp được lấy từ hai tuyến dây 22

KV dẫn từ trạm 110/22 KV Chương Mỹ Các đường dây 22 KV này sẽ được phát triển thành mạng lưới dọc theo các trục đường giao thông để cung cấp điện cho các trạm biến áp của nhà máy Điện được cung cấp tới hàng rào nhà máy bằng cáp điện tiêu chuẩn quốc tế

2.5.2 Nguồn nhiệt

Nguồn nhiệt được cấp từ lò hơi đặt trong nhà máy

2.5.3 Nguồn lạnh

Nhà máy cũng cần đặt hệ thống lạnh và cấp khí nén SO2 phù hợp với công suất của nhà máy đủ để cấp lạnh cho hoạt động sản xuất của nhà máy Hệ thống lạnh có thể sử dụng tác nhân lạnh là NH3 hay Freon, chất tải lạnh sử dụng etylen glycol.

thương hiệu cho sản phẩm để có khả năng cạnh tranh với những sản phẩm của những hãng khác

2.8 Hợp tác kinh doanh

Bên cạnh việc sản xuất, nhà máy cần phải xây dựng mối quan hệ hợp tác tốt với các đối tác cung cấp trang thiết bị, nguyên liệu, nhiên liệu sản xuất và các đối tác tiêu thụ sản phẩm Hợp tác với các nhà máy khác trong khu công nghiệp như: nhà máy hóa chất, công ty nắp và bao bì, công ty bánh mứt kẹo… và các trang trại chăn nuôi của các hộ dân ở khu vực lân cận

2.9 Xử lý môi trường

Hệ thống thiết bị, khu vực sản xuất của nhà máy phải thường xuyên được

vệ sinh sạch sẽ Lắp đặt hệ thống quạt thông gió đảm bảo cho kho chứa nguyên liệu, khu vực sản xuất luôn khô ráo thoáng khí Thường xuyên bảo dưỡng trang thiết bị máy móc, giảm thiểu tiếng ồn

2.9.1 Nước thải

Quá trình sản xuất, vệ sinh thiết bị, rửa chai, rửa phân xuởng, dụng cụ thao tác…thải ra một lượng nước khá lớn, chứa nhiều các chất thải vô cơ, hữu cơ dễ gây ô nhiễm môi trường Nước thải trong nhà máy được xử lý đạt tiêu chuẩn nước thải loại B của TCVN 5949:2005 trước khi xả vào hệ thống thoát nước của cụm Công nghiệp và xả ra môi trường Nhà máy có hệ thống thu hồi toàn bộ lượng nước thải về bộ phận xử lý nước thải sau đó mới thải

ra hệ thống nước thải của khu công nghiệp

2.9.2 Khí thải

Nhà máy thiết kế hệ thống ống khói cao hơn 30 m, đồng thời sử dụng than

đá là nguyên liệu có hệ số đốt cao, hạn chế sự tạo thành của các khí độc gây

ô nhiễm môi trường Bụi phát sinh trong quá trình sản xuất được thu gom bằng hệ thống máy lọc túi

3 NĂNG SUẤT NHÀ MÁY

Theo yêu cầu của đồ án là thiết kế nhà máy sản xuất rượu vang mơ có:

- Năng suất: 300000 lít/năm

- Độ sản phẩm: 11

- Độ chua: 3.5 g/l

Phần 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Chương 1: NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG

MƠ

Vang mơ được sản xuất từ nguyên liệu là mơ quả, đường kính, nước, nấm men và các nguyên vật liệu phụ khác

1 Quả mơ

1.1 Giới thiệu chung

Mơ thuộc giống Prunus trong họ hoa hồng Mơ thuộc loại trái hạch cũng

giống như mận, đào, hạnh, và một vài loại cherry khác do bởi hạt của chúng

được bọc trong lớp vỏ cứng Mơ thường ra hoa vào cuối mùa đông-đầu mùa xuân, thông thường là cuối tháng 1 hay đầu tháng 2 ở khu vực Đông Á,

trước khi ra lá Mỗi hoa có 5 cánh với đường kính khoảng 1–3 cm Thông thường hoa có màu trắng, mặc dù một số giống cây trồng có thể có hoa màu hồng hay đỏ sẫm Lá xuất hiện gần như ngay sau khi các cánh hoa rụng Các

lá hình ô van nhọn mũi Cây mơ có kích thước trung bình, thông thường

dưới 18 bộ Trái có từ dạng tròn đến hơi thuôn dài, đường kính từ 1.25-2.5 inch Thịt quả màu vàng, vỏ quả màu vàng hay đỏ ánh hồng Khi mới nở hoa, mơ dễ bị tấn công bởi sương giá Trái hình thành dễ bị nứt trong điều kiện khí hậu ẩm ướt

