Sản xuất rượu bia, nước giải khát

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 nướcgiải khát được pha chế từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên haytổng hợp thôn

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 làmột 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, nướccòn là môi trường không thể thiếu cho các quá trình: lý, hóa, sinhhọc xảy ra nhằm thực hiện các quá trình trao đổi chất, trao đổinăng lượng giữa các thành phần của cơ thể và giữa cơ thể vớimôi trường từ mức vi mô (phân tử, tế bào,…) đến mức vĩ mô làcác quá trình đồng hóa và dị hóa hằng ngày của cơ thể

Trong cơ thể người nước chiếm từ 60-70% khối lượng, trong đókhoảng 50% nước chứa trong các tế bào còn khoảng 20% nướcchứa trong máu và các dịch ngoại bào

Cơ thể người tiếp nhận nước từ bên ngòai bằng nhiều conđường khác nhau thông qua ăn uống và hít thở, và thải nước sửdụng, và nước dư thừa bằng nhiều con đường khác nhau: đi ra theohệ 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 ổnđịnh, hay nói cách khác sự tiếp nhận và sự thải nước ra của cơthể luôn luôn ở trạng thái cân bằng Nhu cầu nước hàng ngàycủa cơ thể phụ thuộc nhiều vào yếu tố: trạng thái sức khỏe, sinhlý của cơ thể, mức độ đồng hóa, dị hóa, mức độ sản sinh nănglượng (hay tình trạng và mức độ lao động) của cơ thể, điều kiệnmôi trường sống của cơ thể….Bình thường nhu cầu này trung bình2÷3 lít/ngày

Trong các trường hợp đặc biệt: lao động và lao động nặngnhọc, thời tiết hay điều kiện lao động khắc nghiệt (quá nóng, quákhô,…) 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 hơnlượng 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 hiểmnày 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 hằngngày cho cơ thể, có vị trí đặc biệt quan trọng và có ý nghĩa cho cơthể Khi mất nước nhiều, khi phải lao động trong các điều kiện khắcnghiệt, cường độ lao động quá lớn, hay điều kiện sống quá nóngnực khô khan,… và còn có thể qua các nhu cầu về sinh lý, bệnhlý….Ngoài việc bỗ sung nước và giải nhiệt rượu - bia - nước giảikhát còn có tác dụng quan trọng khác như bỗ sung các chất dinhdưỡng, muối khoáng, các chất sinh năng lượng, các chất có tác

dụng dược lý,… cho cơ thể Đó chính là nguyên nhân có nhiều loạirượu - bia -nước giải khát khác nhau phục vụ cho nhu cầu, thị hiếuvà 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 tacó thể dựa vào nguồn nguyên liệu, dựa vào phương pháp sảnxuất, mục đích sử dụng để phân loại và gọi tên

2.1 Rượu

Có thể chia chúng ra làm 2 nhóm chính:

- Rượu pha chế (hay tổng hợp nhân tạo): được pha chế từ cácnguồn nguyên liệu tự nhiên hay tổng hợp thông qua sự tác độngvà 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 củacác nguồn nguyên liệu có đường, có nguồn gốc khác nhau nhờcác hệ nấm men khác nhau, theo nhu cầu và ý muốn của conngười 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 chiabia 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 nướcgiải khát được pha chế từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên haytổng hợp thông qua sự tác động và ý muốn của con người thànhmột thể đồng nhất, có hay không có gaz

- Nước giải khát lên men: Là nước giải khát được tạo thànhtừ quá trình lên men rượu chưa kết thúc các nguyên liệu có đườngtừ các nguồn gốc khác nhau nhờ các hệ nấm men khác nhau, theonhu cầu và ý muốn của con người Nước giải khát lên men luôncó CO2 (gaz) và alcool trong thành phần của nó ở các mức độkhác 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 camgiải 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

Các loại của nhóm nước giải khát lên men:

+ Nước giải khát lên men từ nước quả các loại (như mậtdâu 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, cơsở 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 trongnhững năm gần đây phát triển mạnh mẽ và ồ ạt Chưa có một aicó thể thống kê hết được các loại rượu – bia - nước giải khát cùngvới số lượng, các chỉ tiêu chất lượng cụ thể của từng loại ( trênThế Giới và Việt Nam cũng vậy)

Bộ Công Nghiệp ban hành Quyết định 18/2007/QĐ - BCN vàongày 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 dựngngành bia- rượu - nước giải khát thành một ngành kinh tế mạnh;phấn đấu hạ giá thành, nâng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứngnhu cầu trong nước và đẩy mạnh xuất khẩu, tăng nguồn thu ngânsách, hội nhập vững chắc kinh tế khu vực và thế giới

Mục tiêu cụ thể đến năm 2010, sản xuất 3.500 triệu lít bia, 145triệu lít rượu và 1.650 triệu lít nước giải khát Quy hoạch phát triểnsản 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, đápứng yêu cầu về môi trường, các điều kiện về vệ sinh an toànthực phẩm (VSATTP), đảm bảo chất lượng và giá thành được ngườitiêu 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)

Chất màu

sạch Cồn

Chất mùi Chai

Pha lỏng

Lọc

LàmkhôRửa, sát

trước khi lên men

3.2 Qui trình công nghệ sản xuất bia

Bã (malt, gạo)

Nấm men Nguyên

liệu

cất Chai

Xuất xưởng thànhphẩm

Làmkhô

Rửa, sát

Nấm men Đường

Chai

Xuất xưởng thành phẩm

Nấucháo

Lọc

Xử lý, làmsạch

Nấucháo

men

Hình 1.4: Qui trình công nghệ sản xuất bia

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

Lọc

Làmkhô

Rửa, sát

Chai

Bột trợ lọc

Xuất xưởng thành phẩm

Nấuxirô Lọc trongxirô

Xử lý, khửtrùng

Xử lý, tách tạp

Chất mùi

Chất màu

Xử lý, khử

trùng

Làm lạnh, bài

Nấuxirô Xử lý, tách tạpchất

Bão hòa CO2 Pha chế xirô

bán thànhphẩmChiết

chai Làmkhô Rửa, sáttrùng Chai

Xuất xưởng thành phẩm

Chất mùi

Chất màu

Đóng nút, dán

nhãn

: 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

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 lànguồn 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 dungdịch Ngoài ra nước còn được dùng ở những quá trình khác như: đểxử lý nguyên liệu, vận chuyển nguyên liệu, làm nguội bán thànhphẩm, vệ sinh thiết bị, cấp nước cho lò hơi,…Nên thành phần , tínhchất hóa lý, chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp tới kỹ thuậtsản 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 cấpnước:

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

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

SO42-, NO3-, NO2-, SiO3 và PO43-,…

b-Các muối Ca2+, Mg2+ là nguyên nhân gây nên độ cứngcủa nước Độ cứng được biểu thị bằng miligam đương lượng (mg-E) ioncanxi 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 trongnước, 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 docác muối khác: ion Canxi và magie kết hợp với gốc muối của cácaxit vô cơ mạnh Các muối này luôn luôn hòa trong nước (không bịkết 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 vĩnhcửu Độ cứng được biểu thị như sau:

10 cứng tương đương 10mg CaO hay 7.19 MgO/1lít nước và 1mg đươnglượng (E) tương đương với: 20.04mg ion Canxi hay 12.46 mg ion Magie/1lítnước

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

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

0 ÷ 1.5 mg – E/l khát nói chung

Độ cứng là chỉ số quan trọng của nước dùng trong sinh hoạtvà các ngành công nghiệp khác nhau Với nước dùng để nấunguyên liệu và pha chế có độ cứng thấp hơn nước uống thôngthường, 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 Baogồm 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 lượngkhông 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 tòanphần

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

Chuẩn độ = Phenolphtalcin Chuẩn độ Metyl

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 +H2OĐộ 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 Nếuquá lớn sẻ ảnh hưởng xấu tới các quá trình sinh học khi đườnghóa, lên men, … ngoài ra sẽ tiêu tốn nhiều acid thực phẩm trong khithực 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 sốchất 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 trêntrong 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 lànước ao, đầm lầy:  400 mgO2/l hay nước sông: 1 ÷ 6 mg O2/l) Đối vớinước 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, tảogây 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 củanước có thể do các mùi tự nhiên tạo nên ( như mùi bùn đất, visinh vật, phù du, cỏ dại, hay xác sinh vật, ) hoặc các mùi nhântạo khác như mùi clo, phenol, khi khai thác và xử lý nước gâynên

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

c Nồng độ sắt: Thường tồn tại dưới dạng Fe2+, Fe3+, nướcnguồn thường ở dạng Fe2+ hòa tan, nước mặt (lộ thiên) thường ởdạng keo hay hợp chất hoặc có thể ở dạng oxid – gumid – sắt

Hàm lượng sắt trong nước càng ít, chất lượng nước càng cao (Felà nguyên nhân chủ yếu gây nên các ảnh hưởng xấu như tạomàu, 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 tạidưới nhiều dạng khác nhau (từ dạng keo đến dạng ion)

Thường được biểu thị bằng mg/lít

e Các hợp chất chứa Nitơ: HNO3, HNO2, NH3, sự có mặt cáchợp 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 nhiễmbẩn 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 thườngcó nhiều hàm lượng rất khác nhau

Nếu nhiều O2 và khí khác: không có lợi cho sản xuất nướcngọt pha chế Nó làm giảm lượng CO2 khí bão hòa, dễ gây mùi vịlạ và làm giảm chất lượng do xảy ra các quá trình oxy hóa….(nênphải 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 gâybệnh cho con người

- Chỉ số Ecoli: là vi trùng đường ruột tối đa cho phép có trong1ml nước Nước sinh hoạt cho phép ≤ 3

- Phù du, rong tảo: Thường có nhiều trong nước ao, đầm, hồ, ởdạng lơ lửng hay bám vào đáy (hồ, ao, đầm, thùng, bể,…) làmgiảm 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)

120 Đức

-Hàm lượngClo

- 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)

- Chất cặn không vượt quá 1.000 mg/lít Nước mặt (sông hồ)thường lượng muối khoáng thấp, dao động từ 40 -500mg/lít Nướcngầm 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 vậthầu như không có

- pH kiềm không thích hợp cho quá trình nấu nguyên liệu và tạođiều kiện thuận lợi cho vi sinh vật gây hại phát triển, thúc đẩy quátrình tạo thành glycêryl trong quá trình lên men

- Muối CaSO4, MgCl2, NaCl2 với lượng từ 300 - 400 mg/ lít thích hợpcho họat động của Enzym amylase, lượng đường khử tăng lên nhưngđộ thuần khiết của dung dịch đường lại giảm

- Muối Sunfat (CaSO4, MgSO4) 400 - 800 mg/ lít sẽ làm tăng lượngđường không lên men, giảm tốc độ đường hóa và lên men

- Muối CaCO3, MgCO3 và sắt với lượng 400 mg/ lít Muối nitrat 400mg/ 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 suấtlên men, hàm lượng lớn hơn thì không cho phép.

- Các muối nitrat, nitric, photphat và Slicat với lượng < 200 mg/ lítkhông ảnh hưởng đến quá trình đường hóa Muối bicacbonat vớilượng không quá 200 - 400 mg/ lít không ảnh hưởng đến sự đườnghóa, 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 lênmen là 10 - 13% đối với bia vàng và 16 - 22% đối với bia đen Do đónước trong sản xuất bia được xem như thành phần nguyên liệu chủyếu

Hàm lượng các muối trong nước rất khác nhau nên khả năngtác động và ảnh hưởng của nó lên quá trình sản xuất bia, đếnchất lượng sản phẩm cũng rất khác nhau

- Ion Ca2+: Có mặt trong các loại nước ngầm Hàm lượng củanó dao động trong khoảng khá rộng 5 -250 mg/lít ( tính theo CaO) Nótồn tại nhiều nhất ở dạng Ca(HCO3)2, CaSO4, 2 muối này có ảnhhưởng trái ngược nhau Muối bicacbonat thì có hại vì chúng làm giảmđộ chua của dịch đường hóa do tác dụng với muối phosphat củamalt

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 nàyrất 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 trongnhiều trường hợp người ta còn bỗ sung thêm thạch cao, CaCl2

- Ion Mg2+ dao động trong khoảng rộng 3 -100mg/lít Chúng cũngcó 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 sẽcó vị đắng khó chịu Muối ăn với hàm lượng lớn cũng không tốtnhưng 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 trìnhsản xuất cũng tương tự như Na+

- Đối với công nghệ sản xuất bia thì Fe là yếu tố khá quantrọng Nó tồn tại trong nước dưới dạng Fe(HCO3)2 Hàm lượng caochúng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của malt và bia Ở giaiđoạn ngâm trên vỏ hạt bị tủa một lớp mỏng Fe(OH)3 Lớp tủa nàyảnh hưởng đến màu sắc (nâu đỏ), mùi vị lạ cho sản phẩm màcòn ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt và sẽ làm chậmtrễ tiến trình sản xuất Nếu hàm lượng Fe đủ lớn nó sẽ rút ngắnchu kỳ sinh trưởng của nấm men, làm cho sự cân bằng trong tiếntrình sản xuất bị phá vở Ngòai ra nó còn xúc tác quá trình oxyhóa trong bia, làm giảm độ bền keo tạo đục cho sản phẩm Nồngđộ 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 sựhoạt động của vi sinh vật.

