L ỜI CẢM TẠ
2.10 Một vài quy trình sản xuất rượu từ tinh bột
2.10.1 Công nghệ sản xuất rượu gạo
Sơ đồ quy trình
Hình 10: Qui trình sản xuất rượu gạo
(Nguồn:http://www.agu.edu.vn)
Gạo Nấu chín Để nguội Trộn bánh men thuốc bắc
Chưng cất Rượu gạo
Giải thích qui trình
- Nấu chín: gạo nguyên liệu được ngâm nhằm rửa sạch chất bẩn bám bên ngoài hạt, đồng thời làm cho hạt gạo mềm, trương nở giúp dễ dàng cho quá trình nấu. Sau khi để ráo, gạo được cho vào nồi, thêm nước và nấu chín. Lượng nước cho vào được tính toán sao cho cơm sau khi nấu không quá nhão cũng không bị sống. Tỉ lệ gạo nước khoảng 1:1 theo thể tích. Mục đích của việc làm chín hạt gạo nhằm hồ hóa tinh bột gạo giúp cho vi sinh vật dễ sử dụng tinh bột này để lên men rượu.
- Làm nguội: cơm sau khi nấu chín được trải đều trên một bề mặt phẳng để làm nguội xuống nhiệt độ thích hợp cho việc trộn bánh men rượu. Nhiệt độ cơm cao sẽ làm bánh men rất khó hoạt động. Bánh men rượu được trộn vào bằng cách bóp nhỏ, rắc đều lên bề mặt lớp cơm với tỷ lệ thích hợp tùy theo hướng dẫn trên từng loại men. Sau đó cho tất cả vào khạp lớn, đậy nắp để bắt đầu quá trình lên men rượu.
- Lên men: lên men rượu là một quá trình lên men yếm khí (không có mặt của oxy) diễn ra rất phức tạp, bao gồm các quá trình sinh hóa học và các quá trình vi sinh vật. Quá trình lên men diễn ra ở nhiệt độ thường, trong thời gian này có 3 quá trình diễn ra song song với những mức độ khác nhau. Trước tiên là quá trình tăng sinh khối nấm men. Quá trình đường hóa có sự phân cắt tinh bột thành đường nhờ men amylase và glucoamylase trong nấm mốc. Đường vừa tạo ra trở thành thức ăn để nấm men thực hiện quá trình lên men rượu. Quá trình lên men rượu diễn ra do nấm men sử dụng đường để tạo thành rượu etylic và CO2 . CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ tạo thành bọt khí bám vào bề mặt nấm men và làm các tế bào nấm men nổi lên trên, khi lên đến bề mặt, bọt khí vỡ ra và tế bào nấm men lại chìm xuống tạo ra sự đảo trộn giúp quá trình lên men được tốt hơn. Sau 2 ngày đầu lên men, có thể bổ sung nước vào khối lên men với tỷ lệ nước: cơm khoảng 3:1, sau đó đậy nắp và tiếp tục lên men thêm khoảng 3 ngày nữa.
- Chưng cất: khi quá trình lên men kết thúc, tiến hành chưng cất để thu được rượu thành phẩm. Quá trình chưng cất rượu nhằm tách hỗn hợp rượu và nước có nhiệt độ sôi khác nhau. Ở áp suất thường, rượu sôi và bốc hơi ở 780C, còn nước là 1000C. Khi chưng cất rượu được tách ra khỏi nước nhờ bay hơi dễ hơn nước. Quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách đun sôi hỗn hợp lên men, hơi bay lên được dẫn qua ống dẫn và được làm lạnh bằng cách cho qua bồn nước để ngưng tụ rượu. Dung dịch rượu thu được trong suốt có mùi thơm đặc trưng và nồng độ rượu sẽ giảm dần theo thời gian chưng cất. Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà có thể tiến hành pha trộn các loại rượu thu được ở các khoảng thời gian chưng cất khác nhau để tạo ra rượu có nồng độ cao thấp khác nhau.
2.10.2 Quy trình sản xuất rượu từ sắn
Sơ đồ quy trình
Hình 11 : Qui trình sản xuất rượu từ sắn
(Nguồn: Võ THị Hạnh, 2006).
