Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch và nguyên liệu thay thế ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------------

NGUYỄN XUÂN BÁCH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
RƯỢU WHISKY TỪ MALT ĐẠI MẠCH VÀ
NGUYÊN LIỆU THAY THẾ Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Giáo viên hướng dẫn 1: TS.Đặng Hồng Ánh
Giáo viên hướng dẫn 2: GVCC.TS Nguyễn Minh Hệ

Hà Nội - Năm 2016


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời trân trọng cảm ơn tới Ths. Nguyễn Minh Thu, TS. Đặng Hồng
Ánh cùng toàn thể các cán bộ trong bộ môn Công nghệ đồ uống, bộ môn Công
nghệ sinh học vi sinh thuộc viện Công nghiệp thực phẩm đã giúp giúp đỡ hết sức
tận tình, sâu sắc để tơi có thể thực hiện đề tài này.
Tôi xin gửi lời trân trọng cảm ơn tới TS.Nguyễn Minh Hệ cùng tồn thể các thầy
cơ trong bộ mơn Q trình - Thiết bị CNSH-CNTP thuộc Viên Cơng nghệ sinh học
và Công nghệ thực phẩm đã hướng dẫn và góp ý đề tơi hồn thiện cho bản luận văn
này.

1
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan về sự trung thực, khách quan trong số liệu của thí nghiệm và
kết quả được trình bày trong luận văn này.
Luận văn có sử dụng chung một số kết quả thuộc đề tài “ĐT.07.12/CNSH-Chế
biến” do Viện cơng nghiệp thực phẩm làm chủ trì mà tôi là một thành viên tham gia
thực hiện đề tài đó.

Người cam đoan

Nguyễn Xuân Bách

2
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


MỤC LỤC
Trang
Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt

6

Danh mục bảng

7

Danh mục bảng và các hình vẽ, đồ thị

8

MỞ ĐẦU

9

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

10

I.1. Giới thiệu về rượu Whisky

10

I.2. Giới thiệu về sản xuất rượu tại Việt Nam

12

I.3. Giới thiệu một số nguyên liệu thay thế để sản xuất Whisky ở Việt Nam

13

I.3.1. Gạo

13

I.3.2. Ngô

15

I.4. Ứng dụng enzym trong sản xuất rượu Whisky

16

I.4.1. Amylase

16

I.4.2. Protease

17

I.5. Nấm men trong sản xuất rượu Whisky

18

I.6. Gỗ sồi trong sản xuất rượu Whisky

19

I.6.1. Cấu trúc của gỗ sồi

19

I.6.2. Một số loại gỗ sồi trên thế giới

20

I.6.3. Một số hợp chất bay hơi có trong gỗ sồi

21

I.6.4. Mức độ nướng của gỗ sồi

24

3
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

25

II.1. Vật liệu

25

II.1.1. Nguyên liệu chính

25

II.1.2. Enzyme thương mại

25

II.1.3. Nấm men

26

II.1.4. Gỗ sồi

26

II.2. Phương pháp nghiên cứu

26

II.2.1. Phương pháp vi sinh

26

II.2.2. Phương pháp hóa lý

27

II.2.3. Phương pháp tính hiệu suất

41

II.2.4. Phương pháp cảm quan

41

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

45

III.1. Nghiên cứu quy trình đường hóa ngun liệu

45

III.1.1. Lựa chọn quy trình đường hóa malt đại mạch phù hợp

45

III.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ Termamyl và thời gian thủy phân

46

III.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ Neutrase và thời gian thủy phân

47

III.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ Dextrozyme và thời gian thủy phân

48

III.2. Nghiên cứu tỷ lệ thích hợp của chủng nấm men được lựa chọn

49

III.2.1. Lựa chọn tỷ lệ giống nấm men thích hợp

49

III.2.2. Động học của q trình lên men rượu Whisky trên quy mơ 5 lít

50

III.3. Nghiên cứu điều kiện và kỹ thuật chưng cất

51

4
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


III.4. Nghiên cứu sử dụng phoi gỗ sồi trong quá trình tàng trữ rượu Whisky

59

III.4.1. Ảnh hưởng mức độ nướng của gỗ sồi

59

III.4.2. Lựa chọn tỉ lệ gỗ sồi ngâm ủ

63

III.5. Đánh giá chất lượng rượu sau thời gian tàng trữ

69

III.5.1. Đánh giá một số chỉ tiêu hóa lí của sản phẩm

69

III.5.2. Đánh giá mức độ ưa thích sản phẩm

70

III.6. Quy trình cơng nghệ sản xuất rượu Whisky từ malt đại mạch và nguyên

72

liệu thay thế của Việt Nam

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

76

Kết luận

76

Kiến nghị

77

TÀI LIỆU THAM KHẢO

78

5
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ATVSTP : An tồn vệ sinh thực phẩm
CNTP

: Cơng nghiệp thực phẩm

CFU

: Số lượng tế bào (colony-forming unit)

FAN

: Axit amin tự do (free amino nitrogen)

FAO

: Tổ chức nông nghiệp và lương thực (Food and Agriculture Organization)

GC

: Sắc ký khí (Gas Chromatography)

GC-MS

: Sắc ký khí khối phổ (Gas Chromatography Mass Spectrometry)

HP

: Mức độ nướng nhiều (heavy toased)

LP

: Mức độ nướng nhẹ (light toasted)

MP

: Mức độ nướng vừa (medium toasted)

OD

: Mật độ quang (optical density)

UP

: Không nướng (untoasted)

KPH

: Không phát hiện

TCCL

: Tiêu chuẩn chất lượng

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

6
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


DANH MỤC BẢNG
Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa Việt Nam qua các năm