- Trong nước chứa rất ít nitrat và nitrit Nếu hàm lượng của nócao chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn Ngoại trừ Ca(NO3)2, Mg(NO3)2 tất cảcác muối nitrat và nitrit đều không ảnh hưởng đến quá trình đườnghòa còn với giai đoạn lên men chỉ có nitrit là ức chế sự hoạt độngcủa 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 chúngcòn 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 phầncặn 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

Bảng 2.6:

Nước dùng cho sản xuất nước giải khát

Chỉ tiêu cảm

quan Trong suốt, không màu, không mùivị

Chỉ tiêu hóa lý Độ đục (cặn) < 5mg/l

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

pH ≤ 6Độ oxy hóa ≤ 0.75mg O2/lít hay ≤ mgKMnO4/lít

Hàm lượng Cl < 0.5mg/lítHàm lượng F ≤ 3 mg/lítHàm lượng Sắt < 0.3mg/lítIon kim loại As, Cu, NO3-, NO2-, H2S-,

không được cóChỉ số sinh học Vi khuẩn E.coli và các vi trùng gây

bệnh đường ruột khác không chophép

Vi sinh vật hiếu khí < 20 con/mlNhư vậy, nếu so với tiêu chuẩn chất lượng nước dùng trongsinh họat (TC-33-68- cho nước sinh hoạt) thì nước cấp cho sinh hoạt vẫnkhông đảm bảo được các chỉ tiêu yêu cầu nước dùng để sảnxuất rượu - bia - nước giải khát (chưa nói đến việc nước sinh hoạthiện 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 khỏinước Tùy yêu cầu chất lượng nước có thể dùng

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

- Lắng trong nước trong các Cyclone thủy lực.

CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ LẮNG TRONG, LỌC

Nướctrong Bể lọc chậm

Nước đục

Bể chứa Bơm Xiclo thủy lực

Bơm

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

hoạt

Van tự động Bình hóa chất

Thùng nước vôi Bể lắng trong Trạm Clo

Bểchứa

Nước

Bể lọctrong

Nước đục Bể trộn

Bơm

Bơm

Hình 2.2: Vừa lắng trong vừa xử lý ( khử đục, khứ màu, )

Bình hóa chấtLọc thô Lọc tinh

Bểchứa

Bể chứa nước đục

nước trong

Bơm

Hình 2.3: Lọc cơ khí có năng suất lớn (phin lọc, cột lọc, )

- Lắng trong nước bằng các phương pháp lọc (có hay không códùng các hóa chất dễ kết tủa như Al2(SO4)3, FeCl3 để kết tủa cácbicacbonat Ca, Mg và kéo theo các chất kết tủa lắng xuống….theophản 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 cặncủa 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

t0CA: 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 bằngcách cho thêm Hydroxyt Canxi (Ca(OH)2) bão hòa:

CO2 +Ca(OH)2 = CaCO3 + H2OA: 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 làmtăng 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 loạibỏ Bicacbonat Ca, Mg còn Na2CO3 sẽ loại bỏ các muối gây nên độcứng vĩnh cửu: (A: Ca, Mg)

A.SO4 + Na2CO3 = A.CO3 +Na2SO4

A.Cl2 + Na2CO3 = A.CO3 + 2NaCl(Tuy vậy không dùng phương pháp này để nấu xirô – đun sôidịch đường nói chung)

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

Thường dùng acid lactic (acid thực phẩm) sẽ chuyển cácbicacbonat và các dạng lactat tương ứng

CH3-CHOH-COOA(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 ảnhhưởng 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 tạpchất có hàm lượng thấp (như Fe,…)

- Chất trao đổi ion bao gồm: trao đổi Cation (gọi là Cationit) vàtrao đổi Anion (gọi là Anionit) Chúng là loại nhựa đặc biệt có nguồngốc 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 rắnkhông hòa tan , rất bền về mặt cơ học, một nhóm các chất hóahọc có khả năng trao đổi ion với các chất khác được gắn vào cáchạt 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)

Ví dụ: (OH-Anionit)

-HCl Cl-P +H2O OH-P +

- H2SO4 SO4-P +H2OQua 2 giai đoạn loại được hầu hết các ion kim loại và các Anionkể cả NO3-, NO2-

Sau một thời gian làm việc hoạt tính các Anionit giảm khi nàycho dung dịch NaCl hay acid đi ngược trở lại để rửa các ion đã bị bámgiữa trêm mặt hạt ionit – các hạt ionit sẽ trở lại được họat tính banđầu (tái sinh) Ví dụ: rửa cationit natri dùng HCl

Na-P +HCl  H-P + NaClCa-P2 + 2HCl  2H-P + CaCl2

Hay SO4- Anionit dùng NaOH, Cl-Anionit

SO4-P2 +2NaOH  2OH-P +Na2SO4

Cl-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 chấtkhác được gắn lên bề mặt các hạt nhựa (tổng hợp) có nguồn gốchữu 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 chúngcó khả năng trao đổi ion với các hợp chất khác khi dung dịch cáchợp 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

Hình 2.4: Sơ đồ minh họa quá trình trao đổi ion

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 đểcác muối hơn và nước sau trao đổi ion có chất lượng như nước cất

OH-V + HCl Cl-V +H2O

+ H2SO4 SO4-V +2H2OKhi tái sinh, H2-V ngâm với HCl 5÷6% hay H2SO4 1÷1.5%, OH-Vngâm 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

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 dụngkhử sắt)

11: 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

7

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 ravà một số chất mang mùi vị có nguồn gốc từ động vật hay thựcvật (như thối rữa…) Dùng clo bị hạn chế: - Nước mang mùi clo, nướccó phenol thì clo phenol cho mùi rất khó chịu Hoặc phải khử mùi clobằng các chất khác (sulfat, NH3,…)

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

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 dịchđường, 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 nguyênliệu lọc  5mg/l)

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

Hoàn nguyên than hoạt tính bằng dung dịch kiềm nóng

- Thiết bị khử mùi bằng phương pháp hấp phụ dùng than hoạttính có cấu tạo gần giống như thiết bị trao đổi ion Nhưng thiết bịtrao 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, khửcứng cacbonat và còn khử cả độ cứng không cacbonat (độ cứngvĩnh cửu)…

CO2 + NaOH  Na2CO3 + H2OA(HCO3)2 + NaOH  A(OH)2 + Na2CO3 +H2O +CO2

A.SO4 + NaOH  A(OH) + Na2CO3

A.Cl2 + NaOH  A(OH) + NaClA: Ca, Mg

(có thể giảm độ cứng < 0.5 ÷ 1mg.E/l)

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên tắc toàn bộ xử lý nâng cao chất lượng

nước 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 vàBa(OH)2 rất độc

Trong công nghiệp, do các yêu cầu khác còn một số phươngpháp khác cải thiện chất lượng nước như khử muối triệt để (dùngnhiệt, trao đổi ion, điện hóa), khử muối không triệt để (dùng vôivà Bari, dùng H-Cationit, đông lạnh,…

