BÁO CÁO THỰC HÀNH SẢN XUẤT CỒN

BÀI 3: SẢN XUẤT CỒN
3.1

Tổng quan nguyên liệu

3.1.1 Gạo tấm


Mô tả:

Gạo tấm: là phần đầu của hạt gạo trong quá trình xay xát bị vỡ ra, những mẩu bị vỡ
đấy, người ta gọi là tấm. Do tấm còn chứa cả phôi và cám gạo nên khi nấu cơm tấm
thường rất ngon và nhiều dinh dưỡng


Nguồn gốc: mua ở chợ Gò Vấp thành phố Hồ Chí Minh



Tính chất:

Để sản xuất cồn, người ta có thể sử dụng gạo tấm vì loại hạt này có hàm lượng tinh
bột cao, cho năng suất sản xuất tốt.

Loại

Nước

Protit

Chất

béo

Gluxit

Xenluloz
o

Tro

Gạo giã

12,6

9

0,5

77

0,4

0,5

Gạo xay

11,6

9,1

2,45

74,79

0,65

1,4

Tấm

11,8

8,9

1

77,38

0,6

0,7

Cám

12,5

13,17

10,12

72

14,05

11,14

14

11

1,7

69,6

1,9

1,8

Mì đen
3.1.2 Nấm men
 Mô tả:

- Nấm men đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất cồn. Men là một vi sinh
vật đơn bào, kích thước khoảng 5-10µm, hình bầu dục, sinh sản bằng hình thức nảy chồi,
sinh dưỡng thông qua con đường hấp thu chọn lọc trên bề mặt tế bào sau đó khuyếch tán
vào bên trong. Nấm men sinh sôi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không
thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào.
- Nấm men có khả năng sử dụng các loại đường để lên men và hô hấp. Quá trình lên
men hiếu khí, nấm men sử dụng oxi với nguồn cơ chất là các loại đường, các chất hữu cơ,

aldehyde, cồn... để tạo thành nước và CO 2. Quá trình lên men yếm khí, quá trình oxy hóa
xảy ra không hoàn toàn làm sinh ra cồn và CO2
- Một số dạng chế phẩm của men được sử dụng hiện nay:

Dạng men

Ưu điểm

Nhược điểm

Lỏng

Sản xuất đơn giản, hạ giá thành, chất lượng Dễ bị nhiễm các vi sinh vật
sản phẩm tốt hơn so với 2 loại men còn lại. lạ, nhiễm các sản phẩm trao
đổi chất của nấm men. Khó
bảo quản chỉ dụng trong
vòng 24h sau khi sản xuất.

Paste

Có thể kéo dàu thời gian bảo quản và thuận Thường có hoạt lực kém
tiện trong di chuyển.
hơn dạng lỏng do quá trình
ly tâm và thời gian gian kéo
dài làm cho nhiều tế bào
nấm men chết.

Khô

Thời gian bảo quản lâu, dễ vận chuyển.

Hoạt lực kém.
Tốn thời gian hoạt hoá
men.

 Nguồn gốc:
Trong sản xuất rượu etylic, người ta thường dùng chủng nấm men Saccharomyces
cerevisiae [Nguyễn Thanh Hằng (2005), Chọn chủng nấm men thích hợp cho lên men
rượu cồn từ nguyên liệu tinh bột sắn, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn kì 1
tháng 7: 71 – 74]
 Tính chất:
- Tốc độ lên men nhanh chóng
- Tạo độ cồn cao do sử dụng đường hiệu quả
- Khả năng sống sót cao → có thể tái sử dụng
- Có khả năng chịu cồn, áp suất thẩm thấu, oxi, nhiệt độ và nồng độ CO2 phù hợp


3.1.3 Syrup
 Mô tả:
Là đường Saccharose đã được chuyển hóa về dạng đường khử, dịch đặc sệt. được bổ
sung vào môi trường lên men nhằm điều chỉnh độ đường cần thiết cho quá trình lên men.
 Nguồn gốc: mua đường tinh luyện Biên Hòa rồi nấu thành syrup

