NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU MÍT CHƯNG CẨT

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men sử dụng và độ Brix của dịch đường đến hàm lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men.. > Khảo sát tỉ lệ nấm men sử dụng và độ Brix của dịch đường đ

Trang 1

Luận vãn tỏt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc cần Thơ

Ngành Công Nghệ Thực Phàm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang: 1

Trang 2

Luận văn tỏt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân TỈIƠ

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang: 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH

MSSV : 2071753

Cần Thơ, 2010

Trang 3

Luận vãn tỏt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân Thơ

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang: vin

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học cần Thơ, được sự chỉ dạy tận tình của cácthầy cô, nay em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm - Khoa Nông nghiệp

& Sinh học ứng dụng - Trường Đại học cần Thơ đã tận tình truyền dạy kiến thức và nhữngkinh nghiệm quý báo giúp em có hành trang vững chắc tiến bước vào

Và hơn ai hết, em rất chân thành biết ơn cô Bùi Thị Quỳnh Hoa Bộ môn Công Nghệ ThựcPhấm - Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng - Trường Đại học cần Thơ đã trực tiếphướng dẫn và tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệpnày

Xin cảm ơn các bạn lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 33 đã cùng em chia sẽ những bài họcquý báo, động viên, giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này Và cũng xin cảm ơnchị Trần Thị Thu Sương đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian làm luận văn tại phòng thínghiệm DI06 - Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm - Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng

- Trường Đại học cần Thơ

Cần thơ, ngày 4 tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực hiên Mai Nguyễn Thiện Lâm

TÓM LƯỢC

Với mục tiêu tạo ra sản phẩm rượu mới, rượu trái cây chưng cất Đe tài sẽ tiến hành trên cơ

sở nghiên cứu ra quy trình sản xuất, sử dụng các chế phẩm amylase, chế phẩm pectinasenhằm làm tăng hiệu suất thu hồi rượu và khảo sát các điều kiện thuận lợi cho quá trình lênmen Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:

- Phân tích thành phần nguyên liệu mít nghệ.

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men sử dụng và độ Brix của dịch đường đến hàm

lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH trong quátrình lênmen đến hàm lượng rượusinh ra

- Khảo sát ảnh hưởng của quá trình chưng cất đếnrượu thànhphẩm

- Phân tích đánh giá chất lượng rượu thành phẩm

Trang 4

Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện các thí nghiệm, chúng tôi thu được các kết quả nhưsau:

- Nguyên liệu mít nghệ có độ ẩm 69,25%; hàm lượng đường tống 22,35%; pH là 4,9- 5,3

; hàm lượng acid toàn phần 1,95 (mg/g)

- Điều kiện thích hợp cho quá trình lên men: nồng độ chất khô 24 độ Brix; pH dịch lên

men là 4,5; tỉ lệ nấm men sử dụng là 0,04% lên men ở nhiệt độ thường trong khoảng 9 đến

11 ngày

- Chưng cất qua hai lần, chưng cất lần đầu lấy rượu ở 30 độ cồn, sau đó đem chưng cất

lần 2 lấy rượu ở 50 độ cồn

- Ket quả phân tích các chỉ tiêu hóa học của rượu thành phẩm trong các mẫu thí nghiệm

đều đạt yêu cầu

Trang 5

Luận vãn tỏt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân Tỉur

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang:\

MỤC LỤC

Chưong 1 1

ĐẶT VÁN ĐÊ 1

1.1 Giói thiệu 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

1.3 Nội dung nghiên cứu 1

Chương 2 3

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Cây mít 3

2 ĩ 1 Đặc điểm 3

2.1.2 Mít nghệ 4

2.1.3 Thu hoạch và bảo quản mít sau thu hoạch 4

2.2 Enzyme amylase và đặc tính kỹ thuật 5

2.2 ĩ Cơ chat của amylase 5

2.2.7.7 Tinh bột 5

2.2.1.2 Glycogen 5

2.2.2 Các loại amylase 6

2.2.2.1 a-amylase (EC 3.2.1.1) 6

2.22.2 Glucoamylase (EC.3.2.1.3) 7

2.3 Enzyme Pectinase và đặc tính kỹ thuật 8

2.3.1 Pectinesterase 9

2.3.2 Polygalacturonase 9

2.3.3 Lyase 10

2.4 Nấm men 11

2.5 Sản xuất rượu etylic 13

2.5.1 Cơ chế hóa sinh học của lên men rượu 13

2.5.2 Động học của quá trình lên men 17

2.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 18

2.5.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 18

2.53.2 Anh hưởng của pH 18

Trang 6

Luận văn tỏt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân TỈIƠ

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang :x i

2.5.33 Anh hưởng của nồng độ dịch lên men 18

2.53.4 Anh hưởng của ánh sủng 18

2.5.3.5 Anh hưởng của nông độ rượu 18

2.5.3.6 Anh hưởng của co2 19

2.53.7 Anh hưởng của oxy 19

2.5.4 Sản phấm phụ trong quá trình lên men 19

2.5.4.1 Sự tạo thành glycerin 19

2.5.4.2 Sự tạo thành acid 20

2.5.43 Sự tạo thành cilcol cao phcm tử 20

2.5.4.4 Sự tạo thành ester 20

2.5.4.5 Sự tạo thành accetaldehyd 21

2.5.4.6 Sự tạo thành metanol 21

2.5.4.7 Sự tạo thành fiirfurol 21

2.6 Chưng cất và tinh luyện 21

2.6.1 Lý thuyết về chung cất rượu 22

2.6.2 Lý thuyết về tinh chế cồn 22

Chương 3 23

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 23

3.1 Phương tiện 23

3.2 Phưong pháp nghiên cứu 24

3.2.1Quy trình sản xuất chung 24

3.2.2Phân tích thành phần nguyên liệu 24

3.2.3Thí nghiệm 1: Khảo sát tỉ lệ nam men sử dụng và độ Brix của dịch đường đến hàm lượng và chất ỉượng rượu sinh ra trong quá trình lên men 25

3.2.4 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng cùa nhiệt độ, pH trong quá trình lên men đến hàm lượng rượu sinh ra 27

3.2.5 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình chưng cất đến hiệu suất thu hồi và chất hrọng ru’Ọ’u thành phẩm 29

Chưong 3 31

KÉT QUẢ THẢO LUẬN 31

4.1 Phân tích thành phần nguyên liệu 31

Trang 7

Luán vãn tỏt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân Thơ

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang:Vú

4.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỉ lệ nấm men sử dụng và độ Brix của dịch đưò’ng

đến hàm lưọng và chất lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men 32

4.3 Thí nghiệm 2: Kháo sát ánh hưởng cùa nhiệt độ, pH trong quá trình lên men đến hàm lượng rượu sinh ra 40

4.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình chưng cất đến hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu thành phẩm 45

Chưong 5 46

KÉT LUẬN VÀ ĐÈ NGHỊ 46

5.1 Kết Luận 46

5.2 Đề nghị 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ CHƯƠNG I

1 Các phương pháp phân tích I 1.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu mít I 1.2 Phương pháp kiểm tra độ cồn I 1.3 Xác định acid toàn phần của rượu TI 1.4 Xác định hàm lượng ester của rượu III 1.5 Định tính furfurol IV 1.6 Xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp Bertrand V 1.7 Xác định hàm lượng metanol VII 1.8 Đánh giá cảm quan sản phẩm theo TCVN 3215 - 79 VIII