2 NGUYÊN LIỆU CHỨA TINH BỘT

- Trong công nghệ sản xuất bia nguồn nguyên liệu chứa tinhbột chủ yếu là malt đại mạch 2 hàng Quá trình quan trọng nhất màqua 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 giáthành sản phẩm, người ta đã đưa 1 số loại nguyên liệu khác đểthay thế Các loại hạt ngũ cốc như tiểu mạch, thóc (hoặc gạo) vàngô, tỉ lệ thay thế ở các nước trung bình hiện nay là 30%, có nơilên đến 50%

- Trong công nghệ sản xuất rượu nguyên liệu chứa tinh bộtchủ 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 dinhdưỡng 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 giốngnhau, giá thành thấp, dễ bảo quản, điều kiện vi sinh vật đảm bảo

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, tính đồng đều củanguyên 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 loạiđại 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 phầnprotein, lipid, Vitamin, vi sinh vật, Vì các thành phần kể trên ảnhhưởng đến chất lượng của sản phẩm Như thành phần amylose vàamylosepectin dưới xúc tác của enzim amylaze dễ tạo thành rượu và

CO2, thành phần protein có nhiều trong nguyên liệu sẽ làm cho sảnphẩm bị đục, lipid sẽ ảnh hưởng đến độ bền vững của sản phẩm,còn vitamin đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất malt vìchúng là nhân tố điều hòa sinh trưởng của mầm Đồng thời phảixử 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 cáchợp 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 khôngchứa 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 đến75%; 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 bộtkhá cao, protein ở mức vừa phải còn chất béo và xelluloza thì ởgiới hạn thấp Nên gạo là loại nguyên liệu khá lý tưởng cho việcsản xuất bia Trong công nghệ sản xuất bia với lượng gạo thay thếđến 20% thì có thể sản xuất được các loại bia có chất lượng hảohạng dùng để xuất khẩu

2.2.4 Ngô

-Phôi ngô chiếm 10-11% khối lượng của hạt Trong thành phầncủa 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 Trongđó 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 khánhiều Khi dùng ngô để sản xuất bia sẽ gặp trở ngại lớn là khólọc 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 bằngphương pháp vi sinh vật người ta sử dụng vi sinh vật làm tác nhântạo ra những loại enzyme cần thiết để thực hiện các quá trình chếbiến 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 dụngnhất.

Mốc mọc tốt trong môi trường có nhiều không khí Vì vậychúng thường phát triển trên bề mặt cơ chất, dưới dạng nhữnglớp hình sợi lú phún, lớp mạng nhện hay khối bông Trong cơ chấtchúng sinh trưởng trong các khoang rỗng chứa không khí Nhiều loạinấm có giá trị lớn trong công nghiệp nhưng cũng có loại có hạitrong công nghiệp

3.1.1 Cấu tạo của nấm

Đa số nấm có hình sợi phân nhánh, đan kết lại với nhau thànhkhối sợi Từng sợi riêng rẽ gọi là sợi nấm (khuẩn ti, mixen), và toànbộ các sợi gọi là hệ sợi nấm (khuẩn ti thể, mycelium) Từ những sợinấm 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 khôngcó màng ngăn ngang Trong trường hợp sau toàn bộ hệ sợi nấm chỉlà một tế bào phân nhánh phức tạp Chiều rộng của sợi nấm thayđổi từ 5 - 50µm

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 nấmvà sợi đó sẽ phát triển thành hệ sợi nấm Bất cứ một đoạn sợinấm hoặc một mảnh nào của hệ sợi nấm cũng có thể dùng đểsinh 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 nghiệmngười ta thường dùng phương pháp này để nhân giống và phânlập.

Một số nấm sinh sản bằng bào tử Trong trường hợp này sợinấm bị cắt ra thành từng phần nhỏ đơn bào và mỗi một tế bàođó có thể phát triển thành một hệ sợi nấm Sợi nấm bị cắt ra từngọn xuống và hiện tượng đó có thể tiến hành trên toàn bộ hệsợi nấm

1 Khởi đầu phát triển của bào tử

2 Bắt đầu mọc nhiều sợi

3 Hệ sợi nấm

Ở các loài nấm mốc khác, bào tử lại được hình thành trongcác tế bào riêng biệt nằm ở đầu sợi nấm Những bào tử đóthường có kích thước lớn, hình cầu, gọi là bọc bào tử Cuống bọcbào tử thường phát triển vào bọc bào tử thành một trụ có nhiềuhình dạng khác nhau gọi là lõi hay nang trụ

Trong sinh sản hữu tính, nấm tạo ra nang mang bào tử và đảm mangđảm bào tử Đó là những cơ quan sinh sản đặc biệt

Đôi khi nang và đảm xếp đơn độc trên sợi nấm, nhưng làmthành từng nhóm hoặc từng lớp trong quả thể Hình dạng, màu sắcvà hình dạng và cấu tạo của quả thể thường rất khác nhau Mộtloài nấm thường có thể sinh sản cả vô tính lẫn hữu tính Một sốkhông 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 trênbề mặt Ở những điểm tiếp xúc với môi trường đặc, thành ốngnghiệm có chùm rễ giả Ở chỗ có giả căn, thân bò tiếp xúcphát 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, kíchthước 5 - 8 µm Nhiệt độ tối thích là 32 - 340C.

Rhizopus sinh sản hữu tính bằng cách tiếp hợp nhưng ít gặp, chủyếu sinh sản dinh dưỡng bằng hậu bào tử, khuẩn ty Sinh sản vôtính bằng bào tử nội sinh Nhìn bề ngoài dễ nhầm lẫn Rhizopus vàAbsidi Chúng khác nhau ở chỗ: bào tử nang hình quả lê và giảcăn 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 củanó 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 khôngkhí, gặp điều kiện thuận lợi sẽ nảy mầm

Rhizopus thường được nuôi cấy và phát triển trên môi trườngdịch thể giàu dinh dưỡng và có thông khí Hệ enzyme amylaza tươngđối hoàn chỉnh, nên thường được dùng trong sản xuất rượu theophương pháp amylo và nuôi cấy nấm mốc lỏng ( phương pháp bềsâu)

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 hấpvà lên men, khả năng lên men của chúng là rất khác nhau Sinhtrưởng kỵ khí nghiêm ngặt ở Saccharomyces cerevisiae chỉ xảy ra mộtvài thế hệ, bởi vì sự tổng hợp Sterol cần cho việc tạo cấu trúcmàng tế bào phải có oxy Nếu Sterol và các acid chưa no được cungcấp thì nấm men có thể sinh trưởng trong điều kiện kỵ khí nghiệmngặc trong tự nhiên như: trong đất, thực phẩm, rau quả, nấm mennha bào khi môi trường quá nghèo dinh dưỡng hoặc trong điều kiệnnuôi cấy không thuận lợi