14

Bảng 1.2. Hàm lượng chất dinh dưỡng có trong hạt gạo

14

Bảng 1.3. Diện tích, năng suất, sản lượng ngơ Việt Nam qua các năm

15

Bảng 1.4. Thành phần dinh dưỡng của hạt ngô

16

Bảng 1.5. Độ ẩm một số loại gỗ sồi thương mại

21

Bảng 2.1. Điểm tiêu chuẩn cho từng chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm

42

Bảng 2.2. Hệ số quan trọng của từng chỉ tiêu

43

Bảng 2.3. Hạng chất lượng của sản phẩm

43

Bảng 3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ giống nấm men tới chất lượng dịch lên men từ malt

49

Bảng 3. 2. Ảnh hưởng của tỉ lệ giống nấm men tới chất lượng dịch lên men từ gạo

49

Bảng 3. 3. Ảnh hưởng của tỉ lệ giống nấm men tới chất lượng dịch lên men từ ngô

50

Bảng 3.4. Kết quả chưng cất rượu lần thứ nhất

51

Bảng 3.5. Hàm lượng các chất bay hơi trong quá trình chưng cất rượu Malt lần thứ hai

53

Bảng 3.6. Hàm lượng các chất bay hơi trong quá trình chưng cất rượu Gạo lần thứ hai

55

Bảng 3.7. Hàm lượng các chất bay hơi trong q trình chưng cất rượu Ngơ lần thứ hai

57

Bảng 3.8. Biến đổi màu rượu (OD 420nm) theo thời gian khi ngâm với các loại gỗ sồi có
mức độ nướng khác nhau

60

Bảng 3.9. Biến đổi màu của rượu (OD420nnm) theo thời gian khi ngâm ủ gỗ sồi nướng ít
với các tỉ lệ khác nhau

64

Bảng 3.10. Biến đổi của màu rượu (OD420nnm) theo thời gian khi ngâm ủ gỗ sồi nướng

nhiều với các tỉ lệ khác nhau

65

Bảng 3.11. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của rượu Whisky sau 1 năm tàng trữ

69

Bảng 3.12. Chất lượng rượu Whisky sau khi được phối chế

71

7
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Tên hình

Trang

Hình 1.1.Thị phần của rượu mạnh trên tồn thế giới năm 2009

11

Hình 1.2. Một số chất thơm được tạo thành trong quá trình ủ rượu bằng thùng gỗ sồi

25

Hình 2.1. Đồ thị đường chuẩn glucose theo phương pháp Nelson - Somogi

34

Hình 2.2. Đồ thị đường chuẩn Albumin theo phương pháp Lowry

35

Hình 2.3. Đường chuẩn axit gallic theo phương pháp Singleton

40

Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân tới chất lượng dịch thủy phân

45

nguyên liệu malt đại mạch
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ Termamyl và thời gian thủy phân đến độ nhớt (cPs)
của dịch đường hóa từ ngun liệu gạo và ngơ

46

Hình 3.3. Ảnh hưởng nồng độ Neutrase và thời gian đạm hóa đến lượng FAN thu

47

được trong dịch thủy phân
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ Dextrozyme và thời gian thủy phân
đến hàm lượng đường thu được

48

Hình 3.5. Động học của quá trình lên men ở nhiệt độ 25°C khi sử dụng chủng EC1118

50

Hình 3.6. Biến đổi hàm lượng polyphenol trong các mẫu Whisky theo thời gian khi
ngâm gỗ sồi với các mức độ nướng khác nhau

61

Hình 3.7. Kết quả cảm quan các mẫu rượu được ngâm chiết với phoi gỗ sồi có mức độ
nướng khác nhau

62

Hình 3.8. Biến đổi hàm lượng polyphenol trong các mẫu Whisky theo thời gian khi
ngâm gỗ sồi mức độ nướng ít với các tỉ lệ khác nhau

66

Hình 3.9. Biến đổi hàm lượng polyphenol trong các mẫu Whisky theo thời gian khi
ngâm gỗ sồi mức độ nướng nhiều với các tỉ lệ khác nhau

67

Hình 3.10. Kết quả cảm quan rượu Whisky khi ngâm ủ gỗ sồi với các tỷ lệ khác nhau

68

Hình 3.11. Đánh giá thị hiếu các chỉ tiêu chất lượng với các mẫu Whisky

70

Hình 3.12. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất Whisky từ malt đại mạch và nguyên
liệu thay thế của Việt Nam

72

8
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước có truyền thống sản xuất đồ uống từ cồn lâu đời đặc biệt
là các loại rượu cao độ đã được sử dung rộng rãi. Hiện nay các loại rượu cao độ
được nhập khẩu vào nước ta với số lượng lớn đặc biệt là các loại rượu màu mà tiêu
biểu là rượu Whisky. Rượu Whisky được sản xuất từ nguồn nguyên liệu là malt đại
mạch và các loại ngũ cốc khác. Việt Nam hiện nay là nước sản xuất nông nghiệp
với các sản phẩm ngũ cốc dồi dào phong phú với tổng sản lượng gạo cả nước sản
xuất được đạt 43,7 triệu tấn, tiếp đến là ngô với tổng sản lượng đạt 4,97 triệu tấn (
theo tổng cục thống kê-2013) là nguồn nguyên liệu thích hợp, rẻ tiền cho sản xuất
rượu Whisky. Vì vậy để sản xuất được loại rượu Whisky nội địa có chất lượng tốt,
giá thành phù hợp thì đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu Whisky từ malt
đại mạch và nguyên liệu thay thế của Việt Nam” được thực hiện.
Whisky là một dịng rượu nổi tiếng trên thế giới có lịch sử phát triển từ thế kỷ
15 và đã được sản xuất với số lượng lớn ở nhiều nước trên thế giới. Mặc dù đã du

