CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU MÙI
3.2. Thuyết minh quy trình sản xuất
3.2.1. Chuẩn bị dịch trích ly từ rau quả
Dịch trích từ rau quả là một bán thành phẩm quan trọng trong công nghệ sản xuất rượu mùi. Những chất có giá trị dinh dưỡng cao nhất trong quả như đường, acid hữu cơ, vitamin… đều tập trung ở dịch quả. Nhờ có đầy đủ và cân đối các chất này nên nước quả có hương vị rất thơm ngon, đem lại mùi vi đặc trưng cho dòng sản phẩm rượu mùi.
Hiện nay có nhiều phương pháp chuẩn bị dịch trích rau quả nhưng phổ biến nhất có thể kể đến các phương pháp sau:
- Phương pháp 1: nghiền, xé, ép để thu dịch quả rồi đem phối trộn với cồn tinh luyện tạo thành dịch bán thành phẩm.
- Phương pháp 2: dùng cồn pha loãng để trích ly các chất chiết từ các nhóm nguyên liệu khác nhau.
- Phương pháp 3: chưng cất cồn hỗn hợp nguyên liệu với cồn tinh luyện và chỉ thu nhận phân đoạn giữa làm sản phẩm – thu rượu hương.
a. Phương pháp 1
Phương pháp này thường được sử dụng để thu nhận dịch trích từ các loại trái cây. Đầu tiên, người ta dùng quá trình nghiền xé và ép để thu lấy dịch quả, sau đó phối trộn dịch quả với cồn tinh luyện để tạo ra dịch trích bán thành phẩm. Tùy theo cấu tạo của mỗi loại trái cây mà các bước tiến hành có thể thay đổi, nhưng nhìn chung được tóm tắt qua sơ đồ sau:
Hình 3.2: Sơ đồ quy trình chuẩn bị dịch trích từ trái cây theo phương pháp 1
Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu
Trái cây
Nước
Phân loại
Ép Nghiền, xé
Rửa
Lắng – tàng trữ Phối trộn
Dịch trích ly
Tạp chất
Bã Cồn tinh luyện
Cặn
Nguyên liệu trái cây dùng trong sản xuất dịch quả rất phong phú, đa dạng, đặc biệt là đối với một nước có khí hậu nhiệt đới, cây trái quanh năm như nước ta.
Nguyên liệu phải là các loại quả có đủ các chất đường, acid, tannin, có hương vị thơm ngon và màu sắc đẹp. Trong đó chỉ tiêu quan trọng nhất, đặc trưng nhất cho sản phẩm chất dịch quả là khối lượng riêng, hàm lượng chất khô và độ acid.
Quả dùng để chế biến phải tươi tốt, không bầm dập , sâu thối, có độ chín đúng mức, không quan trọng đến kích thước và hình dáng vì nó không ảnh hưởng nhiều đến phẩm chất nước quả. Nếu quả chưa đủ chín thì màng tế bào cứng, dịch bào ít nên nhiều phế liệu và do hàm lượng đường thấp , hàm lượng acid cao nên chua nhiều. Nhưng quả chín thì mô quả mềm và bở, khi ép thịt quả kết lại không cho dịch quả thoát ra, dịch quả có nhiều bọt và khó lắng, lọc.
Phân loại
Trái cây sau khi thu hoạch thường có kích thước và độ chín không đồng đều ảnh hưởng đến quá trình nghiền xé sau này, vì vậy công đoạn phân loại là rất cần thiết.
Quá trình phân loại theo kích thước và độ chín có thể được thực hiên theo nhiều phương pháp:
- Phương pháp thủ công: nguyên liệu được dàn mỏng trên các băng tải chuyển động với tốc độ khá chậm để công nhân thao tác loại bỏ nhưng quả không đạt yêu cầu.
- Phương pháp tự động:
+ Thiết bị phân loại theo kích thước tự động + Hệ thống phân loại quang học…
Trong quá trình phân loại cần loại bỏ những quả bị hư hỏng do tổn thương cơ học hoặc do vi sinh vật và côn trùng tấn công. Sau khi phân loại ta sẽ thu được những lô nguyên liệu với độ chín kỹ thuật và kích thước đồng đều.
