Công nghệ sản xuất rượu chưng cất

Công nghệ sản xuất rượu chưng cất

Trường đại học công nghiệp TP Hồ Chí Minh

Viện công nghệ sinh học và thực phẩm

Công nghệ sản xuất rượu chưng cất

1

Danh mục các sơ đồ, bảng biểu

Mục lục

1 Tổng quan về nguyên liệu trong sản xuất rượu chưng cất

Sản xuất rượu chưng cất gồm có ba nguyên liệu chính: nguyên liệu chứa tinh bột , nước, men rượu

1.1 Nguyên liệu chứa tinh bột

Nguyên tắc về nguyên liệu chính dùng để sản xuất rượu chưng cất là có thể dùng bất

kỳ nguyên liệu nào có chứa hàm lượng gluxit cao có thể lên men trực tiếp hoặc có thểthủy phân thành đường lên men được Do đó, nguồn nguyên liệu dùng để sản xuất rượu làrất đa dạng, tuy nhiên để đảm bảo nguồn nguyên liệu là sẵn có và giá thành phù hợpngười ta chủ yếu sản xuất rượu từ gạo tẻ, gạo nếp, sắn và ngô, Các nguyên liệu khácnhau sẽ tạo ra sản phẩm có mùi vị đặc trưng khác nhau

Đối với sản xuất rượu thì thành phần quan trọng nhất là Gluxit lên men được,gồmtinh bột và một số đường Gluxit trong tự nhên được chia làm ba nhóm chính la

̀:Monosaccarit, oligo và polysaccarit

- Monosaccarrit là những gluxit đơn giản không thể thuỷ phân được Trong

đó lại chia ra : monosaccarrit trioza, tetroza, pentoza, và hexoza Trong thiên nhiênphổ biến nhất là hexoza và pentoza Hexoza là gluxit lên men được, dưới tác dụngcủa nấm men đa số hexoza sẽ biến thành rượu và CO2 Pentoza thuộc loại gluxitkhông lên men được

- Oligosaccarrit là những gluxit chứa từ 2 đến 10 gốc monosaccarrit Trong thiênnhiên phổ biến nhất là oligo chứa 2 hoặc 3 gốc mono Trong đó disaccarit dễ dàng chuyểnhoá thành rượu và CO2 dưới tác dụng của hệ zymaza nấm men, còn trisaccarrit chỉ lênmen được 1/3

- Polisaccarrit là những gluxit chứa từ 10 gốc mono trở lên Dưới tác dụng của axit,nhiệt độ hoặc enzim chúng sẽ bị thuỷ phân và tạo thành các phân tử thấp hơn là oligohoặc cuối cùng là monosaccarrit

Bảng 1 Thành phần hóa học 1 số loại gạo

1.1.2 Sắn

Sắn là nguyên liệu mà trong thành phần có có chứa hàm lượng tinh bột cao, nguồnnguyên liệu dồi dào và giá thành tương đối rẻ nên nó thường được sử dụng làm nguồnnguyên liệu chính trong sản xuât rượu chưng cất

Sắn gồm có thành phần cơ bản: vỏ, thịt củ và lõi Trong đó thịt củ là nơi chứa tinh bộtnhiều nhất nên nó được sử dụng trong sản xuất rượu chưng cất Tuy nhiên để nâng caohiệu suất của quá trình sản xuất, người ta chủ yếu sử dụng sắn khô để làm nguyên liệu đầuvào thông qua quá trình cắt lát và phơi khô

Bảng 2 Thành phần hóa học củ sắn

Bên cạnh đó, sắn có phazeolunatin gồm 2 glucozit: Linamarin và Lotaustralin khôngđộc, nhưng khi bị thủy phân thì các glucozit này sẽ giải phóng HCN là một chất gây độccho cơ thể Tuy nhiên, chất này dễ bay hơi và dễ hòa tan trong nước lạnh hay nước vôinên dễ loại bỏ Sắn khi ngâm nước hoặc thái lát và phơi khô sẽ làm giảm đáng kể hàmlượng HCN Hàm lượng HCN trong sắn khô còn lại là không đáng kể, không gây ảnhhưởng đến quá trình lên men và các muối xyanat là hợp chất không bay hơi nên dễ dàngtách ra khỏi sản phẩm thông qua quá trình chưng cất ở công đoạn sau