3.2.1 Cấu tạo

Tế bào nấm men có hình thái và kích thước khác nhau Tùyloại, tùy giống, chúng có thể hình cầu, hình bầu dục, hình trứng,hình quả chanh, hình ống Kích thước của tế bào nấm men khác nhaurất nhiều, tùy theo loại giống, điều kiện sinh trưởng có thể thay đổitrong khoảng 1.5 - 5.3 µm hay có khi dài hơn nữa, các loại nấm menthường dùng trong sản xuất rượu có kích thước khoảng 4 - 7 µm

Tế bào nấm men có cấu tạo giải phẩu học tương đối phứctạp, khi quan sát tế bào nấm men dưới kính hiển vi điện tử có thểphân 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 rõđường viền của màng tế bào, màng tế bào có hai nét Màng tếbào có tác dụng giữ cho hình dạng tế bào ít bị thay đổi và làmàng bán thấm chọn lọc Khi màng tế bào mất đi, chỉ còn làProtoplasma, tế bào sẽ bị phân hủy Trong điều kiện môi trườngnghèo chất dinh dưỡng, độ acid và nhiệt độ cao, màng tế bào bị colại, tế bào trở nên bé.Đối với tế bào đang trẻ, muốn quan sátmàng tế bào, tốt nhất là cho thẩm thấu qua màng tế bào dungdịch acid Osimic 1%

Protoplasma của tế bào trẻ là một khối trong suốt đồng nhấtvà nhày Ở tế bào trưởng thành nó biểu hiện ở trạng thái hạt.Nấm men già Protoplasma là những hạt lớn Sự vón cục củaProtoplasma là đặc trưng của tế bào chết hoặc biến chất, đôi khinó tụ lại thành cục ở trung tâm của tế bào Những hạt Protoplasmalà 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 tếbào nấm men khi nảy chồi Nhân được phân chia thành hai phần.Muốn quan sát được nhân của tế bào phải dùng phương phápnhuộm màu với dung dịch Hematoxilin 1% (1g Hematoxilin trong 10mlcồn 90ml nước cất) hoặc đỏ Êozin

Các chất dự trữ phụ vào chất béo, glycogen và volutin qua kínhhiển vi chúng ta có thể thấy được những giọt chất béo ở các tếbào nấm men già hoặc tế bào nấm men lớn (tế bào phải đượcnhuộm màu bằng dung dịch acid osimic 1% hoặc dung dịch xudan III0.5% cho màu đỏ hồng) Các tế bào trẻ thường không có chấtbéo, 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 sánhmạnh hơn, có thể nhìn thất qua kính hiển vi

Glycogen được tích lũy khi nấm men được nuôi cấy trong môitrường thừa đường Thiếu đường nấm men sử dụng lại glycogen nênkhi đó thành phần này biến mất rất nhanh Trong tế bào nấm mencòn trẻ glycogen không bị tụ lại và có thể tìm thấy chỉ trong cáctế bào riêng biệt Trong các tế bào nấm men trưởng thành bìnhthường lượng glycogen nhiều hơn Ở tế bào nấm men già , glycogenbiến mất khi nhuộm màu với dung dịch lugol, glycogen sẽ cho màusẫm Nhờ đó người ta có thể nhận biết được tế bào nấm men giàhay trẻ, trong điều kiện thừa hay thiếu đường

Valutin là chất đạm dẫn suất của acid nucleic Nó có quan hệđến sự phát triển của nấm men và biểu hiện thời kỳ nảy mầmhoặc hình thành bào tử trong tế bào Valutin có trong không bàodạng khối tương đối lớn Muốn nhận biết valutin phải nhuộm màubằng dung dịch xanh mêtylen

Không bào ở tế bào trẻ không được nhìn thấy Nó là nhữnghạt không bào rất nhỏ chứa đầy dịch tế bào chất, tế bào trưởngthành sẽ có từ một đến hai không bào Tế bào già thì không bàorất 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 tươngđối lớn so với áp suất khí quyển, đẩy Protoplasma ra sát màng tếbào) Không bào là một tổ chức quan trọng, nơi mà các quá trìnhtạo thành enzyme được phục hồi, tạo ra những sản phẩm của sựsống và thải ra những cặn bã của tế bào.

Mitokhondrin là những phần rất nhỏ bé ở xitoplasma, được tạothành từ protit, acid ribonucleic và các hợp chất photpho Chúng cònchứa các enzym thủy phân protit chất béo và gluxit Chức năngchủ yếu của mitokhondrin là ghép nối sự tổng hợp ATP và ADP vớiacid photphoric để tạo ra nguồn năng lượng cung cấp cho hoạt độngsống của tế bào

Riboxom là xitoplasma có dạng túi nhỏ, cấu tạo từ lypoit, protitvà acid ribonucleic Đây là cấu tử nhỏ nhất ở tế bào, trong đóchứa phần chủ yếu của dịch acid ribonucleic và phức hệ củaenzym Phức hệ của enzym này đảm bảo sinh tổng hợp các hợpchất quan trọng nhất của tế bào –trước hết là protit

Trong thực tế sản xuất, theo kinh nghiệm có thể nhận biếtđược tế bào nấm men trẻ, trưởng thành hay già qua kính hiển vi cókết 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 nhuộmmàu tế bào nấm men bằng xanh mêtylen Trên kính hiển vi, tế bàotrẻ 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 bàochết 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 lọctrên 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 hợpnày đóng vai trò là màng bán thấm ngăn cách, điều khiển tiếpnhận các chất dinh dưỡng vào tế bào và thải ra môi trường xungquanh những sản phẩm của hoạt động sống Để cho tế bào dễhấp thụ, các chất dinh dưỡng phải là những chất có phân tửlượng thấp và hòa tan trong nước, một phần các chất dinh dưỡngchuyển hóa các hợp chất cao phân tử (protid, glucid, lipid, ) trong tếbào và xây dựng thành tế bào mới Chúng ta muốn biết nấm mencần những chất dinh dưỡng (thức ăn gì) phải xét xem thành phầnhóa 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" Nướctrong nấm men gồm hai dạng, dạng tự do bám ở ngoài màng tế bàokhoảng 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:

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 giaiđoạn 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, chonên không thể phân cắt albumin của môi trường thành chất cókhả năng đồng hóa mà phải cung cấp nitơ ở dạng hòa tan Có thểlà đạm hữu cơ hoặc vô cơ Dạng hữu cơ thường được dùng là acidamin, 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 củanấm men Trước hết là photpho, có trong thành phần nucleoprotein,polyphotphat của nhiều enzyme và của sản phẩm trung gian của quátrình lên men rượu chúng tạo ra mối liên kết năng lượng lớn Lưuhuỳnh tham gia vào thành phần một acid amin, albumin, sinh tố vàenzyme, một số nguyên tố vi lượng như magiê, sắt có ảnh hưởngđến các quá trình sinh lý, sinh hóa của nấm men Magiê tham giavào nhiều phản ứng trung gian của sự lên men Sắt tham gia vàocác thành phần enzyme sự hô hấp và các quá trình khác Nấmmen chứa nhiều kali, nó thúc đẩy sự phát triển của nấm men, thamgia vào sự lên men rượu, tạo điều kiện phục hồi photphorin hóa củaacid 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 tụlại thành đám, sau thời gian ngắn lắng xuống, đặc điểm của loạinày trong tế bào có nhiều hạt glycogen, không bào lớn, hình thànhbào tử nội sinh ít và chậm, sinh bọt nhiều và thích nghi ở nhiệt độacid 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