nhập và được ưa chuộng ở thị trường Việt Nam từ 20 năm nay tuy nhiên vẫn chưa
có một nghiên cứu bài bản nào về sản xuất rượu Whisky tại Việt Nam.
Các thí nghiệm trong luận văn này tập trung vào xử lý, đánh giá các nguyên
liệu để sản xuất rượu Whisky bao gồm malt đại mạch, gạo, ngô, gỗ sồi trong các
khâu đoạn đường hóa, lên men, chưng cất, tàng trữ và sản phẩm cuối. Từ đó đưa ra
được quy trình sản xuất rượu Whisky cho từng loại nguyên liệu đầu vào và các mẫu
sản phẩm đạt chất lượng ở đầu ra.
Nghiên cứu này sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn về sản xuất
rượu Whisky tại Việt Nam và các kết quả nghiên cứu này là khời đầu cho việc sản
xuất rượu Whisky mang thương hiệu Việt.

9
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
I.1. Giới thiệu về rượu Whisky [1,5, 7, 22]
Rượu Whisky là một loại rượu cao độ rất phổ biến trên thế giới với sức tiêu
thụ hàng năm lên đến hơn 3 tỷ lít/năm và được tiêu thụ ở hàng trăm nước trên thế
giới trong đó có Việt Nam. Trong các loại rượu mạnh trên thế giới thì Whisky là
loại rượu phổ biến thứ hai (chiếm 12%) chỉ sau rượu trắng (chiếm 23%).

White spirits
23%
other spirits
46%
whisky
12%

Rhum
7%
tequila
1%

liqueurs
5%

brandy and
cognac
6%

Hình 1.1.Thị phần của rượu mạnh trên toàn thế giới năm 2009
Nguồn gốc của rượu Whisky bắt nguồn tại Scotland từ cuối thế kỷ 15 nhưng tồn
tại ở dạng thô không qua tàng trữ và có mùi vị rất đậm và nặng. Đến thế kỷ 17
Whisky được hoàn thiện dần về hương vị tương tự như hiện nay. Sau cuộc di dân
vào Mỹ do khan hiếm nguồn nguyên liệu nên sản suất rượu Whisky từ 100% malt
đại mạch đã được thay thế bằng các loại ngũ cốc khác. Hiện nay rượu Whisky được
sản xuất thành rất nhiều dòng sản phẩm khác nhau từ các nguồn nguyên liệu biệt
được phân loại như sau:

10
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


 Phân loại theo loại ngũ cốc:
- Malt: là loại Whisky được làm từ mạch nha.
- Grain: là loại Whisky được sản xuất từ lúa mạch.

- Rye: là loại Whisky chủ yếu được sản xuất từ lúa mạch đen, ít nhất là 51%.
- Bourbon: là loại Whisky chủ yếu được sản xuất từ ngơ, ít nhất 51% và được chưng
cất tối đa là 81%V và được tàng trữ tối đa là 61%V.
 Phân loại theo quy trình sản xuất:
Tên gọi một phần cũng thể hiện rõ quy trình sản xuất của từng loại Whisky:
- Single: là loại Whisky có nguồn gốc chỉ từ một lò nấu rượu riêng lẻ thường dùng
cho Whisky của Scotland: Single-Malt-Whisky.
- Straight: là loại Whisky có nguồn gốc chỉ từ một lò nấu rượu riêng lẻ thường dùng
cho Whiskey của Mỹ.
- Blend: là loại Whisky đã được pha trộn. Trong lúc sản xuất nhiều loại Whisky khác
nhau từ nhiều lò nấu rượu khác nhau được pha vào với nhau. Trong một số sản
phẩm có đến 70 loại Whisky khác nhau.
- Pot Still: là loại Whisky được sản xuất chỉ dùng loại bình nấu cổ điển, thường dùng
cho một số loại Whisky của Ireland.
- Pure Pot Still: là loại Whisky được sản xuất chỉ dùng mạch nha trong các bình nấu
rượu cổ điển, thường dùng cho một số loại Whisky riêng lẻ của Ireland.
 Các cách phân loại khác:
- Cask strength (độ mạnh thùng):Sau khi được trữ trong thùng người ta không cho
thêm nước vào whisky nữa để đạt đến một nồng độ rượu nhất định. Nồng độ rượu
của những loại whisky này khác nhau vì thay đổi tùy theo thời gian trữ, điều kiện
môi trường, chất lượng của thùng chứa và nồng độ rượu của phần cất nguyên thủy.
- Vintage (năm sản xuất): Loại whisky được sử dụng có nguồn gốc từ năm được ghi
chú.