Ở Việt Nam, mơ mọc nhiều ở vùng Tây Bắc (Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, Lào Cai) và vùng rừng núi quanh chùa Hương Tích (Mỹ Đức, Hà

Nội) Song người ta còn thấy chúng xuất hiện ở nhiều nơi khác ở miền Bắc Việt Nam Mơ ở Việt Nam có nhiều loại Về đặc điểm hoa, loại hoa trắng (bạch mai) thường phổ biến hơn loại hoa đỏ (hồng mai) Về đặc điểm quả,

mơ được chia thành nhiều loại như: mơ đào, mơ nứa, mơ bồ hóng, mơ chấm son, mơ Vân Nam Ở làng Đông Mỹ (Thanh Trì, Hà Nội) có giống mơ hoa

và quả thường kết từng đôi gọi là Song Mai

1.2 Loại mơ lựa chọn trong sản xuất

Nhà máy sẽ chọn giống Mơ chua Hương Tích được trồng tại Huyện Mỹ Đức, Thành phố Hà Nội

- Đặc điểm: Mơ Hương Tích ra hoa vào khoảng cuối tháng 1, đầu tháng

2 và chín, thu hoạch vào khoảng đầu tháng tư và tháng 5 sau khi hết hội chùa Hương Quả mơ màu nâu đồng, có đường kính khoảng 2cm bên ngoài phủ lớp lông tơ trắng Mơ Hương Tích có đặc điểm hạt nhỏ, cùi dày, mọng nước, vị chua nhẹ, đặc biệt cso mùi hương dịu thoang thoảng

- Yêu cầu chọn nguyên liệu:

+ Độ chín: độ chín của quả mơ đạt 80 – 90%

+ Kích thước quả: không yêu cầu nghiêm ngặt

+ Yêu cầu khác: đảm bảo không bị dập nát, sâu thối…

• Các thành phần hóa học chủ yếu chứa trong quả mơ:

Bảng 1 : Bảng thành phần hóa học các chất trong quả mơ

Chỉ tiêu Hàm

lượng nước(%)

Hàm lượng axit (chủ yếu là axit xitric và axit tartric)(%)

Hàm lượng đường tổng số(%)

Hàm lượng Xenluloza(%)

Hàm lượng Vitamin C(mg)

Hàm lượng Protein(%)

2.1 Tiêu chuẩn cảm quan

- Màu sắc: màu trắng hoặc trắng ngà

- Mùi vị: mùi đặc trưng của đường, vị ngọt, không có mùi vị lạ

- Trạng thái: dạng tinh thể, kích thước hạt tương đối đều, khô tơi, không vón cục, không lẫn tạp chất lạ

2.2 Tiêu chuẩn hóa lý

- Độ ẩm: < 0.05 %

- Độ Pol: ≥ 99.7%

- Đường khử: ≤ 0.03%

- Tro: ≤ 0.02%

- Độ màu: ≤ 13 IU

3 Nước

Trong nhà máy rượu nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau:

Xử lí nguyên liệu, phối chế dịch len men, vệ sinh thiết bị…

Nước trước hết phải trong suốt, không màu, không có vị lạ, không chứa các chất gây mùi khó chịu như H2S, Clo, NH3… Và không chứa các vi sinh vật gây bệnh

Nước dùng trong sản xuất phải là nước mềm, có độ cứng tạm thời nhỏ hơn 7mg đương lượng /lít Độ pH nằm trong khoảng 6.5-7.3 Không chứa các kim loại nặng

Tại KCN Phú Nghĩa đang triển khai Dự án Nhà máy nước sạch ngay tại khu công nghiệp Do đó Nhà máy sẽ nhận nguồn cung cấp nước cho quá trình sản xuất tại Nhà máy nước sạch đó Nước dùng cho quá trình sản xuất sẽ là nước đảm bảo theo Tiêu chuẩn nước sạch của Bộ Y tế

