Công nghệ sản xuất rượu Tequila - Mexico

1 MỤC LỤC: 1. Giới thiệu chung .......................................................................................................................... 3 2. Nguyên liệu ................................................................................................................................. 3 3. Giống vi sinh vật ......................................................................................................................... 5 4. Quy trình công nghệ sản xuất Tequila ......................................................................................... 6 5. Giải thích quy trình công nghệ .................................................................................................... 7 5.1 Cắt lõi .................................................................................................................................. 7 5.2 Nấu ...................................................................................................................................... 7 5.3 Khai thác dịch chiết ............................................................................................................. 9 5.4 Hoạt hóa nấm men khô Chuẩn bị môi trường và cấy giống .............................................. 11 5.5 Chuẩn bị môi trường và cấy giống .................................................................................... 11 5.6 Lên men ............................................................................................................................. 11 5.7 Ly tâm ................................................................................................................................ 13 5.8 Chưng cất ........................................................................................................................... 13 5.9 Tàng trữ ............................................................................................................................. 14 5.10 Phối trộn .......................................................................................................................... 16 5.11 Lọc ................................................................................................................................... 16 5.12 Rót sản phẩm vào chai, đóng nắp chai và dán nhãn ........................................................ 16 6. Sản phẩm ................................................................................................................................... 17 6.1 Chỉ tiêu sản phẩm .................................................................................................................... 17 6.2 Phân loại sản phẩm ................................................................................................................ 17 7. Tài liệu tham khảo ..................................................................................................................... 20 Danh mục hình vẽ: Hình 2.1: Cây Blue Agave ............................................................................................................... 3 Hình 2.2: Thu hoạch Blue Agave .................................................................................................... 3 Hình 2.3: Công thức phân tử Inulin, với n khác nhau phụ thuộc vào độ tuổi của cây Blue Agave (Mendez, 1999) ...................................................... 4 Hình 2.4: Piloncillo ......................................................................................................................... 5 Hình 5: ............................................................................................................................................ 5 Hình 6: Nồng độ cồn trong quá trình lên men khi sử dụng chủng nấm men tự nhiên so với chủng nấm men thương mại chịu nhiệt ............................................................................... 