Công nghệ sản xuất rượu Vodka

browka ở Ba Lan; Vodka được bổ sung hương của cỏ. Cỏ này mang mùi đặc trưng của bầy bò rừng sống ở khu vực Châu Âu và Chầu Mỹ. Trong những năm trở lại đây, Vodka với dòng sản phẩm mang hương liệu đã được bày bán trên thế giới, trong đó, thành công nhất với các mùi hương trái cây như nho Hy lạp (cây lý chua) và cam. Vành đai Vodka Đông Âu là chiếc nôi nơi Vodka được sinh ra đời. Mỗi quốc gia sản xuất Vodka đều có đặc điểm riêng biệt trong mỗi sản phẩm Vodka nội địa.Và vành đai Vodka ( Vodka belt) chính là khu vực địa lý gồm các nước ở Đông Âu chuyên sản xuất Vodka. Có thể kể đến như: Nga, Ukraine, Belarus sản xuất đủ loại Vodka, và được biết đến như các quốc gia hàng đầu trong sản xuất Vodka. Tất cả những thương hiệu nổi tiếng đều chưng cất sản phẩm của mình từ yến mạch và lúa mì rồi xuất khẩu sang Tây Âu. Ba Lan vừa sản xuất cũng vừa xuất khẩu Vodka làm từ ngũ cốc và khoai tây. Hầu hết các nhãn hiệu nổi tiếng đều chưng cất trong thiết bị chưng cất dạng bình. Phần Lan, nằm dọc theo các quốc gia vùng Đông Bắc châu Âu như Estonia, Latvia, và Lithuania, cũng sản xuất Vodka từ ngũ cốc hoặc từ lúa mì. Thụy Điển trong những thập kỉ gần đây đã phát triển hệ thống xuất khẩu cho sản phẩm Vodka có bổ sung hương vị. Đông Âu có các thương hiệu Vodka của các nhà máy sản xuất rượu địa phương. Các nguyên liệu ban đầu được sử dụng đa dạng, thay đổi trong các loại ngũ cốc và các quốc gia thường dùng để sản xuất có Anh, Hà Lan và Đức; ngoài ra còn sử dụng nho và các loại trái cây khác để làm Vodka thì có các nước ở trong vùng làm vang như Pháp hay Ý. Mỹ và Canada sản xuất Vodka không mùi và cũng sử dụng nguồn nguyên liệu từ đủ thứ ngũ cốc và từ mật rỉ. Các quốc gia chuyên dùng mật rỉ để sản xuất Vodka gồm các nước vùng Caribean và Úc. Châu Á cũng sản xuất Vodka theo từng địa phương, nhưng số lượng thấp. Các quốc gia sản xuất và sản phẩm Vodka tiêu biểu Nga Người Nga tin rằng Vodka được sinh ra từ đất nước của họ. Các hoạt động sản xuất được bắt đầu từ thế kỉ 14. Năm 1540,Czar Ivan cho ra đời hệ thống độc quyền về Vodka lần đầu tiên. Mọi giấy tờ hoạt động sản xuất chỉ được giao cho tầng lớp thống trị và quý tộc lúc bấy giờ ở Nga, còn những người dân nấu rượu thì không được phép sản xuất. Và thế là rượu lậu trở thành điều không thể tránh ở các vùng này. Hoạt động sản xuất Vodka trở thành một phần không thể thiếu của xã hội Nga. Các ông chủ quý tộc mở các nhà máy chưng cất và cho ra đời những chai Vodka chất lượng cao với hương vị từ quả đấu( Acorn) đến mùi hương bạc hà. Nhà vua Czar ra lệnh kiểm tra các nhà máy rượu thuộc cung điện, nơi mà lần đầu tiên công đoạn chưng cất được thực hiện đến lần thứ 2. Năm 1780, tại một trong những xưởng sản xuất rượu, một nhà khoa học đã phát hiện ra cách lọc trong rượu bằng than hoạt tính. Kể từ thế kỉ 18 cho đến thế kỷ 19, nền công nghiệp Vodka Nga đã có thể xem là nền công nghiệp tiên tiến nhất. Nhiều dạng chưng cất và các kĩ thuật sản xuất mới du nhập từ Tây Âu và đã được áp dụng. Tình trạng nguồn dự trữ và kiểm soát chất lượng Vodka vẫn được giữ nguyên như cũ. Dựa vào luật ban hành năm 1902, ‘Moscow Vodka’, Vodka làm từ yến mạch với 40% độ cồn được pha chế bởi nước chưa qua làm sạch và không bổ sung hương đã được tung ra thị trường và trở thành sản phẩm tượng trưng cho Vodka Nga. Liên Xô tiếp tục hệ thống kiểm soát hoạt động sản xuất Vodka. Tất cả các nhà máy rượu đều trở thành của nhà nước, trong khi Đảng Cộng Sản Apparatchiks tiếp tục sản xuất Vodka yến mạch chất lượng cao thì Proletariat vẫn cho ra đời các loại rượu mạnh rẻ tiền. Thái độ của xã hội lúc bấy giờ đối với các sản phẩm này có thể miêu tả qua hiện tượng đó là Vodka được tiêu thụ từng lít và không kịp đóng nắp. Khi chai đã được khui thì nắp không thể sử dụng lại được nữa và nhất thiết là phải uống hết trong dịp đó. Hiện nay, sản xuất Vodka của Liên bang Nga đã quay trở lại thời hung thịnh trước kia. Các nhãn hiệu uy tín chất lượng đang một lần phục vụ cho tầng lớp xã hội thượng lưu và xuất khẩu, trong khi các nhãn hiệu bình dân như Voda vẫn hoàn toàn có chổ đứng trong thị trường tiêu thụ. Ba Lan Những ghi chép đầu tiên về Vodka tại Ba Lan được ghi nhận từ năm 1400, theo như những lời truyền miệng thì Vodka được sản xuất ở khu vực phía Nam thành phố Krakow ít nhất là cách đây 1 thế kỉ. Nguồn gốc của tên gọi Vodka là Okowita, nghĩa là “nước của sự sống”, và được dùng trong rất nhiều mục đích bên cạnh các loại nước giải khát khác. Một đợt kiểm tra y tế năm 1534 đã cho rằng chất lỏng dùng để thoa lên da sau ki cạo râu giống như dùng chính “Vodka để rửa sạch cằm.” Vodka có chiết suất thảo mộc trở thành 1 loại dầu xoa bóp rất phổ biến để xoa dịu các cơn đau nhức. Vào năm 1546, nhà vua Jan Olbracht của Ba Lan đã ban hành quyền được chưng cất và buôn bán rượu cho bất kì công dân trưởng thành nào. Những nhà quý tộc Ba Lan, theo sự ra hiệu của tầng lớp trưởng giả ở Nga, đã bắt đầu cấm đoán việc sản xuất rượu tự do và rượu lúc bấy giờ chỉ để phục vụ cho tầng lớp thống trị mà thôi. Những doanh nghiệp sản xuất rượu ra đời từ thế kỉ 18. Từ giữa thế kỉ 19, xuất khẩu phát triển thịnh vượng với mặt hàng Vodka Ba Lan được pha chế với lượng nhỏ các rượu trái cây hay được xuất hàng sang tới phía Tây châu Âu và cả Nga. Với sự sụp đổ của Đảng Cộng sản vào cuối năm 1980, các nhà máy Vodka chuyển đổi sang sở hữu tư nhân. Ngày nay, những Vodka Ba Lan có chất lượng cao được xuất khẩu khắp nơi trên thế giới. Thụy Điển Việc sản xuất rượu Vodka bắt đầu ở Thụy Điển từ thế kỉ 15, nó có nguồn gốc từ nền công nghiệp thuốc súng của địa phương, là nơi rượu có độ cồn cao được dùng làm thành phần của cho bột đen của súng hỏa công. Khi các nhà làm rượu được cấp giấy phép để sản xuất thức uống có cồn (ban đầu sản xuất Aquavit mang vị cay,cũng như Vodka) và đồng nghĩa với việc là những đối tác dùng làm thuốc súng được ưu tiên hơn người tiêu dùng bình thường. Chưng chất tại nhà là một phần của xã hội Thụy Điển trong thời gian dài. Vào năm 1830, có hơn 175000 cơ sở chưng cất rượu đăng kí trong một đất nước mà dân số ít hơn 3 triệu người. Với truyền thống này, trong nhiều chứng từ và quy định bất thành văn, các cơ sở chưng cất rượu vẫn tiếp tục hoạt động đến ngày nay. Vodka Thụy Điển hiện đại được sản xuất từ nhà độc quyền Vin&Spirit. Mỹ Vodka lần đầu tiên được nhập