các quá trình vật lý phối trộn, nghiền, đồng hóa, ép và ép đùn

các quá trình vật lý phối trộn, nghiền, đồng hóa, ép và ép đùn

Rượu là một loại thức uống mang hương vị truyền thống của nền văn hóa ẩm thực Việt Nam.

GIỚI THIỆU

lễ tết, cúng đình

giỗ chạp

dù là tiệc vui hay buồn, tiệc lớn hay nhỏ cũng không thể thiếu

Rượu vang là loại rượu được chế biến theo kiểu lên men và không qua chưng cất.

Được sản xuất chủ yếu từ trái cây

Ngày nay, nó còn được sản xuất ra từ các loại ngũ cốc

Rượu vang hiện nay có nhiều mặt hàng khác nhau như: rượu vang nếp than, rượu vang chuối xiêm, rượu vang nho, rượu vang khóm…

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể của đề tài

 Tối ưu hóa nồng độ enzyme glucoamylase (AMG 300L) sử dụng cho quá trình đường hóa dịch nếp than.

 Tối ưu hóa tỉ lệ nấm men trong quá trình lên men rượu

 Theo dõi một số thay đổi trong quá trình bảo quản sản phẩm như sự thay đổi về độ rượu, độ trong của sản phẩm, lượng tạp chất sinh ra trong quá trình sản xuất và bảo quản sản phẩm.

Thành phần hóa học của nếp than

Cấu tạo của hạt nếp

Nội nhũ là chiếm ưu thế gần như là toàn bộ hạt nếp,

Nội nhũ có thành phần chủ yếu là tinh bột, tinh bột bên trong hạt nếp than có hai dạng là: amylose chiếm 0,3% và amylopectin chiếm 99,7%

Amylose : Amylopectin

- Có khả năng xúc tác phản ứng phân cắt liên kếtα-1,4-glucosid

- Tác dụng lên tinh bột giải phóng ra glucose dạng α nên được gọi là α -amylase

- Có khả năng phân hủy hồ tinh bột, phân hủy cả hạt tinh bột nguyên vẹn chưa xử lý.

Enzyme Amylase

Enzyme α-amylase dưới dạng chế phẩm từ enzyme từ vi sinh vật với tên gọi cụ thể là Termamyl 120L:

Enzyme glucoamylase dưới dạng chế phẩm enzyme từ vi sinh vật với tên gọi cụ thể là AMG 300L:

Nấm men Saccharomyces cerevisiae

Nấm men có cấu tạo đơn bào,

Sinh sản bằng cách nảy chồi, sinh bào tử

Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thụ có chọn lọc trên bề mặt của tế bào, sau đó khuếch tán vào bên trong.

Có khả năng lên men nổi,

Tế bào nấm men lơ lửng trong dịch lên men và tập trung nhiều ở vùng bề mặt,

Quá trình lên men tạo nhiều bọt khí, nấm men sẽ bámtrên bọt khí,

Đến một lúc nào đó bọt khí bị vỡ ra nấm men sẽ chìm xuống

Nấm men tiếp xúc nhiều với cơ chất tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.

Có khả năng lên men nhiều loại đường như: glucose, saccarose, frutose, rafinose, galatose

Có khả năng lên men ở nhiệt độ cao (36-400C),

Có khả năng chịu được độ acid

Chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 với nồng độ 0,02%-18%,

Nhiệt độ lên men thích hợp là 28-32oC và thời gian lên men ngắn.

Nấm men Saccharomyces cerevisiae

Quá trình dịch hóa

 Những biến đổi xảy ra ttrong quá trình dịch hóa:

Khi đun tinh bột với nước lên tới 400C, hạt tinh bột bắt đầu trương nở, tiếp tục tăng nhiệt độ, thể tích của hạt tinh bột tiếp tục tăng, mối liên kết giữa các phần tử của hạt tinh bột yếu dần và đến một lúc nào đó thì các phần tử tinh bột được tan ra trong dung dịch Hiện tượng này được gọi là hiện tượng hồ hóa Khi tinh

loãng ra

 Những biến đổi xảy ra ttrong quá trình dịch hóa:

Khi đun tinh bột với nước lên tới 400C, hạt tinh bột bắt đầu trương nở, tiếp tục tăng nhiệt độ, thể tích của hạt tinh bột tiếp tục tăng, mối liên kết giữa các phần tử của hạt tinh bột yếu dần và đến một lúc nào đó thì các phần tử tinh bột được tan ra trong dung dịch Hiện tượng này được gọi là hiện tượng hồ hóa Khi tinh

loãng ra

Quá trình đường hóa

Quá trình đường hóa

 Những biến đổi xảy ra trong quá trình đường hóa:

Sau khi dịch hóa tinh bột chủ yếu bị biến đổi thành những dextrin mạch ngắn và một phần glucose khi ở vào thời điểm thích hợp cho glucoamylase hoạt động thì các enzyme này sẽ tiến hành phân cắt dextrin và tạo ra sản phẩm chủ yếu là đường glucose để chuẩn bị cho quá trình lên men.

 Những biến đổi xảy ra trong quá trình đường hóa:

Sau khi dịch hóa tinh bột chủ yếu bị biến đổi thành những dextrin mạch ngắn và một phần glucose khi ở vào thời điểm thích hợp cho glucoamylase hoạt động thì các enzyme này sẽ tiến hành phân cắt dextrin và tạo ra sản phẩm chủ yếu là đường glucose để chuẩn bị cho quá trình lên men.

Quá trình lên men rượu

Quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của các enzyme tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học (được sinh ra

từ sự trao đổi chất để duy trì sự sống của nấm men)

Có hai hình thức lên men chính:

Quá trình trao đổi chất nhờ tác dụng của các enzyme tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học (được sinh ra

từ sự trao đổi chất để duy trì sự sống của nấm men)

Có hai hình thức lên men chính:

Quá trình lên men rượu

 Cơ chế của quá trình lên men:

Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác trong môi trường lên men trước tiên được hấp thụ trên bề mặt của nấm men sau đó khuếch tán qua màng tế bào vào bên trong tế bào nấm men, rượu và CO2 sẽ được tạo thành

 Cơ chế của quá trình lên men:

Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác trong môi trường lên men trước tiên được hấp thụ trên bề mặt của nấm men sau đó khuếch tán qua màng tế bào vào bên trong tế bào nấm men, rượu và CO2 sẽ được tạo thành

Quá trình lên men rượu

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

Quá trình lên men rượu

 Các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men:

Vi sinh vật trong rượu

Vi khuẩn có thể phát triển trong rượu là vi khuẩn acid acetic và acid lactic và 2 loại này đòi hỏi cần phải có oxy Vi khuẩn acetic cần có oxi để phát triển và chuyển thành giấm trong khi vi khuẩn acid lactic phát triển tốt trong điều kiện hàm lượng oxy thấp.

Nấm men chuyển đường thành rượu, gây một sự thay đổi có ích, còn vi khuẩn thì tác động đến nhiều thành phần của nước quả hay của rượu, chuyển thành các chất có hại như vi khuẩn xêrin làm cho rượu có vị chua, vị đắng, có mùi hôi

Hư hỏng do vi khuẩn acetic

Rượu vang để tiếp xúc rộng rãi với không khí chỉ sau vài tuần bị một màng trắng bao phủ đó là màng giấm Khuẩn giấm biến cồn êtylic thành acid acetic, do đó rượu vang có mùi giấm Một phần nhỏ acid acetic lại hợp với cồn êtylic thành một este, ethyl acetate và chất này có mùi chua gắt, khó chịu hơn cả giấm

Phản ứng tạo thành giấm

• C2H5OH + O2 = CH3COOH + H2O

Tuy nhiên, Peynaud cho rằng mùi chua giấm là do ethyl acetate, một este được hình thành bởi vi khuẩn acetic

• C2H5OH + CH3COOH = CH3COOC2H5 + H20

Hư hỏng do vi khuẩn acetic

Phát triển mạnh hay yếu, tùy thuộc các nhân tố sau đây:

Hư hỏng do vi khuẩn acid lactic

Các yếu tố ảnh hưởng đến vi khuẩn lactic

• Độ pH có ảnh hưởng lớn,

• Nhiệt độ tác động đến vi khuẩn cũng giống như đối với nấm men

• Yêu cầu đối với oxy: người ta thường cho vi khuẩn lactic yếm khí, trái với vi khuẩn giấm háo khí

• Yêu cầu đối với acid amin: mỗi loài vi khuẩn có những yêu cầu nhất định đối với từng loại acid amin; yêu

cầu của vi khuẩn cầu cao hơn vi khuẩn que về mặt này.