6 Hình 7: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất rượu Tequila ..................................................... 7 Hình 5.1: Lõi pinas được cắt làm đôi .............................................................................................. 8 Hình 5.2.1: Lò nấu bằng gạch ......................................................................................................... 9 Hình 5.2.2: Nồi nấu bằng thép (Autoclave) .................................................................................... 9 Hình 5.2.3: Giản đồ nấu trong lò gạch và trong autoclave .............................................................. 9 Hình 5.3.1: Tahona ........................................................................................................................ 10 Hình 5.3.2: Thiết bị nghiền ép công nghiệp .................................................................................. 10 Hình 5.3.3: Sơ đồ hệ máy ép ......................................................................................................... 10 Hình 5.6.1: Nồng độ cồn trong quá trình lên men khi sử chủng ....................................................... nấm men thương mại chịu nhiệt ở 260C và 370C .......................................................... 13 Hình 5.6.2: Bồn lên men ................................................................................................................ 13 Hình 5.8.1: Thiết bị chưng cất “Alambique” ................................................................................. 14 Hình 5.8.2: Thiết bị chưng cất bằng thép không gỉ ....................................................................... 14 Hình 5.9: Thùng tàng trữ bằng gỗ sồi ............................................................................................ 15 Hình 5.10.1: Thiết bị lọc ép sử dụng dĩa lọc ................................................................................. 16 2 Hình 5.10.2: Thiết bị lọc ép sử dụng cột lọc ................................................................................. 16 Hình 5.12: Đóng chai sản phẩm .................................................................................................... 17 Hình 6.2.1: Một vài sản phẩm Tequila Blanco .............................................................................. 18 Hình 6.2.2: Một vài sản phẩm Tequila Joven ................................................................................ 19 Hình 6.2.3: Một vài sản phẩm Tequila Reposado ......................................................................... 19 Hình 6.2.4: Một vài sản phẩm Tequila Añejo ............................................................................... 19 Hình 6.2.5: Một vài sản phẩm Tequila Extra Añejo ...................................................................... 20 Danh mục các bảng: Bảng 1: Thành phần hóa học lõi “pinas” ................................................................................... 4 Bảng 2: Ảnh hưởng của tỉ lệ C:N đến lượng isoamyl sinh ra................................................ 12 Bảng 3: Phần trăm các ester được xác định trong sản phẩm Blanco Tequila ......................... 12 Bảng 4: Một số chỉ tiêu hóa lý của rượu Tequila ............................................................. 17 3 1. Giới thiệu chung: Tequila là một sản phẩm rượu chưng cất nổi tiếng của Mexico thông qua quá trình lên men dịch chiết từ nguyên liệu là cây Blue Agave. Khu vực sản xuất: Trước đây Tequila được sản xuất ở 2 khu vực chính là: - Tequila- Amatitán: phát triển ở cuối thế kỉ 17 - Cao nguyên Jalisco: xuất hiện ở thập niên cuối của thế kỉ 19. Ngoài ra Tequila còn được sản xuất ở các bang như Michoacan, Guanajuato, Nayarit và Tamaulipas. * Hiện nay theo như CRT (Consejo Regulado de Tequila) quy định, có 4 khu vực sản xuất Tequila là: - Khu vực phía Tây và Tây Bắc bang Jalisco cộng với những