Bảng 3 Thành phần hóa học 1 số loại hạt khác

Loại Nước protit Chất béo Gluxit Xenlulozo Tro

Hiện nay, bánh men được chia làm hai loại:

- Bánh men ngọt dùng để làm rượu nếp

- Bánh men đắng dùng để nấu rượu trắng Thành phần chính của bánh men thườngbao gồm ba thành phần chính: bột gạo, men giống và chất ức chế sự phát triển của vi sinhvật Dựa vào loại chất ức chế sự phát triển của vi sinh vật được sử dụng, người ta chiabánh men đắng thành ba loại là men thường ( bổ sung một ít kháng sinh), men thuốc bắc (

có bổ sung một số loại thuốc bắc để sát trùng và tạo hương vị) và men lá (bổ sung các láthuốc có tác dụng sát trùng nhưng không phải là thuốc bắc)

Tuy nhiên, ở mỗi địa phương, mỗi nhà nấu rượu lại có bí quyết tạo bánh men riêng.Người ta có thể thay đổi thành phần thuốc bắc hay lá thuốc trong men Nên chất lượngrượu nấu không đồng đều

Hệ vi sinh vật trong men rượu giữ vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất rượu,ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng sản phẩm bao gồm nấm mốc, nấm men

và vi khuẩn Mỗi loài đều có vai trò riêng trong quá trình chuyển hóa nguyên liệu và quátrình lên men

1.2.1 Nấm men

Nấm men chính được sử dụng trong bánh men thường bao gồm Endomycosis Fibuligenes và saccharomyces cerevisiae có vai trò trong quá trình chuyển hóa đường

thành rượu và CO2 ( quá trình rượu hóa) Ngoài ra, Endomycosis Fibuligenes còn có thêm

vai trò thủy phân tinh bột thành đường ( quá trình đường hóa)

Nấm men trong sản xuất rượu phải có các tính chất sau:

- Có sức phát triển mạnh khi tiến hành len men

- Có thể tiết ra hệ enzym nhiều để lên men nhanh chóng

- Có khả năng chịu được độ cồn cao trong quá trình len men

- Chịu được môi trường có độ acid cao

- Có thể len men ở nhiệt độ tương đối cao

• Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces là loài nấm men lên men nổi có hình dạng chủ yếu là hình cầu, ovan,

…Kích thước của nấm men đơn bào là 4-8 µm, nấm men dạng sợi là 5 – 10 µm Hìnhthức sinh sản theo kiểu nảy chồi, phân đôi, bào tử Thuộc loài kị khí không bắt buộc, tùytheo từng điều kiện:

- Trong điều kiện có oxy, nấm men sẽ phát triển sinh khối

- Trong điều kiện không có oxy, chuyển đường thành rượu

Saccharomyces cerevisiae có khả năng lên men rất nhiều loại đường khác nhau như

glucose, saccharomyces, maltose, galactose Chúng đáp ứng được yêu cầu cần thiết củachủng nấm men trong rượu, có nghĩa là chúng có khả năng chịu được dộ acid và khả nănglên men rượu ở nhiệt độ cao khoảng 36 – 40oC Điều kiện lên men tối thích là ở nhiệt độ

từ 28 – 32oC và pH từ 4.5-5.5 Đặc trưng nhất là nấm men có khả năng chịu được thuốcsát trùng (Na2SiF6) với nồng độ 0.02-0.025%

Các loài nấm mốc thường được sử dụng trong sản xuất banh men bao gồm:

Aspergillus, Mucor và Rhizopus

• Aspergillus

Các giống nấm mốc thuộc Aspergillus awamorii và Aspergillus usami tạo ra nhiều

glucoamylose Hai loài này sinh bào tử màu đen, nhìn thấy được bằng mắt thường, sựxuất hiện của chúng trong bánh men là rất phổ biến

Aspergillus oryzae

- Nấm có màu vàng ngà nên được gọi là mốc vàng hoa cau Khi nấm mớiphát triển, hệ sợi có màu trắng sau đó chuyển sang màu lục và khi già hệ sợi sẽ cómàu vàng

