Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu đặc sản từ nguyên liệu ngô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ******** NGUYỄN THỊ HÀ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU ĐẶC SẢN TỪ NGUYÊN LIỆU NGÔ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học LUẬN VĂN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

********

NGUYỄN THỊ HÀ

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU

ĐẶC SẢN TỪ NGUYÊN LIỆU NGÔ

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN THANH HẰNG

Hà Nội – 2012

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Cuối cùng, tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn./

Ngày tháng năm 2012

Học viên

Nguyễn Thị Hà

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học mà bản thân

tôi đã trực tiếp thực hiện Tất cả các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn

là trung thực, khách quan và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình nào

khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Nguyễn Thị Hà

Trang

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

1.1 Sơ lược lịch sử sản xuất rượu ở Việt Nam và trên thế giới 3

1.1.1 Tình hình sản xuất rượu trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình sản xuất rượu tại Việt Nam 61.2 Sản xuất rượu đặc sản theo phương pháp truyền thống 10 1.2.1 Các nguyên liệu để sản xuất rượu theo phương pháp

truyền thống

10

1.2.2 Công nghệ sản xuất rượu đặc sản 19

1.2.2.1 Quy trình sản xuất rượu đặc sản 19 1.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men truyền

1.2.3.4 Một số chế phẩm Enzym được ứng dụng trong sản

xuất rượu

24

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Vật liệu nghiên cứu 27

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

2.2.1 Phương pháp hóa học và hóa lý 27 2.2.1.1 Phương pháp xác định độ ẩm nguyên liệu 28 2.2.1.2 Xác định hàm lượng tinh bột của nguyên liệu 28 2.2.1.3 Xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp

3.1 Khảo sát quy trình sản xuất rượu đặc sản từ nguyên liệu ngô 37 3.1.1 Quy trình sản xuất rượu ngô Thanh Vân – Hà Giang 37 3.1.2 Quy trình sản xuất rượu ngô Bắc Hà – Lào Cai 39 3.1.3 Quy trình sản xuất rượu ngô Ba Bể - Bắc Kạn 41 3.1.4 Quy trình sản xuất rượu ngô Na Hang – Tuyên Quang 443.2 Xác định thành phần của nguyên liệu ban đầu 47

3.2.2 Chất lượng nấm men Saccharomyes cerevisiae 483.3 Nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất rượu đặc sản từ ngô 48 3.3.1 Ảnh hưởng của enzym tinh khiết bổ sung 48 3.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men bổ sung 48 3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian lên men lỏng 493.4 So sánh hiệu suất lên men của quá trình sản xuất rượu đặc sản và

quá trình sản xuất rượu đặc sản đã được cải tiến

50

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới 2005 - 2007

Bảng 1.2: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam 1961 – 20009

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của những bộ phận chính trong hạt ngô

Bảng 1.4: Thành phần hóa học của các nguyện liệu

Bảng 2.1: Lượng cồn thu được theo nguyên liệu

Bảng 3.1: Thành phần của ngô nguyên liệu

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của Enzym tinh khiết bổ sung

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men bổ sung

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian lên men lỏng

Bảng 3.5: So sánh quy trình truyền thống và quy trình nghiên cứu

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới 1961 - 2008

Hình 1.2: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam từ 1961- 2009

Hình 1.3: Quá trình thủy phân tinh bột của ngô với chế phẩm enzym stargen

001

Hình 3.1: Sơ đồ sản xuất rượu ngô Thanh Vân – Hà Giang

Hình 3.2: Sơ đồ sản xuất rượu ngô Bắc Hà – Lào Cai

Hình 3.3: Sơ đồ sản xuất rượu ngô Ba Bể - Bắc Kạn

Hình 3.4: Sơ đồ sản xuất rượu ngô Na Hang – Tuyên Quang

Hình 3.5: Quy trình lên men theo phương pháp cải tiến

MỞ ĐẦU

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Rượu là một loại đồ uống mang hương vị truyền thống đậm đà bản sắc dân tộc, một trong những sản phẩm tiêu biểu của nền văn hóa ẩm thực Việt Nam

Rượu nấu theo phương pháp cổ truyền đã có từ rất lâu, không chỉ ở Việt Nam mà còn có ở nhiều nước khác nhau trên thế giới Rượu thường được gắn liền với các hoạt động văn hóa của nhân dân, trong dịp tết, tiệc tùng, cúng giỗ…

Ở nước ta thì rượu được nấu từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như: gạo, ngô, sắn,… cùng với nhiều loại men khác nhau như: men thuốc bắc, bánh men lá Theo kinh nghiệm cổ truyền thì việc nấu rượu thủ công được tiến hành qua nhiều bước Trước hết, nguyên liệu được đồ chín, làm nguội trộn với men, qua giai đoạn lên men ẩm, lên men lỏng sau đó chưng cất sẽ thu được rượu Rượu nấu, có mùi thơm, vị đặc trưng, êm dịu Chất lượng của rượu thành phẩm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: nguyên liệu, bánh men, nhiệt độ lên men, thời gian lên men cũng như quá trình chưng cất thu sản phẩm Mỗi vùng miền, địa phương khác nhau thì có công thức làm men khác nhau, chính vì thế đã tạo nên những hương vị khác nhau của rượu ở từng địa phương