+ 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, khôngbào nhỏ, ít sinh bọt, tế bào hình trứng hoặc tròn, có kích thước vàokhoảng 5 - 8 µm, lên men ở nhiệt độ cao và lên men được cácđường: glucoz, frutoz, galactoz, saccaroz maltoz và 1/3 đường raffinoz,không lên men đường lactoz có thể lên men đến 13% rượu Nấm menRasse XII thuộc loại nấm nổi, phân bố rất đều trong toàn bộ dịchlên 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 menđược ở các đường: glucoz, frutoz, raffinoz, saccaroz, maltoz Được dùngtrong 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 tốttrong dịch đường 120 - 140g/l và ở 160 - 180g/l vẫn có thể lên menđược nhưng hiệu suất chuyển hóa thấp Nồng độ rượu tạo thànhtrong 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 khảnăng chịu được chất sát trùng Na2SiF6 trong nồng độ 0.02% (nồng độnày 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 quảchiếm đến 80% trong tổng số Saccharomyces có trong nước quả khilên 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, tiaminvà 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 đườngsacaroz thành fructoz và glucoz Vì vậy, trong lên men ta có thể bổsung loại đường này vào dung dịch quả và hàm lượng rượu được tạothành bình thường Chủng này lên men chỉ đạt được 8 - 10% hàmlượng rượu theo thể tích Ơû giai đọan cuối lêm men Saccharomyces vinikết lắng nhanh và làm trong dịch rượu

-Các chủng giống này có đặc tính riêng về khả năng tạocồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứcấp tạo ra rượu vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt

Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bàoSaccharomyces 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 bồntử lên men tự nhiên, về hình thái nó không khác với các loàikhác 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 nướcnho

+ Saccharomyces chevalieri:

Men này được tách từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vangnon được gây men từ nước dừa Saccharomyces chevalieri thuần chủng

lên men nước nho có thế tạo 160 cồn Nó thường lẫn vớiSaccharomyces 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 tốttrong nước nho và các loại nước quả khác, có khả năng chịu đượcđường, cồn cao, lên men kiệt đường và tạo thành tới 180 cồn Cácyếu tố sinh trưởng của loài này giống như Saccharomyces vini và cókhả năng chịu được cồn cao Dùng các chủng thuần khiết củagiống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao, để chế vangkhô cho kết quả tốt Hình dáng giống như Saccharomyces vini và cóthể tạo thành 18% rượu

Trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng trên dịchquả Saccharomyces oviformis lên men được glucoz, frutoz, saccaroz,maltoz, manoz và 1/3 rafinoz, không lên men được lactoz, pentoz Điềukhác nhau cơ bản của Saccharomyces oviformis với Saccharomyces vinilà không lên men được galactoz và men nổi lên trên bề mặt dịchlên men tạo thành màng

Nhìn chung, hai giống men rượu vang Saccharomyces oviformis vàSaccharomyces vini có nhiều chủng được dùng trong sản xuất Nhiềunòi men rượu quả có nhiệt độ thích hợp là 18 - 250C, ở 350C sự sinhsản của nó bị ức chế, ớ 400C sinh sản bị ngừng hoàn toàn, ớnhiệt độ thấp hơn 16 0C sinh sản và lên men bị kéo dài Các điềukiện hóa - lý, thành phần chất lượng dịch quả, cũng như pH môitrường 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 giốngSaccharomyces carlsbergensis có khi cũng dùng loại men nổi thuộcgiống Saccharomyces cerevisiae Men chìm dùng để sản xuất các loạibia 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 đượctạo thành Vì vậy, men chìm có thể lên men rafinoz hoàn toàn Cònmen nổi chỉ lên men được 1/3 rafinoz Men bia lên men được các đườngglucoz, fructoz, maltoz, nhưng không lên men được tinh bột, dextrin (đốivới men chìm) Men nổi có enzyme pyruvatoxydase, do vậy có thể sửdụng glucoz vào hô hấp, cho nên có khả năng sinh trưởng và lênmen nhanh hơn Tế bào Saccharomyces carlsbergensis hình ovan, có kíchthước 6 -12 µm Sinh sản bằng cách nảy chồi rất khó tạo thànhbào 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 sinhtrưởng, 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 menhầu như không sinh sản Trong pha thứ hai nấm men nẩy chồi rấtmạnh và bắt đầu lên men Trong pha cân bằng sinh trưởng của nấmmen ổn định và lên men mạnh, ở pha cuối cùng sự sinh sản hầu nhưngừng 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 báocủa 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 bảoquản ở nhiệt độ thấp 2 - 40C (không quá 80C), đông khô ở dạngbào tử hoặc kỵ khí Bảo quản giống thuần khiết ở 5 - 80C trong bảohòa CO2 có thể giữ được những tính chất ban đầu, nâng cao khảnăng 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 nấmmen thuộc giống Saccharomyces, nhưng đối với quá trình lên men củamỗi sản phẩm rượu - bia -nước giải khát thì người ta sử dụng nhữngloài thuộc giống saccharomyces khác nhau, chính việc sử dụng cácloại khác nhau nên có những đặc điểm tác dụng, những yếu tốảnh 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 nàydùng trong lên men bia công nghiệp

Saccharomyces cerevisiae trong lên men rượu ở nhiệt độ thích hợplà 28 - 320C, kích thước 6 - 8 µm

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 đạimạch) của công nghệ sản xuất bia Nó được biết đến và đưa vàosử dụng khoảng 3000 năm trước công nguyên

Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặctrưng, làm tăng khả năng tạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo vàổn định thành phần sinh học của sản phẩm Do những tính năng cựckỳ đặc biệt như vậy, cho nên qua mấy thiên niên kỷ tồn tại vàphát triển của ngành bia, hoa houblon vẫn giữ được vai trò độc tônvà là loại nguyên liệu “không thể thay thế” trong ngành sản xuấtbia

Trong công nghệ sản xuất bia, ta chỉ sử dụng loại hoa cái chưathụ phấn Nếu hoa bị thụ phấn sẽ làm giảm phẩm chất của hoa khisử dụng Chính vì vậy mà ta phải tiến hành loại bỏ ngay những câyđực 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 códạng hình chùy, dài từ 3 -4cm

