Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu chuối

ĐÔI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Nguyên liệu nghiên cứu là chuối tiêu, loại quả phổ biến trên thị trường Để đảm bảo chất lượng, chuối tiêu đưa vào phòng thí nghiệm cần đạt độ chín kỹ thuật, tươi ngon và không bị dập nát hay sâu bệnh.

- Chủng nấm men Saccharomyces cerevisia Đƣợc lấy từ Bộ môn bảo quản chế biến, Viện nghiên cứu rau quả - Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội.

Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Tại phòng thí nghiệm bộ môn bảo quản và chế biến, Viện nghiên cứu rau quả - Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội

Từ tháng 11 năm 2016 đến tháng 5 năm 2017

3.1.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất nghiên cứu

+ Cân phân tích, bể ủ nhiệt, máy xay;

+ Máy đo độ ẩm, máy ly tâm, máy đo pH;

+ Hệ thống chƣng cất, cồn kế

+ Nhiệt kế, ống nghiệm, bình tam giác, cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, ống đong, bình định mức, pipet các loại, kéo, quả bóp, dao, bình xịt nước cất

+ Enzyme Pectinex Ultra SP-L có hoạt tính là 2,600 UI/ml;

+ HCl 2%, NaOH 10%, Iot, Ferixianua [K 3 Fe(CN 6 )];

Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme pectinex Ultra-SPL đến khả năng trích ly dịch quả chuối;

Nghiên cứu đã xác định tỷ lệ phối chế dịch quả trước khi tiến hành lên men, đồng thời cũng phân tích các thông số công nghệ trong quá trình lên men sản phẩm rượu chuối.

Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm

- Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme pectinex Ultra-SPL đến khả năng trích ly dịch quả chuối

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme pectinex Ultra- SPL đến hiệu suất thu hồi dịch quả chuối

Quả chuối được làm sạch, bóc vỏ và xay nhuyễn, sau đó pha loãng với nước sạch theo tỷ lệ 1:1 (50ml:50ml) Tiếp theo, bổ sung 0,1% enzyme pectinex Ultra-SPL và ủ ở các nhiệt độ 30, 40, 50 và 60 độ C trong 40 phút Sau khi ủ, enzyme pectinase được vô hoạt ở 89 độ C trong 13 phút Cuối cùng, tiến hành lọc và xác định thể tích thu được để đưa ra điều kiện nhiệt độ và pH phù hợp cho quá trình.

Công thức thí nghiệm Nhiệt độ o C ĐC Nhiệt độ thường

*Chỉ tiêu theo dõi: Số ml dịch chuối thu đƣợc sau quá trình trích ly

Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH lên hoạt tính của enzyme pectinex

Ultra-SPL đến hiệu suất thu hồi dịch quả chuối

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm giống như thí nghiệm 1, điều chỉnh pH của dịch quả đạt 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 bằng axit citric Thêm 0,1% enzyme pectinex Ultra-SPL và ủ ở nhiệt độ tối ưu (theo kết quả thí nghiệm 1) trong 40 phút Sau đó, vô hoạt enzyme pectinase ở 89°C trong 13 phút Tiến hành lọc và xác định thể tích thu được để chọn pH phù hợp Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

Công thức thí nghiệm pH

* Chỉ tiêu theo dõi: Số ml dịch chuối thu đƣợc sau quá trình trích ly

Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ bổ sung enzyme pectinex Ultra-SPL đến hiệu suất thu hồi dịch quả chuối

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm tương tự như thí nghiệm 1 để thu thập thông số nhiệt độ và pH tối ưu của enzyme pectinex Ultra-SPL Tiến hành bổ sung enzyme pectinex Ultra-SPL với các tỷ lệ 0,1%, 0,15%, 0,2% và 0,25% (theo thể tích) và ủ trong 20 phút Sau đó, vô hoạt enzyme pectinase ở 89°C trong 13 phút Cuối cùng, tiến hành lọc để xác định thể tích thu được nhằm lựa chọn tỷ lệ enzyme phù hợp Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như đã nêu.