khẩu vào Mỹ với số lượng lớn vào khoảng thế kỉ 20. Thị trường đầu tiên là những người dân nhậo cư từ Tây Âu. Sau khi bãi bỏ luật cấm nấu và bán rượu vào năm 1933, công ty Heublein đã mua quyền sở hữu và phân phối Vodka của nhãn hiệu Smirnoff vào thị trường Mỹ. Việc buôn bán bị trì trệ mãi đến khi một nhà bán rượu mạnh dạn ở South Caroline bắt đầu giới thiệu sản phẩm của mình với cái tên ‘Smirnoff White Whisky- Không mùi. Không mùi’. Việc buôn bán trở lại thuận lợi và Vodka Mỹ, trong suốt thế chiến II, trên đà kinh doanh cực kì thành công. Ly cocktail đầu tiên được pha chế từ Vodka rất nổi tiếng chính là sự kết hợp giữa Vodka và gừng, nó có tên gọi là Moscow Mule. Điều đó đánh dấu sự đặc biệt của loại hình giải khát này. Ngày nay, Vodka trở thành rượu mạnh màu trắng chiếm thị phần lớn ở Mỹ, theo sau đó là sự đa dạng bởi những người pha chế và một chiến lược quảng cáo thông minh từ các nhà sản xuất. Một trong những slogan nổi tiếng như sau: ‘Smirnoff – It leaves you breathless’. Vodka Hà Nội Vodka Hà Nội thuộc quyền sở hữu của Tổng công ty cổ phần Bia - Rượu - Nước giải khát Hà nội (HABECO), được xem là sản phẩm Vodka đầu tiên và duy nhất của Việt Nam mang uy tín và chất lượng trong nước và các nước đã nhập khẩu như Hàn Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và cả các nước Tây Âu. Vodka du nhập vào Việt Nam là từ những ngày đầu khi thực dân Pháp xâm lược. Năm 1898, Hãng rượu nổi tiếng Fontaine của Pháp đã xây dựng Nhà máy Rượu Hà Nội tại địa điểm 94 Lò Đúc ngày nay, là một trong bốn nhà máy rượu được Hãng lập nên tại Đông Dương và có quy mô lớn hơn cả. Trong thời kỳ chiến tranh, sản xuất phải tạm thời ngừng. Nhà máy Rượu Hà Nội phải đóng cửa một thời gian dài cho tới khi được Chính phủ Việt Nam tiếp quản vào năm 1955. Ngày 19 tháng 5 năm 1956, Nhà máy Rượu Hà Nội được chính thức đưa vào hoạt động trở lại. Với công nghệ sản xuất rượu, cồn được kết hợp giữa phương pháp lên men cổ truyền và những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, hiện nay Công ty rượu Hà Nội ( Halico) đã trở thành doanh nghiệp sản xuất rượu, cồn lớn nhất Việt Nam. Các sản phẩm Vodka hiện nay của Halico gồm 3 dòng sản phẩm là Vodka BlueBird, Vodka nhãn xanh và Vodka nhãn đỏ. Vodka BlueBird được làm từ nguyên liệu là Nếp cái hoa vàng, đặc sản của vùng lúc nước Bắc Bộ. Còn Vodka nhãn xanh và nhãn đỏ đều được làm từ gạo, thức ngũ cốc hàng ngày vô cùng quen thuộc đối với người Việt Nam. Theo như lời giới thiệu của Halico, qui trình sản xuất Vodka của công ty Halico vẫn phải tuân theo đúng các công đoạn từ nấu dịch cháo đến chưng cất rồi lọc, để đảm bảo độ cồn thích hợp và yêu cầu của sản phẩm. Nhìn chung, trong 3 sản phẩm thì chỉ có Vodka nhãn đỏ là được bổ sung hương lúa mới, còn 2 sản phẩm còn lại đều trung tính. Quy trình công nghệ sản xuất rượu Vodka Nguyên liệu Nghiền nguyên liệu Nấu nguyên liệu Đường hóa dịch cháo Lên men dịch đường Chưng cất và tinh chế Phối trộn Lọc Xử lý bằng than hoạt tính Lọc Hiệu chỉnh độ cồn Rót sản phẩm, đóng nắp và hoàn thiện Vodka Nước Nguyên liệu phụ Cặn Cặn than Nước hoặc cồn tinh luyện 2. 1. Đặc điểm - Yêu cầu nguyên liệu : Rượu Vodka là một loại thức uống pha chế từ cồn và một số nguyên liệu phụ khác. Để sản xuất Vodka, người ta sử dụng cồn tinh luyện từ nguyên liệu có chứa tinh bột hoặc từ nguyên liệu có chứa đường. Yêu cầu chung là cồn phải có độ tinh sạch cao. Điều này đảm bảo giá trị cảm quan và độ an toàn cho người sử dụng. Nguyên liệu chứa tinh bột gồm có: Tinh bột được sản xuất từ ngũ cốc hoặc củ. Các loại ngũ cốc như gạo, bắp, lúa mạch, đại mạch… Các loại củ như khoai tây, khoai mì… Yêu cầu : Hàm lượng đường và tinh bột phải cao để đem lại hiệu quả kinh tế. Đảm bảo đủ dưỡng chất để phục vụ cho sự phát triển của vi sinh vật Sẳn có, giá thành thấp Vùng nguyên liệu phải tập trung và đủ cho nhu cầu sản xuất Các chỉ tiêu hóa lý của cồn tinh luyện được sử dụng trong sản xuất rượu Vodka: STTTên chỉ tiêuĐơn vị đoYêu cầu1Ethanol%v/vKhông thấp hơn 96,22Aldehyde tổngMg/lKhông vượt quá 43Rượu cao phân tửmg/lKhông vượt quá 44Estermg/lKhông vượt quá 305MethanolPhương pháp thử với fuchsin âm tínhÂm tính6Acid hữu cơmg/lKhông vượt quá 157FufurolKhông có Nước Trong công nghiệp sản xuất rượu, nước được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau: Pha loãng dung dịch Vệ sinh thiết bị,… Xử lý nguyên liệu Nấu nguyên liệu Yêu cầu về chất lượng nước trong sản xuất rượu: Trong suốt, không màu, không mùi. Độ cứng: không quá 7 mg-E/l Độ oxy hóa: £ 2ml KMnO4/l Chất cặn: £ 1 mg/l Không có kim loại nặng Hàm lượng các muối phải thỏa yêu cầu sau: Hàm lượng Clo £ 0,5 mg-E / lít H2SO4 £ 80 mg-E / lít Hàm lượng Asen £ 0,05 mg-E / lít Hàm lượng Pb £ 0,1 mg-E / lít Hàm lượng F £ 3 mg-E / lít Hàm lượng Zn £ 5 mg-E / lít Hàm lượng Cu £ 3 mg-E / lít NH3 và các muối NO2-, NO3-: không có 2.2. Nghiền nguyên liệu 2.2.1. Mục đích Phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi các mô, để khi đưa vào nấu ở áp suất và nhiệt độ phù hợp biến tinh bột thành dạng hòa tan 2.2.2. Phương pháp thực hiện Nguyên liệu dạng hạt hoặc lát được đưa vào máy nghiền búa (Tại Việt Nam).Trong quá trình nghiền: các phần nhỏ lọt qua rây được quạt hút và đẩy ra ngoài, phần chưa lọt qua rây tiếp tục được nghiền nhỏ. Thiết bị: máy nghiền búa Nghiền nhỏ: búa có chiều dày = 2 – 3 mm Nghiền thô: búa có chiều dày = 6 – 10 mm Tốc độ quay của máy nghiền: 2750 vòng/ phút Năng suất của máy phụ thuộc vào mức độ nghiền và kích thước rây Lỗ rây bé thì năng suất giảm, mặt rây nhanh bi hỏng Năng suất : 200-500kg/giờ. 2.2.3. Các biến đổi trong quá trình nghiền Biến đổi vật lí : quan trọng nhất trong quá trình nghiền Kích thước của nguyên liệu giảm Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc làm tăng tốc độ của các phản ứng oxy hóa do tiếp xúc với oxy nhiều hơn, mật độ vi sinh vật trên vật liệu sẽ tăng lên và các phản ứng được xúc tác bởi enzyme sẽ dễ dàng hơn. Nhiệt độ của vật liệu sẽ tăng lên do trong quá trình nghiền xuất hiện các lực như lực ma sát. Biến đổi hóa học: Khi nghiền vật liệu, cấu trúc của vật liệu bị phá vỡ, các thành phần dễ bị oxy hóa bên trong vật liệu như các acid béo, vitamin .. sẽ có điều kiện tiếp xúc với oxy, do đó các phản ứng oxy hóa diển ra dễ dàng. Các phản ứng này diễn ra làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Biến đổi