Rửa
- Mục đích: Loại bỏ một số tạp chất cơ học như đất, cát… tẩy sạch một số hóa chất gây độc và hệ vi sinh vật bám trên vỏ quả→ cải thiện các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và vi sinh vật của dịch, quả, góp phần làm tăng chất lượng rượu mùi.
Đối với các loại trái cây có cấu trúc cứng (dứa, táo…) hoặc lớp vỏ cứng bao bọc bên ngoài như nhóm quả có múi (cam, quýt, chanh…) thường thực hiện quá trình rửa ngay sau khi phân loại. Những loại có lớp vỏ quả mềm như: dâu, mâm xôi,.. nếu không bị nhiễm nhiều tạp chất có thể bỏ qua quá trình rửa hoặc ngâm trong bồn nước có sục khí. Quá trình rửa cần hạn chế tối đa những va chạm cơ học vì nhóm trái cây có lớp vỏ mềm rất dễ bị tổn thương.
- Thiết bị: Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị rửa khác nhau như: thiết bị rửa sử dụng bàn chải, thiết rửa thổi khí, thiết bị rửa có tang trống…. Quá trình rửa gồm 2 giai đoạn: ngâm và rửa xối. Nước rửa là yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu quả của quá trình rửa nguyên liệu vì thế cần kiểm tra các thành phần của nước rửa trước đó.
Nghiền xé
- Mục đích: làm giảm kích thước nguyên liệu, phá vỡ cấu trúc mô và tế bào trái cây để chuẩn bị cho quá trình ép→ thu nhận dịch quả và chất chiết từ trái cây sẽ triệt để, giảm tổn thất và tăng hiệu quả thu hồi sản phẩm.
Mức độ nghiền xé là một yếu tối quan trọng cần được quan tâm. Nếu kích thước quá lớn thì phần dịch quả còn sót lại trong các tế bào trái cây sau ép sẽ tăng cao. Còn nếu kích thước quá nhỏ, các mao quản trong khối nguyên liệu dễ bị tắc nghẽn trong quá trình ép, trong đó phần dịch quả còn sót trong bã cũng sẽ tăng và hiệu suất thu hồi dịch quả giảm đi. Thông thường kích thước quả sau công đoạn nghiền xé khoảng 5 – 10 mm.
- Thiết bị: Thiết bị nghiền trong thực tế có rất nhiều loại, nhưng thường hay sử dụng nhất là thiết bị nghiền xé. Bộ phận chính của thiết bị là trống quay có gắn các dao cắt, dọc theo trống quay sẽ có các máng ép. Nguyên liệu được nạp vào máng nhập liệu từ từ, sau đó sẽ lọt vào khe giữa dao cắt và máng ép. Kích thước khe hở phải nhỏ hơn kích thước quả. Nguyên liệu sẽ bị cắt đến khi nào các mảnh cắt lọt được qua các khe và thoát khỏi thiết bị, kích thước bán thành phẩm sẽ được điều chỉnh nhờ việc điều chỉnh kích thước khe hở.
Ép
- Mục đích: thu nhận tối đa các chất chiết từ nguyên liệu, quá trình này ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất thu hồi dịch trích từ trái cây.
Bản chất của quá trình ép là tác động một áp lực lên khối nguyên liệu đã được qua nghiền xé. Nhờ đó dịch bào cùng các chất chiết hòa tan sẽ được thoát ra bên ngoài tạo thành dịch quả. Áp lực là một thông số quan trọng trong quá trình ép.
Khi giá trị áp lực nén càng lớn thì tốc độ thoát dịch bào sẽ càng cao. Tuy nhiên thực tế cho thấy nếu chúng ta tăng cao giá trị áp lực ép trong một khoảng thời gian quá ngắn thì các mao quản trong khối nguyên liệu nhanh chóng bị tắc nghẽn. Do đó tốc độ thoát dịch bào chỉ tăng nhanh trong môt khoảng thời gian ngắn và sau đó bị giảm đi đáng kể. Các nhà sản xuất cần tăng lực ép từ từ trong suốt quá trình ép để tránh xảy ra hiện tượng nói trên.
