Tài liệu Gò đen

Đại học bách khoa TPHCM HC09TP MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................................. 2 DANH MỤC BẢNG............................................................................................................................ 3 I. GIỚI THIỆU RƯỢU GÒ ĐEN ........................................................................................................ 4 II. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU ..................................................................................................... 5 1. Nế p ................................................................................................................................................... 5 2. Men vi sinh ...................................................................................................................................... 6 III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ. ...................................................................................................... 13 1. Sơ đồ khố i ...................................................................................................................................... 13 2. Sơ đồ thiế t bi .̣ ................................................................................................................................ 13 IV. GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ................................................................................ 14 1. Ngâm .............................................................................................................................................. 14 2. Hồ hóa ............................................................................................................................................ 15 3. Làm nguội ...................................................................................................................................... 17 4. Trô ̣n men ........................................................................................................................................ 17 5. Lên men hở .................................................................................................................................... 18 6. Lên men kín ................................................................................................................................... 20 7. Chưng cấ t ....................................................................................................................................... 24 8. Tinh lo ̣c .......................................................................................................................................... 25 9. Chuẩ n hóa đô ̣ rươ ̣u ......................................................................................................................... 27 10. Rót sản phẩm vào chai, đóng nắp chai và dán nhãn .................................................................... 28 V. SẢN PHẨM RƯỢU ĐẾ GÒ ĐEN ............................................................................................... 30 1. Mô tả: ............................................................................................................................................. 30 2. Chỉ tiêu chất lượng:........................................................................................................................ 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................. 34 Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 1 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP DANH MỤC HÌNH Hình I.1.1: Một số loại sản phẩm rượu Gò Đen .......................................................................... 4 Hình II.1.1: Cấu trúc phân tử amylopectin. ................................................................................ 5 Hình II.1.2: Nếp lứt ...................................................................................................................... 6 Hình II.2.1:Men vi sinh ................................................................................................................ 7 Hình II.2.2: S. cerevisiae.............................................................................................................. 