11
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A

- Single cask (thùng riêng lẻ): Loại whisky này có nguồn gốc từ một thùng rượu riêng
lẻ (thường dùng cho Whisky của Scotland). Single barel (thùng riêng lẻ): Loại
whisky này có nguồn gốc từ một thùng rượu riêng lẻ (thường dùng cho Whisky của
Mỹ).
Các nước sản xuất rượu Whisky hàng đầu trên thế giới đều đưa ra các định nghĩa
riêng về Whisky tùy thuộc với dòng sản phẩm của riêng họ với tên gọi như: Scotch,
Irish hay American Whisky, Canadian Whisky, Indian Whisky.... Tóm chung lại
rượu Whisky là sản phẩm rượu cao độ có nồng độ cồn từ 40% (thường từ 40-60%);
được lên men từ nguyên liệu là malt đại mạch và (hoặc) ngũ cốc; được đem trưng
cất từ 40-95% cồn; hương, vị được tách triết từ gỗ sồi; thời gian tàng trữ từ 3 năm
trở lên.
I.2. Giới thiệu về sản xuất rượu tại Việt Nam[3, 24].
Việt Nam là nước có truyền thống nơng nghiệp và văn hóa uống rượu lâu
đời. Rượu truyền thống ở Việt Nam là rượu trắng (thường là rượu cao độ) với rất
nhiều các tên tuổi nổi tiếng gắn liền với từng vùng miền như: rượu Làng Vân (Bắc
Giang), rượu ngô Thanh Vân (Hà Giang), rượu Mai Hạ (Hịa Bình), rượu Mẫu Sơn
(Lạng Sơn), rượu Sán Lùng (Lào Cai), rượu Bàu Đá (Bình Định), rượu Đế Bến Lức,
Gị Đen (Long An)…Tuy nhiên do quy mơ sản suất mới dừng ở mức độ làng nghề,
thiết bị máy móc thơ sơ, thiếu đầu tư khoa học kỹ thuật nên đến nay Việt Nam vẫn
chưa có sản phẩm rượu truyền thống nào thành thương hiệu quốc gia. Rượu cao độ
ở Việt Nam phần lớn là do dân sản xuất thủ công. Theo số liệu báo cáo của sở công
thương các tỉnh, tổng sản lượng rượu dân tự nấu đạt 242,412 triệu lít/năm. Trong đó
loại rượu nấu ở các địa phương có truyền thống khoảng 82,412 triệu lít/năm. Sản
lượng rượu dân tự nấu rải rác ở các địa phương còn lại khơng thống kê được, ước
cịn khoảng 160 triệu lít. Các nhà sản xuất rượu cao độ quy mô công nghiệp tại Việt
Nam chủ yếu sản xuất rượu Vodka như: Công ty Cổ phần Cồn Rượu Hà Nội, Công
ty Cổ phần Cồn Rượu Bình Tây (Tp Hồ Chí Minh), Cơng ty Cổ phần Bia Rượu
Đồng Xuân (Phú Thọ)… và một số thương hiệu rượu Vodka đang bắt đầu đi vào

12

Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


được thị trường như rượu Vodka Men, Vodka Avinaa, Vodka Cá sấu… với tổng sản
lượng khoảng 70 triệu lít/ năm.
Các loại rượu màu cao độ tại Việt Nam đều được nhập khẩu như Jonnie
Walker, Chivas, Jack Daniels Crown Royal, XO… với mức thuế cao (thuế nhập
khẩu 60%, thuế tiêu thụ đặc biệt 75% và thuế VAT 10%) đẩy giá thành lên rất cao.
Ngoài ra việc sản xuất rượu giả tại Việt Nam vẫn chưa kiểm sốt được (theo phịng
thị trường Hà Nội thống kê năm 2013, có tới 95% rượu ngoại trên thị trường là hàng
giả hoặc có xuất xứ khơng rõ ràng). Điều đó làm cho khả năng tiếp cận của người
tiêu dùng với các sản phẩm rượu màu chất lượng trở nên thấp đi. Hiện nay Việt
Nam cũng chưa có một cơng trình nghiên cứu nào về rượu Whisky được cơng bố
cũng như chưa có một tiêu chuẩn cụ thể cho rượu Whisky và cũng chưa có sản
phẩm rượu Whisky mang thương hiệu Việt Nam.
I.3. Giới thiệu một số nguyên liệu thay thế để sản xuất Whisky ở Việt Nam
I.3.1. Gạo
Gạo là sản phẩm từ cây lúa.Cây lúa đã gắn bó và đi sâu vào cịn người làng
q Việt Nam. Ở nước ta hai vùng trồng lúa nhiều nhất là đồng bằng sông Cửu
Long và đồng bằng sông Hồng. Mặc dù diện tích ngày càng bị thu hẹp nhưng sản
lượng lúa nước ta vẫn liên tục tăng nhờ vào việc áp dụng các cải tiến khoa học kỹ
thuật, sử dụng các giống cây trồng mới cho năng suất cao. Khơng chỉ đáp ứng nhu
cầu trong nước mà cịn xuất khẩu ra thị trường bên ngoài.Theo thống kế của FAO
năm 2008, Việt Nam có sản lượng lúa đứng thứ 5 trên thế giới. Trong nhiều năm
gần đây, Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 thế giới.

13
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa Việt Nam qua các năm.
(Nguồn: Niêm giám thống kê 2013, Tổng cục thống kê, Nhà xuất bản thống kê)
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(nghìn ha)

(tạ/ha)

(nghìn tấn)

2005

7329,2

48,9

35832,9

2006

7324,8

48,9

35849,5

2007

7207,4

49,9

35842,7

2008

7422,2

52,3

38729,8

2009

7437,2

52,4

38950,2

2010

7489,4

53,4

40005,6

2011

7655,4

55,4

42398,5

2012

7761,2

56,4

43737,8

2013

7899,4

55,8

44076,1

Năm

Gạo khơng chỉ là lương thực chiếm 80% năng lương bữa ăn cho người Việt
mà còn là nguyên liệu sản xuất nhiều đồ uống có cồn như rượu nếp... nó có nhiều
giá trị dinh dưỡng.
Bảng 1.2. Hàm lượng chất dinh dưỡng có trong hạt gạo.
Thành phần