Ngoài áp lực ép còn nhiều thông số ảnh hưởng đến hiệu suất ép như: Độ mịn của nguyên liệu sau quá trình nghiền xé, bản chất của nguyên liệu (độ nhớt của dịch bào).
- Biện pháp nâng cao hiệu quả thu hồi chất chiết từ trái cây:
Trong trái cây thường chứa một hàm lượng pectin nhất định. Như đã đề cập phần trên thì các hợp chất pectin tham gia tạo nên một cấu trúc mô thực vật, liên kết tế bào rau quả lại với nhau. Khi pectin bị phân giải trong quá trình nghiền xé nguyên liệu, một phần sẽ hòa tan vào dịch quả, dung dịch chứa pectin có độ nhớt cao và đây là nguyên nhân gây khó khăn cho quá trình thu nhận dịch quả. Tuy bản thân nguyên liệu cũng có mặt enzyme pectinase – là enzyme thủy phân pectin nhưng hoạt tính của pectinase trong quả thường không ổn định. Do đó hiện nay, để giúp quá trình ép được thực hiện dễ dàng và nâng cao hiệu quả thu hồi chất chiết từ nguyên liệu, các nhà sản xuất đã bổ sung chế phẩm enzyme vào trái cây sau công đoạn nghiền xé, thời gian xử lý enzyme thường kéo dài 30 phút đến 1 giờ. Với tác dụng của enzyme, các phân tử pectin bị giảm kích thước, làm giảm độ nhớt của dịch bào, giúp cho quá trình ép đạt hiệu quả hơn.
Các chế phẩm enzyme thường được sử dụng:
+ Pectinase
+ Chế phẩm cellulase và hemicellulase: cellulose và hemicellulose là những thành phần chính tạo nên tế bào và lớp kết dính các tế bào trong các mô thực vật. Các chế phẩm này sẽ giúp cho sự phá hủy cấu trúc thực vật triệt để hơn.
Nhờ đó, dịch bào bên trong sẽ thoát ra dễ dàng hơn trong quá trình ép. Bên
cạnh đó, carbonhydrate cao phân tử bị thủy phân thành những hợp chất đơn giản, dễ hòa tan, góp phần làm tăng lượng chất chiết.
Tùy vào tính chất của nguyên liệu mà lượng enzyme sử dụng là khác nhau, thường thì hàm lượng enzyme được xác định bằng phương pháp thực nghiệm.
- Thiết bị: Hiện nay có nhiều dạng thiết bị ép trái cây được sử dụng trong sản xuất rượu mùi. Phổ biến nhất là thiết bị ép trục vít, thiết bị ép dạng bản nằm ngang, ép thủy lực…
+ Thiết bị ép trục vít:
Hình 3.3. Thiết bị ép trục vít
Máy ép trục vít là loại máy ép làm việc liên tục, có thể sử dụng cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau. Bộ phận làm việc chính của máy là trục vít có các bước vít nhỏ dần hay đường kính lớn dần quay trong xi lanh nằm ngang. Nguyên liệu ép khi di chuyển theo trục ép chịu áp suất tăng dần. Sự ép xảy ra do khe hở giữa xi lanh và bước vít giảm dần.
+ Thiết bị ép thủy lực: dưới sức ép thủy lực, nguyên liệu sẽ bị ép và dịch quả thoát ra ngoài.
Phối trộn
- Mục đích: ổn định thành phần dịch quả làm cho hương vị sản phẩm hài hòa đồng thời kéo dài thời gian bảo quản bán thành phẩm.
- Biến đổi xảy ra trong quá trình phối trộn:
+ Khi phối trộn dịch quả với cồn tinh luyện, biến đổi quan trọng nhất xảy ra là sự đông tụ một số hợp chất dạng keo có trong dịch quả như: pectin, protein, một số hợp chất màu…
Thực tế, khi phối trộn dịch táo hoặc mâm xôi với cồn tinh luyện thì các kết tủa sẽ xuất hiện ngay và có thể quan sát được bằng mắt thường. Thành phần kết tủa này chủ yếu là pectin. Còn khi phối trộn dịch hoa anh đào hoặc mận với cồn, sự hình thành các kết tủa diễn ra chậm hơn rất nhiều.
