Công nghệ sản xuất rượu mùi

Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………….. Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 2 LỜI MỞ ĐẦU Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 3 MỤC LỤC Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 4 PHẦN 1: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA RƯỢU MÙI Rượu mùi có tên khoa học là “Liqueur” xuất phát từ chữ Latin là “liquifacere” có nghĩa là hòa tan, điều này chỉ việc hòa tan các loại hương liệu để sản xuất ra rượu mùi. Ở nhiều nơi trên thế giới người ta hay dùng từ Cordial (rượu bổ) để thay thế cho tên gọi Liqueur, mặc dù ở những nơi này người ta có thể dùng cả hai tên gọi để chỉ loại rượu mùi được sản xuất bằng cách cho chưng cất rượu mạnh với các loại hương liệu và một lượng lớn đường. Nhưng vẫn có sự khác biệt giữa rượu mùi và rượu bổ đó là rượu mùi sử dụng hương liệu là thảo mộc còn rượu bổ lại có hương liệu là phần thịt từ quả hay nước ép từ quả. Khoảng thời gian chính xác về sự ra đời của rượu mùi rất khó xác định, tuy nhiên theo nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học cho rằng rượu mùi ra đời vào khoảng những năm cuối thế kỷ 13 và bắt đầu nổi tiếng từ thể kỷ 14. Rượu mùi được sản xuất sớm nhất tại Ý, được các nhà sư chế biến theo một công thức cổ với các nguyên liệu có nguồn gốc từ các thảo dược và sản phẩm có màu xanh tự nhiên. Lúc đó, họ tin rằng rượu mùi có thể điều trị hoặc ngăn ngừa bệnh tật. Kỹ thuật sản xuất rượu mùi bắt đầu lan truyền sang các nước xung quanh, để tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, mỗi nước lại có mỗi cách pha chế rượu mùi riêng, dược thảo được thay thế bằng các nguồn nguyên liệu rẻ hơn như đường mía, cà phê, ca cao, bạch đậu khấu, gừng, đinh hương tạo ra hương vị mới. Ngoài ra, họ còn sử dụng chuối, dâu tây, sa kê, xoài…các loại trái cây khác. Điều thú vị trong thời gian này không ai biết chưng cất rượu mặc dù số lượng dự trữ rất lớn. Thị trường rượu mùi phát triển kể từ khi người Hà Lan tìm ra cách chưng cất rượu, rượu mùi đã trở nên phổ biến tại Ý và mở rộng sang cả Pháp. Vào thế kỷ 14, rượu mùi càng lúc càng phong phú nhờ sử dụng các nguồn nguyên liệu khác nhau. Tuy với công thức sản xuất khác nhau nhưng vẫn đảm bảo rượu mùi là sự phối trộn của rượu nguyên chất với các hương liệu khác nhau. Đến giữa cuối thế kỷ 16, rượu mùi bắt đầu được sản xuất dưới quy mô công nghiệp, với những tên tuổi như hãng như Bols (Hà lan) thành lập năm 1545, DerLachs (Đức) năm 1598. Từ đó, rượu mùi trở thành một mặt hàng nhập khẩu. Năm 1750, bác sĩ Cornelius Bontekoe cho rằng rượu mùi có thể được sử dụng để chống lại bệnh scurvy khi nó đuợc pha trộn bởi nhục đậu khấu, đinh hương, vỏ chanh, cam tẩm bằng rượu mạnh và vị ngọt của đường. Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 5 Từ thế kỷ 17, nhiều người bắt đầu lao vào cuộc chạy đua chế biến và kinh doanh các loại rượu mùi độc đáo, sản xuất công phu. Ở Pháp, Marie Bizard, EÙdouard Cointreau, Pierre vaø Jean Get (những nhà sáng chế ra rượu mùi Get 27 nổi tiếng), Louis- Alexandre Marnier- Lapostolle (cha đẻ của Grand Marnier) M.Clac quesin, EÙmile Giffard và một vài tên tuổi khác đã khai sinh ra các loại ra các loại rượu mùi mang tên họ mà những hậu duệ ngày nay vẫn bảo tồn được truyền thống và thậm chí phát triển tên tuổi của sản phẩm rộng khắp thế giới. Ngày nay, công nghệ sản xuất rượu mùi đã đạt đến trình độ cao, chất lựợng cũng như tính đa dạng sản phẩm được tăng lên rõ rệt. Rượu mùi không còn chỉ sản xuất ở những nước phương Tây mà nó đã thâm nhập vào thị trường của nhiều nước khác, nhiều khu vực khác trên thế giới. Và mỗi nước đều có những dòng sản phẩm mang tính đặc thù riêng của mình. Rượu mùi là một trong tám nhóm rượu có chủng loại phong phú nhất, nếu chia rượu mùi theo nguyên liệu sản xuất thì không thể nào kể hết các loại rượu mùi trên thế giới với các nguồn gốc như: hoa, trái cây, thảo mộc, vỏ cây, rễ cây, hạt… với độ cồn trung bình từ 25-55. ™ Một số dòng rượu mùi nổi tiếng trên thế giới - Amaretto: Rượu mùi hạnh nhân và vanilla nổi tiếng do Italia sản xuất đầu tiên trên thế giới. - Bailey’s Irish Cream: Rượu mùi kết hợp giữa whisky, cream, dừa, chocolate, coffee, . . . lừng danh của Ireland chuyên chế biến thức uống cho nữ giới - Midori: Rượu mùi dưa (nhiều loại dưa) đặc sắc của Nhật có màu xanh lá nhạt rất quyến rũ. - Sambuca: Rượu mùi từ hoa sambucus nổi tiếng của Italia, trong suốt, không màu và thơm. - Strawberry Liquor: Rượu mùi dâu tây màu đỏ rất đẹp và thơm - Advocaat: Rượu mùi kết hợp giữa Brandy và lòng đỏ trứng gà, cream và đường. Tương tự như Bailey's, Advocaat thường dùng pha chế thức uống cho nữ như cocktail mang tên Snow Ball. - Curacao: Rượu mùi sản xuất từ Cognac kết hợp hương thơm của vỏ cam. Loại curacao có 3 màu dùng cho chế biến nhiều loại cocktail có hiệu ứng màu sắc: blue curacao, orange curacao và white curacao (còn gọi là triple sec). - Mango Liquor: Rượu mùi xoài có màu vàng tươi bắt mắt. - Maraschino: Rượu mùi quả anh đào, không màu, trong suốt, xuất xứ từ Italia Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 6 - Cointreau: Rượu mùi độc quyền của Pháp, sản xuất từ vỏ cam với hình vuông là hình dáng chai đặc trưng. - Coffee Liquor: Rượu mùi cà phê. Tên này dùng chung cho nhóm rượu từ cà phê, chỉ có 2 thương hiệu lừng danh thế giới là: Kahlúa (Mexico) và Tia Maria (Jamaica). - Apricot Brandy: Rượu mùi sản xuất từ Brandy và quả mơ, có màu vàng cam rất hấp dẫn - Creme Yvette: loại nổi tiếng nhất của dòng rượu Violettes. Loại rượu lâu đời của Mỹ, độ rượu khá cao, mang hương vị tử la lan, màu nhạt và thơm. - Cuarenta – Y – Tres: rượu Tây Ban Nha cất từ hỗn hợp 43 loại cây hương liệu, có màu vàng. - Curacao: sản xuất từ rượu nho mạnh, đường và vỏ quýt, có tính cách trợ tiêu hoá. Lần đầu tiên sản xuất ở đảo Curacao của Hà Lan, có hai loại: một loại ngâm vỏ quýt trong rượu rồi cất. Nếu cất xong mà qua tinh luyện lần nữa thì có tên gọi Triple sec Curacao. Thực chất rượu có màu trắng, vị hăng, sau đó cho thêm đường và tạo màu. - Drumbuie: loại Whisky thơm, ngọt, lâu đời nhất cất từ mật ong và Whisky Scotland. - Elixir D’ Anvers: một loại rượu vị đắng ngọt có màu vàng xanh sản xuất ở vùng Antwerp, người Bỉ rất thích loại rượu này. - Elixir Di China: loại rượu có hương hồi của Italia. - Enzian Calisay: rượu màu vàng kim nhạt, cất từ các hương liệu của Tây Ban Nha. - Escharnum: rượu hạnh hương, sản xuất ở Barbados. - Forbidden Fruit: rượu Mỹ, cất từ tinh dầu nho, quýt và mật ong, độ rượu cao, vị ngọt đắng. - Erigola: rượu có vị bách lý hương sản xuất ở quần đảo Balearie. Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 7 PHẦN 2: SẢN XUẤT RƯỢU MÙI THỦ CÔNG Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 8 Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 9 PHẦN 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU MÙI Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RƯỢU MÙI 1. Giới thiệu chung: - Rượu mùi là 1 loại thức uống pha chế có cồn. - Sản phẩm rượu mùi là sự phối trộn cồn tinh luyện với syrup đường và các loại dịch trích từ rau quả. - Công nghệ sản xuất rượu mùi đơn giản hơn nhiều so với các loại thức uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men như bia, rượu vang. - Nguyên liệu chính để sản xuất rượu mùi là cồn tinh luyện, dịch trích từ rau quả và nước. - Hiện nay trên thế giới, người ta sử dụng rất nhiều loại rau quả để sản xuất rượu mùi, nhờ đó tạo ra được những sản phẩm rượu mùi với hương vị khác nhau. - Nguồn nguyên liệu ở nước ta rất đa dạng và phong phú và đây là 1 lợi thế để các nhà sản xuất trong nước nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới ,làm đa dạng hóa nhóm sản phẩm rượu mùi để cung cấp cho người tiêu dùng. - Rượu mùi có độ cồn dao động trong khoảng 15-60%v/v, hàm lượng đường trong sản phẩm chiếm từ 50-600g/l. - Rượu mùi được sử dụng như thức uống tráng miệng, là nguyên liệu để pha chế cocktail. - Khát quát sơ đồ khối quy trình công ghệ sản xuất rượu mùi: Cồn tinh luyện Nước đã xử lý Dịch trích từ rau quả Các nguyên liệu phụ khác Tàng trữ 1 và lọc Rượu mùi Cặn Tàng trữ 2 Tách cặn mịn Đồng hóa Cặn Rót chai, đóng nắp và hoàn thiện Hình 1: Quy trình công nghệ sản xuất rượu mùi. Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 10 2. Phân loại rượu mùi Hiện nay có rất nhiều sản phẩm rượu mùi, cách phân loại cũng rất khác nhau, dưới đây xin trình bày các cách phân loại thông dụng : 2.1. Theo độ ngọt: Lượng đường thông thường trong rượu mùi tối thiểu 100 g/l, đối với rượu liqueur dạng crème thì tối thiểu 250 g/l, riêng Crème de Cassis có thể lên đến 400 g/l. 2.2. Theo độ cồn: Rượu Độ cồn (%) Chất chiết (%) Độ đường (%) Độ chua (g axit xitric/ 100ml) - Rượu nhẹ 20 – 30 39 – 47 35 – 50 0 – 0,7. - Rượu nặng 35 – 45 32 – 50 32 – 50 0 – 0,5. 2.3. Theo nguyên liệu: - Rượu mùi từ trái cây, như: Cherry Brandy, Apricot Brandy, Peach Brandy, Charleston Follies, rượu Maraschino của Ý, Creme de Cassis ở vùng Dijon… - Rượu mùi từ trái cây họ cam, như: Curacao, Grand Marnier, Vander Hum, Forbidden Fruit, Rock, Rye.. - Rượu mùi từ một hay hỗn hợp của nhiều loại thảo mộc, như: Drambuie, Glen Mist, Benedictine DOM, Chatreuse, Absinthe, Goldwasser… - Rượu mùi từ các loại hạt cacao, cà phê, vani…, như: Creme de cacao, Tia Maria, Kahiua liqueur, Cream Liqueur, Advocoat… 2.4. Theo nơi sản xuất: - Pháp: Arguebelle, Chartreuse, Grand Marnier, Crème de Fraise, Amourette… - Scotland: Baileys, Drambuie… - Hà Lan: Advocoat, Curacao (đảo Caracao), Kuummel… - Italia: Amaretto, Bénedictine, Galliano, Maraschino… - Các nước khác: Angelica (Tây Ban Nha), Irish Mist (Ireland), Kahlua (Mehico)… Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 11 3. Nguyên liệu chính trong sản xuất rượu mùi: 3.1. Cồn tinh luyện: - Yêu cầu chung: cồn phải có độ tinh sạch rất cao. - Có thể sử dụng cồn tinh luyện từ nguyên liệu chứa tinh bột (khoai tây, các loại ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch…) hoặc từ nguyên liệu có chứa đường ( củ cải đường, mật rỉ…). - Hàm lượng tạp chất trong nguồn nguyên liệu càng thấp thì chất lượng rượu mùi sẽ càng cao. - Cồn được bảo quản trong những thiết bị hấp thụ đứng và được làm bằng thép không rỉ. Bảng1: Các chỉ tiêu hóa lý của cồn tinh luyện được sử dụng trong sản xuất rượu mùi Stt Tên chỉ tiêu Đơn vị đo Yêu cầu 1 2 3 4 5 6 7 Ethanol Aldehyde tổng Rượu cao phân tử Ester Methanol Acid hữu cơ Fufurol %v/v mg/l mg/l mg/l Phương pháp thử với fuchsin acid mg/l Không thấp hơn 96,2 Không cượt quá 4 Không vượt quá 4 Không vượt quá 30 Âm tính Không vượt quá 15 Không có 3.2. Nước: - Độ cứng của nước không được vượt quá 1 mg đương lượng/l. khi nước có độ cứng vượt quá ngưỡng quy định thì phải khử cứng. - Trong 1 số loại rượu mùi có chứa các thành phần như protein, pectin, tannin và protein có thể kết hợp với ion kim loại có trong nước như sắt, đồng…và làm cho sản phẩm bị đục trong quá trình bảo quản. Do đó hàm lượng các ion sắt và đồng trong nguồn nước được dùng để sản xuất rượu mùi không được vượt quá 5ppm và không 0,3ppm tương ứng. 3.3. Rau quả: những loại trái cây dùng để sản xuất rượu mùi bao gồm - Nhóm trái cây vùng ôn đới: táo, đào, dâu, nho, sơri - Nhóm trái cây vùng cận nhiệt đới: cam, quýt, chanh Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 12 - Nhóm trái cây cận nhiệt đới: xoài, thơm, ổi, mít… - Ngoài ra còn có những nguyên liệu thực vật khác được dùng trong sản xuất rượu mùi là nhân sâm, artichoke, các loại thảo mộc… 3.4. Các nguyên liệu khác: - Syrup đường saccharose, syrup đường nghịch đảo hoặc syrup giàu frutose. - Chất màu: được dùng để hiệu chỉnh cường độ màu cho sản phẩm. 4. Khái quát về thành phần hóa học của nhóm nguyên liệu rau quả được sử dụng trong công nghệ sản xuất rượu mùi: Các hợp chất hóa học chủ yếu trong rau quả gồm có: nước, carbohydrate, protein, lipid, acid hữu cơ, chất màu, hợp chất phenolic, hợp chất dễ bay hơi, vitamin và khoáng. 