Chuong 1 rượu ETYLIC

Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
Chương 1
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU ETYLIC
Nguyên tắc cơ bản
Có thể sử dụng tất cả nguyên liệu chứa đường lên men được hoặc nguyên
liệu chứa gluxit có thể chuyển hoá thành thành đường lên men được để sản xuất
rượu etylic.
Dựa trên nguyên tắc đó, người ta chia ra ba nhóm nguyên liệu sau:
- Nguyên liệu chứa nhiều tinh bột: gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì, đại mạch…
- Nguyên liệu chứa đường: rỉ đường, nước mía, trái cây chín…
- Nguyên liệu chứa nhiều cellulose: rơm rạ, gỗ vụn, mùn cưa…
1.1 Nguyên liệu và yêu cầu kỹ thuật
Trên thực tế, chỉ có hai nhóm nguyên liệu đầu được sử dụng trong sản
xuất, nhóm thứ ba do hiệu quả kinh tế kém nên không được sử dụng.
Ở nước ta, gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ trương dùng
gạo để nấu rượu mà khuyến khích dùng ngô, sắn, khoai… thay thế.
1.1.1 Ngô (bắp)
Được trồng nhiều ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới như Trung Mỹ, Châu
Á…, Hạt ngô có chứa nhiều tinh bột, một ít đường, dùng để sản xuất rượu etylic
rất tốt.
Cấu tạo của hạt ngô gồm phôi và nội nhũ. Phôi chiếm từ 12 ÷15% trọng
lượng hạt còn lại là nội nhũ. Tinh bột ngô chủ yếu nằm trong nội nhũ, trong đó
gồm 10÷15% amylose và 85÷90% là amylopectin. Ngoài ra trong nội nhũ còn
0.5÷06% acid béo. Các hợp chất chứa Nitơ trong hạt ngô hầu hết protein, phần
lớn thuộc nhóm zein, ngoài ra còn có prolamin, glutelin; albumin hầu như
không có; globulin chiếm khoảng 0.4% trọng lượng hạt. Zein là dạng protein
không đầy đủ vì thiếu các acid amin không thay thế như: triptophan, lysin. Đặc
biệt, hàm lượng chất béo ở ngô nhiều hơn những loại ngũ cốc khác và tập trung
chủ yếu ở phôi (chiếm 30÷40 trọng lượng phôi), chất béo này đa số là acid chưa
1
Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK

no, màu vàng nhạt, chiếm 72% tổng lượng chất béo, thường ta tách phôi ra để
làm bơ nhân tạo hay dầu ăn, hạt ngô đã tách phôi dùng để nấu rượu.
Gluxit trong ngô gồm có:
- Tinh bột: 43.47 – 61.8%;
- Đường: 1.76 – 4.62%;
- Destrin và pectin: 1.09 – 14.67%.
Bảng 1.1 cho biết thành phần % một số hạt ngũ cốc.
Bảng 1.1
Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro
Ngô
Thóc
Đại mạch
Lúa mì
14.0
12.0
14.0
14.0
10.0
6.7
10.5
12.0
4.6
1.9
2.1
1.7
67.9
63.8
66.4
68.2
2.2

10.4
4.5
2.0
1.3
5.2
2.5
1.6
1.1.2 Sắn (khoai mì)
Thường được trồng nhiều ở vùng đất đồi, không cần nhiều đến chăm bón,
năng suất trung bình 8 – 10tấn/ha, thời gian sinh trưởng từ 10-12 tháng. Có
nhiều loại sắn khác nhau như sắn đắng, sắn ngọt hoặc dựa vào màu sắc chia ra
sắn vàng và sắn trắng. Thành phần hoá học của sắn tươi và khô như bảng 1.2
Bảng 1.2
Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro
Sắn tươi
Sắn khô
70.25
13.12
1.2
0.205
0.41
0.41
26.58
74.74
1.11
1.11
0.54
1.69
Đặc biệt chú ý là trong sắn có acid HCN rất độc, với hàm lượng 0.007 – 0.24%
trọng lượng, HCN thường tập trung ở vỏ và xơ. Sắn càng đắng thì càng chứa

