BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ RƯỢU, BIA & NƯỚC GIẢI KHÁT

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢUKhái quát chung về rượu Rượu uống dùng để chỉ dung dịch đồ uống có chứa cồn ethanol với nồng độ từ 20-55%V.. - Rượu trắng hoặc cồn thực phẩm yêu cầu phải đảm bảo t

CÔNG NGHỆ RƯỢU, BIA & NƯỚC

GIẢI KHÁT

TECHNOLOGY OF WINE, BEER, AND BEVERAGES

Giảng viên: TS Nguyễn Văn Tặng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Khoa Công nghệ Thực phẩm

 Mục đích của học phần

Cung cấp cho sinh viên:

Hiểu biết cơ bản về cơ sở kỹ thuật và công nghệ sản xuất rượu, bia và nước giải khát.

Rèn luyện kỹ năng xử lý tình huống thực tế.

 Nội dung học phần

Công nghệ sản xuất rượu, bia và nước giải khát.

Chuyên đề và bài tập tình huống thực tế.

 Yêu cầu

+ Dự lớp (ít nhất 80% số giờ quy định): 10%

+ Semina, bài tập tình huống: 40%

+ Thi cuối kỳ (được dùng tài liệu): 50%

 Phương pháp giảng dạy

Nêu vấn đề, thuyết trình và thảo luận.

Các chủ đề của học phần

1 Công nghệ sản xuất rượu, cồn và rượu vang

2 Công nghệ sản xuất malt và bia

3 Công nghệ sản xuất nước giải khát

• Chuyên đề: Giới thiệu một số phương pháp sản xuất

bia không cồn và bia nồng độ cồn thấp

 Tài liệu tham khảo

1 Nguyễn Thị Hiền (chủ biên) 2009 Khoa

học-Công nghệ malt và bia NXB KH&KT.

2 Hoàng Đình Hoà 2000 Công nghệ sản xuất

malt và bia NXB KH&KT.

3 Nguyễn Đình Thưởng & Nguyễn Thanh Hằng.

1992 Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn êtylic NXB KH&KT.

4 Trần Thị Luyến 1998 Công nghệ chế biến sản

phẩm lên men NXB Nông nghiệp.

5 Lê Thanh Mai (chủ biên) 2005 Các phương pháp

phân tích ngành CN lên men NXB KH&KT.

6 Briggs, D.E et al 2004 Brewing Science and

practice Woodhead Publishing Limited.

7 Lea, E.G.H and Piggott, J.R 2003 Fermented

beverage production Kluwer Academic/Plenum Publisher.

8 www.vba.com.vn : Hiệp hội bia, rượu, nước giải khát

Việt Nam

9 http://khoruou.com/index.html : Kho rượu

CHỦ ĐỀ 1

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU, CỒN & RƯỢU VANG

MỘT SỐ LOẠI RƯỢU NỔI TIẾNG THẾ GIỚI

Chivas 38 years old Johnnie Walker Blue

Label King George V

Ballantines 30 Years

Macallan 30 Years

I CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU

Khái quát chung về rượu

Rượu là tên gọi chung cho những hợp chất hữu cơ có nhóm định chức hydroxyl (-OH) đính trực tiếp vào gốc ankyl (R-).

Rượu êtylic có tên khoa học là Spiritus-vini,

có công thức phân tử C 2 H 5 OH Rượu có nồng

độ cao thường được gọi là cồn.

I CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU

Khái quát chung về rượu

Rượu uống dùng để chỉ dung dịch đồ uống

có chứa cồn (ethanol) với nồng độ từ 20-55%V.

Theo Đông Y, rượu được xem là một vị thuốc có tính ấm, vị ngọt, có tác dụng giải cảm, dẫn thuốc, kích thích hệ thần kinh trung ương,

hệ tuần hoàn.

Phân loại rượu: Theo nồng độ cồn

Có 3 loại chính:

- Rượu mạnh cao độ có nồng độ cồn trên 30%V

- Rượu thông thường có nồng độ cồn từ 15- 30%V

- Rượu nhẹ có nồng độ cồn dưới 15%V.

Phân loại rượu: Theo đặc tính SP (3 nhóm)

1 Rượu cất hay rượu trắng

Rượu cất là sau khi lên men, người ta tiến hành chưng cất làm cho ethanol và nước bốc hơi, ngưng tụ lại trong hệ thống làm lạnh thu được rượu trắng.

Một số loại rượu cất như: Rượu Nếp mới, rượu Lúa mới, rượu Làng Vân, rượu Bầu Đá, rượu Gò Đen, rượu Vodka của Nga, rượu Cognac của Pháp, rượu Whisky của Mỹ,….

