nghiên cứu, sản xuất thử rượu bắp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, SẢN XUẤT THỬ RƯỢU BẮP S K C 0 9 MÃ SỐ: SV44-2009 S KC 0 5 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH o0o ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ RƯU BẮP MÃ ĐỀ TÀI : SV2009 - 44 GVHD : Th.S NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH SVTH : TRẦN THỊ KIM THÀNH ĐƠN VỊ 06116076 NGÔ NGỌC HƯƠNG 06116030 NGUYỄN THỊ MĂNG 06116044 : KHOA CNHH VÀ THỰC PHẨM TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 04 NĂM 2010 LỜI CẢM ƠN  Trước hết chúng em gửi lời cảm ơn đến Bộ Mơn Cơng Nghệ Hóa Học Và Thực Phẩm, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật tạo mơi trường học tập nghiên cứu khoa học tốt suốt thời gian qua Chúng em xin bày tỏ lời cảm ơn đến tất thầy suốt thời gian qua tận tình giảng dạy truyền đạt cho em kiến thức q báu làm tảng để chúng em hồn thành đề tài nghiên cứu khoa học Chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến Cơ Nguyễn Thị Hồng Hạnh hướng dẫn tận tình, giúp chúng em hồn thành đề tài nghiên cứu khoa học Nhóm thực i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN TP Hồ Chí Minh, ngày ii tháng năm 2010 MỤC LỤC Phần 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài - 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan ngun liệu ngơ (bắp) 2.1.1 Giới thiệu chung -2 2.1.2 Cấu tạo hạt ngơ: 2.1.3 Thành phần hố học: -3 2.1.4 Cơng dụng hạt ngơ 2.2 Tổng quan rượu 2.2.1 Giới thiệu chung rượu 2.2.2 Cơ chế lên men rượu 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới q trình rượu hóa -7 2.2.4 Các enzyme tham gia vào q trình đường hóa 12 2.2.4 2.2 u cầu kỹ thuật rượu 15 Tổng quan enzyme sử dụng đề tài 17 2.2.1 Termamyl 120L (α- amylase) - 17 2.2.2 AMG 300L 19 2.2.3 Saczyme - 19 2.3 Tổng quan vi sinh vật sử dụng đề tài 20 2.3.1 Nấm men lên men rượu cồn 20 2.3.2 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 20 Phần 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 24 3.1 Ngun liệu - 24 3.1.1 Bắp (ngơ) 24 3.1.2 Đường - 24 iii 3.1.3 Nước - 24 3.1.4 Enzyme 24 3.1.5 Giống nấm men 24 3.2 Sơ đồ nghiên cứu bố trí thí nghiệm: 25 3.2.1 Sơ đồ nghiên cứu: 25 3.2.2 Bố trí thí nghiệm: 26 3.3 Phương pháp nghiên cứu, phân tích xử lí số liệu: 28 a Phương pháp vi sinh - 28 b Phương pháp hố học 30 c Phương pháp xử lý số liệu 32 3.4 Quy trình sản xuất rượu từ bắp: 33 3.4.1 Quy trình sản xuất - 33 3.4.2 Thuyết minh quy trình: 34 Phần 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN - 39 4.1 NGUN LIỆU 39 4.2 GIAI ĐOẠN DỊCH HĨA 39 4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến q trình dịch hóa với enzyme Termamyl 120 L - 39 4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ Termamyl 120L đến q trình dịch hóa - 40 4.3 GIAI ĐOẠN ĐƯỜNG HĨA 42 4.4 GIAI ĐOẠN LÊN MEN - 44 Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 46 5.1 Kết luận 46 5.2 Đề nghị - 47 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Bắp hạt vàng 24 Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu đề tài 25 Hình 3.3: Nhân giống nấm men 28 Hình 3.4: Quy trình sản xuất