nhiều HCN. Để tách HCN ta có thể ngâm trong nước sạch hoặc nước vôi.
1.1.3 Khoai
Trên thế giới khoai được dùng như một nguyên liệu chính để sản xuất cồn
etylic. Loại khoai được dùng phổ biến nhất là khoai lang, ngoài ra thỉnh thoảng
cũng có dùng khoai tây. Thành phần hoá học khoai lang, khoai tây (% khối
lượng) theo bảng 1.3.
2
Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
Trong tinh bột khoai lang có chứa từ 13-25% là amylose và 77-87% là
amylopectin. Khoai lang tươi rất khó bảo quản, thường ta phải cắt lát phơi khô
hoặc sấy.
Bảng 1.3
Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro
Khoai tây tươi
Khoai lang tươi
Khoai lang khô
74.9
68.1
12.9
1.99
1.6
6.1
0.15
0.50
0.50
20.8
27.9
76.7
0.98
0.90

1.4
1.09
1.00
2.4
1.1.4 Các loại ngũ cốc khác
Ở nước ta thường dùng một số ngũ cốc như: ngô, khoai, sắn, tấm, cám
gạo…
Thành phần (%) một số hạt ngũ cốc phổ biến như bảng 1.4
Bảng 1.4
Loại Thành phần nước Protid Chất béo Gluxit Cellulo Tro
Gạo giã
Gạo xay
Tấm
Cám
12.6
11.6
11.8
12.5
9.00
9.10
8.90
13.17
0.5
2.45
1.00
10.12
77.0
74.79
77.0
38.72

0.40
0.65
0.60
14.05
0.50
1.41
0.70
11.44
1.1.5 Mật rỉ đường
Là phế liệu chứa nhiều đường không kết tinh trong sản xuất đường mía
hoặc củ cải đường. Thông thường tỉ lệ rỉ đường trong sản xuất đường mía
khoảng 3-3.5% trọng lượng mía. Tuỳ thuộc vào giống mía, điều kiện trồng trọt,
công nghệ sản xuất… thành phần rỉ đường dao động như sau: nước 15-20%,
chất khô 80-85%. Trong đó 60% là đường (40% sacarose, 20% fructose và
glucose), 40% chất phi đường).
Thành phần phi đường có khoảng 30-32% chất hữu cơ và 6-10% chất vô
cơ. Trong những hợp chất hữu cơ gồm các chất chứa nitơ ở dạng acid amin:
acid aspactic, glutamic, leuxin, izoleuxin. Ngoài ra còn một số vitamin.
Mặt khác, trong rỉ đường luôn có mặt vi sinh vật với mật độ rất lớn.
Thường gặp nhất là các vi sinh vật gây màng và gây chua, dẫn tới làm giảm chất
3
Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
lượng rỉ đường. Vì vậy, trong sản xuất ta hay dùng flosillicate natri 2%
oo
so với
trọng lượng rỉ đường để bảo quản.
Ưu điểm của việc sử dụng rỉ đường để sản xuất cồn etylic so với những
nguyên liệu khác là:
- Giá rẻ.
- Khối lượng lớn, dồi dào.

