nguyên cứu sản xuất nước chanh dây lên men

Dođó, việc nghiên cứu sản xuất nước giải khát lên men từ trái chanh dây nhằm tạo ramột sản phẩm nước uống giải khát bổ dưỡng cho cơ thể, vừa có thể giúp người dântăng thu

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



Đề tài: NGUYÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC CHANH DÂY LÊN MEN

GVHD: Trần Tuấn Anh SVTH:

Văn Hữu BảoNguyễn Thị Hồng Chi

Lê Trương Mỹ TiênPhan Thị Thuyền Quyên

LỚP: 02DHLTP3

Trang 2

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Trái cây là một loại thực phẩm rất tốt cho sức khỏe con người Nó cung cấpnhiều chất dinh dưỡng cho cơ thể, đặc biệt là các loại vitamin Trái cây chín ăn ngaythì rất tốt vì nó còn giữ nguyên vẹn các chất dinh dưỡng trong quả Với đặc điểmnước ta là một nước nhiệt đới gió mù a nên thích hợp cho các loại cây ăn trái, đadạng và phong phú về chủng loại

Trái cây có tính mùa vụ, khó bảo quản lâu dài, dễ bị dập nát, khó vận chuyển.Vì thế người ta cần tìm ra những phương pháp chế biến khác nhau để tạo ra các sảnphẩm mới nhằm tăng thời gian bảo quản, tăng giá trị cho sản phẩm Và để đáp ứngđược nhu cầu càng đa dạng của con người

Hiện nay trên thị trường các loại trái cây được chế biến ở các dạng như: phơikhô, sấy, ngâm nước đường, làm kẹo, bánh, mứt, nước giải khát, sản xuất rượu nhưng việc chế biến trái cây để tạo ra sản phẩm nước giải khát lên men có độ cồnthấp thì còn rất ít

Chanh dây là loại trái cây chứa nhiều vitamin, khoáng chất và rất dễ trồng Dođó, việc nghiên cứu sản xuất nước giải khát lên men từ trái chanh dây nhằm tạo ramột sản phẩm nước uống giải khát bổ dưỡng cho cơ thể, vừa có thể giúp người dântăng thu nhập và đồng thời làm phong phú sản phẩm nước giải khát ở nước ta Nước giải khát từ chanh dây lên men là một sản phẩm hoàn toàn mang tính tựnhiên, không sử dụng hóa chất bảo quản, không màu thực phẩm, phù hợp với xuhướng tiêu dùng hiện đại Đây là một sản phẩm giàu chất dinh dưỡng, rất tốt chosức khỏe nếu và thích hợp cho người tiêu dùng đặc biệt là giới trẻ Phù hợp cho cảngười già và phụ nữ

Từ những ý trên, tôi đã nghiên cứu và thực hiện đề tài “ Nghiên cứu sản xuất

nước chanh dây lên men”.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Trang 3

Nhằm đa dạng hóa các sản phẩm nước giải khát hiện có trên thị trường, tạo ramột sản phẩm nước lên men vừa tốt cho sức khỏe lại thích hợp cho nhiều đối tượngsử dụng.

1.3 Nội dung nghiên cứu

Tìm ra một số thông số tối ưu cho quy trình sản xuất nước chanh dây lên men,bao gồm:

Khảo sát tỷ lệ phối chế giữa dịch quả chanh dây và nước trước khi lên men

Khảo sát tỉ lệ bổ sung nấm men Saccharomyces Cerevisiae và thời gian lên men

thích hợp cho quá trình lên men

Khảo sát tỷ lệ điều vị thích hợp sau quá trình lên men bằng syrup đường 65oBx

Kiểm tra chất lượng vi sinh và hóa lý của sản phẩm

Đánh giá cảm quan sản phẩm

1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Là cơ sở cho việc áp dụng vào việc nghiên cứu sản xuất các sản phẩm nước giảikhát lên men từ nhiều loại trái cây khác

Thành công của đề tài sẽ tìm được các thông số thích hợp cho quy trình sảnxuất với quy mô phòng thí nghiệm, từ đó tiếp tục nghiên cứu để phát triển trong sảnxuất với quy mô công nghiệp, tạo ra sản phẩm mới, làm đa dạng hóa sản phẩm đồuống

Tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào mà thiên nhiên ban tặng cho đất nước ViệtNam, tạo nguồn thu nhập ổn định cho người dân

Trang 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về chanh dây [3]

Chanh dây còn gọi là lạc tiên, chum bao, chanh leo, mát mát, dây mát, mê ly

Tên khoa học: Passiflora Edulis Thuộc họ Passifloraceae, bộ Violales

Chi Passiflora.L có khoảng 400 loài trên thế giới, trong đó có 60 loài có quả ăn

được Tên tiếng anh: Passion Fruit

Chanh dây là loại cây leo nhiệt đới có nguồn gốc từ nam Brazil, sau đó đượcmang sang Úc và Châu Âu từ thế kỉ XIX Là loại cây ăn trái có triển vọng ở cácnước đang phát triển Ở Việt Nam chanh dây được trồng nhiều ở Đà Lạt, đồng bằngSông Cửu Long (Cần Thơ, An Giang, Kiên Giang)

Nước chanh dây có vị ngọt và có hàm lượng acid khoảng 2 % Dịch quả chứanhiều Vitamin A và C cùng nhiều nguyên tố vi lượng có ích cho tim mạch quả cóvỏ dày nên thuận tiện cho việc vận chuyển và bảo quản lâu

Hình 2.1 Chanh dây[19]

Trang 5

2.1.1 Đặc điểm sinh thái học [3]

2.1.1.1 Khí hậu

Loại cây này rất thích ánh nắng mặt trời trừ những nơi có nhiệt độ cao hơn

38oC, cây cần được che mát Cây chịu đựng được đến 0oC, vì thế cần bảo vệ câykhỏi sương giá