hóa lí: Có thể xuất hiện hiện tượng biến tính protein do tác dụng của nhiệt độ sinh ra trong quá trình nghiền. Biến đổi hóa sinh: Đối với nguyên liệu thực phẩm sau khi nghiền, các phản ứng oxy hóa được xúc tác bởi enzyme được diển ra mạnh mẽ hơn vì cơ chất tiếp xúc với oxy nhiều hơn. Biến đổi sinh học: Khi nghiền vật liệu, dưới tác động của lực cơ học, vi sinh vật có thể bị tiêu diệt nhưng ở mức độ không đáng kể. Sau khi nghiền diện tích tiếp xúc bề mặt tăng lên. Đồng thời các thành phần dinh dưỡng thích hợp của vi sinh vật bên trong vật liệu có thể thoát ra bên ngoài, làm vi sinh vật phát triển mạnh hơn làm giảm chất lượng thực phẩm. 2.3. Nấu nguyên liệu 2.3.1. Mục đích - Phá vỡ màng tế bào của các hạt tinh bột, giúp cho amylaza tiếp xúc được với tinh bột. Tạo điều kiện đưa tinh bột về trạng thái hòa tan trong dung dịch. 2.3.2. Phương pháp thực hiện Có thể tiến hành một trong ba phương pháp sau Gián đoạn Bán liên tục Liên tục Phương pháp nấu gián đoạn: Đặc điểm: toàn bộ quá trình nấu đều được thực hiện trong cùng một nồi Ưu điểm: Ít tốn vật liệu để chế tạo thiết bị. Thao tác đơn giản Nhược điểm: Tốn năng lượng Tổn thất đường Tiến hành nấu: Cho nước vào thiết bị, tỷ lệ 3,5 – 4 lít/kg nguyên liệu Bật cánh khuấy, cho nguyên liệu vào Mở van xả, đun 45 – 60’. Không khí và khí không ngưng tụ sẽ theo van xả thoát ra ngoài, cho tới khi chỉ còn hơi nước bão hòa. Đóng van xả. Đợi đến khi áp suất đạt 3 – 3,5 kg/cm2 (tương ứng 135 – 1400C), trong 70 phút Kiểm tra cháo chín, mở van từ từ và phóng cháo sang thùng đường hóa. Toàn bộ quá trình nấu diễn ra khoảng 2,5 – 3 giờ. Có thể cho thêm H2SO4 300 Bome’ (2 – 4 kg/tấn nguyên liệu) Ưu điểm: Nấu chóng chín, dịch cháo ít bị lão hóa Nhược điểm: Ăn mòn thiết bị, ảnh hưởng đến hoạt độ của enzym amylaza. Gần cuối giai đoạn phải kiểm tra độ nấu chín của tinh bột. Cháo chín: mùi thơm nhẹ, màu vàng rơm hoặc cánh gián. Cháo bị cháy: mùi khét, màu tối, vị đắng. Chưa chín: màu bột trắng, mùi ngái. Phương pháp nấu bán liên tục Đặc điểm: Nấu trong 3 nồi thành 3 giai đoạn: Nấu sơ bộ Nấu chín Nấu chín thêm Ưu điểm Giảm thời gian nấu ở áp suất và nhiệt độ cao Giảm tổn thất, tăng hiệu suất Tiết kiệm 15 – 30% lượng hơi Nhược điểm: Tốn thiết bị Tiến hành nấu Cho lượng nước ở 40 – 500C vào nồi nấu sơ bộ theo tỷ lệ 3,5 – 4,0 lít/kg bột. (Nồi nấu sơ bộ có dung tích tương đương nồi nấu chín) Cho cánh khuấy làm việc rồi đổ bột vào. Dùng hơi thứ lấy từ nồi nấu chín thêm để đun dung dịch lên 70 – 850C, duy trì trong 50 – 60 phút. Xả cháo vào nồi nấu chín. Tiến hành giống như nấu gián đoạn, với áp suất nấu là 2,8 – 3,2 kg/cm2, nhiệt độ là 130 – 1350C trong 60 phút. Sau đó chuyển sang nồi nấu chín thêm Tại nồi nấu chín thêm (có dung tích gấp 3 lần nồi nấu chín), áp suất được duy trì ở 0,5 – 0,7 at, nhiệt độ là 105 – 1060C, trong thời gian 50 – 60 phút Nấu sơ bộ và nấu chín là gián đoạn. Nấu chín thêm là liên tục. Phương pháp nấu liên tục Đặc điểm Ưu điểm: Tận dụng được nhiều hơi Cho phép nấu ở t0 thấp hoặc thời gian ngắn làm giảm tổn thất đường nên hiệu suất tăng. Dễ cơ khí hóa và tự động hóa Tốn ít thiết bị, diện tích nhà xưởng Nhược điểm: Nguyên liệu phải nghiền thật nhỏ Điện, hơi, nước phải ổn định Tiến hành nấu Tại thùng nấu nguyên liệu, nguyên liệu được nghiền mịn tới kích thước là 1mm, hòa với nước ở 30 – 400C theo tỷ lệ nước : bột là 4 :1. Khuấy đều, cho 80% lượng  - amylaza chịu nhiệt (thường sử dụng Termamyl 120L của hãng Novo – Đan mạch) vào với tỷ lệ 0,02 – 0,03% so với khối lượng tinh bột Đun trong 40 – 50 phút, đạt tới 85 – 870C. Giữ ở nhiệt độ này 15 – 20 phút. Đun sôi trong vòng 50 – 60 phút nhằm hòa tan các hạt tinh bột có kích thước lớn chưa kịp hồ hóa hết. Chuyển sang thùng đường hóa. Tại thùng đường hóa: Dịch bột được làm nguội đến 90 – 930C rồi cho hết 20% lượng enzym còn lại vào. Làm nguội đến 55 – 560C, để trong 30 phút. Lúc này pH của dịch cháo sẽ là: 5,2 – 5,4 Ưu điểm: Hiệu suất tăng đạt khoảng 93% so với lý thuyết. Tiết kiệm được enzym trong quá trình đường hóa. Giảm được lượng hơi sử dụng do không cần đưa nhiệt độ lên quá cao. Giảm được lượng bột chưa hòa tan xuống còn khoảng 0,2 – 0,25 g / 100ml 2.4. Đường hóa dịch cháo 2.4.1. Mục đích Là quá trình dùng enzym amylase để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men. 2.4.2. Phương pháp thực hiện Có thể tiến hành đường hóa theo 2 phương pháp: gián đoạn hoặc liên tục.Nhưng luôn bao gồm: Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa Cho chế phẩm amylaza vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ thích hợp trong thời gian xác định để amylaza chuyển hóa tinh bột thành đường. Làm lạnh dịch đường hóa tới nhiệt độ lên men. Đường hóa gián đoạn gồm có : ba phương pháp Phương pháp 1: Cho 13 – 15% dịch amylaza của một mẻ vào. khuấy đều, mở nước làm lạnh. Cho cháo vào từ từ với tốc độ sao cho khi hết cháo thì t0 đạt 600C. Sau đó cho hết dịch amylaza còn lại vào. t0 lúc này sẽ là 57 – 580C.Ngừng khuấy. Đóng van làm lạnh, để yên 10 – 15’ (amylaza chuyển hóa tinh bột thành đường). Sau đó cho cánh khuấy làm việc, mở nước làm lạnh tới t0 = 28 – 300C rồi bơm sang hệ thống lên men. Ưu điểm: Cháo được dịch hóa. Nhược điểm: Thời gian kéo dài. Làm mất hoạt tính của 13-15 % amylaza. Giảm năng suất của thiết bị Phương pháp 2: Cho toàn bộ amylaza vào, bật cánh khuấy, mở nước làm lạnh cho cháo vào với tốc độ nhanh hơn nhưng vẫn phải khống chế t0 = 57 – 580C. Khi cho hết cháo vào, ngừng khuấy, đóng van làm lạnh, để yên 10 – 15’. Bật cánh khuấy, mở nước làm lạnh đến 28 – 300C rồi bơm sang hệ thống lên men. Ưu điểm: Dịch cháo được làm loãng nhanh do đó tránh sự lão hóa tinh bột. Nhược điểm: Hoạt tính của amylaza dễ bị mất nhiều. Mất nhiều công theo dõi quan sát t0 của quá trình Phương pháp 3: (Thường được áp dụng tại Việt Nam) Cho toàn bộ dịch cháo vào. Bật cánh khuấy. Mở nước làm lạnh đến 700C. Cho fluosilicat nattri 2% vào để sát trùng. Cho 5 – 10% amylaza vào để dịch hóa. Làm lạnh đến 600C. Cho nốt 90 – 95% amylaza còn lại vào Thời gian đường hóa: 1h Sau đó làm lạnh đến t0 lên men. Ưu điểm: Hoạt động của enzym giảm không đáng kể. Nhược điểm: Tinh bột bị lão hóa nhiều, dịch đặc, độ nhớt cao làm ảnh hưởng đến tốc độ của cánh khuấy Một phần hoạt tính của amylaza vẫn bị giảm. Đường hóa liên tục 2 lần Cần chú ý tới phương pháp làm lạnh bằng chân không, tức