Trong đời sống xã hội ngày nay, đời sống của người dân được cải thiện, chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao thì nhu cầu về một sản phẩm

đồ uống truyền thống có chất lượng cao được đặt ra Nghề nấu rượu thủ công hiện nay vẫn tồn tại ở nhiều địa phương như rượu làng Vân, rượu ngô Thanh

Hà, rượu ngô Bắc Hà, rượu Ba Bể,… Tuy nhiên rượu ngô mới chỉ được sản xuất ở quy mô hộ gia đình Nhiều địa phương thì rượu ngô đã trở thành đặc sản của vùng miền như rượu ngô Bắc Hà, rượu ngô Ba Bể, rượu ngô Thanh Hà,… Quy trình sản xuất ngô theo phương pháp truyền thống còn có nhiều vấn đề cần quan tâm như năng suất cũng như sự ổn định về chất lượng sản phẩm Vì vậy để có hướng giải quyết những vấn đề trên chúng tôi tiến hành

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

- Đưa ra quy trình sản xuất cải tiến rượu đặc sản từ nguyên liệu ngô

Nội dung của đề tài:

- Khảo sát quy trình sản xuất rượu đặc sản từ nguyên liệu ngô của một

số địa phương

- Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất rượu đặc sản: bổ sung enzym stargen 001, bổ sung nấm men thuần chủng, thời gian lên men lỏng

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

1.1 Sơ lược lịch sử sản xuất rượu trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1 Lịch sử sản xuất rượu trên thế giới

Từ rất lâu, đồ uống chứa cồn đã gắn liền với lịch sử phát triển của con người Nhiều nhà khảo cổ tin rằng rượu vang được làm từ nho đã ra đời cách đây hơn 10.000 năm và những đồ uống khác như bia, rượu mật ong còn xuất hiện sớm hơn Xuyên suốt quá trình lịch sử, rượu đã được dùng một cách rộng rãi với mục đích khác nhau như trong các lễ hội, trận đánh, …Các nhà lịch sử

đã viết rằng từ thời tiền sử, các du mục đã làm ra bia từ ngũ cốc và nước trước khi học được cách làm ra bánh mì người Celtic, Hi lạp cổ, Nauy, Ai cập và Babylon đã có rất nhiều ghi chép về hoạt động sản xuất và tiêu thụ đồ uống có cồn thời đó Những người Ai Cập cổ còn cho rằng rượu là một lễ vật không thể thiếu cho những người đã mất trên hành trình sang thế giới bên kia.[8]

Trên thế giới, các nước khác nhau thì có các loại rượu truyền thống khác nhau Dưới đây là sơ đồ quy trình của một số loại rượu truyền thống của một số nước:

* Rượu sake

Sake là rượu nhẹ truyền thống được nấu từ gạo và qua nhiều công đoạn lên men mà người Nhật gọi là Nihonshu, hoặc Luật Thuế Rượu của Nhật Bản gọi là Seishu Đây là một loại thức uống cổ truyền được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản, nó là một loại vang gạo chứa từ 10 đến 20 % rượu

Những vi sinh vật chủ yếu tham gia trong quá trình lên men sake, các nhà khoa học Nhật gọi nó là nấm mốc koji và nấm men sake Sự đường hóa

trong quá trình sản xuất sake được tiến hành nhờ nấm mốc Aspergillus oryjae,

canh trường nấm mốc này trên gạo hoặc đậu gọi là koji Nấm men sake được phát triển chủ yếu trong quá trình sản xuất moto Nguyên liệu để sản xuất sake là gạo và nước

Quy trình sản xuất được thực hiện như sau:

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Gạo sạch hấp 1000C/1h nuôi mốc koji giống

Nấm men + koji + gạo nấu chín + nước

lên men 10 - 170C trong 15 20 ngày

Pha trộn và thanh trùng

Đóng chai [6]

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

* Sochu

Sochu là thương hiệu quốc gia về rượu truyền thống của Hàn Quốc Nguyên liệu để sản xuất sochu là gạo, khoai ngọt, bột mỳ, bột bắp và kê Quy trình sản xuất được thực hiện như sau:

Gạo sạch hấp 1000C nuôi mốc koji

Koji + nấm men + nước

Trộn đều

Gạo hấp chín nghiền nát nước

Lên men 25 đến 30oC, 15 đến 20 ngày

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Bubod là loại rượu đặc sản truyền thống của Philippine Rượu được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu gạo và thường được gọi là vang gạo Quy trình sản xuất được thực hiện theo sơ đồ sau:

Gạo

Hấp chín

Làm nguội

Giống vi sinh vật cho vào thùng sạch có phủ 1 lớp phomat sống

Lên men trong bóng tối 28 30oC trong 3 5 ngày

Bubod [6]

1.1.2 Tình hình sản xuất rượu tại Việt Nam

Ngành công nghiệp rượu của Việt Nam ra đời và hoạt động độc lập từ rất lâu với vị trí là một nghề thủ công truyền thống Nhiều làng nghề truyền thống đã nổi tiếng khắp cả nước Các loại rượu truyền thống như rượu nếp, rượu cẩm, rượu cần được nấu bằng phương pháp thủ công cũng phổ biến không kém các loại rượu sản xuất công nghiệp Có thể nói rượu được tiêu thụ rộng rãi khắp cả nước với số lượng chủng loại ngày càng phong phú.[9]

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Như ở làng Vân (Bắc Giang), làng Văn Điển (Hà Nội), và một số làng nghề mới phát triển thêm như Xuân Lai (Sóc Sơn – Hà Nội), Quan Đình (Từ Sơn – Bắc Ninh), Đỗ Xá (Hải Dương),…[9]

Tuy có tên gọi rất đa dạng nói trên để chỉ bản chất của loại rượu chưng cất thủ công này, phần lớn các vùng miền cả nước hiện nay vẫn thường gọi tên rượu đơn thuần gắn với tên của địa phương sản xuất rượu như: Rượu Mẫu Sơn – Lạng Sơn, rượu bản Phố - Bắc Hà, rượu Sán Lùng – Bát Xát – Lào Cai, rượu Đao – Yên Bái, rượu Bó Nặm – Bắc Kạn, rượu Ba Bể - Bắc Kạn, rượu làng Vân – Bắc Giang, rượu ngô Thanh Vân – Hà Giang, rượu Kim Long, rượu làng Chuồn, rượu Đá Bạc, rượu Bồng Sơn, rượu Phú Lễ - Bến Tre, rượu Xuân Thạch, rượu Tân Lộc Các loại rượu cần Tây Bắc, Tây Nguyên, đã tạo nên những thương hiệu rượu địa phương nức danh không chỉ với người trong nước mà còn cả người nước ngoài Ngoài ra, cũng thường thấy rượu được gọi theo tên của nguyên liệu chính được sử dụng nấu rượu như: rượu nếp cái hoa vàng, rượu ngô Bắc Hà, rượu nếp cẩm, rượu nếp hương, rượu mầm thóc

Rượu ngô Bản Phố hay còn gọi là rượu ngô Bắc Hà là một thứ rượu ngon đặc sản của người Mông ở Bản Phố, cao nguyên Bắc Hà, Lào Cai Cùng với rượu Táo Mèo và rượu San Lùng, rượu ngô Bản Phố là các danh tửu của Lào Cai Rượu Bản Phố có màu trong như nước suối, lúc mới uống nghe hương vị thơm nồng, sau đó là cảm giác êm dịu Rượu ngô nơi đây say lâu nhưng không làm người ta ngu muội mà cảm giác vẫn sảng khoái Rượu ngô Bản Phố nấu từ nước lấy từ suối Hang Dế Rượu ngô Bản Phố hương thơm thì nồng nàn, quyến rũ, uống vào không gắt, không chua Ngô dùng nấu rượu Bản Phố không phải trồng ở nương rẫy hoặc thung lũng, mà ở trên núi đá cao heo hút Loại ngô này cho bắp chắc, vàng, năng suất không cao, bù lại hạt mềm, bùi và rất giàu dinh dưỡng Sau khi thu hoạch, ngô được giữ nguyên

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Rượu làng Vân là đặc sản, một thứ quà tặng mỗi khi ai đó có dịp lên vùng Kinh Bắc đều muốn mua về làm quà biếu bạn bè và những người thân trong gia đình Dưới các triều đại phong kiến, rượu Vân là lễ vật dâng lên vua chúa để sử dụng trong những buổi yến tiệc ở chốn cung đình.“ Vân hương mỹ tửu” là 4 mỹ từ còn lưu truyền trong dân gian do vua Trần Hy Tông năm Chính Hòa thứ 24 (1703) phong cho sản vật lừng danh hàng trăm năm qua ở

xứ Kinh Bắc này - rượu Làng Vân Những giọt rượu Vân thơm ngon phải trải qua nhiều công đoạn chế biến khác nhau Bắt đầu từ việc chọn nguyên liệu Gạo nấu rượu phải là loại nếp cái hoa vàng thơm ngon được nấu chín thành cơm rồi trộn đều cùng một thứ men bí truyền của làng Vân Ủ cơm này cho chín trong khoảng 72 giờ rồi đổ nước vào ngâm thêm 72 giờ nữa mới đưa lên