Công thức thí nghiệm Tỉ lệ enzyme bổ sung (%V) ĐC 0

*Chỉ tiêu theo dõi: Số ml dịch chuối thu đƣợc sau quá trình trích ly

Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme pectinex Ultra-SPL đến khả năng trích ly dịch quả chuối

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm tương tự như thí nghiệm 1 và thu thập thông số nhiệt độ, pH tối ưu của enzyme pectinex Ultra-SPL từ cả hai thí nghiệm 1 và 2 Sau đó, bổ sung enzyme pectinex Ultra-SPL phù hợp theo kết quả của thí nghiệm 3 Tiến hành ủ trong khoảng thời gian từ 10-40 phút và vô hoạt enzyme pectinase ở nhiệt độ 89°C trong 13 phút Cuối cùng, lọc mẫu và xác định thể tích thu được để tính toán nồng độ và thời gian thích hợp cho thí nghiệm Các công thức thí nghiệm được sắp xếp cụ thể như sau:

Công thức thí nghiệm Thời gian (phút)

* Chỉ tiêu theo dõi: Số ml dịch chuối thu đƣợc sau quá trình trích ly

- Nội dung 2: Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối chế dịch quả trước khi lên men

Thí nghiệm 5: Xác định nồng độ chất tan ban đầu phù hợp cho quá trình lên men rượu chuối

Dịch chuối sau khi lọc được điều chỉnh bằng cách bổ sung đường để đạt nồng độ chất khô hòa tan tổng số từ 16 đến 24 oBx Sau đó, dịch được thanh trùng ở nhiệt độ 85°C trong 15 phút và làm nguội đến 21±1°C trước khi bổ sung chủng nấm men.

Saccharomyces cerevisiae đã được kích hoạt với tỷ lệ 0,07% so với khối lượng dịch Sau 10 ngày lên men ở nhiệt độ 21±1 oC và pH 4,5, chất lượng dịch thu được đã được phân tích để xác định nồng độ cơ chất tối ưu cho quá trình lên men Các công thức thí nghiệm đã được bố trí cụ thể để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của quá trình nghiên cứu.

Công thức thí nghiệm 0 Bx

* Các chỉ tiêu theo dõi: Hàm lƣợng axit (%), nồng độ cồn (%V), lƣợng đường sót sau khi lên men (%), lượng CO 2 tạo thành ( g/l), chất lượng cảm quan

- Nội dung 3: Nghiên cứu các thông số công nghệ của quá trình lên men sản phẩm rƣợu chuối

Thí nghiệm 6: Nghiên cứu xác định pH thích hợp cho quá trình lên men rƣợu chuối

Các thí nghiệm đã được tiến hành để điều chỉnh dịch chuối đến hàm lượng chất khô hòa tan tổng số phù hợp, dựa trên kết quả từ thí nghiệm 5 pH của dịch được điều chỉnh ở các mức 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; và 6,0, sau đó bổ sung nấm men Saccharomyces cerevisiae đã được hoạt hóa với tỷ lệ 0,07% so với khối lượng dịch Quá trình lên men diễn ra ở nhiệt độ 21±1 oC trong 10 ngày Kết quả phân tích chất lượng dịch sau lên men sẽ giúp xác định pH lên men tối ưu nhất Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong nghiên cứu.

Công thức thí nghiệm pH

* Các chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng axit (%), nồng độ cồn (%V), lượng đường sót sau khi lên men (%),lƣợng CO 2 tạo thành (g/l), chất lƣợng cảm quan

Thí nghiệm 7: Nghiên cứu xác định tỷ lệ tiếp giống nấm men thích hợp

Tiến hành thí nghiệm với dịch chuối sau quá trình ép và lọc, điều chỉnh hàm lượng chất khô hòa tan tổng số và pH phù hợp, kết quả từ thí nghiệm 5 và 6 Dịch chuối được bổ sung chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae với các tỷ lệ 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,09% so với thể khối lượng dịch lên men.

Sau khi phân tích chất lượng dịch thu được sau 10 ngày lên men ở nhiệt độ 21±1 oC, chúng tôi đã lựa chọn nồng độ nấm men phù hợp Các công thức thí nghiệm được thiết kế cụ thể nhằm đạt được kết quả tối ưu.

Công thức thí nghiệm Nồng độ

* Các chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng axit (%), nồng độ cồn (%V), lượng đường sót sau khi lên men (%),lƣợng CO2 tạo thành (g/l), chất lƣợng cảm quan

Thí nghiệm 8: Nghiên cứu xác định nhiệt độ lên men thích hợp

Sau khi thực hiện các thí nghiệm như đã mô tả, phần dịch chuối thu được sau quá trình ép, lọc sẽ được điều chỉnh đến hàm lượng chất khô hòa tan tổng số và pH thích hợp Tiếp theo, dịch chuối này sẽ được bổ sung chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae với tỷ lệ tiếp giống thích hợp Cuối cùng, hỗn hợp sẽ được lên men ở điều kiện nhiệt độ phòng và nhiệt độ 21±1 o C để thu được kết quả mong muốn.