4.1. Nước: - Chiếm tỉ lệ cao nhất trong rau quả khoảng 80-90% trọng lượng quả. - Gồm nước tự do và nước liên kết: + Nước tự do nằm chủ yếu trong dịch bào. Phần nước này không liên kết chặt chẽ với mô thực vật và dễ bị tách ra trong quá trình sấy rau quả. + Nước liên kết chiếm khoảng 10-15% tổng lượng nước có trong rau quả. Phần nước này liên kết với các hợp chất keo và khó tách ra khỏi trong quá trình sấy. 4.2. Các chất khô: chiếm 10-20% gồm chất khô không hòa tan và chất khô hòa tan. 4.2.1. Carbohydrate: gồm 2 nhóm chính đơn giản và phức tạp. - Nhóm carbohydrate đơn giản: + Đường đơn (glucose, fructose). + Đường đôi (shaccarose). + Polyol (sorbitol, mannitol). + Đường tạo nên vị ngọt cho trái cây. + Tỷ lệ hàm lượng từng loại đường và polyol phụ thuộc vào chủng loại rau quả và thay đổi theo độ chín của quả. Bảng2: Hàm lượng một số loại đường và polyol trong trái cây (Van Gorsel và cộng sự, 1992) Trái cây Hàm lượng (g/100ml dịch quả) Saccharose Glucose Fructose Sorbitol Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 13 Táo 0,82 ± 0,13 2,14 ± 0,43 5,31 ± 0,94 0,20 ± 0,04 Cherry 0,08 ± 0,02 7,50 ± 0,81 6,83 ± 0,74 2,95 ± 0,33 Nho 0,29 ± 0,08 9,59 ± 1,03 10,53 ± 1,04 Không phát hiện (*) Quýt 8,38 ± 0,73 0,85 ± 0,04 0,59 ± 0,02 0,20 ± 0,04 Đào 5,68 ± 0,52 0,67 ± 0,06 0,49 ± 0,01 0,09 ± 0,02 Lê 0,55 ± 0,12 1,68± 0,36 8,12 ± 1,56 4,08 ± 0,79 Mận 0,51 ± 0,36 4,28 ± 1,18 4,86 ± 1,30 6,29 ± 1,97 Kiwi 1,81 ± 0,72 6,94 ± 2,85 8,24 ± 3,43 Không phát hiện (*) Dâu 0,17 ± 0,06 1,80 ± 0,16 2,18 ± 0,19 Không phát hiện (*) (*) Ngưỡng phát hiện: 0,05g/100ml. - Nhóm carbohydrate phức tạp: gồm tinh bột, cellulose, hemicellulose và pectin. • Tinh bột: 9 Là thành phần dự trữ năng lượng ở rau quả. 9 Hàm lượng tinh bột trong trái cây không nhiều ngoại trừ chuối và táo. 9 Trong quá trình chín của quả, tinh bột sẽ chuyển hóa thành đường. 9 Thành phần tinh bột trong rau quả chủ yếu là amylose và amylopectin. 9 Bên cạnh tinh bột, còn có inulin trong 1 số loại rau quả, điển hình là trong artichoke. Inulin là 1 polysaccharide được cấu tạo từ các phân tử đường fructose, dưới xúc tác enzyme inulase hoặc acid, inulin sẽ bị thủy phân. • Cellulose 9 Là 1 polysaccharide được cấu tạo bởi các phân tử đường β_glucose, chúng liên kết với nhau bởi liên kết β_1,4 glycoside. 9 Tham gia cấu tạo nên thành tế bào ở rau quả với chức năng bảo vệ và tạo nên độ vững chắc cho mô thực vật. 9 Cellulose chiếm khoảng 0.5-2% trọng lượng quả . 9 Sự phân bố cellulose trong 1 loại thực vật cũng không đồng nhất. • Hemicellulose: Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 14 9 Là polysaccharide được cấu tạo từ những phân tử đường pentose (arabinose, xylose…) và hexose (glucose, galactose…). 9 Tham gia cấu tạo nên thành tế bào thực vật và có ảnh hưởng đến độ cứng và cấu trúc của rau quả. 9 Có ảnh hưởng đến cấu trúc và độ cứng của rau quả. 9 Hàm lượng hemicellulose dao động trong khoảng từ 0.2-0.3% đến 2.7- 3.1%. • Các hợp chất pectin: 9 Là polysaccharide được cấu tạo chủ yếu từ các phân tử acid galacturonic. 9 Gồm 2 nhóm protopectin và pectin. 9 Protopectin không tan trong nước. 9 Trong quá trình chín ở quả protopectin sẽ chuyển hóa dần thành pectin hòa tan. 9 Protopectin đóng vai trò là chất kết dính các thành tế bào lại với nhau trong cấu trúc mô ở thực vật. 9 Có khả năng gây nhớt và gây đục cho sản phẩm. 4.2.2. Protein: - Hàm lượng protein trong rau quả không vượt quá 1%. - Sự thay đổi về hàm lượng và cấu trúc của protein trong rau quả có thể dẫn đến những biến đổi về độ thấm của màng tế bào chất, khi đó rau quả dễ bị tổn thương lạnh trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ thấp. - Enzyme là nhóm protein quan trọng nhất trong rau quả. Chúng xúc tác các phản ứng hóa học và làm thay đổi thành phần các chất có trong rau quả. Bảng 3: Một số enzyme thường gặp trong trái cây Tên enzyme Tác động Polyphenoloxydase Polygalacturonic Pectinesterase Lipoxygenase Xúc tác các phản ứng oxy hóa các hợp chất phenolic, làm sậm màu Xúc tác phản ứng thủy phân liên kết glycoside trong các hợp chất pectin, làm mềm quả Xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester trong các hợp chất pectin, làm tăng đọ cứng mô quả Xúc tác phản ứng oxi hóa lipid, làm thay đổi mùi vị trái cây Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 15 Ascorbic acid oxydase Chlorophyllase Xúc tác phản ứng oxi hóa ascorbic acid, làm giảm giá trị dinh dưỡng Xúc tác phản ứng tách vòng phytol trong phân tử chlorophyll, làm mất màu xanh của trái cây 4.2.3. Lipid: - Hàm lượng lipid trong rau quả rất thấp khoảng 0.1-0.2% trừ bơ, oliu, nhóm họ đậu. - Tham gia vào cấu tạo màng tế bào chất ở thực vật. - Tham gia tạo nên lớp biểu bì có chức năng hạn chế sự mất nước trong quá trình bảo quản rau quả. - Bảo vệ rau quả bởi sự tấn công các vi sinh vật gây bệnh. 4.2.4. Acid hữu cơ: - Là sản phẩm quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở rau quả. - Thành phần và tỉ lệ các loại acid phụ thuộc vào chủng loại trái cây và thay đổi theo độ chín của quả. - Acid citric và acid malic là 2 loại acid chủ yếu có trong các loại trái cây ngoại trừ nho và kiwi. Acid trong nho là acid tartaric, acid trong kiwi là acid quinic. Bảng 4: Hàm lượng acid hữu cơ trong một số loại trái cây Trái cây Hàm lượng (mg/100g dịch quả) Acid citric Acid ascorbic Acid malic Acid quinic Acid tartaric Táo Không phát hiện Vết 518 ± 32 Không phát hiện Không phát hiện Cherry Không phát hiện Vết 727 ± 20 Không phát hiện Không phát hiện Nho Vết Vết 285 ± 58 Không phát hiện 162 ± 24 Kiwi 730 ± 92 114 ± 6 501 ± 42 774 ± 57 Vết Quýt 140 ± 39 Vết 383 ± 67 136 ± 28 Không phát hiện Đào 109 ± 16 Vết 358 ± 72 121 ± 11 Vết Lê Không phát hiện Vết 371 ± 16 220 ± 2 Không phát hiện Mận Không phát hiện Vết 294 ± 24 214 ± 68 Không phát hiện Dâu 207 ± 35 56 ± 4 199 ± 26 Không phát hiện Không phát hiện Vết: hàm lượng không vượt quá 10mg/100ml dịch quả. Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 16 4.2.5. Chất màu: 3 nhóm chất màu chính trong rau quả là chlorophyll, carotenoids và anthocyanin - Chlorophyll • Tạo nên màu xanh đặc trưng ở thực vật. • Hàm lượng chlorophyll giảm dần trong quá trình chín của trái cây do phản ứng oxy hóa và sự xúc tác chuyển hóa chlorophyll bởi enzyme cholorophyllase. - Carotenoid: • Là 1 hỗn hợp gồm hơn 50 chất khác nhau. • Được sinh tổng hợp trong quá trình chín của trái cây. • Tạo nên màu màu vàng, màu cam đặc trưng cho một số loại quả. • Hợp chất carotenoid quan trọng nhất là β-caroten (tiền sinh tố A) góp phần làm tăng giá trị dinh dưỡng cho rau quả. - Anthocyanin: • Là những glycoside hòa tan được trong nước • Tạo nên màu đỏ, xanh, đỏ tía ở 1 số loài rau quả như dâu, sori, đào mận, nho, táo… • Anthocyanin trong quả thường không bền dễ bị biến đổi dưới tác động của PH, to, oxy không khí, các ion kim loại như sắt, kẽm, đồng… 4.2.6. Hợp chất phenolic: - Là những chất hóa học có vòng benzen trong công thức phân tử. - Hàm lượng: 0.1-2 g /100g quả tươi. - Thành phần các hợp chất phenolic bao gồm chlorogenic acid, catechin, epicatechin, leucoanthocyanidin, flavanol, những dẫn xuất của cinnamic acid và những phenol đơn giản. - Bảo vệ trái cây chống lại tác động của 1 số loài vi sinh vật có hại, tạo mùi vị đặc trưng cho một số loài quả. - Các hợp chất phenolic dễ bị oxi hóa dưới tác động của enzyme polyphenoloxydase có sẵn trong rau quả. Tuy nhiên, trong cấu trúc mô thực vật, các hợp chất phenolic và enzyme polyphenoloxydase được phân bố tại những vùng cách biệt nhau và khó tiếp xúc được với nhau. Chỉ trong trường hợp rau quả bị tổn thương do vận chuyển hoặc do cắt gọt, oxy không khí và enzyme mới có điều kiện tiếp xúc với các hợp chất phenolic và phản ứng oxy hóa sẽ xảy ra. Trong nhóm các hợp chất phenolic, cholorogenic acid là cơ chất dễ tham gia phản ứng Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 17 oxy hóa nhất và tạo thành các sản phẩm quinone, các sản phẩm này không bền nên tiếp tục tham gia phản ứng polymer hóa, tạo ra các hợp chất có phân tử lượng lớn và có màu nâu - Vị chát ở 1 số loài trái cây có liên quan chặt chẽ đến thành phần và hàm lượng các hợp chất phenolic. Khi quả chín, vị chát sẽ giảm đi vì các hợp chất phenolic gây vị chát sẽ chuyển hóa từ dạng hòa tan sang dạng không hòa tan-dạng không gây vị chát. 4.2.7. Hợp chất dễ bay hơi: - Hàm lượng rất thấp, không vượt quá 100µ/g nguyên liệu tươi, chiếm tỉ lệ cao nhất là ethylen. - Thành phần các hợp chất bay hơi gồm các ester, rượu, aldehyde, keton. - Tạo mùi vị đặc trưng cho quả. Ngoài ra 1 số chất còn có khả năng diệt khuẩn. 4.2.8. Vitamin: Rau quả là nguồn cung cấp vitamin quan trọng cho con người gồm: - Nhóm vitamin tan trong nước ( vitamin C, thiamin, riboflavin, niacin, B6, B12, biotin, pantothenic acid…) - Nhóm vitamin tan trong chất béo (A,D, E, K). 4.2.9. Khoáng: gồm - Các nguyên tố kiềm: Ca, Mg, Na, K • Kali: 9 Là nguyên tố thường gặp nhất trong các loại trái cây. 9 Nó thường tồn tại dưới dạng muối của các acid hữu cơ. 9 Hàm lượng K trong trái cây cao thì độ acid và độ màu cũng tăng cao. • Canxi: 9 Là nguyên tố khoáng quan trọng thứ hai có trong rau quả. 9 Ca thường có mặt trong thành tế bào thực vật. 9 Hàm lượng Ca cao sẽ làm giảm tốc độ sinh tổng hợp CO2 và ethylen, do đó làm chậm quá trình chín sau thu hoạch và làm tăng thời gian bảo quản trái cây 9 Thiếu Ca+ sẽ gây nên một số rối loạn sinh lý ở quả • Magie: Là nguyên tố có mặt trong hợp chất chlorophyll – tạo màu xanh đặc trưng cho rau quả. - Các nguyên tố acid: P, Clo, S + Photpho: Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 18 ° Tham gia vào trong thành phần của nhân tế bào và tham gia vào quá trình tổng hợp năng lượng ở rau quả. ° Hàm lượng P trong trái cây cao có thể làm giảm độ chua của quả - Các nguyên tố khoáng vi lượng: Fe, Cu, Co, Mn, Zn, I, Mo 5. Chuẩn bị syrup: Syrup là 1 dung dịch đường có nồng độ chất khô cao và thường dao động trong khoảng 63-65% (khối lượng). Syrup có thể được sản xuất từ đường saccharose hoặc từ tinh bột. 5.1. Sản xuất syrup từ saccharose Từ saccharose có thể sản xuất ra hai dạng syrup khác nhau là syrup đường saccharose và syrup đường nghịch đảo. 5.1.1. Syrup đường saccharose Hiện nay, các nhà sản xuất thức uống thường sử dụng nguyên liệu saccharose dạng tinh thể. Khi hòa tan saccharose vào nước, ta sẽ có syrup đường saccharose. Trong thực tế, các nhà công nghệ thường sử dụng nhiệt trong quá trình chuẩn bị syrup và quá trình này được gọi là “nấu syrup”. Nhiệt độ cao giúp cho sự hòa tan đường saccharose vào trong nước diễn ra nhanh và dễ dàng. Khi đó sản phẩm syrup thu được sẽ có độ đồng nhất cao. Ngoài ra nhiệt độ cao còn có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt một số vi sinh vật tạp nhiễm trong syrup. Các vi sinh vật này có nguồn gốc từ nguyên liệu (đường, nước), thiết bị, công nhân và môi trường không khí trong phân xưởng sản xuất. Do đó, chóng ta có thể xem nấu syrup như là một quá trình thanh trùng, góp phần cải thiện các chỉ tiêu vi sinh của syrup bán thành phẩm và syrup thành phẩm. Tuy nhiên nếu chúng ta sử dụng nhiệt độ quá cao thì sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng, đồng thời đường saccharose có thể bị phân hủy nên sẽ làm tăng độ tổn thất đường trong quá trình nấu syrup. Quá trình nấu syrup đường saccharose được thực hiện như sau: Trước tiên người ta bơm nước vào trong thiết bị qua cửa và gia nhiệt nước lên đến 55- 600C. Cho cánh khuấy hoạt động với tốc độ 30-50 vòng/phút rồi bắt đầu cho đường vào. Khi đường đã hòa tan hết trong nước, tiến hành gia nhiệt dung dịch đến sôi. Thời gian đun sôi có thể kéo dài đến 30 phút. Sau đó người ta sẽ bơm dung dịch đường qua thiết bị lọc nóng để tách các tạp chất ra khỏi syrup. Quá trình lọc nóng sẽ hạn chế được sự nhiễm vi sinh vật vào syrup đồng thời ở nhiệt độ cao, độ nhớt của syrup giảm nên làm tăng tốc độ lọc dịch đường. Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 19 Hiện nay các nhà máy thường sử dụng thiết bị lọc khung bản, có thể sử dụng kết hợp với chất trợ lọc để lọc syrup. Cuối sùng syrup sữ được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt để làm nguội nhanh về nhiệt độ bảo quản. thường gặp nhất hiện nay là thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng. Bảng 5: Độ nhớt của syrup đường saccharose Nồng độ ssaccharose trong syrup (% khối lượng) Độ nhớt của syrup (Mpa.s) ở nhiệt độ (0C) 20 40 50 60 70 80 60 58,5 21,0 14,0 9,7 6,9 5, 2 65 147,2 44,4 27,5 17,9 12,4 8, 8 70 481,6 114,0 64,4 30,0 25,0 16 ,8 Bảng 6: Độ hòa tan của sacharose trong nước Nhiệt độ (oC) Nồng độ saccharose trong syrup (% khối lượng) Số kg saccharose tan được trong 1 kg nước 40 70,00 2,334 45 71,00 2,448 50 72,04 2,576 55 73,10 2,718 60 74,20 2,876 70 76,45 3,247 75 77,59 3,463 Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 20 80 78,74 3,703 85 79,87 3,968 90 81,00 4,262 95 81,92 4,530 100 82,88 4,841 105 83,90 5,211 Syrup bán thành phẩm được bảo quản trong các thiết bị hình trụ đứng bằng thép không rỉ. Các thiết bị này được đặt trong phòng cách ly nhằm hạn chế sự tái nhiễm vi sinh vật vào syrup. Thực tế cho thấy nếu nồng độ đường trong syrup càng cao thì thời gian bảo quản syrup sẽ càng dài do giá trị áp lực thẩm thấu của dung dịch đường càng lớn nên có thể ức chế hệ vi sinh vật có trong syrup. Tuy nhiên, nếu giá trị nồng độ đường trong syrup quá cao sẽ làm xuất hiện hiện tượng tái kết tinh và làm giảm độ đồng nhất của syrup. Cách tính hàm lượng đường và nước để nấu syrup Giả sử chúng ta cần chuẩn bị 5m3 syrup đường saccharose có nồng độ 65% khối lượng. Khối lượng riêng của syrup saccharose 65% là 1,3190 kg/l. Suy ra khối lượng của 5m3 syrup sẽ là: 5000 x 1,3190 = 6595 kg Hàm lượng saccharose cần để nấu syrup là: 0,65 x 6595 = 4286,75 kg Saccharose công nghiệp có chứa một lượng ẩm và các tạp chất như tro, chất màu…giả sử hàm lượng saccharose trong nguyên liệu đường ban đầu là 99,8%. Như vậy hàm lượng đường cần sử dụng trong quá trình nấu syrup là: Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 21 kg43,4295 998,0 75,4286 = Lượng nước cần để nấu syrup là: 6595 – 4295,34 = 2299,66 kg Trong quá trình nấu syrup, ước tính tổn thất khoảng 2-5% lượng nước. Nếu giá trị tổn thất là 5% thì lượng nước cần sử dụng trong quá trình nấu syrup sẽ là: 2299,66 x 1,05 =2414,64 kg 5.1.2. Syrup đường nghịch đảo Đường nghịch đảo là hỗn hợp glucose và fructose với tỷ lệ mol 1:1. Tiến hành thủy phân đường saccharose với xúc tác là acid hoặc enzyme, sản phẩm tạo thành là hỗn hợp glucose và fructose. Các nhà rất quan tâm đến đại lượng “hiệu suất thủy phân”. Đây là tỷ lệ phần trăm giữa hàm lượng đường saccharose đã bị thủy phân so với hàm lượng saccharose ban đầu trong dung dịch phản ứng. Giả sử hiệu suất thủy phân là 100%, khi đó ta sẽ thu được sản phẩm là đường nghịch đảo. C12H22O11 + H2O C6 H12O6 + C6H12O6 Saccharose glucose fructose +66,5o +52,7o -92,4o -19,8o Những ưu điểm của quá trình nghịch đảo đường trong công nghiệp sản xuất thức uống: - Tăng độ ngọt cho syrup. - Tăng hàm lượng chất khô cho syrup. - Ổn định chất lượng syrup, ngăn ngừa hiện tượng tái kết tinh đường: - Tăng khả năng ức chế hệ vi sinh vật có trong syrup. 5.1.2.1. Nghịch đảo saccharose bằng xúc tác acid Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 22 Trong công nghệ sản xuất thức uống, người ta thường sử dụng các acid hữu cơ như acid citric vì nó được tìm thấy trong nhiều loại trái cây và là chất tạo vị chua quan trọng trong các sản phẩm thức uống. Ngoài các acid hưu cơ, người ta có thể sử dụng acid phosphoris để xúc tác cho phản ứng nghịch đảo đường. Ưu điểm của việc sử dụng acid phosphoris là cường lực xúc tác cao hơn các acid hữu cơ nên hàm lượng sử dụng ít hơn, đồng thời giá thành thấp nên giảm chi phí nguyên liệu. Tuy nhiên syrup đường nghịch đảo được sản xuất bởi acid phosphoris sẽ có vị chua gắt. Để che lấp nhược điểm này, syrup từ acid phosphoris chỉ được sử dụng để pha chế các loại thức uống có gas. Khi đó, vị the và cay của khí CO2 có trong sản phẩm sẽ được thể hiện rõ và người tiêu dùng sẽ không cảm nhận được vị chua gắt cho acid phosphoris gây ra. Phương pháp thực hiện: Để chuẩn bị syrup đường nghịch đảo, người ta sử dụng thiết bị nấu syrup. Đầu tiên cho nước vào thiết bị và gia nhiệt nước lên đến 55-60oC. cho cánh khuấy hoạt động với tốc độ 30- 50 vòng/phút rồi cho đường và acid vào. Hàm lượng acid sử dụng tại mỗi nhà máy sẽ được xác định bằng phương pháp thực nghiệm. Ví dụ như khi dùng acid citric làm chất xúc tác, liều lượng sử dụng thường xấp xỉ 750g/100kg saccharose. Khi đường và acid đã hòa tan trong nước, gia nhiệt hỗn hợp lên đến 70-80oC để thực hiện phản ứng nghịch đảo đường. thời gian phản ứng sẽ thay đổi và phụ thuộc vào giá trị hiệu suất thủy phân mà nhà sản xuất mong muốn. Trong thực tế sản xuất, thời gian phản ứng không kéo dài quá 2 giờ. Sau cùng người ta gia nhiệt nhanh hỗn hợp đến sôi rồi tiến hành lọc nóng và làm nguội syrup trong điều kiện kín để hạn chế sự tái nhiễm vi sinh vật vào syrup. Trong trường hợp đường saccharose nguyên liệu có độ màu cao, để thu được syrup không màu và trong suốt, người ta sẽ thực hiện đồng thời quá trình nghịch đảo đường và quá trình tẩy màu trong thiết bị nấu. Các nhà máy sản xuất thức uống tại Việt Nam hiện nay thường sử dụng phương pháp này. Khi đó, người ta bổ sung cả than hoạt tính và bột trợ lọc vào nồi nấu syrup. Với diện tích bề mặt lớn và cấu trúc xốp, nhiều lỗ mao quản; than hoạt tính có khả năng hấp phụ các tạp chất hữu cơ trong syrup, đặc biệt là các hợp chất màu. Quá trình tẩy màu thường được thực hiện ở nhiệt độ 70oC trong thời gian 20-30 phút. Xử lý syrup bằng than hoạt tính là một phương pháp đơn giản, ít tốn kém và đạt hiệu quả tẩy màu cao. Thông thường, hàm lượng than hoạt tính sử dụng dao động trong khoảng 0,1-0,2%, tối đa là 0,6%. 