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

bếp chưng cất thành rượu Người Vân Hà vẫn luôn tự hào vì được sở hữu sản phẩm rượu nổi tiếng này, họ cho rằng rượu Vân thơm ngon, hấp dẫn không chỉ bởi ở loại gạo nếp cái hoa vàng, ở thứ men gia truyền được làm từ 35 vị thuốc bắc mà một phần còn vì nơi đây có nguồn nước tinh khiết được lấy từ các giếng khơi trong làng

Rượu Mẫu Sơn thơm ngon, trong vắt như nước suối, uống rất dịu, vị đậm đà, lại không quá cay nồng mà cũng không quá nhạt, mang hương vị đặc trưng, thơm dịu của lá và rễ cây thuốc miền núi Xứ Lạng, mà hễ ai đã từng một lần uống thì mãi không thể quên được Rượu do chính tay những người dân tộc Dao sống trên đỉnh Mẫu Sơn (Lộc Bình-Lạng Sơn) chưng cất ở độ cao 800-1000m so với mặt biển bằng phương thức truyền thống, được lưu truyền tứ đời này qua đời khác Để chưng cất được loại rượu có một không hai này, ngoài nguyên liệu chính là gạo và nước suối (lấy từ những con suối chảy trong núi có độ cao hơn 1000m so với mực nước biển), thì chất gây men không thể thiếu là lá rừng Men lá được pha chế từ hơn 30 loại thảo dược quý hiếm như: Cây 30 rễ, dây nước, trầu rừng, dây ngọt có tác dụng chữa lành vết thương, phong thấp, thấp khớp, đau lưng… Sau khi các loại thảo dược đã được rửa sạch, băm nhỏ và phơi khô thì mang trộn đều chúng lại với nhau, giã nhỏ và đem đun Đợt nước đầu dùng để nhào bột, nước hai để ngâm gạo (gạo

tẻ, không ẩm mốc)

Rượu ngô Thanh Vân được làm bằng phương pháp truyền thống là ủ bằng men lá, chưng cất trong những thùng gỗ Thanh Vân từ lâu đã trở thành một thương hiệu rượu ngô được nhiều người biết đến Đặc điểm nổi bật của rượu ngô Thanh Vân là thơm dịu dàng, uống rất “êm” nhưng hương vị nồng nàn, thật khó quên Được chế biến từ hạt ngô ủ men lá, nguồn nước từ núi đá tinh khiết Sản xuất bằng phương pháp thủ công cổ truyền của dân tộc địa phương Rượu ngô Thanh vân là đặc sản vùng cao, hương vị thơm đặc trưng, ngon, dịu mát, [10]

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Rượu Kim Long là tên gọi một loại rượu có nguồn gốc từ huyện Hải Lăng tỉnh Quảng Trị là loại rượu đế nổi tiếng từ lâu Trong Đại Nam Nhất Thống Chí đã viết rượu Kim Long ở Hải Lăng, Quảng Trị là ngon hơn hết Sau khi thành phẩm và đóng chai, rượu được ngâm trong nước lạnh với thời gian nhất định khoảng 10 ngày Đây là loại rượu được dùng tiến vua và ngày xưa thực dân Pháp đã nhập khẩu loại rượu này

Rượu ngô Nà Hang là một loại rượu đặc biệt hấp dẫn được chưng cất từ ngô và men làm từ lá cây rừng Men lá được pha chế từ hơn 20 loại thảo dược quý hiếm như: Cây dây nước, trầu rừng, dây ngọt có tác dụng chữa lành vết thương, phong thấp, thấp khớp Sau khi các loại thảo dược đã được rửa sạch, băm nhỏ và phơi khô thì mang trộn đều chúng lại với nhau, giã nhỏ và đem đun Đợt nước đầu dùng để nhào bột, nước hai để ngâm gạo (gạo tẻ, không

ẩm mốc) Tuy nhiên, muốn rượu được thơm ngon, gạo phải được trộn trực tiếp với củ giềng, rau răm và lá quế đã say nhỏ

Đến nay, với nguồn lương thực dồi dào, trong hoàn cảnh rượu thủ công vẫn được tiêu thụ rộng rãi, các nhà máy rượu do Nhà nước quản lý như Công

ty rượu Hà Nội đã tiến hành đổi mới trang thiết bị và công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời đưa ra nhiều sản phẩm mới, nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường trong nước và vươn ra thị trường quốc tế, khẳng định chất lượng hàng đầu của rượu Việt Nam

1.2 Sản xuất rượu theo phương pháp truyền thống

1.2.1 Các nguyên liệu để sản xuất rượu theo phương pháp truyền thống 1.2.1.1 Ngô

Nguyên liệu để lên men rượu thường là các loại ngũ cốc có hàm lượng tinh bột cao như gạo, ngô, sắn,… Trong đề tài này chúng tôi chọn nguyên liệu ngô để nghiên cứu

