Nghiên ứu ải tiến ông nghệ sản xuất rượu ần theo hướng ộng nghệ hoá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU CẦN THEO HƯỚNG CƠNG NGHỆ HĨA NGÀNH : CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ : PHẠM TRỌNG LUYỆN Người hướng dẫn khoa học : GS TS HỒNG ĐÌNH HỊA Hà Nội 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131698671000000 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ý NGHĨA CỦA LÊN MEN CỔ TRUYỀN 1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN CỔ TRUYỀN 1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ LÊN MEN RƯỢU TRUYỀN THỐNG TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU LÀ TINH BỘT 1.3.1 Một số loại rượu truyền thống giới 1.3.2 Các loại rượu truyền thống Việt Nam 1.4 CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRUYỀN THỐNG 10 1.4.1 Dạng thức lên men cổ truyền 10 1.4.2 Cơ chế trình lên men 11 1.4.3 Cơ chế chuyển hoá nguồn nguyên liệu tinh bột lên men rượu 12 1.4.4 Cơ sở sinh hố q trình lên men 15 1.4.5 Các điều kiện q trình lên men rượu 24 1.5 VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN TRUYỀN THỐNG 25 1.5.1 Những chủng vi sinh vật dùng sản xuất rượu 25 1.5.2 Phương pháp sử dụng vi sinh vật dùng lên men cổ truyền 27 1.6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU CẦN TRUYỀN THỐNG 31 1.6.1 Alcaloide 31 1.6.2 Glycoside 31 1.6.3 Flavonoide 32 1.6.4 Saponin 32 1.6.5 Tanin 33 1.6.6 Tinh dầu 33 1.6.7 Nguyên liệu sản xuất rượu cần 33 1.7 VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT RƯỢU CẦN 36 1.7.1 Nấm men 36 1.7.2 Nấm mốc 37 1.7.3 Vi khuẩn 37 1.8 CƠ CHẾ CHUYỂN HOÁ CÁC CHẤT TRONG LÊN MEN RƯỢU CẦN 37 1.8.1 Các trình vi sinh vật 37 1.8.2 Các q trình sinh hố 38 1.9 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU CẦN 39 1.9.1 Xử lý nguyên liệu 41 1.9.2 Phối trộn 41 1.9.3 Lên men 41 1.9.4 Chất lượng rượu cần 41 1.9.5 Cách sử dụng 42 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 2.1 NGUYÊN LIỆU 43 2.2 MÔI TRƯỜNG PHÂN LẬP VÀ NUÔI CẤY 43 2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 44 2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.4.1 Phân lập hệ vi sinh vật bánh men lên men rượu 45 2.4.2 Định lượng vi sinh vật cách đếm số lượng khuẩn lạc mọc môi trường đặc 45 2.4.3 Định tính định lượng số thành phần hố học trâm 46 2.4.4 Khảo sát vai trò bột trâm lên phát triển hệ vi sinh vật 50 2.4.5 Khảo sát sản phẩm trao đổi chất thay đổi lượng vi sinh vật trình lên men rượu cần 51 2.4.6 Phương pháp đánh giá cảm quan chất lượng rượu 54 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 PHÂN LẬP VI SINH VẬT TỪNG LÁ CÂY TRÂM 58 3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÀNH PHẦN HOÁ HỌC TRONG LÁ TRÂM 61 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA BỘT LÁ TRÂM LÊN HỆ VI SINH VẬT 62 3.4 MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU CẦN 64 3.4.1 Ảnh hưởng yếu tố thời gian lên trình lên men tỉ lệ men giống64 3.4.2 Ảnh hưởng lượng nước ngâm vào đến lên men rượu cần 69 3.4.3 Ảnh hưởng tỉ lệ bột trâm lên trình lên men rượu cần 74 3.5 ĐÁNH GIÁ CẢNH QUAN CHẤT LƯỢG RƯỢU CẦN 77 3.6 SO SÁNH CHẤT LƯỢNG RƯỢU CẦN