Giáo trình Sản xuất rượu bia nước giải khát Diệp thị Ngọc Thà, Trường CĐ Nghề Sóc Trăng

Chương 1: Giới thiệu rượu bia nước giái khát Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu bia nước giải khát Chương 3: Quá trình đường hóa Chương 4: Quá trình lên men Chương 5: Công nghệ sản xuất một số loại rượu Chương 6: Kỹ thuật sản xuất rượu pha chế và nước giải khát Chương 7: Kỹ thuật sản xuất bia

Chương 1: Giới thiệu rượu - bia - nước giái khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Chương 1: GIỚI THIỆU RƯỢU - BIA - NƯỚC GIẢI KHÁT

*************

1 VAI TRÒ CỦA RƯỢU - BIA- NƯỚC GIẢI KHÁT

1.1 Vai trò và nhu cầu của nước trong cơ thể

Bất kỳ một cơ thể sống nào cũng cần đến nước, nước là một yếu tố không thể thiếu được

để duy trì và phát triển sự sống

Ngoài việc tham gia vào thành phần cấu tạo của cơ thể, nước còn là môi trường không

thể thiếu cho các quá trình: lý, hóa, sinh học xảy ra nhằm thực hiện các quá trình trao đổi chất,

trao đổi năng lượng giữa các thành phần của cơ thể và giữa cơ thể với môi trường từ mức vi mô

(phân tử, tế bào,…) đến mức vĩ mô là các quá trình đồng hóa và dị hóa hằng ngày của cơ thể

Trong cơ thể người nước chiếm từ 60-70% khối lượng, trong đó khoảng 50% nước chứa

trong các tế bào còn khoảng 20% nước chứa trong máu và các dịch ngoại bào

Cơ thể người tiếp nhận nước từ bên ngòai bằng nhiều con đường khác nhau thông qua ăn

uống và hít thở, và thải nước sử dụng, và nước dư thừa bằng nhiều con đường khác nhau: đi ra

theo hệ thống tiêu hóa (phân, nước tiểu), ra theo mồ hôi và hít thở (hô hấp)

Ngoài ra cơ thể còn nhận được một lượng lớn nước đáng kể do sự oxy hóa các chất dinh

dưỡng ở bên trong cơ thể (glucid, protit, lipit,…)

Lượng nước của một cơ thể khỏe mạnh, bình thường khá ổn định, hay nói cách khác sự

tiếp nhận và sự thải nước ra của cơ thể luôn luôn ở trạng thái cân bằng Nhu cầu nước hàng

ngày của cơ thể phụ thuộc nhiều vào yếu tố: trạng thái sức khỏe, sinh lý của cơ thể, mức độ

đồng hóa, dị hóa, mức độ sản sinh năng lượng (hay tình trạng và mức độ lao động) của cơ thể,

điều kiện môi trường sống của cơ thể….Bình thường nhu cầu này trung bình 2÷3 lít/ngày

Trong các trường hợp đặc biệt: lao động và lao động nặng nhọc, thời tiết hay điều kiện

lao động khắc nghiệt (quá nóng, quá khô,…) và đôi khi do bệnh lý,… nhu cầu nước có thể ≥ 4 -5

lít/ ngày

Vì một lý do nào đấy, lượng nước thải ra khỏi cơ thể lớn hơn lượng nước có thể tiếp nhận

được, trạng thái cân bằng nước của cơ thể bị phá vỡ sẽ gây ra sự nguy hiểm cho cơ thể Sự nguy

hiểm này có thể dẫn đến cái chết (do thiếu nước) khi cơ thể mất đi ≥ 20÷ 25% nước của nó

1.2 Vai trò của rượu - bia - nước giải khát

Nước uống các loại là nguồn cung cấp nước chủ yếu hằng ngày cho cơ thể, có vị trí đặc

biệt quan trọng và có ý nghĩa cho cơ thể Khi mất nước nhiều, khi phải lao động trong các điều

kiện khắc nghiệt, cường độ lao động quá lớn, hay điều kiện sống quá nóng nực khô khan,… và

còn có thể qua các nhu cầu về sinh lý, bệnh lý….Ngoài việc bỗ sung nước và giải nhiệt rượu -

bia - nước giải khát còn có tác dụng quan trọng khác như bỗ sung các chất dinh dưỡng, muối

khoáng, các chất sinh năng lượng, các chất có tác dụng dược lý,… cho cơ thể Đó chính là

nguyên nhân có nhiều loại rượu - bia -nước giải khát khác nhau phục vụ cho nhu cầu, thị hiếu

và đôi khi theo cả phong tục tập quán của con người

2 PHÂN LOẠI RƯỢU - BIA - NƯỚC GIẢI KHÁT

Nước uống có nhiều loại, nhiều dạng khác nhau và người ta có thể dựa vào nguồn

nguyên liệu, dựa vào phương pháp sản xuất, mục đích sử dụng để phân loại và gọi tên

2.1 Rượu

Có thể chia chúng ra làm 2 nhóm chính:

Chương 1: Giới thiệu rượu - bia - nước giái khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

- Rượu pha chế (hay tổng hợp nhân tạo): được pha chế từ các nguồn nguyên liệu tự

nhiên hay tổng hợp thông qua sự tác động và ý muốn của con người thành một thể đồng nhất

(rượu Quisky, rượu Rum,…)

- Rượu lên men: Được tạo thành từ quá trình lên men rượu của các nguồn nguyên liệu có

đường, có nguồn gốc khác nhau nhờ các hệ nấm men khác nhau, theo nhu cầu và ý muốn của

con người Rượu lên men được chia làm 2 loại chính

+ Rượu lên men chưng cất: (rượu trắng, rượu nếp gò đen,…) + Rượu lên men không chưng cất: (Các lọai rượu trái cây, rượu vang,…)

2.2 Bia

Dựa vào nguồn nguyên liệu malt để sản xuất bia, có thể chia bia làm 2 loại chính

- Bia vàng: Được sản xuất từ malt vàng

- Bia đen: Được sản xuất từ malt thẫm

2.3 Nước giải khát

Có thể chia chúng ra làm 2 nhóm chính:

- Nước giải khát pha chế (hay tổng hợp nhân tạo): Là nước giải khát được pha chế từ các

nguồn nguyên liệu tự nhiên hay tổng hợp thông qua sự tác động và ý muốn của con người thành

một thể đồng nhất, có hay không có gaz

- Nước giải khát lên men: Là nước giải khát được tạo thành từ quá trình lên men rượu

chưa kết thúc các nguyên liệu có đường từ các nguồn gốc khác nhau nhờ các hệ nấm men khác

nhau, theo nhu cầu và ý muốn của con người Nước giải khát lên men luôn có CO2 (gaz) và

alcool trong thành phần của nó ở các mức độ khác nhau

Trong mỗi một nhóm lại có nhiều loại với tên gọi khác nhau: như gọi theo tên nguyên

liệu (như nước giải khát pha chế hương dứa, nước dứa lên men, nước cam pha chế, nước cam lên

men, bột cam giải khát, viên giải khát hương cam,…)

Về cơ bản các loại chính trong từng nhóm như sau:

Các loại của nhóm nước giải khát pha chế

+ Nước bão hòa CO2 hay còn gọi “Nước Soda”

+ Nước giải khát pha chế các loại có gaz (khí CO2) (như xá xị, pessi, coca-cola,…) + Nước giải khát pha chế các loại không có gaz (như nước bí đau, nước dừa lon,…) + Nước giải khát pha chế chữa bệnh (như các loại nước khoáng, suối,…)

+ Nước giải khát pha chế dinh dưỡng (các loại trên bỗ sung thêm sinh tố, acid amin,…)

Các loại của nhóm nước giải khát lên men:

+ Nước giải khát lên men từ nước quả các loại (như mật dâu tầm, mật nho,…)

2.4 Tình hình sản xuất rượu - bia - nước giải khát

Vì nhu cầu con người ngày càng tăng, điều kiện kỹ thuật, cơ sở vật chất ngày càng phát

triển và tác dụng đa dạng của rượu - bia - nước giải khát,… Nên tình hình sản xuất nước giải

khát trong những năm gần đây phát triển mạnh mẽ và ồ ạt Chưa có một ai có thể thống kê hết

được các loại rượu – bia - nước giải khát cùng với số lượng, các chỉ tiêu chất lượng cụ thể của

từng loại ( trên Thế Giới và Việt Nam cũng vậy)

Bộ Công Nghiệp ban hành Quyết định 18/2007/QĐ - BCN vào ngày 8/5/2007 về việc

quy hoạch tổng thể phát triển ngành bia- rượu - nước giải khát Việt Nam đến năm 2010 Theo

đó xây dựng ngành bia- rượu - nước giải khát thành một ngành kinh tế mạnh; phấn đấu hạ giá

thành, nâng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu trong nước và đẩy mạnh xuất khẩu, tăng

nguồn thu ngân sách, hội nhập vững chắc kinh tế khu vực và thế giới

Chương 1: Giới thiệu rượu - bia - nước giái khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Mục tiêu cụ thể đến năm 2010, sản xuất 3.500 triệu lít bia, 145 triệu lít rượu và 1.650

triệu lít nước giải khát Quy hoạch phát triển sản phẩm là tập trung đầu tư các nhà máy có công

suất lớn, thiết bị, công nghệ hiện đại, sản xuất kinh doanh có hiệu quả, đáp ứng yêu cầu về môi

trường, các điều kiện về vệ sinh an toàn thực phẩm (VSATTP), đảm bảo chất lượng và giá

thành được người tiêu dùng chấp nhận

3 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU – BIA – NƯỚC GIẢI KHÁT

3.1 Qui trình công nghệ sản xuất rượu

3.1.1 Qui trình công nghệ sản xuất rượu pha chế

Hình 1.1: Qui trình công nghệ sản xuất rượu pha chế 3.1.2 Qui trình công nghệ sản xuất rượu lên men (nguyên liệu chứa tinh bột, nguyên liệu chứa đường)

Xuất xưởng thành phẩm

Nấu xirô Lọc trong xirô Xử lý, làm sạch

Chương 1: Giới thiệu rượu - bia - nước giái khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

b Không chưng cất

Bã

Hình 1.3: Qui trình công nghệ sản xuất rượu lên men không qua chưng cất

Ghi chú: Nguyên liệu chứa tinh bột cần phải được nấu chính trước khi lên men

3.2 Qui trình công nghệ sản xuất bia

Bã (malt, gạo)

Hình 1.4: Qui trình công nghệ sản xuất bia

Làm khô

Chai

Xuất xưởng thành phẩm

Nấu cháo

Lọc Xử lý, làm sạch

Nấu cháo

Dịch nha

Lọc Làm khô

Bột trợ lọc

Xuất xưởng thành phẩm

Chương 1: Giới thiệu rượu - bia - nước giái khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

3.3 Qui trình công nghệ sản xuất nước giải khát

3.3.1 Phương pháp trực tiếp

3.3.2 Phương pháp gián tiếp

: Nguyên liệu, vật liệu ban đầu : Quá trình công nghệ

: Sản phẩm thành phẩm

Hình 1.5: Qui trình công nghệ sản xuất nước giái khát

Nấu xirô Lọc trong xirô

Xử lý, khử trùng

Làm lạnh, bài khí Lọc trong xirô

Nấu xirô Xử lý, tách tạp chất

Bão hòa CO2 Pha chế xirô bán

thành phẩm

Xuất xưởng thành phẩm

Chất mùi Chất màu

Đóng nút, dán nhãn

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Chương 2: NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT RƯỢU- BIA

NƯỚC GIẢI KHÁT

***************

1 NƯỚC

Trong công nghiệp sản xuất rượu - bia - nước giải khát, nước là nguồn nguyên liệu

không thể thay thế, được sử dụng rất rộng rãi, với nhiều mục đích khác nhau: Trên dây chuyền

công nghệ chính, nước được dùng trong quá trình nấu nguyên liệu, pha loãng dung dịch Ngoài

ra nước còn được dùng ở những quá trình khác như: để xử lý nguyên liệu, vận chuyển nguyên

liệu, làm nguội bán thành phẩm, vệ sinh thiết bị, cấp nước cho lò hơi,…Nên thành phần , tính

chất hóa lý, chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp tới kỹ thuật sản xuất và chất lượng sản phẩm

1.1 Thành phần, tính chất và các chỉ tiêu của nước

- Thành phần, tính chất của nước phụ thuộc vào nguồn cấp nước:

Nước mạch chứa nhiều muối và chất hữu cơ Nước mưa chứa nhiều khí

Nước đầm hồ, … chứa nhiều hợp chất hữu cơ, vi sinh vật,…

1.1.1 Thông thường hàm lượng có trong nước như sau

+ Cặn khô 200 ÷ 500 mg/l +Cl (dạng liên kết) 10 ÷ 40 mg/l

a-Các dạng hợp chất tồn tại trong nước thường ở các dạng muối như Ca(HCO3)2,

g(HCO3)2 Fe(HCO3)2, CaCl2, MgCl2, CaCO3, FeCO3, CaSO4, MgSO4, NaSO4, Na2SO4, Na2CO3,

NaCl, K2CO3,….MgCO3 (hòa tan yếu) CaCO3, FeCO3 (khí hòa tan) và các dạng khác như: muối

aluminat, silicat, phophat, nitrat, nitrit, NH3,… Các muối thường hòa tan ở dạng ion, trong đó

nhiều nhất là Ca2+, Mg2+, H+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+ và OH-, HCO3-, Cl-, SO42-, NO3-, NO2-,

SiO3- và PO43-,…

b-Các muối Ca2+, Mg2+ là nguyên nhân gây nên độ cứng của nước Độ cứng được

biểu thị bằng miligam đương lượng (mg-E) ion canxi và magie trong 1 lít nước

Độ cứng được chia ra làm 3 loại:

- Độ cứng tạm thời (hay còn gọi là độ cứng cacbonat) gây nên do sự có mặt của bicacbonat

và cacbonat canxi và magiê có trong nước, khi bị đun sôi kéo dài, CO2 sẽ bay ra, các muối này sẽ kết tủa theo phản ứng:

A.(HCO3)2 ACO3↓ + CO2↑ + H2O (A: Ca hay Mg)

- Độ cứng vĩnh cửu (hay còn gọi là độ cứng sunfat) gây nên do các muối khác: ion Canxi và

magie kết hợp với gốc muối của các axit vô cơ mạnh Các muối này luôn luôn hòa trong nước

(không bị kết tủa khi đun sôi) ví dụ CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4, Ca(NO3)2,

- Độ cứng chung là tổng độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu Độ cứng được biểu thị như

sau:

10 cứng tương đương 10mg CaO hay 7.19 MgO/1lít nước và 1mg đương lượng (E) tương

đương với: 20.04mg ion Canxi hay 12.46 mg ion Magie/1lít nước

1mg –E/lít = 2.80 hay 10 = 0.356 mg – E/lít.(Độ cứng thường được đo theo thang độ cứng của

Đức)

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

c- Dựa theo độ cứng chung nước được chia ra:

Nước hơi cứng có

Nước mềm có

Nước rất mềm có

> 10mg –E/l - Dùng giặt quần áo rất khó sạch

6 ÷ 10 mg – E/l

3 ÷ 6 mg – E/l - Không dùng cho nồi hơi 1.5 ÷ 3 mg –E/l - Dùng để pha chế rượu – bia- nước giải

0 ÷ 1.5 mg – E/l khát nói chung

Độ cứng là chỉ số quan trọng của nước dùng trong sinh hoạt và các ngành công nghiệp

khác nhau Với nước dùng để nấu nguyên liệu và pha chế có độ cứng thấp hơn nước uống thông

thường, thì sự tiêu hao các acid thực phẩm giảm đi

1.1.2 Độ cặn toàn phần

Là tổng các chất vô cơ, hữu cơ (hòa tan hay không hòa tan), không kể các chất khí có

trong nước Được biểu thị bằng mg/l Bao gồm cặn hòa tan và cặn không hòa tan (tinh cặn hay

cặn) vô cơ Nước sinh hoạt độ cặn toàn phần phải < 1000mg/l

Phương pháp xác định cặn như sau:

-Nước → Đun cho bốc hơi hết → Sấy 105 ÷ 1100C đến khi trọng lượng không đổi: cặn toàn

phần

-Nước → Loại bỏ cặn không hòa tan → Đun cho bốc hơi hết nước → sấy 105 ÷ 1100C đến

khi trọng lượng không đổi: cặn hòa tan

-Nước → Đun cho nước bốc hơi hết → Nung 8000C: tinh cặn tòan phần

-Nước → Lọc bỏ cặn → Đun bốc hơi → Nung 8000C: tinh cặn hòa tan

1.1.3 Độ pH

Được đặc trưng bởi nồng độ H+ có trong nước (pH = -lg[H+]) nó thể hiện các tính acid,

kiềm hay trung hòa của nước

Nếu pH < 7: Nước có tính acid Nếu pH = 7: Nước trung hòa Nếu pH > 7: Nước có tính kiềm Độ pH là chỉ số quan trọng trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát, khi sản xuất rượu –

bia –nước giải khát chỉ dùng nước có pH < 7 (5 ÷ 6)

1.1.4 Độ kiềm

Đặc trưng cho khả năng của nước kết hợp với các acid mạnh (thường dùng HCl) Biễu

diễn bằng mg-E của các ion OH-, CO32-, HCO3- và một số ion khác của các acid hữu cơ yếu như

gumat, Hydrat có trong 1 lít nước

Độ kiềm được chia ra: độ kiềm Bicacbonat, cacbonat và hydrat Để xác định độ kiềm,

dùng các chất chỉ thị như Phenolphtalcin và metyl da cam theo sơ đồ:

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Chuẩn độ = Phenolphtalcin Chuẩn độ Metyl da cam Nước → màu hồng /1/ → đến màu da cam /2/

Tương đương pH = 8.2 ÷ 8.4 Tương đương pH = 4 ÷ 4.3

- Lượng acid tiêu hao/1/ cho biết hàm lượng OH- và CO32- theo phản ứng:

OH- + H+ (acid) → H2O

CO32- + H+ (acid) → HCO3- Gọi là độ kiềm tự do (mg-E/l)

- Lượng acid tiêu hao /2/ cho biết lượng HCO3- theo phản ứng:

HCO3- + H+ (acid) → CO2 +H2O Độ kiềm chung = [OH-] + [CO32-] + [HCO3-] (mg-E/l)

Độ kiềm chung = [OH-] + [CO32-] + [HCO3-] (mgE/l)

Đây là một chỉ số quan trọng về chất lượng của nước Nếu quá lớn sẻ ảnh hưởng xấu tới

các quá trình sinh học khi đường hóa, lên men, … ngoài ra sẽ tiêu tốn nhiều acid thực phẩm

trong khi thực hiện quá trình pha chế

1.1.5 Độ oxy hóa (chỉ số oxy hóa)

Đặc trưng cho hàm lượng tạp chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ dễ oxy hóa có

trong nước, (chất nhầy, keo, acid hữu cơ,…) được biễu diễn bằng mg KMnO4 hay O2 Khi oxy

hóa các chất trên trong 1 lít nước khi đun sôi dư 10 phút và dư KMnO4

2 KMnO4 +3 H2SO4 → 5O2 +2 MnSO4 + K2SO4 + 3H2O (1mg O2 tương đương với 3.95 mg KMnO4)

Chỉ số này cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẫn nhiều (nhất là nước ao, đầm lầy: ≥ 400

mgO2/l hay nước sông: 1 ÷ 6 mg O2/l) Đối với nước ngọt pha chế, chỉ số này càng nhỏ càng tốt

(< 2mg O2/l) Nước uống thường không được >3mgO2/l

1.1.6 Một số thành phần và các chỉ số khác của nước

a Độ màu: Màu do các chất gumid, các hợp chất keo của sắt và sự phát triển của một

số vi sinh vật, thực vật (như rong, tảo gây nên)

Nước càng trong (độ màu thấp) chất lượng càng cao

b Mùi và vị: Phụ thuộc vào thành phần các chất có trong nước và chủ yếu là các tạp

chất hòa tan trong nước quyết định Vị của nước có thể có: mặn, chua, hơi ngọt hay cay nhẹ

Mùi của nước có thể do các mùi tự nhiên tạo nên ( như mùi bùn đất, vi sinh vật, phù du, cỏ dại,

hay xác sinh vật, ) hoặc các mùi nhân tạo khác như mùi clo, phenol, khi khai thác và xử lý

nước gây nên

Mùi vị xác định bằng cảm quan (thử nếm) và thường chia ra 5 cấp: Rất yếu – yếu – rõ –

rõ nhẹ –rất rõ

c Nồng độ sắt: Thường tồn tại dưới dạng Fe2+, Fe3+, nước nguồn thường ở dạng Fe2+ hòa

tan, nước mặt (lộ thiên) thường ở dạng keo hay hợp chất hoặc có thể ở dạng oxid – gumid –

sắt

Hàm lượng sắt trong nước càng ít, chất lượng nước càng cao (Fe là nguyên nhân chủ yếu

gây nên các ảnh hưởng xấu như tạo màu, mùi tanh khó chịu, đục, cho nước)

Thường biểu thị bằng mg/l

d Nồng độ mangan, acid Xilicic:

Mangan thường có nhiều trong nước ngầm ở dạng bicacbonat (Mn2+)

Acid Xilicic: thường có nhiều trong nước thiên nhiên và tồn tại dưới nhiều dạng khác

nhau (từ dạng keo đến dạng ion)

Thường được biểu thị bằng mg/lít

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

e Các hợp chất chứa Nitơ: HNO3, HNO2, NH3, sự có mặt các hợp chất này chứng tỏ

nước bị nhiễm bẩn (ví dụ nếu có NH3: đang bị nhiễm bẩn, có HNO2: mới bị nhiễm bẩn và

HNO3: đã bị nhiễm bẩn lâu, ) Đồng thời cũng có thể do các hợp chất vô cơ gây ra

f Các clorua và Sunfat: Thường gặp trong nước dưới dạng muối của Na, Ca, Mg và được

biểu thị bằng mg/l

g Iod và Fluo: Thường gặp trong nước dưới dạng ion, chúng ảnh hưởng trực tiếp tới sức

khỏe và gây bệnh cho người tiêu dùng

Nước uống cho phép: Iod: 0.005 ÷ 0.007 mg/l

Fluo:1mg/l (nếu fluo >1: dễ hỏng men răng và <1: dễ sinh đau răng)

(nếu iod < 0.005mg/l: dễ sinh bướu cổ,…)

h Các chất khí hòa tan: O2, H2S, CO2, Nước thiên nhiên thường có nhiều hàm lượng rất

khác nhau

Nếu nhiều O2 và khí khác: không có lợi cho sản xuất nước ngọt pha chế Nó làm giảm

lượng CO2 khí bão hòa, dễ gây mùi vị lạ và làm giảm chất lượng do xảy ra các quá trình oxy

hóa….(nên phải bài khí trước khi bão hòa CO2)

H2S: Gây cho nước có mùi khó chịu, ăn mòn kim loại thiết bị…

i Chỉ số sinh học: Đặc trưng cho sự xâm nhập và phát triển của các loại vi sinh vật, thực

vật (phù du, rong tảo,…) có trong nước

Được biểu hiện bằng số lượng vi sinh vật trong 1 ml nước Chúng là nguyên nhân làm hư

hỏng, giảm chất lượng nước và gây bệnh cho con người

- Chỉ số Ecoli: là vi trùng đường ruột tối đa cho phép có trong 1ml nước Nước sinh hoạt

cho phép ≤ 3

- Phù du, rong tảo: Thường có nhiều trong nước ao, đầm, hồ, ở dạng lơ lửng hay bám vào

đáy (hồ, ao, đầm, thùng, bể,…) làm giảm chất lượng nước và gây khó khăn cho xử lý nước

Bảng 2.4: Tham khảo: Tiêu chuẩn nước cho sinh hoạt (TC.33-68)

-Mùi vị (200C)

- Độ màu ( Flatin Colat)

- Độ đục (cặn)

1.2 Các tiêu chuẩn chất lượng của nước trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát

1.2.1 Tiêu chuẩn chất lượng của nước trong sản xuất rượu

- Độ cứng không quá 7mg đương lượng/lít, phải trong suốt, không màu, không mùi Hàm

lượng muối không được quá yêu cầu sau (mg/lít)

- Không có hoặc chỉ có ít các muối kim lọai nặng như Hg, Ba,

- Khả năng oxy hóa1 lít nước không quá 2 ml dd KMnO4 (0.01N)

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

- Chất cặn không vượt quá 1.000 mg/lít Nước mặt (sông hồ) thường lượng muối khoáng

thấp, dao động từ 40 -500mg/lít Nước ngầm hàm lượng muối khoáng nhiều hơn khoảng

500-3000 mg/lít, hàm lượng các chất hữu cơ không vượt quá 4 mg/lít và vi sinh vật hầu như không

có

- pH kiềm không thích hợp cho quá trình nấu nguyên liệu và tạo điều kiện thuận lợi cho

vi sinh vật gây hại phát triển, thúc đẩy quá trình tạo thành glycêryl trong quá trình lên men

- Muối CaSO4, MgCl2, NaCl2 với lượng từ 300 - 400 mg/ lít thích hợp cho họat động của

Enzym amylase, lượng đường khử tăng lên nhưng độ thuần khiết của dung dịch đường lại giảm

- Muối Sunfat (CaSO4, MgSO4) 400 - 800 mg/ lít sẽ làm tăng lượng đường không lên

men, giảm tốc độ đường hóa và lên men

- Muối CaCO3, MgCO3 và sắt với lượng 400 mg/ lít Muối nitrat 400 mg/ lít, nitơ 200

mg/ lít ảnh hưởng không tốt tới quá trình lên men

- NH3 với lượng ít 20 mg/ lít lại có tác dụng làm tăng hiệu suất lên men, hàm lượng lớn

hơn thì không cho phép

- Các muối nitrat, nitric, photphat và Slicat với lượng < 200 mg/ lít không ảnh hưởng đến

quá trình đường hóa Muối bicacbonat với lượng không quá 200 - 400 mg/ lít không ảnh hưởng

đến sự đường hóa, nhưng lượng lớn hơn ảnh hưởng rõ rệt đến enzyme amylase

-E.coli < 20 tế bào / lít

1.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng của nước nấu bia

- Hàm lượng các chất hòa tan trong dịch đường trước lúc lên men là 10 - 13% đối với bia

vàng và 16 - 22% đối với bia đen Do đó nước trong sản xuất bia được xem như thành phần

nguyên liệu chủ yếu

Hàm lượng các muối trong nước rất khác nhau nên khả năng tác động và ảnh hưởng của

nó lên quá trình sản xuất bia, đến chất lượng sản phẩm cũng rất khác nhau

- Ion Ca2+: Có mặt trong các loại nước ngầm Hàm lượng của nó dao động trong khoảng

khá rộng 5 -250 mg/lít ( tính theo CaO) Nó tồn tại nhiều nhất ở dạng Ca(HCO3)2, CaSO4, 2

muối này có ảnh hưởng trái ngược nhau Muối bicacbonat thì có hại vì chúng làm giảm độ chua

của dịch đường hóa do tác dụng với muối phosphat của malt

2KH2PO2 +Ca(HCO3)2 = K2HPO4 +CaHPO4 +2H2O + 2CO2

- Nếu pH tăng thì khả năng đường hóa của enzym sẽ giảm và do đó hiệu suất thủy phân

cũng khác nhau

- Muối CaSO4 làm tăng độ chua của dịch cháo Tác động này rất có lợi cho quá trình

đường hóa

4K2HPO4 +3CaSO4 = Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4

- Trong sản xuất, để tăng cường sự họat động của enzym trong nhiều trường hợp người ta

còn bỗ sung thêm thạch cao, CaCl2

- Ion Mg2+ dao động trong khoảng rộng 3 -100mg/lít Chúng cũng có ảnh hưởng tương tự

như Ion Ca2+ Tuy nhiên nếu hàm lượng MgSO4 sẽ gây vị đắng khó chịu trong bia

- Ion Na+: Tồn tại trong nước ở dạng Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, NaCl (15 - 20mg/lít tính

theo Na2O Dạng natri sunphat nếu hàm lượng cao sẽ có vị đắng khó chịu Muối ăn với hàm

lượng lớn cũng không tốt nhưng với hàm lượng khoảng 200mg/lít sẽ tạo vị đậm đà cho bia

- Ion K+ trong nước không nhiều, tác động của nó lên quá trình sản xuất cũng tương tự

như Na+

- Đối với công nghệ sản xuất bia thì Fe là yếu tố khá quan trọng Nó tồn tại trong nước

dưới dạng Fe(HCO3)2 Hàm lượng cao chúng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của malt và

bia Ở giai đoạn ngâm trên vỏ hạt bị tủa một lớp mỏng Fe(OH)3 Lớp tủa này ảnh hưởng đến