Tỉ lệ

Gluxit

72-73%

Protein thô

7-9%

Lipid thô

1,3-2%

Chất tro

1,0-1,5%

Nước

12-15%

14
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


I.3.2. Ngô
Ở Việt Nam, ngô là loại cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa. Có nhiều
loại ngơ, thường được xếp vào các loại khác nhau về cả tính chất và công dụng như
ngô nếp (hạt màu trắng, dẻo hạt), chủ yếu để ăn; ngô tẻ (hạt màu trắng hoặc vàng),
cứng nhưng sản lượng cao nên dùng làm thức ăn cho gia súc; ngô đường (hạt màu
vàng không đều), vị ngọt và ngơ rau (bắp nhỏ, ít tinh bột) dùng để ăn.
Bảng 1.3. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam qua các năm.
(Nguồn: Niên giám thống kê 2013, Tổng cục thống kê)
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(1000 ha)

(tạ/ha)

(1000 tấn)

2006

1033,1

37,3

3854,6

2007

1096,1

39,3

4303,2

2008

1140,2

40,1

4573,1

2009

1089,2

40,1

4371,7

2010

1125,7

41,1

4625,7

2011

1121,3

43,1

4835,6

2012

1156,6

43,0

4973,6

2013

1172,5

44,3

5193,5

Năm

Từ năm 2006, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đã có những bước
tiến nhảy vọt cao nhất từ trước đến nay. Tốc độ tăng trưởng diện tích, năng suất và
sản lượng ngô của Việt Nam cao hơn nhiều lần của thế giới, lợi nhuận trồng ngô lai
cao hơn hẳn các loại cây trồng khác. Năm 2008, diện tích trồng ngơ của cả nước
(trong đó 90% diện tích là ngơ lai) đạt 1140,2 nghìn ha, tổng sản lượng trên 4573
nghìn tấn. Đến năm 2013, diện tích đạt 1172,5 nghìn ha, tổng sản lượng lên tới trên
5193 nghìn tấn, cao nhất từ trước tới nay. Các giống ngô lai của Việt Nam bước đầu
cũng đã xuất bán sang các nước Bangladesh, Cam-pu-chia, Lào, Quảng Tây - Trung
Quốc, Pakistan, Indonesia, Ấn Độ…(Theo Viện nghiên cứu ngô).

15
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


Bảng 1.4. Thành phần dinh dưỡng của hạt ngô.
Đơn vị: % so với trọng lượng hạt
Giống ngô
Thành phần

Ngô đá

Ngô răng

Ngô bột

ngựa

Tinh bột

63,5

70,55

69,0

Gluxit hịa tan

4,5

3,5

3,25

Chất béo

5,8

5,4

4,25

Protid

12,8

11,5

12,53

Xenluloza

1,78

1,81

1,71

Pentozan

4,34

4,25

4,05

Tro

1,61

1,45

1,35

Một số chất khác

0,67

1,54

1,86

Có thể thấy, hạt ngơ có giá trị dinh dưỡng tương đối cao, chứa đầy đủ các chất
dinh dưỡng cần thiết cho người, trong đó hàm lượng lipid và protid trong ngơ nhiều
hơn trong gạo. Với giá trị dinh dưỡng cao, ngô rất thích hợp để nấu rượu.
I.4. Ứng dụng enzym trong sản xuất rượu Whisky
I.4.1. Amylase [8]
Amylase là enzym thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết
nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước.
R-R’ + H-OH " RH + R’OH
Amylase thủy phân tinh bột, glucogen và dextrin thành glucose, maltose và
dextrin hạn chế. Các enzyme amylase có trong nước bọt (cịn được gọi là ptyalin),
trong dịch tiêu hóa của người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm sợi, xạ khuẩn,
nấm men, vi khuẩn.

16
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


 α-amylase: Thuộc nhóm enzyme nội bào tử thủy phân các liên kết bên trong
chuỗi polysaccharide, chuyển hóa tinh bột thành maltose, maltotrose, glucose và
dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên thơng thường α-amylase phân tinh bột thành dextrin
và một ít maltose. Một số đặc điểm là α-amylase chiết suất từ nâm mốc thì chỉ tấn
cơng những hạt tinh bột bị hư tổn cho sản phẩm cuối cùng là glucose và maltose. αamylase nấm sợi tấn công liên kết 1,6-glucoside của amylopectin nên khi thủy phân
sẽ cho các dextrin, pH thích hợp từ 4,0- 4,8, nhiệt đơ tối thích 50°C, và bị vô hoạt ở
70°C. Chế phẩm thương mại như Termamyl, Spezyme…

 β-amylase, γ-amylase: Thuộc nhóm enzyme ngoại bào. Thủy phân các liên kết
bên trong chuỗi polysaccharide.
- β-amylase: không thủy phân hạt tinh bột nguyên vẹn mà thủy phân mạnh mẽ hồ
tinh bột. Nó phân giải 100% amylose thành maltose và 54-58% amylopectin thành
maltose. pH tối thích là 4,6, nhiệt độ 40- 50°C, bị vô hoạt ở 70°C, phổ biến trong
giới thực vật đặc biệt trong hạt nảy nầm. Trong vi khuẩn khơng có β-amylase.
- γ-amylase: có khả năng xúc tác thủy phân liên kết 1,4 và 1,6-glucan. Nó thủy
phân polysaccharide từ đầu khơng khử để tạo glucose. Có khả năng thủy phân hoàn
toàn tinh bột, glucogen, amylopectin, maltose tới glucose. Được tìm thấy trên
Rhizopus delemer, Asp. niger, Asp. oryzae, ở các nhóm vi sinh vật khác và ở mơ
động vật. pH tối thích 3,5- 5,5. Một số enzyme thương mại như: Dextrozyme,
AMG, Stargen…
I.4.2. Protease [7,9,10]
Là enzym thủy phân protein được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. Giúp
tăng nhanh quá trình sản xuất, tăng hiệu suất trích ly, thủy phân hoàn toàn các chất
protein làm giảm độ nhớt… nhờ khả năng xúc tác thủy phân liên kết peptit (CONH) trong phân tử protein và các cơ chất tương tự. Nhiều protease có khả năng liên
kết este và vận chuyển axitamin. Được thu nhận từ nhiều nguồn như động vật, thực
vật và vi sinh vật, nhưng phong phú nhất là là vi khuẩn, nấm mốc Asp. oryzae, xạ
khuẩn. Phân loại theo quốc tế chia làm 4 nhóm:

17
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


- Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptit ở đầu N của mạch
polypeptit.
- Cacboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptit ở đầu C của mạch
polypeptit.

