SẢN XUẤT RƯỢU BIA ngk

Sản xuất rượu bia nước giải khát là một tài liệu giời thiệu toàn bộ cơ chế về việc sản xuất rượu bia nước giải khát. Giúp đọc giả làm tài liệu để tham khảo trong việc sản xuất cũng như học tập. Các nội dung này trong tài liệu này gồm: Chương 1: Giới thiệu rượu bia, nước giải khát Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu –bia – nước giải khát Chương 3: Đường hóa trong sản xuất rượu bia Chương 4: Quá trình lên men rượu bia 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 giải

khát

Chương 2: Nguyên liệu trong sản xuất rượu

–bia – nước giải khát

Chương 3: Đường hóa trong sản xuất rượu

bia

Chương 4: Quá trình lên men rượu bia

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

SẢN XUẤT 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

 Nước chiếm từ 60-70% trọng lượng cơ

thể, trong đó khoảng 50% nước chứa

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

 Nước còn là môi trường không thể

thiếu cho các quá trình: lý, hóa, sinh học xảy ra trong cơ thể

 Nhu cầu nước trung bình đối với người

bình thường 2÷3 lít/ngày Đối với người lao động nặng nhọc nhu cầu nước có

thể ≥ 4 -5 lít/ngày

 Khi cơ thể mất đi ≥ 20÷ 25% nước có thể dẫn đến tử vong

 Bỗ sung nước và giải nhiệt cho cơ thể

 Bỗ sung các chất dinh dưỡng, muối

khoáng, các chất sinh năng lượng, các

chất có tác dụng dược lý,… cho cơ thể

1.2 Vai trò của rượu - bia

- nước giải khát

2.1 Rượu

- Rượu pha chế

- Rượu lên men

+ Rượu lên men chưng cất

+ Rượu lên men không chưng cất

2.2 Bia

- Bia vàng:

- Bia đen

2 Phân loại rượu - bia

- nước giải khát

2.3 Nước giải khát

- Nước giải khát pha chế

+ Nước bão hòa CO 2 hay còn gọi

“Nước Soda”

+ Nước giải khát pha chế các loại

có gaz (khí CO 2 )

+ Nước giải khát pha chế các loại

không có gaz

+ Nước giải khát pha chế chữa bệnh + Nước giải khát pha chế dinh dưỡng

- Nước giải khát lên men

2 Phân loại rượu - bia

- nước giải khát

2.4 Tình hình sản xuất rượu - bia - nước giải

khát.

Mục tiêu cụ thể đến năm 2010

 sản xuất 3.500 triệu lít bia

 145 triệu lít rượu

 1.650 triệu lít nước giải khát

các loại

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 Nấu xirô Lọc trong xirô

Xử lý, làm sạch Pha loãng

Rửa, sát trùng Chai

Phối trộn

Chất màu Chất mùi

Chiết chai

Thành phẩm

3.1.2 Qui trình công nghệ sản xuất rượu

lên men

a Chưng cất (Nguyên liệu chứa tinh bột)

Nấm men

Nguyên

liệu

Chai

Làm khô

Rửa, sát trùng

Thành phẩm

Chiết chai

Lên men

Chưng cất

3.1.2 Qui trình công nghệ sản xuất rượu

lên men

b Không chưng cất (Nguyên liệu chứa

đường)

Chai

Làm khô

Rửa, sát trùng

Thành phẩm

Chiết chai

Nấm men

Nguyên

liệu

Đườn g

Lên men

3.2 Qui trình công nghệ

sản xuất bia

Nấu cháo

Xử lý, làm sạch

Nấu cháo

Chiết chai

Rửa, sát trùng

Chai

Lọc

Thành phẩm

Lên men

Nấm men Lọc Bột trợ

lọc

Phụ gia

Houblon

Dịch nha Bã (malt,

gạo)