Loại quả tía có tính chất cận nhiệt đới và không thích khí hậu sương giá Tuynhiên, có những cây có thể đưa vào nơi có nhiệt độ lên đến 7oC mà không bị nguyhại gì Vào mùa đông lạnh giá, cây có thể bị rụng lá Rễ vẫn mọc tốt thậm chí nếungọn bị chết Cây phát triển không tốt vào mùa hè nóng bức Đối với loại quả vàngthì nó có tính chất nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới, không chịu được sương giá Cả hailà 90 cm

2.1.1.2 Đất đai

Cây mọc được trên nhiều loại đất trừ đất sét trộn ít hay nhiều cát, pH khoảng6,5 đến 7,5 là thích hợp nhất Hệ thống thoát nước giúp giảm thiểu sự tác động củaquá trình thối rửa Đất cũng cần được cung cấp nhiều chất hữu cơ và một lượngmuối thấp

2.1.1.3 Trồng trọt và chăm sóc

Trồng ở những nơi có nhiều ánh nắng trừ những vùng quá nóng Trồng cây kếhàng rào mắt xích hoặc giàn vững chắc (cao ít nhất là 2,13 m) để cho cây có thểmọc dày đặc hơn Kỹ thuật làm giàn có ảnh hưởng khá lớn đến việc ra hoa và đậuquả Nhiều nơi do chưa có kinh nghiệm làm giàn hoặc vừa kết hợp làm giàn chebóng mát nên cây ra ít hoa hoặc không ra hoa do các cành quá đan chen nhau cạnhtranh về ánh sáng

Tưới nước đều đặn sẽ giúp cho cây ra hoa và sinh trái liên tục Nhu cầu nướccao khi quả sắp chín Nếu đất khô, quả teo lại và rụng sớm

Ngoài chế độ chăm sóc thường xuyên như làm cỏ, tưới nước, phòng trừ sâubệnh cần chú ý bón thêm phân Sau mỗi đợt thu hái và cắt tỉa cần bón thêm N, K,

Ca, Mg nhằm tạo điều kiện cho cây nhanh chóng hồi phục và bù đắp dinh dưỡngđảm bảo cho một đợt ra cành và hoa mới

Trang 6

Sau khi cây được 2 năm tuổi thì nên tỉa bớt cành mỗi năm một lần để kích thíchmọc cành mới, giúp thu hoạch dễ dàng hơn và giúp cây sinh sản, ra hoa nhiều hơn.Sau khi thu hoạch cần tỉa cành ngay lập tức Ở những nơi có mùa đông lạnh lẽo thìtỉa cành vào đầu mùa xuân, bỏ tất cả những cành yếu và cắt bớt khoảng 1/3 cànhkhỏe Những nơi có khí hậu quá nóng thì có thể để tán lá mọc dày thành mái vòmnhằm ngăn cho trái không bị cháy nắng

Lúc tiết giá đông, những lớp lá bên ngoài sẽ che chở cho những cành cây bêntrong Tốt nhất nên trồng cây dựa vào tường hay hiên nhà

2.1.1.4 Việc nhân giống

Loại cây này thường mọc từ hạt Chúng sẽ nẩy mầm trong 10 - 20 ngày sau khigieo hạt Hạt được bảo quản và làm sạch có tỉ lệ nẩy mầm thấp và chậm hơn Hạtnên được trồng sâu xuống đất từ 1 đến 2,5 cm; cây con có thể đem ghép khi cao 25

cm, nếu cao hơn (trên 0,9 m), nên cắt ngọn và tưới nước nhiều

Cây cũng có thể đem nhân giống bằng cách chiết hoặc giâm cành đã trưởngthành có 3 - 4 đốt Xử lý bằng hormone có thể giúp bén rễ nhanh Cành giâm đượcbén rễ tốt có thể phát triển trong 90 ngày

2.1.1.5 Dịch bệnh và loài gây hại

Cây thường bị một loạt loài gây hại và dịch bệnh tấn công ở những vùng nhiệtđới Dạng quả tía của những vùng này dễ bị giun tròn tấn công trong khi dạng quảvàng lại có sức kháng cự tốt hơn Ốc sên cũng gây nguy hại, chúng thường ăn lá vàvỏ cây, làm cho cây con bị chết hoặc nhiễm bệnh

2.1.1.6 Thời vụ và thu hoạch

Hoa của chanh dây đỏ nở vào đầu mùa xuân và thành quả sau đó khoảng 60

-80 ngày Vì vậy, quả của nó có thể có vào cuối tháng 5 đầu tháng 6

Quả sẽ nhanh chóng chuyển từ xanh sang tía đậm (hoặc vàng) khi chín và rồirớt xuống đất chỉ trong vài ngày Hoặc là hái khi trái đổi màu hoặc là lượm trên đất.Tuy chúng không hấp dẫn kiến và ruồi nhưng nên thu gom mỗi ngày để tránh bịsinh vật dưới đất làm hư hỏng Để chế biến nước quả, quả phải có màu tía đậm

Trang 7

Những trái rụng có lượng chất rắn, đường, vị chua và vitamin C thấp hơn Sảnlượng dao động từ 9 đến 14 tấn một mẫu

2.1.1.7 Cách chọn lựa và tích trữ

Chọn quả to, nặng, chắc Khi chín, da quả teo lại, có chỗ trũng nhưng không bịmềm nhiều, quả có màu tía đậm Sắc da trông có vẻ xấu, nhưng không có nghĩa làquả bị hư Tuy đất không ảnh hưởng đến chất lượng quả nhưng trước khi dự trữ ,cần rửa và lau khô nhẹ nhàng Giữ quả vàng chưa chín hẳn ở 20oC với độ ẩm tươngđối từ 85 - 90% Ở 30oC, quả sẽ quá chín Quả chín giữ trong 1 tuần ở 22 - 27oC.Đựng quả trong túi polyethylene kín, không có lỗ ở 23,1oC sẽ giữ quả được 2 tuần.Phủ bên ngoài một lớp parafin và giữ ở 5 - 7oC và độ ẩm tương đối từ 85 - 90% sẽngăn hiện tượng quả bị nhăn lại và duy trì được chất lượng quả trong 30 ngày

2.1.2.