 Tính chất của đường:
- Tinh thể trong suốt, tỷ trọng 1,5897 g/cm 3, nhiệt độ nóng chảy = 186-188 , cỡ hạt
không đều dễ tan trong nước, tan trong dung môi phân cực, không tan trong dung môi
không phân cực.
- Độ quay cực: quay phải, góc quay + 66,5.
- Dưới tác dụng của các chất oxy háo thì không bị khử, dưới tác dụng của nhiệt độ
(200) bị caramen hóa.

- Trong môi trường nhiệt độ và acid thì bị chuyển thành đường nghịch đảo: glucoza
và fructoza.
- Dễ hòa tan trong nước, nhiệt độ sôi phụ thuộc vào nồng độ.
3.1.4 Nước
 Mô tả:
- Chỉ tiêu cảm quan: nước trong suốt, không màu, không có vị lạ.
- Chỉ tiêu hóa lý:
+ Độ cứng: < 2mg/l


+ Chất khô hòa tan: < 850mg/l
+ Sắt, mangan, nhôm: < 0.1mg/l
+ Clo: âm tính
- Chỉ tiêu vi sinh: tổng vi khuẩn hiếu khí: < 75 CFU/ml
- Đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước: dựa trên hai khái niệm.
+ Chuẩn số E.coli: là thể tích nước ít nhất cho phép phát hiện một vi trùng đường
ruột.
+ Chỉ số E.coli: là số vi trùng đường ruột E.coli tối đa cho phép trong 1 lít nước. Hai
chỉ số này phụ thuộc vào quy định của từng nước, vì nó phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật
và yêu cầu của đời sống xã hội.
- Đối với nước dùng pha chế nước giải khát yêu cầu tổng số VSV không quá 20 tế
bào/ 1ml và đảm bảo đạt tiêu chuẩn.[ CITATION TCV \l 1033 ]
 Nguồn gốc:
Sử dụng nước đóng chai tinh khiết Aquafina
 Tính chất:
- Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có công thức hóa học là H 2O. Cấu
tạo của phân tử nước tạo nên các liên kết hidro giữa các phân tử là cơ sở cho nhiều tính
chất của nước. Nước tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước
hay có tạp chất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho
phép dòng điện chạy qua.

- Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể hiểu đơn giản khi một oxit
axit hoặc một oxit bazơ tác dụng với nước sẽ tạo ra dung dịch axit hay bazơ tương ứng. Ở
7 pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyd (OH -) cân bằng với hàm lượng của
hydronium (H3O+). Khi phản ứng với một axit mạnh hơn ví dụ như HCl, nước phản ứng
như một chất kiềm:
HCl + H2O ↔ H3O+ + ClVới amoniac nước lại phản ứng như một axit:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH Vai trò:


Nước dùng để xử lý nguyên liệu, nấu nguyên liệu, pha loãng dung dịch và vệ sinh
thiết bị…
3.1.5 Enzyme termamyl [ />- Enzyme termamyl được mệnh danh là enzyme khắc phục khiếm khuyết tự nhiên
của nguyên liệu. Các sản phẩm nông sản có chất lượng về dinh dưỡng, thành phần hóa
học, tính chất cảm quan phụ thuộc nhiều vào: giống, loại nông sản, điều kiện canh tắc,
điều kiện canh tác, điều kiện thu hái và vận chuyển, điều kiện bảo quản, do vậy chất
lượng sản phẩm được tạo ra từ nguyên liệu dao động rất lớn trong thực tế nếu chất lượng
nguyên liệu quá kém thì người ta phải điều khiển các phản ứng xúc tác bởi enzyme để tạo
nên các thành phần thiếu hụt trong nguyên liệu đưa vào sản xuất.
- Alpha-amylase được sử dụng trong sản xuất ethanol để phá vỡ tinh bột trong hạt
thành đường lên men. Một alpha-amylase được gọi là "Termamyl", có nguồn gốc từ vi
khuẩn Bacillus licheniformis.
[ />3.1.6 Enzyme glucoamylase (γ- amylase)
 Mô tả:
Glucoamylase được các nhà khoa học Nhật tách ra lần đầu tiên từ Aspergillus
awamori năm 1996. Sau đó được tìm thấy ở Rihzopus delemar, Asp.niger, Asp. Oryzae và
các nhóm vi sinh vật khác cũng như ở mô động vật. Glucoamylase từ nấm mốc là các
protein có khối lượng phân tử dao động rất lớn từ 27.000 đến 112.000 Da, tùy thuộc vào
nguồn gốc của enzyme. Các glucoamylase chủ yếu được tạo nên từ 2 iso enzyme I và II,
khác nhau ở khả năng thủy phân tinh bột ở trạng thái rắn và bởi độ bền của chúng.
 Tính chất:

- Thường hoạt động mạnh trong môi trường acid (pH hoạt động tối ưu là 3.5 – 5.5),
ngoài ra còn có thể hoạt động ở môi trường trung tính (pH khoảng 6.6- 7.5). Nhiệt độ tối
ưu khoảng 55- 60 0C, mất hoạt tính ở nhiệt độ trên 700C
3.1

Quy trình sản xuất

3.2.1

Sơ đồ quy trình


L
àN
m
gu
sạ
yê
ch
n
liệ
u

Đ
P
L
Đ
Dị
ư
V

hố
àch
un
ờn
ào
im
sô
ghó
ta
tr
ng
ai
hó
nk
ộn
uộ
a
i

C
L
hư
Dị
ên
Sả
ng
ch
m
n
cấ

lê
en
ph
tn
ẩ
m
m
en


3.2.2

Thuyết minh quy trình

 Làm sạch
 Mục đích:
Quá trình làm sạch để tách các tạp chất đất, đá có kích thước lớn và kim loại có
trong nguyên liệu. Quá trình này đảm bảo nguyên liệu sạch, không lẫn tạp chất, thuận lợi
cho quá trình nghiền, tránh hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
 Tiến hành:
Gạo mang đi rửa sơ với nước để loại bỏ bụi bẩn, đất cát, tạp chất
 Nấu- đun sôi:
 Mục đích:
Gia tăng nhiệt độ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch hóa diễn ra dễ dàng
 Tiến hành:
Cho gạo và nước vào nồi rồi bật bếp đun cho đến khi sôi, trong quá trình nấu phải
liên tục khuấy đều tránh cháy khét dưới đáy nồi, ảnh hưởng đến chát lượng sản phẩm tạo
thành, tỉ lệ nước: gạo tấm = 9:1.
 Dịch hóa:
 Mục đích:

Mục đích của quá trình dịch hóa là nhằm phá vỡ màng tế bào dự trữ tinh bột trong
nội nhũ của hạt hay trong phần thịt củ, để phân tán các mạch tinh bột tự do trong nước,
tạo điều kiện thuận lợi cho hệ emzym amylase dễ dàng tác dụng khi đường hóa, biến
tinh bột thành đường lên men càng triệt để càng tốt.
 Tiến hành:
Trong quá trình nấu lúc cháo sôi thì bổ sung 0.05 % enzyme termamyl (so với nguyên
liệu gạo) chia làm 2 lần:
- Lần 1: bổ sung 0.01 % trong khoảng 30 phút
- Lần 2: bổ sung 0.04 % khoảng 1 giờ
 Những biến đổi lý hóa xảy ra trong khi nấu nguyên liệu