3.3 Qui trình công nghệ sản xuất nước

giải khát

3.3.1 Phương pháp trực tiếp

Làm lạnh, bão

hòa CO 2 Chiết chai

Nấu xirô

Xử lý, khử

trùng

Xử lý, tách tạp chất

Làm khô

Rửa, sát trùng

Chai

Nướ c

Làm lạnh, bài khí

Thành phẩm

Phối trộn

Chất màu Chất mùi

Xử lý, tách tạp chất Làm lạnh,

bài khí

Lọc trong xirô

Bão hòa

CO 2

Làm khô

Rửa, sát trùng Chai

Thành phẩm

Đóng nút,

dán nhãn

Pha chế xirô bán thành phẩm

Chất màu Chất mùi Chiết

chai

Chương 2: NGUYÊN LIỆU

TRONG SẢN XUẤT RƯỢU- BIA

NƯỚC GIẢI KHÁT

1 Nước

Nhiệm vụ của nước trong công nghệ

sản xuất rượu –bia – nước giải

khát

 Là nguồn nguyên liệu không thể

thay thế: nấu nguyên liệu, pha

loãng dung dịch,…

 Để xử lý nguyên liệu, vận

chuyển nguyên liệu, làm nguội

bán thành phẩm, vệ sinh thiết

bị, cấp nước cho lò hơi,…

Thành phần, tính chất của nước

phụ thuộc vào nguồn cấp nước:

1.1.1 Thông thường hàm lượng có trong

Độ cứng của nước

* Các muối Ca 2+ , Mg 2+ là nguyên nhân gây nên độ cứng của nước

* Phân loại độ cứng của nước:

+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

+ 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.

+ Độ cứng chung là tổng độ cứng tạm

thời và độ cứng vĩnh cửu

Đơn vị xác định độ

cứng

 1 0 cứng tương đương 10mg CaO hay 7.19mg MgO/1lít nước

 1mg đương lượng (E) tương đương với:

20.04mg ion Canxi hay 12.46 mg ion

Magie/1lít nước.

* Qui đổi đơn vị đo độ cứng của nước

 1mg –E/lít = 2.8 0

 1 0 = 0.356 mg – E/lít

Phân loại nước dựa vào độ cứng

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

 Phân loại cặn: cặn hòa tan và cặn

không hòa tan

Phương pháp xác

định cặn

 Nước → Đun cho bốc hơi hết → Sấy 105 ÷

110 0 C đến khi trọng lượng không đổi:

cặn toàn phần

 Nước → Loại bỏ cặn không hòa tan →

Đun cho bốc hơi hết nước → sấy 105 ÷

110 0 C đến khi trọng lượng không đổi:

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.

 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 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)

 b Mùi và vị: 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

 c Nồng độ sắt: Thường tồn tại

dưới dạng Fe2+, Fe3+. Sắt là

nguyên nhân chủ yếu gây nên các ảnh hưởng xấu như tạo

màu, mùi tanh khó chịu,

đục, cho nước

* d 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

Tiêu chuẩn nước cho sinh hoạt

 Mùi vị (20 0 C)

 Độ màu ( Flatin Colat)

 Độ đục (cặn)

1.2 Các tiêu chuẩn chất

lượng của nước trong sản xuất rượu - bia - nước giải

 Vi sinh vật hầu như không có

 E.coli < 20 tế bào / lít

 Chỉ tiêu cảm quan: trong suốt,

không màu, không mùi

1.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng của nước

nấu bia

 Chỉ tiêu sinh học:Vi sinh vật

hầu như không có E.coli < 3 tế bào / lít

Chỉ tiêu hóa lý:

 Hàm lượng Mn = 0.2 – 0.5 mg/lít

 Hàm lượng Sắt < 0.3mg/lít

 NH3 không cho phép

 Ion Na+: 15 - 20mg/lít

 Chỉ tiêu cảm quan: trong suốt,

không màu, không mùi

1.2.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước dùng trong nước giải

khát

Chỉ tiêu 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

Chỉ tiêu hóa lý:

 Độ đục (cặn) < 5mg/l

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

 Hàm lượng Sắt < 0.3mg/lít

 Ion kim loại As, Cu, NO3- , NO2- , H2S - , không

được có

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.

 Dùng hay không có dùng các hóa

chất dễ kết tủa như Al 2 (SO 4 ) 3 , FeCl 3 để kết tủa các bicacbonat Ca, Mg và kéo theo các chất kết tủa lắng xuống….

 Các nguyên liệu lọc thường là: cát, sỏi, đá và cả các cặn của nước đã lắng lại.

 Loại bỏ các ion gây độ cứng cho nước

1.3.2 Làm mềm

nước:

1.3.2.1 Phương pháp nhiệt

 Dùng nhiệt làm giảm độ cứng tạm

thời.