Ở NHỮNG MẪU THÍ NGHIỆM KHÁC NHAU 79 3.7 KIỂM TRA SỰ AN TOÀN CỦA RƯỢU 79 3.8 QUI TRÌNH SẢN XUẤT 80 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC TÓM TẮT LUẬN ÁN Hiện việc ứng dụng phương pháp vi sinh vật chế biến thực phẩm phát triển mạnh mẽ phương pháp tiết kiệm Do việc nghiên cứu dạng lên men cổ truyền coi hướng nghiên cứu công nghệ sinh vật học giới Theo điều tra khảo sát chúng tôi, Việt Nam rượu cần làm từ lâu đời dân tộc thiểu số miền núi sản xuất thủ công dựa vào kinh nghiệm cổ truyền mà chưa có cơng trình nghiên cứu sở khoa học trình sản xuất Nhằm nâng cao ổn định chất lượng rượu cần phục vụ nhu cầu người, tiến hành nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất rượu cần theo hướng công nghiệp hố Q trình nghiên cứu thực thiết bị, dụng cụ phịng thí nghiệm trường Cao đẳng cơng nghiệp thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh thu kết sau: - Đã phân lập 10 chủng nấm men, chủng nấm mốc chủng vi khuẩn - Nghiên cứu ảnh hưởng dịch chiết bột trâm lên chủng vi sinh vật phân lập Kết tỉ lệ phẩn trăm chủng nấm men kích thích gần tỉ lệ phần trăm chủng nấm men bị ức chế Tương tự nấm mốc vi khuẩn bị kìm hãm chủ yếu - Tỉ lệ men giống thích hợp cho lên men rượu cần 25g/kg (so với chất) - Thời gian lên men rượu cần 12 ngày - Trong trâm có 3,25% tanin, 4,85 glycoside, 7,35% flavon, 6,84% đạm, 5,16% đường, 1,03% béo 89,08% tổng chất khô - Xây dựng qui trình sản xuất rượu cần từ nguyên liệu gạo tẻ, sử dụng bánh men không thuốc Bắc kết hợp với bột trâm, bổ sung thêm trấu rượu có mùi vị đặc trưng hồn tồn khơng chứa độc tố MỞ ĐẦU Thực phẩm lên men truyền thống nói chung nước uống lên men điển rượu, bia sản phẩm mang đậm nét văn hóa đặc trưng dân tộc giới rượu Sake nước uống truyền thống Nhật, Kvas nứơc uống truyền thống Nga, rượu Bubod Philippin… Ở nước ta có nhiều loại rượu mang đậm nét đặc trưng vùng miền, dân tộc rượu nếp than đồng Nam Bộ, rượu đế, rượu “Làng Vân” Miền Bắc, rượu cần đồng bào dân tộc thiểu số miền núi [11] Nói chung sản phẩm có lịch sử hàng ngàn năm, sản xuất thủ công dựa vào kinh nghiệm lên men vi sinh vật để cuối tạo sản phẩm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu người Hiện giới việc ứng dụng phương pháp vi sinh vật… việc bảo quản chế biến lương thực, thực phẩm mở rộng phương pháp tiết kiệm Do việc nghiên cứu dạng lên men cổ truyền coi hướng nghiên cứu công nghệ sinh vật học giới [14] Một số sản phẩm lên men cổ truyền sản xuất quy mô công nghiệp với mức độ cao, mang đến lợi ích cho số nước Phương Đơng : Nhật, Triều Tiên, Indonesia… Trong công đổi đất nước ta nói chung lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói riêng, việc “Tìm hiểu phương pháp cổ truyền đầy đủ dân tộc nhằm xây dựng biện pháp xử lý đắn lương thực, thực phẩm quy mô lớn phù hợp với điều kiện thiên nhiên nước ta” việc cần thiết Theo điều tra khảo sát chúng tôi, Việt Nam rượu cần sản xuất lâu đời dân tộc miền núi chưa có cơng trình nghiên cứu sở khoa học trình lên men áp dụng tiến khoa học kỹ thuật vào sản xuất Chính chúng tơi tiến hành đề tài : “Nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất rượu cần