hạt ở bang Michoacan và Guanajuato. - Khu vực Tequila ở trung tâm bang Jalisco cộng với những hạt của bang Nayarit. - Khu vực phía Đông và Đông Nam bang Jalisco (bao gồm cả khu vực Altos). - Khu vực cuối cùng là bang Tamaulipas. Phân loại Tequila: Hiện nay Tequila được phân thành 2 nhóm chính: - 100% de Agave (hay 100% Agave Tequila): đường sử dụng trong quá trình lên men có nguồn gốc hoàn toàn từ Blue Agave.Loại Tequila này phải được đóng chai ở Mexico. - Mixto Tequila (hay Tequila): đường sử dụng trong quá trình lên men gồm 51% đường từ Blue Agave và 49% có nguồn gốc từ các nguồn nguyên liệu khác.Thông thường sử dụng đường mía.Mixto Tequila không bao giờ được dán nhãn là Mixto mà chỉ là Tequila. 2. Nguyên liệu: Cây Blue Agave: Tên khoa học là Agave Tequilana Weber Var. Azul - Tiêu chuẩn chọn nguyên liệu: + Phải là loài Blue Agave + Phải được trồng và thu hoạch trong những khu vực đã quy định bởi CRT. + Hàm lượng đường: tối thiểu là 24% + Dịch chiết: 0.572 ml/g + pH: 5.2 Hình 2.1: Cây Blue Agave - Thu hoạch Blue Agave: Sau khi trồng được từ 8 đến 12 năm tuổi, được thực hiện bởi các Jimador, sẽ dùng dụng cụ gọi là “coa” để cắt các cây ra khỏi mặt đất,sau đó tiếp tục cắt bỏ các lá bảo vệ xung quanh rồi lấy phần lõi “pinas” chất lên xe chở về các nhà máy càng nhanh càng tốt,nhằm tránh việc giảm khối lượng của nguyên liệu.Một Jimador thành thạo có thể thu hoạch khoảng 1tấn mỗi ngày. Hình 2.2: Thu hoạch Blue Agave. 4 - Bảo quản Blue Agave nguyên liệu: tránh nắng và mưa nhằm hạn chế sự héo nguyên liệu và sinh trưởng của nấm mốc. - Các “pinas”: nặng khoảng từ 20 đến 90 kg, có khi lên đến 150-200 kg,hình dạng trông giống như quả dứa hoặc cái nón thông.Tại nhà máy, các “pinas” sẽ được kiểm tra lại lần nữa để loại bỏ các lõi “pinas” bị hư hại bởi các sinh vật khác.Các lõi “pinas” thích hợp sẽ được phân tích đánh giá bởi quy trình kiểm soát AOAC (1990) các chỉ tiêu như hàm lượng đường khử (sau khi thủy phân inulin), pH, độ ẩm , hàm lượng chất xơ, hàm lượng tro… Bảng 1: Thành phần hóa học lõi “pinas”: * Inulin là một oligosaccarid thuộc nhóm fructan β (2-1) fructofuranosyl được liên kết tới 1 gốc glucose cuối cùng.Cấp độ polymer hóa chính xác của inulin trong agave thì chưa được biết chính xác, tuy nhiên tối thiếu là 20 gốc fructose và không vượt quá 30 đến 35 gốc. Hình 2.3: Công thức phân tử Inulin, với n khác nhau phụ thuộc vào độ tuổi của cây Blue Agave (Mendez, 1999). Nước: Nước được sử dụng trong quá trình nghiền cắt các lõi “pinas”,pha loãng dịch chiết về giá trị nồng độ chất khô thích hợp cho quá trình lên men.Các yêu cầu chất lượng của nước cũng tương tự như trong công nghệ sản xuất ethanol.Ngoài ra nước còn được dùng để pha loãng dịch cất để đem đi tàng trữ hoặc để pha loãng rượu sau tàng trữ về nồng độ cồn theo yêu cầu tùy loại sản phẩm.Nước phải đạt tiêu chuẩn giống như trong công nghệ sản xuất các sản phẩm có cồn khác hoặc cao hơn. Azul Azul 2 Nước Protein Fiber Inulin Đường khử Ash pH 62 0.02 11.8 20.01 1.03 2.5 5.5 60 0.02 11 24 1.5 2.7 4.6 5 Đường: đối với sản phẩm Mixto Tequila,có thể sử dụng các loại đường có thể lên men để bổ sung vào dịch chiết chuẩn bị cho quá trình lên men.Thường dùng nhất là đường mía và một loại đường ở Mexico gọi là Piloncillo, hay còn gọi là Panocha/Panela, là loại đường mía thô không qua tinh luyện, sản phẩm có dạng hình nón, màu nâu.Ngoài ra có thể sử dụng mật rỉ và sirup đường từ tinh bột ngô được thủy phân bởi acid hoặc enzyme.Tất cả các loại đường này thường được phân tích xác định hàm lượng chất khô, hàm lượng đường khử có thể lên men. Hình 2.4: Piloncillo Các hợp chất chứa nitơ: thông thường sử dụng urea,muối, ammonium sulfate, ammonium phosphate hay magie sulfate để bổ sung nitơ vào dịch chiết cho nấm men sinh trưởng. Các phụ liệu khác: chất màu Caramel, Glycerine, chất chiết từ cây sồi, syrup đường.. 