là dịch cháo được nấu trong môi trường áp suất thấp (0,2 kg/cm2) nên t0 nấu chỉ còn là 58 – 590C. Ưu điểm: Dịch cháo được dịch hóa và làm nguội nhanh nên hạn chế được sự lão hóa tinh bột Ap suất chân không nên hơi nước sẽ kéo theo: metanol, furfurol và các mùi lạ do đó nâng chất lượng nguyên liệu. Thời gian đường hóa ngắn (10 –15 phút) nên giảm diện tích cho thiết bị, hạn chế được sự mất hoạt tính của amylaza. Tăng năng suất lao động. Tăng hiệu suất rượu, tiết kiệm điện. 2.4.3. Các biến đổi của nguyên liệu: Quá trình thủy phân tinh bột thành đường bao gồm ba giai đoạn: hồ hóa, dịch hóa và đường hóa. Vật lí và hóa lí: Trong giai đoạn hồ hóa hạt tinh bột sẽ hút nước và trương nở, thể tích hạt tăng, độ nhớt của hỗn hợp cũng tăng lên. Trong giai đoạn dịch hóa, cấu trúc hạt tinh bột bị phá vỡ và giải phóng ra các hạt amylase, amylosepectin dạng tự do, độ nhớt của hỗn hợp sẽ giảm xuống. Hóa học và hóa sinh: Nhờ có xúc tác hệ enzyme amylase, tinh bột sẽ bị thủy phân thành đường glucose, maltose và một số oligosaccharit khác. Ngoài ra, nếu chúng ta dịch hóa ở nhiệt độ cao, phản ứng Maillard sẽ xảy ra, một phần đường sẽ bị thủy phân tạo nên các hợp chất làm cho dịch thủy phân bị sẫm màu. 2.5. Lên men dịch đường 2.5.1. Mục đích: Chuyển đường thành rượu, khí cacbonic và các sản phẩm trung gian khác. 2.5.2. Nội dung Sau khi đường hóa xong dịch đường được làm lạnh tới 28-320C và được bơm vào thùng lên men.Ở đây dưới tác dụng của nấm men, đường sẽ biến thành rượu, khí cacbonic và các sản phẩm trung gian khác. Lên men xong ta thu được hổn hợp gồm rượu, nước và bã gọi là giấm chin hay là cơm hèm. 2.5.3. Phương pháp thực hiện: Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng Nhân giống trong phòng thí nghiệm Nhân giống trong sản xuất Lên men Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng Quá trình chuẩn bị môi trường được thực hiên trong thiết bị hình trụ đứng, bên trong có cánh khuấy. Các bước thực hiện: Bổ sung thêm nước pha loãng dịch thủy phân về nồng độ đường thích hợp cho nấm men sử dụng trong quá trình lên men Bổ sung các chất dinh dưỡng cho nấm men( các chất dinh dưỡng đã chuẩn bị sẳn dạng dung dịch) Chỉnh pH môi trường về giá trị thích hợp cho giống nấm men sử dụng Môi trường đã chuẩn bị xong được bơm vào thiết bị lên men. Trên đường ống dẫn môi trường vào thiết bị lên men, người ta sẽ bơm huyền phù nấm men vào . Cần tính toán lưu lượng của bơm môi trường và bơm huyền phù nấm men sao cho các tế bào giống được phân bố đều trong nấm men. Nhân giống trong phòng thí nghiệm Nấm men sử dụng là Saccharomyces cerevisiae, mang yêu cầu sau: Phát triển mạnh trong dịch đường lên men. Tiết ra hệ enzyme nhiều lên men nhanh chúng và hoàn toàn. Lên men được ở nhiệt độ tương đối cao. Chịu được nồng độ cồn cao. Chịu được môi trường có độ acid cao. Nhiệt độ tối ưu: 25-300C Lượng dịch trong bình Nồng độ pha loãngpH Nhiệt tỏa Thời gian Trong ống nghiệm 10ml 90 ml trong bình 250 ml 900 ml trong bình 2 lit 9 lit trong bình 15 lit 13 ÷14 13 ÷ 14 13 ÷ 14 15 ÷ 18 4,5 ÷ 5,0 4,5 ÷ 5,0 4,5 ÷ 5,0 4,8 ÷ 5,2 30 ± 1 30 ± 1 30 ± 1 30 - 32 24 18 ÷24 18 ÷24 15 ÷18  Nhân giống nấm men trong sản xuất Phương pháp nhân giống trong sản xuất: sử dụng phương pháp bán liên tục Quy trình nuôi cấy: Dịch đường hóa được cho vào thùng đường hóa thêm, duy trì đường hóa tiếp khoảng 1,5 – 2 giờ. Dùng H2SO4 điều chỉnh pH đến 4,0 – 3,8; thanh trùng trong 1 giờ ở nhiệt độ 85 – 860C bằng hơi nước. Làm lạnh dịch xuống 300C rồi đưa xuống hai thùng nhân giống nấm men. Nấm men từ thùng men giống được tháo xuống hai thùng này. Dịch đường và nấm men chiếm khoảng 40 – 50% thể tích mỗi thùng. Tại đây nấm men sẽ phát triển gián đoạn trong 15 – 18 giờ. Trong quá trình phát triển, nhiệt độ được điều chỉnh bằng cách dội nước lạnh ở bên ngoài thùng.. Song song với việc nấm men phát triển trong thùng nhân giống nấm men, tại thùng đường hóa thêm, tiếp tục cho dịch đường hóa vào và xử lý như bước 1 Sau 15 – 18 giờ, cho dịch đường ở thùng đường hóa thêm xuống thùng nhân giống nấm men. Rồi trộn đều. Để nấm men phát triển thêm trong vòng 5 – 8 giờ, tháo 50% lượng men ở hai thùng nhân giống nấm men vào thùng lên men. Song song với bước 4, cho dịch đường vào thùng đường hóa thêm và tiến hành như bước 1. Chất lượng men giống đạt yêu cầu: Số tế bào trong 1ml: 100 – 120 triệu Số tế bào nảy chồi: 10 – 15% Số tế bào chết < 5% Độ chua: pH = 4 Mức nhiễm khuẩn 1tb/ml Lên men Lên men gián đoạn Đặc điểm: Quá trình lên men diễn ra trong một thùng Quy trình lên men: Vệ sinh thùng, ống dẫn, van. Thanh trùng bằng hơi nước ở nhiệt độ 95 – 1000C trong 50 – 60 phút. Sau đó làm lạnh đến 300C Lúc này men giống và dịch đường được đổ song song vào. Thời gian cho vào khoảng 6–8h thì đầy thùng. Nhiệt độ lên men nhỏ hơn 330C Quá trình lên men về cuối có nhiệt độ phải là 280C Ưu điểm: dễ xử lý khi bị nhiễm Nhược điểm: năng suất thấp. Lên men liên tục Đặc điểm: dịch đường và men giống được cho vào thùng đầu – gọi là thùng lên men chính, luôn chứa một lượng lớn tế bào trong 1 ml dịch. Khi đầy thùng đầu thì dịch lên men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và cuối cùng là thùng chứa giấm chín. Lên men cấp 1 (2 thùng)  Lên men cấp 2  Lên men chính từ 8 – 10 thùng. Thùng lên men cấp I có dung tích bằng 25 – 30% so với thùng lên men cấp II. Thùng lên men cấp II có dung tích bằng 30 – 60% so với thùng lên men chính. Các thùng lên men cấp I được đặt phía trên thùng cấp II để tự chảy. Thùng lên men cấp II được đặt cao hơn thùng lên men chính (ít nhất là 1m), do quá trình lên men chính xảy ra mạnh, lượng bọt nhiều. Quy trình lên men: Giai đoạn 1: Chuẩn bị men giống tại 2 thùng lên men cấp 1 (thùng A và B) trong 3 – 4 giờ. Khi đạt yêu cầu tháo giống ở thùng A xuống thùng cấp 2. Lúc này vệ sinh thùng A (thanh trùng, tẩy acid (1,8 – 2,4g H2SO4 trong lít nước), làm lạnh). Tiếp tục lên men ở thùng A bằng cách lấy 25 – 30% men giống tại thùng B trộn tiếp với dịch đường. Lượng men từ thùng B còn lại được cho xuống thùng cấp 2. Lúc này vệ sinh thùng B. Tiếp tục lên men ở thùng B bằng cách lấy 25 – 30% men giống tại thùng A trộn tiếp với dịch đường.Lượng men từ thùng A còn lại được cho xuống thùng cấp 2. Lặp lại quy trình. Giai đoạn 2: Tại thùng lên men cấp 2: cho đầy dịch đường, acid hóa (1 – 1,25g/l) để lên men được 5 – 6% (độ lên