Công thức thí nghiệm Nhiệt độ lên men ( o C)

Trên cơ sở phân tích chất lƣợng của dịch thu đƣợc sau thời gian lên men 10 ngày để lựa chọn nhiệt độ lên men thích hợp

* Các chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng axit (%), nồng độ cồn (%V), lượng đường sót sau khi lên men (%),lƣợng CO 2 tạo thành (g/l), chất lƣợng cảm quan

3.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu

- Phương pháp xác đinh nồng độ chất khô hòa tan tổng số

Xác định bằng máy đo Brix cầm tay Pocket Refractometer PAL – 1 của hãng ATAGO Nhật Bản

+ Nhỏ nước cất lên lỗ kính của máy đo, nhấn Start để kiểm tra và hiệu chỉnh máy về 0 Sau đó đổ nước đi và lau khô kính

+ Lấy khoảng 0.3 ml dịch nước cam cô đặc nhỏ lên lỗ kính, nhấn Start Kết quả sẽ hiện lên sau 3 giây trên màn hình [4]

- Xác định hàm lượng đường (%): bằng phương pháp Ferixianua

Để xác định đường tổng số, cần chuyển đổi đường đơn trong dịch quả thành đường đơn thông qua quá trình thủy phân ở nhiệt độ 70-80 độ C trong môi trường axit HCl trong 20 phút Sau đó, trung hòa bằng dung dịch NaOH với chỉ thị phenolphtalein và tiến hành định lượng bằng dung dịch Ferixianua.

Dung dịch Ferixianua trong môi trường kiềm khi chịu tác động của nhiệt độ cao sẽ giải phóng oxy nguyên tử Oxy nguyên tử này có khả năng oxy hóa đường thành axit, được chỉ thị bằng màu xanh methylen Điểm kết thúc của phản ứng được xác định khi dung dịch chuyển màu từ xanh sang tím hồng và cuối cùng là màu vàng rơm.

Để chuẩn bị dịch đường, trước tiên cân 25 g nước quả cô đặc và thêm nước nóng vào, sau đó để nguội và định mức lên 250 ml Tiếp theo, lọc lấy 100 ml dịch và thêm vào 100 ml axit HCl 15%, đun nóng ở nhiệt độ 70-80 độ C trong khoảng 30 phút Sau khi nguội, trung hòa bằng NaOH 10% và định mức lên 250 ml để thu được dịch đường.

Lấy 20 ml dung dịch Ferixianua 1% và 5 ml KOH 2,5N rồi thêm vài giọt xanh metylen, lắc đều và đun sôi trong 1-2 phút Sau đó dùng dung dịch đường ở trên để chuẩn đến khi màu xanh của metylen chuyển sang màu tím hồng cuối cùng là màu vàng rơm thì kết thúc

+ Phương trình phản ứng xảy ra:

2K 3 Fe(CN) 6 + 2KOH 2 K 4 Fe(CN) 6 + H 2 O + [O]

Oxi nguyên tử sẽ oxi hóa đường thành axit theo phản ứng

CH 2 OH(CHOH) 4 CHO + 2[O] COOH(CHOH) 4 COOH

Phương trình tổng quát là:

2 K 3 Fe(CN) 6 + 2KOH + CH 2 OH(CHOH) 4 CHO 2K 4 Fe(CN) 6 + COOH(CHOH) 4 COOH + 2 H 2 O

Hàm lượng đường tổng số tính theo công thức: (g/l)

Trong đó: a = 0,0125 k : Hệ số pha loãng, k% v : Số ml dịch đường chuẩn (ml) [4]

- Xác định hàm lượng axit tổng số bằng phương pháp chuẩn độ NaOH 0,1N

Cân 10 g chuối đã xay nhuyễn cho vào cốc sau đó định mức lên 100 ml rồi lọc lấy 10 ml để đem chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1 N

Trong đó: a: Số ml NaOH dùng để chuẩn độ k : Là hệ số axit citric, k = 0,0064 c : Là khối lƣợng mẫu đem chuẩn độ (g) [4]

- Xác định lương CO 2 tạo thành theo phương pháp cân bình

Cân 100 ml dịch sau lên men và 100 ml dịch trước khi lên men, độ chệch lệch khối lƣợng giữa 2 mẫu là khối lƣợng CO 2 tạo ra

- Xác định hàm lượng cồn theo phương pháp chưng cất

Để tách rượu khỏi các chất hòa tan, bước đầu tiên là chưng cất Bạn cần lấy 100 ml dịch lọc lên men có nhiệt độ khoảng 20°C, sau đó cho vào bình chứa 100 ml nước cất Cuối cùng, đổ cả hai dung dịch vào bình có dung tích phù hợp để thực hiện quá trình chưng cất.