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

* Tình hình sản xuất ngô trên thế giới [11]

Ngô được trồng cách đây hàng nghìn năm, lúc đầu ngô được trồng như một loại cây quý hiếm trong vườn, sau đó được xác định là loại cây lương thực có giá trị Do đó mà cây ngô nhanh chóng được mở rộng diện tích trồng

ở các nước như Tây Ban Nha, Bồ Đao Nha, Mỹ, Pháp,… Hiện nay, ngô là cây

lương thực nuôi sống 1/3 dân số thế giới

Ngô là một loại ngũ cốc quan trọng trên thế giới, đứng thứ ba sau lúa

mì và lúa gạo Sản lượng sản xuất ngô ở thế giới trung bình hằng năm từ 696,2 đến 723,3 triệu tấn (năm 2005-2007) Trong đó nước Mỹ sản xuất

40,62% tổng sản lượng ngô và 59,38% do các nước khác sản xuất Nhu cầu

tiêu thụ nội địa ngô trên thế giới rất lớn, trung bình hằng năm từ 702,5 đến 768,8 triệu tấn Trong đó nước Mỹ tiêu thụ 33,52 % tổng sản lượng ngô tiêu

thụ và các nước khác chiếm 66,48%

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Hình 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới 1961-2008

Sản lượng ngô xuất khẩu trên thế giới trung bình hàng năm từ 82,6 đến 86,7 triệu tấn Trong đó, Mỹ xuất khẩu 64,41 % tổng sản lượng và các nước khác chiếm 35,59 % Sản lượng ngô trên thế giới năm 2007 tăng gấp đôi so

với 30 năm trước đây (sản lượng khoảng 349 triệu tấn vào năm 1977)

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

2 Tiêu thụ nội địa 702,5 722,8 768,8 731,4

- Mỹ 232,1 235,6 267,7 245,1

- Các nước khác 470,5 487,2 501,1 486,3

3 Xuất khẩu 82,6 84,7 86,7 84,7

- Mỹ 56.1 53.0 54.5 54,5

- Các nước khác 26.5 31.7 32.2 30,1

Nhìn vào bảng trên ta thấy diện tích và sản lượng ngô của Mỹ lớn nhất thế giới, đạt 331,6 triệu tấn

* Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam [11]

Cây ngô được trồng ở Việt Nam cách đây khoảng 300 năm và trở thành cây lương thực đứng thứ hai sau lúa Trong những năm gần đây nước ta đã có nhiều chính sách khuyến khích cải tiến kỹ thuật, nhiều tiến bộ về giống, kỹ thuật canh tác được áp dụng nên sản xuất ngô ở Việt Nam đã tăng mạnh về diện tích, năng suất và sản lượng Từ năm 2006, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đã có những bước tiến nhảy vọt cao nhất từ trước đến nay Tốc

độ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam cao hơn nhiều lần của thế giới, lợi nhuận trồng ngô lãi cao hơn hẳn các loại cây trồng khác Năm 2008, diện tích trồng ngô của cả nước đạt 1.126.000 ha, tổng sản lượng trên 4.531.200 tấn, năm 2009 diện tích đạt 1.170.900 ha, tổng sản

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Hình1.2: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam 1961 - 2009

* Tình hình tiêu thụ ngô trên thế giới và Việt Nam

Ngô có giá trị kinh tế cao, chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho người và gia súc, hàm lượng protein và lipit trong ngô cao hơn trong gạo Ngô được sử dụng làm lương thực cho người: 1/3 dân số thế giới dùng ngô làm lương thực chủ yếu, khoảng 21% sản lượng ngô là lương thực cho người Ngô có chất dinh dưỡng phong phú hơn gạo và lúa mì cho nên trong tương lai ngô vẫn là cây lương thực chủ yếu Ngô có thể chế biến thành nhiều các sản phẩm khác nhau như: bánh ngô, bánh mì ngô ở Mehico và Trung Mỹ người

ta dùng bột nhào làm từ ngô nấu bằng nước vôi là thành phần chính trong nhiều bữa tiệc quen thuộc [7]

Tuy nhiên, ngô có nhược điểm là trong hạt ngô chứa rất ít hai loại axit amin quan trọng là lysin và tryptophan Do đó, để đảm bảo dinh dưỡng cần ăn ngô kết hợp với một số loại thức ăn khác như thịt, cá,…[1]

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Ngô dùng làm thức ăn chăn nuôi: Trên 70% chất tinh trong thức ăn tổng hợp của gia súc là ngô Theo thống kê ở các nước Châu Á và cận Đông, lượng ngô dùng làm thức ăn gia súc gấp 3 lần sử dụng làm lương thực, ở Châu Phi giá trị ấy gấp hai lần Mỹ là nước sử dụng ngô làm thức ăn gia súc lớn nhất