4 Hệ vi sinh vật

Lên men là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sản xuất rượu vang Do đó việc lựa chọn chủng giống vi sinh vật phù hợp cho quá trình lên men cũng là điều rất quan trọng Nhà máy sẽ lựa chọn sử dụng nấm men

Saccharomyces cerevisiae cho quá chính lên men chính nhằm tạo cho rượu vang một độ rượu thích hợp và vi khuẩn lactic chủng Leuconostoc oenos cho

quá trình lên men phụ nhằm tạo cho rượu vang những tính chất cảm vị đặc thù cũng như tạo cho thành phẩm một khả năng bảo quản nhất định

4.1 Nấm men Saccharomyces cerevisiae

- Ưu điểm của loài Saccharomyces cerevisiae:

+ Lên men nhanh và sâu sắc các loại đường

+ Kết lắng tốt, do đó dễ tách sinh khỏi nấm men ra khỏi dịch lên men

+ Tạo mùi thơm đặc trưng cho rượu vang

+ Bền vững với rượu, acid và các chất sát trùng

4.2 Vi khuẩn Leuconostoc oenos

Vi khuẩn Leuconostoc oenos có vai trò là tác nhân chính trong giai đoạn lên

men phụ để chuyển hóa axit malic (vị chua gắt) thành axit lactic (vị hài hòa)

- Đặc điểm:

Leuconostoc oenos các tế bào Gram dương có tế bào hình cầu đến hình hạt

đậu được sắp xếp thành các cặp hoặc chuỗi ngắn, không di động, không sinh bào tử, catalase âm tính và kỵ khí không bắt buộc

Loài này sinh trưởng tốt ở 200C Glucose được lên men thành axit lactic D(-), CO2, ethanol hoặc axit axetic

- Các điều kiện thích hợp cho Leuconostoc oenos phát triển:

+ Axit malic là chất cảm ứng cho quá trình lên men malolactic

+ pH của môi trường thích hợp cho quá trình chuyển hóa axit malic thành axit lactic là pH < 3.0

+ Ethanol: nếu hàm lượng ethanol trong dịch vang vượt quá 10%(V/V) thì

sự sinh trưởng và quá trình lên men malolactic sẽ bị ức chế mạnh mẽ Tuy

nhiên loài L.oenos có thể chịu được hàm lượng ethanol từ 12- 14%.

+ Axit lactic với hàm lượng ≥ 5 g/l sẽ ức chế vi khuẩn lên men malolactic

5 Các nguyên liệu phụ khác

- Chất trợ lọc: nhà máy sử dụng chất trợ lọc là Bentonit

+ Bentonit: Là một loại đất có khả năng trương nở, có thể hấp thụ protein và các hợp chất chứa nito và loại chúng ra khỏi rượu vang Một trong những loại đất đó có tên thương phẩm là “ Deglutan”

- Dung dịch KMnO4 và cột bông: dùng để tạo không khí sạch cung cấp

O2 cho quá trình lên men ban đầu

- Các hóa chất vệ sinh tẩy rửa thiết bị, chai, thùng chứa, đường ống… thường dùng là NaOH, HCl, H3PO4… và chúng được dùng trong hệ thống CIP

- Enzyme Pectinase:

+ Pectinase có tên thương mại là Novoferin 14, là nhóm enzyme xúc tác sự phân cắt các hợp chất pectin (có phân tử lượng lớn) thành các hợp phần khác nhau có phân tử lượng thấp hơn cơ chất ban đầu

+ Mục đích: Tăng khả năng khai thác của dịch quả, làm trong và giảm

độ nhớt cho sản phẩm

+ Hầu hết các enzyme đều có tác dụng tối ưu trong những điều kiện nhất định của nhiệt độ, pH, bản chất của cơ chất Ta chọn enzyme pectinase

vì nó hoạt hoá được trong những điều kiện cơ bản sau:

• Độ pH thích hợp để phân giải axit pectic trong dịch quả là 3,5 – 4,5

• Nhiệt độ thích hợp 45 – 54oC

• Thời gian tác dụng 90 – 120 phút

• Hoạt động của pectinase được nâng cao khi có mặt của Ca2+ và

Mg2+ pectin có độ nhớt càng thấp thì hiệu quả tác dụng càng tăng Trong sản xuất vang ta lựa chọn loại enzyme giữ được hoạt độ trong điều kiện có cồn ( tới 14 % ) và pH phù hợp của vang (3,0 – 4,0).+ Enzyme pectinase được mua tại viện Công Nghệ Sinh Học - Thành Phố Hà Nội

