Tài liệu Chương 2 công nghệ sản xuất cồn phần 1

Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... CHƯƠNG 2: CÔNG NGH S N XU T C N ------------ ------------ 2.1. KHÁI NI M 2.1.1. L ch s phát tri n t i Vi t Nam: S n xu t các s n ph m t o thành c n ñã có t r t lâu ñ i. T i Vi t Nam tiêu bi u nh t là quy trình s n xu t rư u chưng c t theo phương th c th công. Có r t nhi u cách th c gia truy n khác nhau trong k thu t s n xu t này. Chúng ta cùng xem xét m t phương th c s n xu t c th như sau: S n ph m t o thành tùy thu c vào công ngh và nguyên li u mà có tính ch t khác nhau. Tuy nhiên các s n ph m hình thành theo phương th c c truy n ñ u mang m t ñ c tính chung là: - Ch t lư ng không ñ u, làm theo kinh nghi m .......................................................................... ........................................ Trang 17 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - N u làm ñúng (g o t t, men t t) → u ng ngon, v ñ m, êm, say mà không x c, không ñau ñ u. T i Vi t Nam, s n xu t c n theo công nghi p b t ñ u t năm 1898 do ngư i Pháp thi t k và xây d ng. S n lư ng ñ t m c cao ñi m vào nh ng năm 1980 – 1985 (30 tri u lít/ năm) ð n năm 1986 – 1987 là th i kỳ thua l , s n xu t c m ch ng. Nhi u cơ s phá s n. Tuy nhiên ñ n nay ñã ph c h i d n và ngày càng phát tri n. M t s các cơ s s n xu t c n t i Vi t Nam: (lo i 1) - Công ty rư u bia ð ng Xuân Phú Th ;Công ty rư u bia Hà N i - Công ty rư u bia Bình Tây Theo các chuyên gia, vào năm 2005 nư c ta c n kho ng 180-200 tri u lít rư u các lo i, tương ñương 50 tri u lít c n tinh khi t. Trong ñó nguyên li u t tinh b t là 30 – 40 %, còn l i là r ñư ng. 2.1.2. ng d ng: C n có ng d ng r t l n trong nhi u ngành công nghi p khác nhau • Trong th c ph m - Làm vang qu h n h p, vang c m, vang n p. - S n xu t rư u m nh: Lúa m i, Hoàng ñ . - S n xu t rư u ph thông. • S d ng trong y h c, dư c ph m. • S d ng làm dung môi hưu cơ. .......................................................................... ........................................ Trang 18 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... • S d ng trong công ngh s n xu t nư c hoa. • Dùng làm nguyên li u s n xu t acid acetic, aldehyd acetic, etylacetat, etylclorua, và các h p ch t h u cơ khác. • S d ng trong s n xu t cao su t ng h p. 2.2. NGUYÊN LI U – NH NG YÊU C U K THU T • Nguyên t c: b t c nguyên li u nào ch a polysaccharide ñ u có th s d ng trong công ngh s n xu t c n • Yêu c u chung c a nguyên li u trong s n xu t theo quy mô công nghi p: - Hàm lư ng ñư ng ho c tinh b cao, hi u qu kinh t cao. - Vùng nguyên li u t p trung và ñ cho nhu c u s n xu t. Chúng ta s xem xét 2 lo i nguyên li u ph bi n: - Tinh b t - R ñư ng 2.2.1. Nguyên li u ch a tinh b t: T i Vi t Nam thư ng s d ng : s n, ngô, g o (t m) 2.2.1.1. S n : Thành ph n c a c s n tươi: Tinh b t : 20 – 34 % Tro Protein Polyphenol : 0,1 – 0,3 % : 0,8 – 1,2 % Ch t béo : 0,3 – 0,41 % Vitamin : 0,54% : B1 (0,03mg %), .......................................................................... ........................................ Trang 19 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... B2 (0,03mg %), B6 (0,06mg %) Nư c : 60 – 74,2 % ð ct : phazeolunatin Celluloza : 1 – 3,1 % Vitamin thư ng b m t trong quá trình s n xu t Phazeolunatin b th y phân thành HCN. ðây là m ch t gây ñ c cho cơ th , tuy nhiên d bay hơi và d hòa tan trong nư c nên d lo i b . Chính vì v y mà s n thái lát, phơi khô gi m ñáng k s lư ng HCN có trong ñó. ð ng th i m t lư ng nh HCN còn l i không làm nh hư ng ñ n quá trình lên men trong s n xu t c n. 2.2.1.2. Các lo i tinh b t khác V i các lo i hexoza có kh năng lên men ñư c V i các polysaccharid c n ph i th y phân thành các ñư ng trư c khi lên men - Tinh b t thư ng ñư c th y phân. Tùy vào phương pháp th y phân mà ta thu ñư c các s n ph m khác nhau. N u th y phân tinh b t b ng acid và nhi t ñ ta s thu ñư c glucoza, tuy nhiên hi u xu t không cao và gây ô nhi m môi trư ng. N u dùng amylaza c a m m ñ i m ch ta s thu ñư c 70 – 80% là maltoza và 30 – 20% là dextran. Còn n u dùng amylaza c a n m m c ta s thu ñư c 80 – 90% là glucoza. - Celluloza dư i tác d ng c a acid vô cơ loãng, nhi t ñ cao và áp su t cao s b phân h y thành glucoza. .......................................................................... ........................................ Trang 20 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - Hemicelluloza (bán xơ): d b th y phân hơn celluloza ñ t o thành glucoza 2.2.2. M t r : M t r là ph ph m c a công ngh s n xu t ñư ng. Thư ng chi m kho ng 3 – 5 %/ lư ng mía 2.2.2.1. Ưng d ng c a m t r : M t r ñư c s d ng trong nhi u s n xu t công nghi p khác nhau như: - S n xu t c n - S n xu t acid acetic, acid citric - S n xu t n m men bánh mì, n m men cho chăn nuôi. - S n xu t b t ng t (mì chính) - S n xu t glycerin 2.2.2.2. Thành ph n c a m t r : Ph thu c vào gi ng mía, ñ t ñai tr ng, ñi u ki n canh tác, công ngh s n xu t ñư ng. Thông thư ng: hàm lư ng ch t khô chi m 80 – 85 %. Trong ñó: - 60% ñư ng v i: - - 35 – 40% saccharoza 20 – 25% ñư ng kh 40% ch t phi ñư ng, v i .......................................................................... ........................................ Trang 21 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - 20 – 32 % ch t h u cơ - 8 – 10 % ch t vô cơ M t r có ñ pH t 6,8 – 7,2. Lúc m i s n xu t pH = 7,2 – 8,9. M t r là môi trư ng t t cho vi sinh v t phát tri n trong ñó ch y u là vi khu n lactic và vi khu n acetic. Dư i tác d ng c a nh ng vi khu n này sau 24 gi ñ chua c a m t r tăng lên t 0,2 – 0,30. Do ñó c n ph i h n ch và di t b t t p khu n. 2.3. QUY TRÌNH TI N X LÝ VÀ ðƯ NG HÓA 2.3.1. Nghi n nguyên li u - Nguyên li u d ng h t ho c lát ñư c ñưa vào máy nghi n búa (T i Vi t nam) - Nghi n thô: búa có chi u dày = 6 – 10 mm .......................................................................... ........................................ Trang 22 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - Nghi n nh : búa có chi u dày = 2 – 3 mm - T c ñ quay c a máy nghi n: 2750 vòng/ phút - Trong quá trình nghi n: ph n nh l t qua giây ñư c qu t hút và ñ y ra ngoài: ph n l n l i ti p t c b nghi n - Tùy theo ch ñ n u mà rây có kích thư c khách nhau - Hi n t i máy nghi n búa có năng su t 1000 – 2000 – 3000 kg/h 2.3.2. N u nguyên li u: N u nguyên li u là qui trình phá v các l p v t bào c a các h t tinh b t ra, giúp cho amylaza ti p xúc ñư c v i tinh b t, t o ñi u ki n cho tinh b t v tr ng thái hòa tan. Trong quá trình n u, th c t màng t bào chưa b nghi n v n gi nguyên c u t o. Chúng ch b phá v khi khu y tr n ho c phóng cháo qua van h p ho c sang thi t b l n hơn. 2.3.2.1 Các bi n ñ i hóa lý: 2.3.2.1.1. ð b n c a thành t bào: Nguyên li u dư i tác d ng c a nhi t ñ và nư c hình thành s trương n và gi m ñ b n cơ h c - t0 = 120 – 1350C : pectin trương n , sau 20 – 25’ → hòa tan. Sau ñó ñ n lư t tinh b t và pentoza - t0 = 145 – 1550C : thành t bào b phá v → tinh b t tách ra, hòa tan vào dung d ch .......................................................................... ........................................ Trang 23 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... Các nguyên li u khác nhau s có ch ñ n u khác nhau Khi nguyên li u b chua, h m hơi, cũ. C n n u t0 th p và th i gian ng n hơn nguyên li u t t cùng lo i. 2.3.2.1.2. S trương n và hòa tan tinh b t - Trương n là quá trình mà các phân t hút dung môi ñ làm tăng th tích. - Tinh b t ch a amyloza và amylopectin theo t l 1:4. Tuy nhiên ñã có nh ng gi ng ngô ñư c lai t o có ch a ñ n 100% amyloza - Trong d ch h tinh b t amylopectin trương n , ñan chéo nhau, trong ñó l n vào là các h t amyloza. - t0 = 85 – 1000C → amylopectin hòa tan vào dung d ch. Nhi t ñ h hóa ph thu c vào nguyên li u & kích thư c các nguyên li u. ð i v i tinh b t s n ta có sơ ñ sau ñánh giá s ph thu c c a ñ nh t vào nhi t ñ : .......................................................................... ........................................ Trang 24 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - ð i v i các ch t khác như celluloza, hemicelluloza trong môi trư ng acid y u, h u như không b th y phân. Riêng pectin ester acid polygalacturovic thì b th y phân nhi u hơn c và t o thành metanol và acid pectic. 2.3.2.1.3. S bi n ñ i c a tinh b t và ñư ng • ðư ng Trong khi n u, m t ph n nh tinh b t bi n thành ñư ng. ðư ng này s tham gia vào các ph n ng t o melannoidin, furfunol, caramen. Trong ñó: - Caramen là ch t ki m hãm quá trình lên men rư u. Khi có trong d ch ñư ng kho ng 5% thì hi u su t lên men s gi m kho ng 6% - Furfunol t o màu và mùi khó ch u. - Melanoidin là ch t keo m u s m, mang tính acid, gây nh hư ng t i ho t ñ ng c a n m men và enzym. Thành ph n c a melanoidin r t ña d ng, chưa ñư c nghiên c u t m . Tuy nhiên hàm lư ng các ch t hình thành r t th p nên gây nh hư ng không ñáng k ñ n quá trình lên men c n. • Tinh b t: Trong quá trình n u nguyên li u, s có m t c a các ch t ñư ng là không c n thi t do gây t n th t khi ñun nhi t ñ cao. Do ñó c n ph i gi i h n ho t ñ ng c a amylaza lên tinh b t. Ngư i ta nh n th y r ng: - T i 550C: amylaza tác ñ ng y u ñ n tinh b t. .......................................................................... ........................................ Trang 25 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... Khi quá trình n u sơ b tăng nhanh ñ n 50 – 600C s h n ch ho t - ñ ng c a amylaza. ði u này d n ñ n vi c gi m thi u quá trình t o ñư ng vào trư c th i gian n u. 2.3.2.2. N u nguyên li u Có ba phương pháp ñư c s d ng trong quá trình n u nguyên li u: - Gián ño n - Bán liên t c - Liên t c T i vi t Nam, trư c 1983 thư ng s d ng phương pháp n u gián ño n T 1983 – 1993 phương pháp n u bán liên t c b t ñ u ñư c áp d ng c th là t i nhà máy rư u Thanh ba Phú Th . 2.3.2.2.1. Phương pháp gián ño n: Phương pháp n u gián ño n là phương pháp mà trong ñó toàn b quá trình n u ñ u ñư c th c hi n trong m t n i. C u t o n i n u: ð c ñi m chung: .......................................................................... ........................................ Trang 26 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - Toàn b quá trình n u ñ u th c hi n trong cùng m t n i - Ít t n v t li u ñ ch t o thi t b . Thao tác ñơn gi n - T n năng lư ng do không s d ng ñư c hơi dư th a. - D gây t n th t ñư ng do ph i n u nhi t ñ cao. Quá trình n u: - Cho nư c vào n i theo t l 3,5 – 4 lít/kg nguyên li u - Cho cánh khu y làm vi c. Ti p ñó cho b t nguyên li u vào - ðun ñ n 45 – 60’ (lúc này nh m van x ). - Không khí và khí không ngưng t s theo van x thoát ra ngoài, cho t i khi ch còn hơi nư c bão hòa. - ðóng van x . ð i ñ n khi áp su t ñ t ñ n m c yêu c u; ta b t ñ u tính th i gian. - Áp su t, nhi t ñ n u ph thu c vào lo i nguyên li u, kích thư c nguyên li u. Nguyên li u Áp su t Th i gian B t thư ng 3 – 3,5 kg/cm2 70’ Ngô h t, s n lát 4,5 – 5 kg/cm2 80 – 90’ Ngô nghi n, s n nghi n 3 – 3,5 kg/cm2 70’ V i áp su t 3 – 3,5 kg/cm2 tương ñương v i 135 – 1400C .......................................................................... ........................................ Trang 27 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - ð i v i nguyên li u kém ph m ch t, ta ph i nghiên c u, t tìm ra các y u t k thu t tương ng v i nguyên li u. - Có th cho thêm H2SO4 300 Bome’ (2 – 4 kg/t n nguyên li u) + Ưu ñi m: N u chóng chín, d ch cháo ít b lão hóa + Như c ñi m: An mòn thi t b , nh hư ng ñ n ho t ñô c a enzym amylaza. - G n cu i giai ño n ph i ki m tra ñ n u chín c a tinh b t + Cháo chín: mùi thơm nh , màu vàng rơm ho c cánh gián + Cháo b cháy: mùi khét, màu t i, v ñ ng + Chưa chín: màu b t tr ng, mùi ngác - N u xong, m van t t và phóng cháo sang thùng ñư ng hóa trong th i gian 10-15 phút Toàn b quá trình n u di n ra kho ng 2,5 – 3 gi . 2.3.2.2.2. Phương pháp bán liên t c ð c ñi m: - N u trong 3 n i thành 3 giai ño n: + N u sơ b + N u chín + N u chín thêm .......................................................................... ........................................ Trang 28 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - N i n u chín thêm có dung tích g p 3 l n so v i n i n u chín. Chú ý ch ñ ñ y kho ng 2/3 n i, ph n còn l i là không gian ch a hơi - N u sơ b và n u chín là gián ño n còn n u chín thêm là liên t c. - Ưu ñi m - Tăng hi u su t → 7 lít c n/t n tinh b t - Gi m th i gian n u áp su t và nhi t ñ cao Ti t ki m ñư c 15 – 30% lư ng hơi. Như c ñi m: T n thi t b ðã ñư c th c hi n t i nhà máy rư u Thanh Ba – Phú Th ; Tam hi p Hà Tây. Dư i ñây là quy trình n u bán liên t c, ñư c th c hi n t i nhà máy rư u Thanh Ba Phú Th năm 1983 – 1993: Quá trình n u: - Cho lư ng nư c 40 – 50 0C vào n i n u sơ b theo t l 3,5 – 4,0 lít/kg b t. - Cho cánh khu y làm vi c r i ñ b t vào. - Dùng hơi nư c l y t n i n u chín thêm ñ ñun dung d ch lên 70 – 850C. - Duy trì trong vòng 50 – 60 phút. - X cháo vào n i n u chín. Ti n hành gi ng như n u gián ño n, v i áp su t n u là 2,8 – 3,2 kg/cm2, nhi t ñ là 130 – 1350C trong 60 phút. Sau ñó chuy n sang n i n u chín thêm .......................................................................... ........................................ Trang 29 Chöông 2: Coâng ngheä saûn xuaát coàn ...................................................................................................... - T i n i n u chín thêm, áp su t ñư c duy trì 0,5 – 0,7 at, nhi t ñ là 105 0 – 106 C, trong th i gian 50 – 60 phút .......................................................................... ........................................ Trang 30