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

màu sắc (nâu đỏ), mùi vị lạ cho sản phẩm mà còn ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt và sẽ

làm chậm trễ tiến trình sản xuất Nếu hàm lượng Fe đủ lớn nó sẽ rút ngắn chu kỳ sinh trưởng

của nấm men, làm cho sự cân bằng trong tiến trình sản xuất bị phá vở Ngòai ra nó còn xúc tác

quá trình oxy hóa trong bia, làm giảm độ bền keo tạo đục cho sản phẩm Nồng độ tối đa cho

phép của Fe là 0.2 - 0.5mg/lít

Mn cũng có tác tác dụng tương tự như Fe

- Hàm lượng SO42- trong nước dao động trong khoảng 2-250mg/lít Nếu cao quá sẽ làm

giảm vị đắng của hoa houblon, làm ức chế sự hoạt động của vi sinh vật

- Trong nước chứa rất ít nitrat và nitrit Nếu hàm lượng của nó cao chứng tỏ nước bị

nhiễm bẩn Ngoại trừ Ca(NO3)2, Mg(NO3)2 tất cả các muối nitrat và nitrit đều không ảnh hưởng

đến quá trình đường hòa còn với giai đoạn lên men chỉ có nitrit là ức chế sự hoạt động của nấm

men

- Trong nước nấu bia không cho phép có NH3

- Acid silic có mặt trong nước với hàm lượng khỏang 10-30 mg/ lít Nếu hàm lượng lớn

sẽ cản trở quá trình lên men Ngoài ra chúng còn gây đục cho bia

- Cặn khô ( chất hòa tan không bay hơi và các hạt liti vô cơ, hữu cơ không hòa tan)

không quá 200 - 500mg/lít Trong thành phần cặn khô các cấu tử quan trọng nhất là:

CaO: 80 - 160mg/lít, MgO:20-40mg/lít, SiO2:5 -15mg/lít

SO3: 5-80mg/lít, Cl:10-40mg/lít, N2O5: 0-10 mg/lít

- Chỉ số E.Coli < 3 tế bào/ lít

1.2.3.Tiêu chuẩn chất lượng nước dùng trong nước giải khát

Nước dùng cho sản xuất nước giải khát

Chỉ tiêu cảm quan Trong suốt, không màu, không mùi vị

Chỉ tiêu hóa lý Độ đục (cặn) < 5mg/l

Độ cứng < 1.5mgE/lít hay tương đương ≤ 4o Đức

pH ≤ 6 Độ oxy hóa ≤ 0.75mg O2/lít hay ≤ mg KMnO4/lít Hàm lượng Cl < 0.5mg/lít

Hàm lượng F ≤ 3 mg/lít Hàm lượng Sắt < 0.3mg/lít Ion kim loại As, Cu, NO3-, NO2-, H2S-, không được có

Chỉ số sinh học Vi khuẩn E.coli và các vi trùng gây bệnh đường

ruột khác không cho phép

Vi sinh vật hiếu khí < 20 con/ml Như vậy, nếu so với tiêu chuẩn chất lượng nước dùng trong sinh họat (TC-33-68- cho

nước sinh hoạt) thì nước cấp cho sinh hoạt vẫn không đảm bảo được các chỉ tiêu yêu cầu nước

dùng để sản xuất rượu - bia - nước giải khát (chưa nói đến việc nước sinh hoạt hiện nay hầu như

chưa đạt yêu cầu này)

1.3 Các phương pháp xử lý, cải thiện chất lượng nước

1.3.1 Lắng trong và lọc

Là quá trình tách các hạt cặn lắng và các hạt lơ lửng ra khỏi nước Tùy yêu cầu chất

lượng nước có thể dùng

- Lắng trong nước trong các bể lắng tinh hay chảy tràn với tốc độ thấp

- Lắng trong nước trong các Cyclone thủy lực

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ LẮNG TRONG, LỌC

Nước trong

Bể lọc chậm

Nước đục

Hình 2.1: Lắng trong, lọc đơn giản (có keo tụ hay không) cho nước sinh hoạt

Van tự động Bình hóa chất

Bể lắng trong Trạm Clo

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

- Lắng trong nước bằng các phương pháp lọc (có hay không có dùng các hóa chất dễ kết

tủa như Al2(SO4)3, FeCl3 để kết tủa các bicacbonat Ca, Mg và kéo theo các chất kết tủa lắng

xuống….theo phản ứng:

Al2(SO4)3 + A(HCO3)2 = 3A.SO4 + 2Al(OH)3↓ +6CO2↑ Các nguyên liệu lọc thường là: cát, sỏi, đá và cả các cặn của nước đã lắng lại

1.3.2 Làm mềm nước: loại bỏ các ion gây độ cứng cho nước

1.3.2.1 Phương pháp nhiệt

t0C A: Ca, Mg A(HCO3)2 A.CO3↓ + CO2↑ + H2O

Làm giảm độ cứng tạm thời

1.3.2.2 Phương pháp nguội

- Chuyển Bicacbonat Ca, Mg về các Cacbonat tương ứng bằng cách cho thêm Hydroxyt

Canxi (Ca(OH)2) bão hòa:

CO2 +Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O A: Ca, Mg A.(HCO3)2 + Ca(OH)2→A.CO3↓ +H2O

Chú ý: CaCO3↓, MgCO3 sẽ tồn tại trong dung dịch, khí dư Ca(OH)2 sẽ xảy ra:

MgCO3 +Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3↓ Như vậy lượng Ca(OH)2 phải vừa đủ, tránh quá thừa sẽ làm tăng độ kiềm của nước

- Ngoài ra có thể dùng CaCl2 hay CaSO4 để loại MgCO3

MgCO3 +CaCl2 → MgCl2 +CaCO3↓ MgCO3 +CaSO4 → MgSO4 +CaCO3↓ (MgSO4 sẽlàm tăng chất lượng kỹ thuật của nước lên)

1.3.2.3 Phương pháp vôi soda

- Cùng một lúc cho vào nước Ca(OH)2 và Na2CO3, Ca(OH)2 sẽ loại bỏ Bicacbonat Ca,

Mg còn Na2CO3 sẽ loại bỏ các muối gây nên độ cứng vĩnh cửu: (A: Ca, Mg)

A.SO4 + Na2CO3 = A.CO3↓ +Na2SO4A.Cl2 + Na2CO3 = A.CO3↓ + 2NaCl (Tuy vậy không dùng phương pháp này để nấu xirô – đun sôi dịch đường nói chung)

1.3.2.4 Phương pháp dùng acid + đun sôi (nhiệt độ)

Thường dùng acid lactic (acid thực phẩm) sẽ chuyển các bicacbonat và các dạng lactat

tương ứng

CH3-CHOH-COO A(HCO3)2 + 2 CH3-CHOH-COOH = A↓ +2CO2↑ +2H2O

CH3-CHOH-COO (A: Ca, Mg)

(Độ cứng cacbonat chuyển sang độ cứng lactat Không gây ảnh hưởng gì cho kỹ thuật và

cho sản xuất)

1.3.2.4 Phương pháp trao đổi ion

Thường dùng để làm mềm nước có độ cứng không lớn lắm (sau khi làm mềm, lọc, lắng

sơ bộ,…) đồng thời loại bỏ các tạp chất có hàm lượng thấp (như Fe,…)

- Chất trao đổi ion bao gồm: trao đổi Cation (gọi là Cationit) và trao đổi Anion (gọi là

Anionit) Chúng là loại nhựa đặc biệt có nguồn gốc từ vô cơ và hữu cơ

- Anionit được dùng để loại bỏ các acid và gốc acid

- Cationit được dùng để loại bỏ các ion gây nên độ cứng

- Ionit có nhiều loại (KY-1, KY-2, AH-1, AH-2, ) đều là nhựa rắn không hòa tan , rất

bền về mặt cơ học, một nhóm các chất hóa học có khả năng trao đổi ion với các chất khác được

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

gắn vào các hạt nhựa này Các chất hóa học này có thể là Na+ (Na-Cationit) hay H+

(H-Cationit), OH- (OH-Ationit), Cl-(Cl-Anionit)…

a Làm mềm nước bằng các Ionit có nguồn gốc vô cơ (Seolit và Pirmutit)

- H2SO4 SO4-P +H2O Qua 2 giai đoạn loại được hầu hết các ion kim loại và các Anion kể cả NO3-, NO2-

Sau một thời gian làm việc hoạt tính các Anionit giảm khi này cho dung dịch NaCl hay

acid đi ngược trở lại để rửa các ion đã bị bám giữa trêm mặt hạt ionit – các hạt ionit sẽ trở lại

được họat tính ban đầu (tái sinh) Ví dụ: rửa cationit natri dùng HCl

Na-P +HCl → H-P + NaCl Ca-P2 + 2HCl → 2H-P + CaCl2Hay SO4- Anionit dùng NaOH, Cl-Anionit

SO4-P2 +2NaOH → 2OH-P +Na2SO4Cl-P +NaOH → OH-P +NaCl…

b Làm mềm nước bằng các ionit có nguồn gốc hữu cơ (VOFATÍT)

- Các chất hóa học có khả năng trao đổi ion bởi các chất khác được gắn lên bề mặt các

hạt nhựa (tổng hợp) có nguồn gốc hữu cơ thường chứa các nhóm acid hoạt tính như gốc phenol

(-OH), Cacboxin (-COOH) hay các nhóm (-SO3H)

Do những liên kết và có sự sắp xếp đặc biệt vì vậy chúng có khả năng trao đổi ion với

các hợp chất khác khi dung dịch các hợp chất đó đi qua chúng

Ví dụ làm mềm bằng cationit dưới dạng hydro:

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

H2-V + A(HCO3)2 A-V + 2H2O + 2CO2

Tương tự các ion K+, Fe2+, Mn2+,… cũng được tách khỏi nước

- Hay dùng ionit dưới dạng Hydroxyn: Nước sẽ tách được triệt để các muối hơn và nước

sau trao đổi ion có chất lượng như nước cất

+ H2SO4 SO4-V +2H2O Khi tái sinh, H2-V ngâm với HCl 5÷6% hay H2SO4 1÷1.5%, OH-V ngâm với NaOH

2÷3%

NaCl Nước cứng

3

1: Bình Cationit

2: Bình Anionit

3: Bình hòa tan muối

Bể chứa nước mềm Bơm

Hình 2.5: Sơ đồ làm mềm nước bằng cột trao đổi ion

a Cột trao đổi ion b Hình dạng hạt Cationit (Anionit)

Hình 2.6: Cột trao đổi ion và các hạt cationit (anionit) trong thực tế sản xuất

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

1.3.3 Một số phương pháp khác

1.3.3.1 Khử mùi, vị bằng phương pháp oxy hóa

- Oxy hóa bằng O2 không khí bằng kiểu giàn mưa (vừa tác dụng khử sắt)

1

1: Ống dẫn nước lên

3: Ngăn thu nước

4:Ống dẫn nước vào bể tiếp xúc 3

5: Ống trung tâm

6:Máng thu nước

8

Hình 2.7: Sơ đồ giàn mưa xử lý nước

-Oxy hóa bằng Clo và Ozon ( khử mùi vị do vi sinh vật gây ra và một số chất mang mùi

vị có nguồn gốc từ động vật hay thực vật (như thối rữa…) Dùng clo bị hạn chế: - Nước mang

mùi clo, nước có phenol thì clo phenol cho mùi rất khó chịu Hoặc phải khử mùi clo bằng các

chất khác (sulfat, NH3,…)

Hình 2.8: Giàn phun mưa xử lý nước trong thực tế sản xuất

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

1.3.3.2 Khử mùi bằng phương pháp hấp phụ

Quá trình hấp phụ là quá trình hút chọn lựa các cấu tử trong pha khí hay pha lỏng trên bề

mặt chất rắn Ví dụ trong pha lỏng quá trình hấp phụ dùng để khử màu các sản phẩm dầu hỏa,

dung dịch đường, khử mùi, vị của nước

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha

rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng Dung chất (chất bị hấp phụ) sẽ đi từ pha lỏng

(hoặc khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ của dung chất phân bố giữa hai pha đạt cân bằng

Thường dùng các loại than hoạt tính (than Antracit, bạch dương, than cốc, than bùn dạng

bột, huyền phù…)

- Trộn trực tiếp (12mg/l) sau đó lọc (trộn 5 ÷ 7 mg/l, làm nguyên liệu lọc ≤ 5mg/l)

- Lọc H2O qua lớp than hoạt tính (0.06 ÷ 0.12m3 than/1m3 H2O trong 1 giờ lọc)

Hoàn nguyên than hoạt tính bằng dung dịch kiềm nóng

- Thiết bị khử mùi bằng phương pháp hấp phụ dùng than hoạt tính có cấu tạo gần giống

như thiết bị trao đổi ion Nhưng thiết bị trao đổi ion thì chứa các hạt cation hoặc anion còn thiết

bị hấp phụ

1.3.3.3 Dùng Natri Hydroxyt trung hòa CO2 tự do, khử cứng cacbonat và còn khử cả độ cứng không cacbonat (độ cứng vĩnh cửu)…

CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O A(HCO3)2 + NaOH → A(OH)2↓ + Na2CO3 +H2O +CO2A.SO4 + NaOH → A(OH)↓ + Na2CO3

A.Cl2 + NaOH → A(OH)↓ + NaCl A: Ca, Mg

(có thể giảm độ cứng < 0.5 ÷ 1mg.E/l)

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

1: Bơm vào 7: Trao đổi Anion 13: Bình chứa nước trong

2: Giàn phun mưa 8: Tiệt trùng (đến) 14: Bể chứa nước mềm

3: Lọc thô (cơ học) 9: Bình hóa chất (pH, keo tụ, ) 15: Nước đã tiệt trùng

4: Lọc tinh (cơ học) 10: Hóa chất tái sinh than 16: Bơm ra

5: Lọc than (hấp phụ) 11: Hóa chất tái sinh Cationit 17: Nước đến các bộ phận yêu cầu

6: Trao đổi Cation 12: Hóa chất tái sinh Anionit

- Ngoài ra có thể dùng Na3PO4 (giảm độ cứng ≤ 0.02 ÷ 0.03mg/l) và Ba(OH)2 giảm độ

cứng tốt hơn nữa nhưng giá thành cao và Ba(OH)2 rất độc

Trong công nghiệp, do các yêu cầu khác còn một số phương pháp khác cải thiện chất

lượng nước như khử muối triệt để (dùng nhiệt, trao đổi ion, điện hóa), khử muối không triệt để

(dùng vôi và Bari, dùng H-Cationit, đông lạnh,…

2 NGUYÊN LIỆU CHỨA TINH BỘT

- Trong công nghệ sản xuất bia nguồn nguyên liệu chứa tinh bột chủ yếu là malt đại

mạch 2 hàng Quá trình quan trọng nhất mà qua đó hạt đại mạch trở thành hạt malt là sự nảy

mầm

a Đại mạch 2 hàng b Malt

Hình 2.10: Đại mạch 2 hàng và malt trong thực tế

Ngoài đại mạch, trong công nghiệp sản xuất bia để giảm giá thành sản phẩm, người ta