men). Sau đó được tháo xuống thùng lên men chính Giai đoạn 3: Tại thùng lên men chính thứ nhất, khi trào đầy sẽ tràn sang thùng thứ 2, cứ thế tiếp tục. Các thùng lên men chính được sử dụng luân phiên nhau để có thể làm vệ sinh (24 – 30h/lần). Số tế bào ở thùng lên men chính được khống chế nằm trong khoảng 100 – 120 triệu/ ml Thùng lên men chính thứ nhất giữ ở nhiệt độ 25 – 270C Thùng lên men chính thứ 2 và 3 giữ ở nhiệt độ 27 – 300C Các thùng lên men chính còn lại giữ ở nhiệt độ 27 – 280C. Các biến đổi Sinh học: xảy ra sự trao đổi chất và sinh trưởng của nấm men giống. Hóa sinh và hóa học Đường lên men sẽ chuyển thành ethanol, CO2 và hình thành hàng trăm hợp chất hóa học khác nhau là những sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu. Chúng được chia thành bốn nhóm chính: aldehyde và ketone, rượu, acid hữu cơ và ester. Vật lí: Nhiệt độ canh trường tăng lên do một phần năng lượng từ quá trình trao đổi chất của nấm men được thải ra ngoài dưới dạng nhiệt năng. Hóa lí: Một phần khí carbon dioxide được nấm men sinh ra sẽ hòa tan vào canh trường, một số hợp chất keo bị kết tủa do sự thay đổi pH. 2.6. Chưng cất và tinh chế 2.6.1. Cơ sở khoa học Chưng cất là quá trình phân riêng hổn hợp các chất lỏng có khả năng bay hơi khác nhau. Sự khác nhau về khả năng bay hơi thể hiện qua sự chêch lệch nhiệt độ sôi. Chưng cất rượu là quá trình tách rượu và các tạp chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chin . Kết quả thu được là cồn thô hoặc rượu thô. Tinh chế hay tinh luyện là quá trình tách các tạp chất ra khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn. Sản phẩm thu được là cồn tinh chế có nồng độ 95,6- 96,5% V. 2.6.2. Mục đích công nghệ Chủ yếu khai thác để tách và nâng cao nồng độ của một cấu tử nào đó trong hỗn hợp. Dịch sau khi lên men có nồng độ etanol tương đối thấp không vượt quá 20%, do đó để thu hồi ethanol có nồng độ cao ta thực hiên quá trình chưng cất. 2.6.3. Phương pháp thực hiện Muốn tách cồn thô ra khỏi giấm chin và sau đó để nhận được cồn có chất lượng cao người ta có thể thực hiện theo nhiều phương pháp gián đoạn, bán liên tục hay liên tục. Chưng luyện gián đoạn Giấm chín được bơm vào thùng chưng cất 1, sau đó mở hơi đun cho tới sôi. Hơi rượu bay lên theo chiều cao tháp 2 được nâng cao nồng độ ra khỏi tháp vào thiết bị ngưng tụ và làm lạnh 3 rồi vào thùng chứa. Ưu điểm: Đơn giản Thao tác dễ Nhược điểm Thời gian cất mất 6-8g nên thùng chứa lớn Tốn vật liệu chế tạo mà năng suất thấp Nồng độ cồn không ổn định Tinh chế cồn : đối với cồn thô nhận được sau chưng cất, nếu đem tinh chế gián đoạn thì cần phải xử lí hóa chất. Giai đoạn 1: xử lý bằng hóa chất: NaOH (khử acid dùng để tạo muối không bay hơi) RCOOC2H5 + NaOH → RCOONa + C2H5OH R1COOH + NaOH → R1COONa + H2O KMnO4 và NaOH có tác dụng khử aldehyd. 2KMnO4 + 3CH3CHO + NaOH → 2CH3COOK + CH3COONa + 2MnO2 + H2O. Cần tính toán lượng hóa chất đưa vào vừa đủ không dư vì dư thì cồn cũng sẽ bị oxy hóa theo tạo thành acid và gây tổn thất. Pha loãng cồn thô tới nồng độ khoảng 50% theo thể tích. Dùng dung dịch NaOH 10% cho vào rồi khuấy đều, điều chỉnh tới pH = 8,5 – 9 Dùng dung dịch KMnO4 2% cho vào cồn thô và khuấy đều cho tới khi xuất hiện màu hồng đậm. Giai đoạn 2: Tinh chế Dùng hơi trực tiếp và gián tiếp đun tới t0 = 80 – 900C  để phản ứng xảy ra 1 – 2 giờ, đồng thời mở nhỏ nước đủ ngưng tụ phần hơi rượu bay lên. Sau đó mở van hơi gián tiếp đun tới sôi để hơi rượu bay lên đi tới bộ phận ngưng tụ. Kết quả đạt khoảng như sau: 3 – 5% cồn dầu: nhiều tạp chất 6 – 12% tiếp theo : nhiều tạp chất đầu 60 – 80% tiếp theo: sản phẩm chính 6 – 12% tiếp theo : loại 2 3 – 5%: rượu fusel (1030C) Chưng luyện bán liên tục Lên men xong giấm chín được bơm vào thùng chứa 1. Vì làm việc gián đoạn nên phải bố trí hai thùng chứa song song nhưng làm việc so le để ổn định phần nào nồng độ cồn thô trước khi vào tháp tinh. Thùng cất thô được đun trực tiếp bằng hơi có áp suất 0.8-1 kg/cm2. Hơi rượu bay lên được ngưng tụ ở 2 rồi vào thùng chứa 3,tiếp đó được liên tục đưa vào tháp tinh chế 4. ở 4 cũng được đun bằng hơi trực tiếp,từ đĩa tiếp liệu xuống đáy nồng độ cồn giảm dần đến đáy tháp còn 0.015-0.03% rồi ra ngoài. Nhiệt độ đáy tháp phải 103-1050C. hơi rượu bay lên được tăng dần nồng độ, phần lớn được ngưng tụ ở 5 rồi hồi lưu về tháp.Một phần nhỏ chưa kịp ngưng còn chứa nhiều tạp chất được đưa sang ngưng tụ tiếp ở 6 và lấy ra ở dạng cồn đầu. Cồn sản phẩm được lấy ra ở dạng lỏng được làm lạnh ở 7 rồi vào thùng chứa và vào kho. Chưng luyện liên tục: Có rất nhiều dạng 2 tháp gián tiếp – 1 dòng 3 tháp gián tiếp 3 tháp + 1 tháp fusel bằng 4 tháp Sau đây giới thiệu hệ thống ba tháp gián tiếp: Thuyết minh sơ đồ: Giấm chín được bơm lên bồn cao vị 1, sau đó tự chảy vào bình hâm giấm 2. Ở đây giấm chin được hâm trực tiếp bằng hơi rượu ngưng tụ đến nhiệt độ 70-800C rồi chảy qua bình tách CO2 số 3 rồi vào tháp 4. Khí CO2 và hơi rượu bay lên được ngưng tụ ở 6 qua 7 rồi ra ngoài. Tháp thô được đun nóng bằng hơi trực tiếp,hơi rượu đi từ dưới lên, giấm chảy từ trên xuống nhờ đó quá trình truyền khối được thực hiện,sau đó hơi rượu được ra khỏi tháp và được ngưng tụ ở 2 rồi 6 qua 7 và đi ra ngoài. Chảy xuống tới đáy nồng độ rượu trong cồn trong giấm còn khoảng 0.015-0.03% V được thải ra ngoài gọi là bã rượu. Muốn kiểm tra rượu sót trong bã ta phải ngưng tụ ở dạng hơi cân bằng với pha lỏng. Hơi ngưng tụ có nồng độ 0.4-0.6% là đạt yêu cầu. Nhiệt độ đáy 103-1050C. Phần lớn rượu thô (90-95%) liên tục đi vào tháp aldehyt số 8. Tháp này cũng dung hơi trực tiếp, hơi rượu bay lên được ngưng tụ và hồi lưu đến 95%, chỉ điều chỉnh lượng nước làm lạnh và lấy ra khoảng 3-5%n gọi là cồn đầu. Một phần rượu thô (5-10%) ở 6 hồi lưu về đỉnh tháp aldehyt vì chứa nhiều tạp chất. Sau khi tách bớt tạp chất, rượu thô từ đáy tháp aldehyt số 8 liên tục đi vào tháp tinh 11 với nồng độ 35-45%V . Tháp tinh chế cũng được cấp nhiệt bằng hơi trực tiếp, hơi bay lên được nâng dần nồng độ sau đó ngưng tụ ở 12 rồi hồi lưu về tháp. Bằng cách điều chỉnh lượng nước làm lạnh ta lấy ra 1.5-2% cồn đầu rồi cho hồi lưu về đỉnh 8. Cồn sản phẩm dược lấy ra dạng lỏng,làm lạnh và cho vào bình chứa. Các biến đổi xảy ra trong quá trình chưng cất Các biến đổi chính trong quá trình chưng cất chủ yếu là sự thay đổi về pha diển ra trong suốt quá trình chưng cất. Kèm theo sự thay đổi về pha, sự thay đổi về thành phần hóa học trong hai hai pha diễn ra liên tục trong pha lỏng càng lúc càng nhiều cấu tử khó bay hơi là nước , trong pha khí càng lúc càng nhiều cấu tử dễ bay hơi là rượu. sự thay đổi về thành phần hóa học thường dẫn đến sự thay đổi về các tính chất hóa lí khác như tỷ trọng, độ nhớt …Ngoài ra, trong dịch dấm chin còn xảy ra nhiều phản ứng hóa học khác nhau như phản ứng oxy hóa các aldehude, phản ứng Maillard giữa đường khử sót và acid amin, phản ứng ester hóa giữa rượu và acid, phản ứng phân hủy đường. 