Chương 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG MƠ

1 Sơ đồ quy trình công nghệ

2 Thuyết minh quy trình công nghệ

2.1 Nguyên liệu quả mơ

Quả mơ phải được lựa chọn để thu mua theo đúng yêu cầu kỹ thuật

và Enzyme Pectinase (0.2 g/l)

2.2 Lựa chọn nguyên liệu

- Mục đích: Loại bỏ những quả bị hư hỏng, sâu bệnh, hoặc dập nát do

quá trình vận chuyển Đồng thời tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm

- Tiến hành: quả mơ được phân loại sơ bộ ngay tại vườn khi thu hoạch

sau đó được đưa về nhà máy phân loại lần 2 bằng phương pháp thủ công bởi người công nhân

2.3 Rửa sạch

- Mục đích: Làm sạch các tạp chất như đất, cát…; thuốc trừ sâu; một

số vi sinh vật bám trên quả

- Tiến hành: mơ quả sau khi được phân loại được xếp lên băng tải vận

chuyển đến thiết bị rửa thổi khí Tại đây không khí được quạt gió thổi vào bồn ngâm nguyên liệu làm cho nước và nguyên liệu được đảo trộn đều làm sạch các tạp chất bám trên quả Giai đoạn này phải thực hiện thật nhanh để tránh quả bị dập nát, tổn thất chất dinh dưỡng và quả sau khi rửa cần được chế biến ngay

2.4 Chần

- Mục đích: + Tiêu diệt một phần vi sinh vật bám trên bề mặt quả.

+ Khử không khí nằm trong gian bào của quả

+ Làm vô hoạt enzim, nhanh chóng ổn định màu sắc sản phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm

- Tiến hành: sau khi được rửa sạch, quả mơ sẽ đi vào thiết bị chần kiểu

băng tải Tại đây mơ được chần bằng hơi nước ở nhiệt độ 800C trong khoảng thời gian 2 – 3 phút

2.5 Ngâm đường

- Mục đích: + Trong sản xuất không phải lúc nào dịch quả cũng dùng

cho lên men ngay, do tính chất thời vụ của quả nên việc ngâm đường quả sẽ bảo quản được dịch quả để sản xuất quanh năm

+ Dịch siro mơ thu được sau khi ngâm đường có nồng độ chất khô khá cao khoảng 70%, cho nên có thể ức chế được các

vi sinh vật và dịch siro này có thể bảo quản ở điều kiện thường trong thời gian dài mà không bị biến đổi chất lượng

- Tiến hành: Mơ sau khi chần sẽ được để ráo nước sau đó đem đi ngâm

đường Lượng đường cần bổ sung sẽ được tính toán để đạt được dịch siro có nồng độ đường khoảng 65% - 70% Mơ sẽ được xếp vào các thùng ngâm đường chuyên dụng, cứ xếp một lớp quả dày khoảng 1-2cm thì lại phủ một lớp đường kính trắng tương ứng lên trên Dưới ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu do đường gây ra, dịch quả dần dần được tiết ra Tiến hành ngâm khoảng 2-3 tháng

Sau khi ngâm đường ta tiết hành chiết dịch siro, dịch này dùng để lên men rượu còn lại phần bã (bao gồm vỏ và hạt) ta sẽ đưa đến các cơ sở sản xuất bánh kẹo, ô mai hoặc còn có thể cùng làm thuốc

2.6 Dịch siro mơ

Sau 2-3 tháng thu được sirô quả có nồng độ đường khoảng 65% – 70%

và có mặt phần lớn các chất có trong thịt quả Dịch này có độ đường cao nên lưu lại để sản xuất quanh năm, vào những tháng không có mơ tươi Dịch siro này trước khi lên men phải trải qua công đoạn điều chỉnh dịch đường

2.7 Điều chỉnh độ đường của dịch để lên men.