Ngô dùng trong công nghiệp và các lĩnh vực khác: Ngô đã được dùng

để sản xuất 670 mặt hàng khác nhau trong các ngành công nghiệp lương thực, thực phẩm, dược, công nghiệp nhẹ,

Như ở Benanh ngô được dùng rộng rãi để làm bia, người ta cho hạt nảy mầm trong khoảng 5 ngày sau đó sấy khô, nghiền nhỏ, nấu và ủ sau 3 ngày thì bia có thể uống được (FAO,1989) [7]

Người ta dùng bắp ngô bao tử để làm rau cao cấp có hàm lượng chất dinh dưỡng cao và không có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật Các loại ngô nếp, ngô đường, được dùng để luộc, nướng, đóng hộp,… Ngoài ra ngô còn là nguyên liệu của nhà máy sản xuất cồn, tinh bột, bánh kẹo, đường glucoza, dầu thực vật và môi trường nuôi cấy một số loại nấm như penixillin, streptomixin, sản xuất axit acetic [1,2]

* Thành phần cấu tạo hạt ngô

Ngô có các loại: ngô răng ngựa, ngô đá, ngô nếp, ngô bột,…Hạt ngô có màu vàng hay màu trắng Trong hạt ngô thường có các phần chủ yếu sau:

- Ngoài cùng là lớp vỏ quả gồm 12 – 14 dãy tế bào, chiếm 5 – 7% khối lượng hạt, có chiều dày khoảng 3µm

- Tiếp đến là lớp vỏ hạt mỏng chiếm 2% khối lượng hạt Trong thành phần của vỏ quả và vỏ hạt có nhiều xenluloza, pentoza, và một ít nguyên tố tro

- Sau lớp vỏ hạt là lớp alơrông chiếm 6 – 8% khối lượng hạt Trong lớp alơrông có chứa các nguyên tố tro, protein, chất béo và xenluloza

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

- Phần cuối cùng của hạt là cuống có tác dụng dính hạt ngô với cùi

Trong cuống rất giầu xenluloza, hemixenluloza, linhin Cuống chiếm 1,5%

trọng lượng hạt

- Phôi ngô chiếm 10 – 11% khối lượng hạt Trong thành phần của phôi

ngô có chất béo, protein, đường, tro, tinh bột, xenluloza

- Nội nhũ chiếm 72 – 75% khối lượng hạt ngô Nội nhũ có thể đục,

trong, trắng hay vàng Ở trong ngô răng ngựa nội nhũ trắng đục chiếm 34%

còn nội nhũ trắng trong chiếm 66% Tỷ lệ này thường thay đổi phụ thuộc vào

loại ngô, hàm lượng protein trong hạt ngô

Trong nội nhũ của ngô thường có 77 – 84% là tinh bột, 7 – 11% là

protein, 1% chất béo, 0,3 – 0,8% là tro, đường 1%, xenluloza 0,5%

* Thành phần hóa học của ngô

- Mỗi bộ phận chính của hạt ngô có thành phần hóa học khác nhau

được thể hiện ở bảng sau:

Bảng1.3: Thành phần hóa học của những bộ phận chính của hạt ngô [1]

So sánh thành phần của ngô với các loại nguyên liệu khác được thể

hiện qua bảng sau:

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Qua bảng thành phần hóa học của một số loại nguyên liệu cho thấy ngô

có hàm lượng các chất dinh dưỡng rất cao tương đương với lúa mì

* Đặc điểm của tinh bột ngô [4]

Hạt tinh bột ngô được cấu tạo từ hai Polysaccarit: amyloza và

amylopectin, trong đó amyloza chiếm 10-15%, amylopectin chiếm 85 – 90%

Hiện nay, con người đã lai tạo ra giống ngô chứa 100% amyloza Amyloza

cấu tạo từ những gốc glucoza và liên kết với nhau bởi liên kết α – 1,4 glucozit

nên tạo thành mạch thẳng, số gốc glucoza trong phân tử amyloza có thể từ

200-1000 gốc và tương ứng với phân tử lượng là 34200 – 162000

Amylopectin cũng cấu tạo từ những gốc glucoza nhưng ngoài liên kết α – 1,4

glucozit trong phân tử gốc glucoza còn nối với nhau bởi các nối α- 1,6

glucozit vì thế chúng tạo thành mạch nhánh

Kích thước của hạt tinh bột 10 - 15µ và nó được xếp theo thứ tự như

sau: tinh bột gạo < ngô < đại mạch < lúa mì

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

1.2.1.2 Men thuốc bắc

Mỗi gia đình sẽ có một bí quyết riêng về công thức làm men Đó là bí quyết gia truyền của từng gia đình, từng dòng họ và ở từng vùng khác nhau Ở nước ta có rất nhiều tỉnh thành có loại rượu truyền thống nổi tiếng Những loại rượu này được lên men từ chính những bánh men thuốc bắc được sản xuất theo phương pháp truyền thống