rượu bắp 33 Hình 4.1 Sự thay đổi hàm lượng đường khử qua mốc thời gian khảo sát q trình dịch hố tinh bột bắp Termamyl 120L 40 Hình 4.2 Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme Termamyl 120L đến q trình dịch hố tinh bột bắp 41 Hình 4.3 Sự thay đổi hàm lượng đường khử qua mốc thời gian nghiên cứu AMG 300L (0.12%) Saczyme (0.04%) q trình đường hóa 43 Hình 4.5: Hàm lượng cồn tạo thành q trình lên men %(v/v) 44 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 : Thành phần hóa học phận hạt ngơ (%) Bảng 2.2: Hàm lượng vitamin ngơ Bảng 2.3: Mối liên quan pHopvà Top AMG thu nhận từ Rhizopus delemar 14 Bảng 2.4: Mối liên quan pHopvới thời gian tác dụng AMG thu nhận từ Endomycopsis 15 Bảng 2.5: Một số tính chất khác AMG thu nhận từ VSV khác 15 Bảng 2.6: u cầu cảm quan rượu trắng 16 Bảng 2.7: Các tiêu hóa học rượu trắng 16 Bảng 2.8: Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng 17 Bảng 2.9: Sự phụ thuộc độ gia tăng DE theo nhiệt độ xử lý Termamyl 0.1% theo nhiệt độ 18 Bảng 2.10: Đặc điểm enzyme Saczyme 19 Bảng 2.11: Nhiệt độ pH tối ưu enzyme amylase 22 Bảng 4.1 : Sự thay đổi hàm lượng đường khử qua mốc thời gian khảo sát q trình dịch hố tinh bột bắp Termamyl 120L 39 Bảng 4.2 : Sự thay đổi hàm lượng đường khử theo tỷ lệ Termamyl 120L đến q trình dịch hố tinh bột bắp 41 Bảng 4.3: Sự thay đổi hàm lượng đường khử theo enzyme Termamyl 120L AMG đến q trình dịch hố tinh bột bắp 42 Bảng 4.4: Hàm lượng cồn tạo thành qua q trình lên men %(v/v) 44 vi Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp Phần MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài 1.1 Cơng nghệ sản xuất cồn etylic nói chung khơng mẻ cơng nghiệp, nhiên cơng nghệ sản xuất cồn thực phẩm dùng để sản xuất rượu lại vấn đề cần phải quan tâm Ngun liệu dùng sản xuất rượu đa dạng như: khoai, sắn, gạo, nếp, ngơ…và dùng ngun liệu tùy theo điều kiện nước Việc sử dụng ngơ phổ biến nhiều nơi giới như: Mỹ, Trung Quốc… Còn nước ta đa số dùng gạo, tấm, nếp, sắn để sản xuất rượu, gạo lương thực gạo khơng chủ trương dùng để nấu rượu mà loại ngũ cốc như: khoai, sắn, bắp khuyến khích sử dụng ngun liệu thay Bắp nguồn ngun liệu quen thuộc nước lại có hàm lượng tinh bột lớn khoảng 68% (w/w) thuận lợi cho việc sản xuất cồn Nếu sản phẩm rượu lên men từ nguồn tinh bột bắp mà giữ lại màu hương đặc trưng cho sản phẩm rượu thị trường làm đa dạng hóa sản phẩm rượu Xuất phát từ thực tế trên, chúng tơi tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu sản xuất thử rượu từ bắp” Mục tiêu nghiên cứu 1.2 Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến q trình sản xuất rượu từ bắp: 1.3 - Thời gian tỷ lệ enzyme Termamyl 120L q trình dịch hóa - Khả đường hóa AMG 300L saczyme - Tỷ lệ nấm men sử dụng q trình lên men Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến cơng nghệ sản xuất rượu từ bắp, tạo tiền đề cho việc nghiên cứu tạo sản phẩm rượu bắp Ý nghĩa thực tiễn: phát triển lên quy mơ cơng nghiệp quy trình sản xuất rượu bắp GVHD: Ths Nguyễn Thị Hồng Hạnh Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp Phần TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan ngun liệu ngơ (bắp) 2.1.1 Giới thiệu chung Họ (Family) : Poaceae (hòa thảo) Phân họ (Subfamily) : Andropogonoideae Tộc (Tribe) : Tripsaceae Chi (Genus) : Zea Lồi (Species) : Zea mays L Ngơ (bắp) trồng nhiều vùng nhiệt đới nhiệt đới Trung Mỹ, châu Á Hạt bắp có nhiều tinh bột, đường, dùng để sản xuất etylic tốt Cấu tạo hạt bắp gồm có phơi nội nhũ, khoảng 10-15% amylose 85-90% amylopectin Ngồi ra, nội nhũ có khoảng 0,5-0,6% acid béo Các hợp chất chứa nitơ hầu hết protid, phần lớn thuộc nhóm zein Đặc biệt hàm lượng chất béo có bắp nhiều chiếm khoảng 30-40% trọng lượng phơi Bắp sau tách phơi dùng để nấu rượu [1] 2.1.2 Cấu tạo hạt ngơ: Hạt ngơ cấu tạo thành phần chính: mày hạt, vỏ hạt, lớp aleuron, nội nhũ phơi hạt  Mày hạt: phần lồi ngồi cuối hạt, phận dính hạt vào lõi ngơ  Vỏ hạt: lớp màng mỏng bao quanh hạt để bảo vệ hạt, cấu tạo từ lớp tế bào khác chứa chất màu như: vàng, tím, tím hồng  Lớp aleuron: chiếm khoảng 5-11% khối lượng tồn hạt cấu tạo từ tế bào tứ giác, thơng thường khơng có màu đơi có màu xanh nhiễm sắc từ vỏ ngồi  Nội nhũ: chiếm 75-83% khối lượng hạt Miền ngồi có màu vàng, đặc cứng sừng (gọi miền sừng), miền trắng, xốp, nhiều glucid [11] GVHD: Ths Nguyễn Thị Hồng Hạnh Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp 120 DO DUONG (g/l) 100 80 Saczyme(0.04%) 60 AMG 300L(0.12%) 40 20 0 30 60 90 120 150 180 THOI GIAN DUONG HOA (giờ) Hình 4.3 Sự thay đổi hàm lượng đường khử qua mốc thời gian nghiên cứu AMG 300L (0.12%) Saczyme (0.04%) q trình đường hóa Theo kết xử lý số liệu cho thấy, khơng có khác biệt sử dụng saczyme 0.04% AMG 300L với tỉ lệ 0.12% cho q trình đường hóa FTN0.05), yếu tố thời gian ảnh hưởng cách có ý nghĩa đến hàm lượng đường khử tạo thành độ tin cậy 95% FTN>Fbảng (P=1.15E-05[...]... Nguyễn Thị Hồng Hạnh 4 Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp Thân ngô làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp giấy Dầu ngô được dùng trong ngành công nghiệp sản xuất sơn, vecni, cao su nhân tạo…từ ngô có thể sản xuất ra các dung môi như: ete, rượu etylic và butylic, axeton, chất kháng sinh, các chất màu…Có thể dùng tinh bột ngô để làm khuôn đúc, làm pin, và dùng làm nguyên liệu để sản xuất dextrin và đường... Hạnh 5 Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp 2.2.2 Cơ chế lên men rượu [14] Cơ chế lên men rượu đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu từ vài thế kỉ trước như: Năm 1889, ông Lavoisier bằng các thí nghiệm của mình đã chứng tỏ được rằng: bên cạnh sản phẩm chính của quá trình lên men C2H5OH và CO2 còn có một số sản phẩm phụ khác Đến 1810, Gay-Lussac nghiên cứu sâu hơn và tìm ra rằng: trong quá trình lên men rượu. .. thuật về rượu Yêu cầu về nguyên liệu: nước dùng để sản xuất rượu phải theo quy định số 1329/2002 của bộ y tế về tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống Các yêu cầu khác: (cảm quan, chỉ tiêu hóa học, giới hạn hàm lượng kim loại nặng với rượu trắng) được quy định trong các bảng 2.5, bảng 2.6, bảng 2.7 GVHD: Ths Nguyễn Thị Hồng Hạnh 15 Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp Bảng 