Trang 8

Đặc điểm thực vật học [9]

Hình 2.2 Cấu tạo hoa, quả, hạt chanh dây[16].

Cây: Chanh dây là một loại thân leo, rất dễ trồng, ưa đất khô ráo, cần ít nước,sống được cả nơi sỏi đá hoặc đất cát Cây đạt độ trưởng thành ở 12 tháng tuổi, cóthể dài tới 15 m, cho thu hoạch tốt trong vòng 5 - 6 năm

Trang 9

Lá: Lá có dạng ba thùy, màu xanh, dài khoảng 10 – 18 cm có các răng cưa baoviền ngoài, phía trên mặt lá bóng láng, ở dưới thí có màu xanh xám và mờ hơn.Cuống có màu hơi đỏ cộng thêm hơi vàng.

Hoa: Hoa đơn, có mùi thơm, có chiều rộng khoảng 4,5 cm Hoa có màu trắngngà và ở giữa thì màu xanh tím

Hình 2.4 Hoa chanh dây[16]

Quả: có dạng hình tròn hay bầu dục như quả trứng, màu tím sậm hoặc vàngchanh, tự rụng khi chín, vỏ quả trơn, láng bóng Kích thước quả từ 4,5 - 7 cm, nặngkhoảng 30 - 45 gam

Trang 10

Hình 2.5 Quả chanh dây[18]

2.1.3 Thành phần chanh dây [1] [9]

Trong 1 kg trái chanh dây thường có 380 - 390 gam cơm và hạt, tương đương245-260 ml dịch chiết chanh dây

Bảng 2.1 Các thành phần dinh dưỡng của chanh dây[9]

2.1.3.1 Đối với dịch quả[4] [9]

 Đường: Hàm lượng đường tổng chiếm khoảng 15 – 20 % và có sự thay đổikhông đáng kể giữa 2 loại chanh dây vàng và đỏ tía

Bảng 2.2 Hàm lượng đường của hai loại chanh dây (%)[4]

Loại chanh dây Fructose Glucose Saccharos

e

Đỏ tía 33,5 37,1 29,4Vàng 29,4 38,1 32,4

Bảng 2.3 Khoảng pH và hàm lượng acid tổng của hai loại chanh dây[4]

Thành phần Hàm lượng/100 g

Nước 66 – 84 gProtein 0,7 – 1,5 gChất béo 0,2 – 0,3 gCarbonhydrate 14,5 – 32,4 gChất khoáng 0,5 – 0,8 gChất xơ 0,6 – 0,8 g

Ca 4- 17 mg

P 35 - 64 mg

Fe 0,4 – 2,1 mgVitaminC 30 mgVitaminA 700 - 2410 IUĐường 8,5g Glucid/ 100gAcid citric 3,9/100g

Trang 11

Khoảng pH của dịch quả 2,6 ÷ 3,2 2,8 ÷ 3,3

Acid toàn phần của dịch quả (%)

(quy về acid citric) 2,4 ÷ 4,8 3,0 ÷ 5,0

 Acid: Hàm lượng acid hữu cơ cao cũng là một tính chất đặc trưng bên cạnh

mùi vị của chanh dây Chính lượng acid hữu cơ này làm cho dịch chanh dâycó giá trị pH thấp và vị chua rất gắt

Bảng 2.4 Thành phần acid của hai loại chanh dây[4]

acid malic

acid lactic

acid maloni c

acid succini c

acid ascorbic

Đỏ tía 13,1 3,86 7,49 4,95 2,42 0,05

Vàng 55 10,55 0,58 0,13 - 0,06

Theo bảng 2.4, trong chanh dây vàng acid citric chiếm ưu thế hơn, kế đến làacid malic, còn sự có mặt của các acid khác chỉ là rất ít, xem như không đáng kể.Với chanh dây đỏ tía, hàm lượng các loại acid khác nhau tương đối rõ ràng hơn,trong đó nhiều nhất vẫn là acid citric, kế đến là acid lactic, malonic, malic vàsuccinic

Thông thường người ta dùng tỉ lệ đường : acid để đo độ ngọt của chanh dây Và

từ đó nhận ra rằng có sự khác biệt đáng kể giữa chanh dây vàng và chanh dây đỏ tíalà chanh dây đỏ tía có vị ngọt hơn chanh dây vàng

Bảng 2.5 Tỉ lệ đường: acid ở hai loại chanh dây[4]

Đỏ tía 5 1

Trang 12

Vàng 3 8

 Sắc tố: Năm 1963, màu của chanh dây đã được xác định là không liên quan

đến anthocyanine, đây là một trong những sắc tố thực vật glycoside nhuộmmàu mạnh, tan trong nhựa cây tương ứng với các màu như màu đỏ tía, màuđỏ tươi, màu hoa cà và tạo màu xanh trong thực vật lớn hơn Các nghiên cứuở phòng thí nghiệm chỉ tìm thấy một lượng lớn flavon chính là một số ketongồm các hợp chất flavonoic, C15H10O2, hợp chất kết tinh không màu xuất hiện

như dạng bụi trên bề mặt của nhiều loại cây Đến năm 1972, công việc

nghiên cứu tiến triển hơn và người ta xác định rằng sắc tố chính carotenoidtrong thành phần của chanh dây đỏ tía là: _carotene, carotene, _carotene, carotene,

_carotene, carotene

 Enzyme: Enzym catalase có trong chanh dây vàng có thể bị vô hoạt hoàn

toàn khi đun nóng dịch quả ở 79oC trong 75 giây Ngoài ra còn có mặt enzympectin methylesterase, enzym này có thể bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC trong

60 giây

 Amino acid: Năm 1963, Pruthi đã tìm ra được một số loại acid amin tự do

trong dịch quả chanh dây đỏ như leucine, valine, tyrosine, proline, threonine,glycine, acid aspartic, arginine và lysine