- Pipeptidhydrolase: xúc tác thủy phân các liên kết peptit.
- Proteinase: xúc tác thủy phân các liên kết peptit nội mạch.
Một số chế phẩm enzym thương mại như : Neutrase 0.8L, Fermgen…
I.5. Nấm men trong sản xuất rượu Whisky [3]
Nấm men được sử dụng trong sản xuất rượu Whisky chủ yếu là các chủng
thuần khiết thuộc loài Saccharomyces cerevisiae được phân lập và tuyển chọn tại
các viện nghiên cứu, phát triển tố ở nhiệt độ 25- 30°C. lồi này có những đặc điểm
cơ bản về hình thái và sinh lý như sau:
- Tế bào có dạng hình cầu hoặc hình bầu dục, kích thước t 3-5 ì10àm. Cu

to n bo bao gm cỏc thnh phần: thành tế bào, màng tế bào, tế bào chất, nhân,
ty thể, ribosome, không bào… và các hạt dự trữ.
- Là lồi dị dưỡng cacbon, hiếu khí thùy tiện, trong mơi trường hiếu khí thì

tổng hợp tạo sinh khối, trong điều kiện yếm khí thì thực hiện q trình lên men.
Sinh sản vơ tính bằng cách nảy chồi.
Chủng nấm men tốt cho sản xuất rượu cần phải đáp ứng được những yêu cầu
sau:
- Hoạt lực lên men cao, chịu được độ rượu cao, có khả năng phát triển và hoạt

động trong môi trường axit, ổn định và chịu được những biến đổi của môi trường.

- Khả năng lên men nhanh và nhiều loại đường khác nhau, càng triệt để càng

tốt, tạo ra ít sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ.

- Tạo cho rượu những hương vị thơm ngon đặc trưng, không bị nhiễm mùi lạ

và tạo váng trên bề mặt rượu.

18
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


I.6. Gỗ sồi trong sản xuất rượu Whisky
I.6.1. Cấu trúc của gỗ sồi [7,22,9,10]
Các đặc điểm cấu trúc của cây sồi khiến nó trở thành lý tưởng nhất cho bảo
quản rượu. Gỗ sồi bao gồm cellulose (38-52%), hemicellulose (25-30%), lignin (2225%) và tannin (5-10%).
Mô gỗ bao gồm các thành tế bào và gian bào.Thành tế bào gồm có các phân tử
cellulose, hemicellulose và lignin, trong khi khu vực gian bào bao gồm chủ yếu là
lignin.Trong gỗ, ngồi các phần chính là polyme thì các thành phần có khối lượng
phân tử thấp chiếm một khối lượng nhỏ.
Cellulose là thành phần phổ biến nhất của gỗ, chiếm khoảng ½ khối lượng.
Cellulose được mơ tả như là một polyme tuyến tính với một cấu trúc chuỗi thống
nhất bao gồm các anhydroglucopyranose đơn vị. Các đơn vị liên kết này bị ràng
buộc bởi gốc β-(1-4)-glycosidic được hình thành bởi việc loại bỏ một phân tử nước
của các nhóm hydroxyl ở vị trí C1 và C4 của glucose. Hydro liên kết giữa các nhóm
hydroxyl trên cellulose liền kề các phân tử là kết quả của việc hình thành sợi, do đó
tạo ra một cấu trúc thượng tầng cho phần cịn lại của thành phần gỗ.
Ngồi cellulose, thành tế bào còn chứa các polysaccharide khác như
hemicellulose. Các hợp chất này được phân nhánh heteropolyme ngắn hơn nhiều so
với các phân tử cellulose.Nó bao gồm chủ yếu các thành phần là đường, có thể được
chia thành các nhóm như pentose, hexose, axit hexuronic và deoxyhexose.Chuỗi
chính của một phân tử hemicellulose bao gồm một hoặc nhiều đơn vị đường, và gắn
liền với chuỗi này là các thành phần khác như acid 4-0-methylglucuronic và
galactose . Thành phần chính thứ ba của gỗ là lignin, là một cao phân tử có phân
nhánh.Lignin nằm ở cả thành tế bào và các khu vực gian bào, có vai trị liên kết các
tế bào gỗ .

Các tannin trong gỗ sồi là các ester axit gallic của glucose và axit ellagic.
Tannin là chất kết tủa với protein.Tannin gỗ sồi cũng được gọi là ellagitannin hay
gallotannin.Ellagitannin là những hợp chất phenol chính của gỗ sồi.