- Mục đích: trong công nghệ sản xuất rượu vang , để cho quá trình lên

men đạt hiệu quả cao thì nồng độ chất khô trong dịch phải ở khoảng

18 – 25oBx tùy theo yêu cầu của sản phẩm Do dịch siro có nồng độ đường khá cao nên cần phải điều chỉnh về độ đường theo yêu cầu

- Tiến hành: dịch siro sẽ được phối chế với nước để đưa nồng độ

đường từ 70% xuống còn độ đường thích hợp để đưa vào dịch lên men Đồng thời quá trình này ta còn phải điều chỉnh cả nồng độ axit

có trong dịch về nòng độ theo yêu cầu của sản phẩm, đồng thời quá trình điều chỉnh đọ axit của dịch cũng là để có độ pH phù hợp cho quá trình lên men Khi pH của dịch về khoảng pH= 3.0 – 3.5 là phù hợp cho quá trình lên men

2.8 Chuẩn bị men giống và tiếp giống nấm men

Nhân men giống : men giống thuần khiết sẽ được mua từ viện công nghệ

sinh học

* Các bước thực hiện nhân giống :

- Chuẩn bị môi trường:

+ Thực hiện quá trình thủy phân ( hồ hóa, đường hóa ) lấy dịch chiết malt + Cung cấp nguồn dinh dưỡng bổ sung : NaCl 1g/lít, glucose, KHPO4,

K2HPO4, pepton

+ Rót dịch vào các bình tam giác 50, 100, 500, 1000ml mỗi loại 10 bình.+ Làm nút bông và hấp tiệt trùng

Cấy men giống :

+ Từ ống nghiệm chứa men giống ta cấy sang bình 50 ml

+ Sau 24h, ta tiếp tục cấy chuyển môi trường từ bình tam giác 50ml sang 100ml, cứ vậy ta cấy sang tới bình 1000ml

Tái sử dụng men:

Trong quá trình lên men, tại thời điểm men hoạt động, phát triển, tăng sinh khối tốt nhất ta lấy ra một lượng khoảng 8-10% dịch lên men Lượng dịch này sẽ được nhân giống và tái sử dụng cho các lần sau Chu kỳ tái sử dụng khoảng 5-6 lần tùy vào hoạt lực của chúng nấm men

Trong suốt quá trình lên men vang phải tiến hành phân tích mẫu và kiểm tra nấm men thường xuyên để điều chỉnh quá trình lên men cho phù hợp

và để hạn chế sự thất thoát , hương thơm…Trong quá trình lên men vang, cần thiết phải lên men gần đầy tank và nên giữ áp lực ở mức thấp Chúng

ta phải xác định độ đường trong các tank liên tục

2.9 Lên men

Lên men rượu là quá trình chuyển hóa đường dưới tác dụng của hệ enzim

vi sinh vật thành các sản phẩm tích tụ trong môi trường Trong quá trình này diễn ra chuyển hóa chính là đường thành rượu etylic và khí CO2 Nấm men là vi sinh vật điển hình, đóng vai trò tác nhân chuyên hóa

chính

Lên men rượu vang gồm hai quá trình: lên men chính và lên men phụ

2.9.1 Tiến hành lên men chính

Quá trình lên men chính trong sản xuất rượu vang thường kéo dài khoảng 7 – 10 ngày, nhiệt độ lên men khoảng 20 – 300C.

Do đó trong thiết kế này ta sẽ chọn thời gian lên men chính là khoảng 9 ngày, nhiệt độ lên men là 250C ± 10C

Giống nấm men để sản xuất là chủng Saccharomyces cervisiae sẽ

được mua từ Viện khoa học và công nghệ thực phẩm Chủng này phải đảm bảo: + Tỉ lệ tế bào nảy chồi là 40% - 60%

+ Lượng tế bào chết không quá 1% - 2%

+ Lượng tế bào trong 1 lít khoảng 100 – 120 triệu

Dịch đường sau khi đã chuẩn bị xong ta tiến hành tiếp men giống vào dịch chiếm khoảng 3- 10% so với lượng dịch

Trong suốt quá trình lên men cần phải tiến hành theo dõi, phân tích mẫu, kiểm tra nhiệt độ để duy trì đúng nhiệt độ, kiểm tra hoạt lực của nấm men Theo dõi, điều chỉnh áp suất do trong quá trình lên men sẽ có một lượng lớn CO2 sinh ra