2 Tiêu chuẩn việt nam (TCVN 7045: 2002) X 2.1Phạm vi áp dụng X

2.2Tiêu chuẩn viện dẫn X

2.3Định nghĩa X

2.4Yêu cầu kỳ thuật X

2.4.1 Nguyên liệu X

2.4.2 Yêu cầu cảm quan XI Các chỉ tiêu cảm quan đối với rượu trắng được quy định trong bảng 1 XI Bảng A - Yêu cầu cảm quan XI

2.4.3 Chỉ tiêu hóa học XI

Trang 8

2.4.4 Giới hạn hàm lượng kim loại nặng XII 2.4.5 Phụ gia thực phẩm XII

2.5Phương pháp thử XII

2.6Bao gói, ghi nhãn, bảo quản và vận chuyển XIII

3 Hình ảnh một số thiết bị và hóa chất sử dụng XIII

4 Các kết quả phân tích thống kê XV 4.1 Thí nghiệm 1: XV 4.2 Thí nghiệm 2 XVIII

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Cơ chế phân cắt của hệ enzyme amylase 8

Hình 2 Cơ chế phân cắt của Pectinesterase 9

Hình 3 Cơ chế phân cắt của Polygalacturonase 10

Hình 4 Cơ chế phân cắt của pectate lyase 10

Hình 5 Cơ chế phân cắt của pectin lyase 11

Hình 6 Cơ chế phân cắt của hệ enzyme pectinase 11

Hình 7 Đường biểu diễn lên men theo (theo Lêbêđép) 17

Hình 8: Bình lên men 26

Hình 9 Nguyên liệu mít nghệ 31

Hình 10 Mít sau khi xử lí 31

Hình 11 Đồ thị Biếu diễn sự thay đối độ rượu theo thời gian 33

Hình 12 Đồ thị biểu diến sự thay đối nồng đô rượu theothời gian lên men 40

Hình 13 Cân điện Tử xni Hình 14 pH kế xni Hình 15 Thiết bị chưng cất rượu XIV Hình 16 Nấm men XIV DANH SÁCH BẢNG Bảng 1 Thành phần dinh dưỡng của múi mít 4

Bảng 2 Đặc điểm của a-amylase 7

Bảng 3 Đặc tính kĩ thuật của glucoamylase 8

Bảng 4 Thành phần của nguyên liệu 31

Trang 9

Bảng 5 Sự thay đối hàm lượng cồn theo thời gian lên men 33

Bảng 6A Ảnh hưởng của độ Brix và tỉ lệ nấm men đến hàm lượng rượu sinh ra 34

Bảng 6B Ánh hưởng của độ Brix đến hàm lượng rượu sinh ra theo thời gian 34

Bảng 6C Ánh hưởng của tỉ lệ nấm men đến hàm lượng rượu sinh ra theo thời gian 35

Bảng 7A Ảnh hưởng của độ Brix và tỉ lệ nấm men đến chỉ tiêu cảm quan màu sắc của rượu thành phẩm 35

Bảng 7B Ánh hưởng của độ Brix và tỉ lệ nấm men đến chỉ tiêu cảm quan về mùi của rượu thành phấm 36

Bảng 7C Ánh hưởng của độ Brix và tỉ lệ nấm men đến chỉ tiêu cảm quan về vị cúa rượu thành phẩm 36

Bảng 8A Ket quả đánh giá cảm quan các chỉ tiêu của rượu chưa nhân hệ số quan trọng 37

Bảng 8B Ket quả đánh giá cảm quan rượu theo tiêu chuẩn Việt Nam 37

Bảng 9 Thành phần hóa học 38

Bảng 10 Ket quả đo mật độ quang (OD) 39

Bảng 11 Sự thay đổi hàm lượng cồn theo thời gian lên men 40

Bảng 12 Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hàm lượng rượu sinh ra 41

Bảng 13A Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến chỉ tiêu đánh giá cảm quan về màu sắc của rượu thành phẩm 41

Bảng 13B Ánh hưởng cúa pH và nhiệt độ đến chỉ tiêu đánh giá cảm quan về mùi của rượu thành phẩm 42

Bảng 13C Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến chỉ tiêuđánh giá cảm quan về vị của rượu thành phẩm 42

Bảng 14A Ket quả đánh giá cảm quan rượu mít chưng cất chưa nhân hệ số quan trọng 42

Bảng 14B Ket quả đánh giá cảm quan rượu mít chưng cất theo tiêu chuẩn Việt Nam 43

Trang 10

Bảng 15 Phân tích thành phần hóa học của sản phẩm 43Bảng 16 Kết quả đo mật độ quang (OD) 44Bảng 17 Thành phần hóa học của rượu mít qua hai lần chưng cất 45Bảng 18A Bảng mô tả đánh giá cảm quan chỉ tiêu màu sắc,

độ trong của rượu chưng cất vinBảng 18B Bảng mô tả đánh giá cảm quan chỉ tiêu màu sắc,

độ trong của rượu chưng cất VIIIBảng 18C Bản mô tả đánh giá cảm quan chỉ tiêu màu sắc,

độ trong của rượu chưng cất IXBảng 18D Cơ sở phân cấp chất lượng sản phấm dựa trên

điểm chung có trọng lượng IX

Chương 1

ĐẶT VẤN ĐÈ1.1 Giới thiệu

Hiện nay, xã hội ngày càng phát triển, cuộc sống được nâng lên, vì vậy, nhu cầu sử dụng thựcphâm của con người ngày càng tăng và đòi hỏi chất lượng cũng khắt khe hơn Tuy nhiên,những sản phâm lên men vẫn là mặt hàng được nhiều người yêu thích bởi tính đa dạng vàhương vị rất đặc trưng của chúng

Thực phẩm lên men rất đa dạng trong cuộc sống hiện đại Phương pháp lên men được ápdụng phổ biến từ thời cổ xưa Theo phương pháp này rượu được lên men từ các dịch đườngnhờ các nòi nấm men trong điều kiện kị khí, sau đó có thể đem đi chưng cất hoặc khôngchung cất tùy vào nguyên liệu và phương pháp Nguyên liệu dùng trong sản xuất rượu là cácloại ngũ cốc, sắn, khoai tây, rỉ đường và đặc biệt các loại nước quả

Nước ta với nguồn nguyên liệu trái cây phong phú là điều kiện thuận lợi để sản xuất loại sảnphẩm rượu trái cây Nhưng do sản phẩm này rất đa dạng nên để cạnh tranh được thị trườngcần phải lựa chọn nguyên liệu mói, nghiên cún sản phẩm mới Và giải pháp đưa ra là nghiêncứu về rượu mít chưng cất

Mít có nguồn gốc từ Ân Độ, được trồng rộng rãi ở Malaysia, Indonexia, Philipin, là loạicây dễ trồng, không kén đất, thời gian cho trái dài, có thể hàng trăm tuổi Và Việt Nam cũngđược xem là xứ sở của cây mít, vì thế việc sản xuất sản phẩm rượu mít chưng cất từ mít làkhả quan

Đây là một đề tài mới và hấp dẫn hứa hẹn nhiều triến vọng sẽ tạo ra một sản phấm rượu vớihương vị thơm ngon đặc trưng của trái mít

Trang 11

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Với mục tiêu tạo ra sản phấm rượu mới, rượu trái cây chưng cất Đe tài sẽ tiến hành trên cơ

sở nghiên cứu ra quy trình sản xuất, sử dụng các chế phấm amylase, chế phấm pectinasenhằm làm tăng hiệu suất thu hồi rượu và khảo sát các điều kiện thuận lợi cho quá trình lênmen