1.3.2.2 Phương pháp nguội

 Sử dụng Hydroxyt Canxi (Ca(OH) 2 )

để chuyển Bicacbonat Ca, Mg về

các Cacbonat tương ứng và dùng CaCl 2 hay CaSO 4 để loại MgCO 3

Các phương pháp làm

mềm nước:

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)

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

 Thường dùng acid lactic (acid thực

phẩm) và nhiệt độ sẽ chuyển các bicacbonat và các dạng lactat tương

ứng.

1.3.2.4 Phương pháp

trao đổi ion

 Dùng để làm mềm nước có độ cứng

không lớn lắm

 Chất trao đổi ion bao gồm: trao đổi Cation (gọi là Cationit) và trao đổi Anion (gọi là Anionit).

 Cấu tạo: là loại nhựa đặc biệt có nguồn gốc từ vô cơ và hữu cơ.

1.3.2.4 Phương pháp trao đổi ion

 Nguyên tắc làm việc:

+ Cationit được dùng để loại bỏ các ion gây nên độ

Cl

-F

-OH

- Tái sinh hạt nhựa:

+ Cationit ngâm với HCl 5÷6% hay

H2SO4 1÷1.5%

+ Anionit ngâm với NaOH 2÷3%

1.3.3 Một số phương

pháp khác

1.3.3.1 Khử mùi, vị bằng phương pháp oxy hóa

 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

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

+ Nguyên liệu: dùng các loại than

hoạt tính

+ Thiết bị có cấu tạo gần giống

như thiết bị trao đổi ion

1.3.3.3 Dùng Natri Hydroxyt trung hòa CO 2 tự do, khử cứng cacbonat và còn khử cả độ cứng không cacbonat (độ cứng vĩnh cửu)…

Sơ đồ xử lý nâng cao chất

lượng nước

Giàn phun

mưa

Lọc thô

Lọc tinh

Lọc tha n

Lọc ion

tiệt trù ng

Hóa chấ t

Hóa chất tái sinh

nước tron g

Nước mề

m

Nước tiệt trù ng

Nguồn

nước

2 Nguyên liệu chứa tinh bột

 Đại mạch, tiểu mạch, thóc (hoặc gạo) và 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

 Khi chọn nguyên liệu phải dựa

trên thành phần nguyên liệu vì

nó ảnh hưởng đến chất lượng

của sản phẩm

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

2.2.1 Hạt đại mạch

 Trong công nghệ sản xuất bia

thường nhà sản xuất lớn chọn loại đại mạch có 2 hàng để làm

nguyên liệu chính.

Cánh đồng đại

mạch Đại mạch 2 hàng

Malt từ đại

mạch

Thành phần:

 70% tinh bột tính theo chất khô

(amyloza khoảng: 17 - 24% còn

2.2.2 Hạt tiểu mạch

 Tên dân gian : bobo

Cánh đồng

tiểu mạch

Bông tiểu mạch

2.2.3 Gạo và thóc

Gạo thay thế đến 20% thì có thể

sản xuất được các loại bia

2.2.4 Ngô

Cấu trúc hạt ngô

 Phôi ngô chiếm 10-11% khối lượng của hạt

 Nội nhũ của ngô chiếm đến 75% khối lượng của hạt.

Thành phần phôi ngô

 33% chất béo

 20% protein

 7.5% đường và tro

 4% xelluloza

 gần 5 % tinh bột

Thành phần nội nhũ

Tóm lại: Hàm lượng chất béo

khá nhiều: 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

 Nấm mốc

 Nấm men

3.1 Mốc (mold)

Cung cấp các loại enzyme

amylaze phục vụ cho quá trình

đường hóa tinh bột thành

đường

3.1.1 Cấu tạo của nấm

 Đa số nấm có hình sợi phân

nhánh, đan kết lại với nhau

thành khối sợi

 Từ những sợi nấm (khuẩn ti)

sẽ mọc ra các bào tử và trở

thành cơ quan sinh sản sau này

3.1.2 Sinh sản của nấm

 Nấm sinh sản chủ yếu bằng

bào tử

 Một loài nấm thường có thể

sinh sản cả vô tính lẫn hữu

 Rhizopus: Có nhiều loài như:

Rhizopus japonicus, Rhizopus oryzae, Rhizopus peka II, Rhizopus

3.2 Men (Yeast)

 Quá trình lên men rượu được thực

hiện nhờ loài Saccharomyces Chúng có khả năng hô hấp và lên men

3.2.1 Cấu tạo

 Các thành phần trong tế bào: màng tế bào, nguyên sinh chất (Protoplasma Cytolasma), nhân (hạch).