- Sự trương nở và hòa tan tinh bột trong quá trình dịch hóa, do tác động đồng thời
của nước và nhiệt độ mà hạt tinh bột hút nước rất nhanh, tinh bột sau khi hút nước sẽ
trương nở, tăng thể tích và khối lượng. Tinh bột được giải phóng ra môi trường thành
tinh bột tự do và thu được hồ tinh bột. Nhiệt độ ứng với độ nhớt cực đại gọi là nhiệt độ
hồ hóa.
- Sự biến đổi Xenluloza và Hemixenluloza Trong quá trình nấu ở môi trường axit
nhẹ, xenluloza không bị phân thủy phân. Hemixenluloza được tạo thành bởi các gốc
đường pentoza (C5) một phần có thể bị thủy phân. Sự thủy phân này bắt đầu xảy ra khi
nấu nguyên liệu và chuẩn bị hỗn hợp (dưới tác dụng của men xitaza) và tiếp tục xảy ra
trong quá trình nấu (dưới tác động của ion H+) tạo ra dextrin, các hợp chất cao phân tử
(rất ít), và đường pentoza (xyloza, arabinoza).
- Sự biến đổi của đường, tinh bột và một số chất khác Sự biến đổi của tinh bột và
đường có ý nghĩa rất quan trọng trong sản xuất rượu. Khi nấu, một phần tinh bột bị thủy
phân dưới tác động của enzyme amylaza thành dextrin và đường maltoza. Đường
glucoza, frutoza, saccaroza là đường chủ yếu có sẵn trong nguyên liệu, còn đường
maltoza được tạo thành trong quá trình nấu. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao đường sẽ bị
thủy phân tạo thành melanoidin, các sản phẩm caramen hóa,…gây sẫm màu và giảm
chất lượng khối nấu. Protit và chất béo hầu như không bị thay đổi trong quá trình nấu.

 Đường hóa
 Mục đích:
Dùng enzym amylaza chuyển hóa tinh bột phân tán trong dịch hồ hóa thành đường
lên men được, cắt mạch amylose pectin , chuyển đường đa thành đường glucose, quyết
định hiệu suất lên men, khâu này là khâu then chốt trong sản xuất cồn. Muốn đạt hiệu
quả cao trong quá trình thủy phân tinh bột thì vấn đề quan trọng trước tiên là chọn tác
nhân đường hóa.
 Tiến hành:
Hạ nhiệt độ xuống 650C thì cho 0.3% enzyme glucoamylase vào, giữ nguyên nhiệt độ
và đun trong 90 phút.
 Làm nguội
 Mục đích:
Hạ nhiệt độ xuống, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men


 Tiến hành:
Có thể làm nguội ở nhiệt độ phòng hoặc ngâm nồi dịch trong thau đá
 Phối trộn
 Mục đích:
Phân bố đều men trong dung dịch
 Tiến hành:
Pha 50 ml dịch lên men và trộn đều với dịch cháo
 Vào tank:
 Mục đích:
Là nơi diễn ra quá trình lên men, giúp quá trình lên men diễn ra dễ dàng hơn, hạn chế
nhiễm vi sinh vật lạ làm ảnh hưởng đến thành phẩm
 Tiến hành:
Cho dịch sau khi phối trộn vào khoảng 2/3 thể tích của tank
 Lên men:
 Mục đích:

Chuyển hóa đường thành rượu ethylic
C6H12O6 -> C2H5OH + CO2 + Q
 Tiến hành:
Để tank ở nhiệt độ phòng khoảng 2 ngày thì kết thúc quá trình lên men
 Chưng cất:
 Mục đích:
Chưng cất: Chưng cất là quá trình tách cồn cùng các chất dễ bay hơi ra khỏi giấm
chín để thu được cồn thô và bã rượu.
 Tiến hành:
Sử dụng máy chưng cất để tách bã và thu được cồn
3.3

Kết quả thí nghiệm


 Bảng thống kê khối lượng nguyên liệu
Nguyên liệu

Khối lượng/ thể tích

Gạo tấm

500 g

Enzyme termamyl

0.25 g

Enzyme glucoseamylase

1.5 g

Nấm men Saccharomyces cerevisiae

0.05 g

Nước

4.5 lít

 Thành phẩm:
Độ cồn của thành phẩm sau cùng là: 50
Chỉ tiêu cảm quan
Chỉ tiêu

Yêu cầu

Màu sắc

Không màu hoặc trắng trong

Mùi vị

Đặc trưng của nguyên liệu và đặc trưng cho từng loại
sản phẩm, không có mùi vị lạ