1.3 Nội dung nghiên cứu

Với mục tiêu là đưa ra quy trình sản xuất, sử dụng chế phâm enzyme amylase và enzymepectinase trong quá trình đường hóa đế thủy phân nguyên liệu và phá hủy pectin của dịchquả, khảo sát điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:

> Phân tích thành phần nguyên liệu mít nghệ

> Khảo sát tỉ lệ nấm men sử dụng và độ Brix của dịch đường đến hàm lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men

> Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH trong quá trình lên men đến hàm lượng rượu sinh ra

> Khảo sát ảnh hưởng của quá trình chưng cất đến rượu thành phâm

> Phân tích đánh giá chất lượng rượu thành phẩm

Chưotig 2

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU2.1 Cây mít

Theo bách khoa toàn thư Wikipedia, cây mít có tên gọi khoa học là: Artoccirpus integrifolia

Mít gốc ở nam Án Độ, nơi nhiệt độ và lượng mưa cũng giống như ở miền Nam Việt Nam.Trồng nhiều mít nhất cũng là các nước Đông Nam Á, Thái Lan, Philippines, Àn Độ Ó ViệtNam, mít được trồng rất lâu, người dân quen ăn và đánh giá cao

Trồng mít trước hết để ăn quả Tuy số liệu phân tích chưa nhiều nhưng có thể nói chắc là mítchứa nhiều đường bột, tính cả múi và cả hạt là một trong những loại quả có giá trị calo cao.Hương vị của mít rất đậm đà và quen thuộc với người Việt Nam Hạt mít to, chứa nhiều tinhbột, luộc hoặc nướng là một thực phâm có giá trị Neu phơi khô hạt mít, trộn với gạo đế nấucơm, hạt mít có giá trị chất độn ngang với ngô, khoai, sắn Ngoài ra, xơ mít có thể dùng đếmuối dưa chất lượng không kém các loại dưa chế biến từ các loại rau cải Quả mít khi non cóthể dùng như một thứ rau, lá mít là thức ăn quí để nuôi hươu Gỗ mít là một loại gỗ tốt, dùnglàm nhà, đóng bàn ghế

2.1.1 Đặc điêm

Cây mít trồng từ hạt, ra hoa khi 4 - 5 tuổi Hoa xuất hiện trên những cuốn ngắn, thô, phânnhánh, mọc trên thân chính hoặc trên các cành lớn Càng già, hoa càng mọc cao, trên cáccành Hoa đơn tính, có hoa đực, hoa cái riêng mọc chung cùng một cây (đơn tính đồng chu).Hoa đực nhiều, không có cánh hoa, mọc chen nhau trên cùng một trục gọi là cụm hoa đực

Trang 12

hình đuôi sóc, nhỏ và dài, bao phấn nổi lên trên bề mặt cụm hoa Hoa cái cũng sinh ra từngcụm, không có cánh, mọc sát nhau trên cùng một trục, to hơn, mỗi cụm có tới vài trăm hoa,nhụy chẻ đôi, nối lên trên mặt cụm hoa Chưa biết rõ thụ phấn nhờ gió, hay nhờ côn trùngnhưng ở Ản Độ, thụ phấn nhân tạo có tác dụng tăng năng suất, trái lại tròn đẹp, ít múi lép.Nói chung mít thích hợp với khí hậu nóng và mưa nhiều Vì vậy ở Việt Nam từ Bắc chíNam , đâu cũng trồng mít, trừ những vùng cao miền Bắc Mít có bộ rễ gắn sâu, chống hạntốt, nhưng muốn có sản lượng cao, chỉ nên trồng ở những vùng có lượng mưa từ 1000 mmtrở lên, nếu không tưới Ngược lại mít chống úng kém, những năm bị lụt, trên những đất bịúng, mít là cây chết trước tiên

Mít dễ tính về mặt đất đai, đất dù xấu, nhiều sỏi đá, miễn là thoát nước đều có thế trồng mít,nhưng muốn cây to, sản lượng nhiều phải trồng ở đất phù sa thoát nước Cây mít thuộc loạithân gỗ cao từ 8 đến 15 m Cây mít ra quả sau ba năm tuối và quả của

Trang 13

Luận vãn tốt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân Tỉur

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Khoa Nâng nghiệp & SHƯD Trang:13

nó là loại quả phức, ăn được lớn nhất có giá trị thương mại, hình bầu dục kích thước (30-60) cm

X (20-30) cm Mít ra quả vào khoảng giữa mùa xuân và chín vào giữa và cuối mùa hè (tháng 8) Nó là một loại quả ngọt, có thể mua được ở Mỹ và Châu Âu trong các cửa hàng bán các sảnphẩm ngoại quốc Sản phẩm được bán trong dạng đóng hộp với xi rô đường hay có thế mua ởdạng quả tươi ở các chợ châu Á Các lát mỏng và ngọt cũng được sản xuất từ nó Mít cũng được

7-sử dụng trong ẩm thực của khu vực Đông Nam Á, trong các món ăn của người Việt Nam vàIndonesia

2.1.2 Mít nghệ

Là giống mít chịu khô hạn tốt, chống được giông bão Trái to, múi thơm, giòn, ngọt, thích hợp

ăn tươi hoặc chế biến xuất khấu rất tốt, ngoài ra có thế sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và lấygỗ Mít nghệ dễ trồng, ít công chăm sóc, ít sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, cho năng suất cao.Mít nghệ được xem là giống mít được trồng phổ biến ở Việt Nam

2.1.3 Thu hoạch và bảo quản mử sau thu hoạch

Mít là loại trái cây lớn nhất trong các loại trái cây phát triển từ hoa Có thể nặng đến 80 lb(36,32kg) dài khoảng 36 in (90cm) đường kính khoảng 20 in (50cm)

Mít có độ chín thuần thục sau 3 đến 8 tháng ra hoa Thời gian này dài ngắn tuỳ thuộc từnggiống mít Khi chín có sự thay đối màu sắc của trái mít từ màu xanh nhạt sang màu vàng đậm.Khi mít chín quá chúng sẽ hoá nâu và hư hỏng nhanh

Một số thí nghiệm chỉ ra rằng: có thể kéo dài quá trình của trái mít từ 3 đến 6 tuần trong khomát ở nhiệt độ 52-55°F (11,11 °c - 12,78°C) và độ ẩm tương đối của không khí 85 đến 95%

Bảngl Thành phần dinh dưỡng của múi mít

Thành phần Giá trị dinh

dưỡng /100g ăn được

Thành phần Giá trị dinh

dưỡng /100g ăn được

Trang 14

Luận vãn tôt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân Tỉuĩ

Ngành Công Nghệ Thực Phàm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang : 14

2.2 Enzyme amylase và đặc tính kỹ thuật

Enzyme amylase là enzyme tinh bột, đóng vai trò rất quan trọng trong thực phấm Hiện nay,người ta biết có sáu loại amylase, trong dó a-amylase, P-amylase, y- amylase, (hayglucoamylase) thủy phân các liên kết a-1,4-glucoside của tinh bột, glycogen và cácpolysaccharide đồng loại Các amylase còn lại : dextrin-6- glucanhydrolase, amylopectin-6-glucanhydrolase và oligodextrin-óglucanhydrolase (hay dextrinase) thủy phân các liên kết ct-