Lên men chính sẽ tiến hành trong các bồn, tank làm bằng thép không

gỉ Dịch lên men chỉ chiếm 75 - 80% không gian của thiết bị lên men, để

có đủ một lượng oxy cho giai đoạn đầu lên men và tránh bọt trào ra

ngoài

2.9.2 Tiến hành lên men phụ

Mục đích của quá trình lên men phụ làm làm ổn định chất lượng rượu, làm tăng hương cho rượu, làm trong rượu Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men phụ là 15 – 180C thời gian là khoảng vài tuần

Ta sẽ chọn thời gian lên men phụ là 15 ngày, nhiệt độ lên men phụ là

160C

Bổ sung một lượng vi khuẩn Leuconostoc oenos với lượng khoảng 1%

so với lượng dịch Khi đó, axit malic sẽ được chuyển hóa bởi phức hệ

enzim trong vi khuẩn L.oenos thành axit lactic và CO2 thể hiện qua

phương trình sau:

HOOCCH2CHOHCOOH Enzim malolacticCH3CHOHCOOH + CO2

Lưu ý: khi cần ức chế quá trình lên men malolactic có thể giữ hàm lượng etanol >10% (V/V).

Quá trình lên men phụ diễn ra trong cùng một thiết bị với quá trình lên men chính

2.10 Lọc thô

- Mục đích: tách cặn, xác nấm men…ra khỏi rượu vang non.

- Tiến hành: kết thúc quá trình lên men thì tế bào kết chùm, thành

chuỗi tạo lớp dày nổi lên bề mặt Do đó, ta sẽ tiến hành mở từ từ van

xả đáy, đồng thời quan sát mức chất lỏng trong thiết bị, khi lượng dịch trong thiết bị chỉ còn cách đáy khoảng 1cm thì ta tiến hành đóng van lại

2.11 Tàng trữ

độ chín thuần thục, nâng cao chất lượng cảm quan cho sản phẩm

(màu, mùi, vị, độ trong, độ bền keo…)

thùng gỗ sồi rồi đưa đến khu vực tàng trữ rượu Tiến hành tàng trữ ở nhiệt độ 120C trong khoảng thời gian 30 ngày

2.12 Lọc tinh

- Mục đích: loại bỏ cặn trong quá trình tàng trữ, loại bỏ xác nấm men

còn sót lại nhằm hoàn thiện sản phẩm trước khi chiết rót

- Tiến hành: kết thúc thời gian tàng trữ ta bổ sung thêm chất trợ lắng

Bentonit hàm lượng 2 g/l để hấp phụ protein, các hợp chất chứa nito còn sót lại tránh gây đục cho sản phẩm, làm sản phẩm trong hơn, sau

đó khoảng 7 ngày ta tiến hành đưa vang đi lọc trong thiết bị lọc đĩa

2.12 Chiết chai và đóng nắp

- Mục đích: hoàn thiện sản phẩm, tăng thời gian bảo quản, dễ dàng vận

chuyển và tiêu thụ

- Tiến hành: Chai trước khi đi vào chiết sẽ được đưa đến máy rửa chai,

sau đó qua hệ thống kiểm tra chai rồi đi vào máy chiết Sau khi chiết

xong chai được kiểm tra độ đầy vơi trước khi ra khỏi máy chiết đi sang máy đóng nắp.

1.1 Thông số về nguyên liệu và bán sản phẩm.

- Năng suất: 300000 lít/ năm

- Sản phẩm rượu vang mơ, độ rượu 110, độ chua 3.5 g/l

1.2 Tổn thất tính theo % của từng công đoạn sản xuất.

Bảng 2: Bảng tổn thất tính theo % của từng công đoạn sản xuất

Vận chuyển và bảo

2 TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM CHO 1 ĐƠN VỊ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT RƯỢU VANG MƠ

2.1 Tổn thất tính theo % từng công đoạn cho 100kg mơ

 Quá trình vận chuyển và bảo quản: tổn thất 1% (khối lượng)

Lượng nguyên liệu còn lại là: G1 = 100 x (1 – 0.01) = 99 (kg)

Lượng nguyên liệu tiêu hao là: G11 = 1 (kg)

 Quá trình lựa chọn: tổn thất 1% (khối lượng).

Lượng nguyên liệu còn lại: G2 = 99 x (1- 0.01) = 98.01 (kg)

Lượng nguyên liệu tiêu hao:G22 = 0.99 (kg)

 Quá trình rửa: tổn thất 0,5% (khối lượng).