Thành phần của rượu cất bao gồm nước, ethanol,

aldehyt, este, alcol bậc cao và các chất bay hơi khác.

Nguyên tắc của quá trình chưng cất?

1 Rượu cất hay rượu trắng

Chưng cất

Hơi nước

Sản phẩm alcohol

Ethanol: 78.37 °C Acetaldehyte: 20.2 °C

Methanol: 64.7 °C

Diacetyl: 88 °C Furfural: 162 °C

Nhiệt độ sôi

2 Rượu licơ hay rượu ngọt

Rượu trắng Pha chế Cồn TP Phối chế Phụ liệu (màu, mùi, vị)

Để ổn định Rượu licơ

- Rượu trắng hoặc cồn thực phẩm yêu cầu phải đảm bảo tinh khiết, không chứa các chất độc hại, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

- Phụ gia dùng pha chế rượu licơ gồm

+ Chất tạo vị: Đường kính trắng,…

+ Chất màu: Tự nhiên hoặc tổng hợp

+ Chất tăng mùi và thành phần dinh dưỡng

- Rượu pha chế đóng chai xong phải để vài ba tháng cho ổn định hương vị

- Độ cồn của rượu licơ thường ở mức 20-25%V.

- Chất lượng của rượu licơ phụ thuộc vào các yếu tố?

2 Rượu licơ hay rượu ngọt

3 Rượu lên men không chưng cất

- Rượu vang

Vang là tên thương mại có từ lâu đời, nguyên liệu sản xuất rượu vang là quả chín, sau khi xử lý được điều chỉnh thành phần và lên men

- Rượu đặc biệt khác

- Rượu cái nếp

- Rượu Sakê

- Rượu cần

Quá trình hoá học lên men rượu, điều kiện và diễn biến của qúa trình lên men

- Điều kiện yếm khí - [Đường ] = 10  18%

→ Phương pháp xác định và điều chỉnh các thông số?

* Diễn biến của quá trình lên men

- [Ethanol] đạt 5% → hiện tượng giảm lên men - [ CO2 ]  → lên men giảm

Mô hình diễn biến của

Saccharomyces Cerevisiae

PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT RƯỢU GẠO

Tinh bột Hồ hóa

(Nấu chín)

Làm nguộiEnzyme

MÔT SỐ QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU SỬ

DỤNG BÁNH MEN CỔ TRUYỀN

Làm vụnBánh men

Rượu nếpLàm vụn

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÁNH MEN CỔ TRUYỀN

(t = 30OC,  = 19  20h)

II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN

Cồn là dung dịch chứa ethanol với nồng độ cao từ 60-96°.

Cồn dùng để pha chế rượu licơ hoặc dùng để

sử dụng cho mục đích khác trong y tế, thực phẩm và công nghiệp.

Cồn là sản phẩm lên men từ ngũ cốc, rỉ đường, sau đó tiến hành chưng cất trong thiết bị đặc biệt thu được độ cồn cao.

Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn

Sơ đồ I:

Tinh bột sống Sự hóa lỏng Thủy phân Lên men Chưng cất

Hơi nước Enzym

Nấm men

Hơi nước

Termamyl, Fungamyl, Spiritamyl

Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn

Sơ đồ III:

Hơi nước

Sản phẩm alcohol

Làm lạnh dịch nấu

Nấm men

Nước lạnh

Hơi nước Spiritamyl Ngũ cốc xay +

nước + Termamyl

Sơ đồ quy trình sản xuất cồn thực phẩm từ rỉ đường

Xử lýMật rỉ

Pha loãngLên menGia nhiệtChưng cấtNgưng tụ

Nấm men

Chưng alhehyt

Nhân giống II

Nhân giống I

Tinh chếNgưng tụLàm lạnhCồn thực phẩm

(alcol bậc cao)

Ngưng tụ AldehytCồn đầu

Cồn thô

Thiết bị lên men

Cửa quan sátNguyên liệu

Van lấy mẫu

8

III CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG

Tổng quan về rượu vang và nguyên liệu sản

xuất rượu vang

Tổng quan về rượu vang

Rượu vang là loại đồ uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các loại trái cây và không qua chưng cất nhờ tác nhân nấm men (quá trình lên men 1 giai đoạn) hoặc nấm men và vi khuẩn lactic (quá trình lên men 2 giai đoạn)

Phân loại rượu vang:

- Dựa trên màu sắc của chúng có vang màu và vang trắng

- Dựa trên lượng đường còn lại có vang ngọt và vang khô

Nguyên liệu sản xuất rượu vang

60% chất lượng của rượu vang là do nguyên liệu quyết định, còn lại 40% do kỹ thuật tạo nên

Tất cả các loại quả có chứa đường, protein, vitamin, khoáng, không chứa nhiều tanin và quá nhiều axit đều có thể sử dụng để lên men rượu vang.