1,6- glucoside

Các dạng amylase không chỉ khác nhau ớ đăc tính mà còn khác nhau ở pH hoạt động và tính ốnđịnh với nhiệt Tốc độ phản ứng của amylase phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, mức độ polymer hóacủa cơ chất Các enzyme amylase từ các nguồn khác nhau sẽ có tính chất, cơ chế tác dung vàsản phấm cuối cùng của quá trình thủy phân khác nhau

2.2.1 Cơ chất của amylase

2.2.1.ỉ Tinh bột

Tinh bột là nhóm carbohydrate ở thực vật có chủ yếu trong các loại củ như khoai lang , khoaitây, khoai mì trong các loại ngủ cốc, các loại hạt và có công thức tổng quát là (CfiH^O^n.Tinh bột từ mọi nguồn khác nhau đều cấu tạo từ amylose và amylopectin Trong thực vật, tinhbột được xem như là chất dự trừ năng lượng quan trọng

Amylose có trọng lượng phân tử 50.000- 160.000, được cấu tạo từ 200-1.000 phân tử D-glucosenối với nhau bởi liên kết a-l-4-glucosiđe tạo thành một mạch xoắn dài không phân nhánh.Amylopectin có trọng lượng phân tử 400.000 đến hàng chục triệu, được cấu tạo từ 600-6.000phân tử D-glucose, nối với nhau bởi liên kết a-l,4-glucoside và a-1,6- glucoside tạo thành mạch

có nhiều nhánh Dưới tác dụng của enzyme amylase, tinh bột bị thủy phân do các liên kếtglucoside bị phân cắt Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme amylase xảy ra theo hai mức độ: dịchhóa và đường hóa Ket quả của sự dịch hóa là tạo ra sản phẩm trung gian dextrin và khi dextrintiếp tục bị đường hóa thì sản phẩm sẽ là maltose và glucose

2.2.1.2 Glycogen

Glycogen là một loại cacbohydrate dự trữ ở đông vật được dự trữ trong cơ thể động vật và được

cơ thể chuyển hóa để sử dụng từ từ Amylase co vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa glucidetrong tế báo động vật, vsv Glycogen được cấu tạo tò các glucose liên kết với nhau bởi liên kếta-1,4-glycocide Ở vị trí phân nhánh, glucose nối với nhau bằng liên kết a-1,6-glycocide.Glycogen có mạch nhánh nhiều hơn tinh bột Glycogen dễ tan trong nước, nếu như chúng ta ănnhiều carbohydrate thì cơ thế chúng ta sẽ chuyển hóa chúng thành chất béo dự trữ Ớ động vật

và người, glycogen tập trung chủ yếu ở trong gan

2.2.2 Các loại amylase

2.2.2.1a-amylase (EC 3.2.1.1)

Trang 15

Luân văn tốt ỉìíĩhiêp khóa 33 năm 2010 Trường Đai Hoc cần Thơ

Ngìinh Công Nghệ Thực Phâm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang:15

ot-amylase có khả năng phân cắt các liên kết 1,4-glucoside của cơ chất một cách ngẩu nhiên và

là enzym nội bào, a-amylase không chỉ có khả năng phân hủy hồ tinh bột mà còn có khả năngphân hủy các hạt tinh bột nguyên vẹn

Cơ chế tác dụng của oc-amylase

Sự thủy phân tinh bột của a-amylase trải qua nhiều giai đoạn

Trước tiên enzym này phân cắt một số liên kết trong tinh bột tạo ra một luợng lớn dextrin phân

tử thấp, sau đó các dextrin này bị thủy phân tiếp tục đế tạo ra maltose và glucose

Amylose bị phân cắt thành các oligosaccharide hay con gọi là polyglucose dưới tác dụng củaoc-amylase, sau đó các oligosaccharide này tiếp tục bị phân cắt nên chuỗi bị ngắn dần và tạothành maltotetrose, maltotriose, maltose Sau thời gian tác dung dài, sản phâm của quá trìnhthủy phân amylose là 13% glucose và 87% maltose

Tác dụng của a-amylase trên amylopectin cũng xảy ra tương tự và sản phâm được tạo ra là 72%maltose, 19% glucose, ngoài ra còn có dextrin phân tử thấp và isomaltose 8% do a-amylasekhông thế cắt được liên kết 1,6-glucoside ở mạch nhánh của phân tử amylopectin

Đặc tính:

- amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần amino acid khác nhau, mỗi loại amylase có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng

a Amylase dễ tan trong nước, trong các dung dịch muối và rượu loãng

- Protein của các amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline

- Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH 4,2 - 5,7

- Chúng được hoạt hóa bởi ion hóa trị I như Cl- > Br- >1- và bị kìm hãm bởi ion kim loạinặng như Cu2+, Hg2+

- Điều kiện hoạt động của a-amylase từ các nguồn khác nhau thường không giống nhau

Độ bền của a-amylase bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và pH Tuy nhiên so với các loại amylase khácnhau thì độ bền với nhiệt của a-amylase cao hơn cả

Trang 16

Ngành Công Nghệ Thực Phàm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang:l

Bảng 2 thể hiện các đặc tính kĩ thuật của enzyme a-amylase được trích li từ các nguồn khácnhau:

2.22.2 Glucoamylase (EC.3.2.1.3)

Glucoamylase có khả năng thủy phân liên kế a-1,4 lẫn a-1,6 glucoside Khi thủy phân liên kếtoc-1,4-glucan trong chuỗi polysaccharide, Glucoamylase tách lần lượt từng phân tử glucose rakhỏi đầu không khử của mạch đế tạo glucose

Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin, dextrin,panose, isomaltose và maltose thành glucose mà không cần có sự tham gia của các loại amylasekhác Glucoamylase thủy phân các polysaccharide có phân tử lớn nhanh hơn so với các chấtphân tử nhỏ Các polysaccharide có nhánh như amylopectin, glucogen, ß- dextrin bịglucoamylase thủy phân khá nhanh

So với oc-amylase, glucoamylase bền đối với acid hơn, nhưng kém bền hơn trong rượu, acetone

và không được bảo vệ bởi Ca2+

Đa số glucoamylase có hoạt lực cao nhất ở vùng pH 3,5 - 5,5 và nhiệt độ 50°c Nó bền vớiacid thủy phân mạnh mẽ cả liên kết a-1,4 lẫn a-1,6 và thậm chí cả liên kết a-1,3 glucoside đểtạo ra glucose đã đưa enzym này lên vị trí hàng đầu về hiệu lực thủy phân tinh bột Vì thế việc

sử dụng các chế phấm của glucoamylasc tách từ các chủng vi sinh trong sản xuất rượu, bia cómột ý nghĩa vô cùng lớn lao Điều kiện hoạt động của các chế phấm glucoamylase từ các nguồnkhác nhau cũng không giống nhau

Ta có (bảng 3) thế hiện các đặc tính kĩ thuật của enzyme glucoamylase được trích li từ các loạinấm móc khác nhau:

Bảng 2 Đặc điém của a-amylase

động và khoảng pHtối ưu

Nhiệt độ tối un(0C)

1 a-amylase vi khuẩn Bacillus subtilis 4,5- 9,0 (6,5- 7,5) 70- 85 (95)

Trang 17

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang :19

2.3 Enzyme Pectỉnase và đặc tính kỹ thuật

Enzyme pectinase là enzyme xúc tác sự thủy phân các polymer pectin Sự phân hủy pectintrong tự nhiên thường xảy ra khi trái cây chín Những enzyme này vì vậy có vai

trò hết sức quan trọng trong quá trình bảo quản trái cây và rau quả Enzyme pectinase cũngđược ứng dụng nhiều trong chế biến thực phấm, đặc biệt là khả năng làm trong nuớc quả Việckiếm soát hoạt động của enzyme pectinase cũng có thế điều chỉnh được độ nhớt của sản phấm