8 Hình II.2.3: Mucor ....................................................................................................................... 9 Hình II.2.4: Rhyzopus ................................................................................................................ 10 Hình IV.1.1: Thùng ngâm gạo nếp ............................................................................................ 14 Hình IV.2.1: Thiết bị hồ hóa ...................................................................................................... 16 Hình V.5.1: Thiết bị lên men ..................................................................................................... 20 Hình V.5.2: Bố trí trong thùng lên men ..................................................................................... 20 Hình V.7.1 Thiết bị chưng cất rượu ........................................................................................... 24 Hình IV.7.2: Cơ chế chưng cất rượu .......................................................................................... 25 Hình IV.8.1: Thiết bị tinh lọc độc tố trong rượu........................................................................ 26 Hình IV.9.1: Sơ đồ hệ thống chuẩn hóa độ rượu ....................................................................... 28 Hình IV.10.1 Sơ đồ hệ thống rót rượu, đóng nắp và dán nhãn .................................................. 29 Hình V.1.1 Sản phẩm rượu nếp Gò Đen .................................................................................... 31 Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 2 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP DANH MỤC BẢNG Bảng II.1.1: Thành phần hóa học của gạo nếp. ............................................................................ 5 Bảng II.2.1: Bài 10 thuố c vị bắc sử dụng trong bánh men .......................................................... 7 Bảng II.2.2: Bài 8 vị thuốc bắc sử dụng trong bánh men ............................................................ 8 Bảng V.2.1: Yêu cầu cảm quan ................................................................................................. 32 Bảng V.2.2: Các chỉ tiêu hóa học của rượu trắng ...................................................................... 32 Bảng V.2.3: Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng.............................................................. 33 Bảng V.2.4: Chỉ tiêu vi sinh....................................................................................................... 33 Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 3 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP I. GIỚI THIỆU RƯỢU GÒ ĐEN Hình I.1.1: Một số loại sản phẩm rượu Gò Đen Gò Đen là tên gọi vùng đất bao gồm 3 xã Mỹ Yên, Long Hiệp và Phước Lợi của huyện Bến Lức tỉnh Long An. Địa danh nổi tiếng với nhiều lò nấu rượu. Rượu đế Gò Đen đã xuất hiện cách đây gần một trăm năm và được nhiều người ưa chuộng. Rượu đế Gò Đen có từ thời Pháp thuộc. Ngày ấy, thực dân không cho dân ta nấu rượu hòng độc quyền sản xuất thứ rượu công xi (régie). Rượu công xi nhạt không hợp với khẩu vị nên người dân vẫn lén nấu rượu lậu. Mỗi vùng người dân nghĩ ra một cách phó. Người dân Gò Đen nấu rượu lậu trong đám đế (một loại cỏ thân cao) hoặc nấu xong cho vào bong bóng lợn, bong bóng trâu, giấu đi chờ bán. Rượu đế Gò Đen ra đời từ đó và tồn tại cho đến bây giờ. Nguyên liệu để nấu rượu là nếp thường hoặc nếp than nguyên chất, không lẫn gạo. Người dân nơi đây chăm chút từng hạt nếp, cục men, từng động tác chưng cất, pha chế để được loại rượu ngon nhất. Chọn nếp là bước quan trọng đầu tiên: những loại nếp hạt tròn, mẩy, có mùi thơm. trắng đục đều. Nếp phải được nấu vừa chín, không nhão, không khê, không sống. Sau khi nấu thành cơm nếp, để nguội thì rắc men vào ủ bằng loại men mài rễ thảo mộc hoặc men bí truyền chế từ các vị thuốc bắc: quế khâu, đinh hương, trần bì, quế chi, đại hồi cộng thêm nhãn lồng, trầu hương... Sau đó dỡ ra để nguội rồi rắc men lên. Men cũng là một trong những bí quyết làm nên chất lượng của rượu. Sau khi được tẩm đều men, người ta đem hỗn hợp này đi ủ trong khạp khoảng 3 ngày, tiếp theo cho thêm nước sạch vào rồi ủ thêm 3 ngày nữa mới đem đi cất. Phải Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 4 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP mất rất nhiều thời gian để cất một mẻ rượu. Bởi rượu nhỏ ra từng giọt một chứ không chảy ào ào.Rượu được cất từ nếp thường sẽ có màu trong suốt.Rượu cất từ nếp than có màu nâu đỏ. II. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU 1. Nếp 1.1 Thành phần hóa học Bảng II.1.1: Thành phần hóa học của gạo nếp. Thành phần hóa học Hàm lượng (%) Nước 13.6 Protein 8,2 Lipid 1,5 Glucid 74,9 Chất xơ 0,6 Tro 0,8  Protein: Protein trong gạo nếp chủ yếu là glutelin, còn lại là albumin, globulin và prolamin. Đây là nguồn cung cấp Nitơ quan trọng cho vi sinh vật.  Glucid: Glucid trong gạo nếp chủ yếu là amylopectin (99,3%). Amylopectin có cấu trúc mạch phân nhánh do các gốc α-D-glucose kết hợp với nhau bằng liên kết α-1,4-glucozit, còn điểm phân nhánh thì bằng liên kết α-1,6-glucozit. Hình II.1.1: Cấu trúc phân tử amylopectin. Do cấu trúc phân nhánh nên amylopectin khi bị hồ hóa sẽ tạo thành dung dịch có độ nhớt rất cao và rất bền vững. Nhiệt độ hồ hóa của nếp vào khoảng 55-79oC tùy từng giống và điều kiện canh tác. Các enzyme α-amylase của nấm mốc có khả năng thủy phân amylose thấp hơn so với amylopeptin. Do đó hiệu suất lên men của gạo nếp lớn hơn so với gạo tẻ. Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 5 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Nếp sử dụng trong công nghệ chế biến là nếp lứt (khác nếp than) do các đặc tính ưu việt sau: Nếp lứt (hay nếp lức) loại nếp chỉ xay bỏ vỏ trấu, không xát bỏ lớp cám gạo bên ngoài, rất giàu dinh dưỡng, đặc biệt là các vitamin, chất xơ, lipid, chất khoáng… đây là những yếu tố sinh trưởng giúp tạo nên trạng thái cân bằng của các quá trình chuyển hoá, trao đổi chất trong cơ thể vi sinh vật. Nếu như nếp thường sau khi qua quá trình xay, giã đã mất đi 67% vitamin B3, 80% vitamin B1, 90% vitamin B6, một nửa lượng mangan và hầu hết chất xơ trong cám, thì ở nếp lứt, những chất trên không hề bị mất đi. 1.2 Chỉ tiêu chọn nguyên liệu  Trạng thái cảm quan:Hạt đều, không lẫn hạt lép , hạt gẫy, hạt phải rắn chắc , màu xám, không sâu mọt, không mốc vàng xanh, đen, mùi vị thơm ngon, không có mùi vị lạ.  Chỉ tiêu hóa lý:  Độ ẩm: không quá 14%  Số hạt thóc: không quá 40 hạt/1kg  Tạp chất vô cơ (sạn, cát) không quá 0,05%  Không có vi nấm độc và độc tố vi nấm  Dư lượng thuốc trừ sâu nằm trong giới hạn cho phép Hình II.1.2: Nếp lứt 2. Men vi sinh Bánh men thuốc bắc là một loại men rượu được chế biến theo phương pháp thủ công. Nguyên liệu chính là gạo, men giống, các vị thuốc bắc. Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 6 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Hình II.2.1:Men vi sinh Men thuốc bắc được trộn các vị thuốc bắc với bột gạo. Bột gạo nghiền nhỏ, bột thuốc bắc nghiền nhỏ, trộn đều với bột bánh men theo tỷ lệ thuốc bắc, bột gạo là 1:10. Tùy theo kinh nghiệm của người làm rượu, mà tỉ lệ này có thể thay đổi để chất lượng rượu tốt hơn, mùi vị không quá nồng. Ngoài ra, có thể dùng các bài thuốc bắc đầy đủ tới 24 vị, thường dùng 8 – 10 vị . Vai trò của thuốc bắc đó là tạo tính kháng khuẩn chống các tạp khuẩn, tạo cho rượu có mùi đặc trưng. Hơn nữa, bổ sung các vị thuốc bắc cũng có nghĩa cung cấp thêm dinh dưỡng và đồng thời là chất kích thích sinh trưởng cho nấm men. Một số bài thuốc bắc sử dụng trong nấm men: Bảng II.2.1: Bài 10 thuốc vị bắc sử dụng trong bánh men Tên vị thuốc Nhục đậu khấu Bạch truật Nhục quế Thảo quả Cam thảo Bạc hà Tế tân Uất kim Tiểu hồi Khung cùng Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen Khối lượng (g/100g bánh men) 3 2 2 2 2 2 3 2 2 2 7 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Bảng II.2.2: Bài 8 vị thuốc bắc sử dụng trong bánh men Tên vị thuốc Nhục đậu khấu Bạch truật Nhục quế Thảo quả Cam thảo Bạc hà Tế tân Tiểu hồi Khối lượng (g/100g bánh men) 3 2 2 3 3 2 2 3 Bánh men thuốc bắc có chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc giống vi khuẩn, nấm men và nấm mốc (nấm sợi). Quá trình sản xuất ruợu Gò Đen dựa trên phương pháp Amilo như sau: - Vi sinh vật: Mucor/Rhizopus và S. cerevisiae - Quá trình thủy phân tinh bột và lên men diễn ra trong 1 thiết bị Vì vậy có thể khái quát các loại vi sinh vật dùng trong sản xuất rượu Gò Đen như sau a. Nấm men: Các giống lên men rượu của nấm men cần có một số tính chất sau:  Có sức phát triển mạnh khi tiến hành lên men  Có thể tiết ra hệ enzyme nhiều để lên men nhanh chóng.  