Trạng thái

Dạng lỏng, không vẫn đục, không có cặn

 Phân tích, biện luận:
Tính chất của cồn
- Tỉ trọng trung bình 0.8 g/cm3
- Là một chất lỏng không màu, trong suốt, dễ bay hơi.
- Có mùi thơm đặc trưng của rượu: dễ chịu, cay.
- Rất dễ cháy, khi cháy với ngọc lửa màu xanh màu xanh da trời, không khói tạo
thành carbon dioxide và nước.
- Là một loại rượu đơn chức. Nó có độ nóng chảy ở -117,30Cvà sôi ở 78.50C.
- Có độ nhớt và ít bay hơi so với các hợp chất hữu cơ cùng trọng lượng phân tử.
- Là một dung môi linh động, có thể hòa tan với nước và một số hợp chất chất hữu
cơ khác với mọi tỉ lệ.


- Với liên kết hydro làm cho ethanol tinh khiết có khả năng hút ẩm trong không
khí.
Nguyên nhân và cách khắc phục sự cố trong quy trình công nghệ
- Bị nhiễm khuẩn hàng loạt trong quá trình lên men do đây là quá trình lên men
liên tục nên khi một mẻ bị nhiễm khuẩn thì tất cả quá trình sẽ bị nhiễm. Để quá trình này
không bị nhiễm thì khi lên men liên tục cần tính toán cẩn thận và có biện pháp công
nghệ phù hợp.
- Nồng độ cồn thấp, bị đục hoặc có màu xanh da trời do bình ngưng tụ hoặc bình
làm lạnh bị dò bởi nước có lẫn amoniac. Để khắc phục cần kiểm tra và sửa chữa ngay
thiết bị, cần xử lí nước dùng cho nồi hơi.
- Cồn có mùi lạ, khó chịu do nguyên liệu quá bẩn hoặc do mật rỉ bị nhiễm khuẩn
quá nặng. Vì vậy không nên đưa các nguyên liệu quá xấu vào sản xuất, nếu cần phải sản
xuất thì nên sản xuất riêng và kèm theo chế độ công nghệ phù hợp, thường xuyên kiểm
tra nguồn nước nấu cũng như nước dùng cho nồi hơi.
- Qúa trình lên men diễn ra chậm do nhiệt độ không phù hợp, dưỡng chất không đủ
với lượng men giống. Để quá trình diễn ra đúng thời gian cần giữ quá trình ở nhiệt độ
phù hợp, dưỡng chất đầy đủ.

- Cồn có vị đắng do nguyên liệu chứa nhiều tecpen hoặc do bị mọt. Dùng hệ thống 4
tháp, có tháp làm sạch để khắc phục sự cố này
3.4. Các phương pháp kiểm tra
3.4.1 Phương pháp đo độ Brix
 Nguyên lý hoạt động: Brix kế đo độ khúc xạ của ánh sáng khi qua mẫu, dựa trên
nguyên lý tuyến tính giữa nồng độ và chiết xuất (khúc xạ) tức có nghĩa góc khúc
xạ  luôn nhỏ hơn góc tới và tia khúc xạ hướng xuống so với tia tới. Từ đó máy sẽ
tính toán và hiển thị chính xác nồng độ Brix (nồng độ đường hay nồng độ chất tan
trong 100g nước)
 Ưu điểm: Brix kế cho kết quả nhanh và khá chính xác
 Nhược điểm: Kết quả đo độ Brix phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng chỉ số
khúc xạ giảm. Đó là lý do tại sao bạn cũng phải tham chiếu nhiệt độ mà tại đó các
phép đo chỉ số khúc xạ được thực hiện hoặc được chuyển đổi sang. Hầu hết các