- Sử dụng tiện lợi.
- Nguồn cung cấp ổn định.
- Không vi phạm chính sách lương thực.
1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC
1.2.1 Sơ đồ tổng quát
Hình 1.1
Tuỳ thuộc vào điều kiện ban đầu, các điều kiện khách quan, chủ quan ở
mỗi nơi sẽ áp dụng những phương pháp đặc trưng riêng. Ở mỗi phương pháp
đều có thể áp dụng theo 3 chiều hướng: gián đoạn, bán liên tục, liên tục.
4
Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
1.2.2 Các phương pháp sản xuất điển hình
1.2.2.1 Quy trình sản xuất etanol từ nguyên liệu chứa nhiều tinh bột
Dựa trên cơ sở sử dụng nấm mốc chia ra 2 phương pháp.
A. Phương pháp Amylo:
Đây là phương pháp cổ điển. Nấm mốc dùng đường hoá tinh bột được
nuôi cấy ban đầu trong phòng thí nghiệm ở điều kiện môi trường đặc, nhưng khi
đưa vào sử dụng thì nấm mốc phát triển và đường hoá trong môi trường tương
đối loãng (nấm được nuôi và phát triển theo phương thức chìm sâu). Hiện nay
phương pháp này vẫn còn dùng phổ biến ở một số nước trên thế giới, trong đó
có Việt Nam.
Phương pháp Amylo có những đặc điểm sau:
- Nhờ đường hoá khá triệt để nên hiệu suất rượu so với nguyên liệu cao.
- Tuy nhiên, do chu kỳ một mẻ rượu kéo dài nên năng suất hạn chế.
- Nhược điểm lớn của phương pháp này là kén chọn nguyên liệu: chỉ
thích hợp với gạo, bắp (do độ nhớt thấp khi hồ hoá). Mặt khác do thiết bị dùng
đường hoá (nấm mốc) và lên men (nấm men) nên chế độ kiểm soát vi sinh vật
rất chặt chẽ.
Sơ đồ quy trình công nghệ
5

Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
Hình 1.2
Thực hiện: Bột và nước được phối trộn theo một tỉ lệ thích hợp ( 1.5:3) ở
thùng ngâm (15-30phút), đồng thời dùng H
2
SO
4
33
0
Be (4-6lit/tấn bột) hoặc HCl
20
0
Be (8-9lít/tấn bột), sau đó chuyển qua nồi nấu có cánh khuấy, áp lực nấu
trong nồi đạt từ 3.5-4.2at, thời gian nấu từ 60-90phút tuỳ loại bột. Sau khi nấu
thành cháo chín, cháo được chuyển qua thùng ủ (thùng đường hoá và lên men).
Dùng nước dội nguội thùng ủ để hạ nhiệt độ khối cháo từ 100
0
C xuống còn
khoảng 39
0
C, kiểm tra độ chín của cháo (bằng tốc độ lọc cháo, độ Bal từ
12-18%). Mở van nén khí, đưa bình cầu 1lit mốc giống vào thùng ủ, tiến hành
đường hoá từ 35-40h, đồng thời liên tục mở khí nén. Kiểm tra khi độ đường đạt
50-60g/l thì tiếp thì tiếp tục đưa một bình cầu đựng 1lit nấm men vào, mở mạnh
van nén khí để hạ áp nhiệt độ xuống còn khoảng 32
0
C, nén khí liên tục trong
24h để phát triển sinh khối nấm men, đồng thời tiếp tục quá trình đường hoá.
Kiểm tra thấy độ đường đạt 90-100g/l thì dừng khí nén, thực hiện quá trình lên
men kỵ khí để sinh etanol. Sau 72-96h tiến hành kiểm tra độ rượu, đường sót,