Lượng nguyên liệu còn lại: G3 = 98.01 x (1 – 0.005) = 97.52 (kg)Lượng nguyên liệu tiêu hao: G33 = 0.49 (kg)

 Quá trình chần: tổn thất 1% (khối lượng).

Lượng nguyên liệu còn lại: G4 = 97.52 x (1 – 0.01) = 96.54 (kg)Lượng nguyên liệu tiêu hao: G44 = 0.98 (kg)

 Trong thịt quả mơ có chứa:

- Nước: 74.37%

- Đường: 9.2%

- Axit : 1.51%

Nước + Đường + Axit = 74.37 + 9.2 + 1.51 = 85.08%

Như vậy, trong 100kg quả mơ ta sẽ thu được 85.08kg dịch quả

Vậy lượng dịch mơ có trong 96.54 kg quả mơ là:

Hàm lượng axit trong dịch mơ là: (1.51 : 85.08)x 100 = 1.77%

Ta cần bổ sung đường saccarozo 99.7% vào ngâm để thu được dịch chiết mơ

có nồng độ dịch đường là 70% Áp dụng quy tắc đường chéo ta có:

70

Vậy ta có tỉ lệ Thịt quả : Đường = 29.7 : 59.2

Vậy 29.7 kg thịt quả cần 59.2 kg đường saccharose tức là: 29.7 x 100/97 = 30.62 (kg) quả cần 59.2 kg đường

Cứ 30.62 kg mơ ngâm với 59.2 kg đường

có 96.54 kg mơ ngâm với X kg đường :

Vậy lượng đường là: 96.54 x 59.25 : 30.62 = 186.65 (kg)

Khối lượng riêng của đường saccarose 99.7% là d = 1.55234 (kg/l)

C – Trang 58 – Sổ tay Quá trình và thiết bị công

nghệ hóa chất – Tập 1 – Nhà xuất bản khoa học – kỹ thuật)

Thể tích dịch mơ là:

V = m : d => V = 79.67 : 1.04330 = 76.36 (lít)

Vậy tổng thể tích dịch chiết mơ là: 120.24 + 76.36 = 196.6 (lít)

Dịch mơ có hàm lượng axit là 1.77% Vậy khối lượng axit trong 82.13 (kg) dịch mơ là: 82.13 x 1.77% = 1.45 (kg) = 1450 (g)

Giả sử khi bổ sung thêm đường vào quả lượng axit trong quả không thay đổi do đó ta có:

Cứ 196.6 lít dịch chiết quả thì có 1450 gam axit

Vậy 1 lít dịch chiết quả thì có 1450 : 196.6 = 7.4 gam axit

Tóm lại ta thu được:

Dịch chiết mơ (siro mơ) thu được có nồng độ đường 70% và hàm lượng axit 7.4 (g/l)

 Tiến hành pha chế dịch lên men

Phương trình lên men đường thành rượu như sau:

Theo yêu cầu công nghệ, sản phẩm rượu vang thu được có độ cồn là

11%V, khối lượng riêng của rượu là d = 0.789 kg/l

Đường sót là 5% Khối lượng riêng của sản phẩm là: d = 1.019 (kg/l)

Lượng đường sót trong 1 lít sản phẩm:

1×0,05×1,019= 0,05(kg)Trong quá trình lên men đường hao hụt 5%

Vậy lượng đường cần có trong 1 lít dịch trước khi lên men là:

0.2 x (1 + 0.05) + 0.05 = 0.26 (kg)

Dịch chiết mơ có hàm lượng đường 70% (xem như bằng nồng độ chất khô) có khối lượng riêng d = 1.34 (kg/l).