19
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


I.6.2. Một số loại gỗ sồi trên thế giới
 Gỗ sồi Mỹ: [9, 11, 12]
Cây sồi ở Mỹ được trồng chủ yếu ở vùng phía bắc như Missouri, Minnesota và
Wisconsin. Màu của loại này có màu nâu xám, loại cây này có đường kính nhỏ
nhưng chiều cao rất dài nên chống chịu được các điều kiện thiên nhiên rất tốt, dễ
trồng diện rộng và cứng, chắc rất phù hợp để sản xuất thùng gỗ sồi.
Sồi Mỹ có thớ gỗ lỏng và vị tannin nhạt.Khi xử lý sồi Mỹ, người ta thường
cưa thành từng thanh nhỏ, cách này làm cho rượu được tiếp xúc nhiều hơn với acid
lactic trong gỗ và nhờ đó mà có nhiều mùi sữa dừa.
Gỗ sồi Mỹ có vị ngọt hơn, hương cũng đượm hơn so với gỗ sồi Pháp. Vì vậy,
gỗ sồi Mỹ thường được sử dụng để ủ những loại rượu có mùi mạnh mẽ. Thùng gỗ
sồi Mỹ rất thích hợp để làm ra những loại rượu có hương vị ủ với thời gian ngắn.
 Gỗ sồi Pháp:[9, 12, 13, 25]
Cây sồi của Pháp chủ yếu trồng ở rừng miền Trung và Tây nam như Allier,
Limousin, Nevers, Troncais và Vosges. Gỗ từ mỗi vùng này lại có những đặc tính
riêng khác nhau, vì thế tùy theo loại rượu định làm mà người ta sẽ quyết định dùng
thùng đóng từ gỗ ở vùng nào, độ hun gỗ ra sao…
Gỗ sồi ở Pháp có rất nhiều điểm khác so với gỗ sồi ở Mỹ về màu, hương và
hàm lượng các chất hoà tan như tannin và một số chất khác. Gỗ sồi Pháp có vị ngọt
và mạnh hương vanilla rõ rệt, trong khi đó gỗ sồi Mỹ có vị gắt hơn do lượng axit

lactic trong thân cây cao gấp 3- 4 lần. Sồi Pháp có thớ gỗ chắc và rất dễ chẻ dọc
theo thớ mà không cần phải cưa. Cách này làm cho rượu tiếp xúc dọc theo thớ gỗ và
nhờ đó mà có mùi vanilla mạnh hơn.

20
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


Bảng 1.5. Độ ẩm một số loại gỗ sồi thương mại.
Các loại gỗ sồi

STT

Độ ẩm (%)

1

Gỗ sồi trắng Mỹ (loại tốt)

22,0

2

Gỗ sồi trắng Mỹ (loại bình thường)

22,6

3

Gỗ sồi trắng của Mỹ (tuổi của cây 30 năm)

20,4

4

Gỗ sồi trắng của Mỹ (tuổi của cây 56-60 năm)

18,6

5

Limousan của Pháp

9,3

Hiện có khoảng 300 loại gỗ sồi phân bố khắp nơi trên thế giới. Một số nước
như: Tây Ban Nha, Ý, Rumani, Nam Phi, Úc, Indonesia cũng có nhiều loại gỗ sồi
nhưng chất lượng không tốt bằng. Gỗ sồi đến từ Canada được coi là trung hồ các
đặc tính của hai kiểu gỗ Mỹ và Pháp. Bản thân người Pháp bây giờ cũng dùng gỗ
sồi của vùng rừng Adygey gần biển Đen của Nga vì giá rẻ hơn. Cịn người Ý lại
chuộng những thùng đựng gỗ sồi đến từ Slovenia bởi chúng có thớ gỗ chắc, vị nồng
thấp và độ tannin vừa phải.
Hiện nay rất nhiều công ty bán các sản phẩm gỗ sồi có các kích thước (dạng
phoi, dạng bột, dạng mảnh vụn nhỏ...) và mức độ nướng khác nhau.Các loại gỗ này
có kích thước nhỏ dùng để đưa trực tiếp vào trong rượu nhằm rút ngắn thời gian
tàng trữ và giá thành thấp hơn.
I.6.3. Một số hợp chất bay hơi có trong gỗ sồi
Gỗ sồi chứa nhiều thành phần dễ bay hơi, đã phát hiện được khoảng 100 cấu

tử hương trong gỗ sồi bằng phương pháp sắc ký khí.Các cấu tử có lợi trong quá
trình tạo thành Whisky là các axit hữu cơ, lactone, norisoprenoid và các hợp chất
phenol dễ bay hơi.Đa số các chất thơm có mùi đặc trưng riêng. Mùi của chúng do
những nhómnguyên tử đặc biệt là nhóm mang mùi quyết định. Tuy nhiên nếu tăng
số nhómmang mùi trong phân tử lên thì khơng làm tăng mùi mà lại làm yếu mùi và
đơi khi làm mất mùi hồn tồn. Nhóm mang mùi cơ bản thường là nguyên tử O, S,
N, P, Se. Trong đó các nhóm mang mùi hữu cơ thường là este, rượu, v.v.

21
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


Những hợp chất chính trong gỗ sồi ảnh hưởng lên hương vị rượu:


Lactone:[9,16,18]
Các hợp chất lactone đặc trưng cho mùi gỗ sồi, được cấu tạo từ lipid trong gỗ

sồi. Ở nồng độ cao hơn (thường thấy ở gỗ sồi Mỹ), các hợp chất này sẽ có mùi
giống như sữa dừa. Mùi hương này sẽ tăng lên khi gỗ sồi bị gia nhiệt (trong quá
trình làm thùng rượu). Tuy nhiên, nếu phơi các tấm ván gỗ ngoài trời trước khi làm
thùng thì các hợp chất lactone sẽ giảm đi đáng kể. Loại đặc trưng nhất trong các
hợp chất lactone chính là 2 đồng phân cis và trans của hợp chất β-methyl-γoctalactone. Đồng phân dạng cis tạo mùi hương nồng hơn, góp phần tạo nên mùi
đất, thảo mộc; trong khi đồng phân dạng trans tạo vị cay cay cho rượu .
Whisky lacton (đồng phân cis và trans β-methyl-γ-coctalactone) có nguồn gốc
từ gỗ sồi và ảnh hưởng trực tiếp các đặc tính của rượu. Đó là lý do tại sao nồng độ
của hợp chất này trong rượu quyết định đáng kể chất lượng cũng như sự chấp nhận
của người tiêu dùng. Các đồng phân dạng cis có ngưỡng mùi thấp hơn 4-5 lần so

với đồng phân trans. Whisky lacton có mặt trong tất cả các loại gỗ sồi được sử dụng
để làm thùng tàng trữ nhưng so với các lồi khác thì trong gỗ sồi trắng của Mỹ đồng
phân cis hiện diện ở mức độ cao hơn. Cả hai đồng phân sẽ tăng lên trong q trình
nướng gỗ sồi .