5.1.2.2. Nghịch đảo saccharose bằng xúc tác invertase Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 23 Sản xuất đường nghịch đảo bằng phương pháp enzyme có một số ưu điểm so với trường hợp sử dụng xúc tác acid: - Điều kiện phản ứng ôn hòa hơn: các chế phẩm invertase thương mại hiện nay thường có nhiệt độ tối thích dao động trong khoảng 50-60oC và PH tối thích trong vùng acid yếu. Điều nay sẽ tiết kiệm chi phí năng lượng (gia nhiệt) cho quá trình sản xuất và ngăn ngừa hiện tượng syrup bị sẫm màu. - Chất lượng syrup thu được sẽ tốt hơn: sản phẩm không có nguy cơ bị nhiễm kim loại nặng như trường hợp sử dụng acid vô cơ làm chất xúc tác cho phản ứng thủy phân. Invertase hay saccharose có tên khoa học là β-D fructofuranoiside-fructohydrolase với mã số quốc tế EC.3.3.1.26. Enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân liên kết glycoside giữa gốc α-D-glucose và β-D-fructose trong phân tử đường saccharose. Người ta tìm thấy invertase trong nhiều loại thực vật và vi sinh khác nhau. Tuy nhiên, các chế phẩm enzyme thương mại hiện nay được thu nhận chủ yếu từ nấm men, đặc biệt là giống Saccharosemyces. Cần lưu ý là tùy theo nguồn gốc thu nhận mà bậc cấu trúc và phân tử lượng của enzyme cũng như các tính chất động học của chúng sẽ khác nhau. Cơ chế xúc tác: - Đầu tiên, enzyme invertase sẽ tạo phức với cơ chất saccharose thông qua trung tâm hoạt động tại vị trí Glu-204 bằng liên kết hydro. - Tiếp theo, gốc fructose trong phân tử saccharose sẽ liên kết với Asp-23 của phân tử enzyme bằng liên kết cộng háo trị tại vị trí C2 và làm cho liên kết glycoside giữa glucose và fructose bị cắt đứt. Khi đó, phân tử α-D glucose sẽ nhận proton từ Glu-204 và thoát ra khỏi trung tâm hoạt động của enzyme. - Cuối cùng là sự cộng nước vào phân tử fructose và cắt đứt liên kết cộng hóa trị giữa fructose và Asp-23. Phân tử fructose sẽ tách khỏi trung tâm hoạt động của enzyme. Ở quy mô công nghiệp, quá trình nghịch đảo đường bằng invertase được thực hiện bởi hai dạng chế phẩm: enzyme hòa tan và enzyme cố định. Chế phẩm invertase hòa tan Chế phẩm thương mại invertase thường có dạng bột, màu tử trắng đến vàng nhạt và được thu nhận chủ yếu là tử bã thải nấm men bia. Bã nấm men sau quá trình lên men chính sẽ được đem rửa với nước sạch để loại bỏ các tạp chất và cặn protein bị lẫn với nấm men để Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 24 trích ly invertase. Dịch tự phân sẽ được đem ly tâm để tách bỏ những phần không tan, phần dịch trong sẽ được tiếp tục đem tinh sạch để thu nhận chế phẩm invertase dạng bột. Phương pháp thực hiện Bình phản ứng enzyme có cấu tạo tương tự như thiết vị nấu syrup sử dụng xúc tác acid. Đầu tiên, người ta sẽ cho nước vào thiết bị và gia nhiệt đến 540-55oC. Mở cánh khuấy với tốc độ 30-50 vòng/phút rồi cho đường vào thiết bị. sau khi đường đã hòa tan, người ta chỉnh pH dung dịch trong bình phản ứng và nhiệt độ về các giá trị tối ưu của chế phẩm enzyme sử dụng rồi bổ sung vào. Giữ nhiệt độ ổn định trong suốt thời gian phản ứng. khi phản ứng kết thúc, người ta sẽ gia nhiệt nhanh hỗn hợp trong bình phản ứng đén sôi để vô hoạt enzyme, đồng thời ức chế hệ vi sinh vật tạp nhiễm trong syrup. Cuối cùng lọc nóng syrup để loại bỏ các tạp chất không tan rồi làm lạnh syrup về nhiệt độ bảo quản. Chế phẩm invertase cố định Phạm vi ứng dụng của enzyme cố đinh khác hẳn so với enzyme tự do: enzyme cố định được sử dụng trong thiết bị phản ứng liên tục hoặc được sử dụng nhiều lần trong thiết bị phản ứng gián đoạn. Ngược lại, enzyme thường chỉ được sử dụng một lần trong thiết bị phản ứng gián đoạn mà thôi. Dựa trên đặc điểm này, khái niệm enzyme cố định bao gồm những trường hợp sau đây: - Enzyme (dạng hòa tan) được gắn với chất mang (dạng không tan) để tạo phức “enzyme-chất mang” trong môi trường phản ứng pha lỏng (cơ chất và sản phẩm ở dạng hòa tan). - Enzyme (dạng hòa tan) được gắn lên chất mang (dạng hòa tan) để tạo phức “enzyme-chất mang” hào tan trong môi trường phản ứng pha lỏng nhưng sự dịch chuyển của phức “enzyme-chất mang” trong môi trường phản ứng bị hạn chế. - Enzyme (dạng hòa tan) trong môi trường phản ứng pha lỏng (cơ chất và sản phẩm ở dạng hòa tan) nhưng vị trí enzyme trong bình phản ứng được giới hạn bởi hệ thống mambrane. Dựa vào vị trí của enzyme trong phức “enzyme-chất mang”, người ta chia phương pháp cố định enzyme thành ba nhóm: - Enzyme trên chất mang: enzyme dược gắn trên vùng bề mặt của chất mang bằng liên kết cộng hóa trị hoặc các liên kết vật lý như lực Valder Walls, lực mao quản, liên két ion, tương tác giữa các nhóm kỵ nước… Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 25 - Enzyme trong chất mang: enzyme được nhốt vào bên trong cấu trúc của chất mang như trong khuôn gel, màng bao… - Enzyme không chất mang: các phân tử enzyme liên kết với nhau bằng những liên kết hóa học hoặc vật lý và tạo thành phức không tan trong môi trường phản ứng. 5.2. Sản xuất syrup từ tinh bột Trong ngành công nghiệp thức uống, từ nguyên liệu tinh bột người ta có thể sản xuất ra các loại syrup khác nhau như glucose, maltose, oligosaccharide hoặc syrup chứa hỗn hợp glucose và fructose. Dạng syrup chứa hỗn hợp glucose và fructose được sử dụng phổ biến nhất hiện nay để sản xuất thức uống pha chế và thường được gọi là syrup giàu fructose (High fructose syrup-HFS). Trong quyển sách này, chúng tôi chỉ đề cập đến công nghệ sản xuất syrup giàu fructose từ tinh bột. 5.2.1. Tinh bột Tinh bột là một thành phần carbohydrate có rất nhiều trong ngũ cốc (gạo, bắp, lúa mạch, đại mạch, lúa mì), củ (khoai tây, khoai mì, khoai lang) và một số loại thực vật khác (đậu xanh…). Trên thế giới, người ta sản xuất tinh bột chủ yếu là từ bắp, khoai tây, khoai mì và lúa mì. Lượng tinh bột được sản xuất từ 4 nguyên liệu nói trên chiếm đến 99% tổng sản lượng tinh bột toàn cầu. Tinh bột gồm có hai thành phần hóa học chính là amylose và amylopectin. Thông thường hàm lượng amylose chiếm khoảng 20-30% khối lượng tinh bột, hàm lượng amylopectin là 70-80%. Tuy nhiên, một số giống bắp mới có hàm lượng amylose lên đến 50-80%. Ngược lại, tinh bột của giống sáp gần như chứa đến 100% là amylopectin. 