 Các hợp chất alkaloid: Một số chất có tác dụng an thần cũng được tìm thấy

trong chanh dây Đến năm 1975, người ta đã phát hiện ra 7 loại và 4 trong sốđó đã được định danh: harman, harmol, harmin và harmalin Theo các nhànghiên cứu thì hàm lượng các chất làm dịu thần kinh có trong dịch quả chanhdây là nhẹ và cho phép sử dụng trong thực phẩm

 Các hợp chất dễ bay hơi: Năm 1972, hơn 165 loại hợp chất dễ bay hơi

trong nước quả từ trái chanh dây vàng đã được xác định Đa số là các ester,acid béo có số C2-C8 Những hợp chất dễ bay hơi khác có trong thành phầncủa trái chanh dây có tác dụng làm giảm hoạt tính của carotenoid, hợp chất

Trang 13

Casmir và Whitfield vào năm 1978 đã giới thiệu khái niệm về sự ảnh hưởngcủa mùi của trên 300 hợp chất dễ bay hơi Hai ông nhận thấy có 22 hợp chấttạo nên mùi của chanh dây Nhờ vào sự trợ giúp của các phương pháp hóahọc và lý thuyết về đường hồi quy, từ 15 chất dễ bay hơi hai ông đã môphỏng được mùi tự nhiên của chanh dây.

Trang 14

Bảng 2.6 Ảnh hưởng của các chất gây mùi đến quả chanh dây. [4]

trong quả (ppm) Tỉ lệ (%)

6-(but-2'-enylidene) 1,1 301,5,5-trimethylcyclohex-1-ene - -(Z)-hex-3-enyl butanoate 0,8 10Hexyl butanoate 4,1 9Ethyl (Z)-oct-4-enoate 0,4 8

Trang 15

2.1.3.2 Đối với hạt

Thành phần của hạt chanh dây sau khi được sấy khô như sau:

Bảng 2.7 Thành phần của hạt chanh dây khô[3]

2.1.4 Công dụng của chanh dây [1]

Cả hoa, lá, trái và vỏ trái chanh dây đều được dùng để chữa bệnh

Hoa chanh dây có tác dụng an thần nhẹ và có khả năng trị bệnh mất ngủ Hoachanh dây đã và đang được nhiều nước dùng để điều trị cho những trẻ em dễ bị kíchđộng hoặc có vấn đề bất ổn về thần kinh, chữa bệnh hen suyễn, rối loạn tiêu hóa,chứng mất ngủ, và các khó chịu của hội chứng tiền mãn kinh

Trong nước ép chanh dây, đặc biệt là lá chanh dây, có chứa chất alkaloids giúplàm hạ huyết áp, an thần, giảm đau, và chống lại tác động của các cơn co thắt

Trang 16

Hình 2.6 Nước chanh dây[20]

Trái chanh dây không chứa cholesterol, giàu vitamin A và vitamin C, là nguồncung cấp K và Fe dồi dào, nguồn chất xơ tuyệt hảo, và giúp làm dịu các cơ đang bịcăng cứng

Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng: Những người bị bệnh cao huyết ápvà mạch vành uống nước chanh dây có tác dụng cải thiện tình trạng bệnh nhờ axitcitric kết hợp với canxi làm giảm máu bị đông do tích tụ tiểu cầu

Bên cạnh đó, chanh dây còn có tác dụng giải cảm, hạ huyết áp, giảm béo, giảmđau, gia tăng sự tuần hoàn của máu, bổ mát, thanh nhiệt, an thần, nhuận tràng, lợitiểu…

Ngoài ra, chanh dây còn được dùng phổ biến để làm nước uống giải nhiệt trongmùa hè, hương thơm đặc trưng của chanh dây kết hợp với vị chua nhè nhẹ tạo nênmột loại nước uống thơm ngon

Trang 17

2.1.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chanh dây ở Việt Nam [3]

Trong vài năm trở lại đây, phong trào trồng chanh dây ở các tỉnh thuộc khu vựctây nguyên như Lâm Đồng, Đăk Nông, Gia Lai và các tỉnh khu vực phía nam nhưCần Thơ, Hậu Giang, Đồng Nai…đang phát triển rầm rộ và bước đầu mang lại hiệuquả kinh tế cao, bình quân mỗi ha thu nhập 400 triệu đồng đến 500 triệu đồng/năm.Mặc dù đây là một cây trồng mới, nhưng do hiệu quả kinh tế cao cho nên nhiềungười đua nhau trồng, đưa diện tích cây chanh dây lên tới hàng trăm ha và tiếp tụctăng lên

Theo nguồn thông tin mới nhất từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ÐăkNông, toàn tỉnh hiện có khoảng 300 hecta chanh dây Trên thực tế, diện tích còn caohơn nhiều lần do chưa thống kê được các hộ trồng nhỏ lẻ và có xu hướng tăngnhanh trong những năm tới

Trong khi đó chỉ tính riêng tỉnh Lâm Đồng đã có hơn 500 hecta trồng chanhdây Ước tính cả nước hiện nay có khoảng trên gần 2000 hecta trồng chanh dây.Nếu như đà phát triển như hiện nay thì trong một vài năm tới khi diện tích chanhdây tăng mạnh, sản lượng thu hoạch nhiều trong khi đó đầu ra cho sản phẩm cònhạn chế sẽ dễ dẫn đến tình trạng dư thừa nguồn nguyên liệu gây thiệt hại cho bà connông dân

2.1.6 Các sản phẩm từ chanh dây [9]

Hiện nay trên thị trường, các sản phẩm từ chanh dây rất đa dạng về chủng loại,thương hiệu, thể tích lẫn giá cả như viên sủi từ chanh dây, viên nectar chanh dây,nước chanh dây cô đặc bột chanh dây hòa tan, bột chanh dây hòa tan, nước chanhdây kẹo dẻo chanh dây bánh chanh dây qua đó nó góp phần làm phong phú và đadạng các sản phẩm từ chế biến từ chanh dây

Trang 18

Hình 2.7 Viên nectar chanh dây[16]

Hình 2.9: Nước chanh dây[22] Hình 2.10 Kẹo dẻo chanh dây[22]