đã đưa 1 số loại nguyên liệu khác để thay thế Các loại hạt ngũ cốc như tiểu mạch, thóc (hoặc

gạo) và ngô, tỉ lệ thay thế ở các nước trung bình hiện nay là 30%, có nơi lên đến 50%

- Trong công nghệ sản xuất rượu nguyên liệu chứa tinh bột chủ yếu là: thóc (hoặc gạo),

ngô, sắn,

2.1 Đặc điểm của nguyên liệu chứa tinh bột

- Là nguồn cung cấp năng lượng chính, cung cấp chất dinh dưỡng cho sự hoạt động của

vi sinh vật lên men

- Yêu cầu về nguyên liệu: Hàm lượng gluxit cao, trữ lượng lớn, dễ tìm, đồng đều về kích

cỡ, thành phần hóa học tương đối giống nhau, giá thành thấp, dễ bảo quản, điều kiện vi sinh vật

đảm bảo

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, tính đồng đều của nguyên liệu là một trong những

yếu tố ưu tiên chọn lựa Do đó trong công nghệ sản xuất bia thường nhà sản xuất lớn chọn loại

đại mạch có 2 hàng để làm nguyên liệu chính

Khi chọn nguyên liệu phải dựa trên thành phần nguyên liệu Phải phân tích thành phần

amylose và amylosepectin, thành phần protein, lipid, Vitamin, vi sinh vật, Vì các thành phần

kể trên ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Như thành phần amylose và amylosepectin

dưới xúc tác của enzim amylaze dễ tạo thành rượu và CO2, thành phần protein có nhiều trong

nguyên liệu sẽ làm cho sản phẩm bị đục, lipid sẽ ảnh hưởng đến độ bền vững của sản phẩm,

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

còn vitamin đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất malt vì chúng là nhân tố điều hòa

sinh trưởng của mầm Đồng thời phải xử lý nguyên liệu trước khi đưa vào dây chuyền sản xuất

2.2.Thành phần của một số hạt nguyên liệu chứa tinh bột

2.2.1 Hạt đại mạch

Chứa khoảng 70% tinh bột tính theo chất khô (amyloza khoảng: 17 - 24% còn

amylopectin khoảng 76 - 83%); Xelluloza chiếm khoảng 20% chất khô của vỏ; 9 -11% protein;

2.5 -3% chất béo, còn lại là các hợp chất không chứa nitơ

2.2.2 Hạt tiểu mạch ( tên dân gian : bobo)

Chứa khoảng 60 - 65% tinh bột tính theo chất khô; 2.5 - 3% saccaroza; 2% glucoza và

maltoza; 12 - 13% protein; 1.5 - 2% chất béo; 2.5 - 3% xelluloza; 1.5 - 2% chất khoáng và 10 -

11% các hợp chất không chứa nitơ

Sử dụng phổ biến trong sản xuất bánh mì

2.2.3 Gạo và thóc tẻ

Trong thành phần chất khô của gạo thì tinh bột chiếm đến 75%; protein: 8%; chất béo: 1

- 1.5%; xelluloza: 0.5 - 0.8%; chất khoáng: 1 - 1.2%

Dựa vào thành phần trên ta thấy gạo có hàm lượng tinh bột khá cao, protein ở mức vừa

phải còn chất béo và xelluloza thì ở giới hạn thấp Nên gạo là loại nguyên liệu khá lý tưởng cho

việc sản xuất bia Trong công nghệ sản xuất bia với lượng gạo thay thế đến 20% thì có thể sản

xuất được các loại bia có chất lượng hảo hạng dùng để xuất khẩu

2.2.4 Ngô

-Phôi ngô chiếm 10-11% khối lượng của hạt Trong thành phần của phôi có 33% chất

béo; 20% protein; 7.5% đường và tro; 4% xelluloza và gần 5 % tinh bột

-Nội nhũ của ngô chiếm đến 75% khối lượng của hạt Trong đó tinh bột: 77 - 78%;

protein: 7 -11%, chất béo: 1%; tro 0.3 - 0.8%, đường: 1%; xelluloza: 0.5%

Trong ngô có phôi khá lớn làm cho hàm lượng chất béo khá nhiều Khi dùng ngô để sản

xuất bia sẽ gặp trở ngại lớn là khó lọc và giảm độ bền keo cũng như khả năng tạo bọt của bia

3 VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT RƯỢU - BIA - NƯỚC GIẢI KHÁT

Trong công nghiệp lên men rượu - bia - nước giải khát bằng phương pháp vi sinh vật

người ta sử dụng vi sinh vật làm tác nhân tạo ra những loại enzyme cần thiết để thực hiện các

quá trình chế biến Trong tất cả các loại vi sinh vật được sử dụng trong sản xuất rượu -bia- nước

giải khát thì các loại sau đây thường được sử dụng nhất

3.1 Mốc (mold)

Là loại vi sinh vật cung cấp các loại enzyme amylaze phục vụ cho quá trình đường hóa

tinh bột thành đường

Nấm mốc có cấu tạo sợi, chúng thuộc loại thực vật hạ đẳng, có bào tử, không có diệp lục

tố, không có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ từ khí cacbonic mà sử dụng trực tiếp chất hữu

cơ có sẵn để sinh sống

Mốc mọc tốt trong môi trường có nhiều không khí Vì vậy chúng thường phát triển trên

bề mặt cơ chất, dưới dạng những lớp hình sợi lú phún, lớp mạng nhện hay khối bông Trong cơ

chất chúng sinh trưởng trong các khoang rỗng chứa không khí Nhiều loại nấm có giá trị lớn

trong công nghiệp nhưng cũng có loại có hại trong công nghiệp

3.1.1 Cấu tạo của nấm

Đa số nấm có hình sợi phân nhánh, đan kết lại với nhau thành khối sợi Từng sợi riêng rẽ

gọi là sợi nấm (khuẩn ti, mixen), và toàn bộ các sợi gọi là hệ sợi nấm (khuẩn ti thể, mycelium)

Từ những sợi nấm sẽ mọc ra các bào tử và trở thành cơ quan sinh sản sau này Có 2 loại sợi

nấm: sợi nấm có màng ngăn ngang và sợi nấm không có màng ngăn ngang Trong trường hợp

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

sau toàn bộ hệ sợi nấm chỉ là một tế bào phân nhánh phức tạp Chiều rộng của sợi nấm thay đổi

Một số sợi nấm sinh trưởng bằng cách đâm sâu vào trong cơ chất và hút các chất dinh

dưỡng ở trong đó (khuẩn ty cơ chất) Trong khi đó một phần hệ sợi nấm phát triển trên bề mặt

cơ chất (khuẩn ty ký sinh) Phần sợi nấm nằm ngoài này nhiều hay ít tùy theo loài và môi

trường Ở nhiều loài các sợi của hệ sợi nấm nằm bên ngòai cơ chất là cơ quan sinh sản Ở một

số nấm khác, sợi nấm đang kết lại dày đặc với nhau và tạo thành quả thể

3.1.2 Sinh sản của nấm

Mốc có nhiều hình thể sinh sản và nhiều loại cơ quan sinh sản Nấm sinh sản chủ yếu

bằng bào tử, từ bào tử mộc ra sợi nấm và sợi đó sẽ phát triển thành hệ sợi nấm Bất cứ một

đoạn sợi nấm hoặc một mảnh nào của hệ sợi nấm cũng có thể dùng để sinh sản được, các đoạn

này khi rơi trên môi trường dinh dưỡng thì phát triển và tạo thành một hệ sợi nấm mới Trong thí

nghiệm người ta thường dùng phương pháp này để nhân giống và phân lập

Một số nấm sinh sản bằng bào tử Trong trường hợp này sợi nấm bị cắt ra thành từng

phần nhỏ đơn bào và mỗi một tế bào đó có thể phát triển thành một hệ sợi nấm Sợi nấm bị cắt

ra từ ngọn xuống và hiện tượng đó có thể tiến hành trên toàn bộ hệ sợi nấm

1 Khởi đầu phát triển của bào tử

2 Bắt đầu mọc nhiều sợi

3 Hệ sợi nấm

Hình 2.12: Sự sinh sản (phát triển ) của nấm mốc

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Trong sinh sản vô tính của mốc có 2 loại bào tử: Ngoại bào tử (exospore) và nội bào tử

(endospore) Bào tử ngoại còn gọi là hạt đính (đính bào tử) và sợi nấm mang các hạt đính gọi là

cuống hạt đính Cuống hạt đính bị thắt lại và sinh ra hạt đính, hoặc có các tế bào đặc biệt nằm ở

đầu cuống phân chia sinh ra các hạt đính Hạt đính nằm đơn độc trên cuống hoặc tụ lại thành

nhóm hay thành chuỗi

Ở các loài nấm mốc khác, bào tử lại được hình thành trong các tế bào riêng biệt nằm ở

đầu sợi nấm Những bào tử đó thường có kích thước lớn, hình cầu, gọi là bọc bào tử Cuống bọc

bào tử thường phát triển vào bọc bào tử thành một trụ có nhiều hình dạng khác nhau gọi là lõi

hay nang trụ

Trong sinh sản hữu tính, nấm tạo ra nang mang bào tử và đảm mang đảm bào tử Đó là những

cơ quan sinh sản đặc biệt

Đôi khi nang và đảm xếp đơn độc trên sợi nấm, nhưng làm thành từng nhóm hoặc từng

lớp trong quả thể Hình dạng, màu sắc và hình dạng và cấu tạo của quả thể thường rất khác

nhau Một loài nấm thường có thể sinh sản cả vô tính lẫn hữu tính Một số không có khả năng

sinh sản hữu tính đó là những nấm bất toàn

3.1.3 Những loài nấm mốc thường dùng

Rhizopus: Có nhiều loài như: Rhizopus japonicus, Rhizopus oryzae, Rhizopus peka II,

Rhizopus tonkinensis,

Rizopus có đặc điểm sinh sản bằng giả chi để lan rộng trên bề mặt Ở những điểm tiếp

xúc với môi trường đặc, thành ống nghiệm có chùm rễ giả Ở chỗ có giả căn, thân bò tiếp xúc

phát triển và sinh ra các cuống tử nang trụ tiếp xúc với vách nang, do đó khi soi kính, nữa dưới

của nang lộn ngược như cái ô Lúc non, bào tử nang trắng, lúc già màu đen, bên trong có nhiều

bào tử Bào tử hình trứng hay bán cầu, mặt thường có nếp nhăn, kích thước 5 - 8 µm Nhiệt độ

tối thích là 32 - 340C

Rhizopus sinh sản hữu tính bằng cách tiếp hợp nhưng ít gặp, chủ yếu sinh sản dinh dưỡng

bằng hậu bào tử, khuẩn ty Sinh sản vô tính bằng bào tử nội sinh Nhìn bề ngoài dễ nhầm lẫn

Rhizopus và Absidi Chúng khác nhau ở chỗ: bào tử nang hình quả lê và giả căn mọc ở giữa

thân bò, không cùng gốc bào tử nang

Rhizopus, Absidi thường thấy trên củ, hạt ẩm, bánh mì, cơm, xôi, để trong không khí

vài ngày Bằng mắt thường khuẩn ty của nó như những tấm mạng nhện, bào tử nang lúc nhỏ còn

trắng, lúc già đen nhạt, có những chấm nhỏ Bào tử dễ bay trong không khí, gặp điều kiện thuận

lợi sẽ nảy mầm

Rhizopus thường được nuôi cấy và phát triển trên môi trường dịch thể giàu dinh dưỡng

và có thông khí Hệ enzyme amylaza tương đối hoàn chỉnh, nên thường được dùng trong sản

xuất rượu theo phương pháp amylo và nuôi cấy nấm mốc lỏng ( phương pháp bề sâu)

3.2 Men (Yeast)

Quá trình lên men rượu được thực hiện nhờ loài Saccharomyces, lòai này có tính kỵ khí

không bắt buộc, chúng có khả năng hô hấp và lên men, khả năng lên men của chúng là rất khác

nhau Sinh trưởng kỵ khí nghiêm ngặt ở Saccharomyces cerevisiae chỉ xảy ra một vài thế hệ,

bởi vì sự tổng hợp Sterol cần cho việc tạo cấu trúc màng tế bào phải có oxy Nếu Sterol và các

acid chưa no được cung cấp thì nấm men có thể sinh trưởng trong điều kiện kỵ khí nghiệm ngặc

trong tự nhiên như: trong đất, thực phẩm, rau quả, nấm men nha bào khi môi trường quá

nghèo dinh dưỡng hoặc trong điều kiện nuôi cấy không thuận lợi

3.2.1 Cấu tạo

Tế bào nấm men có hình thái và kích thước khác nhau Tùy loại, tùy giống, chúng có thể

hình cầu, hình bầu dục, hình trứng, hình quả chanh, hình ống Kích thước của tế bào nấm men

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

khác nhau rất nhiều, tùy theo loại giống, điều kiện sinh trưởng có thể thay đổi trong khoảng 1.5

- 5.3 µm hay có khi dài hơn nữa, các loại nấm men thường dùng trong sản xuất rượu có kích

thước khoảng 4 - 7 µm

Tế bào nấm men có cấu tạo giải phẩu học tương đối phức tạp, khi quan sát tế bào nấm

men dưới kính hiển vi điện tử có thể phân biệt các thành phần như sau: màng tế bào, nguyên

sinh chất (Protoplasma Cytolasma), nhân (hạch)

1 Màng ngoài tế bào

2 Màng trong tế bào

3 Xitoplasma

4 Valutin

5 Nhân tế bào

6 Vỏ nhân tế bào

7 Không bào

8 Mitokhondrin

9 Riboxom

Hình 2.13: Cấu tạo tế bào nấm men

Màng của tế bào trẻ rất mỏng Ở tế bào già thấy rõ đường viền của màng tế bào, màng

tế bào có hai nét Màng tế bào có tác dụng giữ cho hình dạng tế bào ít bị thay đổi và là màng

bán thấm chọn lọc Khi màng tế bào mất đi, chỉ còn là Protoplasma, tế bào sẽ bị phân hủy

Trong điều kiện môi trường nghèo chất dinh dưỡng, độ acid và nhiệt độ cao, màng tế bào bị co

lại, tế bào trở nên bé.Đối với tế bào đang trẻ, muốn quan sát màng tế bào, tốt nhất là cho thẩm

thấu qua màng tế bào dung dịch acid Osimic 1%

Protoplasma của tế bào trẻ là một khối trong suốt đồng nhất và nhày Ở tế bào trưởng

thành nó biểu hiện ở trạng thái hạt Nấm men già Protoplasma là những hạt lớn Sự vón cục của