Giải thích qui trình
Sắn lát khô sau khi nghiền được đưa qua bộ phận nấu ở nhiệt độ khoảng 1000C để phá vỡ cấu trúc tế bào và chuyển tinh bột về trạng thái hoà tan. Tinh bột sau quá trình nấu được chuyển qua giai đoạn đường hoá. Trong quá trình sản xuất cồn, tế bào nấm men không có khả năng chuyển hoá hồ tinh bột thành cồn. Chúng chỉ có khả năng sử dụng đường, chuyển đường thành rượu. Vì vậy sau khi nấu để dịch hoá, dịch tinh bột cần được chuyển thành đường trước khi lên men. Sau khi quá trình đường hoá kết thúc, sản phẩm của nó được đưa qua bộ phận lên men. Đây là giai đoạn quan trọng cuối cùng và chủ yếu nhất của quá trình sản xuất rượu cồn. Trong quá trình lên men các chất men của nấm men thực hiện quá trình thuỷ phân đường phức tạp thành đường đơn giản. Quá trình lên men do tác động của các tế bào nấm men như sau: Đường và các chất dinh dưỡng của môi trường lên men được hấp phụ và khuyếch tán vào bên trong tế bào men. Nhờ các chất men có sẵn trong tế bào nấm men tác dụng, các chất dinh dưỡng được chuyển hoá qua các hợp chất trung gian và cuối cùng tạo thành rượu và khí CO2. Rượu và CO2 tạo thành được khuyếch tán qua màng tế bào ra môi trường bên ngoài. Rượu hoà tan trong nước nên tan nhanh ra dung dịch lên men còn CO2 hoà tan kém trong nước nên chóng bị bão hoà trong dung dịch. Khi dung dịch đã bão hoà CO2 thì CO2 tạo thành được bám quanh tế bào nấm men và lớn dần lên. Lượng CO2 tích tụ lớn đến mức nào đó nó thắng khối lượng của tế bào nấm men thì tế bào nấm men được bọt khí CO2 kéo dần lên bề mặt dịch lên men. Khi lên đến mặt thoáng, CO2 được thoát ra và tế bào nấm men có khối lượng lớn hơn khối lượng riêng, dịch lên men được lắng xuống. Nhờ sự chuyển động lên xuống này mà quá trình lên men được tăng cường. Sau khi quá trình lên men kết thúc sản phẩm đến thiết bị vắt li tâm lấy dịch qua giai đoạn chưng cất.
Nguyên liệu Nghiền nhỏ Nấu, dịch hóa
Đường hóa Lên men
Chưng cất
Thành phẩm Nhập kho
2.10.3 Quy trình sản xuất rượu ngô
Sơ đồ quy trình
Hình 12: Qui trình sản xuất rượu ngô
(Nguồn: Lưu Quang Huy, 2009)
Giải thích qui trình
- Nguyên liệu thô: Sử dụng những ngô hay những tinh bột có chất lượng cao để làm nguyên liệu thô sản xuất rượu.
- Nghiền: Nhằm giảm thời gian hồ hóa và tăng hiệu quả cho quá trình lên men.
- Ngâm và làm sạch: Cho nguyên liệu thô từ những chiếc thùng chuyên dụng ra để làm sạch với thời gian dài vừa đủ để loại bỏ hết các chất bẩn. Dưới sự tác động của một số chất từ bên ngoài sẽ làm cho nguyên liệu thô trở nên mềm hơn. Thời gian cần thiết là từ 3 -6 giờ tuỳ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của nơi mua nguyên liệu thô được bảo quản.
- Hồ hóa: Đưa nguyên liệu thô đã được làm sạch vào nồi nấu đun sôi cho đến khi nguyên liệu thô được nấu chín hoàn toàn.
- Đường hóa: Khi đã kết thúc quá trình làm chín nguyên liệu thô sau đó tiến hành quá trình đường hóa.
- Lên men: Pha trộn men rượu với nguyên liệu đã được đường hóa và giữ trong một khoảng thời gian để sau đó nguyên liệu sẽ lên men.
Chưng cất: Cho nguyên liệu đã được lên men vào hệ thống chưng cất và sau đó sản phẩm rượu từ ngô sẽ được hoàn thiện và sẽ được cất vào thùng chứa chuyên dụng.
Bánh men
Đóng chai Nguyên liệu Ngô hạt
Nghiền Ngâm nước
Hồ hóa Đường hóa Lên men Chưng cất Tinh luyện
CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.1 Phương tiện thí nghiệm3.1.1 Địa điểm 3.1.1 Địa điểm
Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD – Trường Đại học Cần Thơ.
3.1.2 Thời gian
Thời gian thực hiện đề tài được tiến hành từ ngày 04/12/2011 đến ngày 17/04/2012.
3.1.3 Nguyên liệu
Khoai mì mua tại chợ rau quả Trung tâm thương mại Cái Khế Quận Ninh Kiều Thành Phố Cần Thơ, có độ ẩm khoảng 66,28 ÷ 68%.