2.7. Phối trộn Mục đích Phối trộn cồn tinh luyện với nước và các nguyên liệu phụ khác để đạt được nồng độ yêu cầu. Tùy theo tỷ lệ các thành phần phối trộn mà chất lượng Vodka thành phẩm sẽ thay đổi theo. Hai thành phần chính chiếm hàm lượng cao nhất trong quá trình phối trộn là ethanol và nước. Những biến đổi xảy ra trong quá trình phối trộn Khi phối trộn ethanol với nước sẽ xảy ra hai hiện tượng vật lý quan trọng là tỏa nhiệt và giảm thể tích. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm của Fertman (1968) cho thấy nhiệt lượng tỏa nhiều nhất khi nồng độ cồn trong hỗn hợp sau phối trộn là 30%m/m – tương đương với 36,25%v/v. Nếu nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn thì nhiệt lượng tỏa ra sẽ giảm đi. Chúng ta cần lưu ý đến vấn đề này vì khi nhiệt độ tăng quá cao trong quá trình phối trộn sẽ làm tăng độ tổn thất rượu. Đối với hiện tượng giảm thể tích, các số liệu thực nghiệm cho thấy với nồng độ cồn trong hỗn hợp sau khi phối trộn là 46%m/m-tương đương với 53,3%v/v- thì sự giảm thể tích phối trộn với nước là cao nhất. Nếu ta tăng hoặc giảm độ cồn thì mức độ giảm thể tích của hỗn hợp sau khi phối trộn sẽ giảm đi. Chúng ta cần lưu ý đến vấn đề này khi tính toán thể tích các thành phần nguyên liệu sử dụng để có đươc thể tích sản phẩm theo đúng yêu cầu. Hiện tượng tỏa nhiệt và giảm thể tích khi phối trộn cồn với nước chứng tỏ có sự tương tác giữa các phân tử cồn và nước. Tuy nhiên, cồn và nước trong hỗn hợp sau khi phối trộn vẫn không bị mất đi những tính chất ban đầu của chúng và ta có thể tách chúng một cách dễ dàng bằng phương pháp chưng cất. Theo Mendeleev D.I thì sự tương tác giữa ethanol và nước sẽ tạo ra những “phức chất hydarat” không bền. Mức độ tương tác sẽ phụ thuộc vào nồng độ cồn trong dung dịch, áp suất và nhiệt độ. Phương pháp thực hiện Trước khi thực hiện quá trình phối trộn chúng ta cần chuẩn bị từng thành phần nguyên liệu theo một quy trình riêng. Đối với cồn tinh luyện và nước là hai thành phần chính của sản phẩm, chúng ta chỉ cần xác định chính xác thể tích sử dụng của mỗi thành phần. Quá trình phối trộn được bắt đầu từ hai nguyên liệu chính là cồn tinh luyện và nước. Sau đó, người ta mới bổ sung vào hỗn hợp syrup và các dung dịch nguyên liệu phụ khác. Sự phối trộn cồn tinh luyện với nước có thể thực hiện theo phương pháp gián đoạn hoặc liên tục. Phương pháp gián đoạn: Thiết bị có dạng hình trụ đứng và được làm bằng thép không gỉ. Tỷ lệ giữa đường kính và chiều cao của thiết bị xấp xỉ 1,0-1,2. Quy trình phối trộn như sau: Đầu tiên người ta sẽ cho Cồn tinh luyện vào thiết bị theo cửa (3). Cho cánh khuấy hoạt động, tốc độ tối đa là 500 vòng/phút rồi cho nước vào thiết bị theo cửa (2). Sau đó, cho lần lượt các dung dịch chứa nguyên liệu phụ vào thiết bị. Do thể tích các dung dịch này nhỏ hơn rất nhiều so với cồn tinh luyện và nước, người ta có thể sử dụng cửa (3) đề bổ sung chúng vào thiết bị. Bên cạnh việc sử dụng cánh khuấy, chúng ta có thể thực hiện bơm hồi lưu hỗn hợp qua hai cửa (10) và (8) để hỗn hợp đạt đến độ đồng nhất cao. Trước khi quá trình phối trộn kết thúc, công nhân sản xuất sẽ lấy mẫu để kiểm tra lại độ cồn trong hỗn hợp. Sau khi đã tiến hành kiểm tra độ cồn hỗn hợp trong thiết bị phối trộn, nếu giá trị nằm trong khoảng cho phép thì quá trình phối trộn được xem là kết thúc. Trong trường hợp ngược lại, chúng ta cần bổ sung thêm nước hoặc cồn để hiệu chỉnh. Thông thường tổng thời gian cho một mẻ phối trộn trong phương pháp gián đoạn tại nhà máy kéo dài không quá 2h. Phương pháp liên tục: Ở những nhà máy sản xuất Vodka với năng suất lớn, người ta sử dụng thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục để phối trộn cồn với nước. Thiết bị có cấu tạo rất đơn giản. Cồn tinh luyện sẽ được nạp thiết bị theo cửa (4), còn nước sẽ được đưa vào theo cửa (3). Người ta sử dụng bơm ly tâm để bơm liên tục cồn tinh luyện và nước vào bên trong thiết bị. Hỗn hợp sẽ đảo trộn bổ sung tại vùng (2) giữa hai tấm chắn dạng lưới (1) rồi thoát ra ngoài thiết bị theo cửa (5). 2.8. Quá trình lọc Mục đích Trong quá trình phối trộn cồn tinh luyện với nước và các nguyên liệu phụ, hỗn hợp có thể bị lẫn một ít tạp chất dạng lơ lửng. Chúng ta sẽ sử dụng phương pháp lọc để tách bỏ chúng. Biến đổi của nguyên liệu Sau khi lọc dung dịch trong suốt hầu như không thay đổi về thành phần hóa học và các thành phần khác, tuy nhiên có thay đổi về trạng thái, màu sắc, chất lượng tăng do tách hết tạp chất và loại được một số vi sinh vật không có lợi theo cặn. Phương pháp thực hiện Phổ biến nhất trong công nghệ sản xuất rượu Vodka là thiết bị lọc sử dụng vật liệu gồm cát và sỏi hoạt động theo nguyên tắc một dòng hoặc hai dòng. Thiết bị lọc hoạt động theo nguyên tắc một dòng: Hỗn hợp sẽ được đưa vào thiết bị tại phía đỉnh và sản phẩm sẽ được tháo ra liên tục tại cửa đáy. Áp suất trong quá trình lọc giao động trong khoảng 0,02÷ 0,06 MPa. Tốc độ chảy của hỗn hợp trong thiết bị từ 2÷6m/giờ. Sau một khoảng thời gian sử dụng (thường là 200÷300 giờ), vật liệu sẽ bị tắc nghẽn và làm giảm đáng kể tốc độ lọc. Khi đó, người ta sẽ bơm nước sạch vào thiết bị theo hướng từ dưới lên trên để rửa trôi các cặn bẩn. Thiết bị hoạt động theo nguyên tắc hai dòng Người ta nạp nguyên liệu vào thiết bị hai dòng, một dòng thông qua hệ thống (1) và chảy từ trên xuống và một dòng khác qua hệ thống (3) chảy từ dưới lên. Sản phẩm được tháo ra ngoài nhờ thiết bị hệ thống (2). Sau khoảng 5.000 ÷ 6.000 giờ làm việc, người ta cần tiến hành vệ sinh vật liệu lọc. Năng suất hoạt động của thiết bị lọc hai dòng thường là 2.000 ÷ 2.500 lít/giờ. 2.9. Xử lý bằng than hoạt tính Mục đích Quá trình xử lý bằng than hoạt tính giúp cho Vodka thành phẩm có độ trong suốt. Khi nói đến Vodka, người ta thường nghĩ ngay đến