Có khả năng chịu được độ cồn cao trong quá trình lên men.  Chịu được môi trường có độ acid cao.  Có thể lên men ở nhiệt độ tương đối cao. Trong mỗi gam bánh men có từ vài chục triệu đến vài trăm triệu tế bào nấm men. Chúng gồm 2 chi khác nhau: Endomycopsis và Saccharomyces. Ở đây ta chỉ quan tâm tới Saccharomyces là loại nấm men chủ yếu cho sản xuất rượu Gò Đen.  Hình thái: Saccharomyces là loài nấm men lên men nổi, có hình dạng chủ yếu là hình cầu, ovan,… Kích thước của nấm men đơn bào là 4 - 8μm, nấm men dạng sợi là 5 - 10μm. Hình thức sinh sản theo kiểu nảy chồi, phân đôi, bào tử. Loại nấm men được sử dụng trong sản xuất rượu Gò Đen là S. cerevisiae Hình II.2.2: S. cerevisiae  Sinh trưởng: Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 8 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Loài nấm men kị khí không bắt buộc, tùy theo từng điều kiện  Trong điều kiện có oxy, nấm men sẽ phát triển sinh khối.  Trong điều kiện không có oxy, chuyển đường thành rượu. Saccharomycescerevisae có khả năng lên men rất nhiều loại đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, galactose. Chúng đáp ứng được yêu cầu cần thiết của chủng nấm men trong rượu, có nghĩa là chúng có khả năng chịu được độ acid và khả năng lên men rượu ở nhiệt độ cao khoảng 36 – 40oC. Trong khi đó, nhiệt độ lên men thích hợp là 28 – 32oC, nhiệt độ tối thiểu 2-3oC, pH tối ưu 4.5-5. Đặc trưng nhất là nấm men có khả năng chịu được thuốc sát trùng (Na2SiF6) với nồng độ 0,02 – 0,025%. Nồng độ chất khô của dịch lên men tốt nhất là từ 16-18%, tương đương 13-15% đường, để sau khi lên men thu được nồng độ rượu trong dịch lên men là từ 8.5-9.5% thể tích. Lượng Nitơ hòa tan cần có trong canh trường lên men rượu phải vào khoảng 0.35-0.4 g/l. b. Nấm mốc: Nấm mốc trong nấm men, có rất nhiều loài nấm mốc phát triển như Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Penicillium. Trong đó, Mucor và Rhizopus phát triển mạnh hơn và được ứng dụng cho sản xuất rượu Gò Đen * Mucor  Hình thái: Màu trắng, bọc bào tử hình cầu màu trắng hoặc nhạt màu. Mucor có hệ sợi hình ống, dạng nhung hoặc len, không có thân bò (Stolon) cuống bọc bào tử dựng đứng, luôn luôn tận cùng bằng bọc bào tử, đơn độc hoặc phân nhánh. Mucor mọc ở các hạt, thức ăn gia súc, thực phẩm… bị ẩm tạo thành một lớp lông tơ màu xám. Một số loài Mucor có khả năng lên men và oxy hoá. Hình II.2.3: Mucor  Sinh trưởng: Hiếu khí bắt buộc Khả năng sinh enzyme protease, amilase.... Một số chủng Mucor có khả năng sản sinh hai hệ enzyme diastase đường hóa tinh bột và lên men rượu từ đường. Do đó, chúngcó khả năng lên men trực tiếp tinh bột thành rượu. * Rhizopus:  Hình thái Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 9 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Có hình dạng tương đối giống Mucor. Hệ sợi không có vách ngăn và có thể có rễ giả, bào tử vô tính la bào tử kín, bào tử hữu tính là bào tử tiếp hợp. Mucor có cuống bao bào tử phân nhánh, Rhizopus có cuống mang bào tử không phân nhánh. Rhizopus có màu trắng xám, rễ giả màu vàng, bọc bào tử hỉnh cầu. Bào tử kín và phân nhánh. Phân bố rộng: đất, ngũ cốc, rau quả…. Hình II.2.4: Rhyzopus  Sinh trưởng: Hiếu khí bắt buộc. Cả Mucor và Rhizopus đều có khả năng sinh enzyme amylase và protease. Enzyme Glucoamylase do các nấm mốc này tiết ra hoạt động tối ở pH 4.5 và nhiệt độ o 40 C Enzyme α-amylase do các nấm mốc này tiết ra hoạt động tốt ở pH 3.5-4.5 và nhiệt độ 6570oC Hơn thế, cả hai loại nấm mốc này khi lên men rượu đều giúp tạo hương thơm cho sản phẩm. c. Vi khuẩn: Trong bánh men thuốc bắc cũng có rất nhiều loài vi khuẩn phát triển, chủ yếu là vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Các loài vi khuẩn thường làm chua môi trường. Thời gian đầu của quá trình lên men, các quá trình này xảy ra là có lợi vì rằng pH môi trường do chúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển. Tuy nhiên pH xuống quá thấp sẽ lại ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men. Mặt khác nếu trong dịch lên men có mặt của oxy thì vi khuẩn axetic sẽ oxy hóa rượu tạo thành axit axetic. Quá trình này làm tổn hao lượng cồn tạo thành Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 10 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Quy trình sản xuất bánh men thuốc bắc: Gạo Làm sạch Nghiền Thuốc bắc Phối trộn Giống