Protoplasma là đặc trưng của tế bào chết hoặc biến chất, đôi khi nó tụ lại thành cục ở trung tâm

của tế bào Những hạt Protoplasma là biểu hiện của sự phát triển không bình thường ( nhiệt độ

cao, độ acid cao, thừa muối, thiếu dinh dưỡng, môi trường nhiễm khuẩn)

Nhân có thể nằm sát màng tế bào hoặc ở giữa Protoplasma Nó đóng vai trò quan trọng,

bậc nhất đối với sự phát triển của tế bào nấm men khi nảy chồi Nhân được phân chia thành hai

phần Muốn quan sát được nhân của tế bào phải dùng phương pháp nhuộm màu với dung dịch

Hematoxilin 1% (1g Hematoxilin trong 10ml cồn 90ml nước cất) hoặc đỏ Êozin

Các chất dự trữ phụ vào chất béo, glycogen và volutin qua kính hiển vi chúng ta có thể

thấy được những giọt chất béo ở các tế bào nấm men già hoặc tế bào nấm men lớn (tế bào phải

được nhuộm màu bằng dung dịch acid osimic 1% hoặc dung dịch xudan III 0.5% cho màu đỏ

hồng) Các tế bào trẻ thường không có chất béo, các tế bào trưởng thành có thể có những giọt

mỡ rất bé Các tế bào già chứa các hạt chất béo to, khúc xạ ánh sánh mạnh hơn, có thể nhìn

thất qua kính hiển vi

Glycogen được tích lũy khi nấm men được nuôi cấy trong môi trường thừa đường Thiếu

đường nấm men sử dụng lại glycogen nên khi đó thành phần này biến mất rất nhanh Trong tế

bào nấm men còn trẻ glycogen không bị tụ lại và có thể tìm thấy chỉ trong các tế bào riêng biệt

Trong các tế bào nấm men trưởng thành bình thường lượng glycogen nhiều hơn Ở tế bào nấm

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

men già , glycogen biến mất khi nhuộm màu với dung dịch lugol, glycogen sẽ cho màu sẫm

Nhờ đó người ta có thể nhận biết được tế bào nấm men già hay trẻ, trong điều kiện thừa hay

thiếu đường

Valutin là chất đạm dẫn suất của acid nucleic Nó có quan hệ đến sự phát triển của nấm

men và biểu hiện thời kỳ nảy mầm hoặc hình thành bào tử trong tế bào Valutin có trong không

bào dạng khối tương đối lớn Muốn nhận biết valutin phải nhuộm màu bằng dung dịch xanh

mêtylen

Không bào ở tế bào trẻ không được nhìn thấy Nó là những hạt không bào rất nhỏ chứa

đầy dịch tế bào chất, tế bào trưởng thành sẽ có từ một đến hai không bào Tế bào già thì không

bào rất lớn, đôi khi không bào chiếm hết toàn bộ tế bào ( do trong không bào tồn tại các chất

điện ly và phát triển gây áp lực tương đối lớn so với áp suất khí quyển, đẩy Protoplasma ra sát

màng tế bào) Không bào là một tổ chức quan trọng, nơi mà các quá trình tạo thành enzyme

được phục hồi, tạo ra những sản phẩm của sự sống và thải ra những cặn bã của tế bào

Mitokhondrin là những phần rất nhỏ bé ở xitoplasma, được tạo thành từ protit, acid

ribonucleic và các hợp chất photpho Chúng còn chứa các enzym thủy phân protit chất béo và

gluxit Chức năng chủ yếu của mitokhondrin là ghép nối sự tổng hợp ATP và ADP với acid

photphoric để tạo ra nguồn năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào

Riboxom là xitoplasma có dạng túi nhỏ, cấu tạo từ lypoit, protit và acid ribonucleic Đây

là cấu tử nhỏ nhất ở tế bào, trong đó chứa phần chủ yếu của dịch acid ribonucleic và phức hệ

của enzym Phức hệ của enzym này đảm bảo sinh tổng hợp các hợp chất quan trọng nhất của tế

bào –trước hết là protit

Trong thực tế sản xuất, theo kinh nghiệm có thể nhận biết được tế bào nấm men trẻ,

trưởng thành hay già qua kính hiển vi có kết hợp với nhuộm màu Nấm men dùng cho lên men

tốt nhất là ở giai đoạn trưởng thành Thường dễ quan sát, người ta hay nhuộm màu tế bào nấm

men bằng xanh mêtylen Trên kính hiển vi, tế bào trẻ thì không bắt màu, trong sáng, tế bào già

bắt màu xanh nhạt, màu phân bố đều là nguyên sinh chất đến màng tế bào, tế bào chết bắt màu

xanh đậm và màng tế bào rõ nét hơn

3.2.2 Dinh dưỡng của nấm men

Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thụ chọn lọc trên bề mặt của tế bào và

sau đó khuếch tán vào bên trong Màng và lớp bao bọc nguyên sinh chất của tế bào trong

trường hợp này đóng vai trò là màng bán thấm ngăn cách, điều khiển tiếp nhận các chất dinh

dưỡng vào tế bào và thải ra môi trường xung quanh những sản phẩm của hoạt động sống Để

cho tế bào dễ hấp thụ, các chất dinh dưỡng phải là những chất có phân tử lượng thấp và hòa tan

trong nước, một phần các chất dinh dưỡng chuyển hóa các hợp chất cao phân tử (protid, glucid,

lipid, ) trong tế bào và xây dựng thành tế bào mới Chúng ta muốn biết nấm men cần những

chất dinh dưỡng (thức ăn gì) phải xét xem thành phần hóa học của tế bào nấm men

Nấm men sinh sản trong môi trường nước đường, lọc tách men, rửa, ép bỏ nước sẽ được

men " bánh" hay gọi là " men ép" Nước trong nấm men gồm hai dạng, dạng tự do bám ở ngoài

màng tế bào khoảng 28%, nước dạng kết hợp trong tế bào 47% vàchất khô 25% Các chất khô

của nấm men bao gồm các thành phần sau:

- Protit 30 ÷ 50%, trung bình 40%

- Gluxit 24 ÷40%, trung bình 30%

- Chất béo 2 ÷ 5%, trung bình 4%

- Chất khoáng 5 ÷ 11%, trung bình 9%

Nấm men cũng như các cơ thể thực vật khác cần oxy, hydro, carbon, nitơ, phospho, kali,

magiê, trong đó:

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

3.2.2.1 Oxy, hydro, carbon

Oxy và hydro cung cấp cho tế bào từ nước của môi trường Nguồn cung cấp carbon là

các loại đường khác nhau Ở những giai đoạn nhất định, nấm men còn sử dụng nguồn carbon

của acid amin

3.2.2.2 Nitơ

Nấm men không có men ngoại bào để phân giải protid, cho nên không thể phân cắt

albumin của môi trường thành chất có khả năng đồng hóa mà phải cung cấp nitơ ở dạng hòa

tan Có thể là đạm hữu cơ hoặc vô cơ Dạng hữu cơ thường được dùng là acid amin, pepton,

amid, ure Đạm vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat

3.2.2.3 Các sinh tố

Sinh tố B1 (Thiamin) Sinh tố B2 (Riboflavin) Sinh tố B3 (Acid pantotenic) Sinh tố B5 (PP - acid nicotic)

3.2.2.4 Chất khoáng

Chất khoáng có ảnh hưởng to lớn đến hoạt động sống của nấm men Trước hết là

photpho, có trong thành phần nucleoprotein, polyphotphat của nhiều enzyme và của sản phẩm

trung gian của quá trình lên men rượu chúng tạo ra mối liên kết năng lượng lớn Lưu huỳnh

tham gia vào thành phần một acid amin, albumin, sinh tố và enzyme, một số nguyên tố vi lượng

như magiê, sắt có ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý, sinh hóa của nấm men Magiê tham gia

vào nhiều phản ứng trung gian của sự lên men Sắt tham gia vào các thành phần enzyme sự hô

hấp và các quá trình khác Nấm men chứa nhiều kali, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men,

tham gia vào sự lên men rượu, tạo điều kiện phục hồi photphorin hóa của acid pyruvic Mangan

đóng vai trò tương tự như magiê

3.2.3 Một số nấm men trong sản xuất rượu -bia - nước giải khát 3.2.3.1Nấm men trong sản xuất rượu từ tinh bột:

+ Saccharomyces Cerevisiae Rasse II:

Chủng này sinh sản trong môi trường nước đường, thường tụ lại thành đám, sau thời gian

ngắn lắng xuống, đặc điểm của loại này trong tế bào có nhiều hạt glycogen, không bào lớn,

hình thành bào tử nội sinh ít và chậm, sinh bọt nhiều và thích nghi ở nhiệt độ acid thấp, có sức

kháng cồn cao, không lên men được đường lactoz, kích thước tế bào 5 - 7 µm

Hình 2.14: Chủng saccharomyces cerevisiae rasse XII sau 10 ngày nuôi cấy trên môi

trường nước malt - thạch

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

+ Saccharomyces Cerevisiae Rasse XII:

Phân lập được ở Đức năm 1902 Tốc độ phát triển nhanh, sau 24 giờ, một tế bào có thể

phát triển thêm 55 tế bào mới, không bào nhỏ, ít sinh bọt, tế bào hình trứng hoặc tròn, có kích

thước vào khoảng 5 - 8 µm, lên men ở nhiệt độ cao và lên men được các đường: glucoz, frutoz,

galactoz, saccaroz maltoz và 1/3 đường raffinoz, không lên men đường lactoz có thể lên men

đến 13% rượu Nấm men Rasse XII thuộc loại nấm nổi, phân bố rất đều trong toàn bộ dịch lên

men, không tạo thành đám trắng

+ R211:

Được phân lớp từ men thuốc bắc ở nhà máy rượu Hà Nội Tế bào hình ovan, có kích

thước (3 - 5) X (5 -8) µm, nó có thể lên men được ở các đường: glucoz, frutoz, raffinoz,

saccaroz, maltoz Được dùng trong sản xuất rượu từ các nguyên liệu chứa tinh bột như: gạo, ngô,

khoai, sắn Sinh sản nhanh sau khi cấy từ 12 - 16 giờ, lên men tốt trong dịch đường 120 - 140g/l

và ở 160 - 180g/l vẫn có thể lên men được nhưng hiệu suất chuyển hóa thấp Nồng độ rượu tạo

thành trong môi trường lên men là 10- 12% Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 - 300C nhưng đến

380C vẫn có thể lên men được R211 có khả năng chịu được chất sát trùng Na2SiF6 trong nồng

độ 0.02% (nồng độ này vi khuẩn bị ức chế)

3.2.3.2 Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang

+ Saccharomyces vini:

Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả chiếm đến 80% trong tổng số

Saccharomyces có trong nước quả khi lên men Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng

chủng: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông

Nguồn carbon của men này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là

acid pantotinic, biotin, mezoinozit, tiamin và piridoxin

Đa số các tế bào loài này hình Ovan có kích thước (3 -8) x (5 - 12) µm Sinh sản theo lối

nảy chồi và tạo thành bào tử Saccharomyces vini sinh ra enzyme invectaza có khả năng khử

đường sacaroz thành fructoz và glucoz Vì vậy, trong lên men ta có thể bổ sung loại đường này

vào dung dịch quả và hàm lượng rượu được tạo thành bình thường Chủng này lên men chỉ đạt

được 8 - 10% hàm lượng rượu theo thể tích Ơû giai đọan cuối lêm men Saccharomyces vini kết

lắng nhanh và làm trong dịch rượu

Các chủng giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các

cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra rượu vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt

Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bào Saccharomyces vini thường bị già,

không chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh

+ Saccharomyces uvarum:

Men này được tách từ nước nho, rượu và nước quả phúc bồn tử lên men tự nhiên, về hình

thái nó không khác với các loài khác Khả năng sinh bào tử khá mạnh trên môi trường thạch -

malt Các nòi của loài này có thể lên men 12 - 130 cồn trong dịch nước nho

+ Saccharomyces chevalieri:

Men này được tách từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vang non được gây men từ

nước dừa Saccharomyces chevalieri thuần chủng lên men nước nho có thế tạo 160 cồn Nó

thường lẫn với Saccharomyces vini

+ Saccharomyces oviformis:

Được tách ra từ nước nho tự lên men, những loại nấm men này ít hơn so với

Saccharomyces vini Giống thuần chủng phát triển tốt trong nước nho và các loại nước quả

khác, có khả năng chịu được đường, cồn cao, lên men kiệt đường và tạo thành tới 180 cồn Các

yếu tố sinh trưởng của loài này giống như Saccharomyces vini và có khả năng chịu được cồn

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

cao Dùng các chủng thuần khiết của giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao, để

chế vang khô cho kết quả tốt Hình dáng giống như Saccharomyces vini và có thể tạo thành

18% rượu

Trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng trên dịch quả Saccharomyces

oviformis lên men được glucoz, frutoz, saccaroz, maltoz, manoz và 1/3 rafinoz, không lên men

được lactoz, pentoz Điều khác nhau cơ bản của Saccharomyces oviformis với Saccharomyces

vini là không lên men được galactoz và men nổi lên trên bề mặt dịch lên men tạo thành màng

Nhìn chung, hai giống men rượu vang Saccharomyces oviformis và Saccharomyces vini

có nhiều chủng được dùng trong sản xuất Nhiều nòi men rượu quả có nhiệt độ thích hợp là 18 -

250C, ở 350C sự sinh sản của nó bị ức chế, ớ 400C sinh sản bị ngừng hoàn toàn, ớ nhiệt độ thấp

hơn 16 0C sinh sản và lên men bị kéo dài Các điều kiện hóa - lý, thành phần chất lượng dịch

quả, cũng như pH môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sống của nấm men

3.2.3.3 Vi sinh vật lên men trong sản xuất bia

Trong sản xuất bia thường dùng các nòi men chìm thuộc giống Saccharomyces

carlsbergensis có khi cũng dùng loại men nổi thuộc giống Saccharomyces cerevisiae Men chìm

dùng để sản xuất các loại bia sáng màu, còn men nổi dùng sản xuất các loại bia thẩm màu

Men chìm thường lên men ở nhiệt độ 6-100C, còn men nổi 14 -250C Men chìm có thể phân hủy

trisaccharit thành fructoz và galactoz được tạo thành Vì vậy, men chìm có thể lên men rafinoz

hoàn toàn Còn men nổi chỉ lên men được 1/3 rafinoz Men bia lên men được các đường glucoz,

fructoz, maltoz, nhưng không lên men được tinh bột, dextrin (đối với men chìm) Men nổi có

enzyme pyruvatoxydase, do vậy có thể sử dụng glucoz vào hô hấp, cho nên có khả năng sinh

trưởng và lên men nhanh hơn Tế bào Saccharomyces carlsbergensis hình ovan, có kích thước 6