- Khả năng sinh enzym rất mạnh, chủ yếu là amylose, protease, maltase

- Nhiệt độ tối ưu phát triển khoảng 30-32oC

Aspergillus niger

- Còn có tên gọi khác là mốc đen Bào tử tương đối lớn và rất đen Khi mớiphát triển sợi nám màu trắng sau đó sẫm lại nhưng không hoàn toàn đen Từ mộtsợi đầu tiên, sau đó chúng phan nhánh tạo ra 2-4 nhánh nhỏ, phát triển thành nhữngbào tử có màu đen tuyền

- Nấm này có khả năng tạo rất nhiều enzym amylase, đồng thời nó có thể tạo

ra acid citric từ dịch đường làm ảnh hưởng đén màu sắc thành phẩm

- Enzym protease từ nấm mốc này hoạt động ở pH là 2,5-3,5 và nhiệt độ thíchhợp phát triển 30-33oC

• Mucor và Rhizopus

Hai loài này có hình dạng giống nhau, chỉ khác phần hệ sợi cơ chất

Rhizopus có màu trắng xám, rẽ giả màu vàng, bọc bào tử hình cầu Bào tử kín và

phân nhánh

Mucor màu trắng có dạng sợi hình ống, nhung hay len, không có thân bò, cuống bọc

bào tử dựng đứng, tận cùng bằng bọc bào tử dạng đơn hay phân nhánh

Cả Mucor và Rhizopus đều có khả năng sinh enzym amylase và protease.Một số chủng Mucor có khả năng sản sinh hai hệ enzym diastase dường hóa tinh bột và lên men

rượu từ đường Do đó, chúng có khả năng len men trực tiếp tinh bột thành rượu

Hơn thế, cả hai loại nấm mốc này khi lên men rượu đều tạo hương thơm cho sảnphẩm

Ngoài ra, còn có pencillium là giống nấm mốc tạo bào tử màu xanh Loài này có khả

năng tạo ra hệ enzym giúp quá trình đường hóa mạnh nhưng lại gây mùi khó chịu trongsản phẩm

1.2.3 Vi khuẩn

Trong bánh men có rất nhiều loại vi khuẩn phát triển, nhưng chủ yếu là vi khuẩnlactic và vi khuẩn acetic Các loài vi khuẩn thường làm chua môi trường, các vi khuẩn nàythường xuất hiện vào giai đoạn đầu quá trình lên men

Thời gian đầu quá trình lên men, quá trình này xảy ra có lợi vì pH môi trường dochúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển Tuy nhiên pH xuống quáthấp lại ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men.Mặt khác, trong giai đoạn sau, nếu dịch lênmen có oxy thì vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa rượu thành acid acetic, làm giảm lượng cồn tạothành, không có lợi

1.3 Nước

Nước là một nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất rượu Chất lượngnước sử dụng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng rượu sau này Theo tiêu chuẩn ViệtNam, nước dùng để sản xuất và pha chế rượu phải đạt tiêu chuẩn 01:2009/BYT thông quacác chỉ tiêu như sau:

Bảng 4 Chỉ tiêu chất lượng nước

vị

Giới hạn tối đa cho phép

Phương pháp thử

Mức độ giám sát

TCVN 6185 - 1996(ISO 7887 - 1985) hoặcSMEWW 2120

A

-Khôngcómùi, vịlạ

Cảm quan, hoặc SMEWW

2150 B và 2160 B A

3 Độ đục(*) NTU 2

TCVN 6184 - 1996(ISO 7027 - 1990)hoặc SMEWW 2130 B

A

-Trongkhoảng6,5-8,5

10 Hàm lượng

Clorua(*) mg/l 250

300(**)

TCVN6194 - 1996(ISO 9297 - 1989) hoặcSMEWW 4500 - Cl- D

A

11 Hàm lượng Crom

tổng số mg/l 0,05

TCVN 6222 - 1996(ISO 9174 - 1990) hoặcSMEWW 3500 - Cr -

C

14 Hàm lượng Florua mg/l 1,5

TCVN 6195 - 1996(ISO10359 - 1 - 1992) hoặcSMEWW 4500 - F-

B

17 Hàm lượng Thuỷ mg/l 0,001 TCVN 5991 - 1995 (ISO B

ngân tổng số 5666/1-1983 - ISO 5666/3

0

TCVN 6187 - 1,2 :1996(ISO 9308 - 1,2 - 1990) hoặc

0

TCVN6187 - 1,2 : 1996(ISO 9308 - 1,2 - 1990) hoặcSMEWW 9222

A

2 Tổng quan về quy trình sản xuất rượu chưng cất

2.1 Quy trình sản xuất bánh men

2.1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất bánh men

Ngâm

Phối trộn Xay Làm ráo nước

Sơ đồ 1 Quy trình sản xuất men

2.1.2 Thuyết minh quy trình sản xuất bánh men

Gạo dùng để sản xuất bánh men thường là gạo tẻ, chất lượng tương đối tốt không bị