Nấm men Hải Anh Quang sản phẩm của DNTN sản xuất thương mại Hải Anh Quang. Địa chỉ: 75/50 ấp – Xuân Thới Thượng – Hóc Môn – Thành phố Hồ Chí Minh. 3.1.4 Thiết bị và dụng cụ Chiết quang kế Cồn kế Nhiệt kế pH kế Cân điện tử Máy xay sinh tố Nồi cơm điện
Bộ chưng cất thu nhỏ Bình tam giác Bếp điện Cốc thuỷ tinh Ống đong Đũa thuỷ tinh.
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ
3.2 Phương pháp thí nghiệm
Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên theo sự thay đổi các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu.
Các thông số thích hợp cho giai đoạn trước được cố định để tìm thông số thích hợp cho giai đoạn tiếp theo.
Qui trình sản xuất ethanol từ nguyên liệu khoai mì như ở hình 13:
Hình 13: Qui trình sản xuất ethanol từ nguyên liệu khoai mì
3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước và thời gian lên men đến thể tích ethanol
sinh ra.
a. Mục đích: Tìm được tỉ lệ nước thích hợp cho vào nguyên liệu để nấm men hoạt động tốt thu được lượng ethanol cao nhất. Song song với quá trình này là việc tìm được thời gian lên men sinh được lượng ethanol cao nhất ứng với tỉ lệ nước tối ưu.
b. Chuẩn bị mẫu.
Nguyên liệu khoai mì tươi đã bóc vỏ và nấu chín, mỗi mẫu 1000g. Khoai mì Xử lý Nấu chín Xay nhuyễn Trộn men Bổ sung nước Men thuốc bắc Lên men Lọc Ethanol
Hình 14: Khoai mì nấu chín và cắt nhỏ Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp thừa số 2 nhân tố và lặp lại 2 lần: Nhân tố A: Lượng nước cho vào (ml) với 1000g nguyên liệu khoai mì đã được nấu chín.
A1: 900ml A2: 1000ml A3: 1100ml A4: 1200ml Nhân tố B: Thời gian (ngày).
B1: 1 B2: 2 B3:3 B4: 4 B5:5 B6: 6 Tổng số nghiệm thức: 4 x 6 = 24 nghiệm thức.
Bảng 2: Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỉ lệ nước và thời gian lên men đến thể
tích ethanol sinh ra.
Hình 15: Khoai mì được xay nhuyễn
A B A1 A2 A3 A4 B1 A1B1 A2B1 A3B1 A4B1 B2 A1B2 A2B2 A3B2 A4B2 B3 A1B3 A2B3 A3B3 A4B3 B4 A1B4 A2B4 A3B4 A4B4 B5 A1B5 A2B5 A3B5 A4B5 B6 A1B6 A2B6 A3B6 A4B6
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Ngày 1
900ml 1000ml 1100ml 1200ml
Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6
Xác định thể tích dung dịch cồn tuyệt đối thu được Khoai mì
Bóc vỏ, nấu chín
Xay nhuyễn bằng máy xay sinh tố
Bổ sung nước
Trộn nấm men theo tỉ lệ: 0.6% men
Lên men yếm khí với thời gian khác nhau
Chỉ tiêu cần đạt: Lượng cồn sinh ra nhiều nhất.
Phương pháp đánh giá: Chưng cất bằng bộ chưng cất thu nhỏ. Nồng độ cồn trong 200 ml rượu đầu tiên chưng cất được xác định bằng cồn kế sau đó quy về dung dịch cồn tuyệt đối.
Kết quả thu được sẽ được xử lý thống kê bằng chương trình statgraphics 15.2
Hình 17: Bộ chưng cất thu nhỏ
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men và thời gian lên men đến thể tích
ethanol sinh ra.
a. Mục đích: Nhằm xác định được lượng nấm men thuốc bắc cho vào nguyên liệu và thời gian lên men là tối ưu, cho ra lượng ethanol nhiều nhất.
b. Chuẩn bị mẫu.
Nguyên liệu khoai mì được nấu chín và xay nhuyễn với tỉ lệ nước tối ưu ở thí nghiệm trước.
Cân men Hải Anh Quang.
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Xác định thể tích dung dịch cồn tuyệt đối thu được Khoai mì tươi
Bóc vỏ, hấp chín
Xay nhuyễn bằng may xay sinh tố
Bổ sung nước
Trộn nấm men theo tỉ lệ
Lên men yếm khí với thời gian khác nhau
0.6% 0.8% 1% 1.2%
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp thừa số 2 nhân tố và lặp lại 2 lần Nhân tố C: tỉ lệ nấm men (%) với 1000g nguyên liệu.
C1: 0.6 C2: 0.8 C3:1 C4: 1.2 Nhân tố D: Thời gian lên men (ngày). D1: 1 D2: 2 D3: 3 D4: 4 D5: 5 D6: 6
Bảng 3: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men và thời gian lên
men đến thể tích ethanol sinh ra.