độ trong của sản phẩm. Đây là một trong những chỉ tiêu cảm quan quan trọng hàng đầu của Vodka. Ngoài ra, các nhà sản xuất còn cho rằng quá trình xử lý bằng than hoạt tính cũng góp phần cải thiện mùi và vị của sản phẩm. Tại CHLB Nga, các nhà sản xuất chỉ sử dụng than hoạt tính có nguồn gốc từ bạch dương hoặc dẻ trong công nghiệp Vodka. Gỗ bạch dương hoặc dẻ đầu tiên được xử lý carbon hóa trong thiết bị không có không khí, sản phẩm tạo thành sẽ được xử lý tiếp bằng hơi quá nhiệt. Khi đó than sẽ được hoạt hóa. Các tạp chất vô cơ trong than sẽ được loại bỏ và những mao quản trong than sẽ được bão hòa bởi oxy không khí. Kích thước hạt sẽ giao động từ 1,0 ÷ 3,5 µm. Một lít than hoạt tính loại sử dụng trong sản xuất Vodka nặng xấp xỉ 260g. Ngoài chức năng hấp phụ một số tạp chất ảnh hưởng xấu đến mùi vị của sản phẩm, các nhà nghiên cứu còn cho rằng than hoạt tính có khả năng xúc tác phản ứng chuyển hóa ethanol và một số tạp chất khác có trong rượu tạo thành các acid hữu cơ. Những acid này sẽ tác dụng với rượu tạo nên một số ester và ảnh hưởng tốt đến hương vị của Vodka (Fertman, 1968) Phương pháp thực hiện Trong sản xuất Vodka, có hai phương pháp xử lý Vodka bằng than hoạt tính. Phương pháp thứ nhất Bổ sung than hoạt tính vào thiết bị đã chứa sẵn hỗn hợp cồn, nước và nguyên liệu phụ. Tiến hành khuấy trộn hỗn hợp trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó sử dụng thiết bị lọc khung bản để tách than. Do các hạt than hoạt tính có kích thước nhỏ nên người ta thường sử dụng thêm bột trợ lọc để đảm bảo thu được dịch lọc trong suốt. Phương pháp thứ hai Bơm hỗn hợp cồn, nước và nguyên liệu phụ qua thiết bị dạng cột có chứa than hoạt tính bên trong. Cần tính toán và chọn lưu lượng dòng qua cột cho phù hợp để hỗn hợp có đủ thời gian tiếp xúc với than hoạt tính và có những biến đổi trong quá trình xử lý diễn ra đạt mức độ yêu cầu. Thiết bị được làm bằng thép không rỉ với thân hình trụ và hai đầu hình chỏm cầu. Chiều cao và đường kính phần thân trụ lần lượt là 4,2m và 0,7m. Tại đỉnh trên của thiết bị có cửa nạp hơi để tái sinh than và cửa để tháo sản phẩm và thoát hơi.Tại phần đáy có cửa được sử dụng để nạp hỗn hợp nguyên liệu cần xử lí vào bên trong thiết bị. Cách đỉnh đáy một khoảng 150mm là tấm lưới.Người ta sẽ đặt một tấm vải lên bề mặt tấm lưới và đổ than lên phía trên.Chiều cao của cột than trong thiết bị xấp xỉ 4m. Than được nạp vào thiết bị qua cửa (5) tháo ra ngoài qua cửa (7) . Tại vị trí số (2) người ta sẽ đặt một camrbiens nhiệt để xác định nhiệt độ bên trong cột khi tiến hành tái sinh than hoạt tính. Hoạt động của thiết bị lọc: hỗn hợp nguyên liệu cần xử lý sẽ được bơm vào cột theo cửa. Hỗn hợp tự dâng lên trong thiết bị và được tiếp xúc với than. Khi đó, sự hấp phụ và xúc tác sẽ xảy ra. Tốc độ dòng chảy của hỗn hợp nguyên liệu trong cột không vượt quá 2m/giờ. Cách làm việc của thiết bị như sau: Hỗn hợp nguyên liệu cần xử lí sẽ được bơm vào cột theo cửa (8). Hỗn hợp tự dâng lên trong thiết bị và và được tiếp xúc với than. Khi đó, sự hấp phụ và xúc tác sẽ xảy ra. Tốc độ dòng chảy của hỗn hợp nguyên liệu trong cột không vượt quá 2m/giờ. Sản phẩm được tháo ra ngoài qua cửa (4) . Sau một khoảng thời gian xử lí, khả năng hấp phụ và xử lí của than hoạt tính sẽ giảm dần, các nhà sản xuất cần thực hiện quá trình tái sinh than. Khi đó, người ta sẽ xông hơi vào thiết bị qua cửa (3). Nhiệt độ của của quá trình tái sinh than là 110÷130oC, thời gian kéo dài từ 3÷4 giờ. Chi phí hơi tiêu tốn trong quá trình tái sinh than hoạt tính xấp xỉ 4kg hơi/kg than. Hơi nước sẽ tách các tạp chất dễ bay hơi hấp phụ trên than. Cửa (4) được sử dụng để tháo hơi. Tại một số nhà máy, phần hơi thoát ra khỏi cột sau quá trình tái sinh than hoạt tính sẽ được dẫn cào thiết bị ngưng tụ để hồi cồn, hạn chế sự tổn thất cồn trong sản xuất. Thiết bị sau khi được xử lí bằng hơi nước sẽ tiếp tục được thổi không khí sạch để làm nguội than , đồng thời oxy sẽ lấp đầy các mao quản trong cấu trúc than hoạt tính. Khi nhiệt độ than trong cột giảm xuống còn 50÷55oC, quá trình tái sinh được xem là kết thúc. Tổn thất than hoạt tính trong quá trình tái sinh là không đáng kể.Tổng thời gian sử dụng than hoạt tính trong thiết bị có thể kéo dài đến 4 hoặc 5 năm. 2.10. Lọc và hiệu chỉnh độ cồn: Sau quá trình xử lí với than hoạt tính, một số hạt than bị lẫn vào sản phẩm. Do đó, các nhà sản xuất cần thực hiện quá trình lọc để tách cặn than. Phổ biến nhất hiện nay là thiết bị lọc có hình trụ với vật liệu lọc là cát và sỏi được sử dụng để tách than.Thiết bị này có cấu tạo tương tự như thiết bị lọc nước trên hình 2.5. Sau quá trình lọc, sản phẩm thu được sẽ đạt độ trong suốt. Tiếp theo, các nhà sản xuất cần lấy mẫu dịch lọc để kiểm tra lại lần nữa độ cồn của sản phẩm. Nếu độ cồn nằm ngoài khoảng giới hạn cho phép, chúng ta cần sử dụng cồn tinh luyện hoặc nước sạch để hiệu chỉnh lần cuối cùng. Quá trình hiệu chỉnh độ cồn được thực hiện trong thiết bị hình trụ đứng, có cánh khuấy bên trong. Cần lưu ý là phải tiến hành kĩ thuật khuấy trộn hỗn hợp để đảm bảo sản phẩm thu được có độ đồng nhất cao. Sau hiệu chỉnh, các nhà sản xuất phải lấy mẫu kiểm tra độ cồn một lần nữa trước khi rót sản phẩm vào bao bì. 2.11. Rót sản phẩm, đóng nắp và hoàn thiện sản phẩm Sản phẩm vodka được rót vào chai thủy tinh. Có nhiều quy trình rót vodka vào chai,đống nắp và hoàn thiện sản phẩm. Sau đây là một quy trình tiêu biểu: Tháo két chair a khỏi pallet→Tháo chai ra khỏi két→Rửa chai→Kiểm tra chai đã rửa→Rót vodka vào chai→Đóng nắp→Kiểm tra chai đã đóng nắp→Dán nhãn lên chai→Nạp chai vào thùng→Dán thùng→Vận chuyển vào kho bảo quản. Sau đây là 2 quá trình quan trọng trong quy trình trên. Đó là rót sản phẩm vào chai thủy tinh và đóng nắp chai. Quá trình rót vodka vào chai thủy tinh: Vodka thường được rót vào chai thủy tinh trong suốt có thể tích 0,5l hoặc 1l. Tuy nhiên trên thị trường hiện nay, chúng ta thấy một số thương hiệu vodka được rót vào chai 0,25l; 0,1l,hoặc 0,05l. Sản phẩm đựng trong chai có dung tích nhỏ như loại chai 50ml thường được bày bán như quà lưu niệm của một thành phố hoặc vùng lãnh thổ gắn liền với một thương hiệu vodka nào đó. Khác với nhóm thức uống có CO2, quá trình rót vodka vào chai thủy tinh được thực hiện trong điều kiện áp suất bình thường. Hình 5.8 giới thiệu sơ đồ cấu tạo của một thiết bị