bánh men Tạo độ ẩm 55-60% Tạo hình Ủ Phơi khô Bánh men Gạo dùng để làm bánh men là loại gạo xay nhưng chưa kĩ. Ngâm nước khoảng 1 đến 2 giờ thì với gạo ra. Sau đó để gạo thật ráo nước để công đoạn tiếp theo là xay gạo, gạo sẽ mịn, không bị vón cục. Bột mịn xay xong, đem trộn với men thuốc bắc. Có thể trộn với men thường nhưng bánh men sau khi hoàn thành chất lượng không tốt do dễ nhiễm khuẩn lạ không mong muốn. Vì thế sử dụng men có thêm thuốc bắc để tăng mùi vị, hiệu suất sản phẩm. Đến giai đoạn định hình , nặn bánh thành hình tròn , đường kính khoảng 3 -5 cm. Bột gạo đã xay, phải có một độ ẩm thích hợp , khoảng 50 – 55%. Cần có độ ẩm thích hợp, để khi định hình bánh, bánh men không bị chảy nước hay tơi bột. Nếu độ ẩm quá cao, các vi sinh vật nấm men và nấm mốc phát triển kém, thay vào đó vi khuẩn lại có cơ hội phát triển mạnh. Sau khi nặn bánh xong, xếp từng bánh lên trên một lớp trấu, đậy bánh men bằng nong. Thời gian ủ khoảng 2 – 3 ngày. Nếu kiểm tra thấy bánh men phồng lên, có các chấm đen do nấm mốc phát triển thì đem phơi khô, nhiệt độ trong khoảng 30 – 35oC, không nên nóng quá. Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 11 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Sau khoảng 1 tháng, bánh men có thể đem ra sử dụng sản xuất rượu. Vai trò của nấm men thuốc bắc: - Hệ VSV trong bánh men tham gia các quá trình chuyển hóa cơ chất. - Quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường: nhờ nấm mốc Aspergillus sp, Rhizopus sp, Mucor sp, Endomycopsis …. tạo ra amylase (alpha amylase, glucoamylase). - Giai đoạn đầu VK phát triển hình thành các acid hữu cơ. pH môi trường giảm xuống tạo điều kiện thuận lợi cho các loài nấm men phát triển. - Quá trình chuyển hóa đường thành rượu: nhờ các loài nấm men Saccharomyces, các loài nấm mốc Mucor rouxii, Rhizopus delamar và các loài thuộc Endomycopsis vừa có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường, vừa có khả năng chuyển hóa đường để tạo thành cồn. - Thuốc bắc có vai trò tạo hương cho sản phẩm và ức chế các vi sinh vật không có ích. Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 12 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ. 1. Sơ đồ khố i Gạo nếp Ngâm Hồ hóa Làm nguội Men rượu Nghiền Trộn men Lên men hở Nước Lên men kín Chưng cất Bả hèm Tinh lọc Chuẩn hóa độ rượu Đóng chai Sản phẩm 2. Sơ đồ thiế t bi .̣ Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 13 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP IV. GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1. Ngâm 1.1. Mục đích công nghệ. Mục đích công nghệ của quá trình ngâm là chuẩn bị cho quá trình hồ hóa. Khi ngâm gạo nếp sẽ hút nước, làm mềm hạt nếp, giúp giảm thời gian hồ hóa và loại bỏ được một số tạp chất bẩn bám ngoài hạt nếp. Ngoài ra ngâm còn giảm bớt được hiên tượng vón cục của gạo nếp khi hồ hóa. Hiện tượng này do cấu tạo phía vỏ của nếp lứt chứa nhiều chất béo nên khi bỏ vào nước chúng có xu hướng kết dính lại với nhau. Khi đun nóng nhanh thì lớp bao quanh sẽ bị hồ hóa làm tăng độ kết dính của lớp vỏ lại với nhau làm cấu trúc lớp vỏ vững chắc, còn phần ruột bên trong không được truyền nhiệt tốt và nước thấm vào trong ít nên quá trình hồ hóa không xảy ra. Tương tự như hiện tượng vón cục ngâm cũng giảm bớt được hiện tượng khét khi hồ hóa. 1.2. Biế n đổ i nguyên liê ̣u. Biến đổi vật lý: Thể tích và khối lượng hạt nếp tăng do nước được hấp thụ vào các hạt nếp. Biến đổi hóa lý:Các tạp chất bẩn, 1 phần vitamin, khoáng sẽ hòa tan vào nước ngâm do hiện tượng khuếch tán. Nước hấp thụ vào hạt nếp do trong cấu trúc hạt tinh bột thì amylose và amylopeptin có cấu trúc mạng không gian, ở giữa là các khoảng trống nên các phân tử nước có thể di chuyển vào trong. 