Theo tiêu chuẩn của dịch quả lên men, rượu vang phải có nồng độ dịch đường đạt

Thành phần và chất lượng của rượu vang

Ethanol được hình thành từ quá trình lên men đường glucose, sucrose nhờ nấm men Hàm lượng ethanol lên men tự nhiên thường đạt 70-160cc/l (khoảng 7-16 độ).

Vị của rượu vang được tạo nên từ tỷ lệ cân đối của 4 vị có trong rượu vang như:

Thành phần axit hữu cơ trong rượu vang

Axit hữu cơ là thành phần quan trọng của rượu vang Tổng lượng axit thường là 4-5 gam/l, pH~2,9-3,9 Axit hữu cơ trong rượu vang gồm 2 nhóm là nhóm có tác dụng tốt và nhóm có tác dụng xấu.

Các axit Tatric, Malic, Xitric, Oxalic thuộc loại các axit có tác dụng tích cực đến mùi vị của rượu vang và còn có tác dụng làm ổn định rượu vang.

Các axit Acetic, Lactic, Formic, Propionic, Butyric nếu hàm lượng cao sẽ làm cho rượu vang có

Tỷ lệ axit hữu cơ/ethanol/tanin hay sự cân đối giữa vị chua, vị ngọt và vị chát là yếu tố quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến mùi vị của rượu vang.

Trong sản xuất vang màu thường phải có

quá trình chuyển đổi axit malic thành axit lactic

để làm cho rượu vang có mùi vị hài hoà – quá trình chuyển đổi này được thực hiện bởi vi khuẩn lactic đặc biêt và được gọi là “quá trình Malolactic”.

Đường trong rượu vang và mối quan hệ với chất lượng

Đường là thành phần còn lại sau lên men, trong đó chủ yếu là glucose, fructose và phần nhỏ là galactose , đặc biệt đường nghịch đảo

đã tạo nên mùi thơm dễ chịu cho rượu vang thành phẩm.

Hàm lượng đường còn lại trong vang đỏ và

vang trắng khác nhau, vang đỏ còn 2-3 gam/l (0,2-0,3%), vang trắng còn 70-80 gam/l (7-8%).

Thành phần tro và các chất khoáng trong rượu vang

Các chất khoáng như P, S, K, Na, Ca, Mg, Si,

Fe, Mn, Cl, Br, I, Al…có thể tồn tại dưới dạng tự

do hoặc các dạng muối Hàm lượng tro trong rượu vang thường từ 1,5-3 g/l.

Vai trò của chất khoáng trong rượu vang là làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị chữa bệnh (CO 2

sinh ra trong quá trình lên men sẽ kết hợp với các chất khoáng tạo nên các hoạt chất có khả năng phòng và chữa một số bệnh).

Chất khoáng còn có vai trò quan trọng là tham gia tạo vị đậm đà cho rượu vang và cùng với các

vị ngọt, vị chua, vị chát tạo nên vị hài hoà cho rượu vang.

Vitamin trong rượu vang

Gồm có vitamin nhóm B, viatmin C, vitamin A và các chất tiền vitamin A

Hàm lượng vitamin trong rượu phụ thuộc vào mỗi loại quả khác nhau.

Thành phần polyphenol

flavonoids và non-flavonoids Trong rượu vang gồm

có flavonol, antoxian, tanin, licnhin.

Vai trò của các polyphenol

- Tạo màu cho rượu vang, trong đó flavonol cho màu vàng, antoxian cho màu đỏ.

- Tạo vị chát cho rượu vang.

- Làm ổn định, kéo dài thời gian bảo quản rượu vang.

- Chống ôxi hóa và kháng khuẩn mạnh.

* Lưu ý

- Tanin dễ bi ôxy hoá làm cho vang có màu sẫm.

- Hàm lượng polyphenol cao sẽ làm cho rượu vang

có vị chát mạnh.