3. Giống vi sinh vật: Một vài nhà sản xuất dùng hệ vi sinh vật trong nguyên liệu để thực hiện quá trình lên men rượu Tequila.Tuy nhiên các nhà sản xuất thường sử dụng canh trường nấm men thuần khiết để cấy giống, phổ biến nhất là loài Saccharomyces cerevisiae.Loài nầm men này đã được thương mại hóa dưới dạng nấm men khô hoạt động.Trước khi sử dụng chỉ cần hoạt hóa nấm men khô rồi cấy giống vào thiết bị lên men. Saccharomyces Cerevisiea: Hình thái và kích thước: Nấm men thường có hình cầu hoặc hình bầu dục, một số loại có hình que và một số hình dạng khác. Kích thước trung bình của nấm men là 5 micromet chiều dài,3 micromet chiều rộng. Một số loài nấm men sau khi phân cắt bằng phương pháp nảy chồi, tế bào con không rời khỏi tế bào mẹ và lại tiếp tục mọc chồi. Bởi vậy nó có hình thái giống như cây xương rồng khi quan sát dưới kính hiển vi. Tính chất sinh lý: - Tất cả các chủng Saccharose cerevisiae có thể sinh trưởng hiếu khí sử dụng glucose, maltose và trehalose như là nguồn C.Khả năng sử dụng các loại đường khác nhau phụ thuộc vào chúng sinh trưởng hiếu khí hay kị khí.Galactose và fructose là 2 loại đường lên men tốt nhất. - Tất cả các chủng có thể sử dụng muối amoni và ure như là nguồn nitơ, nhưng không thể sử dụng nitrate.Chúng cũng có thể sử dụng hầu hết amino acid, một vài peptide. - Ngoài ra chúng cũng cần P, S, Mg, Fe, Ca.. 6 Fermentation time (hours) Hình 3.2: Nồng độ cồn trong quá trình lên men khi sử dụng nấm men dại so với nấm men thương mại chịu nhiệt. 7 4. Quy trình công nghệ sản xuất Tequila: Hình 4.1: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất rượu Tequila. 8 5. Giải thích quy trình công nghệ: 5.1 Cắt lõi: Mục đích công nghệ: chuẩn bị Quá trình này nhằm tách lõi pinas ra thành làm đôi hay làm tư để quá trình nấu sau đó được dễ dàng hơn. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: nguyên liệu thay đổi hình dạng và giảm kích thước; cụ thể lõi pinas được cắt thành làm đôi hay làm tư Thiết bị: có nhiều hệ thống cắt gọt tồn tại,nhưng việc sử dụng một dụng cụ gọi là “coa”, một con dao có cán dài thì phổ biến hơn.Ngoài ra những dải cưa tự động cũng được dùng để cắt lõi pinas.Chúng thì nhanh hơn và cũng tốt ít lao động hơn so với việc cắt bằng “coa”. Hình 5.1: Lõi pinas được cắt làm đôi 5.2 Nấu: Mục đích công nghệ: - Khai thác: Quá trình này sẽ thủy phân các hợp chất có phân tử lượng cao thành các hợp chất có phân tử lượng thấp như protein thành acid amin, đặc biệt là inulin thành đường có khả năng lên men. - Chuẩn bị: làm mềm nguyên liệu chuẩn bị cho quá trình nghiền được dễ dàng hơn. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: + Nhiệt độ nguyên liệu tăng lên. + Nguyên liệu chuyển từ màu trắng sang vàng đậm rồi cam đậm. + Nguyên liệu trở nên mềm hơn. - Hóa lý: + Nước sẽ khuyết tán vào bên trong nguyên liệu. - Hóa học và hóa sinh: + Thủy phân inulin thành đường có khả năng lên men (chủ yếu là Fructose) * Xúc tác phản ứng thủy phân: • pH, nhiệt độ cao và thời gian. • Ngoài ra Inulun có thể bị thủy phân bởi hệ enzyme: + EC 3.1.2.7: Inulinase là endo enzyme, cắt các liên kết giữa mạch phân tử Inulin tạo Oligosaccharide. + EC 3.1.2.80: Fructan β-fructosidase là exo enzyme, cắt từ đầu không khử tạo Fructose và Glucose. + Sinh ra những hợp chất như 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF),methyl-2- furoate,furfury alcohol,2(5H)-furanone,5-acetoxymethyl-2-furfural,3,5-dihydroxy-2- methyl-4(H)-pyran-4-one (DMP) and 2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4(H)-pyran-4- one (DDMP).Hầu hết những hợp chất này được tạo ra do phản ứng Maillard,phản ứng Caramel.Những hợp chất khác là acid béo,aldehyt,alcohol,vài terpen và vanillin. 