Men thuốc bắc được chế từ nhiều loại thảo dược như cam thảo, quế chi, gừng, hồi, thạch xương bồ, bạch chi, xuyên khung, rễ ớt,… theo những bí quyết công thức riêng của từng gia đình Những công thức này cùng với kỹ thuật ủ men nhiều khi không truyền cho người ngoài nhằm giữ bí quyết chất lượng rượu của nghệ nhân độc nhất vô nhị Nhào trộn hỗn hợp với bột gạo, thậm trí cả bồ hóng và ủ cho bột hơi nở ra sau đó vo, nắm từng viên quả nhỏ

để lên khay trấu cho khỏi dính, đem phơi thật khô và cất dùng dần [6]

Nguyên liệu sử dụng: gạo, thuốc bắc, men giống Trong men rượu, thuốc bắc đóng vai trò là chất tạo hương thơm, tạo vị cho rượu và có chứa những chất có tác dụng kháng khuẩn Các vị thuốc bắc được sử dụng càng nhiều thì rượu càng ngon và càng có vị đậm Thường hay dùng các vị thuốc bắc có chứa nhiều tinh dầu, tính nóng, có tác dụng tốt cho đường tiêu hóa

Bản chất của men thuốc bắc là nuôi cấy và bảo quản vi sinh vật trên môi trường tinh bột sống Sau quá trình tạo bánh, ủ và sấy ở nhiệt độ bảo quản, các vi sinh vật chuyển từ trạng thái hoạt động sang trạng thái nghỉ ngơi Chúng sẽ hoạt động nhanh chóng trở lại khi môi trường thích hợp (độ ẩm, chất dinh dưỡng, nhiệt độ), sinh sản phát triển đồng thời sinh tổng hợp phức

hệ enzym đường hóa và rượu hóa Các vị thuốc bắc trong bánh men thi có vai trò quan trọng trong việc kháng khuẩn, tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm

và là thành phần không thể thiếu được của bánh men thuốc bắc

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Trong bánh men có nhiều loại vi sinh vật khác nhau bao gồm cả nấm men, nấm mốc và vi khuẩn Hệ vi sinh vật trong bánh men có nhiệm vụ đường hóa tinh bột và lên men đường thành rượu

Nấm men trong bánh men thuốc bắc chủ yếu là saccharomyces cerevisiae, có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như glucoza, saccaroza, maltoza, galactoza Ngoài ra còn có giả nấm men là endomycopsis fibuliger, chúng có thể mọc sợi, có khả năng sinh glucoamylaza và thủy phân tinh bột thành đường glucoza Nhiệt độ lên men tối thích là 28-320C Trong bánh men còn thấy các loại nấm men dại vừa có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng chuyển đường thành rượu tuy sự chuyển hóa này thấp

Các loại nấm mốc thường có trong bánh men thuốc bắc là Aspergillus, penicillum, Mucor, Rhizopus, chúng sinh enzym amylaza đường hóa tinh bột

1.2.2 Công nghệ sản xuất rượu đặc sản

1.2.2.1 Quy trình sản xuất rượu đặc sản

Theo kinh nghiệm dân gian, thì rượu ngô được nấu theo cách truyền thống như sau:

Ngô được nấu chín, dỡ ra nong sạch, để nguội sau đó được trộn với bánh men thuốc bắc giã nhỏ với tỷ lệ khoảng 2% đến 2,5% so với lượng ngô Sau khi trộn đều ngô được cho vào thúng sạch được lót lá chuối, đậy kín bằng vải sạch hoặc bao tải đặt vào chỗ thoáng mát vào mùa hè và đặt vào chỗ ấm vào mùa đông Sau 2 – 3 ngày thấy ngô ủ có mùi thơm dễ chịu, ăn ngon và có

vị cay mềm

Tiếp sau đó, cho ngô ủ vào chum hoặc vại sạch rồi thêm nước sạch với

số lượng khoảng 2 – 3 lít/ 1 kg ngô trước khi nấu chín, khuấy đều để cho lên men từ 3 – 5 ngày Sau đó, đổ vào nồi đậy vung chát kín, chỉ để một lỗ hở thông với hệ thống làm lạnh rồi đun tới sôi, hơi bay ra ngưng tụ lại sẽ thu được rượu.[5]

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

phương pháp truyền thống thường dễ nhiễm tạp khuẩn, độ axit trong quá trình lên men cao, ức chế quá trình đường hóa và lên men, tạo ra nhiều sản phẩm trung gian

