Công nghệ sản xuất rượu, bia và nước giải khát

Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 122 MỤC LỤC Chương 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU ETYLIC ................. 1 1.1 NGUYÊN LIỆU VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT...................................................1 1.1.1 Ngô (bắp) .........................................................................................................1 1.1.2 Sắn....................................................................................................................2 1.1.3 Khoai ................................................................................................................2 1.1.4 Các nguyên liệu khác .......................................................................................3 1.1.5 Mật rỉ đường.....................................................................................................3 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC.................4 1.2.1 Sơ đồ tổng quát ................................................................................................4 1.2.2 Các phương pháp sản xuất điển hình ...............................................................5 1.2.2.1 Quy trình sản xuất etanol từ nguyên liệu chứa nhiều tinh bột ......................5 1.2.2.2 Chưng cất và tinh chế cồn etylic.................................................................13 1.2.2.3 Tổn thất trong sản xuất và hiệu suất rượu...................................................24 Chương 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHO............ 28 2.1 TỔNG QUAN, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM...........................................................28 2.1.1 Nhóm vang không có gas....................................................................................29 2.1.1 Nhóm vang có gas...............................................................................................29 2.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VANG NHO TRẮNG, CHAMPAGNE VÀ RƯỢU NGUYÊN LIỆU CHO COGNAC ...............................................................................29 2.2.1 Đặc tính chung của nhóm rượu...........................................................................29 2.2.2 Giới thiệu quy trình công nghệ ..........................................................................29 2.2.3 Những quá trình lên men vang nho trắng không bình thường, nguyên nhân gây ra và phương pháp khắc phục ......................................................................................37 2.3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VANG NHO ĐỎ ......................................................39 Chương 3 KỸ THUẬT SẢN XUẤT BIA ...................................... 48 Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 123 I. NGUYÊN LIỆU DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT BIA .................................................49 4.1 Malt ...................................................................................................................48 4.1.1 Đại mạch .......................................................................................................49 4.1.2 Làm sạch và phân loại....................................................................................52 4.1.3 Rữa và sát trùng ............................................................................................52 4.1.4 Ngâm hạt .......................................................................................................53 4.1.5 Ươm mầm .....................................................................................................58 4.1.6 Sấy malt .........................................................................................................65 4.1.7 Các tác nghiệp công nghệ sau khi sấy ...........................................................70 4.1.8 Các chỉ tiêu chất lượng của malt bia..............................................................71 4.1.9 Sản xuất một số loại malt đặc biệt .................................................................72 4.2 Hoa houblon.....................................................................................................74 4.2.1 Vai trò của hoa houblon đối với công nghệ bia .............................................74 4.2.2 Các chất có giá trị của hoa houblon đối với công nghệ bia ..........................74 4.2.3 Bảo quản hoa houblon....................................................................................77 4.2.4 Các dạng chế phẩm hoa houblon ..................................................................77 4.3 Nước..................................................................................................................78 4.3.1 Sự ảnh hưởng của nước đến tiến trình công nghệ .........................................78 4.3.2 Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng của bia ...........................................79 4.3.3 Những yêu cầu cơ bản của nước dùng để nấu bia .........................................79 4.4 Nguyên liệu thay thế .........................................................................................80 4.4.1 Nguyên liệu giàu tinh bột...............................................................................80 4.4.2 Các nguyên liệu giàu đường .........................................................................80 II. KỸ THUẬT SẢN XUẤT BIA...........................................................................81 4.1 Quy trình công nghệ .........................................................................................81 4.2 Làm sạch nguyên liệu .......................................................................................81 4.3 Nghiền nguyên liệu ...........................................................................................81 Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 124 4.3.1 Mục đích của quá trình nghiền.......................................................................81 4.3.2 Yêu cầu của việc nghiền nguyên liệu ............................................................82 4.3.3 Cách tiến hành................................................................................................82 4.4 Nấu nguyên liệu ...............................................................................................83 4.4.1 Mục đích .......................................................................................................83 4.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu ......................................................83 4.4.3 Các quá trình xảy ra khi nấu bia ...................................................................84 4.4.4 Các phương pháp nấu bia ..............................................................................85 4.5. Lọc dịch đường ...............................................................................................86 4.5.1 Mục đích ........................................................................................................86 4.5.2 Cách tiến hành ...............................................................................................86 4.6 Houblon hóa......................................................................................................87 4.6.1 Mục đích .......................................................................................................87 4.6.2 Các quá trình xảy ra ......................................................................................87 4.6.3 Cách tiến hành houblon hóa ..........................................................................88 4.7 Lắng trong và làm lạnh dịch lên men...............................................................90 4.7.1 Mục đích .......................................................................................................90 4.7.2 Các quá trình xảy ra ......................................................................................90 4.7.3 Phương pháp thực hiện .................................................................................91 4.8 Lên men dịch đường ........................................................................................91 4.8.1 Mục đích của quá trình..................................................................................91 4.8.2 Các quá trình xảy ra ......................................................................................92 4.8.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ..............................................93 4.8.4 Phương pháp thực hiện .................................................................................86 4.9 Làm trong bia (lắng, lọc, ly tâm…) ................................................................100 4.10 Ổn định bia....................................................................................................102 4.11 Chiết bia ........................................................................................................103 Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 125 4.12 Các phương pháp nâng cao độ bền cho bia .................................................104 4.12.1 Khái niệm về độ bền ................................................................................104 4.12.2 Các phương pháp xử lý bia .......................................................................104 4.13 Các chỉ tiêu chất lượng của bia ....................................................................106 4.13.1 Thành phần hóa học của bia......................................................................106 4.13.2 Các chỉ số cảm quan của bia ....................................................................107 Chương 4 KỸTHUẬT SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT ........... 