Trang 19

Hình 2.11 Nước hoa[16] Hình 2.12 Bánh chanh dây[19]

2.2 Giới thiệu về nước giải khát lên men [5]

Với nhu cầu con người ngày càng tăng, điều kiện kỹ thuật, cơ sở vật chất ngàycàng phát triển và tác dụng đa dạng của nước giải khát… thì nước giải khát trongnhững năm gần đây đang phát triển rất mạnh mẽ với tốc độ nhanh cả về chủng loạivà sản lượng, nhanh chóng chiếm lĩnh và được thị trường chấp nhận trong suốt thế

kỉ XX

Với sự phát triển nhanh như vậy, hiện nay các loại sản phẩm nước giải khát rất

đa dạng về chủng loại cũng như đặc tính sử dụng riêng Tùy theo nguồn nguyên liệuvà cách sản xuất mà nước giải khát được chia thành có nhiều loại, nhiều dạng nướcgiải khát khác nhau Tuy nhiên người ta có thể dựa vào nguồn nguyên liệu, dựa vàophương thức sản xuất khác nhau mà phân loại và gọi tên bốn nhóm chính của nướcgiải khát là:

 Nước giải khát chứa khí CO2

 Nước giải khát chữa bệnh

 Nước giải khát pha chế

 Nước giải khát lên men

Ngày nay trong điều kiện sống của con người ngày càng được nâng cao thì nhucầu sử dụng nước giải khát ngày càng tăng và đang từ bước chuyển dần từ loại nướcgiải khát pha chế truyền thống sang sử dụng loại nýõìc giaÒi khaìt có chứa các chấtdinh dưỡng như các loại: axit amin, vitamin, muối khoáng… được sản xuất từ các

Trang 20

loại trái cây Đây được xem là mặt hàng chiến lược chủ yếu của nhiều quốc gia như

Mỹ, Hà Lan, Đức, Nhật, Hàn Quốc, Thái Lan, Trung Quốc do đó họ đã và đangtập trung nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại nước giải khát từ các loại trái câynhư: cam, dứa, xoài, xởi, ổi, táo, lê, dâu, mơ, nho, vải có chất lượng cao phù hợpvới nhu cầu ngày càng cao của khách hàng

Theo dự đoán của các nhà chiến lược trong các loại nước giải khát được sảnxuất từ trái cây thì loại nước giải khát lên men được đánh giá là mặt hàng “mạnh”trong tương lai và rất phù hợp với thế hệ trẻ vì đây là sản phẩm được đánh giá caonhờ quá trình lên men của vi sinh vật

Nước giải khát lên men thực chất là sản phẩm của quá trình lên men rượu chưakết thúc Tùy theo nguyên liệu dùng để pha chế dịch lên men mà người ta chia nướcgiải khát lên men thành nhiều nhóm khác nhau Ở Nước ta, tuy sản phẩm loại nàychưa nhiều, song cũng có thể chia thành hai nhóm chính: lên men từ nước quả vàlên men từ tinh bột

Hiện nay một số hãng sản xuất của Úc, Mỹ đã cho ra đời loại nước giải khát lênmen mang một số nhãn hiệu như: Two Dogs, Sub Zero trong đó đáng kể nhất làcác loại nước giải khát lên men từ trái cây như: Bluebird, Treetop, CaliforniaCooler chủ yếu ở dạng dịch ép hoặc pha chế từ dịch quả tươi

Tại Việt Nam, thị trường nước giải khát lên men còn đang rất hạn chế, chủ yếu là các sản phẩm từ nho, dứa, dâu tây

2.3 Tổng quan về quá trình lên men [7] [11]

2.3.1 Cơ chế quá trình lên men.

Bản chất của quá trình lên men nước quả là quá trình chuyển hóa các chất hữu

cơ trong dịch lên men thành các sản phẩm lên men dưới tác động của các enzymezimase - enzym nội bào tương ứng do nấm men sinh ra, sản phẩm tạo thành là rượuetylic

Quá trình lên men được chia làm 2 giai đoạn:

Trang 21

 Lên men chính: Nhiệt độ của quá trình lên men chính được điều chỉnh ở 20

- 300C, thời gian là 10 ngày hoặc dài hơn Giai đoạn này lượng đường trongdịch lên men giảm 92%, lượng cồn tạo thành chủ yếu trong giai đoạn này.Đến cuối giai đoạn, dịch lên men trong dần vì protein và pectin lắng xuống

 Lên men phụ: Nhiệt độ lên men phụ thường được điều chỉnh nhỏ hơn 200C.Trong giai đoạn này, nhiều liên kết lý, hóa học hình thành, sự tích tụ cácester tạo thành giữa rượu và axit tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm Đểlên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định.Thông thường khi lên men, lượng tế bào nấm men phải đạt được hơn 100triệu tế bào trong một ml dịch lên men Do diện tích bề mặt của tế bào nấmmen rất lớn nên khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng rất mạnh Đường lênmen và các chất dinh dưỡng khác trong môi trường lên men trước tiên đượchấp thụ trên bề mặt của nấm men sau đó khuyếch tán qua màng tế vào bêntrong tế bào nấm men, rượu và CO2 sẽ được tạo thành

Rượu etylic tạo thành khuyếch tán ra môi trường bên ngoài qua màng tế bàonấm men CO2 cũng hòa tan vào trong môi trường nhưng sự hòa tan không lớn Ở