9 Thiết bị và thông số công nghệ: Trước đây thường dùng các lò gạch để nấu.Sử dụng hơi nước để dẫn nhiệt, hơi nước được phun từ 36 – 48h để đạt nhiệt độ 1000C.Sau đó ngưng phun hơi nước và để nguyên liệu trong lò khoảng 2 ngày để hoàn tất quá trình nấu và nguội dần. Hình 5.2.1 : Lò nấu bằng gạch Hình 5.2.2 : Nồi nấu bằng thép (Autoclave) Ngày nay,các nhà máy hiện đại sử dụng nồi hấp (autoclave) bằng thép, có dạng hình trụ, đặt nằm ngang.Autoclave có hiệu quả cao hơn,dễ dàng điều khiển nhiêt độ, chịu áp suất tốt, quá trình nấu sẽ đồng đều hơn.Hơi nước được phun trong 1h để ngưng tụ và rửa sạch nguyên liệu.Chất lỏng đặc tạo ra gọi là “mật đắng” sẽ được loại bỏ đi vì chứa sáp từ lớp biểu bì của nguyên liệu, hàm lượng đường rất thấp (< 1% w/w).Hơi nước tiếp tục được phun trong khoảng 6h để đạt áp suất 1.2 kg/cm2 và nhiệt độ khoảng 121°C.Cuối cùng ngừng phun hơi nước,nguyên liệu vẫn được để trong autoclave thêm 6h để hoàn tất quá trình nấu và làm nguội từ từ nguyên liệu được nấu. Hình 5.2.3: Giản đồ nấu trong lò gạch và trong autoclave. 5.3 Khai thác dịch chiết: Mục đích công nghệ: khai thác Quá trình này sẽ phá vỡ các mô và tế bào để giải phóng triệt để dịch chiết trong lõi pinas đã nấu. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: 10 + Nguyên liệu bị giảm kích thước, màng tế bào bị phá vỡ, tạo điều kiện cho dịch chiết thoát ra ngoài. + Nhiệt độ nguyên liệu tăng nhẹ do ma sát. - Hóa lý: có sự hòa tan của oxy không khí vào trong dịch chiết Thiết bị: + Những nhà máy thủ công trong quá khứ thường dùng một cái bánh xe bằng đá lớn, đường kính khoảng 1.3m, dày 50cm gọi là “tahona”,được kéo bởi sức người hay động vật chạy quanh vòng tròn trong đó có chứa pinas đã được nấu.Dịch chiết sẽ được thu nhận thủ công chứa trong những cái chậu bằng gỗ rồi mang tới thùng lên men. Hình 5.3.1: Tahona + Những nhà máy hiện đại ngày nay sử dụng máy nghiền ép công nghiệp, chúng tương tự như các máy nghiền ép trong công nghệ sản xuất mía.Trong quá trình nghiền thì nước sẽ được tưới vào nhằm tăng hiệu xuất chiết.Tuy nhiên trước khi nghiền ép lấy dịch chiết lõi pinas phải qua một quá trình xử lý cơ học nhằm tăng năng suất ép và hiệu suất ép.Lõi pinas sau khi nấu sẽ được một băng tải đưa vào máy ép dập hay vào búa đập để xé nguyên liệu thành những sợi nhỏ.Những sợi nhỏ này sẽ được băng chuyền chuyển đến hệ máy ép (thường gồm 4 máy) để ép lấy dịch chiết. Hình 5.3.2: Thiết bị nghiền ép công nghiệp Nước Nước Nước Nước Bã Sợi lõi pinas Dịch ép Dịch ép Dịch ép Dịch ép Hình 5.3.3: Sơ đồ hệ máy ép 11 5.4 Hoạt hóa nấm men khô: Mục đích: khai thác và hoàn thiện Trong quá trình hoạt hóa nấm men khô, nấm men sẽ thích nghi dần với môi trường lên men, một số tế bào sẽ nảy chồi và làm tăng dần sinh khối, hoạt tính của nấm men sẽ được cải thiện.Người ta thường dùng môi trường dịch chiết ép được cóbổ sung them chấtdinh dưỡng để hoạt hóa nấm men. Các biến đổi của nguyên liệu: Chủ yếu xảy ra các biến đổi sinh học: nấm men sẽ trao đổi chất và sinh trưởng. Thiết bị: sử dụng thiết bị hình trụ đứng,bên trong có cánh khuáy, bên ngoài có thế có thêm lớp vỏ áo để điều nhiệt. 5.5 Chuẩn bị môi trường và cấy giống: Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men Dịch chiết thu được sẽ được pha loãng với nước rồi bổ sung các chất dinh dưỡng cho nấm men, sau đó cấy giống nấm men để thực hiện quá trình lên men. Các biến đổi của nguyên liệu: Trong quá trình chuẩn bị môi trường xảy ra một số biến đổi vật lý như sự giảm tỉ trọng và độ nhớt của dịch khi được pha loãngvới nước. Thiết bị: sử dụng thiết bị hình trụ đứng có cánh khuấy bên trong. Thông thường dịch chiết được pha loãng về nồng độ đường 4 – 10% w/v đối với 100% Tequila,còn nếu các loại đường khác được sử dụng chúng sẽ được hòa tan trước rồi trộn với dịch chiết để thu đạt được nồng độ đường từ 8 – 16% w/v.pH khoảng 4.5 nên không cần điều chỉnh. Các chất dinh dưỡng cho nấm men như urea, ammonium sulfate, ammonium phosphate hay magie sulfate sẽ được hòa tan vào nước trước để tạo thành các dung dịch muối riêng lẻ, sau đó được bổ sung vào thiết bị phối trộn. Việc cấy giống nấm men được thực hiện tương tự như trong công nghệ sản xuất Ethanol và bia.Canh trường giống nấm men Saccaromices cerevisae sẽ được châm vào đường ống dẫn môi trường từ thiết bị phối trộn