Tổng số nghiệm thức: 4 x 6= 24 nghiệm thức. Chỉ tiêu cần đạt: Lượng cồn sinh ra nhiều nhất.
Phương pháp đánh giá: Chưng cất bằng bộ chưng cất thu nhỏ. Nồng độ cồn trong 200 ml rượu đầu tiên chưng cất được xác định bằng cồn kế sau đó quy về dung dịch cồn tuyệt đối.
Kết quả thu được sẽ được xử lý thống kê bằng chương trình statgraphics 15.2
Hình 19: Bọt khí sinh ra trong quá trình lên men
C D C1 C2 C3 C4 D1 C1D1 C2D1 C3D1 C4D1 D2 C1D2 C2D2 C3D2 C4D2 D3 C1D3 C2D3 C3D3 C4D3 D4 C1D4 C2D4 C3D4 C4D4 D5 C1D5 C2D5 C3D5 C4D5 D6 C1D6 C2D6 C3D6 C4D6
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước và thời gian lên men đến thể tích ethanol sinh ra. ethanol sinh ra.
Lấy dịch lên men ở các tỉ lệ nước khảo sát đo độ brix, pH và xác định lượng ethanol sinh ra thu được kết quả sau:
Bảng 4: Kết quả khảo sát tỉ lệ nước và thời gian lên men ảnh hưởng đến thể tích
ethanol sinh ra.
Ghi chú: Số liệu ghi trong bảng là kết quả trung bình của 2 lần lặp lại.
Các chữ cái a, b, c, chỉ có ý nghĩa thống kê theo thời gian lên men. Các chữ cái A, B, C, chỉ có ý nghĩa thống kê theo tỉ lệ nước.
Các chữ cái giống nhau biểu thị sự khác biệt không ý nghĩa.
Kết quả thí nghiệm 1 cho thấy thể tích ethanol sinh ra phụ thuộc vào thời gian lên men và tỉ lệ nước, thể tích cồn sinh ra tăng dần trong thời gian từ ngày 1 đến ngày thứ 4, lượng ethanol sinh ra ngày đầu là thấp nhất, thể tích ethanol tăng dần ở ngày thứ 2, ngày thứ 3 và đạt giá trị cao nhất ở ngày thứ 4, sau 4 ngày thể tích ethanol không tăng mà có chiều hướng giảm.
Qua kết quả cho thấy ở ngày 4 các mẫu của các tỉ lệ nước khác nhau đều sinh ra lượng cồn nhiều hơn so với các ngày còn lại. Khi cố định lượng nấm men là 6g đối với 1000g nguyên liệu khoai mì thì thể tích cồn sinh ra khi quy về dung dịch cồn tuyệt đối ở 900ml nước là 213,12ml; ở 1000ml nước là 220,37ml; ở 1100ml nước là 209,50ml; ở 1200ml nước là 204,75ml. Lượng cồn sinh ra ở 1000ml nước là cao nhất 220,37ml và khác biệt ý nghĩa với các tỉ lệ nước còn lại ở cùng mốc thời gian là 4 ngày.
Tỉ lệ nước (ml) Thời gian (ngày) 900 1000 1100 1200 Trung bình 1 106.25 121.50 110.75 94.50 108.25a 2 168.50 178 160 147 163.37b 3 190.62 220.12 179.50 178.50 192.18c 4 213.12 220.37 209.50 204.75 211.93c 5 199.75 215.62 199.50 178.50 198.34c 6 199.75 215.62 189.75 168 193.28c Trung bình 154.62B 167.32A 149.85BC 138.75C
0 1 2 3 4 5 6 7 900 1000 1100 1200 Tỉ lệ nước (ml) p H Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6
Điều này có thể giải thích khi ở cùng một tỉ lệ nấm men nếu lượng nước thêm vào ít thì nấm men trong dịch lên men nhiều nhanh chống sử dụng các chất dinh dưỡng tạo ra sản phẩm nhưng chính các sản phẩm do nấm men sinh ra trong quá trình lên men như cồn, acid hữu cơ… cũng có tác dụng ức chế chính nó ở một nồng độ nào đó. Ngược lại lượng nước quá nhiều thì môi trường bị pha loãng dịch lên men ra, sẽ không cung cấp đủ dinh dưỡng cho sự phát triển của nấm men và nấm men có thể chết. Chỉ với lượng nước vừa đủ thì sẽ thích hợp cho nấm men sinh độ cồn tối ưu.
Qua các tỉ lệ nước sử dụng thì ở 900 ml thu được phần trăm cồn cao hơn