áp suất 800mmHg nhiệt độ 25 – 350C là 0,856 – 0,837 lít CO2 trong một lít nước Vìthế CO2 sinh ra trong quá trình lên men sẽ khuyếch tán vào môi trường và nhanhchóng đạt được trạng thái bão hòa Khi bão hòa CO2 bám vào xung quanh tế bàonấm men hình thành những bọt khí Tế bào nấm men thường dính liền với nhau, bọtkhí sinh ra ngày càng nhiều và lớn dần lên hình thành túi lớn, đến lúc nào đó sựchênh lệch giữa khối lượng riêng của môi trường và tế bào nấm men sẽ nổi lên trên

bề mặt Khi đến bề mặt, do có sự thay đổi đột ngột sức căng bề mặt nên chúng bị vỡ

ra làm cho khí CO2 bị phóng thích ra bên ngoài Lúc này do khối lượng riêng củanấm men đủ lớn trở lại nên chúng sẽ chìm xuống Quá trình này diễn ra liên tục nêntế bào nấm men vốn từ trạng thái tĩnh chuyển sang trạng thái chuyển động, làm giatăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào nấm men và môi trường điều này làm cho quátrình trao đổi chất diễn ra nhanh hơn, mạnh mẽ hơn, khi đó sẽ làm tăng nhanh quátrình lên men

Trang 22

Khí CO2 ức chế quá trình lên men, nhưng trong quá trình thoát khí CO2 làm tăngkhả năng lên men của nấm men Kích thước, vật liệu chế tạo của thiết bị lên men,các chất hòa tan mang điện tích, các vật lơ lững khác hiện diện trong dịch lên menkhi lên men đều ảnh hưởng đến sự thoát khí CO2 nên cũng ảnh hưởng quá trình lênmen.

Trong quá trình lên men rượu xảy ra hàng loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp.Các phản ứng phân giải glucose thành axit pyruvic xảy ra theo chu trình EMP(Endem – Mayehop – Panat) mà các enzyme tham gia phân giải glucose đều cótrong nấm men

Trang 23

pyruvat decarbonxylase

CH3CHO alcol- dehydrogenase C2H5OH

NADH + H+ NAD+

Trang 24

Phương trình tổng quát của lên men rượu:

C6H12O6→2C2H5OH + 2CO2 + 27Kcal

2.3.2 Nấm men dùng trong sản xuất. [2] [8]

2.3.2.1 Đặc điểm hình thái.

Nấm men thường có hình trứng hay hình bầu dục, hình cầu, hình bình, hìnhống, hình cầu và một số hình dạng đặc biệt

Tuy nhiên, hình dạng của nấm men không ổn định mà còn phụ thuộc vào tuổigiống và điều kiện ngoại cảnh

Kích thước của tế bào nấm men thay đổi rất nhiều tùy thuộc giống, loài,chủng Nói chung, kích thước nấm men khá lớn, to hơn tế bào vi khuẩn một cách rõràng Các loài nấm đơn bào được sử dụng trong công nghiệp sản xuất rượu thườngcó kích thước 1,5 – 5,3 µm

Hình 2.14 Saccharomyces cerevisiae [16]

Trang 25

2.3.2.2 Cấu tạo tế bào

Khi quan sát cấu tạo tế bào nấm men dưới kính hiển vi điện tử, có thể phân biệtđược màng tế bào, nguyên sinh chất, nhân, nhiễm sắc thể và các chất dự trữ

Tế bào nấm men trẻ có màng tế bào rất mỏng Ở tế bào già có thể thấy rõ đườngviền màng tế bào và khi tế bào rất già có thể thấy rõ hai nét

Thành tế bào chứa glucan, protein, lipid và kitin

Màng tế bào nấm men là màng bán thấm chọn lọc Trong điều kiện môi trườngnghèo dinh dưỡng, độ axit và nhiệt độ cao, màng tế bào bị co lại, tế bào trở nên bé.Màng nguyên sinh chất chứa protein, phospholipid, steron

Nhân tế bào đóng vai trò bậc nhất đối với sự phát triển của tế bào nấm men.Trong tế bào nấm men dưới kính hiển vi điện tử, người ta quan sát thấy nhân nằmsát màng tế bào hoặc giữa protoplasma Nhân tế bào hình cầu hay hình bầu dục gồmnhiễm sắc thể chứa ADN lưu giữ các thông tin di truyền

Không bào có kích thước nhỏ, không quan sát được trong tế bào trẻ, Tế bào giàthì không bào rất lớn Không bào là một tổ chức quan trọng, nơi mà các quá trìnhtạo thành enzym được phục hồi, tạo ra những sản phẩm của sự sống và thải ranhững cặn bã của tế bào

Chất nguyên sinh gồm nước, protein, glucid, lipid, muối khoáng, enzyme và các

cơ quan khác

Bảng 2.8 Thành phần của nấm men (tính theo % chất khô) [7]

Thành phần Cao nhất Thấp nhất Trung bình

Trang 26

2.3.2.3 Sự sinh sản của tế bào nấm men.

Nấm men có hai hình thức sinh sản: hữu tính (bằng bào tử) và vô tính (bằng nảychồi hoặc phân cắt tế bào)

Tùy thuộc vào điều kiện nuôi cấy, tế bào nấm men sẽ sinh sản theo cách sinhsản vô tính hay cách sinh sản hữu tính

Nảy chồi là phương pháp sinh sản phổ biến nhất ở nấm men Khi một chồi xuấthiện các enzym thủy phân sẽ phân giải phần polysaccarid của thành tế bào làm chochồi chui ra khỏi tế bào mẹ Vật chất mới được tổng hợp sẽ huy động đến chồi vàlàm chồi phình to dần lên, khi đó sẽ xuất hiện một vách ngăn giữa chồi và tế bàomẹ Thành phần của vách ngăn cũng tương tự như thành tế bào Khi tế bào chồi táchkhỏi tế bào mẹ, ở chỗ tách ra còn giữ lại một vết sẹo của chồi, trên tế bào con cũngmang một vết sẹo Các vết sẹo này có thể thấy rõ khi xử lý bằng thuốc nhuộm nhưcalcaflour hoặc primulin rồi quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang

2.3.2.4 Yêu cầu đối với chủng nấm men.

 Dịch giống không bị tạp nhiễm

 Các tế bào nấm men ở độ tuổi sinh lý, ở thời gian sinh trưởng tốt nhất

 Có hoạt tính cao nhất, thường là nửa sau pha chỉ số

 Tạo mùi thơm cho sản phẩm

 Lên men nhanh và triệt để

2.3.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men.