1.3. Thiế t bi ̣ và phương pháp thực hiện: Gạo nếp được chia thành nhiều phần và ngâm trong các thùng chứa thể tích 25-30l để thuận tiện cho việc chắc nước và đổ vào thiết bị hồ hóa. Hình IV.1.1: Thùng ngâm gạo nếp 1.4. Thông số công nghệ Thời gian ngâm khoảng 20 phút, thời gian ngâm xác định dựa vào thời gian nếp hấp thụ “bão hòa nước” (ở đây ta dùng từ hấp thụ vì trong hạt nếp có các khoảng không gian rổng, nước sẽ chui vào đó, mà theo định nghĩa trong hóa lý thì khi một chất lỏng hay một chất khi chui vào bên trong một chất rắn gọi là hấp thụ, nếu chỉ ở trên bề mặt gọi là hấp phụ) tức là sau 1 thời gian thì lượng nước được hấp thụ vào trong các khoảng trống trong hạt tinh bột đạt trạng Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 14 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP thái bảo hòa, khả năng hấp thụ nước giảm. Tuy nhiên nếu ngâm lâu thì tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, các vitamin và khoáng sẽ giảm nhiều. Trong quá trình ngâm, tiến hành đảo trộn 5 phút 1 lần để thay đổi bề mặt tiếp xúc đồng thời tăng khả năng khuếch tán. Nhiệt độ ngâm: ngâm ở nhiệt độ thường từ 28-30oC, tỉ lệ gạo nếp và nước là 1:1,5. Độ ẩm ban đầu của nếp trước quá trình ngâm là 13,6%, sau khi ngâm hạt nếp hấp thụ nước và độ ẩm tăng đến khoảng 25-30%. 2. Hồ hóa 2.1. Mục đích công nghệ: Mục đích công nghệ của quá trình hồ hóa là chuẩn bị cho quá trình lên men. Quá trình hồ hóa sẽ làm nở hạt nếp, amylose và amylopectin sẽ tan trong nước để thuận lợi cho quá trình thủy phân bằng hệ enzyme amylase từ nấm mốc. 2.2. Biến đổ i nguyên liệu. Biến đổi vật lý: Thể tích hạt gạo tăng do nước thẩm thấu vào trong hạt tinh bột và giải phóng amylose, amylopectin. Biến đổi hóa lý: Cấu trúc hạt nếp chuyển từ dạng hạt rắn sang hạt gel. Khi nước xâm nhập và phá vỡ hạt tinh bột, nước sẽ liên kết với amylose và amylopectin bằng các liên kết hydro. Các hạt gel tạo thành từ các hạt nếp chỉ có các liên kết hydro tham gia, nó có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit hoặc gián tiếp thong qua phân tử nước. Hạt gel có cấu trúc không đều, càng ra phía ngoài thì các liên kết hydro giữa các mạch polyglucozit với nước càng chiếm ưu thế, các vào trong nhân thì liên kết hydro giữa các mạch polyglucozit với nhau càng chiếm ưu thế. Do đó, hạt nếp vẫn giữ được hình dạng của nó mà không bị tan vào nước. Do ở phía ngoài hạt nếp amylose và amylopectin được giải phóng ra khỏi hạt tinh bột hoàn toàn nên độ kết dính rất cao, những hạt nếp ở gần nhau sẽ kết lại thành chùm. Biến đổi sinh học: Các vi sinh vật bị tiêu diệt. Quá trình hồ hóa diễn ra ở nhiệt độ cao (khoảng 100oC) làm biến tính các protein dẫn đến vô hoạt enzyme của vi sinh vật. Do đó quá trình trao đổi chất của vi sinh vật bị ngưng lại, làm cho vi sinh vật chết. 2.3.Thiết bị và phương pháp thực hiện Gạo sau khi ngâm được chắt sạch nước và cho vào nồi hồ hóa có đường kính 1m, chiều cao khoảng 0,8m. Sau đó đổ 1 lượng nước vừa đủ, lượng nước cho vào không được vượt quá 2/3 lần chiều cao của thiết bị hồ hóa. Nắp của thiết bị hồ hóa phải có nắp cho hơi nước thoát ra để tránh hiện tượng trào nước khi thực hiện quá trình hồ hóa, tuy nhiên sau khi nước cạn thì ta phải đóng nắp lại để giảm thất thoát hơi nước và tăng áp suất, giúp nước xâm nhập vào các hạt tinh bột nằm ở khu vực tâm hạt nếp và tạo gel dễ dàng hơn. Trong quá trình hồ hóa, khi lượng nước cạn thì ta phải giảm lượng nhiệt cung cấp cho thiết bị hồ hóa để giảm bớt hiện tượng khét, hoặc quá nhiều cơm cháy. Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 15 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Hình IV.2.1: Thiết bị hồ hóa 2.4.Thông số công nghê ̣ Nhiệt độ thực hiện quá trình hồ hóa là 100oC.Tuy nhiệt độ hồ hóa của nếp là từ 55-79oC nhưng chúng ta hồ hóa ở 100oC là để quá trình hồ hóa diễn ra nhanh hơn. Do lúc thực hiện quá trình hồ hóa chúng ta để thoát hơi trên nắp thiết bị nên áp suất bên trong thiết bị bằng áp suất khí quyển. Trong giai đoạn sau, nắ p đươ ̣c đóng la ̣i nhưng áp suất tăng không nhiều, do khi tăng đến 1 giá trị thì áp lực sẽ đẩy nắ p thiết bị hở ra, làm 1 lượng hơi thoát ra. Thời gian hồ hóa: Khoảng 30 phút, bao gồm 3 giai đoạn. Giai đoạn đầu khoảng 15 phút để nâng nhiệt độ từ 30oC lên 100oC. Giai đoạn 2 khoảng 5 phút để giữ nhiệt độ ở 100oC. Giai đoạn 3 khoảng 10 phút giữ hơi nước. Thời gian hồ hóa ở giai đoạn 1 có thể tăng hay giảm tùy thuộc vào nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị. Ở giai đoạn 2 và 3 thì chúng ta phải chủ động điều chỉnh nhiệt lượng để ổn định thời gian và nhiệt độ của quá trình hồ hóa. Tỉ lệ thể tích nêp:nước là khoảng 1:0,75. Lượng nước cho vào phụ thuộc vào lượng nước bốc hơi trong quá trình hồ hóa và khả năng hút nước của hạt nếp. Nó có thể tính được dựa vào cân bằng vật chất: mnước=(Wc-Wđ).mnếp + mnước bốc hơi Trong đó: Wc, Wđ lần lượt là độ ẩm của hạt nếp trước quá trình hồ hóa( khoảng 25%) và sau quá trình hồ hóa. Lượng nước cho vào nếu quá