acid, nhiệt độ và tình trạng nấm men… để quyết định thời điểm kết thúc thời
điểm lên men.
1- Phiễu ngâm nguyên liệu; 2- Cửa nạp nguyên liệu vào nồi nấu; 3- Nồi nấu; 4-
Hệ thống truyền động; 5- Van an toàn; 6- Bình dầu chống tắt ống dẫn ra áp kế; 7- Áp
kế; 8- Ống xả hơi thừa; 9- Ống hơi chính; 10- Ống hơi phụ thuộc vào nồi; 11- Ống lấy
mẫu; 12- Ống dẫn khối nấu sang thùng ủ; 13- Bình chứa acid; 14- Ống nước
6
Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
1- trục khuấy; 2- cánh khuấy máy chèo; 2’- cánh khấy mỏ neo; 3,3’- vòng xả
nước làm nguội; 4- ống dẫn cháo vào; 5- ống cấy nấm mốc, nấm men; 6- ống đo nhiệt
độ; 7- bình lọc khí; 8- kính quan sát; 9- bình lọc CO
2
; 10- ống sang hèm từ thùng này
sang thùng khác khi hư hỏng; 10’- ống ráp với ống sang hèm; 11- ống ra từ đáy có thể
ráp với ống dẫn hèm ra 2 ống dẫn hơi khí nén; 12,12’- ống thăm dò.
B. Phương pháp Mycomalt
Mycomalt là chế phẩm của nấm mốc, được nuôi cấy trên bề mặt của môi
trường đặc gồm cám bổi hoặc bột ngô và trấu. Lượng chế phẩm thô dùng đường
hoá khá lớn, thường từ 10-12% so với trọng lượng nguyên liệu tinh bột, lượng
nấm men dùng để lên men chiếm khoảng 10% so với thể tích dịch đường lên
men.
So với phương pháp Amylo, phương pháp Mycomalt có một số ưu điểm
sau:
- Ít bị chua, không đòi hỏi chế độ vô trùng nghiêm ngặt.
- Rút ngắn chu kỳ sản xuất, tăng năng suất dây chuyền.
- Thích hợp cho quy mô sản xuất công nghiệp quy mô nhỏ, vừa.
Nhược điểm:
- Tốn nhiều diện tích để nuôi cấy nấm mốc (1m
2
chỉ nuôi được 10-16 kg).

7
Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
- Tốn nhiều bột ngô, trấu, cám để nuôi cấy nấm mốc.
- Thao tác nuôi cấy nấm mốc phức tạp, vất vả hơn.
- Tốn nhiều thiết bị lên men, đường hoá.
- Cần có máy lạnh để làm nguội nhanh dịch đường hoá từ 60
0
C xuống 30
0
C.
Phương pháp này thường sử dụng giống mốc Asp.Ussami ( Asp.Niger).
Đặc điểm của giống mốc này là đường hoá tốt, song dịch hoá kém nên trong sản
xuất rượu đang có xu hướng kết hợp với Asp. Oryzae hoặc Asp.Awamory. Để
sản xuất etanol theo phương pháp Mycomalt, trước hết phải sản xuất ra
mycomalt theo các bước sau:
a. Sản xuất giống trong phong thí nghiệm:
- Làm môi trường.
+ Ống nghiệm: Nước nấm vàng đường hoá + nước malt + agar.
+ Bình tam giác: 100g bột ngô + 30g trấu giã nhỏ + 120g nước cất, hấp trong
2h, lấy ra 25-26g cho vào bình tam giác loại 500ml, vô trùng ở áp suất 1,5at
trong 30phút.
Sau khi phân lập để hộp petri vào tủ ấm 2-3 ngày, khi khuẩn lạc mọc
thành bào tử lấy hộp petri đó ra, chọn khuẩn lạc nào có tơ màu vàng, phía dưới
có tơ cơ màu vàng nhăn nheo, bào tử có màu nâu bạc đem cấy vào 3-4ống
nghiệm thạch. Để có giống mốc ổn định người ta tiến hành cấy truyền và bảo
quản lạnh (không quá 4 ngày).
b. Sản xuất mốc trung gian:
Phối chế nguyên liệu: Bột ngô nhỏ100% + Trấu nhỏ 35% + nước 75%
(theo trọng lượng bột ngô và trấu); hoặc Bột ngô to 100%, bột ngô nhỏ 20%,
trấu nhỏ 20%, nước 80% (theo trọng lượng bột ngô và trấu).