Bảng3 Đặc tính kĩ thuật của glucoamylase

Nguồn enzyme Khoảng pH tối ưu Nhiệt độ tối ưu (°C)

Trang 18

Luân vãn tốt ỉìíĩhiêp khóa 33 năm 2010 Trường Đai Hoc cần Thơ

Ngành Công Nghệ Thực Phàm - Khoa Nông nghiệp & SHUÌ) Trang:9

Enzyme pectinase có thế phân loại theo cơ chế tác dụng của chúng:

Các Pectinesterase ở thực vật tấn công vào hoặc đầu không khử hoặc gần với nhóm carboxyl tự

do và tiến dọc theo phân tử bằng cơ chế chuồi đơn, tạo ra các khối galacturonic acid không bịester hóa rất mẫn cảm với calcium Các cấu trúc khác nhau của chuỗi galacturonan, chẳng hạnnhư các monomer acetyl hóa, các nhóm ester bị chuyến đối thành amide hay bị khử đến rượubậc một, hay sự tồn tại của các vùng có nhiều mạch nhánh, ức chế hoạt động của Pectinesterase.Pectinesterase có tính đặc hiệu cao đối với nhóm methylester của polygalacturonic acid Cácester khác chỉ bị tấn công rất chậm, còn các nhóm methylester của polymanuronic acid thìkhông hề bị tấn công Các Pectinesterase của nấm khác với Pectinesterase của thực vật theo cơchế đa mạch, các nhóm methoxyl bị lấy đi một cách ngẫu nhiên

2.3.2 Polygalacturonase

Xúc tác sự phân cắt các mối liên kết a-1,4-glycosid trong phân tử galacturonid Các exo-poly1,4-a-D- galacturonide galacturonohydrolase phân cắt từ các đầu không khử, và các endo-poly1,4-a-D- galacturonide glycanohydrolase tấn công ngẫu nhiên vào giữa mạch cơ chat.Polygalacturonase ít gặp trong thực vật nhưng có chủ yếu ở một số nấm mốc và vi khuẩn.Polygalacturonase là một phức hệ enzyme gồm nhiều cấu tử và thường có tính đặc hiệu cao đốivới cơ chất Cơ chất thích hợp cho hoạt động của enzyme Polygalacturonase là các phân tử

Trang 19

pectin có độ methoxyl thấp Enzyme này cần các nhóm methylester đế hoạt động, trái lại bị bấthoạt khi có mặt các nhóm glycol ester và các pectase bị amidate hóa

Cơ chất thích họp là pectin có độ methoxyl thấp Can

ca2 I đê hoạt động pH thích họp 8 - 9,5 Có nguồn gốc từ

vi khuân, nấm móc

Hình 4 Cơ chế phân cắt của pectate lyase

♦> Pectin lyase: Xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate đã bị ester hóa và không cần Ca2+

để hoạt động

Cơ chất thích hợp là pectin có độ methoxvỉ thấp Gồm hai loại:

Endopolygalacturonase Exopo lỵ ga la ctu ron ase pH tối thích 4,0 - 5,5

Trang 20

2.4 Nấm men

Các nòi lên men rượu đều thuộc giống nấm men saccharomyces (kế cả lên men bia, rượu vang

và men bánh mì) Các nòi men này được chia làm hai loại: men nổi và men chìm

Men nối là các chủng nấm men khi len men chúng tạo thành từng đám với lóp bọt tương đốidày và duy trì trong suốt thời gian lên men Sau khi kết thúc chúng mới lắng dần xuống đáy vàtạo thành một lớp xác men không chặt chẽ

Men chìm là các chủng nấm men khi lên men không tạo thành lớp bọt dày trên bề mặt và các tếbào lắng dần xuống đáy tạo thành lớp cặn men khá chặt chẽ Đặc biệt nối bật

Hình 5 Cơ chế phân cắt của pectin lyase

Sau đây là cơ chế phân cắt của hệ enzyme pectinase:

Pectin esterase

Polygalacturor ã se

Hình 6 Cơ chế phân cắt của hệ enzyme pectinase

Trang 21

Luận vãn tỏt nghiệp khóa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc cần Tỉur

Ngành Công Nghệ Thực Phàm - Khoa Nông nghiệp & SHUÌ) Trang: 12

của men chìm là lắng nhanh tạo cho dịch lên men chóng có độ trong sáng Đa số các nòi nấmmen bia và rượu vang đều thuộc men chìm, còn các nòi men rượu, men bánh mì và một ít nòimen bia thuộc men nôi

Ngoài tính chất chung của nấm men là có khả năng biến đường thành rượu và khí cacbonic,trong mỗi ngành sản xuất đều có những đòi hỏi đặc thù Nấm men trong sản xuất cồn phải cókhả năng lên men các đường nhanh và càng triệt đế càng tốt, đồng thời ít tạo ra sản phẩm trunggian và sản phẩm phụ Nấm men trong sản xuất bia và rượu vang phải cho sản phẩm mùi đặctrưng thơm ngon Nấm men trong sản xuất bánh mì phải có khả năng sinh khối lớn, khi lên menlàm nở, xốp bánh và tạo hương vị thơm ngon

Cơ chế lên men rượu

Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong Ớ

đó các enzyme sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối cùng tạo ra sản phấm chính làrượu và cacbonic Hai chất này đều khuếch tán và tan vào môi trường xung quanh Rượu do rấtlinh động nên hòa tan nhanh trong dịch lên men, còn khí cacbonic hòa tan kém và khuếch tánchậm Lúc đầu hòa tan hoàn toàn, dần dần tạo thành bọt khí bao quanh tế bào nấm men và lớndần tới mức đẩy tế bào cùng bọt khí nổi dần lên Khi tới bề mặt, các bọt khí sẽ tan vỡ, tế bàonấm men chìm dần, tiếp xúc với dịch đường đế hấp thụ và lên men rồi lại sinh ra rượu vàcacbonic

Nấm men có thể lên men trong dịch có nồng độ 25 đến 30 %, nhưng chậm Nồng độ thích hợpcho đa số nấm men dùng trong sản xuất rượu là 15 đến 18% Nồng độ cao thì áp suất thẩm thấulớn, do đó sẽ ảnh hưởng xấu đến hiệu quả lên men Đối với các nòi nấm men khác nhau, nồng

độ đường thích hợp cũng không giống nhau

Nhiệt độ tối thích họp đối với sinh trưởng của nấm men trong khoảng 25 - 30°c, còn nhiệt độtối thiểu khoảng 2 -3°c Ở 40°c, sinh trưởng ngừng lại và men bị chết Nhiệt độ cao thì tổnthất sẽ lớn do tạp khuẩn dễ phát triển tạo nhiều ester aldehyt pH thích hợp cho quá trình lên men

là 4,5- 5,2, tốn thất sẽ ít nhất khi lên men ở pH = 4,4, nếu tăng pH thì tổn thất sẽ tăng nhanh vànhiều hơn so với giảm pH

Trong sản xuất rượu etylic, người ta thường dùng những nòi nấm men thuộc giốngsaccharomyces cerevisiae Giữa các nòi này có đặc điểm khác nhau Đối với lên men dịch đường

từ tinh bột thường dùng những nòi khác với khi lên men từ rỉ đường Các nòi lên menm rượucần phải có những tính chất sau:

> Có sức phát triển mạnh trong dịch đường lên men

> Có khả năng tiết ra hệ enzyme zyma để lên men nhanh chóng và hoàn toàn

Trang 22

> Có thế lên men được ở nhiệt độ tương đối cao của mùa hè

> Có khả năng chịu được độ cồn cao trong quá trình lên men

> Chịu đựng môi trường có độ axit cao

2.5 Sản xuất rượu etylic

Sản xuất rượu bằng phương pháp lên men được áp dụng phổ biến từ thời cổ xưa Theo phươngpháp này rượu được lên men từ các dịchđường nhờ các nòi nấm men trongđiều kiện kị khí Nguyên liệu dùng trong sản xuấtrượu là các loại ngũ cốc, sắn, khoaitây, rỉ đường, các loại nước quả và gỗ Sản xuất rượu bằng phương pháp lên men gồm ba giaiđoạn:

> Chế biến nguyên liệu thành dịch đường để có thể lên menđược bằng nấm men

> Lên men đường thành rượu

> Chưng cất và tinh chế cồn

Các nguyên liệu lên men (trừ các hợp chất đường) cần phải trải qua quá trình đường hóa.Những chất chứa xenluloza như gỗ, mùn cưa, rơm rạ thường dùng axit clohydric hoặcsunfuric để đường hóa Các chất có bột thường đường hóa bằng hệ enzyme amylaza

Rượu với tư cách là loại đồ uống đa dạng và có nhiều mẫu mã khác nhau Nói chung người ta

có thể chia rượu thành rượu mạnh (khoảng trên 40° cồn), rượu thông thường (khoảng 30 - 40°)

và rượu nhẹ (dười 30°)

2.5.1 Cơ chế hóa sinh học cửa lên men rượu

Lên men rượu là một quá trình sinh học rất phức tạp, xảy ra dưới tác dụng của nhiều enzyme.Theo lý thuyết hiện đại, sự tạo thành rượu từ glucose được trải qua các giai đoạn sau:

Trang 23

ADP ATP

1 Quá trình phân giải yếm khí bắt đầu từ phosphorin hóa đường Dưới tác dụng của enzymehexokinase, một nhóm phosphat của ATP được xúc tác chuyến đến glucose và tạo thànhglucose-6-phosphat

Trang 24

2 Dưới tác dụng của glucosephosphatisomerase sẽ chuyên glucose-6-photphat thành

fructose -6-photphat

Phospho hexose isomerase

OH

CH 2 OP =0 ' OH

CH 2 OH OH OH

F ructose-6-phosphate

H OH

Glucose-6-phosphate

3 Giai đoạn ba dưới tác dụng của enzyme phosphofructokinase, phân tử ATP thứ hai

sẽ đính thêm một gốc phosphat vào fructose-6-phosphat đế tạo thành fructose-1,6

OH

Sự tạo thành Fructose-1,6-diphosphate đánh dấu kết thúc giai đoạn chuẩn bị của lên men rượu Giaiđoạn thực hiện chuyển hóa các nối liên kết cao năng thành dạng dễ biến đổi dưới tác dụng của cácenzyme

4 Giai đoạn tiếp theo quan trọng là phân cắt mạch cacbon của fructose-1,6 diphosphat dưới tác dụngcủa enzyme aldolase thành hai phân tử phosphotrimose là: phospho glyceralđehyd (PGA) vàphosphodihydroxyaceton (PDA)

CH2OP =O

OH

Fructose-1,6-phosphate

OHoOH

H/

CH 2 OP =0

OHo

+ CHOH

c=o

OHoOH

Trang 25

CH 2 0~(p) Acid 1,3-diphosphoglyceric

CH,0~ p Acid phosphoglyceric

3-8 Acid 3-phosphoglyceric được chuyển hóa thành acid 2-phosphoglyceric:

ch2o~(p)

Acid 3-phosphoglyceric

CH 2 OH Acid phosphoglyceríc

Trang 26

2-Luận vãn tỏt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân Tỉur

9 Dưới tác dung của enzyme enolase, Acid 2-phosphoglyceric sẽ mất nước và biến thành acidphosphoenolpyruvic:

Acid enol pyruvic

Pyruvate kinase

Phospho enol pyruvic

11 Acid enolpyruvic là hợp chat không ben vũng và sẽ chuyến thành acid pyruvic ben vừng hơn

Acid enol pyruvic

12 Tiếp theo acid pyruvic bị decacboxyl để tạo thành acetaldehyde:

o

TPP 2COc

QT 2 0=0

Ngành Công Nghệ Thực Phàm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang: 16

Trang 27

CH S

Luận vãn tỏt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc cần Tỉur

Ngành Công Nghệ Thực Phàm - Klioa Nông nghiệp & SHƯD Trang: 17

13 Giai đoạn cuối cùng của lên men rượu là acetaldehyde được khử thành etanol:

2.5.2Động học của quá trình lên men

Tốc độ của quá trình lên men có thế xác định trục tiếp bằng lượng đường được lên men, hoặcgián tiếp xác định lượng rượu tạo thành và lượng C02 thoát ra trong một đơn vị thời gian.Cũng có thế xác định nhanh tốc độ lên men bằng cách đo nồng độ biếu kiến của dịch lên men

Để theo dõi quá trình lên men được rõ ràng, Lêbêđép đã dùng tỉ lệ men giống rất ít, theo dõilượng đượng giảm trong từng giờ và biểu diễn theo % so với tổng lượng đường có trong dịchthí nghiệm

Hình 7 Đường bicu diễn lên men theo (theo Lêbêđcp)

Theo hình trên ta nhận thấy lên men được chia làm ba giai đoạn: lên men sơ bộ, lên men chính

và lên men phụ

Trong giai đoạn đầu, thời gian kéo dài gần 60 giời đặc trưng cho thời kỳ tiềm phát, lượngđường lên men rất ít Giai đoạn hai kéo dài khoảng từ giời thứ 60 đến giờ thứ 120, sinhtrưởng của nấm men và lên men tăng nhanh, đạt tới cực đại - đặc trưng cho

Thơ! , ytõ

Trang 28

thời kỳ lên men chính Giai đoạn ba đặc trưng cho lên men phụ kéo dài, tốc độ lên men rất chậm vì lượng đường trong dịch còn rất ít, các dextrin chưa kịp biến thành đường.

(Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2007)

2.5.3 Các yếu to ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.5.3 ì Anh hưởng của nhiệt độ

Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triến của chúng Đối với nấm mensaccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm trong giới hạn 28 - 32°c Tuy nhiên, nếu bắt đầu lên men

ở nhiệt độ thấp thì khả năng lên men sẽ cao và kéo dài hơn Mặt khác, nếu có điều kiện làmlạnh dịch đường tới 20 - 22°c sẽ hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn Sau 8 đến 10 giờnhiệt độ lên men sẽ tăng đến 28 - 30°c, tiếp đó cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ trong giới hạntối ưu Ở nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men sẽ giảm nhanh nhưng chủ yếu là dễ bị nhiểmlactic và nấm men hoang dại

2.53.2 Anh hưởng của pH

pH có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của nấm men Chúng có khả năng làm thay đổi điệntích các chất cúa vỏ tế bào, làm tăng hoặc giảm mức độ thẩm thấu của các chất dinh dưỡngcũng như chiều hướng của quá trình lên men

Trong điều kiện lên men rượu, pH tối thích đế tạo alcol etylic là 4,5 - 5 Neu tăng pH thì dễ bịnhiểm khuẩn, glyxerin sè tạo ra nhiều hơn và do đó làm giảm hiệu suất lên men