Nhận biết tế bào nấm men qua kính hiển vi có kết hợp với nhuộm màu (xanh mêtylen)

+ 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

 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.

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% và chất 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%

3.2.3 Một số nấm men trong sản xuất rượu -bia - nước giải

nước đường, thường tụ lại thành

đám, không lên men được đường

lactoz.

XII: lên men nổi) không tạo

thành đám trắng, không lên

men được đường lactoz, lên men đến 13% rượu

 R211: Được phân lập từ men

thuốc bắc ở nhà máy rượu

Hà Nội dùng trong sản xuất

rượu từ các nguyên liệu chứa tinh bột như: gạo, ngô, khoai,

sắn Nồng độ rượu tạo thành

là 10- 12%

3.2.3.2 Nấm men thường gặp trong sản

xuất rượu vang

 Saccharomyces vini: (lên men

chìm)Nấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả chiếm đến 80% , lên men chỉ đạt được 8 - 10% hàm lượng rượu không lên men được galactoz

Saccharomyces uvarum:

 Men này được tách từ nước

nho, rượu

 Khả năng sinh bào tử khá

mạnh trên môi trường thạch - malt

 Có thể lên men 12 - 130 cồn

trong dịch nước nho

 Saccharomyces chevalieri: Men

này được tách từ nước nho

lên men tự nhiên, có thế tạo

160 cồn

 Saccharomyces oviformis: (lên

men nổi) Men này được tách

từ nước nho lên men tự nhiên, có thế tạo 180 cồn, không

lên men được lactoz, pentoz

3.2.3.3 Vi sinh vật lên men trong sản

xuất bia

Saccharomyces carlsbergensis: (lên men chìm)

 Để sản xuất các loại bia sáng màu

 Lên men ở nhiệt độ 6-10 0 C

 Nhiệt độ 50 - 60 0 C nấm men bị chết

Saccharomyces cerevisiae :

(lên men nổi )

 Dùng sản xuất các loại bia

thẩm màu

 Nhiệt độ lên men14 -250C

 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

4 Các thành phần khác dùng trong rượu –

bia – nước giải khát

4.1 Hoa houblon

 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.

 Chỉ sử dụng loại hoa cái chưa thụ

phấn.

 Cấu tạo hoa houblon:chúng có

dạng hình chùy, dài từ 3 -4cm

 Thời gian thu hoạch

Hoa được thu hoạch vào thời kỳ chính kỹ thuật: các cánh hoa hình nón đóng chặt, có màu vàng xanh hay xanh vàng, nhờn dính và tỏa hương thơm (do hạt lupulin)

 Bảo quản sau thu họach:

+ Sấy đến 10-13% ẩm, xử lý hoa

bằng SO2, ép chặt thành bánh,

thành hạt hoặc thành những thỏi hình trụ, nhiệt độ kho chừng 0.5

-20C Thời gian bảo quản một

năm

+ Sấy xong được ngâm ngay vào

cồn 96% để trích ly rồi cô đặc

dịch trích thành cao hoa Thời gian bảo quản 3 - 4 năm

Chỉ tiêu chất lượng

của hoa houblon

Chỉ tiêu cảm quan

 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

Chỉ tiêu hóa học

 Resines (humulon – lupulon)>13%

4.2 Đường sacaroza

 Hàm lượng đường trong nước giải

khát chiếm 8÷10% trọng lượng

 Độ hòa tan của sacaroza tăng theo sự tăng nhiệt độ của

nước

 Nhiệt độ nóng chảy của

sacaroza: 1600C

 Dung dịch sacaroza bão hòa

và quá bão hòa rất không

ổn định: rất dễ bị kết tinh khi

 Có tác động cơ học (khuấy

trộn )

 Giảm nhiệt độ

 Có các mầm trợ v.v

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

men) tạo thành phân tử glucoza và phân tử fructoza, hỗn hợp

này được gọi là đường “nghịch

đảo” hay đường “ hoàn nguyên” Đường “ hoàn nguyên” có vị

ngọt dịu hơn

 Thông thường xirô được nấu có độ acid yếu, nồng độ sacaroza

trong xirô 50-70%