Do vậy, cần có biện pháp cải tiến quy trình sản xuất rượu truyền thống

để nâng cao cả về chất lượng và hiệu suất thu hồi của quá trình lên men

Trong quá trình truyền thống thì chỉ sử dụng bánh men thuốc bắc để lên men rượu Muốn nâng cao hiệu suất của quá trình lên men ta sẽ sử dụng kết hợp bánh men thuốc bắc với enzym đường hóa và nấm men thuần chủng được

bổ sung vào quá trình lên men

1.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men

* Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men

Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động của tế bào nấm men Mỗi loại nấm men, có khoảng nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng Đối với nấm men Saccharomyces nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 28 – 320C Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men

sẽ cao nhưng kéo dài thời gian hơn, ngoài ra còn hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn Khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ dễ bị nhiễm khuẩn và nấm men dại thích hợp với nhiệt độ cao, tại nhiệt độ thấp khả năng chuyển hóa đường thành rượu triệt để hơn Do đó, cần duy trì nhiệt độ lên men ở khoảng nhiệt độ trên, nếu trời nóng thì để lên men ở chỗ thoáng mát, trời rét thì để chỗ kín đáo, ấm áp

* Ảnh hưởng của tỷ lệ bánh men

Trong men rượu, thuốc bắc đóng vai trò là chất tạo hương thơm, tạo vị cho rượu và có chứa những chất có tác dụng kháng khuẩn Các vị thuốc bắc được sử dụng càng nhiều thì rượu càng ngon và càng có vị đậm Thường hay dùng các vị thuốc bắc có chứa nhiều tinh dầu, tính nóng, có tác dụng tốt cho đường tiêu hóa

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Quá trình chuyển hóa đường thành rượu: nhờ các loài nấm men

Saccharomyces, các loài nấm mốc Mucor rouxii, Rhizopus delamar và các loài thuộc Endomycopsis vừa có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường,

vừa có khả năng chuyển hóa đường để tạo thành cồn

Chất lượng của bánh men sẽ ảnh hưởng đến tỷ lệ bánh men Nếu chất lượng của bánh men tốt thì tỷ lệ bánh men sử dụng sẽ ít và ngược lại nếu chất

lượng của bánh men không tốt thì tỷ lệ bánh men sử dụng sẽ nhiều Tỷ lệ

bánh men có trong dịch lên men càng thấp thì thời gian lên men kéo dài và dễ

bị nhiễm khuẩn Ngược lại, lượng bánh men có trong dịch lên men cao thì thời gian lên men sẽ ngắn, hạn chế khả năng nhiễm khuẩn do sự áp đảo của nấm men Tuy nhiên nếu lượng men giống quá cao sẽ ảnh hưởng không tốt tới chất lượng rượu, có nhiều sản phẩm phụ Hơn nữa gây lãng phí lượng men

giống

* Thời gian lên men

Nếu thời gian lên men quá ngắn thì lượng rượu tạo ra ít hiệu suất kém, nếu thời gian lên men kéo dài thì năng suất sản xuất giảm, ngoài ra khả năng nhiễm tạp tăng lên, lượng sản phẩm phụ tạo ra nhiều hơn

* Ảnh hưởng của pH môi trường

Độ pH của môi trường có ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo etylic là 4,5 – 5,0

* Ảnh hưởng của oxy đến quá trình lên men

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Nấm men thuộc chủng Sacharomyces là nhóm vi sinh vật kị khí tùy

tiện Trong môi trường đủ oxy nấm men sử dụng đường để tạo sinh khối Trong môi trường thiếu oxy, nấm men lên men đường tạo rượu và C02 Trong giai đoạn đầu môi trường vẫn phải có oxy để nấm men sinh trưởng, tạo sinh khối thúc đẩy quá trình lên men sau này Tuy nhiên, nếu lượng oxy quá nhiều

sẽ làm giảm hiệu suất của quá trình lên men

* Ảnh hưởng của nitơ

Nitơ là thành phần quan trọng tham gia vào quá trình hình thành và phát triển của tế bào Hầu hết mọi thành phần của tế bào đều có chứa nitơ với những tỷ lệ khác nhau Do đó, cần bổ sung nitơ để tăng cường khả năng sinh sản của nấm men

1.2.3 Nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất rượu truyền thống

1.2.3.1 Bổ sung Enzym

Ngày nay, việc ứng dụng chế phẩm enzym tinh khiết bổ sung vào quá trình lên men có khả năng lên men mạnh tạo ra lượng rượu lớn và tăng năng suất lên nhiều so với làm theo quy trình truyền thống

Việc sử dụng chế phẩm enzym amylase có nguồn gốc vi sinh vật sẽ tăng nồng độ enzym trong môi trường lên men Lượng enzym được bổ sung vào nhằm tăng quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường và tăng nhanh quá trình lên men

Trong quá trình lên men sản xuất rượu theo phương pháp truyền thống thì enzym được sinh ra trong giai đoạn lên men ẩm do các chủng nấm men và nấm mốc có khả năng sinh glucoamylaza Enzym có tác dụng thủy phân tinh bột thành đường glucoza, để lên men tạo rượu Do đó, lượng đường có trong dịch lên men rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lên men Khi bổ sung enzym giúp tăng nhanh quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường và tăng nhanh quá trình lên men