2.5.3.3 Anh hưởng của nong độ dịch lên men

Nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn đến làm tăng áp suất và làm mất cân bằng trạng thái sinh

lí của nấm men Mặt khác đường nhiều sè dẫn đến tổn thất và kéo dài thời gian lên men.Ngược lại nếu nồng độ dịch đường thấp sẽ không kinh tế vì sẽ làm giãm năng suất thiết bị lênmen, mặt khác sẽ tốn hơi khi chưng cất và tăng tổn thất rượu trong bã rượu và nước thải

(Nguyên Đình Thưởng và Nguyên Thanh Hằng, 2007) 2.53.4 Anh hưởng của ánh sáng

Ánh sáng là yếu tố kìm hãm hoạt động của nấm men, đặc biệt tia cực tím trong ánh sáng sẽgiết chết tế bào nấm men, vì vậy quá trình lên men phụ thuộc thời tiết từng mùa

2.53.5 Anh hưởng của nòng độ rượu

Quá trình nuôi cấy nấm men chủ yếu là tạo môi trường thích hợp cho nấm men phát triến sinhkhối, đạt số lượng theo yêu cầu Song nấm men cũng thực hiện một quá trình lên men rượuđáng kê Thường trong dịch nấm men có khoảng 4-6% rượu Nồng độ rượu sinh ra có ảnhhưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men điều này còn phụ thuộc vào thời gian,môi trường nuôi cấy, số lượng tế bào nấm men cho vào bằng nhau, điều kiện nuôi cấy giốngnhau thì nồng độ rượu 1% có ảnh hưởng tốt đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men,

từ 4-6% có ảnh hưởng xấu Sản phẩm chủ yếu của quá trình kỵ khí là ethanol, ethanol kìm

Trang 29

hãm hoạt động của tế bào nấm men, tuy nhiên mức độ kìm hãm khác nhau đối với chủng, nòinấm men khác nhau

2.53.6 Anh hưởng của C0 2

Hàm lượng CƠ2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế mạnh sự sinh sản củanấm men vang

Hàm lượng CƠ2 trong rượu vang đạt 0,25% trọng lượng thì việc sinh sản của nấm men đìnhtrệ

Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt 1,5% trọng lượng thì nấm men không còn sinh sản đượcnữa

Với hàm lượng CO2 như trên, ở nhiệt độ 15°c thùng lên men sẽ có áp suất 7,7atm, nấm menvẫn sống và tiếp tục lên men kỵ khí

(Bùi Ái, 2003) 2.53.7 Anh hưởng của oxy

Oxy rất cần cho lên men ở một vài giai đoạn, đặc biệt ở giai đoạn sinh trưởng logarit đưakhông khí vào môi trường sè nâng cao được nồng độ tế bào và phần trăm đường đầu lên men,thậm chí chỉ cần thêm một lượng nhỏ cũng đã ảnh hưởng rõ rệt đến tốc độ lên men và tăngsinh khối đáng kể Trong lên men khi đã sinh ra một lượng lớn rượu, thì hiệu quả không khíđưa vào không làm tăng sinh sản mặc dù nấm men vẫn sử dụng không khí như giai đoạn đầulên men Vai trò của oxy đặc biệt quan trọng và cần thiết và quan trọng trong giai đoạn nhângiống và giai đoạn đầu của lên men

(Lương Đức Phẩm, 2006)

2.5.4 Sản phẩm phụ trong quá trình lên men

Trong quá trình lên men ngoài hai sản phấm chính là rượu etylic và C02 Ngoài ra còn có cácsản phấm phụ là các chất thứ cấp hay là các sản phấm bậc hai Các sản phấm được tạo thành

từ protein cũng như các acid amin với các chất phân giải trung gian của đường tạo thành làcác loại rượu bậc cao, ngoài ra còn có glycerin, acid acetic, este

2.5.4.1 Sự tạo thành glycerin

Glycerin được tạo thành trong lên men khi acetaldehyde liên kết với bisulíĩt natri hoặc lênmen ở môi trường kềm Glycerin được tạo thành mạnh mẽ từ khi bắt đầu lên men

Trang 30

Luán vãn tôt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân Tỉuĩ

Nhờ có vị ngọt và sánh như dầu glycerin có vai trò nhất định trong sự làm hài hòa vị của rượu

2.5.4.2 Sự tạo thành acid

Trong quá trình lên men rượu luôn tào các acid hữu cơ bao gồm: acetic, lactic, xitric, pyrovit

và succinic nhung nhiều nhất hơn cả là acetic và lactic

Acid axetic có thế được tạo thành từ phản ứng oxy hóa khử hai aldehyt acetic một phân tử bịoxy hóa, phân tử thứ hai sẽ bị khử

CH3CHO + CH3CH0 + h2o -> CH3COOH + C2H5OH

Acid lactic được tạo bởi pyrovat dehyronaza theo phản ứng

CH3COCOOH + NAD.H2 -h CH3CHOHCOOH + NAD

Acid xitric theo Lapphon được tạo ra từ aldehyt acetic phản ứng này được biểu diễn tổng quátnhư sau

9CH3OH + 4H2o -> (CH2COOH)2(OH)2COOH + 6C2H5OH

Acid succinic được tạo thành có thể theo hai con đường: dehydro và trùng họp hai phân tửacid acetic với một aldehyt acetic

2CH3COOH + CH3CHO -H coohch2cooh + C2H3OH

2.5.4.3 Sự tạo thành cilcol cao phân tử

Một trong những sản phâm phụ quan trọng được tạo thành quá trình lên men rượu là các rượu

có số nguyên tử carbon lớn hơn hai (gọi chung là alcol cao phân tử) Các alcol này tuy ítnhưng lẫn vào cồn atiylic sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm Đó là alcol probylic,izoamylic, amylic hàm lượng của chúng chỉ vào khoảng 0,4 - 0,5% so với cồn etylic nhưnggây cho sản phẩm mùi hôi khó chịu Các alcol này có tên chung là dầu fusel và chỉ có mùi hôikhó chịu nên gọi là dầu khét

2.5.4.4 Sự tạo thành ester

Song song với việc tạo thành acid và alcol, dưới tác dụng của enzyme esterase của nấm men,các acid và alcol sè tác dụng lẫn nhau để tạo ra những ester tương ứng Có thể viết dưới dạngtổng quát sau:

Ví dụ: khi alcol etylic kết hựp với acid acetic là sẽ nhận đưực ester etylic hay acetat etyl:

C2H 5 OH + CH3COOH ->■ CH3COOC2H5 + h 2 o Sự tạo thành ester sè dễ dàng hơn khi các

cấu tử thanh gia phản ứng là các aldehyt:

Khi đó cả biến đối của aldehyt sẽ được thực hiện mà không cần tiêu tốn năng lượng.Các aldehyt cũng có thế ngưng tụ với nhau đế tạo ra chất mới, vừa chứa nhóm -CHOvừa chứa nhóm -OH

CH3CHO + CH3CHO -> CH3CHOHCH2CHO

Trang 31

Khi tác dụng với etylic, andehyt acetic sẽ biến thành dietyl acetat:

CH3CHO + 2C2H5OH -> CH3CH(OC2H5)2 + h2o

Dựa vào các kết quả thu được trong phòng thí nghiệm cũng như trên thực tế sản xuất, người tanhận thấy rằng, lượng sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian tạo thành trong các quá trình lênmen, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, chúng thay đối theo nhiệt độ, pH, mức độ sục khí cũngnhư chủng nấm men và nguồn nguyên liệu