- Hàm lượng polyphenol cao sẽ ức chế hoạt động của nấm men, khả năng lên men kém, chất lượng rượu kém

- Hàm lượng polyphenol cao sẽ gây kết tủa protein của nước quả làm cho rượu bị cặn đục

Làm dập

Lên men

Xử lý Phối trộn

Vang màu

Phụ gia

Sơ đồ nguyên tắc sản xuất rượu vang

Quá trình ôxy hoá nước quả

1 Nguyên nhân và tác hại của quá trình ôxy hoá nước quả trong sx rượu vang

Nguyên nhân của quá trình ôxy hoá nước quả

Tác hại của quá trình ôxy hoá nước quả

Màu sắc Mùi

Vị Kết tủa enzyme

Chất lượng nước quả

2 Các biện pháp chống ôxy hoá nước quả

Quá trình thu hoạch

Xử lý dịch quả sau khi làm dập/ép

Xử lý dịch quả bằng các biện pháp hoá lý

- Dùng CO2

- Dùng SO2

- Dùng nhiệt

Chất lượng nước quả

Chuẩn bị nấm men trong lên men rượu vang

Trong kỹ thuật chế biến rượu vang, cần thiết phải đưa vào nước quả một lượng tế bào nấm men nhất định ngay cả trong trường hợp lên men có cả xác quả

Nguồn men giống có thể từ 3 nguồn chính sau:

- Từ men giống (ống giống thuần chủng)

- Sử dụng bánh men cổ truyền

- Lên men tạo nguồn men giống cho các mẻ lên men sau

1 Trường hợp dùng men ống (ống men giống)

Nấm men được giữ giống trên môi trường thạch,

thuộc loại Saccharomyces ellipsoides hoặc S.cerevisiae

Sơ đồ chuẩn bị men giống “cái men” cho lên men rượu vang

Thanh trùng Môi trường

a- Chuẩn bị môi trường nhân giống nấm men cho lên men rượu vang

* Môi trường tự nhiên

Là môi trường nước quả dùng để lên men.

Phải điều chỉnh thành phần đường đạt 10-12% và cho thêm các chất như 0,3-0,5g/amonsunphat hay amoncacbonat và 0,5-1mg B1/l

* Môi trường nhân tạo

Là môi trường tự pha chế với các thành phần chính như sau:

b- Thao tác cấy nấm men vào môi trường nhân giống

Sau khi môi trường được chuẩn bị xong, tiến hành thanh trùng Sau đó cho môi trường vào bình tam giác 250cc, tỷ lệ đổ đầy từ 1/3 – 1/2 dung tích của bình.

Tiến hành cấy nấm men của 2-3 ống giống vào môi trường này, nhân giống trên máy lắc, nhiệt độ nhân giống là 25C, thời gian nhân giống từ 24 – 36h.

2-Sử dụng bánh men cổ truyền

Tiêu chuẩn phải đạt bánh men loại tốt, không có mùi lạ, bánh men phải còn trong thời hạn sử dụng, chưa có hiện tượng hư hỏng.

Bánh men bổ sung vào dịch quả lên men theo tỷ lệ 15-20g/l (1,5-2%) dịch quả lên men Trước khi bổ sung, bánh men phải được bóp vụn, rây qua để tách các tạp chất lớn.

3 Sử dụng nước quả đang lên men để làm “nước cái men”

Lấy ngay một phần nước quả đang lên men bổ sung vào dịch lên men theo tỷ lệ

Nước quả đang lên men/Dịch lên men = 1/3-5

Tuy nhiên cần lưu ý

- Thời điểm lấy nước cái men của mẻ lên men sao cho đang ở giai đoạn sinh khối mạnh mẽ và ở đầu thời kỳ cân bằng, ổn định các tế bào nấm men.

- Nếu lên men cả xác quả thì lấy dịch cái men ở đáy thiết

bị lên men.

Kỹ thuật theo dõi quá trình lên men

Trong quá trình lên men rượu vang, cần theo dõi nhiệt độ và tốc độ lên men

* Theo dõi nhiệt độ

Cần đo nhiệt độ vài lần trong ngày, nhiệt độ trung bình của dịch quả là 20-25C (trường hợp lên men không có xác quả), còn trong trường hợp lên men có xác quả thì nhiệt độ cho phép cao hơn (khoảng 25–30C) Tại sao?

* Theo dõi tốc độ lên men nhanh và hết đường

Nếu lượng đường còn lại cao và nồng độ ethanol thấp sẽ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật có hại phát triển, làm hư hỏng rượu vang.

Theo dõi biến động của đường bằng tỷ trọng kế

Không thể đo diễn biến của đường bằng khúc

xạ kế (Refractometer, Bx) được vì ethanol cũng

có hệ số khúc xạ.