theo hướng cơng nghiệp hóa” MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Tìm hiểu quy trình sản xuất, vai trò nguyên liệu hệ vi sinh vật sản xuất rượu cần theo phương pháp truyền thống dân tộc Tây nguyên đưa biện pháp cải tiến công nghệ sản xuất theo hướng công nghiệp hóa NỘI DUNG ĐỀ TÀI Xác định hệ vi sinh vật lên men rượu cần Xác định số hoạt chất có men Xác định điều kiện tăng sinh khối Khảo sát trình động học trình lên men Nghiên cứu đề xuất phương án cải tiến quy trình cơng nghệ; nâng cao chất lượng sản phẩm Chương TỔNG QUAN 1.1 Ý NGHĨA CỦA LÊN MEN RƯỢU CỔ TRUYỀN: Lên men cổ truyền dạng lên men hỗn hợp vi sinh vật để tạo nên nhiều loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng Từ năm 1878 đến bắt đầu chiến thứ có nhiều báo thực phẩm thức uống lên men Nói chung nghiên cứu từ 1881-1914 chủ yếu mô tả thực phẩm tên gọi chúng, chi tiết nghiên cứu phân loại vi sinh vật diện trình lên men.[9] Lên men rượu loại men cổ truyền điển hình có từ lâu đời ứng dụng rộng rãi công nghiệp cơng nghiệp thực phẩm Ngun liệu cơng nghệ lên men rượu sản phẩm nông nghiệp phát sinh phát triển với q trình tiến nơng nghiệp [14] Ở nước Phương Đông từ thời thượng cổ, người dân biết làm rượu từ nguyên liệu giàu tinh bột, chẳng hạn, cách 4000 năm Trung Quốc (vào thời chiến quốc) người ta biết làm rượu từ ngũ cốc, Nhật, cách khoản 1700 năm người ta làm rượu Sake từ gạo Ở Ấn Độ, Việt Nam, Indonesia, Triều Tiên… biết làm rượu từ lâu đời Với nước Phương Tây Ai Cập, Hy Lạp, Ý … có nghề làm rượu vang từ nho vào thời cổ xưa Sau nghề làm rượu từ tinh bột, sản xuất bia, nước giải khát lên men… phát triển mạnh vào khoảng kỷ XIV Ở nước Châu Âu, Châu Mỹ người ta làm rượu từ tinh bột tác nhân đường hóa malt Mãi đến cuối kỷ XIX Canlet thay malt nấm mốc sản xuất rượu Châu Âu Còn Châu Mỹ, năm 1894 Takamine áp dụng thành công kinh nghiệm sử dụng nấm mốc nước Phương Đông để thay malt [1] Ở Việt Nam, từ lâu có nghề nấu rượu từ gạo nếp Đến năm 1898 Calmette phân lập men thuốc Bắc ta giống nấm mốc Amylomyces rouxi, giống vừa có khả đường hóa vừa có khả rượu hóa nên ứng dụng tiện lợi để nấu rượu từ nguyên liệu chứa tinh bột Từ nghề nấu rượu thủ cơng ta mau chóng trở thành ngành sản xuất rượu công nghiệp [16] Hiện thức uống lên men loại rượu truyền thống, rượu khơng chưng cất có tầm quan trọng đáng kể Đã có nhiều nghiên cứu vấn đề giá trị dinh dưỡng nước uống lên men, hàm lượng protein cao, vitamine bảo tồn, có tác dụng tốt đến sức khỏe người Mặt khác nói lại có giá thành rẻ, cơng nghệ thiết bị để sản xuất đơn giản Cần mở rộng thị trường nước xuất để cung cấp thêm thực phẩm có hương vị thơm ngon đáp ứng nhu cầu ngày cao đời sống người 1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU: Hiện nay, loại lên men cổ truyền xứ, thực có tính cách gia đình hay theo lối thủ công nghiệp triển khai trở thành ngành sản xuất cơng nghiệp to lớn đóng vai trị quan trọng số nước Nhật ứng dụng lên men cổ truyền đưa đến công nghiệp lên men Shoyu (nước chấm làm từ đậu nành), miso (làm từ đậu nành gạo tẻ hay gạo nếp tương Việt Nam), sake (một loại rượu khơng chưng cất làm từ gạo tẻ) [9] Ngồi