5.2.2. Chế phẩm enzyme Để sản xuất syrup giàu fructose từ tinh bột, người ta sử dụng hai nhóm chế phẩm enzyme: amylase và glucoisomerase. - Amylase: xúc tác phản ứng thủy phân tinh bột tạo sản phâm là đường glucose. Trong thực tế người ta thương sử dụng kết hợp hai chế phẩm: α-amylase và glucoamylase. - Glucoisomerase: xúc tác phản ứng chuyển hóa đường glucose thành đường fructose (phản ứng chuyển hóa đồng phân). Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 26 5.2.3. Quy trình công nghệ sản xuất syrup giàu fructose từ tinh bột Hình 2: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất syrup giàu fructose từ tinh bộ 5.2.3.1. Thủy phân tinh bột Tinh bột Nước Chất chỉnh pH Hóa chất Chất xúc tác Chất xúc tác Thủy phân Tinh sạch syrup glucose Cô đặc chân không Chuẩn bị syrup cho quá trình đồng phân Chuyển hóa một phần glucose thành fructose Tinh sạch syrup giàu fructose Rót sản phẩm Cô đặc chân không Làm nguội Tạp chất Tạp chất Syrup giàu fructose Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 27 Mục đích: chuyển hóa toàn bộ lượng tinh bột trong nguyên liệu thành đường glucose. Hiệu suất của phản ứng thủy phân tinh bột càng lớn thì hiệu suất thu hồi sản phẩm sẽ càng cao. Do đó thủy phân tinh bột thành đường glucose là một trong những quá trình quan trọng ảnh hưởng quyết định đến hiệu quả kinh tế của quy trình sản xuất. Các biến đổi diễn ra trong quá trình thủy phân tinh bột: gồm ba giai đoạn: hồ hóa, dịch hóa và đường hóa. Hồ hóa: để thực hiện quá trình thủy phân, đầu tiên người ta trộn tinh bột với nước theo một tỉ lệ thích hợp. Ở nhiệt độ phòng, các hạt tinh bột không hòa tan được trong nước nên chúng ta gọi hỗn hợp thu được là huyền phù tinh bột. Thật ra ở nhiệt độ này, một số phân tử nước dã chui được vào bên trong cấu trúc của hạt tinh bột nhưng với số lượng không nhiều. Nếu chúng ta gia nhiệt huyền phù tinh bột, các phân tử nước chuyển dộng nhanh hơn và có nhiều phân tử nước khuếch tán vào bên trong cấu trúc của các hạt tinh bột. Khi đó hạt tinh bột sẽ trương nở đáng kể, tăng kích thước và thể tích. Dưới tác dụng của nhiệt, một số phân tử amylose tại vùng bề mặt của hạt tinh bột có thể khuếch tán ra ngoài dung dịch. Hiện tượng hạt tinh bột hấp thu một lượng nước cực đại và trương nở được gọi là hồ hóa tinh bột. Còn khoảng nhiệt độ làm xảy ra hiện tượng hồ hóa tinh bột được gọi là nhiệt độ hồ hóa. Dịch hóa: sau giai đoạn hồ hóa tinh bột, nếu chúng ta tiếp tục gia nhiệt hỗn hợp lên đến 100oC hoặc cao hơn thì số phân tử amylose và amylopectin từ hạt tinh bột bị khuếch tán ra ngoài dung dịch sẽ càng tăng. Sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử tinh bột trong hỗn hợp dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ làm cho liên kết giữa các phân tử tinh bột với nhau, giữa tinh bột và một số tạp chất có trong hạt tinh bột như protein, lipid…trở nên lỏng lẻo. Khi đó cấu trúc của hạt tinh bột bị phá vỡ. Kết quả là các sợi amylose và amylopectin được giải phóng chuyển từ dạng “liên kết” trong cấu trúc hạt tinh bột sang dạng “tự do”. Tinh bột trở nên hòa tan trong nước, độ nhớt của hỗn hợp trong thiết bị thủy phân giảm đi đáng kể. Hiện tượng này được gọi là dịch hóa tinh bột. giá trị nhiệt độ tối thiểu để xảy ra hiện tượng dịch hóa đối với tất cả các dạng tinh bột không thấp hơn 100oC. Đường hóa Khi các sợi amylose và amylopectin được giải phóng dưới dạng tự do, nếu có chất xúc tác trong môi trường phản ứng, quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường sẽ xảy ra nhanh chóng. Trong trường hợp sử dụng xúc tác là acid HCl, quá trình đường hóa sẽ xảy ra ở nhiệt độ cao. Còn khi sử dụng xúc tác là chế phẩm enzyme glucoamylase, trước tiên ta cần làm Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 28 nguội hỗn hợp sau giai đọan dịch hóa về giá trị nhiệt độ thích hợp để enzyme xúc tác, sau đó mới bổ sung enzyme vào. Quá trình thủy phân tinh bột thành đường bởi xúc tác acid sẽ diễn ra nhanh hơn so với xúc tác enzyme. Tuy nhiên hiệu suất thu hồi glucose trong dịch thủy phân bằng acid sẽ thấp hơn. Phương pháp thực hiện: để hỗ trợ cho giai đoạn hồ hóa và dịch hóa tinh bột, chúng ta có thể sử dụng acid HCl hoặc chế phẩm α-amylase chịu nhiệt. Còn để chuyển hóa tinh bột thành glucose, có thể dùng xúc tác là HCl hoặc chế phẩm glucoamylase. Hồ hóa và dịch hóa: Tùy thuộc vào dạng chế phẩm α-amylase sử dụng và nhiệt độ dịch hóa nên hiện nay có rất nhiều quy trình thực hiện giai đoạn dịch hóa và hồ hóa tinh bột theo phương pháp gián đoạn, liên tục hoặc kết hợp. Theo Reeve và cộng sự có năm quy trình phổ biến: - Quy trình sử dụng nhiệt độ thấp. - Quy trình xử lý enzyme-nhiệt-enzyme. - Quy trình xử lý hai lần với enzyme và nhiệt. - Quy trình xử lý hai lần enzyme và một lần nhiệt. - Quy trình dịch hóa bằng nhiệt độ cao. Đường hóa: được thực hiện nhờ xúc tác của các chế phẩm glucoamylase từ vi sinh vật. nhiệt độ hoạt động của enzyme dao động trong khoảng 55-65oC. Giai đoạn đường hóa có thể được thực hiện bằng phương pháp gián đoạn hoặc liên tục. 5.2.3.2. Tinh sạch syrup glucose Mục đích: loại bỏ tất cả các tạp chất, đặc biệt là các tạp chất protein, lipid, chất màu…. Tùy thuộc vào thành phần định tính và định lượng của tạp chất mà quy trình tinh sạch có thể thay đổi. Thông thường người ta sử dụng những quy trình xử lý như sau: - Tách protein, lipid và các tạp chất cơ học thô trong syrup bằng phương pháp ly tâm và phương pháp lọc, có sử dụng bột trợ lọc để