• Yêu cầu đối với cac vitamin: cũng như nấm men, vi khuẩn cần có những vitamin nhất định ở trong môi

trường và về mặt này yêu cầu của vi khuẩn que lại cao hơn vi khuẩn cầu

Hư hỏng do vỉ khuẩn acid lactỉc

• Theo dõi lên men malolactic Phải phân tích định kỳ đều đặn độ chua tổng cộng, acid bay hơi, lượng acid malic

• Bệnh rượu vang: Chỉ có lên men malolactic là tăng chất lượng của vang, những biến đổi khác do vi khuẩn lactic gây ra đều có hại

vì phá hủy các thành phần cơ bản của vang, làm cho vang bị bệnh.

• Bệnh vang dính (vins íilants): khi rót rượu ra cốc vang không chảy đều, lỏng như nước mà dính như có hồ nếp Bệnh nay thường

kéo theo bệnh chua tatric và bệnh vang đắng

• Bệnh chua lactic (piqure lactique): xảy ra khi trong rượu vang còn lại đường khử, chưa chuyển hết thành rượu.

• Bệnh chua tatric (tourne): xảy ra khi vi khuẩn lactic phá hủy acid tatric làm cho rượu đục, tiết nhiều CƠ2, rượu chuyển màu nâu,

có vị nhạt Chỉ khi pH cao hơn 3,5-3,6 mới có bệnh này vì vậy rượu cũ, rượu ngon hay bị bệnh.

• Bệnh đắng: Xảy ra khi men lactic phá hủy glycerin Rượu trở thành chua, có vị đắng do các chất acrolêin hình thành.

Phương tiện thí nghiệm

PHƯƠNG TIỆN

Nguyên liệu

• Gạo nếp than (Mua tại cửa hàng gạo số 2, chợ Xuân Khánh, cần Thơ)

• Nấm men thuần chủng: Saccharomỵces cerevisiae (nấm men Pháp)

• Enzyme a-amylase (Termamyl 120L)

• Enzyme glucoamylase (AMG 300L)

• Đường saccharose (Sử dụng đường Biên Hòa mua tại Metro).

Hóa chất sử dụng

• Acid citric Acid sorbic Muối Ca2+

• Các hóa chất sử dụng để chuẩn độ acid, aldehyde, ester, methanol.

Trang thiết bị

• Thiết bị đường hóa và dịch hóa nếp than Máy nghiền búa Cồn kế

• Máy đo màu quang phổ Nhiệt kế, máy đo pH

• Một số kiệu lớn làm dụng cụ chứa trong quá trình bảo quản.

• Cân điện tử và một số dụng cụ thông thường của phòng thí nghiệm.

Phương pháp thí nghiệm 1

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase (AMG 300L) đến hàm lượng đường

khử và độ Brix của dịch đường trong quá trình đường hóa

Mục đích: Tìm ra nồng độ enzyme tối ưu cho quá trình đường hóa.

Bo trí thí nghiêm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với một nhân tố là nồng độ enzyme glucoamylase và số lần

lặp lại thí nghiệm là 2 lần.

Nhân tố A: Nồng độ enzyme AMG 300L (%) A1 = 0,2 ; A2 = 0,3 ; A3 = 0,4 ; A4 = 0,5 ; A5 = 0,6

Tống số đơn vị thí nghiêm: 5x2=10

Phương pháp thí nghiệm 1

Gạo nếp than nghiền mịn

 Pha nước (tỉ lệ nếp 1: nước 4)

 Dịch hóa (0,05% Termamyl 120L, 70ppm Ca2+, thời gian 30 phút, nhiệt độ 86 0C, pH 6,6)

 Đường hóa (thời gian 30 phút, nhiệt độ 69°c, pH 4,0)

 A5=0,6(%) | A4=0,5(%) | A2=0,3(%) | A3=0,4(%) | A1=0,2(%)

 (Nồng độ enzyme AMG 300L)

Phương pháp thí nghiệm 1

Nếp than được nghiền mịn sau đó cho nước vào với tỉ lệ 1 nếp và 4 nước.