2.6: Yêu cầu cảm quan của rượu trắng[13]... đảm bảo, tránh nắng GVHD: Ths Nguyễn Thị Hồng Hạnh 19 Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp 2.3 Tổng quan về vi sinh vật sử dụng trong đề tài 2.3.1 Nấm men lên men rượu cồn Trong sản xuất rượu, cồn người ta thường dùng chủng Saccharomyces và chia thành hai nhóm: lên men nổi và lên men chìm Đa số nấm men bia, rượu vang đều thuộc nấm men chìm, còn men rượu chủ yếu là men nổi [9, 11] Nấm men lên men nổi có... nuôi gia súc, đồng thời tạo cơ hội cho việc sản xuất các loại thực phẩm từ ngô và cồn từ tinh bột ngô thay thế cho gạo 2.2 Tổng quan về rượu 2.2.1 Giới thiệu chung về rượu [3] Ở nước ta, việc nấu rượu đã có từ ngàn xưa và rượu được sản xuất theo phương pháp cổ truyền thì uống rất ngon, êm dịu, say mà không thấy xốc hay đau đầu Ngày nay, rượu đã được đem sản xuất lên quy mô công nghiệp và được kiểm tra... 45-480C, pH tối thích 7.5-8.0 GVHD: Ths Nguyễn Thị Hồng Hạnh 23 Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp Phần 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3.1 Nguyên liệu 3.1.1 Bắp (ngô) Bắp được sử dụng là loại bắp hạt vàng đã được phơi khô được lấy từ các hộ nông dân 3.1.2 Đường Đường được sử dụng là glucose 3.1.3 Nước Nước sử dụng là nguồn nước của trường Đại Hình 3.1: Bắp hạt vàng học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh 3.1.4... men dịch bắp Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu của đề tài GVHD: Ths Nguyễn Thị Hồng Hạnh 25 Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp 3.2.2 Bố trí thí nghiệm: 3.2.2.1 Quá trình dịch hóa: Mục đích: tìm ra nồng độ enzyme Termamyl và thời gian dịch hóa thích hợp cho quá trình dịch hóa Tiến hành: Chuẩn bị dịch bắp cho quá trình lên men Bắp sau khi được hấp, tách phôi, xay nhuyễn, phối trộn với nước theo tỉ lệ nước :bắp =... trước khi đưa ra thị trường Rượu và các đồ uống có rượu chiếm một vị trí đáng kể trong công nghiệp thực phẩm Chúng rất đa dạng, tùy theo truyền thống và thị hiếu người tiêu dùng mà các nhà sản xuất làm ra nhiều rượu mang tên khác nhau Dựa vào nồng độ rượu có thể chia rượu làm 3 loại: rượu mạnh cao độ có nồng độ trên 30% v/v, rượu thông thường có nồng độ từ 15-30% v/v và rượu nhẹ có nồng độ dưới 15%... đạt độ rượu 7-9%; đường sót 5g/l; tinh bột sót 10g/l; độ acid từ 1,7-2,2 g/l [3] Quá trình lên men rượu rất phức tạp, có hơn 10 phản ứng khác nhau, với sự tham gia của nhiều thế hệ enzyme xúc tác Kết quả cuối cùng của quá trình lên men rượu cho ta sản phẩm là rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm khác Trong quá trình lên men, ngoài hai sản phẩm chính là rượu và CO2 còn tạo ra nhiều sản phẩm phụ và sản phẩm... nguyên sinh, quá trình lên men sẽ không hiệu quả GVHD: Ths Nguyễn Thị Hồng Hạnh 7 Nghiên cứu sản xuất thử rượu bắp Ngược lại nếu nồng độ dịch đường thấp sẽ giảm năng suất thiết bị lên men, tốn hơi khi chưng cất và tăng tổn thất rượu trong bã rượu [3] c Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung Nitơ là nguồn quan trọng để sản xuất nên protid, có mặt trong thành phần của enzyme và một số hoocmon, một số kháng