công dụng quan trọng ngành công nghiệp thực phẩm, cơng nghệ sản xuất cồn ethylic cịn ứng dụng ngành công nghiệp khác : công nghiệp nhựa, hương liệu, keo dán, sơn, vecni, thuốc sát trùng, dược phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, dung mơi hóa chất, cao su… [16] Ở Việt Nam, loại thực phẩm lên men cổ truyền ưa chuộng Từ thức ăn yếu thơng dụng chao, tương, loại nước mắm đến loại thực phẩm khác bánh mì, bánh bao, cơm rượu hay loại rượu rượu cần, vang gạo, rượu trắng nhu cầu thiết yếu cho nhân dân dịp hội hè, tiệc tùng, lễ tết, cưới hỏi… [7] Vấn đề chế biến thực phẩm từ nguyên liệu giàu đạm bột thành thực phẩm phổ biến, rẻ tiền, dồi protein để xuất trở thành yêu cầu cấp bách Nước ta nước nông nghiệp việc sản xuất thực phẩm nước uống lên men có nguồn gốc từ tinh bột lại phải coi Nhưng đến mặt hàng lên men cổ truyền sản xuất mức độ gia đình đơn vị sản xuất nhà nước tư nhân với qui mô nhỏ chính, q trình sản xuất thủ cơng, thiết bị đơn giản, sản phẩm khơng có bao bì thích hợp cho việc tiếp cận thị trường vấn đề cần quan tâm giải Hiện nhu cầu người Việt Nam sản phẩm lớn, cịn phục vụ khách du lịch đến từ nước ngoài, xuất cho người ngoại quốc sinh sống Việt Nam ưu thích sản phẩm cổ truyền [9] 1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ LÊN MEN RƯỢU TRUYỀN THỐNG TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU GIÀU TINH BỘT Mỗi nước, dân tộc có loại rượu truyền thống đặc trưng Cùng với giao lưu văn hóa, kinh tế tiến khoa học kỹ thuật mà sản phẩm có điều kiện cải tiến, nâng cao chất lượng dân tộc khác biết đến 1.3.1 Các loại rượu truyền thống giới : + Bubod: [11]  Tên chung : vang gạo  Tên địa phương Philipine : Bubod  Nguyên liệu : gạo 99%, giống vi sinh vật 1%  Qui trình cơng nghệ sản xuất  Gạo → hấp chín → làm nguội → cho giống vi sinh vật vào → cho vào thùng chứa phủ lên lớp phomai sống → lên men bóng tối 18 0C - 300C 3-5 ngày → Bubod  Đặc tính vật lý : dạng đặc lỏng, màu trắng hay màu đỏ, vị có cồn  Đặc tính hoá học : pH=3.0-5.0  Vi sinh vật : Endonmycopsis fibuliger, Aspergillus sp, Rhodotorula sp  Thời gian bảo quản sử dụng ngày (ở 17 0C - 300C), ngày (100C - 150C)  Sản xuất thủ công + Sake : [11] Sake loại nước uống cổ truyền dùng rộng rãi Nhật Nó loại vang gạo chứa từ 10% - 20% rượu Nước giải khát lên men Nhật Sake bia Năm 1968, ngành sản xuất bia đạt 640 triệu gallon, Sake - 360 triệu gallon Các nghiên cứu cho thấy gạo thuận lợi cho việc sản xuất Sake có thành phần sau : (%)  Glucide : 72 - 73  Protein : -  Chất béo : 1.3 -  Chất tro : 1.0 - 1.5  Nguyên liệu : gạo sạch, cồn, glucose * Công nghệ sản xuất : Gạo → hấp 1000C → nấm mốc → Koji (giống) → lên men 100C - 170C → moto (giống) Nấm men Koji 15 - 25 ngày Gạo nấu chín Nước Koji moto → trộn → lên men → lọc → pha trộn trùng Gạo nấu chín Nước → đóng chai  Đặc tính vật lý : Dạng dung dịch, màu vàng lợt  Đặc tính hố học : pH=4.2; cồn 15% - 16%  Giá trị dinh dưỡng : Đường tổng 4%, đường lên men 3.5%  Giống vi sinh vật : Aspergillus oryzae, Sacchromyces Lactobacillus sake, Leuconostoc menseteroider var sake  Thời gian bảo quản sử dụng : vài năm cerevisiae,