-12 µm Sinh sản bằng cách nảy chồi rất khó tạo thành bào tử (men nổi dễ sinh bào tử hơn) Ở

nhiệt độ 50 - 600C nấm men bị chết Khi chọn men bia cần chú ý các chỉ tiêu sau: khả năng sinh

trưởng, khả năng kết lắng và lực lên men cao

Quá trình sinh trưởng của nấm men gồm các pha: Pha tìm lắng, pha chỉ số, pha cân bằng

và pha suy vong Trong tìm phát nấm men hầu như không sinh sản Trong pha thứ hai nấm men

nẩy chồi rất mạnh và bắt đầu lên men Trong pha cân bằng sinh trưởng của nấm men ổn định và

lên men mạnh, ở pha cuối cùng sự sinh sản hầu như ngừng lại và bắt đầu kết lắng

Những chủng men bia thuần khiết được tách ra từ một tế bào, nuôi cấy và bảo quản sau

cho giữ được những tính chất quý báo của chúng Trong bảo quản quá trình sống của nấm men

giống xảy ra rất chậm và hạn chế sự phát triển của chúng Để giữ được trạng thái tiềm sinh này

có thể áp dụng các phương pháp bảo quản ở nhiệt độ thấp 2 - 40C (không quá 80C), đông khô ở

dạng bào tử hoặc kỵ khí Bảo quản giống thuần khiết ở 5 - 80C trong bảo hòa CO2 có thể giữ

được những tính chất ban đầu, nâng cao khả năng lên men và cải thiện được mùi vị của bia

Tóm lại:

Vi sinh vật trong lên men rượu - bia - nước giải khát đều là nấm men thuộc giống

Saccharomyces, nhưng đối với quá trình lên men của mỗi sản phẩm rượu - bia -nước giải khát

thì người ta sử dụng những loài thuộc giống saccharomyces khác nhau, chính việc sử dụng các

loại khác nhau nên có những đặc điểm tác dụng, những yếu tố ảnh hưởng cũng khác nhau,

chẳng hạn như:

Saccharomyces carlsbergensis không lên men được tinh bột, dextrin, quá trình lên men ở

nhiệt độ 6 - 100C, kích thước 6 - 12 µm Loài này dùng trong lên men bia công nghiệp

Saccharomyces cerevisiae trong lên men rượu ở nhiệt độ thích hợp là 28 - 320C, kích

thước 6 - 8 µm

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

4 CÁC THÀNH PHẦN KHÁC DÙNG TRONG RƯỢU – BIA – NƯỚC GIẢI KHÁT

4.1 Hoa houblon

Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản , đứng vị trí thứ hai (sau đại mạch) của công nghệ

sản xuất bia Nó được biết đến và đưa vào sử dụng khoảng 3000 năm trước công nguyên

Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năng

tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những

tính năng cực kỳ đặc biệt như vậy, cho nên qua mấy thiên niên kỷ tồn tại và phát triển của

ngành bia, hoa houblon vẫn giữ được vai trò độc tôn và là loại nguyên liệu “không thể thay thế”

trong ngành sản xuất bia

Trong công nghệ sản xuất bia, ta chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ phấn Nếu hoa bị thụ

phấn sẽ làm giảm phẩm chất của hoa khi sử dụng Chính vì vậy mà ta phải tiến hành loại bỏ

ngay những cây đực trong vườn houblon

Hình dáng và độ lớn của hoa houblon là đặc thù của giống, phụ thuộc vào điều kiện

canh tác, nhưng thông thường là chúng có dạng hình chùy, dài từ 3 -4cm

Hình 2.15: Hoa Houblon

Khi hoa bắt đầu chính thì ở bên trong các cánh hoa, và đặc biệt là ở nhị hoa xuất hiện

các hạt màu vàng óng ánh và nhờn dính (rất dẻo) gọi là những hạt lupulin – phần giá trị nhất

của hoa Những hạt này chứa các chất thơm, các chất có vị đắng đặc trưng, nhờ đó bia có vị

đắng dễ chịu, có hương thơm, bọt lâu tan, bia bền khi thời gian bảo quản kéo dài

Hoa được thu hoạch vào thời kỳ chính kỹ thuật Ở thời kỳ này, các cánh hoa hình nón

đóng chặt, có màu vàng xanh hay xanh vàng, nhờn dính và tỏa hương thơm

Thành phần hóa học trung bình trong hoa thể hiện ở bảng 2.7

Bảng 2.7:

Pectin 2.0

Trong các thành phần trên, các hợp chất đắng, tinh dầu phấn hoa đóng vai trò quan trọng

nhất trong sản xuất bia Ngoài ra, những thành phần khác như tanin, protein, đường khử,… cũng

có ý nghĩa nhất định trong các bước công nghệ

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Sau khi thu hoạch hoa được sấy đến 10-13% ẩm Để ức chế sự phát triển của các vi sinh

vật, người ta phải xử lý hoa bằng SO2 Cuối cùng thì dùng máy ép có áp suất cao ép chặt thành

bánh, thành hạt hoặc thành những thỏi hình trụ Hoa thành phẩm được đóng gói kín bằng các

vật liệu chống ẩm và phải bảo quản trong kho lạnh khô, tối, nhiệt độ chừng 0.5 -20C Cách bảo

quản này có thể giữ được phẩm chất hoa houblon trong thời gian một năm Để bảo quản hoa

được lâu hơn, người ta có thể chế biến hoa houblon thành cao hoa Hoa houblon vừa sấy xong

được ngâm ngay vào cồn 96% để trích ly rồi cô đặc dịch trích thành cao hoa Cao có thể bảo

quản tốt trong 3 - 4 năm, thuận tiện cho quá trình chuyên chở mà vẫn giữ nguyên được phẩm

chất của hoa

*Chỉ tiêu đánh giá chất lượng tiêu chuẩn kỹ thuật của hoa houblon dùng trong sản xuất

bia dựa vào bảng 2.8

Bảng 2.8: Chỉ tiêu chất lượng của hoa houblon

Chỉ tiêu cảm quan Chỉ tiêu hóa học:

- Màu vàng óng ánh

- Mùi thơm đặc biệt, dễ bay hơi, dễ nhận mùi

- Dáng cánh hoa to đều

- Phân hoa vàng phân bố đều trong cánh hoa

- Tạp chất < 1,5% cành lá

- Resines (humulon – lupulon)>13%

- Hàm lượng đường trong nước giải khát chiếm 8÷10% trọng lượng Đường là một thành

phần chính quan trọng ảnh hưởng tới các chỉ số chất lượng và dinh dưỡng của nước giải khát pha

chế Ngoài ra đường còn điều chỉnh hài hòa giữa vị chua, độ ngọt và mùi thơm của nước giải

khát

- Đường được dùng để sản xuất nước giải khát pha chế thông thường là sacaroza

Sacaroza là một disacarit, được sản xuất từ củ cải đường (thế giới) và mía (thế giới, việt nam)

Hàm lượng sacaroza trong củ cải đường trung bình là 20 ÷ 25%, trong cây mía trung bình là

8÷16%

- Sacaroza là tinh thể màu trắng, dễ hòa tan trong nước Độ hòa tan của sacaroza tăng

theo sự tăng nhiệt độ của nước Nó có thể hòa tan với tỉ lệ nước/ đường ≥ 1/2 Sự phụ thuộc độ

hòa tan của sacaroza theo nhiệt độ của nước thể hiện qua bảng 2.9

Nhiệt độ nước ( 0 C) 1 5 20 30 40 50 60 70 80 85 90 100

Độ hòa tan của sacaroza (%) 61.34 64.87 67.09 68.7 70.2 72.25 74.18 76.22 78.36 79.46 80.61 82.97

- Dung dịch sacaroza trong nước có vị ngọt và độ nhớt khá lớn Tỷ trọng sacaroza phụ

thuộc vào hàm lượng sacaroza và nhiệt độ của dung dịch thể hiện trong bảng 2.10

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

- Nhiệt độ sôi của dung dịch sacaroza tại áp suất thường (P = 760mmHg) phụ thuộc vào

nồng độ sacaroza có trong dung dịch và thể hiện trong bảng 2.10

Bảng 2.11:

Nồng độ của sacaroza (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Nhiệt độ sôi ( 0 C) 100.12 100.3 100.6 101.05 101.08 103.05 105.05 109.4 119

- Nhiệt độ nóng chảy của sacaroza: 1600C và hàm nhiệt độ của nó là 3.955Kcal/kg

Nhìn chung dung dịch sacaroza bão hòa và quá bão hòa rất không ổn định, nó rất dễ bị

kết tinh khi có tác động cơ học (khuấy trộn ), giảm nhiệt độ, hay có các mầm trợ v.v Mặt

khác, độ hòa tan của sacaroza ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ, còn phụ thuộc vào sự có mặt của

một số loại muối (như KCl, NaCl làm tăng độ hòa tan, còn CaCl2 làm giảm độ hòa tan )

Sacaroza rất dễ bị thủy phân (do acid hay men invectaza của nấm men) Khi bị thủy

phân, một phân tử sacaroza tạo thành một phân tử glucoza và một phân tử fructoza, hỗn hợp

này được gọi là đường “nghịch đảo” hay đường “ hoàn nguyên” Đường “ hoàn nguyên” có vị

ngọt dịu hơn, có độ hút ẩm lớn hơn, và nhất là nó làm cho dung dịch sacaroza ổn định hơn Đó

là những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến công nghệ và kỹ thuật sản xuất xirô

Việc tạo ra được một tỷ lệ nhất định đường hoàn nguyên có ý nghĩa rất quan trọng về kỹ

thuật và làm tăng chất lượng sản phẩm Để đạt được đều này, thông thường xirô được nấu có độ

acid yếu, nồng độ sacaroza trong xirô 50-70% Xirô không nên để lâu mà chỉ nấu ngày nào pha

chế nước giải khát này đó

Trên thế giới, việc quy định tiêu chuẩn chất lượng sacaroza dùng cho sản xuất nước giải

khát pha chế được quy định khá rõ ràng

Ví dụ: Tiêu chuẩn sacaroza của Liên Xô dùng để sản xuất nước giải khát pha chế

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Bảng 2.12:

Độ tinh khiết

Tại Việt Nam chưa có một quy định rõ ràng, nhưng thông thường, nếu dùng đường RS

hay RE thì chất lượng nước giải khát pha chế tốt hơn cả

TCVN 1696 -75 quy định chất lượng sacaroza như sau:

Bảng 2.13:

Các chỉ tiêu Sacaroza loại 1 Sacaroza loại 2

Hàm lượng sacaroza (%)

170 Trằng óng ánh

99.45 0.12 0.17 0.15

200 Trắng sáng Mùi

Vị

Bình thường, không có mùi lạ Ngọt thanh, không có vị lạ khác

4.3 Axit thực phẩm

Axit thực phẩm là thành phần không thể thiếu trong các loại nước giải khát, nó tạo cho

nước uống vị chua dịu hấp dẫn

Thông thường các loại axit thực phẩm được dùng nhiều là axit xitric, tactric, lactic

Độ chua của axit phụ thuộc chủ yếu vào các phân tử không phân lượng và các anion của

chúng, ngoài ra còn phụ thuộc vào các yếu tố khác (nhiệt độ, nồng độ đường, chất lượng

nước )

4.3.1 Axit Xitric (axit chanh): C 6 H 8 O 7 H 2 O

Xitric tự nhiên có nhiều trong các loại quả có múi (chanh, cam,…)axit 4.5 ÷5.0% (trong

tổng số các chất khô là 5 ÷ 6%), trong dứa (thơm) lượng axit xitric chiếm 50 ÷ 60% độ axit

chung

Các phương pháp thu nhận axit xitric:

- Thu nhận axit xitric bằng phương pháp nuôi cấy vi sinh vật (len men dịch đường

do tác dụng của enzim chứa trong nấm mốc Aspergilfus Niger)

- Thu nhận từ phế thải của công nghệ sản xuất Nicotin

- Thu nhận từ rau quả (chanh, cam….) Axit xitric là các tinh thể không màu (màu trắng) ngâm 1 phân tử nước Để hòa tan trong

nước và độ hòa tan tăng khi nhiệt độ nước tăng

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Bảng 2.14:

Số axit xitric tan được (g/100ml) 190 200 210 225 242 282

Một số chỉ tiêu cần thiết khi sử dụng axit xitric làm nguyên liệu sản xuất nước ngọt pha

chế

Bảng 2.15:

Kim loại nặng nói chung phải ≤ 0.5 ppm

Tạp chất cho phép:

- Độ tro

- H2SO4 tự do -Asen

4.3.2 Axit tactric: C 4 H 6 O 6 (HOOC.(CHOH) 2 COOH)

Vì có nhiều trong nho, nên còn gọi là axit nho và được dùng nhiều trong sản xuất rượu

mùi, nước giải khát (mùi vị của axit tactric dùng sản xuất ra nước giải khát kém hơn axit xitric)

- Đa phần axit tactric thu được từ nguồn phế thải của công nghệ sản xuất rượu nho

- Axit tactric: Là tinh thể không màu (trắng), hòa tan tốt trong nước, độ hòa tan tăng khi

nhiệt độ nước tăng

Bảng 2.16:

Độ hòa tan (g/100 ml nước) 115 126 156 195 224 343

- Nhiệt độ nóng chảy: 1700C

- Một số chỉ tiêu chất lượng của axit tactric dùng sản xuất nước ngọt

Bảng 2.17:

Độ tinh khiết

Kim loại nặng

4.3.3 Axit lactic: CH 3 CHOH.COOH (C 3 H 6 O 3 )

Là loại axit lỏng, trong suốt, màu hơi vàng hay vàng đậm Trong sản xuất nước giải khát,

đôi khi axit lactic loại 1 và 2 cũng được sử dụng

Axit lactic thu được bằng phương pháp nuôi cấy vi sinh vật (lên men nhờ chủng sinh vật

lactic Danloruckii) và trên thị trường thường có 2 loại: 70% và 40% (hàm lượng axit lactic)

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Một số chỉ tiêu chất lượng của axit lactic dùng sản xuất nước ngọt

4.4 Các chất phụ gia dùng trong nước giải khát

Bao gồm các chất thơm (tạo hương), các chất màu và một số phụ gia khác làm tăng các

chỉ tiêu chất lượng sản phẩm (như các sinh tố, các chất tạo nhũ, các chất bão quản…)