+ Ngoài sự kết tủa của các hợp chất keo, người ta còn thấy có sự kết lắng của những mảnh vỡ rất mịn của tế bào nguyên liệu: đây là những mảnh vỡ còn sót lại trong dịch quả sau quá trình ép và tách bã.
- Thiết bị: Thiết bị phối trộn dịch quả thường có dạng hình trụ đứng, được làm bằng thép không rỉ, bên trong có cánh khuấy trong quá trình phối trộn, cánh khuấy sẽ hoạt động liên tục để thu được một hỗn hợp đồng nhất. Trong một số trường hợp, các nhà sản xuất có thể sử dụng đồng thời cồn tinh luyện và đường để phối trộn với dịch quả. Khi đó cồn và áp lực thẩm thấu sẽ là hai tác nhân giúp kéo dài thời gian bảo quản bán thành phẩm.
- Tỉ lệ phối trộn:
Tùy theo loại trái cây sử dụng mà tỷ lệ phối trộn giữa thể tích dịch quả và cồn tinh luyện là khác nhau. Thông thường, độ cồn trong hỗn hợp sau quá trình phối trộn không thấp hơn 25%. Công thức phối trộn hay tỷ lệ phối trộn giữa các thành phần nguyên liệu là một bí quyết công nghệ của các nhà sản xuất. Mỗi công thức phối chế sẽ cho ra một sản phẩm đặc trưng. Sau khi thực hiện quá trình phối trộn hỗn hợp được bơm qua thiết bị lắng và tàng trữ.
Lắng và tàng trữ
- Mục đích: làm tăng độ trong, một số cấu tử hương trích ly vào dịch quả, tạo sự hài hòa đồng nhất về mùi vị của hỗn hợp sau phối trộn.
- Biện pháp tăng hiệu quả quá trình lắng:
Tùy thuộc vào khả năng lắng của các cấu tử keo trong hỗn hợp hay tùy vào bản chất nguyên liệu mà thời gian thực hiện có thể từ 10 – 25 ngày. Các cấu tử keo thường lơ lửng và khó kết lắng nên thực tế, để tăng hiệu quả của quá trình lắng, giảm thời gian lắng – tàng trữ, các nhà sản xuất sử dụng chất trợ lắng như bentonit, hỗn hợp bentonit và polyacrylamid, albumin… Hàm lượng bổ sung khoảng 0,5 – 3% trọng lượng dịch quả. Các chất trợ lắng này có khả năng hấp phụ các cấu tử keo trên bề mặt, lôi kéo nó lắng xuống đáy, làm tăng độ trong của bán thành phẩm.
Đối với các loại quả mà cho nước quả khá đục, mặc dù đã qua quá trình lắng thì sẽ được xử lý thêm bằng cách đưa qua thiết bị lọc khung bản với bột trợ lọc để tách bỏ những cặn mịn nhằm đảm bảo cho bán thành phẩm đạt độ trong theo yêu cầu.
- Thiết bị lắng và tàng trữ:Thiết bị lắng và tàng trữ có dạng hình trụ, đáy côn, thường được làm bằng gỗ sồi, ngày nay, một số nhà máy sử dụng thiết bị được chế tạo bằng thép không rỉ. Thể tích thiết bị thường 2 – 10 m3, chiều cao thiết bị 2 – 2,5m.
Khi quá trình lắng kết thúc người ta thường sử dụng ống xi – phông bằng nhựa để dẫn hỗn hợp từ thiết bị tàng trữ qua thiết bị chứa bán thành phẩm, thiết bị này được làm bằng thép không rỉ. Để đảm bảo bán thành phẩm đạt độ trong, trong quá trình vận chuyển cần hạn chế sự tác động đến các kết tủa và cặn mịn ở phần đáy thiết bị. Phần dịch lắng phía dưới sẽ lần lượt được đưa qua thiết bi lọc với bột trợ lọc, rồi tiếp theo là thiết bị ép để thu phần dịch còn sót trong đó, phần bã sau lọc ép sẽ đi chưng cất để thu hồi lượng etanol còn sót lại.