hỗ trợ quá trình phân riêng. - Tách các hợp chất màu và một số tạp chất khác bằng phương pháp xử lý syrup với than hoạt tính. - Tách các cation và anion trong syrup bằng phương pháp trao đổi ion. 5.2.3.3. Cô đặc chân không Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 29 Mục đích: làm tăng nồng độ chất khô cho syrup và bài khí. Theo Sapronov thì oxy hòa tan trong syrup có thể làm giảm khả năng xúc tác của glucoisomerase trong quá trình chuyển hóa glucose thành fructose. Quá trình cô đặc được thực hiện trong điều kiện chân không. Trong suốt quá trình cô đặc, nhiệt độ syrup không được vượt quá 60oC. Nếu sử dụng nhiệt độ cao hơn, syrup dễ bị sẫm màu. Để khống chế nhiệt độ theo yêu cầu, người ta sử dụng áp lực chân không không vượt quá 0,021Mpa, hơi gia nhiệt có áp lực dư là 0,07-0,08Mpa. Nồng độ syrup sau quá trình cô đặc là 45-50%. Các nhà sản xuất có thể sử dungjheej thống cô đặc chân không nhiều cấp dể tiết kiệm năng lượng. 5.2.3.4. Chuẩn bị syrup glucose cho quá trình đồng phân Để phản ứng chuyển hóa glucose thành frutose xảy ra nhanh và đạt hiệu suất cao, chúng ta cần chuẩn bị dịch syrup glucose trước khi đưa qua thiết bị thực hiện phản ứng đồng phân: - Chỉnh pH surup về giá trị hoạt động tối ưu của glucoisomerase. - Bổ sung muối có chứa magnesium (MgSO4.7H2O) hoặc Cobalt (CoCl2) vào syrup để tăng cường và ổn định hoạt tính của glucoisomerase - Bổ sung NaHSO3 vào syrup: muối này sẽ bị phân giải và tạo ra SO2 có tác dụng ức chế hệ vi sinh vật trong syrup. - Hiệu chỉnh syrup về giá trị nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của glucoisomerase. Giá trị Topt thường dao dộng từ 60-80oC. Nhiệt độ cao sẽ ức chế hiệu quả nhóm vi sinh vật ưa ấm bị nhiễm vào dung dịch cơ chất. 5.2.3.5. Chuyển hóa glucose thành fructose Theo lý thuyết, phản ứng chuyển hóa glucose thành fructose là một phản ứng thuận nghịch. Hiện nay các nhà máy sử dụng thiết bị phản ứng liên tục dạng cột, bên trong có chứa chế phẩm glucoisomerase cố định hoặc tế bào vi sinh vật cố định có hoạt tính glucoisomerase. Tùy theo năng suất thiết kế của nhà máy mà kích thước cột phản ứng và số lượng cột sẽ thay đổi. Syrup thường được được bơm vào cột từ phía đáy và sản phẩm được tháo ra từ phía đỉnh. Tuy nhiên một số nhà máy lại đưa syrup vào cột phản ứng từ phía đỉnh và tháo sản phẩm từ phía đáy. Lưu lượng nạp cơ chất vào cột phản ứng sẽ được hiệu chỉnh sao cho hàm lượng fructose trong sản phẩm dòng ra đạt giá tri yêu cầu. Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 30 5.2.3.6. Tinh sạch syrup giàu fructose Gồm hai giai đoạn chủ yếu là xử lý syrup với than hoạt tính và trao đổi ion. Quá trình xử lý syrup với than hoạt tính nhằm mục đích tách đi các chất màu và mùi. Còn quá trình trao đổi cation và anion được dùng để tách các tạp chất màu còn sót lại và những ion có lẫn trong syrup. Thông thường người ta sử dụng nhựa cation acid mạnh dưới dạng H+ và nhựa anion kiềm yếu. 5.2.3.7. Cô đặc syrup giàu fructose Quá trình cô đặc được thực hiện trong điều kiện chân không để hạn chế sự gia tăng nhiệt độ làm chuyển hóa đường và sản phẩm bị sẫm màu. Tùy theo tỷ lệ fructose trong syrup mà các nhà sản xuất sẽ cô đặc sản phẩm đến những giá trị nồng độ chất khô khác nhau: - Đối với syrup 42% fructose: cô đặc sản phẩm đến nồng độ chất khô 71%. - Đối với syrup 55% và 90% fructose: cô đặc sản phẩm đến nồng độ chất khô tương ứng là 77% và 80%. 5.2.3.8. Làm nguội và rót sản phẩm Khi quá trình cô đặc kết thúc, chúng ta cần đưa syrup vào thiết bị làm nguội trước khi rót sản phẩm vào bao bì. Sản phẩm sẽ được rót vào trong các thùng chứa bằng nhựa hoặc các citerne để vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Nếu nhà sản xuất syrup sẽ sử dụng nó để pha chế tạo sản phẩm nước giải khát có gas hoặc rượu mùi…thì sau quá trình làm nguội, người ta bơm syrup vào các bồn inox trong phòng cách ly để bảo quản. Các syrup được bảo quản ở nhiệt độ phòng. Chất lượng syrup giàu fructose được đánh giá thông qua ba nhóm chỉ tiêu dưới đây: - Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, độ trong, mùi vị - Chỉ tiêu hóa lý: hàm lượng fructose, chỉ số DE, tổng hàm lượng chất khô, độ chua, độ nhớt - Chỉ tiêu vi sinh: tổng số vi khuẩn hiếu khí, nấm men và nấm mốc. Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 31 CHƯƠNG 2: CHUẨN BỊ DỊCH TRÍCH 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 rau 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 vị đặc trưng cho từng 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 dịch trích bán thành phẩm. - Phương pháp 2: dùng cồn pha loãng để trích ly chất chiết từ các nhóm nguyên liệu khác nhau. - Phương pháp 3: chưng cất hỗn hợp nguyên liệu với cồn tinh luyện và chỉ thu nhận phân đoạn giữa làm sản phẩm – thu rượu hương. 1. Phương pháp 1 1.1. Qui trình công nghệ Mỗi loại trái cây có một qui trình chuẩn bị dịch quả riêng nhưng nhìn chung có thể tóm tắt trong qui trình chung sau Trái cây Phân loại Rửa Nghiền xé Ép Phối trộn Lắng và tàng trữ Dịch trích Nước Cồn tinh luyện Rác bẩn, tạp chất Bã Cặn Rượu mùi GVHD Th.S Đặng Thị Ngọc Dung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 32 1.2. Thuyết minh qui trình 1.2.1. Nguyên liệu trái cây Nguyên liệu trái cây dùng trong sản xuất dịch quả rất phong phú, đa dạng, nhiều chủng loại, đặc biệt là đối với một nước có khí hậu nhiệt đới, cây trái quanh năm như nước ta. Tuy nhiên không phải nguyên liệu nào cũng sử dụng được, chúng đòi hỏi cần có đủ các chất đường, acid, tanin, có hương vị thơm ngon và màu sắc đẹp. Trong đó chỉ tiêu quan trọng nhất, đặc trưng cho sản phẩm chất dịch quả là khối lượng riêng, hàm lượng chất khô và độ acid. Quả dùng để chế biến nước quả phải tươi tốt, không bầm dập, sâu thối, có độ chín đúng mức. 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. Những quả có vết rám ở ngoài vỏ không ảnh hưởng đến hương vị của dịch quả, vẫn dùng được. Kích thư