(Nguyền Đình Thưởng và Nguyên Thanh Hằng, 2007) 2.5.4.5 Sự tạo thành accetcildehyd

Aldehyd hay gặp ở trong vang là aldehyd acetic, propionic, butyric, các aldehyd này có mùirất gắt Các aldehyd là sản phẩm của quá trình trao đối chất ở nấm men và cũng có thế đượctạo thành qua con đường oxy hóa các loại rượu Chủ yếu là hàm lượng acetaldehyd

Decacboxyl hóa Acid pyruvic ► accetaldehyd

ịLương Đức Phàm, 2006)

2.6 Chưng cất và tinh luyện

Quá trình chưng cất rượu nhằm tách hồn hợp rượu và nước có nhiệt độ sôi khác nhau Ỏ ápsuất thường, rượu sôi và bốc hơi ở 78°c, còn nước là 100°c Khi chưng cất rượu được tách rakhỏi nước nhờ bay hơi dễ hơn nước Quá trình chưng cất được tiến hành

Trang 32

bằng cách đun sôi hồn họp lên men, hơi bay lên được dẫn qua ống dẫn và được làm lạnh bằngcách cho qua hệ thống làm lạnh ngược để ngưng tụ rượu Dung dịch rượu thu được trong suốt

có mùi thơm đặc trưng và nồng độ rượu sê giảm dần theo thời gian chưng cất Tùy theo yêucầu của khách hàng mà ta có thế tiến hành pha trộn các loại rượu thu được ở các khoảng thờigian chưng cất khác nhau để tạo ra rượu có nồng độ cao thấp khác nhau

2.6.1 Lý thuyết về chung cất rượu

Trong giấm chín bao gồm các chất dễ bay hơi như: rượu, aldehyde, ester, và một sổ alcol có

số cacbon lớn hơn hai, các alcol này ta quen gọi là rượu cao phân thử hay dầu fusel

Ngoài các chất kể trên, trong giấm chín còn chứa tinh bột, dextrin, axit hữu cơ và chất khoáng.Tuy là hỗn họp nhiều cấu tử nhưng trong thành phần của giấm chín chứa chủ yếu là rượuetylic và nước, vì thế khi nghiêm cún người ta xem giấm chín như hỗn hợp hai cấu tử

Tạp chất cuối gồm các alcol cao phân tử như alcol amylic, alcol izoamylic, propylic ơ khuvực nồng độ cao của acol etylic, các tạp chất cuối có độ bay hơi kém hơn so với độ bay hơicủa alcol etylic Ở khu vực nồng độ etylic thấp, độ bay hơi của tạp chất cuối có thể nhiều hơn

so với alcol etylic Tạp chất cuối điển hình nhất là axit axetic, vì rằng nồng độ bay hơi của nókém hơn alcol etylic ở cả mọi nồng độ

Tạp chất trung gian: có hai tính chất, vừa có thể là tạp chất đầu, vừa có thể là tạp chất cuối Ỏnồng độ cao của alcol etylic nó là tạp chất cuối, ớ nồng độ thấp của alcol etylic nó có thể trởthành tạp chất đầu

Do đó, tạp chất đầu và tạp chất cuối tương đối dễ tách, còn tạp chất trung gian tương đối khótách

(Nguyễn Đình Thưởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2007)

Trang 33

Luận vãn tốt nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc Cân Tỉur

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Khoa Nâng nghiệp & SHƯD Trang:23

Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm của bộ môn Công Nghệ Thực Phâm Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại Học cần Thơ

4- Thời gian thực hiện

- Các hóa chất cần thiết để phân tích đường tổng, acid, ester, methanol như: NaOH,

H2SO4, dung dịch Fehling (A+B), KMn04, NaHSOì

4- Nguyên liệu

- Mít nghệ

- Đường saccharose

- Nấm men thuần Saccharomyces cerevisiae

- Các chế phẩm enzyme thương mại:

3.2 Phưong pháp nghiên cứu

3.2.1 Quy trình sản xuất chung

Trang 34

3.2.2 Phân tích thành phần nguyên liệu

Mục đích: phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu làm cơ sở đế xây dựng phương pháp chế biến các thí nghiệm tiếp theo

Chỉ tiêu và phương pháp phân tích:

Trang 35

Luân vãn tốt nghiêp khóa 33 năm 2010 Trường Đai Hoc cần Thơ

Ngành Công Nghệ Thực Phàm - Khoa Nông nghiệp & SHUÌ) Trang: 25

- Ảm độ: xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy khô ở nhiệt độ 105°c đến khối lượng không đôi

- pH: sử dụng máy đo pH

- Đường tống số: định lượng bằng phương pháp Bertrand

- Hàm lượng chất khô hòa tan: sử dụng chiết quang kế

- Acid toàn phần: xác định bằng phương pháp chuẩn độ với NaOH 0,1N

3.2.3 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỉ lệ nam men sử dụng và độ Brỉx của dịch đường đến hàm lượng và chất lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men.

+Mục đích: tìm ra độ Brix phù hợp cho nấm men phát triển tốt nhất và tí lệ nấm men sử dụng đế có được sản phẩm chất lượng cao

Trang 36

Hình 8: Bình lên men

Ngành Công Nghệ Thực Phâm - Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang: 26

Luận vãn tót nghiệp khỏa 33 năm 2010 Trường Đại Hoc cần Tỉur

Thí nghiệm được tiến hành ngẫu nhiên với 2 nhân tố, lặp lại 1 lần

Nhân tố A là độ Brix của dịch lên men (4 mức độ)

Al: 20%, A2: 22%, A3: 24%, A4: 26%

Nhân tố B là tỉ lệ nấm men cho vào (3 mức độ)

Bổ sung enzyme: ot-amylase với nồng độ 0,31%, nhiệt độ 82°c, pH 6,4, thời gian 60 phút;

pectinase với nồng độ 0,04%; y-amylase với nồng độ 0,36%, nhiệt độ 53°c, pH

3.4, thời gian 55 phút

Sau khi đường hóa chỉnh pH của dịch lên men về 4,5 (sử dụng acid citric và NaHC03) và chovào 12 bình nhỏ, mồi bình 2 lít dịch lên men Tiến hành bố sung đường, chỉnh độ Brix ở cácbình lên men theo bốn mức độ của thí nghiệm

Sau đó thanh trùng bằng NaHS03 với nồng độ 122mg/l trong thời gian 120 phút, trong thờigian thanh trùng luôn đế bình hở không được đậy kín bình

Thanh trùng xong ta tiến hành cấy nấm men với ba mức

độ của thí nghiệm, khuấy điều và đậy kín Bình lên men

được đặt cố định ở nhiệt độ thường và phải có ống thông

ra ngoài Quan sát quá trình lên men, hàng ngày ta tiến

hành khảo sát nồng độ ethanol sinh ra bằng cách hút ra ở

mồi bình 100 ml dịch lên men, tiến hành chưng cất và đo

nồng độ cồn Đen khi lượng ethanol sinh ra không còn

thay đối nữa là kết thúc quá trình lên men

Ket thúc quá trình lên men ta tiến hành chưng cất bằng hệ

thống làm lạnh ngược, lấy rượu ớ 50° độ cồn

Chỉ tiêu theo dỏi:

- Hàm lượng ethanol sinh ra theo thời gian, xác định

bằng phương pháp chưng cất rượu

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	1,27 MB

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU MÍT CHƯNG CẨT

nồng độ ồn trong dịh phân tíh