Hình 2.15: Hoa Houblon

Khi hoa bắt đầu chính thì ở bên trong các cánh hoa, và đặcbiệt là ở nhị hoa xuất hiện các hạt màu vàng óng ánh và nhờndính (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 bềnkhi 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 xanhvàng, nhờn dính và tỏa hương thơm

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

Bảng 2.7:

Thành phần Tỉ lệ

Đường khử 2.0 Xenlulo,lignin và những

Trong các thành phần trên, các hợp chất đắng, tinh dầu phấnhoa đóng vai trò quan trọng nhất trong sản xuất bia Ngoài ra, nhữngthành phần khác như tanin, protein, đường khử,… cũng có ý nghĩanhất định trong các bước công nghệ

Sau khi thu hoạch hoa được sấy đến 10-13% ẩm Để ức chế sựphát 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 đượcđóng gói kín bằng các vật liệu chống ẩm và phải bảo quản trongkho lạnh khô, tối, nhiệt độ chừng 0.5 -20C Cách bảo quản này cóthể giữ được phẩm chất hoa houblon trong thời gian một năm Đểbảo quản hoa được lâu hơn, người ta có thể chế biến hoa houblonthành cao hoa Hoa houblon vừa sấy xong được ngâm ngay vào cồn96% để trích ly rồi cô đặc dịch trích thành cao hoa Cao có thể bảoquản tốt trong 3 - 4 năm, thuận tiện cho quá trình chuyên chở màvẫn 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%

4.2 Đường sacaroza.

- Hàm lượng đường trong nước giải khát chiếm 8÷10% trọnglượng Đường là một thành phần chính quan trọng ảnh hưởng tớicác 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 vàmùi thơm của nước giải khát

- Đường được dùng để sản xuất nước giải khát pha chế thôngthường là sacaroza Sacaroza là một disacarit, được sản xuất từ củcải đường (thế giới) và mía (thế giới, việt nam) Hàm lượng sacarozatrong củ cải đường trung bình là 20 ÷ 25%, trong cây mía trung bình là8÷16%

- Sacaroza là tinh thể màu trắng, dễ hòa tan trong nước Độhòa tan của sacaroza tăng theo sự tăng nhiệt độ của nước Nó cóthể hòa tan với tỉ lệ nước/ đường  1/2 Sự phụ thuộc độ hòa tancủa sacaroza theo nhiệt độ của nước thể hiện qua bảng 2.9

Bảng 2.9:

Độ hòa tan của

- Dung dịch sacaroza trong nước có vị ngọt và độ nhớt khá lớn.Tỷ trọng sacaroza phụ thuộc vào hàm lượng sacaroza và nhiệt độcủa dung dịch thể hiện trong bảng 2.10

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

Nhìn chung dung dịch sacaroza bão hòa và quá bão hòa rấtkhông 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 phụthuộc vào sự có mặt của một số loại muối (như KCl, NaCl làmtăng độ hòa tan, còn CaCl2 làm giảm độ hòa tan )

Sacaroza rất dễ bị thủy phân (do acid hay men invectaza củanấm men) Khi bị thủy phân, một phân tử sacaroza tạo thành mộtphân tử glucoza và một phân tử fructoza, hỗn hợp này được gọi làđường “nghịch đảo” hay đường “ hoàn nguyên” Đường “ hoànnguyên” có vị ngọt dịu hơn, có độ hút ẩm lớn hơn, và nhất là nólàm cho dung dịch sacaroza ổn định hơn Đó là những yếu tố ảnhhưởng 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 sảnphẩm Để đạt được đều này, thông thường xirô được nấu có độacid yếu, nồng độ sacaroza trong xirô 50-70% Xirô không nên đểlâu mà chỉ nấu ngày nào pha chế nước giải khát này đó

Trên thế giới, việc quy định tiêu chuẩn chất lượng sacarozadùng cho sản xuất nước giải khát pha chế được quy định khá rõràng

Ví dụ: Tiêu chuẩn sacaroza của Liên Xô dùng để sản xuất

nước giải khát pha chế

Bảng 2.12:

Độ tinh khiết

Độ pH

7Trắng tinh

Tại Việt Nam chưa có một quy định rõ ràng, nhưng thôngthường, nếu dùng đường RS hay RE thì chất lượng nước giải khát phachế tốt hơn cả

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

99.450.120.170.15200Trắng sángMùi

Vị Bình thường, không có mùi lạNgọt thanh, không có vị lạ

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 nấmmốc 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 phântử nước Để hòa tan trong nước và độ hòa tan tăng khi nhiệt độnước tăng

Bảng 2.14:

Số axit xitric tan được

Một số chỉ tiêu cần thiết khi sử dụng axit xitric làm nguyênliệu 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 dùngnhiều trong sản xuất rượu mùi, nước giải khát (mùi vị của axittactric dùng sản xuất ra nước giải khát kém hơn axit xitric)

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

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

Bảng 2.16:

Nhiệt độ nước (0C) 0 10 30 50 70 100Độ hòa tan (g/100 ml

- Nhiệt độ nóng chảy: 1700C

- Một số chỉ tiêu chất lượng của axit tactric dùng sản xuấtnước 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 Trongsản xuất nước giải khát, đôi khi axit lactic loại 1 và 2 cũng được sửdụng

Axit lactic thu được bằng phương pháp nuôi cấy vi sinh vật (lênmen nhờ chủng sinh vật lactic Danloruckii) và trên thị trường thườngcó 2 loại: 70% và 40% (hàm lượng axit lactic)

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

Bảng 2.18:

Các chỉ tiêu Lactic loại 1 Lactic 2

4.4 Các chất phụ gia dùng trong nước giải khát

Bao gồm các chất thơm (tạo hương), các chất màu và một sốphụ gia khác làm tăng các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm (như cácsinh 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 liệuquan trọng có trong thành phần của nước ngọt Nó tạo cho nướcngọt 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 phathêm vào chất thơm tự nhiên để được dung dịch có mùi thơm mạnhhơn hay đặc trưng hơn

4.4.1.1 Các chất thơm tự nhiên:

Thường dùng là các tinh dầu (chanh, cam, quít, dứa,…) là cácchất lỏng màu vàng đến vàng sẫm, có thành phần hóa học rấtphức tạp (axeton, andehyt,các este phức tạp, rượu, axit hữu cơ và cácnhóm chất hữu cơ khác nhau,…)

- Đặc tính chung là có độ bay hơi lớn ngay tại 00C, tỷ trọng trungbình 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 bởiánh sáng mặt trời Đa phần các tinh dầu tự nhiên chứa nhiềutecpen (góc C10H16) [đến trên 90%] mà tecpen không tan trong nước,cồn etylic  45% dễ bị chuyển hóa (tecpen  secquitecpen  nhựa) làmcho 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 trongnước, 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 cáchlọc, dịch trong có hương dịu hơn, chứa ít tecpen hơn

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

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

Bảng 2.19:

Tên

Lượng tinh dầu (%)

75 ÷ 6572

55 ÷30

22.41.2

0.30.240.23

- Hương liệu thương phẩm còn có tên ESSANCE đó là hỗn hợpRượu – Nước có chứa chất thơm.