a) Tỷ lệ giống

Nấm men là nhân tố gây lên men, chuyển hóa đường thành rượu và CO2 Mỗiloại nấm men khác nhau sẽ có khả năng lên men khác nhau Với cùng loại nấm mennhưng do lên men ở điều kiện khác nhau sẽ có tốc độ lên men và chất lượng sảnphẩm thu được sẽ khác nhau

Tỷ lệ giống khác nhau cũng ảnh hưởng đến quá trình lên men, tỷ lệ quá cao quátrình lên men sẽ diễn ra rất nhanh Và ngược lại tỷ lệ giống thấp quá trình lên mensẽ diễn ra chậm Cả hai điều này cùng ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên menvà chất lượng sản phẩm sau cùng

Trang 27

Do vậy, cần lựa chọn chủng nấm men đạt yêu cầu đồng thời phải biết đầy đủcác giá trị pH tối ưu, nhiệt độ tối ưu Việc bổ sung nấm men vào môi trường cầntính toán sao cho phù hợp.

b) Nhiệt độ

Mỗi vi sinh vật đều có một khoảng nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng

Đối với nấm men Saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 28 - 32oC Tuynhiên, nếu bắt đầu lên men ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dàihơn Mặt khác, nếu có điều kiện làm lạnh dịch đường xuống còn 20 - 25oC sẽ hạnchế được sự phát triển của tạp khuẩn Sau 8 - 10 giờ nhiệt độ lên men sẽ tăng đến 28

- 30oC, tiếp đó cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạn tối ưu Ở nhiệt độcao, hoạt tính của nấm men giảm nhanh nhưng chủ yếu là dễ bị nhiễm vi sinh vậtnhư vi khuẩn lactic và nấm men hoang dại Ở nhiệt độ 30oC, nấm men hoang dại

phát triển nhanh hơn Saccharomyces 2 - 3 lần, còn ở nhiệt độ 35 - 38oC chúng pháttriển nhanh gấp 6 - 8 lần Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều sảnphẩm phụ như ester, aldehyt và tổn thất theo CO2 sẽ tăng Nhiệt độ lên men cao nhấtlà 360C và thấp nhất là 60C

c) pH của môi trường

Nồng độ ion H+ trong canh trường ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm men.Chúng có khả năng làm thay đổi điện tích của vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mứcđộ thẩm thấu của các chất dinh dưỡng cũng như chiều hướng của quá trình lên men.Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong trạng thái ion nhất định, trạng thái nàyphụ thuộc vào pH của canh trường

Các loại vi khuẩn hại làm hư hỏng rượu hoạt động mạnh ở pH lớn hơn 3,5nhưng yếu ở pH nhỏ hơn 3,5 Men rượu hoạt động thích hợp ở pH từ 3,5 - 4 haythấp hơn một chút Nếu pH thấp có thể trung hòa bằng axit citric

d) Hàm lượng oxy

Oxy là thành phần không thể thiếu được ở giai đoạn phát triển sinh khối Tuynhiên, nó lại là nguyên nhân gây hư hỏng cho rượu, bia trong các giai đoạn chế biếncòn lại Với sự có mặt của oxy nấm men sẽ lên men không hoàn toàn vì chúng sẽ

Trang 28

phát triển sinh khối Trong giai đoạn bảo quản thì chúng sẽ làm cho sản phẩm cónhiều aldehyde, sản phẩm rất dễ bị biến màu do các phản ứng oxy hóa, phản ứnghóa nâu gây tối màu sản phẩm, làm chua sản phẩm do sự hình thành các acid hữu cơ(vi khuẩn lactic, acetic…) gây thối cho sản phẩm rượu, bia theo thời gian bảo quản(do rượu, bia là môi trường rất dinh dưỡng thích hợp cho sự phát triển của nhiều visinh vật).

Tùy theo sản phẩm mà nhà sản xuất quy định hàm lượng oxy tối đa có thể cótrong sản phẩm cuối Ví dụ: bia chai thông thường hàm lượng oxy nhỏ hơn 0,01ppm Oxy là thành phần được kiểm soát hết sức chặt chẽ trong các công đoạn củaquá trình sản xuất

Thông không khí tức là cung cấp oxy cho quá trình hô hấp của nấm men Việcthông khí kết hợp với việc đảo trộn có ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình sinh trưởng vàphát triển của nấm men Thiếu không khí, tức là điều kiện yếm khí, nấm men sẽthực hiện quá trình lên men rượu, nồng độ rượu trong môi trường tăng lên nhanhchóng, khi đó sự phát triển của nấm men dần dần sẽ bị kìm hãm

Việc thông khí và đảo trộn còn có tác dụng làm cho môi trường luôn ở trạngthái động, tăng cường sự tiếp xúc giữa tế bào nấm men với môi trường dinh dưỡng,

do đó rút ngắn được thời gian nuôi cấy Trong thực tế sản xuất, nếu thông không khíđầy đủ có thể rút ngắn 1/3 thời gian nuôi cấy so với điều kiện thiếu không khí.Ngoài các yếu tố trên, các chất sát trùng dùng trong sản xuất như formon,

Na2SiF6, NaF, CaOCl2,…, các muối kim loại nặng, các tia cực tím,…đều ảnh hưởngrất lớn đến hoạt động sống của nấm men Tuy nhiên, mỗi một yếu tố (hay mỗi chấthóa học) có ảnh hưởng khác nhau, trong từng điều kiện nuôi cấy và từng chủng nấmmen khác nhau

e) Môi trường

Đường: Đường cung cấp năng lượng và carbon cho nấm men, dạng glucose làthích hợp nhất vì tất cả các loại nấm men đều đồng hóa được Tỷ lệ đường càng caothì nấm men sẽ chuyển hóa thành cồn etylic càng nhiều Các loại nấm men hoạtđộng bình thường trong môi trường có hàm lượng đường khoảng 20%

Trang 29

Nồng độ cao sẽ ức chế hoạt động của nấm men, ngược lại nhiệt độ thấp cũng làmgiảm hiệu quả lên men.