Sau khi trộn đều xong, cho qua máy đánh tơi rồi đưa đi hấp ở áp suất
thường trọng 3h đối với bột ngô nhỏ, 2h đối với bột ngô to.
Làm nguội và trộn giống: Sau khi hấp xong, nguyên liệu được lấy ra cho
qua máy đánh tơi và dùng quạt để làm nguội. Khi nhiệt độ giảm xuống 36-38
0
C,
trộn giống mốc vào theo tỉ lệ 0.3% so với trọng lượng nguyên liệu. Chú ý, trộn
giống giống cho thật đều. Khi nhiệt độ giảm xuống 30-31
0
C, cho nguyên liệu đã
trộn giống vào khay và đưa vào phòng ủ mốc. Lúc đầu ta ủ mốc trong đống
8
Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
nguyên liệu lớn nhằm giữ nhiệt, ẩm cho giống phát triển, cứ 3 giờ đảo trộn một
lần, nhiệt độ phòng ủ là 29-30
0
C, độ ẩm giữ ở 95-100%. Sau 6h ủ đống lớn ta
chia thành đống nhỏ trên khay, độ dày 1.5-2cm, nhiệt độ phòng ủ khoảng trên
30
0
C, giữ ổn định độ ẩm, nhiệt độ trong giống khoảng 33
0
C, sau 9-10h ủ đống
nhỏ giống sẽ kết bánh. Khi giống kết bánh ta tiến hành bẻ bánh nhỏ, nhiệt độ
phòng duy trì 29-31
0
C, nhiệt độ giống khoảng 33-35
0
C. Sau 5-10h thì tiến hành
đậy vải sạch, ướt. Thời gian đậy vải ướt phụ thuộc vào môi trường khô hay ẩm,

nhiệt độ trong phòng cao hay thấp. Thường sau khi đậy vải ướt thì tơ phát triển
nhanh từ màu trắng thành màu vàng. Đến giai đoạn giống phát triển mạnh thì
không nên đậy vải vì nhiệt độ giống sẽ tăng nhanh, nấm dại phát triển. Sau
32-40h, bào tử bắt đầu chín đen.
Sau 40-50h tiếp tục tăng nhiệt độ phòng lên 36
0
C để nhiệt độ của giống
không thay đổi quá nhanh. Khi giống chín đến bào từ đen hết thì sấy giống ở
nhiệt độ 38-40
0
C và độ ẩm cuối cùng của giống 14-15%.
Bảo quản: Giống lấy ra chưa dùng hết phải được bảo quản tốt bằng cách
sấy giống khô và đựng vào bao giấy khô và sạch.
c. Sản xuất mycomalt (giống sản xuất)
Quá trình này cũng gần giống như sản xuất mốc trung gian, với các công
thức phối trộn như sau: Bột ngô nhỏ100% + Trấu nhỏ 35-40% + nước 50-55%
(theo trọng lượng bột ngô và trấu); hoặc Cám 100%, bột ngô nhỏ 25-30%, trấu
nhỏ 30%, nước 48-50% (theo trọng lượng bột ngô và trấu). Cách tiến hành
giống như sản xuất mốc trung gian.
Quy trình sản xuất etanol từ nguyên liệu bột theo phương pháp
mycomalt
9
Công nghệ sản xuất rượu, bia và NGK
Hình 1.5
Nấu sơ bộ: tỉ lệ nước nóng/bột; 1.8-2.5L/kg, lượng acid tương tự như
phương pháp Amylo, nấu ở nhiệt độ 60-90
0
C trong khoảng thời gian 30-75phút.
Nấu chín: áp suất nấu 3.5 – 5at, nhiệt độ 110-120
0

C trong 40-90phút. Sau
đó giảm áp suất xuống còn 0.2-0.5at và nhiệt độ giảm xuống khoảng 102-105
0
C
trong 40-50phút.
Đường hoá: bổ sung mycomalt 10-12% trọng lượng nguyên liệu, kiểm tra
hàm lượng đường và pH như phương pháp Amylo.
Lên men: Bổ sung men giống 1lit giống phân lập trong bình tam giác cho
một tấn nguyên liệu ban đầu. Sau 72-96h tiến hành kiểm tra độ rượu, đường sót,
pH để tiến hành dừng quá trình lên men.
Quy trình sản xuất etanol từ rỉ đường bằng phương pháp mycomalt
10