nhiều thì sẽ làm cho cấu trúc gel được mở rộng, giữa các hạt nếp sẽ có liên kết với nhau, lượng nước chui vào mạng không gian sẽ nhiều hơn tạo điều kiện cho hệ enzyme amylase thủy phân tốt hơn ( do hệ enzyme amylase tan trong nước). Tuy Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 16 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP nhiên, sự kết dính giữa các hạt nếp sẽ làm giảm diện tích bề mặt nên trong quá trình lên men khô, lượng nấm mốc phát triển ít (do nấm mốc hiếu khí, chỉ phát triển trên bề mặt của hạt nếp.Không thể phát triển bên trong hạt nếp) nên lượng enzyme sinh ra ít làm giảm hiệu suất của quá trình thủy phân amylose và amylopectin. Nếu lượng nước cho vào ít thì hạt nếp không bị hồ hóa hoàn toàn, ở phẩn tâm hạt các phân tử amylose và amylopectin không giải phóng ra khỏi hạt tinh bột nên enzyme không thể thủy phân chúng được. 3. Làm nguội 3.1. Mục đích công nghệ: Mục đích công nghệ của quá trình làm nguội là chuẩn bị cho quá trình trộn men và lên men. Quá trình làm nguội nếp làm giảm nhiệt độ của nếp đến nhiệt độ thích hợp để hoạt hóa bào tử giống nấm mốc và để nguội tiếp đến nhiệt độ thích hợp cho mốc phát triển. 3.2. Biến đổ i nguyên liệu.  Biến đổi vật lý: nhiệt độ của nếp giảm.  Biến đổi hóa lý: hạt nếp sẽ co lại do lượng nước tự do còn trong hạt nếp sẽ bay hơi.  Biến đổi sinh học: nếp có thể bị nhiễm một số vi sinh vật từ môi trường ngoài. 3.3. Thiế t bi ̣ và phương pháp thực hiện: Gạo sau khi hồ hóa được dỡ ra và trải trên các tấm bạt. Nhiệt độ sẽ hạ dần do hiện tượng đối lưu nhiệt tự nhiên. Có thể dung quạt để tăng khả năng đối lưu nhiệt. Trong quá trình làm nguội ta tiến hành đảo trộn nếp để tăng diện tích truyền nhiệt. Đồng thời trong quá trình đảo trộn chúng ta tưới một lượng nhỏ nước lên để giảm thời gian làm nguội, làm tơi khối nếp (tức là tách các hạt nếp ra riêng lẻ với nhau, không để dính chùm) tạo diện tích bề mặt tối đa để mốc phát triển. 3.4. Thông số công nghê ̣ Nhiệt độ môi trường làm nguội khoảng 28-30oC. Nhiệt độ của nếp đến khi kết thúc quá trình làm nguội khoảng 38-40oC.Nhiệt độ này thích hợp cho quá trình trộn men để hoạt hóa bào tử nấm mốc.Nhiệt độ cao quá có thể gây chết nấm mốc khi sau khi được hoạt hóa.Nhiệt độ thấp thì bào tử nấm mốc hoạt hóa chậm làm kéo dài quá trình và giảm hiệu suất quá trình lên men khô. Thời gian làm nguội khoảng 15 phút. Để nguội tự nhiên khoảng 10 phút đầu, sau đó tiến hành đảo trộn, để thêm khoảng 5 phút cho nhiệt độ xuống khoảng 38-40oC thì tiến hành trộn men. Nếu thời gian làm nguội dài thì nước trong cấu trúc gel của hạt nếp sẽ bay hơi, gây hiện tượng thoái hóa gel. 4. Trô ̣n men 4.1. Mục đích công nghệ: Chuẩn bị cho quá trình lên men Bánh men được nghiền nhỏ, rắc đều lên bề mặt lớp nếp theo một tỷ lệ thích hợp được hướng dẫn cho từng loại men. Mục đích quá trình trộn men để quá trình lên men xảy ra một cách hiệu quả nhất, trộn men đồng đều tạo ra chất lượng rượu ngon hơn. Chuẩn bị cho quá Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 17 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP trinh lên men.(Để làm tăng diện tích tiếp xúc nấm mốc và nấm men với cơ chất tạo được sinh khối nấm mốc nhiều, tiết đc nhiều enzyme) 4.2. Biế n đổ i nguyên liê ̣u. Trong quá trình trộn men xảy ra các biến đổi sau: Biến đổi vật lý: men được phân bố đồng đều trong nếp nhằm mục đích gia tăng diện tích tiếp xúc và thấm được lớp bánh men nhiều hơn và cho ra chất lượng đồng đều. Biến đổi hóa lý: làm cho hạt nếp rời ra, tăng diện tích tiếp xúc giữa men với nếp. 4.3. Thiế t bi ̣ và phương pháp thực hiện Men rượu được nghiền nhỏ (nhằm tăng khả năng tiếp xúc với xôi nếp), rắc vào xôi nếp đã nguội và dùng tay trộn thủ công. Quá trình này có bổ sung thêm nước muối loañ g để các hạt ít bị dính lại và ngăn sư thoái hóa gel. Quá trình trộn men được thực hiện ngay tại bạt. 4.4. Thông số công nghê ̣ Nhiệt độ của lớp nếp: nhiệt độ thích hợp của nếp là 38-40oC. Ở nhiệt độ này thích hợp cho sự hoạt hóa bào tử nấm mốc. Thời gian trộn men càng nhanh càng tốt , tránh giảm nhiê ̣t đô ̣ làm giảm hiê ̣u suấ t của quá trình trộn men. Môi trường xung quanh phải đảm bảo vệ sinh, tránh bị nhiễm trong quá trình trộn men. 5. Lên men hở 5.1. Mục đích công nghệ: Khai thác cho quá trình lên men kín/ Lên men hở là lên men trong điều kiện hiếu khí, nấm mốc trong men trong điều kiện có oxy sẽ sinh ra enzyme amylase để phân cắt amylose và amylopectin có trong tinh bột nếp thành glucose và maltose. 