máy đo khúc xạ sử dụng nhiệt độ tham chiếu tiêu chuẩn của 68 °F (20 °C). Đối với
các máy đo khúc xạ, nhiệt độ của thiết bị là yếu tố quan trọng. Điều này là do thực
tế đó là đối với các phép đo chỉ số khúc xạ, chỉ có một giọt mẫu được yêu cầu.
Khối lượng của số lượng mẫu là quá nhỏ để nó sẽ gần như ngay lập tức thừa nhận
nhiệt độ của thiết bị. Nhiệt độ của thiết bị này là phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ
của môi trường mà nó được sử dụng
Đối với môi trường phòng thí nghiệm để cho sinh viên hiểu được nguyên lý của
bài thực hành thì sự sai số này là chấp nhận được
3.4.2. Phương pháp đo độ cồn
 Nguyên lý hoạt động: Dựa trên nguyên lý tỷ trọng của nước càng thấp khi độ cồn
trong nước càng cao, độ chìm của cồn kế trong dung dịch sẽ cho biết độ cồn của
dung dịch.
 Ưu điểm: Cho kết quả nhanh và khá chính xác


Nhược điểm: chỉ số độ cồn chỉ chính xác ở một nhiệt độ thích hợp (18-20 °C), còn
trên hoặc dưới nhiệt độ đó, độ cồn trên cồn kế không chính xác tuyệt đối và được
gọi là độ cồn biểu kiến.
Cũng có những phương pháp khác nhau cho phép quy đổi độ cồn biểu kiến thành
độ cồn thực tế. Khi đó, thông thường người ta sử dụng thêm một nhiệt kế cắm
ngập vào rượu, cồn cần đo để lấy nhiệt độ của rượu, cồn và kết hợp với độ cồn
biểu kiến trên cồn kế để tính toán bằng công thức cho ra độ cồn thực tế.

3.5. Kết luận
 Sau khi chưng cất sản phẩm thu được có độ cồn là 5 o, sản phẩm có màu đục và có
lợn cợn
 Lý do sản phẩm có độ cồn thấp có thể là do khi cho Enzyme glucoseamylase vào
dịch nấu, có thể là do nhiệt độ dịch còn quá nóng (khoảng 70 oC) làm mất hoạt tính
của enzyme-> hiệu suất phân giải tinh bột thành đường glucose- cơ chất cho nấm
men khá thấp khiến hiệu suất lên men không đạt yêu cầu và độ cồn nhỏ


 Sản phẩm sau chưng cất có màu đục, lợn cợn là do trong quá trình thực hiện không
có công đoạn tinh chế, làm sạch cồn thành phẩm
=> Kiến nghị: Trong phòng thí nghiệm nên có những thiết bị nấu có thể kiểm soát
chính xác được nhiệt độ khi nấu chứ không phải là chỉnh ngọn lửa bằng bếp gas và
nhiệt kế để kiểm soát nhiệt độ
Và nên có công đoạn tinh sạch cồn sau chưng cất để thu được sản phẩm có chất
lượng hơn


Tài liệu tham khảo
1. PGS,TS Nguyễn Đình Thường, TS Nguyễn Thanh Hằng, Công nghệ sản xuất và
kiểm tra cồn etylic, NXB Khoa học-Kĩ thuật
2. Nội dung TCVN 3217

3. Nguyễn Thanh Hằng (2005), Chọn chủng nấm men thích hợp cho lên men rượu
cồn từ nguyên liệu tinh bột sắn, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn kì 1 tháng
7: 71 – 74.
4. Nguyễn Thế Trang (2007), Nghiên cứu khả năng lên men rượu của các chủng
nấm men Saccharomyces cerevisiae trên môi trường dịch chiết quả me rừng
(Phyllanthus emblyca L), Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 12 +13: 113 –
115.
5. Trường đại học công nghiệp thực phẩm TP.HCM, 2014, Quy trình sản xuất sinh
khối nấm men < />