Phenolic aldehyde:[16]
Cịn gọi là vanillin, là sản phẩm của sự phân hủy chất gỗ (lignin) trong gỗ sồi.

Các hợp chất này đóng vai trị chính tạo thêm hương vanilla cho rượu. Nồng độ của
chúng sẽ tăng lên trong quá trình gia nhiệt (làm thùng rượu) cũng như trong q
trình phơi khơ (ván gỗ) ngồi trời trước khi làm thùng. Tuy nhiên, nếu lên men rượu
trong gỗ sồi sẽ khiến lượng vanillin giảm xuống do nấm men tác dụng với gỗ sồi,
khi quá trình trao đổi chất của nấm men giảm, lượng vanillin cũng giảm theo.
Vanillin được coi là chất chuẩn (marker) để đánh giá tuổi của gỗ sồi.

22
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A




Volatile phenol:[21]
Cũng là một trong những sản phẩm của sự phân hủy chất gỗ trong gỗ sồi và

chúng sẽ không tồn tại khi gỗ khơng được gia nhiệt. Chúng góp phần tạo mùi đinh
hương (clove) cho đến mùi khói. Loại hợp chất volatile phenol chiếm chủ yếu trong
gỗ là eugenol (tạo mùi đinh hương), sau đó là 4-methylgluaiacol (tạo mùi khói) và

4-vinylguaiacol (tạo mùi hoa cẩm chướng) .


Các hợp chất gây phân hủy carbohydrate:[7,20]
Đây là một nhóm các hợp chất lớn và phức tạp bao gồm furfural, được hình

thành trong q trình gia nhiệt đóng thùng và có vị hạnh đắng (bitter
almond).Fufural là chất lỏng khơng màu, có mùi hạnh nhân.2-furancarboxaldehyde
là sản phẩm của sự suy thoái monosacarit được tạo ra bằng cách thủy phân một
phần của hemicellulose .
Maltol và cyclotene cũng được hình thành trong quá trình gia nhiệt đóng thùng
và chúng khơng chỉ có vị caramel mà cịn đóng vai trị là những chất tiềm năng.
Giống như bột ngọt trong thực phẩm vậy, những chất tiềm năng này giúp cho
hương vị rượu trở nên đậm đà hơn .


Tannin và một số hợp chất polyphenol khác:[21,22,17,25]
Tannin và một số hợp chất polyphenol khác giúp mang lại màu sắc và độ chát

cho rượu nhưng quan trọng hơn chính là chúng có khả năng làm cân bằng các phản
ứng oxy hóa/khử trong rượu, bảo vệ rượu khỏi các phản ứng oxy hóa/khử có hại
gây hỏng rượu.
Ngồi ra một số phenol dễ bay hơi khác hình thành trong quá trình tàng trữ
rượu như là: Ethylphenol, 4-ethylphenol và 4-ethylguaiacol tạo ra do sự ô nhiễm và
nấm men Brettanomyces,làm cho rượu có mùi khó chịu. Các hợp chất này hình
thành nhiều hơn khi rượu được tàng trữ trong các thùng đã qua sử dụng và nồng độ
của chúng có xu hướng gia tăng trong quá trình tàng trữ. Ethylphenol hình thành

23
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A


trong các loại rượu có nồng độ cồn thấp nhiều hơn là trong các loại rượu có nồng độ
cồn cao.
Như vậy, polyphenol là nhóm hợp chất quyết định nhiều đến màu sắc cũng
như hương vị của gỗ sồi.

Hình 1.2. Một số chất thơm được tạo thành trong quá trình ủ rượu bằng
thùng gỗ sồi
I.6.4. Mức độ nướng của gỗ sồi
Gỗ sồi tự nhiên được sấy và nướng qua 2 giai đoạn :
- Gia nhiệt (sấy): có tác động tới cấu trúc của ligin, các polimer glucid như cellulose
và hemicellulose. Gỗ sồi được sấy trong 20- 30 phút. Kết thúc quá trình này thì
nhiệt độ bên trong của gỗ sồi là 200°C, trong khi đó nhiệt độ bên ngồi đạt 50°C.
- Nướng: tạo cho gỗ sồi có hình dạng cuối cùng và làm biến đổi cấu trúc và
thành phần của gỗ sồi. Một số cấu tử có trong gỗ sồi nướng như: furfural, methylfurfural, vanillin, syringaldehyde ...
Chất lượng gỗ sồi nướng phụ thuộc vào q trình nướng. Thơng thường có 03
mức độ nướng như sau :
-Mức độ nướng nhẹ (LP): thời gian nướng khoảng 5 phút, nhiệt độ bề mặt khoảng
120-180°C.
- Mức độ nướng vừa phải (MP): thời gian nướng khoảng 10 phút, nhiệt độ bề mặt là
200°C.
- Mức độ nướng mạnh (HP): thời gian nướng khoảng 15 phút, nhiệt độ bề mặt là
230°C.

24
Nguyễn Xuân Bách

Cao học - CNTP2014A