109 1 Đồ hộp chôm chôm...........................................................................................110 1.1 Qui trình công nghệ.........................................................................................110 1.2 Thuyết minh quy trình ...................................................................................110 2. Kỹ thuật chế biến cam, quýt .............................................................................117 2.1 Quy trình công nghệ .......................................................................................117 2.2 Thuyết minh quy trình.....................................................................................103 Mục lục, tài liệu tham khảo...................................................................................109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bùi Ái - Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, NXB Đh Quốc gia TP HCM. 2. Từ Triệu Hải ,CaoTích Vĩnh – kỹ thuật chế biến trái cây ,Nhà xuất bản thống kê 2001. 3. Nguyễn Văn Tiếp Kỹ thuật sản xuất đồ hộp rau quả . NXB Thanh niên 2000. 4. Nguyễn Văn Tiếp , Công nghệ sau thu hoạch và chế biến rau quả, NXB KH&KT ,1996. 5. PGS. Trần Minh Tâm , Bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch, NXB Nông nghiệp TP HCM.1997. Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 1 Chương 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU ETYLIC Nguyên tắc cơ bản Có thể sử dụng tất cả nguyên liệu chứa đường lên men được hoặc nguyên liệu chứa gluxit có thể chuyển hoá thành thành đường lên men được để sản xuất rượu etylic. Dựa trên nguyên tắc đó, người ta chia ra ba nhóm nguyên liệu sau: - Nguyên liệu chứa nhiều tinh bột: gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì, đại mạch… - Nguyên liệu chứa đường: rỉ đường, nước mía, trái cây chín… - Nguyên liệu chứa nhiều cellulose: rơm rạ, gỗ vụn, mùn cưa… 1.1 Nguyên liệu và yêu cầu kỹ thuật Trên thực tế, chỉ có hai nhóm nguyên liệu đầu được sử dụng trong sản xuất, nhóm thứ ba do hiệu quả kinh tế kém nên không được sử dụng. Ở nước ta, gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ trương dùng gạo để nấu rượu mà khuyến khích dùng ngô, sắn, khoai… thay thế. 1.1.1 Ngô (bắp) Được trồng nhiều ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới như Trung Mỹ, Châu Á…, Hạt ngô có chứa nhiều tinh bột, một ít đường, dùng để sản xuất rượu etylic rất tốt. Cấu tạo của hạt ngô gồm phôi và nội nhũ. Phôi chiếm từ 12 ÷15% trọng lượng hạt còn lại là nội nhũ. Tinh bột ngô chủ yếu nằm trong nội nhũ, trong đó gồm 10÷15% amylose và 85÷90% là amylopectin. Ngoài ra trong nội nhũ còn 0.5÷06% acid béo. Các hợp chất chứa Nitơ trong hạt ngô hầu hết protein, phần lớn thuộc nhóm zein, ngoài ra còn có prolamin, glutelin; albumin hầu như không có; globulin chiếm khoảng 0.4% trọng lượng hạt. Zein là dạng protein không đầy đủ vì thiếu các acid amin không thay thế như: triptophan, lysin. Đặc biệt, hàm lượng chất béo ở ngô nhiều hơn những loại ngũ cốc khác và tập trung chủ yếu ở phôi (chiếm 30÷40 trọng lượng phôi), chất béo này đa số là acid chưa Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 2 no, màu vàng nhạt, chiếm 72% tổng lượng chất béo, thường ta tách phôi ra để làm bơ nhân tạo hay dầu ăn, hạt ngô đã tách phôi dùng để nấu rượu. Gluxit trong ngô gồm có: - Tinh bột: 43.47 – 61.8%; - Đường: 1.76 – 4.62%; - Destrin và pectin: 1.09 – 14.67%. Bảng 1.1 cho biết thành phần % một số hạt ngũ cốc. Bảng 1.1 Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro Ngô Thóc Đại mạch Lúa mì 14.0 12.0 14.0 14.0 10.0 6.7 10.5 12.0 4.6 1.9 2.1 1.7 67.9 63.8 66.4 68.2 2.2 10.4 4.5 2.0 1.3 5.2 2.5 1.6 1.1.2 Sắn (khoai mì) Thường được trồng nhiều ở vùng đất đồi, không cần nhiều đến chăm bón, năng suất trung bình 8 – 10tấn/ha, thời gian sinh trưởng từ 10-12 tháng. Có nhiều loại sắn khác nhau như sắn đắng, sắn ngọt hoặc dựa vào màu sắc chia ra sắn vàng và sắn trắng. Thành phần hoá học của sắn tươi và khô như bảng 1.2 Bảng 1.2 Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro Sắn tươi Sắn khô 70.25 13.12 1.2 0.205 0.41 0.41 26.58 74.74 1.11 1.11 0.54 1.69 Đặc biệt chú ý là trong sắn có acid HCN rất độc, với hàm lượng 0.007 – 0.24% trọng lượng, HCN thường tập trung ở vỏ và xơ. Sắn càng đắng thì càng chứa nhiều HCN. Để tách HCN ta có thể ngâm trong nước sạch hoặc nước vôi. 1.1.3 Khoai Trên thế giới khoai được dùng như một nguyên liệu chính để sản xuất cồn etylic. Loại khoai được dùng phổ biến nhất là khoai lang, ngoài ra thỉnh thoảng Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 3 cũng có dùng khoai tây. Thành phần hoá học khoai lang, khoai tây (% khối lượng) theo bảng 1.3. Trong tinh bột khoai lang có chứa từ 13-25% là amylose và 77-87% là amylopectin. Khoai lang tươi rất khó bảo quản, thường ta phải cắt lát phơi khô hoặc sấy. Bảng 1.3 Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro Khoai tây tươi Khoai lang tươi Khoai lang khô 74.9 68.1 12.9 1.99 1.6 6.1 0.15 0.50 0.50 20.8 27.9 76.7 0.98 0.90 1.4 1.09 1.00 2.4 1.1.4 Các loại ngũ cốc khác Ở nước ta thường dùng một số ngũ cốc như: ngô, khoai, sắn, tấm, cám gạo… Thành phần (%) một số hạt ngũ cốc phổ biến như bảng 1.4 Bảng 1.4 Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro Gạo giã Gạo xay Tấm Cám 12.6 11.6 11.8 12.5 9.00 9.10 8.90 13.17 0.5 2.45 1.00 10.12 77.0 74.79 77.0 38.72 0.40 0.65 0.60 14.05 0.50 1.41 0.70 11.44 1.1.5 Mật rỉ đường Là phế liệu chứa nhiều đường không kết tinh trong sản xuất đường mía hoặc củ cải đường. Thông thường tỉ lệ rỉ đường trong sản xuất đường mía khoảng 3-3.5% trọng lượng mía. Tuỳ thuộc vào giống mía, điều kiện trồng trọt, công nghệ sản xuất… thành phần rỉ đường dao động như sau: nước 15-20%, chất khô 80-85%. Trong đó 60% là đường (40% sacarose, 20% fructose và glucose), 40% chất phi đường). Thành phần phi đường có khoảng 30-32% chất hữu cơ và 6-10% chất vô cơ. Trong những hợp chất hữu cơ gồm các chất chứa nitơ ở dạng acid amin: acid aspactic, glutamic, leuxin, izoleuxin. Ngoài ra còn một số vitamin. Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 4 Mặt khác, trong rỉ đường luôn có mặt vi sinh vật với mật độ rất lớn. Thường gặp nhất là các vi sinh vật gây màng và gây chua, dẫn tới làm giảm chất lượng rỉ đường. Vì vậy, trong sản xuất ta hay dùng flosillicate natri 2%oo so với trọng lượng rỉ đường để bảo quản. Ưu điểm của việc sử dụng rỉ đường để sản xuất cồn etylic so với những nguyên liệu khác là: - Giá rẻ. - Khối lượng lớn, dồi dào. - Sử dụng tiện lợi. - Nguồn cung cấp ổn định. - Không vi phạm chính sách lương thực. 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC 1.2.1 Sơ đồ tổng quát Hình 1.1 Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 5 Tuỳ thuộc vào điều kiện ban đầu, các điều kiện khách quan, chủ quan ở mỗi nơi sẽ áp dụng những phương pháp đặc trưng riêng. Ở mỗi phương pháp đều có thể áp dụng theo 3 chiều hướng: gián đoạn, bán liên tục, liên tục. 1.2.2 Các phương pháp sản xuất điển hình 1.2.2.1 Quy trình sản xuất etanol từ nguyên liệu chứa nhiều tinh bột Dựa trên cơ sở sử dụng nấm mốc chia ra 2 phương pháp. A. Phương pháp Amylo: Đây là phương pháp cổ điển. Nấm mốc dùng đường hoá tinh bột được nuôi cấy ban đầu trong phòng thí nghiệm ở điều kiện môi trường đặc, nhưng khi đưa vào sử dụng thì nấm mốc phát triển và đường hoá trong môi trường tương đối loãng (nấm được nuôi và phát triển theo phương thức chìm sâu). Hiện nay phương pháp này vẫn còn dùng phổ biến ở một số nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Phương pháp Amylo có những đặc điểm sau: - Nhờ đường hoá khá triệt để nên hiệu suất rượu so với nguyên liệu cao. - Tuy nhiên, do chu kỳ một mẻ rượu kéo dài nên năng suất hạn chế. - Nhược điểm lớn của phương pháp này là kén chọn nguyên liệu: chỉ thích hợp với gạo, bắp (do độ nhớt thấp khi hồ hoá). Mặt khác do thiết bị dùng đường hoá (nấm mốc) và lên men (nấm men) nên chế độ kiểm soát vi sinh vật rất chặt chẽ. Sơ đồ quy trình công nghệ Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 6 Hình 1.2 Thực hiện: Bột và nước được phối trộn theo một tỉ lệ thích hợp ( 1.5:3) ở thùng ngâm (15-30phút), đồng thời dùng H2SO4 330Be (4-6lit/tấn bột) hoặc HCl 200Be (8-9lít/tấn bột), sau đó chuyển qua nồi nấu có cánh khuấy, áp lực nấu trong nồi đạt từ 3.5-4.2at, thời gian nấu từ 60-90phút tuỳ loại bột. Sau khi nấu thành cháo chín, cháo được chuyển qua thùng ủ (thùng đường hoá và lên men). Dùng nước dội nguội thùng ủ để hạ nhiệt độ khối cháo từ 1000C xuống còn khoảng 390C, kiểm tra độ chín của cháo (bằng tốc độ lọc cháo, độ Bal từ 12- 18%). Mở van nén khí, đưa bình cầu 1lit mốc giống vào thùng ủ, tiến hành đường hoá từ 35-40h, đồng thời liên tục mở khí nén. Kiểm tra khi độ đường đạt 50-60g/l thì tiếp thì tiếp tục đưa một bình cầu đựng 1lit nấm men vào, mở mạnh van nén khí để hạ áp nhiệt độ xuống còn khoảng 320C, nén khí liên tục trong 24h để phát triển sinh khối nấm men, đồng thời tiếp tục quá trình đường hoá. Kiểm tra thấy độ đường đạt 90-100g/l thì dừng khí nén, thực hiện quá trình lên men kỵ khí để sinh etanol. Sau 72-96h tiến hành kiểm tra độ rượu, đường sót, acid, nhiệt độ và tình trạng nấm men… để quyết định thời điểm kết thúc thời điểm lên men. Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 7 1- Phiễu ngâm nguyên liệu; 2- Cửa nạp nguyên liệu vào nồi nấu; 3- Nồi nấu; 4- Hệ thống truyền động; 5- Van an toàn; 6- Bình dầu chống tắt ống dẫn ra áp kế; 7- Áp kế; 8- Ống xả hơi thừa; 9- Ống hơi chính; 10- Ống hơi phụ thuộc vào nồi; 11- Ống lấy mẫu; 12- Ống dẫn khối nấu sang thùng ủ; 13- Bình chứa acid; 14- Ống nước 1- trục khuấy; 2- cánh khuấy máy chèo; 2’- cánh khấy mỏ neo; 3,3’- vòng xả nước làm nguội; 4- ống dẫn cháo vào; 5- ống cấy nấm mốc, nấm men; 6- ống đo nhiệt độ; 7- bình lọc khí; 8- kính quan sát; 9- bình lọc CO2; 10- ống sang hèm từ thùng này sang thùng khác khi hư hỏng; 10’- ống ráp với ống sang hèm; 11- ống ra từ đáy có thể ráp với ống dẫn hèm ra 2 ống dẫn hơi khí nén; 12,12’- ống thăm dò. Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK 8 B. Phương pháp Mycomalt Mycomalt là chế phẩm của nấm mốc, được nuôi cấy trên bề mặt của môi trường đặc gồm cám bổi hoặc bột ngô và trấu. Lượng chế phẩm thô dùng đường hoá khá lớn