4.4.1 Các chất thơm

Tuy chỉ chiếm 1 lượng rất nhỏ nhưng chúng là loại nguyên liệu quan trọng có trong

thành phần của nước ngọt Nó tạo cho nước ngọt có hương ngát dịu, mùi thơm đặc trưng

Tùy theo nguồn nguyên liệu, các chất thơm được chia ra:

- Hương liệu tự nhiên: được chế biến trực tiếp từ các loại quả, rễ cây trong tự nhiện bằng

phương pháp trích ly và chưng cất (ngâm, chưng cất)

- Hương liệu tổng hợp: Chất thơm thu được bằng tổng hợp hóa học

- Hương liệu hỗn hợp: vừa là chất thơm tự nhiên vừa có chất thơm tổng hợp Thông

thường các chất thơm tổng hợp được pha thêm vào chất thơm tự nhiên để được dung dịch có mùi

thơm mạnh hơn hay đặc trưng hơn

4.4.1.1 Các chất thơm tự nhiên:

Thường dùng là các tinh dầu (chanh, cam, quít, dứa,…) là các chất lỏng màu vàng đến

vàng sẫm, có thành phần hóa học rất phức tạp (axeton, andehyt,các este phức tạp, rượu, axit

hữu cơ và các nhóm chất hữu cơ khác nhau,…)

- Đặc tính chung là có độ bay hơi lớn ngay tại 00C, tỷ trọng trung bình khoảng 0.8 ÷ 0.98

Hòa tan dễ trong ete, axeton, cồn etylic, cloroform…, dễ bị oxy hóa do O2 của không khí và bị

phân hủy bởi ánh sáng mặt trời Đa phần các tinh dầu tự nhiên chứa nhiều tecpen (góc C10H16)

[đến trên 90%] mà tecpen không tan trong nước, cồn etylic ≤ 45% dễ bị chuyển hóa (tecpen →

secquitecpen → nhựa) làm cho sản phẩm bị đục Ngoài ra tecpen còn có múi hắc hay khó chịu

Vì vậy nên lựa chọn loại có mùi thơm dịu, dễ hòa tan trong nước, hay hỗn hợp nước, cồn

etylic

- Có thể loại tecpen bằng cách pha tinh dầu trong cồn etylic 60÷ 70% tecpen sẽ kết tủa

(lắng hay nổi lên), tách chúng ra bằng cách lọc, dịch trong có hương dịu hơn, chứa ít tecpen hơn

(Tinh dầu không chứa tecpen rất bền và không mất mùi khi bảo quản)

Hàm lượng một số loại tinh dầu trong các loại quả:

75 ÷ 65

72

55 ÷30

2 2.4 1.2

0.3 0.24 0.23

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

- Hương liệu thương phẩm còn có tên ESSANCE đó là hỗn hợp Rượu – Nước có chứa

chất thơm

4.4.1.2 Hương liệu tổng hợp

Là hỗn hợp Rượu – Nước có chứa từ 3 ÷ 13% chất thơm tổng hợp

Với chất thơm tổng hợp dùng trong giải khát phải hòa tan tốt trong nước, không chứa

kẽm, đồng, hàm lượng asen ≤ 0.00014%

1ml hương liệu phải hòa tan hoàn toàn trong 1 lít nước và không bị vẫn đục

4.4.2 Các chất màu

Được sử dụng để tạo cho nước ngọt có các màu sắc đẹp, hấp dẫn: chất màu có thể có

nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo

4.4.2.1 Chất màu tự nhiên

Đa phần trích ly từ vỏ quả, rễ cây và đường cháy (caramel) đó là các loại :

- Atonxyom (màu đỏ – tím) Antoxiamin (đỏ – xanh lam)

- Flavok (trắng)

- Clohorophyll (màu xanh) C55H70O5N4Mg(O5,O6)

- Caratenoit (vàng da cam)

- Xantophyll (vàng nhạt)

4.4.2.2 Chất màu nhân tạo (tổng hợp hóa học)

- Araman (màu đỏ) là muối Natri của acid izoβ Naf todisulfo

- Indigo – Camin (xanh lá cây) là muối natri của acid Indigo disulfo (dùng trong đồ

uống)

- Tactrazin (Naftol) vàng, là muối sulfonatri của acid dinitro α naptolsulfo

v.v (Liều lượng dùng ≤ 0.03% là tối đa

4.4.2.3 Các chất màu có nguồn gốc tự nhiên trong đó có caramen đang ngày

càng được sử dụng rộng rãi cho công nghệ sản xuất nước uống Caramen nhận được từ sacaroza

khi đun sôi tới 180 ÷ 1900C, là chất lỏng màu sẩm tối, vị hơi đắng (cường độ màu dung dịch

0.05% caramen sẽ tương đương với dung dịch 5ml iod 0.1N pha trong 1 lít nước Đó là caramen

đạt yêu cầu kỹ thuật) có nồng độ chất khô khoảng 80%

Caramen được sản xuất như sau: nấu đường sacaroza tới 180 ÷ 1900C cao hơn nhiệt độ

nóng chảy của nó (1600C) Sacaroza nóng chảy tiếp tục bị mất nước tạo thành caramen

Sự tạo thành caramen qua các giai đoạn sau:

- Giai đọan 1: Là sự mất nước (bắt đầu xảy ra khi t > 850C và nhanh, mạnh khi t = 120÷

1500C), nóng chảy (t = 1600C) Sacaroza nóng chảy tiếp tục bị mất nước (khoảng 10.5%) tạo

sacaroza nóng chảy bị (1900C) ↓

khử 10.5% H2O C24H36O18 (caramenlan có màu vàng)

- Giai đọan 2: Caramenlan tiếp tục bị khử nước (mất tới 14% H2O) tạo ra caramenlen

(xảy ra rất nhanh)

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

≥ 185 ÷ 1900C 2.C12H20O10 + C24H36O18 → C36H10O25 (caramenlen)

-3H2O

- Giai đoạn 3: Caramenlen tiếp tục bị khử nước khi t ≥ 2000C (mất tới 25% H2O) tạo ra

caramenlin

≥ 2000C

C36H10O25 → C24H36O13 (Caramenlin màu nâu đen) -H2O

Caramenlan và caramenlen hòa tan hoàn toàn trong nước còn caramenlin hầu như không

hòa tan, màu đen sẫm cháy khét, Vì vậy việc sản xuất caramen cần phải dừng lại khi tạo ra

caramenlen là đúng yêu cầu kỹ thuật nhất

Nếu caramen nhiều caramenlin: caramen quá già, màu sắc quá sẩm đen, mùi khét, vị

đắng lại không tan trong nước càng không đạt yêu cầu kỹ thuật

Trong thực tế sản xuất: có thể dùng các biện pháp sau đây để kiểm tra quá trình

caramen hóa:

- Do nhiệt độ khi nấu đường (không để t ≥ 1900C: mà tốt nhất duy trì 180 ÷ 1900C) song

tương đối phức tạp và khó vì các quá trình xảy ra rất nhanh, điều kiện kỹ thuật chưa cho phép

bảo đảm tốt nhất,

- Thử kiểm tra dịch dường cháy trong quá trình nấu:

+ Thử bằng phương pháp kéo sợi: Dùng đũa quấy cho dịch chảy thành sợi, nếu sợi

không đứt, óng ánh, màu đen sẫm là được Nếu không thành sợi hay bị đứt: còn non nếu thành

sợi khô và giòn cứng, màu đen tối, quá già

+Thử bằng cách nhỏ giọt: Nhỏ giọt lên kính hay gạch men trắng, mà không dính

tay, tách ra dễ dàng là được Nếu còn nhão, dính tay khó tách ra là còn non Nếu giọt đông cứng

ngay, tách dễ, quá giòn và gãy hay vỡ tan khi ấn nhẹ là quá già (ngòai ra còn nhiều cách thử

khác nhau nhưng độ chính xác kém hơn)

Tiến hành nấu caramen: (đun lửa trực tiếp hay đun diện đều được) cho đường vào

khoảng 1/2 nồi (khi sôi đường sủi bọt dễ trào ra ngoài, hao phí nhiều, không an tòan, đồng thời

sau còn thêm nước, ) cho thêm vào 1 ÷ 2% nước, khuấy đều và bắt đầu đun

Đường dần dần nóng chảy và chuyển màu Khi này khuấy liên tục (tránh cho đường bị

cháy cục bộ) hoặc có thể thực hiện quá trình caramen hóa bằng cách nấu xirô 35 ÷ 360Br (cần

tính tóan lượng nước cho thêm vào đường để khi đun cho đường dạng dung dịch xirô 35 ÷

360Br) Làm cách này tránh được sự cháy đường ban đầu do chưa kịp hòa tan khi khuấy trộn

không đều, khối đường không bị nóng, cháy cục bộ, chất lượng caramen đều hơn, Dịch sôi khi

nhiệt độ đạt khoảng 1200C.Lúc này nên giữ không cho tăng nhiệt độ một thời gian ngắn (giảm

nhiệt) để cho bay bớt hơi nước (thực tế nhiệt độ có thể giảm xuống 118 – 1190C) và khuấy đảo

đều, kỹ, vì dịch đường bắt đầu quánh và màu sẫm dần

Tiếp tục tăng nhiệt độ lên 150 – 1600C và giữ lại tại nhiệt độ này cho xảy ra quá trình

caramen hóa Không để nhiệt độ quá 1900C và thấp hơn 1500C (top =180-1900C) Khi thử sơ bộ

thấy sắp đạt yêu cầu (theo kinh nghiệm hoặc theo một trong hai cách thử trên) thì bắt đầu cho

thêm nước vào Nước cho vào tính theo lượng đường nấu: vào khoảng 200-300ml nước để đạt

được % chất khô caramen sau này và chống quánh, khét, cháy khi sự caramen hóa sắp kết thúc

Cho nước xong vừa đảo, vừa nấu và kiểm tra mức độ caramen hóa cho đến khi đạt yêu

cầu thì thôi

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Thông thường nấu mất 4 -6 giờ/1 mẻ caramen

Trong quá trình nấu caramen cấn lưu ý:

- Đảo trộn đều liên tục

- Bọt đường được vớt kỹ (tránh sau caramen bị đục)

- Thời điểm cho thêm nước và kết thúc nấu caramen: (Cho nước sớm: màu lợt, chóng hư Cho nước muộn: dễ bị đóng cứng, cháy khét, ) và lấy ra khỏi nối nấu kịp thời (tránh

sự tăng nhiệt độ và cháy khét, ) và làm nguội

Caramen nấu xong có độ khô > 70% (80%) và đạt các chỉ tiêu màu sắc, mùi vị đã nêu

trên có thể bảo quản được vài ba tháng

Khi dùng pha caramen với nước theo tỉ lệ 1/1, sau đó lọc qua vải hay vải màn nhiều lớp

đảm bảo thật trong mới phối chế vào xirô bán thành phẩm

4.4.3.Các chất phụ gia khác

Chất bảo quản: Thường sử dụng axit Benzoic và Natribenzoat

Axit benzoic (C6H5COOH): dạng tinh thể hình kim, không màu, tỷ trọng 1.27g/ml ít được

dùng vì ít tan trong nước

Natribenzoat (C6H5COONa): dễ tan trong nước (thường pha sẵn dung dịch nồng độ

5-20%) là tinh thể màu trắng Nồng độ có tác dụng bảo quản 0.07-0.1% (sát trùng mạnh) và liều

lượng tối đa cho phép trong nước uống 0.1 -0.12%

Ngoài ra có thể dùng axit Sobic hay Kalisobat: 0.03%

4.5 Khí cacbonic dùng trong nước giải khát

Tại nhiệt độ và áp suất bình thường CO2 là khí trơ (không màu, không mùi, không cháy

và không duy trì sự cháy)

Khi hòa tan trong nước, khí CO2 sẽ tạo thành axid Cacbonic (H2CO3) có vị chua dễ chịu

Đồng thời khi vào cơ thể H2CO3 lại thu nhiệt của cơ thể để giải phóng và bay hơi CO2 gây cảm

giác mát dễ chịu, thấy vị cay nhẹ, the tê đầu lưỡi

Tùy theo áp suất và nhiệt độ có thể tồn tại ở ba dạng: Khí- Lỏng –Rắn

CO2 ngoài việc sử dụng cho nước giải khát còn được sử dụng cho y tế, chữa cháy, sản

xuất các nước cacbonat và bicacbonat, bảo quản lạnh thực phẩm,

4.5.1 Các phương pháp sản xuất CO 2

- Thu nhận CO2 từ khói các lò, lò hơi hay lò nhiệt điện, lò nung vôi

- Thu nhận từ nước khoáng được bão hòa CO2 tự nhiên

- Thu nhận từ các quá trình lên men đường ở các nhà máy rượu bia và nấu men,…

Trên nguyên tắc: CO2 tinh khiết đạt chất lượng yêu cầu kỹ thuật dùng cho công nghiệp

thực phẩm đều có thể dùng để sản xuất nước giải khát pha chế và thường sử dụng CO2 dưới hai

dạng sau:

+ Trong trường hợp để bảo quản CO2 trong sản xuất nước giải khát người ta thường dùng

CO2 ở dạng lỏng chứa trong các thùng đặc biệt bằng thép dưới áp lực 60 – 70at

+ Ngay tại các nhà máy rượu bia,… nếu dùng khí CO2 pha chế nước giải khát có thể dùng

CO2 ở dạng khí sau khi đã được làm sạch và nén với áp suất 4 -6at

4.5.2 Giới thiệu phương pháp thu nhận CO 2 từ lên men

- CO2 thu hồi từ lên men nói chung là sạch và có giá trị thực phẩm cao hơn khi thu nhận

từ các phương pháp khác

- Trong điều kiện lên men kín khí thoát ra chứa 99 – 99.5% là CO2 còn lại là tạp chất và

hơi nước, trong đó etylic chiếm 0.4 – 0.8%, este: 0.03 – 0.04%, acid: 0.08 – 0.09% và một lượng

nhỏ các andehyd và các chất dễ bay hơi khác

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Khí CO2 từ thùng lên men 1, qua thiết bị rửa 2, ở đây các tạp chất bay hơi theo CO2 như

rượu, este, acid,… được hòa tan vào nước, còn CO2 sạch đi vào thùng chứa 3 (còn gọi là phao

chứa khí CO2) Sau đó khí CO2 sẽ liên tiếp đi vào máy nén ba cấp 4: Khi nén ở cấp 1, nén tới áp

suất 10at và nhiệt độ khí CO2 bị nén tăng lên đến 1000C, nó được làm lạnh về 250C tại thiết bị

làm lạnh 5 Sau khi tách dầu lẫn vào khí nén (dầu trong máy nén bị lẫn vào khí CO2 trong quá

trình nén) tại bình tách dầu 6, khí CO2 (P = 10at, t0C = 250C) đi qua bình lọc than 7,8 để tách tạp

chất, khử mùi lạ, sát trùng,…

Hình 2.16: Sơ đồ thu hồi CO 2 1- Thùng lên men 6- Bình tách dầu 11- Thùng chứa CO 2 lỏng