5.2. Biế n đổ i nguyên liê ̣u. Trong quá trình lên men, nấm mốc sẽ được nuôi cấy trên nền môi trường tinh bột, trong thiết bị lên men cần có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm không khí.Nhiệt độ thích hợp cho nấm sợi phát triển là 28-32°C.Nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao đều ảnh hưởng không tốt cho nấm sợi phát triển. Thời gian nuôi nấm sợi thu nhận enzyme vào khoảng 36-60 giờ. Điều này phụ thuộc vào chủng nấm mốc và điều kiện môi trường và điều kiện nuôi cấy Quá trình sinh trưởng của nấm mốc trải qua các giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: giai đoạn này kéo dài 10-14 giờ kể từ thời gian bắt đầu lên men, giai đoạn này có các biến đổi sau: + Nhiệt độ tăng rất chậm + Sợi nấm bắt đầu hình thành và có màu trắng sữa + Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 18 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP + Khối môi trường còn rời rạc + Enzyme mới bắt đầu hình thành. Trong giai đoạn này phải điều chỉnh nhiệt độ cho phù hợp. Tuyệt đối không được đưa nhiệt độ cao quá 30°C vì thời kỳ đầu này giống rất mẫn cảm với nhiệt độ. - Giai đoạn 2: giai đoạn này kéo dài 14-18 giờ. Trong giai đoạn này các bào tử nấm đã phát triển thành sợi nấm và sợi nấm phát triển rất mạnh tạo ra mạng sợi trong lòng môi trường. Trong giai đoạn này ta có thể hoàn toàn nhìn rõ các sợi nấm có màu trắng xám bằng mắt thường + Môi trường được kết lại khá chặt + Độ ẩm môt trường giảm dần + Nhiệt độ môi trường sẽ tăng nhanh. + Các chất dinh dưỡng bắt đầu giảm mạnh do sự đồng hóa mạnh của nấm sợi. + Enzyme amylase được tổng hợp mạnh + Lượng O2 trong không khí giảm và CO2 sẽ tăng dần, do đó trong giai đoạn này cần phải được thông khí mạnh và nhiệt độ cố gắng duy trì trong khoảng 29-30°C là tốt nhất - Giai đoạn 3: giai đoạn này kéo dài 10-20 giờ. Ở giai đoạn này có một số thay đôi cơ bản: + Quá trình trao đổi chất yếu dần, do đó mức độ giảm chất dinh dưỡng sẽ chậm lại + Nhiệt độ môi trường giảm, nên duy trì nhiệt độ 30°C ở giai đoạn này, lúc này bào tử hình thành nhiều do đó lượng enzyme amylase sẽ giảm xuống. Quá trình thủy phân tinh bột bởi α- amylase là quá trình đa giai đoạn - Giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): chỉ một số cơ chất bị thủy phân tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin) - Giai đoạn 2 (giai đoạn đường hóa): các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với iodine. Các chất này bị thủy phân rất chậm bởi αamylase, cho tới disacchride và monosaccheride. Dưới tác dụng của α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6,7 gốc glucose. - Sau đó các dextrin này bị phân cắt tiếp tục tạo nên các mạch ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltose và glucose nhờ -amylase và glucoamylase. Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột: + Giai đoạn dextrin hóa: Tinh bột  dextrin phân tử lượng thấp + Giai đoạn đường hóa: Dextrin oligosaccharide tetra và trimaltose  di & monosaccharide 5.3. Thiế t bi ̣và phương thức thực hiện: Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 19 Đại học bách khoa TPHCM HC09TP Hình V.5.1: Thiết bị lên men Quá trình lên men theo phương pháp amilo nên lên men hở và lên men kín đều sử dụng trong cùng 1 thiết bị. Chỉ khác biệt ở quá trình lên men hở có cung cấp oxy và quá trình lên men kín không cung cấp oxy Thùng lên men được sản xuất bằng nhựa với dung tích 50 lít Sau khi bánh men đươ ̣c trộn đều với nếp sẽ đươ ̣c cho vào thùng lên men. Sau khi cho vào thùng thì khoét 1 lỗ nhỏ ở lớp nếp đã trộn với men, cách bố trí như sau: Nếp trộn men Hình V.5.2: Bố trí trong thùng lên men 5.4. Thông số công nghệ - Nhiệt độ, lên men hở phải thích hợp cho nấm mốc phát triển khoảng 30-32oC. - Lượng O2 cung cấp đầy đủ để nấm mốc sinh trưởng nhanh tạo nguồn enzyme dồi dào. - Thời gian lên men khoảng 60h. 6. Lên men kín 6.1. Mục đích công nghệ: Chế biến. Quá trình lên men sẽ chuyển hóa phần lớn lượng đường trong dịch thành ethanol, CO2 và các sản phẩm phụ. 6.2. Biến đổ i nguyên liệu. Biến đổi vật lý: trong thời gian lên men, nhiệt độ canh trường sẽ tăng lên do năng lượng từ quá trình trao đổi chất của nấm men được thải ra ngoài dưới dạng nhiệt năng. Công nghệ sản xuất rượu Gò Đen 20