Sử dụng enzyme a-amylase (Termamyl 120L) để dịch hóa nếp than với nồng độ 0,05 % bổ sung 70 ppm Ca2+, thời gian 30 phút, ở nhiệt độ 86°c và pH 6,6.

Sử dụng enzyme glucoamylase với các nồng độ 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 và 0,6% ta tiến hành đường hóa dịch nếp trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 69°c và pH 4,0.

Ghi nhận kết quả hàm lượng đường khử và độ Brix của sản phẩm sau quá trình đường hóa.

Phương pháp thí nghiệm 1

Nếp than được nghiền mịn sau đó cho nước vào với tỉ lệ 1 nếp và 4 nước.

Sử dụng enzyme a-amylase (Termamyl 120L) để dịch hóa nếp than vói nồng độ 0,05 % bổ sung 70 ppm Ca2+, thời gian 30 phút, ở nhiệt độ 86°c và pH 6,6.

Sử dụng enzyme glucoamylase với các nồng độ 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 và 0,6% ta tiến hành đường hóa dịch nếp trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 69°c và pH 4,0.

Ghi nhận kết quả hàm lượng đường khử và độ Brix của sản phẩm sau quá trình đường hóa.

Phương pháp thí nghiệm 2

Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến thòi gian lên men chính và chất lượng rượu sau quá trình lên men

Mục đích: Nhằm tìm ra tỉ lệ nấm men tối ưu cho quá trình lên men.

Bố trí thí nghiêm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với một nhân tố là tỉ lệ nấm men và 2 lần lặp lại.

Nhân tố B: Tỉ lệ nấm men sử dụng (%)

B 1=0,06%; B2=0,08%; B3=0,10%; B4=0,12%

Tổng số đơn vị thí nghiệm: 4x2=8

Thí Nghiệm 3 : khảo sát một số thay đổi trong quá trình sản xuất và bảo quản sản phẩm theo thời gian ở quy mô

xưởng thực nghiệm.

Mục đích thí nghiệm:

Thay đổi độ rượu, độ trong, lượng tạp chất sinh ra trong quá trình bảo quản rượu như lượng acid, ester, aldehyde, methanol,

fufurol

Các bước tiến hành thí nghiệm

CHƯƠNG IV – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1.Ảnh hưởng của nồng độ enzyme glucoamylase (AMG 300L) đến hàm lượng đường khử và độ Brix của dịch đường trong quá trình đường hóa.

Bảng 3 Hàm lượng đường khử và ºBx của dịch đường ứng với các

Bảng 3 cho thấy mẫu ứng với nồng độ enzyme glucoamylase sử dụng là 0,2% tạo ra dung dịch thủy phân có độ Brix không khác biệt có ý nghĩa so với độ Brix của các mẫu sử dụng nồng độ enzyme glucoamylase ở các mức 0,3 và 0,4% Nồng độ enzyme glucoamylase ở các mức 0,3%, 0,4%, 0,5% và 0,6% tạo ra dung dịch thủy phân có độ Brix không khác biệt ý nghĩ với

nhau

Mẫu ứng với nồng độ enzyme glucoamylase sử dụng là 0,2% tạo dung dịch thủy phân có độ Brix khác biệt ý nghĩa so với độ Brix của các mẫu sử dụng enzyme glucoamylase ở các mức 0,5 và 0,6% Với kết quả thống kê ở Bảng 3 khi xét về độ Brix của dung dịch sau thủy phân ta được nồng độ enzyme glucoamylase ở mức

0,3% là thích hợp nhất.

2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến thời gian lên men chính

và chất lượng rượu sau quá trình lên men.

Bảng 4 Nồng độ rượu của sản phẩm theo tỉ lệ nấm men và ngày lên men

Ngày lên men tỉ lệ nấm men (%)

Sau khi kết thúc quá trình lên me chính, sản phẩm rượu tạo thành ở các nồng độ nấm men có sự khác nhau về nông độ rượu hay độ cồn của sản phẩm nhưng sự khác nhau rất ít Ở Bảng 4 ta được tỉ lệ nấm men 0,1% thì sản phẩm lên men nhanh và ổn

định nhất.