2- Thùng rửa CO 2 7- Bình lọc than 12- Nạp chai CO 2

3- Phao chứa CO 2 8- Bình sát trùng 13- CO 2 được đưa sử dụng tại

chỗ

4- Máy nén ba cấp 9- Bình tách ẩm 14- Thông CO 2 ra môi trường

5- Thiết bị làm lạnh 10- Bình trao đổi nhiệt

Hình 2.17: Biểu đồ quan hệ t 0 , p khi hóa lỏng CO 2

CO2 được đưa vào nén cấp hai, nén tới áp suất 25at và sau đó cũng được làm lạnh, tách

dầu (giống như trên) rồi tiếp tục được nén lầni ba (cấp ba) Lần này khi CO2 được nén tới áp

suất 60 – 70at, qua bộ phận trao đổi nhiệt ngược chiều 10 để đưa nhiệt độ khí CO2 trở về 30 –

350C Sau đó được tách dầu (tại bình lọc dầu 6c) và tách ẩm để lọai hết nước còn lẫn trong khí

CO2 tại bình tách nước 9

CO2 sạch, khô được đưa vào thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống 12 – 150C để biến

CO2 thành dạng lỏng sau đó CO2 lòng được đưa vào chứa tập trung tại thùng chứa 11

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Từ thùng chứa 11, CO2 được đưa vào bộ phận nạp chai 12 hay đưa đi sử dụng lại ngay tại

nơi sản xuất 13 như cho bồn nóng nạp lại vào các thùng tàng trữ sản phẩm lên men (bia, nước

giải khát lên men) hay sản xuất nước bão hòa CO2 cho sản xuất nước soda, nước giải khát pha

chế có gaz,… hoặc sử dụng cho các yêu cầu khác (chiết rót, cung cấp cho các van điện tử khí

nén)

Ở đây cần lưu ý, tùy từng điều kiện cụ thể mà có thể có những thay đổi nhỏ trong quá

trình công nghệ hóa lỏng CO2 Ví dụ có thể lần lượt nén liên tục ba cấp kết hợp với làm lạnh sơ

bộ, tách dầu, nước sau đó mới qua các bộ phận lọc than, sát trùng, tách ẩm rồi làm lạnh luôn để

hóa lỏng Nghĩa là trên nguyên tắc: khí CO2 thu hồi phải được: Làm sạch – Nén tới áp suất cần

thiết – Làm lạnh tới nhiệt độ op để hóa lỏng, từ nguyên tắc này có thể xây dựng các quy trình

công nghệ thích hợp cho từng trường hợp cụ thể

Hình 2.18: Sơ đồ tổng quát quá trình hóa lỏng CO 2 Phải thực hiện Có thể thực hiện (theo từng trường hợp )

Qua đồ thị hình 2.17 biểu hiện sự tương quan tỷ lệ thuận giữa áp suất nén và nhiệt độ

của khí CO2 trong quá trình hóa lỏng

+ Khả năng nén tốt, (áp lực nén cao) Nhiệt độ cần để hóa lỏng CO2 cao:

+ Khả năng nén khí kém ( áp lực nén khí thấp) Nhiệt độ cần để hóa lỏng CO2thấp

CO2 ở trạng thái lỏng trong suốt không màu và khá linh động, nhẹ hơn nước (khối lượng

riêng tại 00C =0.947 và tại 100C=0.945)

Trong công nghệ thu hồi và sử dụng CO2 cần lưu ý các hiện tượng sau:

- Khi chảy tự do một phần CO2 bay hơi và tiêu tốn 1 nhiệt lượng đáng kể gây nên sự tự giảm t0 của CO2 lỏng và làm cho một phần CO2 lỏng đóng băng ( chuyển từ trạng thái

lỏng sang trạng thái rắn) tại t0= -790C Sau đó CO2 rắn cũng trực tiếp bay hơi (sự thăng hoa) với

tốc độ chậm Sự thăng hoa vừa làm tăng áp suất hơi CO2 trên bề mặt (của lỏng và rắn) vừa tiêu

tốn nhiệt lượng của nó khá lờn (nhiệt thăng hoa của CO2 ở áp suất khí quyển là 15.896 calo)

Nhiệt độ nóng chảy của CO2 rắn là -56.60C tại áp suất P=5.28at (tương đương khoảng

0.53 Mtt/m2)

- Nén liên tục (cấp 1,2,3…)

- Làm sạch, loại tạp chất

tẩy mùi vị sát trùng làm

khô…

- Nén từng cấp, kết hợp làm sạch, loại tạp chất sau mỗi cấp nén

- Nén sơ cấp (cấp 1)

- Làm sạch, tẩy mùi, sát trùng,

- Nén tiếp cấp 2,3…

- Loại ẩm lần cuối

Làm lạnh - Hóa lỏng

CO2lỏngKhí CO2 thu hồi Rửa lọc sơ bộ

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Như vậy tại các điều kiện kể trên CO2 luôn tồn tại ở cả 3 trạng thái: rắn, lỏng, khí và áp

suất hơi CO2 trên bề mặt CO2 lỏng được xác định theo phương trình:

n b

T a

Trong đó:

T: Nhiệt độ tuyệt đối (0K) a,b,n: là các hằng số (a=8.494, b=1.281, n=3.852) Hay 1,281 0,3278( 128,1)

10072,

- Tại áp suất khí quyển (760mmHg) 1kg CO2 ở dạng khí tương đương có thể tích

506 lít ở t0=00C, trong khi đó 1 Kg CO2 ở trạng thái lỏng chỉ chiếm 1 thể tích 1,34 lít Vì vậy khi

cần CO2 cho các mục đích khác nhau, phải vận chuyển đi xa, người ta thường đưa CO2 về trạng

thái lỏng Nó thường chứa trong những chai thép đặc biệt có khả năng chịu áp suất lớn ( ≥

150-200Kg/cm2) với khối lượng CO2 trong mỗi chai từ 20 – 25 đến 35 – 40kg

- Trong các cơ sở sản xưất không đủ điều kiện để sản xuất CO2 lỏng hay việc sản xuất các loại nước uống có gaz sử dụng CO2 thu hồi tại chỗ,… thì có thể nén khí CO2 tới 5 –

10at, làm lạnh, tạp chất, khử mùi vị lạ, làm khô, sát trùng,… sau đó có thể đem sử dụng được,

hay làm lạnh tới t0 op trước khi sử dụng (như bỗ sung cho các sản phẩm lên men, bão hòa nước

cho sản xuất nước giải khát pha chế thường làm lạnh xuống 1 ÷ (-1)0C… )

Việc sử dụng CO2 tại chỗ có thể theo sơ đồ sau: (hình )

Hình 2.19: Sơ đồ sử dụng CO 2 tại chỗ

Việc rửa, lọc sơ bộ có nhiều phương pháp khác nhau, tốt nhất là lọc rửa theo kiểu làm

sạch rượu etylic (trong thu hồi rượu) hay có thể thực hiện lọc rửa bằng nước trực tiếp trong các

tháp lưới, điện,… Đơn giản hơn là cho khí CO2 đi qua nước ( dạng lỏng hay dạng sương mù)

Khí CO2 thu hồi Rửa lọc sơ bộ

Nén tới áp suất 5-10at,

làm sạch, khử mùi vị, sát

trùng, làm khô

Xử lý,làm sạch, hóa lỏng CO2

Làm sạch xuống nhiệt độ yêu cầu

CO2 đưa sử

dụng (tại chỗ)

Thùng chứa CO2 lỏng Bốc hơi CO2

Chương 3: Quá trình đường hóa Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

Chương 3: QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA

*************

1 BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA

Đường hóa là quá trình chuyển hóa hóa học, biến tinh bột thành đường lên men phục vụ cho quá trình lên men, sản phẩm thu được gọi là dịch đường hóa Đây là công đoạn rất quan trọng trong quá trình sản xuất dịch lên men Trong suốt quá trình đường hóa, bột nguyên liệu và nước hòa trộn với nhau, các thành phần của bột nguyên liệu hòa tan vào nước và ta thu được dịch đường

Hầu hết các hợp chất của bột nguyên liệu không hòa tan vào nước Chỉ có những chất hòa tan mới tham gia vào thành phần sản phẩm Do vậy quá trình đường hóa thực hiện việc chuyển các chất không tan của bột nguyên liệu sang dạng hòa tan

Tất cả các chất tan vào dung dịch gọi là chất chiết hay dịch hỗn hợp sau khi đường hóa gọi là dịch hèm vì nó bao gồm cả bã cùng các chất không hòa tan khác

- Các chất hòa tan (chiếm khoảng 6 -15% tùy theo nguyên liệu như: Đường, dextrin, axit vô cơ và một số protein

- Các chất không tan: Tinh bột, xenlluloza, một số protein cao phân tử và các hợp chất khác

Về mặt kinh tế, chuyển được càng nhiều các hợp chất không hòa tan sang dạng hòa tan càng tốt, nói cách khác hàm lượng chất chiết thu được càng cao càng tốt, giá trị này đáng giá hiệu suất thu hồi và tổn thất của nhà máy

Tuy nhiên, không chỉ số lượng mà chất lượng của chất chiết cũng rất quan trọng, càng ít các hợp chất không mong muốn (ví dụ tanin trong vỏ trấu) càng tốt, ngược lại càng nhiều đường hoặc một số sản phẩm thủy phân từ protein càng tốt

Đường hóa có nhiều phương pháp khác nhau tuy nhiên chúng ta có thể phân thành hai loại cơ bản: đường hóa bằng phương pháp vi sinh vật (nấm mốc - mold) và đường hoá bằng phương pháp enzym (phương pháp malt) Ngoài ra còn có các phương pháp thủy phân bằng acid, (ít được sử dụng do đặc tính của sản phẩm), phương pháp sử dụng men thuốc bắc, phương pháp amylomyces rouxii

Tuy nhiên dù trong phương pháp đường hóa bằng vi sinh vật hay phương pháp malt thì việc sử dụng nguồn enzym có sẵn trong nguyên liệu (malt) hay được sản sinh từ vi sinh vật là việc làm hết sức quan trọng

2 HỆ ENZYM AMYLAZA TRONG QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA

Tính chất quan trọng nhất của các hệ enzym là chức năng phá hủy các mối liên kết hóa học trong các cơ chất

Hệ enzym thủy phân tinh bột thành đường gọi là hệ enzym amylaza Hệ này tồn tại trong nước bọt, trong dịch tiêu hóa, trong hạt nẩy mầm, mold, yeast, Có nhiều loại enzym amylaza: α - amylaza, β - amylaza, γ - amylaza và một số mới tìm ra từ nguồn gốc vi sinh vật là: pullutanase, izoamylase,

Có nhiều nguồn cung cấp amylase khác nhau cho nên tùy vào nguồn sinh ra mà enzyme

có điều kiện phát triển riêng, ví dụ: nhiệt độ, pH, Cùng một loại enzyme amylase (β -

amylase) nhưng khác nguồn cung cấp thì cũng sẽ có điều kiện về nhiệt độ, pH khác nhau

Chương 3: Quá trình đường hóa Trường CĐ Nghề Sĩc Trăng

2.1 α - amylaza

2.1.1 Đặc tính

Là một metaloenzym, trong phân tử có ít nhất một phân tử Ca2+ có tác dụng làm bền cấu trúc bậc 2, 3 của phân tử enzym α - amylaza là những protid đơn giản, có chứa nhóm amin tự

do α - amylaza khá giàu tyrosine, tryptophan nhưng ít methionin

α - amylaza được hoạt hóa bởi ion đơn hóa trị nếu chúng có nguồn gốc động vật và vi sinh vật Nếu có nguồn gốc thực vật thì được hoạt hóa bởi ion hóa trị II Hoạt hóa bởi ion hóa trị

I như sau: Cl-> Br- >I- Chúng bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như Cu2+, Hg2+,

α - amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt (bền nhất trong hệ enzym amylaza)

Khả năng chịu nhiệt của enzym amylaza trong vi khuẩn > Malt > Mốc

Bảng 3.1:

Nguồn gốc T 0 tối thích pH tối thích

Malt Mold

2.1.2 Cơ chế tác dụng lên mạch amylo và amylopectin

Tác dụng mạnh lên các phân tử amylo và amylopectin và phá hủy các mối liên kết của tinh bột

- α - amylaza chỉ có khả năng phân cắt liên kết α - 1,4 Glucozit ở bất kì vị trí nào trên mạch tinh bột đã được hồ hóa Do đó được gọi là enzym nội phân (endoenzyme)

- Dưới tác dụng của enzym α - amylaza amylo bị phân giải khá nhanh tạo thành oligoshaccaric gồm 6 - 7 gốc glucoz, sau này các mạch này bị phân cắt dần và bị phân giải chậm đến maltose tetroz, maltose triz, mallose Sau thời gian thủy phân amylo sản phẩm bao gồm: 87% maltoz, 13% glucoz

- Dưới tác dụng của enzyme α - amylaza amylopectin bị phân giải khá nhanh nhưng vì α

- amylaza không cắt được liên kết α - 1, 6 glucozit nên dù có kéo dài thời gian thủy phân nhưng sau cùng sản phẩm có khoảng: 72% maltoz, 19% glucoz, dextrin phân tử thấp và izomaltoz là 8%

Sau một thời gian, toàn bộ mạch amylo và mạch chính của amylopectin bị cắt nhỏ thành từng mảnh có năm hoặc sáu gốc glucozid, tập hợp thành những dạng destrin khác nhau Nhờ quá trình này, độ nhớt của dịch giảm đi một cách nhanh chóng và màu xanh của iot cũng mất đi trong một thời gian ngắn Nên α - amylaza còn được gọi là enzym dịch hóa

Sự phân cắt này sẽ từ từ giảm dần, và khi sang giai đoạn hai của quá trình thủy phân sẽ tạo nên một lượng ít maltoza và glucoza

2.2 β - amylaza

2.2.1 Đặc tính

β - amylaza là một loại albumin Tâm xúc tác của nó chứa gốc - SH, COOH cùng với vòng imidazol của các gốc histidin, β - amylaza chỉ phổ biến trong thực vật, đặc biệt có nhiều trong các hạt nẩy mầm Trong vi khuẩn không có β - amylaza Sự tồn tại của β - amylaza trong mold cho đến nay vẫn chưa được xác định

β - amylaza rất bền khi không có ion Ca2+, bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như: Cu2+,

Hg2+, urê, iodo, acêtanid, iod, ozon