Nguyên nhân gây lên men chậm và không hết đường?

Biện pháp khắc phục lên men chậm và ko hết đường?

+ Gạn cặn tách rượu khỏi xác qủa hoặc cặn rượu trong lên men không có xác quả.

+ Cho rượu được tiếp xúc với ôxy, hạ thấp nhiệt độ xuống + Có thể cấy thêm nấm men, thêm lượng nhỏ muối amôn, vitamin.

Các quá trình công nghệ lên men rượu vang

I- Lên men có xác quả (sản xuất vang màu)

* Đặc điểm của công nghệ lên men có xác qủa

- Rượu có màu của qủa (vang màu)

- Chất hòa tan trong rượu nhiều hơn

- Mùi thơm của rượu mạnh hơn

- Hương vị phong phú

- Tận dung thêm được lượng nấm men trên vỏ qủa (trường hợp lên men rượu vang nho, vang dâu…)

- Nhiệt độ lên men cao hơn trường hợp không có xác quả

- Cần phải có quá trình lên men Malolactic

Làm dập

Lên men I

Xử lý Điều chỉnh thành phần

Nguyên liệu quả màu

Lên men II

Phụ gia

Nhân giống Nấm men

1 Nguyên liệu

2 Làm vỡ tế bào quả

- Mục đích?

- Yêu cầu?

3 Điều chỉnh thành phần lên men

- Điều chỉnh lượng đường: Tổng lượng đường cần đạt là 20-22Brix, tương đương 200- 220g/l.

- Điều chỉnh pH: pH thích hợp cho quá trình lên men là 3,2-3,5.

- Điều chỉnh các chất kích thích lên men

+ Bổ sung thêm muối (NH 4 ) 2 SO 4 hoặc (NH 4 ) 2 CO 3 Lượng dùng 0,05-0,1g/l dịch lên men.

+ Bổ sung thêm hỗn hợp vitamin Nếu không có hỗn hợp vitamin thì cũng phải bổ sung vitamin B1 với hàm lượng 0,5 mg/l Tại sao?

4 Lên men

- Cấy nấm men

Nước cái men phải đang trong thời kỳ sinh sản mạnh, có chứa khoảng 100 triệu tế bào/ml dịch nấm men, tỷ lệ bổ sung vào hỗn hợp lên men 8-10%, sau đó đảo trộn đều Ngoài ra, có thể sử nguồn nấm men từ bánh men cổ truyền hoặc nước quả lên men.

- Điều chỉnh ôxy và nhiệt độ

+ Điều chỉnh ôxy?

+ Điều chỉnh nhiệt độ?

- Theo dõi nhiệt độ

Lên men cả xác quả cho phép nhiệt độ thích hợp là 25-30C.

- Thiết bị lên men

Trong lên men công nghiệp nhất thiết phải có thiết bị lên men, có bộ phận thoát CO2 và không cho ôxy đi vào.

- Thời gian lên men ethanol

Thời gian lên men ethanol khoảng từ 6-7 ngày.

- Lên men Malolactic

-CO2, 37-40C HOOC-CH2-CHOH-COOH - CH3-CHOH-COOH

- Chăm sóc rượu sau lên men

+ Tại sao phải gạn cặn?

+ Thao tác gạn cặn như thế nào?

3 giai đoạn chuyển hóa của rượu vang

Gđ1: Giai đoạn hình thành rượu

- Thời gian: 7-10 ngày đầu

- Diễn biến: Rượu non hình thành, mùi thơm chưa mạnh Các thành phần rượu cao, ethanol, axit hữư cơ, este chưa cân đối.

Gđ2: Giai đoạn phát triển

- Thời gian: Sau gạn cặn lần 1

- Diễn biến:

+ Khuẩn lactic hoạt động lên men Malolactic.

+ CO2 giảm dần.

+ Xác nấm men tiếp tục chết dần và lắng xuống.

Thời kỳ này tiếp tục gạn rượu từ 3-4 lần trong thời gian 2 tháng.

+ Enzym ôxy hóa khử chuyển hóa cân bằng giữa các chất ôxy hóa và chất khử.

+ Một số este hình thành trong giai đoạn này làm cho rượu vang có mùi thơm hài hoà

Gđ3: Giai đoạn vang chín:

- Thời gian: Tùy thuộc vào điều kiện và chất lượng đạt được của từng mẻ vang

- Diễn biến:

Vang chín là lúc rượu vang đã đạt được độ hoàn hảo cao về mùi vị Do đó, có thể áp dụng một số biện pháp kỹ thuật để làm tăng chất lượng của rượu