Bảng 5 Độ trong của sản phẩm rượu theo tỉ lệ nấm men

Bảng 6 Hàm lượng acid và este của sản phẩm rượu theo tỉ lệ nấm men.

Tỉ lệ nấm men (%) Acid (mg/l) Ester (mg/l)

Qua Bảng 6 ta thấy hàm lượng tạp chất trong sản phẩm không bị ảnh hưởng bởi tỉ lệ nấm men sử dụng khi lên men.Hàm lượng tạp chất sinh ra sau quá trình lên men ở các tỉ lệ nấm men khác nhau không có sự khác biệt ý nghĩa

về mặt thống kê.

Mẩu sử dụng tỉ lệ nấm men 0,10% cho ra sản phẩm có độ trong khác biệt

ý nghĩa so với độ trong sản phẩm tạo thành cùa các mẫu khi sử dung các tỉ

lệ nấm men là 0,06, 0,08 và 0,12% và ở đó độ trong sản phẩm có giá trị cao nhất Vậy mẫu thích hợp sử dụng cho sản phẩm khi xét về độ trong là

mẫu có tỉ lệ nấm men là 0,1%

• Tỉ lệ nấm men khác nhau ảnh hưởng đến độ trong của rượu do khi lên men ở tỉ lệ nấm men thấp thì lượng con men bị thiếu nên phải đợi thời gian lên men lâu lượng cơ chất còn lại trong dịch lên men làm đục sản phẩm, còn lên men ở tỉ lệ cao thì lên men nhanh hơn nhưng nếu cao quá

sẽ có lượng men dư trong dịch lên men cũng làm sản phẩm bị đục là do

men Saccharomyces cerevisiae là loại men lên men nổi nó lơ lững trong

dịch lên men Theo kết quả cho ở Bảng 5 ta chọn tỉ lệ lên men thích hợp nhất là 0,1%.

9240a

• Hàm lượng tạp chất sinh ra sau quá trình lên men ở các tỉ lệ nấm men khác nhau không có

sự khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê

men khác nhau còn ảnh hưởng tới độ trong sản phẩm và không ảnh hưởng đến lượng tạp chất sinh ra trong sản phẩm lên men

• 4.1 Một số thay đổi trong quá trình sản xuất và bảo quản sản phẩm theo thời gian

ở quy mô xưởng thực nghiệm

• Hình 11 Máy nghiền búa Hình 12 Nếp than

Hình 13 Đường hóa dịch đường Hình 14 Bã nếp

Hình 15 Dịch đường lên men Hình 16 Dụng cụ lên men rượu

Hình 17 Sản phẩm rượu nếp than

Bảng 7 Kết quả theo dõi sự biến đổi về pH, độ Brix, độ cồn và đường khử của sản phẩm trong quá trình sàn xuất và bào quàn sàn phầm ở quy mô xưởng thực nghiệm

Bảng 7 Kết quả theo dõi sự biến đổi về pH, độ Brix, độ cồn và đường khử của sản phẩm trong

quá trình sàn xuất và bào quàn sàn phầm ở quy mô xưởng thực nghiệm

pH Độ Brix (%)

Nông độ

cồn (%)

Đường khử (%)

• Kết quả ở Bảng 7 cho thấy hàm lượng đường khử còn chúng tỏ rằng nấm men chưa lên men hết lượng đường nên độ rượu của sản phẩm không cao đều này do nhiều nguyên nhân gây ra có thể do khả năng hoạt động của con men yếu nên không có khả năng lên men hết lượng đường nhưng nếu ta sử dụng quá nhiều lượng nấm men trong quá trình lên men sẽ làm ảnh hưởng đến tính cảm quan của sản phẩm

Bảng 8 Kết quả theo dõi hàm lượng tạp chất trong quá trình bảo quản sản phẩm ở quỵ

mô xưởng thực nghiệm

Thời gian bảo

Hình 18 Đồ thị biểu diễn độ trong của sản phẩm trong quá trình bảo quản theo thòi gian ở quy

mô xưởng thực nghiệm