Dịch trích theo phương pháp 1 cần được bảo quản trong điều kiện độ ẩm không khí 75 – 80% và nhiệt độ không quá 15oC. Để duy trì nhiệt độ bảo quản, các nhà sản xuất có thể sử dụng phòng lạnh hoặc thiết bị chứa có lớp vỏ điều kiện bao bọc xung quanh. Thời gian bảo quản bán thành phẩm không kéo dài quá 12 tháng.
Để đánh giá chất lượng của bán thành phẩm, người ta xác định một số chỉ tiêu hóa lý quan trọng như độ cồn, tổng hàm lượng chất khô và độ chua.
b. Phương pháp 2
Phương pháp này sử dụng dung môi là cồn pha loãng để trích ly chất chiết từ các nhóm nguyên liệu khác nhau như trái cây, rau, thảo mộc… nguyên liệu sử dụng có thể ở dạng tươi hoặc khô.
Quy trình sản xuất:
Hình 3.4. Sơ đồ quy trình sản xuất dịch trích theo phương pháp 2
Thuyết minh quy trình
Chuẩn bị nguyên liệu (phân loại, rửa, nghiền xé)
Các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu cũng tương tự như trong phương pháp 1.
Điều cần lưu ý ở đây là tùy từng loại nguyên liệu mà ta có thể thay đổi linh hoạt các bước chuẩn bị. Ví dụ: một số trái cây như dâu tây, mâm xôi, do mô quả mềm
Nước
Phân loại
Trích ly lần 1 Nghiền, xé
Rửa
Ép Trích ly lần 2
Tạp chất
Bã Cồn tinh luyện
Trái cây
Cồn tinh luyện
Dịch ép 1
Dịch ép 2 Dịch ép
và lớp vỏ rất mỏng nên các nhà sản xuất có thể bỏ qua giai đoạn nghiền nguyên liệu, còn đối với nhóm trái cây dạng khô, quá trình nghiền nguyên liệu được thực hiện trên thiết bị nghiền trục. Riêng đối với nhóm thảo mộc thường sử dụng thiết bị nghiền đĩa.
Phương pháp 2 chỉ khác phương pháp 1 ở quá trình trích ly. Sở dĩ, ở đây người ta tiến hành 2 lần trích ly nhằm tăng hiệu suất thu dịch quả, trích ly lần 1 là trích ly sơ bộ, trích ly lần 2 là tận thu.
Trích ly:
Trích ly là quá trình thu nhận chất chiết từ nguyên liệu có sử dụng dung môi, trong phương pháp này dung môi được chọn là cồn tinh luyện đã được pha loãng.
Nồng độ dung môi có thể thay đổi tùy thuộc vào nguyên liệu.
- Những yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly:
Cơ sở khoa học của quá trình trích ly là sự khuếch tán của các chất chiết từ nguyên liệu vào dung môi. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình trích ly: kích thước nguyên liệu, tỉ lệ nguyên liệu và dung môi, nhiệt độ trích ly, dạng thiết bị sử dụng, mức độ khuấy đảo…
+ Kích thước nguyên liệu: càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa bề mặt nguyên liệu và dung môi càng lớn, chất chiết sẽ dễ dàng thoát ra ngoài dung môi. Tuy nhiên, cần lưu ý là kích thước nguyên liệu không nên quá nhỏ vì sẽ làm tăng độ đục của dịch trích, gây khó khăn cho quá trình lắng và lọc trước dịch, đồng thời chi phí cho quá trình nghiền nguyên liệu sẽ gia tăng.
+ Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi: động lực của quá trình trích ly là sự chênh lệch nhiệt độ các cấu tử trong nguyên liệu với dung môi, sự chênh lệch nồng độ này càng lớn thì tốc độ trích ly sẽ càng nhanh. Vì vậy lượng dung môi phải đủ lớn để nguyên liệu ngập trong dung môi, khi đó diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi là lớn nhất giúp tăng hiệu suất trích ly. Nếu thể tích dung môi càng cao thì hiệu suất trích ly càng lớn nhưng nồng độ các cấu tử trong dịch trích sẽ bị pha loãng và gây khó khăn cho quá trình phố trộn tạo sản phẩm rượu mùi.
+ Nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng thì sự khuếch tán của các cấu tử trong thiết bị trích ly sẽ nhanh hơn, sự hòa tan các hợp chất hóa học thường tăng. Tuy nhiên, nhược