rót sản phẩm. Thiết bị rót gồm có phần đế(14), phía trên là rotor, trục đứng(12) và cơ cấu bánh vis(13). Phía trên cùng là thùng(5) chứa sản phẩm, bên dưới là trục đỡ(9), vòi rót(8), bàn xoay(3), bàn nâng chai(4) khi rót. Bộ phận (15) có chức năng đưa chai vào thiết bị. Bánh xe hình sao(16) sẽ phân phối chai vào các vị trí rót trong thiết bị, còn bánh xe hình sao(20) có chức năng tháo chai đã rót sản phẩm ra khoải thiết bị. Giữa hai bánh xe hình sao (15) và (20) là bộ phận phân cách (18) giữa vùng nạp chai/tháo chai và tấm chắn (19). Chúng sẽ hạn chế hiện tượng tắc nghẽn khi nạp chai vào thiết bị và khi tháo chai ra ngoài . Trong quá trình hoạt động, băng tải (17) dẫn chai sạch đến thiết bị rót. Bộ phận (16) đưa chai từ băng tải đến đến bánh xe hình sao (15) để nạp chai vào thiết bị. Tiếp theo, chai được đặt lên bàn nâng (4) và được đẩy lên trên theo phương thẳng đứng để tiếp xúc với vòi rót (8). Sau khi chai được rót đầy sản phẩm, bàn nâng (4) sẽ hạ xuống. Rotor xoay sẽ đưa chai ra ngoài thiết bị rót nhờ bánh xe hình sao (20). Sau cùng, chai được đặt lên băng tải để đưa qua thiết bị đóng nắp chai. Bàn nâng (4) là một bộ phận quan trọng của thiết bị rót sản phẩm. Nó dạng hình trụ, bên trong có thanh nối (11). Một đầu thanh nối được gắn với đĩa tròn của bàn nâng. Thanh nối (11) được ép chặt vào lò xo hướng lên, con lăn (2) có khả năng tự dịch chuyển theo bộ phận định vị (10). Kết cấu này sẽ điều khiển độ cao của bàn nâng trong quá trình rót sản phẩm vào chai. Khi chai rỗng được đưa lên bàn nâng (4) hoặc khi tháo chai đã được châm đầy từ bàn nâng (4) ra bên ngoài thiết bị,đĩa tròn của bàn nâng được hiệu chỉnh tai vị trí thấp nhất. Ngược lại trong quá trình rót sản phẩm vào chai, đĩa bàn của bàn nâng được hiệu chỉnh tại vị trí cao nhất để miệng chai được áp sát vào rót. Thiết bị hoạt động với độ chênh lệch thể tích sản phẩm rót trong mỗi chai lag 0,4%. Hình 5.9 giới thiệu sơ đồ cấu tạo của một dạng thiết bị rót khác cũng hoạt động trong điều kiện áp suất thường. Thiết bị trên hình 5.9 có năng suất thiết kế là 6000 chai/giờ với 16 vòi rót. Tốc độ xoay của trục thiết bị là 6,25 vòng/phút. Đối với chai thủy tinh có dung tích là 0,5l, sai số thể tích khi rót sản phẩm vào chai có thể là ±4ml. Đóng nắp chai thủy tinh Chai thủy tinh đựng vodka thường được đóng bằng nắp nhôm. Bên dưới nắp nhôm là một lớp đệm thường làm bằng carton hoặc nhựa tổng hợp ơ hai bên mặt của lớp đệm, người ta thường dán thêm một lớp cellophane mỏng nhằm mục đích đảm bảo độ kín cho sản phẩm chứa trong chai. Hiện nay, trong nghành công nghiệp vodka có nhiều dạng thiết bị tạo nắp và đóng nút chai điều khiển tự động. Chúng hoạt động theo những nguyên lý khác nhau. Hình 5.10 giới thiệu sơ đồ hoạt động của một dạng thiết bị tạo nắp và đóng nút chai. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống tạo hình nắp và đóng nắp chai tự động như sau: Đầu tiên, cuộn nhôm dạng tấm với độ dày 0,2mm sẽ được các con lăn (5) kéo qua chài dập đôi (4) để tạo nên các nắp nhôm. Bàn xoay (13) có thể quay tròn định kì. Phần đệm carton của nắp nhôm sẽ được bộ phận (1) đẩy vào các vị trí hốc trống của bàn xoay (13). Tiếp theo, các nắp nhôm được tạo thành từ chài dập đôi (4) sẽ được khí nén đẩy theo ống dẫn (3) đến vị trí các hốc của bàn xoay (13) đã chứa sẵn các phần đệm của nắp. Bộ phận (11) có chức năng ép sát phần đệm vào nắp nhôm để tạo nên nắp ghép hoàn chỉnh. Nguyên tắc hoạt động của bộ phận (11) là sử dụng một pittong để nâng lên đẩy phần đệm ép chặt vào đầu nắp, đồng thời các tay đòn (12) sẽ nén ép tại ba vị trí khác nhau trên thân nắp. Các nắp nhôm hoàn chỉnh sẽ được khí nén đưa qua hệ thống dẫn băng tải (10) theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên. Kế tiếp, các nắp sẽ dịch chuyển trong máng dẫn (6) và đi đến bộ phận (7) để gắn lên miệng chai. Các chai đựng Vodka từ thiết bị rót theo băng tải dịch chuyển đến thiết bị kiểm tra rồi đến thiết bị dán nhãn chai. 2.12. Đánh giá sản phẩm Vodka Vodka được bảo quản nơi thoáng mát và nhiệt độ phòng. Chất lượng Vodka được đánh giá thông qua hai nhóm chỉ tiêu là hóa lí và cảm quan. Do hàm lượng ethanol trong Vodka khá cao nên các nhà sản xuất thường không xác định các chỉ tiêu vi sinh cho sản phẩm. Tùy theo đặc thù của mỗi thương hiệu vodka mà các nhà sản xuất tự đề xuất các mức giới hạn cho những chỉ tiêu chất lượng. Nhóm chỉ tiêu cảm quan bao gồm độ trong, màu sắc, mùi và vị của Vodka. Nhóm chỉ tiêu hóa lý gồm có nồng độ cồn, aldehyde, rượu cao phân tử, este, methanol, độ kiềm… nồng độ cồn của vvodka thường là 40% v/v hoặc 45%v/v. Bảng giới thiệu yêu cầu về một số chỉ tiêu hóa lý của vodka của Nga: STTTên chỉ tiêuĐơn vị đoMức giới hạn1Độ kiềmml dung dịch HCl 0,1N/100ml sản phẩm3,52Aldehyde tổng(tính theo CH3CHO)mg/l83Rượu cao phân tử( tính theo rượu isoamylic)mg/l44Este (tính theo ethylacetate)mg/l305Methanol mg/lkhông có KẾT LUẬN Sản lượng Vodka năm 2008 tổng cộng là 512,7 triệu thùng, Vodka trở thành mặt hàng đa năng nhất trong công nghiệp rượu mạnh toàn cầu hiện nay. Bởi Vodka không những chỉ được dùng như 1 thức uống riêng mà đa số đều được pha chế dưới dạng cocktail với nhiều loại cách thức khác nhau tùy theo nhu cầu. Quy trình sản xuất Vodka có các bước thực hiện như quy trình sản xuất cồn Etylic, ngoài ra còn có thể thêm các hương liệu khác và luôn cần bổ sung phương pháp lọc để tăng độ cồn và độ tinh sạch cho sản phẩm Vodka. Bên cạnh trình bày về chi tiết kĩ thuật của từng bước trong quy trình, những biến đổi của nguyên liệu trong sản xuất cũng được đề cập đến, điều này được tìm hiểu nhằm giải thích cho những mục đích sử dụng loại thiết bị và máy móc phù hợp. Điều đặc biệt đối với quy trình sản Vodka đó là bước bổ sung hương liệu và thực hiện xử lý với than hoạt tính để khử mùi và màu trong sản phẩm. Đây là bước đòi hỏi trình độ sản xuất cao nhất để sản phẩm Vodka đạt được chất lượng tốt nhất theo yêu cầu của mặt hàng. Với tiến độ phát triển kĩ thuật nhanh chóng như hiện nay, sẽ còn có những thiếu sót về cập nhật kiến thức mới, vẫn mong nhận được sự đóng góp từ các bạn.  NGUỒN THAM KHẢO Giáo trình công nghệ đồ uống- Trường ĐHCN TPHCM- năm 2008. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC UỐNG trang (198-223) Tác giả: Lê Văn Việt Mẫn – Nhà xuất bản Đại Học QG TP.HCM.  HYPERLINK ""   HYPERLINK ""   HYPERLINK ""