Vậy lượng đường có trong 1 lít dịch chiết mơ là:

1.34 x 70% = 0.93 (kg) Như vậy, để có được dịch lên men có hàm lượng đường 0.26(kg/l) thì ta cần phải tiến hành pha loãng dịch chiết mơ có hàm lượng đường 0.93 (kg/l)

Áp dụng quy tắc đường chéo, ta có:

Theo yêu cầu công nghệ rượu vang thu được có độ chua là 3.5 (g/l)

Từ quá trình tính toán trên ta có dịch chiết mơ ban đầu có độ chua là 7.4 (g/l)

Giả sử khi tiến hành pha loãng dịch chiết với nước thì độ chua trong dịch chiết bị giảm tương ứng với tỉ lệ pha loãng

Vậy độ chua trong tống lượng dịch đã pha loãng là:

7.4 x 0.26 : 0.67 ≈ 3 (g/l)

Ta thấy, ở điều kiện lên men rượu, bình thường độ chua sẽ tăng khoảng 0.20

so với trước khi lên men tương đương với khoảng 0.5 gam/lít

 Tính lượng nấm men Saccharomyces cervisiae sử dụng

Lượng nấm men bổ sung vào dịch lên men chiếm 3-10% so với lượng dịch

Chọn thể tích dịch nấm men bổ sung là 8% so với lượng dịch, với mật độ giống cấy ban đầu là 3 triệu tế bào/lít.

 Thể tích dịch nấm men bổ sung là: Vdnm = 703.22 x 8% = 56.25 (lít)

Vậy Tổng thể tích dịch khi lên men là:

V = V d + V dnm = 703.22 + 56.25 = 759.47 (lít)

 Quá trình lên men: tổn thất 5% (thể tích) trong đó:

- Quá trình lên men chính tổn thất 3% (thể tích)

Lượng còn lại: 759.47 x (1 – 0.03) = 736.68 (lít)

Lượng tiêu hao: V = 37.97 (lít)

- Quá trình lên men phụ tổn thất 2% (thể tích)

Lượng còn lại là : 736.68 x (1 – 0.02) = 721.95 (lít)

 Quá trình tách cặn tổn thất 0.2% (thể tích)

Lượng rượu vang non còn lại là: 721.95 x (1 – 0.002) = 720.51 (lít)

Lượng tiêu hao là: 1.44 (lít)

 Quá trình tàng trữ, tách cặn tổn thất 1.3% (thể tích)

Lượng rượu vang còn lại là: 720.51 x (1 – 0.013) = 711.1 (lít)

Lượng tiêu hao là: 9.41 (lít)

 Quá trình lọc tiêu hao 0.5% (thể tích)

Lượng rượu vang còn lại là: 711.1 x (1 – 0.005) = 704.04 (lít)

Lượng tiêu hao là: 7.06 (lít)

 Quá trình chiết tiêu hao 1% (thể tích)

Lượng rượu vang còn lại là 704.04 x (1 – 0.01) = 697 (lít)

Lượng tiêu hao là: 7.04 (lít)

Tóm lại, sau quá trình tính toán, cứ 100 kg quả mơ và 186.65 kg

đường ta thu được 697 lít rượu vang thành phẩm

 Tính Các nguyên liệu phụ và hóa chất

* Chất trợ lắng Bentonit cần dùng

Bổ sung bentonit 1.5 g/l vào rượu vang trước tàng trữ

Vậy tổng lượng bentonit bổ sung là:

714.73 x 1.5 = 1072.1(g)= 1.07(kg)

* Enzym pectin cần bổ sung

Bổ sung enzym pectin hàm lượng 0.2 g/l vào rượu vang trước tàng trữVậy tổng lượng enzym pectin cần bổ sung là:

0,2 x 714.73 = 143.5 (g) = 0.143 (kg)

* Lượng vi khuẩn leuconostoc oenos cần dùng:

Cho vi khuẩn leuconostoc oenos để vang non sinh trưởng và phát

triển, đồng thời chuyển hóa axit malic thành axit lactic và CO2 Cho vào với hàm lượng 1% so với lượng dịch trước lên men phụ :

Vậy tổng lượng vi khuẩn cần dùng là:

- Nhà máy sản xuất rượu vang mơ với công suất 300 nghìn lít/năm.

- Thời vụ thu hoạch mơ thường từ cuối tháng 3 đến đầu tháng 6 Vì theo mùa vụ do đó nhà máy phải có kế hoạch sản xuất hợp lý để tiêu thụ hết tránh lãng phí

- Một năm chia làm 4 quý, mỗi quý 3 tháng, trung bình mỗi tháng sản xuất 25 ngày, mỗi ngày sản xuất 2 ca Thời gian mỗi ca là 8 h

- Trong 1 năm dự kiến sản xuất 10 tháng, 1 tháng là thời gian sửa chữa, bảo dưỡng máy móc và vệ sinh nhà xưởng 1 tháng là ngày lễ, tết