4.4.1.2 Hương liệu tổng hợp

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

Với chất thơm tổng hợp dùng trong giải khát phải hòa tan tốttrong nước, không chứa kẽm, đồng, hàm lượng asen  0.00014%

1ml hương liệu phải hòa tan hoàn toàn trong 1 lít nước vàkhông 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 izo 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 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 nghệsản xuất nước uống Caramen nhận được từ sacaroza khi đun sôi tới

180 ÷ 1900C, là chất lỏng màu sẩm tối, vị hơi đắng (cường độmàu dung dịch 0.05% caramen sẽ tương đương với dung dịch 5ml iod 0.1Npha trong 1 lít nước Đó là caramen đạt yêu cầu kỹ thuật) có nồngđộ 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 nóngchảy 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 vànhanh, mạnh khi t = 120÷ 1500C), nóng chảy (t = 1600C) Sacaroza nóngchảy tiếp tục bị mất nước (khoảng 10.5%) tạo thành caramenlan

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)

 185 ÷ 1900C2.C12H20O10 + C24H36O18  C36H10O25 (caramenlen)

-3H2O

- Giai đoạn 3: Caramenlen tiếp tục bị khử nước khi t  2000C (mấttới 25% H2O) tạo ra caramenlin

 2000C

C36H10O25  C24H36O13 (Caramenlin màu nâu đen) -H2O

Caramenlan và caramenlen hòa tan hoàn toàn trong nước còncaramenlin hầu như không hòa tan, màu đen sẫm cháy khét, Vì vậyviệc sản xuất caramen cần phải dừng lại khi tạo ra caramenlen làđúng yêu cầu kỹ thuật nhất

Nếu caramen nhiều caramenlin: caramen quá già, màu sắc quásẩm đen, mùi khét, vị đắng lại không tan trong nước càng khôngđạt yêu cầu kỹ thuật

Trong thực tế sản xuất: có thể dùng các biện pháp sau đâyđể kiểm tra quá trình caramen hóa:

- Do nhiệt độ khi nấu đường (không để t  1900C: mà tốt nhấtduy trì 180 ÷ 1900C) song tương đối phức tạp và khó vì các quá trìnhxảy ra rất nhanh, điều kiện kỹ thuật chưa cho phép bảo đảm tốtnhất,

- 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 làđược Nếu không thành sợi hay bị đứt: còn non nếu thành sợi khôvà 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 cònnhiều cách thử khác nhau nhưng độ chính xác kém hơn)

Tiến hành nấu caramen: (đun lửa trực tiếp hay đun diện đềuđược) 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 thêmnước, ) cho thêm vào 1 ÷ 2% nước, khuấy đều và bắt đầu đun

Đường dần dần nóng chảy và chuyển màu Khi này khuấyliên tục (tránh cho đường bị cháy cục bộ) hoặc có thể thực hiệnquá trình caramen hóa bằng cách nấu xirô 35 ÷ 360Br (cần tính tóanlượng nước cho thêm vào đường để khi đun cho đường dạng dung dịchxirô 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 bịnóng, cháy cục bộ, chất lượng caramen đều hơn, Dịch sôi khi nhiệtđộ đạt khoảng 1200C.Lúc này nên giữ không cho tăng nhiệt độmột thời gian ngắn (giảm nhiệt) để cho bay bớt hơi nước (thực tếnhiệt độ có thể giảm xuống 118 – 1190C) và khuấy đảo đều, kỹ, vìdịch đường bắt đầu quánh và màu sẫm dần

Tiếp tục tăng nhiệt độ lên 150 – 1600C và giữ lại tại nhiệt độnày cho xảy ra quá trình caramen hóa Không để nhiệt độ quá 1900Cvà thấp hơn 1500C (top =180-1900C) Khi thử sơ bộ thấy sắp đạt yêucầu (theo kinh nghiệm hoặc theo một trong hai cách thử trên) thì bắtđầu cho thêm nước vào Nước cho vào tính theo lượng đường nấu:vào khoảng 200-300ml nước để đạt được % chất khô caramen saunày và chống quánh, khét, cháy khi sự caramen hóa sắp kết thúc.

Cho nước xong vừa đảo, vừa nấu và kiểm tra mức độ caramenhóa cho đến khi đạt yêu cầu thì thôi

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 đóngcứng, cháy khét, ) và lấy ra khỏi nối nấu kịp thời (tránh sự tăngnhiệt độ và cháy khét, ) và làm nguội

Caramen nấu xong có độ khô > 70% (80%) và đạt các chỉ tiêumàu sắc, mùi vị đã nêu trên có thể bảo quản được vài batháng

Khi dùng pha caramen với nước theo tỉ lệ 1/1, sau đó lọc qua vảihay vải màn nhiều lớp đảm bảo thật trong mới phối chế vào xirôbán 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, tỷtrọng 1.27g/ml ít được dùng vì ít tan trong nước

Natribenzoat (C6H5COONa): dễ tan trong nước (thường pha sẵn dungdịch nồng độ 5-20%) là tinh thể màu trắng Nồng độ có tác dụngbảo quản 0.07-0.1% (sát trùng mạnh) và liều lượng tối đa cho phéptrong 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: Lỏng –Rắn

Khí-CO2 ngoài việc sử dụng cho nước giải khát còn được sử dụngcho y tế, chữa cháy, sản xuất các nước cacbonat và bicacbonat, bảoquản 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, lònung vôi

- Thu nhận từ nước khoáng được bão hòa CO2 tự nhiên

- Thu nhận từ các quá trình lên men đường ở các nhà máyrượu bia và nấu men,…

Trên nguyên tắc: CO2 tinh khiết đạt chất lượng yêu cầu kỹthuật 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 dạngsau:

+ Trong trường hợp để bảo quản CO2 trong sản xuất nước giảikhát người ta thường dùng CO2 ở dạng lỏng chứa trong các thùngđặc biệt bằng thép dưới áp lực 60 – 70at

+ Ngay tại các nhà máy rượu bia,… nếu dùng khí CO2 pha chếnước giải khát có thể dùng CO2 ở dạng khí sau khi đã được làmsạch 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 thựcphẩm 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 cácchất dễ bay hơi khác

Khí CO2 từ thùng lên men 1, qua thiết bị rửa 2, ở đây các tạpchất 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) Sauđó 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 táchdầu lẫn vào khí nén (dầu trong máy nén bị lẫn vào khí CO2 trongquá trình nén) tại bình tách dầu 6, khí CO2 (P = 10at, t0C = 250C) đi quabình 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