Đạm: Đạm chiếm 50 - 60% khối lượng tế bào khô của nấm men Vì vậy, trongnước quả phải có đủ đạm để nấm men sinh sản nhanh, tăng cường độ của quá trìnhlên men Khi tỷ lệ đạm trong tế bào nấm men tăng gấp đôi thì khả năng lên mentăng 50%

Đa số nước quả có các hợp chất Nitơ đủ cung cấp cho nấm men song cũng cómột số loại quả không đủ nguồn Nitơ cung cấp cho nấm men sinh trưởng Do đó,cần bổ sung Nitơ cho dịch lên men, thường sử dụng là amoni sulfat ((NH4)2SO4).Muối: Muối khoáng cần thiết cho nấm men để cấu thành các tổ chức, cácenzyme, là các tác nhân gây ra các phản ứng sinh hóa trong rượu

Vitamin: Vitamin được xem là chất kích thích đối với nấm men Một số loạimen có tể tổng hợp được những vitamin nhất định, lấy nguyên liệu từ những chấthữu cơ có trong dịch quả Nếu thiếu vitamin thì men sẽ hoạt động yếu hoặc ngừnghoạt động

2.3.2.6 Sự ức chế đến hoạt động lên men.

Bản thân quá trình lên men là một quá trình tự điều chỉnh Theo dõi quá trìnhlên men, người ta nhận thấy hoạt động của nấm men sau một thời gian chủng giốngsẽ phát triển nhanh, đạt mức tối đa, sau đó giảm dần rồi ngừng hẳn Sự lên menchậm lại có thể do những nguyên nhân là: hết chất dinh dưỡng (đạm, muối khoáng,oxy, vitamin) và trong môi trường hình thành ngày càng nhiều những chất ức chếhoạt động của nấm men (CO2 và rượu)

Trang 30

2.2 Quy trình sản xuất nước chanh dây lên men [3]

Hình 2.14 Quy trình sản xuất nước chanh dây lên men.

Trang 31

2.4.1 Thuyết minh quy trình.

Nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượngsản phẩm vì thế việc chọn nguyên liệu cho sản xuất là rất quan trọng Giai đoạn nàynhằm hai mục đích chính là tách bớt các tạp chất, làm sạch hỗn hợp và phân loạinguyên liệu có đạt tiêu chuẩn hay không đạt

Đầu tiên chanh dây được rửa dưới vòi nước chảy nhiều lần để làm sạch quả, lựaloại quả chín đều, tươi, không dập nát, không héo, loại bỏ những quả kém chấtlượng, chỉ giữ lại những quả đạt yêu cầu để tiến hành thí nghiệm

Tiếp đó dùng dao cắt đôi quả chanh dây ra và thu phần ruột quả bên trong loạibỏ phần vỏ quả Công đoạn này phải tiến hành nhanh và đảm bảo vệ sinh tránh làmnhiễm bẩn vào phần ruột quả sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sau cùng Tiến hànhlọc thu dịch quả và bỏ bã

Sau khi thu được dịch ép quả, ta tiến hành pha loãng dịch với nước, phối chếvới dung dịch suryp đường, chất điều chỉnh độ chua (NaHCO3) và tiến hành thanhtrùng bằng NaHSO3 để tiêu diệt vi sinh vật tạp nhiễm trước khi vào giai đoạn lênmen

Kết thúc quá trình lên men, cần tiến hành lọc thu dịch sau lên men, loại bỏ phầnbã và tiến hành điều vị nhằm tạo ra sản phẩm có vị hài hòa và đảm bảo về mặt cảmquan Trong giai đoạn cuối cùng ta tiến hành rót chai, đi thanh trùng để tiêu diệt visinh vật cũng như ức chế và tiêu diệt hoàn toàn nấm men để duy trì độ rượu trướckhi đem đi bảo quản sản phẩm

2.4.2 Chỉ tiêu vi sinh vật.

Theo TCVN 5042-1994 Sản phẩm nước uống có cồn thấp phải đảm bảo các chỉtiêu vi sinh vật như ở bảng 2.9

Trang 32

Bảng 2.9 Chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm nước uống có cồn thấp.

1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí 102 (CFU/ml)

Bảng 2.10 Chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm nước chanh dây lên men

Màu sắc Màu vàng đặc trưng tự nhiên của chanh dâymùi Mùi thơm đặc trưng của chanh dây, có thoảng

Trang 33

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu.

Chanh dây tím được mua tại chợ Nguyễn Tri Phương- Tp.Hồ Chí Minh

Trạng thái: màu tím, hình bầu dục, còn nguyên vẹn, không bị dập nát

Bảng3.1 Tiêu chuẩn hóa lý của đường

Hàm lượng saccharose > 99,8%

Hàm ẩm < 0,05%

Lượng đường khử 0,03%

Hàm lượng tro ≤ 0.03%

Hàm lượng cát sạn 0Màu sắc màu trắng

Trang 34

3.2.1.3 Nấm men.

Nấm men sử dụng là chủng Saccharomyces Cerevisiae thuộc chủng nấm men

nổi, đang được giữ trong ống nghiệm, nấm men ở dạng tiềm sinh trên môi trườngthạch nghiêng

Nấm men được cung cấp bởi: Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa CôngNghệ Hóa Học- Dầu Khí, trường Đại Học Bách Khoa TP hồ Chí Minh

Nấm men được cấy truyền sang môi trường lỏng, được giữ giống trên môitrường thạch nghiêng và đem đi tăng sinh trong môi trường dịch quả chanh dây

+ Máy đo pH Hanna 210

+ Brix kế Refractometer

+ Bếp điện

+ Buret chuẩn độ

+ Bình thủy tinh

+ Nồi thanh trùng

+ Tủ cấy vi sinh+ Tủ sấy

+ Phễu lọc + Ống đong+ Bình định mức+ Becher

+ Erlen+ Pipette

Trang 35

SO3

3.3 Cách bố trí thí nghiệm