ẩm, mốc đã được xay sơ bộ chưa kỹ được đem đi ngâm trong nước sạch khoảng 1-2 giờ

nhằm mục đích làm sạch và làm mềm gạo Sau đó vớt gạo ra và để thật ráo nước để côngđoạn tiếp theo là xay gạo, gao sẽ mịn mà không bị vón cụt.

Gạo mịn xay xong được phối trộn cùng với men giống khô với tỉ lệ 150-300 gam sovới 10kg bột và chất ức chế vi sinh vật ( thuốc bắc, lá thuốc hay kháng sinh tùy thuộc vàotừng cơ sở sản xuất), thường là sử dụng thuốc bắc vì nó có khả năng làm tăng mùi vị chosản phẩm

Sau khi phối trộn, nặn nguyên liệu trên thành hình tròn có đường kính từ 3-5 cm.Khối nguyên liệu sau khi xay phải có độ ẩm từ 50-55% Độ ẩm này thích hợp để địnhhình bánh mà không bị chảy nước hay tơi bột Nếu độ ẩm cao quá sẽ tạo điều kiện cho visinh vật gây hư hỏng phát triển

Sau khi nặng bánh xong, tiến hành ủ bánh men ơ# nhiệt độ phòng khoảng 2-3 ngày.Sau đó, kiểm tra thấy bánh men phòng lên, có các chấm đen trên bề mặt do nấm mốc pháttriển thì đem phơi khô ngoài nắng hoặc sấy bằng máy ở nhiệt độ khoảng 30-35oC

Rượu chưng cất

Bã hèm Bánh men

2.1 Quy trình cơ bản sản xuất rượu chưng cất

2.1.1 Sơ đồ quy trình cơ bản sản xuất rượu chưng cất

Sơ đồ 2 Quy trình cơ bản sản xuất rượu chưng cất

2.1.2 Thuyết minh quy trình cơ bản sản xuất rượu chưng cất

a Xử lí nguyên liệu

Tùy theo từng loại nguyên liệu khác nhau sẽ có cách xử lí khác nhau, tuy nhiên đốivới tất cả các nguyên liệu đều phải trải qua quá trình làm sạch để loại bỏ tạp chất nângcao chất lương của sản phẩm sau này Sau đó nguyên liệu sẽ được đem đi nghiền sơ bộ đểphá vỡ màng tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nấu ở công đoạn sau

b Nấu nguyên liệu

Mục đích của quá trình nấu là làm cho hạt tinh bột trương nở, giải phóng amilose vàamilosepectin, chuyển hạt tinh bột từ trạng thái không tan thành trạng thái hòa tan trongnước Thực chất, đây được gọi là quá trình hồ hóa tinh bột

Tỉ lệ giữa nước và nguyên liệu, nhiệt độ nấu và thời gian nấu phụ thuộc vào bản chấtcủa từng loại nguyên liệu khác nhau nhưng lượng nước phải đảm bảo đủ để quá trình hồhóa có thể diễn ra bình thường

Các biến đổi:

- Vật lí:

+ Nhiệt độ và độ nhớt tăng

+ Nguyên liệu trương nở làm tăng thể tích

+ Thay đổi tỉ trong của nguyên liệu

- Hóa lí:

+ Xảy ra sự trương nở và hút nước của hạt tinh bột

+ Liên kết Hydro bị phá vỡ bởi nhiệt làm cấu trúc hạt tinh bột bị phá vỡ

- Hóa sinh:

+ Vô hoạt enzym

+ Ức chế các phản ứng hóa sinh diễn ra trong nguyên liệu

- Sinh học: tiêu diệt phần lớn hệ vi sinh vật có trong nguyên liệu

• Thiết bị nấu cơm

Tủ nấu cơm

Thông số kỹ thuật:

− Năng suất/khay : 2.5 kg/khay

− Số khay : 4-6-8-10-12-24 khay

− Thời gian : 60-75 phút/mẻ

Thông số kỹ thuật:

− Làm bằng inox SUS 304 dày 1.2 ly

− có 2 lớp cách nhiệt, được cắt gấp bằng máy thủy lực,

− che mối hàn bằng khí Agon tránh hiện tượng oxyhóa

Thông số kỹ thuật:

• Thiết bị trộn bột

Thông số kỹ thuật

- Tiếp theo, các phân tử đường vừa được tạo ra lại là nguồn cơ chất cho nấmmen thực hiện quá trình chuyển hóa thành C2H5OH và CO2 được gọi là quá trìnhrượu hóa Quá trình này được thực hiện trong điều kiện yếm khí

Quá trình lên men rượu diễn ra do nấm men sử dụng đường để tạo thành rượuetylicvà CO2 CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ tạo thành bọt khí bám vào bề mặtnấm men và làm các tế bào nấm men nổi lên trên, khi lên đến bề mặt, bọt khí vỡ ra và tếbào nấm men lại chìm xuống tạo ra sự đảo trộn giúp quá trình lên men được tốt hơn.Các biến đổi:

- Vật lí:

+ Nhiệt độ nguyên liệu tăng lên

+ Độ nhớ khối nguyên liệu giảm xuống

- Hóa lí: từ trạng thái pha rắn chuyển thành hai pha rắn và lỏng

- Hóa sinh: xảy ra ba quá trình tăng sinh khối, đường hóa và dịch hóa

- Hóa học:

+ Hàm lượng acid hữu cơ tăng do quá trình chuyển hóa đường của nấm men+ Hàm lượng C2H5OH tăng cao khi kết thúc quá trình lên men

+ Hàm lượng tinh bột của nguyên liệu giảm còn rất thấp

• Thiết bị lên men

Dung tích: Thiết kế và chế tạo các nồi lên men từ 5 – 1.000 lít

Đặc tính kỹ thuật:

− Nồi được chế tạo bằng inox

− Các thiết bị, linh kiện ngoại nhập và theo yêu cầu khách hàng

− Khử trùng bằng điện, có thiết bị báo nhiệt, ngắt nhiệt tự động

− Đặt tốc độ khuấy, nhiệt độ lên men, thời gian lên men, lượng khí

− Có hệ thống làm lạnh bằng nước và bơm làm mát tự động

− Hiển thị thời gian, đặt thời gian lên men liên tục hoặc gián đoạn

− Có hệ thống lọc khí vô trùng

− Có thể lắp thêm hệ thống báo pH, DO và các bơm cấp chất phá bọt, axit, bazơ

f Lọc

Sau khi quá trình lên men kết thúc, ta tiến hành lọc để thu lấy dịch lên men và loại bỏ

bã hèm Bã hèm có thể được tận dụng lại để sản xuất thức ăn chăn nuôi

• Thiết bị lọc khử độc tố trong rượu

Thông số kỹ thuật chính

− Điện áp: 220V

− Kích thước: 1,2 m x 0,8 m x 1,3 m

− Năng suất: 250 – 300 lít/ giờ

− Số cột lọc đa tầng: 01 (Cao 60cm, đường kính 22cm)

− Số cột lọc khử: 03 (cao 0,5m, đường kính 11cm)

− Số lõi lọc Micro: 03 lõi

− Công suất máy bơm 0,75 kw

− Khung máy bằng inox

g Chưng cất

Sau quá trình lọc ta thu được dịch lọc bao gồm C2H5OH và các sản phẩm khác củaquá trình lên men, ta tiến hành chưng cất dịch lọc trên để loại bỏ các tạp chất không mongmuốn và thu được rượu thành phẩm dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ sôi giữa các chất.Ở

áp suất thường, rượu sôi và bốc hơi ở 78ºC, còn nước là 100ºC

Quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách đun sôi hỗn hợp lên men, hơi bay lênđược dẫn qua ống dẫn và được làm lạnh bằng cách cho qua bồn nước để ngưng tụ rượu.Dung dịch rượu thu được trong suốt có mùi thơm đặc trưng và nồng độ rượu sẽ giảmdần theo thời gian chưng cất Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà ta có thể tiến hành phatrộn các loại rượu thu được ở các khoảng thời gian chưng cất khác nhau để tạo ra rượu cónồng độ cao thấp khác nhau

• Thiết bị chưng cất