nghiên cứu quy trình sản xuất nước táo lên men

Dựa trên cơ sở các quá trình hóa sinh xảy ra trong quá trình lên men nước quả dưới tác dụng của enzyme của nấm men Lương Đức Phẩm, 2010.. Trong nước quả có chứa đường glucose, fructose,

MỤC LỤC

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

2 NỘI DUNG 2

2.1 Khái quát về nước quả lên men 2

2.1.1 Khái niệm 2

2.1.2 Phân loại 2

2.2 Giới thiệu về phương pháp công nghệ 2

2.2.1 Tác nhân lên men 2

2.2.2 Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men 2

2.2.3 Các sản phẩm phụ của quá trình lên men 3

2.3 Nguyên liệu 4

2.3.1 Nguyên liệu chính 4

2.3.2 Nguyên liệu phụ 5

2.3.2.1 Nước 5

2.3.2.2 Đường 6

2.3.2.3 Nấm men 6

2.3.2.4 Các nguyên liệu phụ khác 6

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 7

2.3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ đường : 7

2.3.3.2 Ảnh hưởng của pH môi trường 7

2.3.3.3 Ảnh hưởng của oxy 7

2.3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ rượu và CO2 7

2.3.3.5 Ảnh hưởng của số lượng tế bào nấm men 8

2.3.3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất 8

2.4 Quy trình công nghệ 9

2.4.1 Nguyên liệu 10

2.4.2 Phân loại nguyên liệu 10

2.4.3 Rửa 10

2.4.4 Xử lý sơ bộ, ép 11

2.4.5 Pha chế dịch lên men 11

2.4.6 Lên men 12

2.4.6.1 Lên men chính 12

2.4.6.2 Lên men phụ 12

2.4.7 Lọc 13

2.4.8 Thanh trùng 13

2.4.9 Bảo hòa CO2 13

2.4.10 Đóng chai 13

2.5 Các chỉ tiêu đánh giá sản phẩm 13

2.5.1 Các dạng hư hỏng sản phẩm thường gặp 13

2.5.2 Các chỉ tiêu đánh giá sản phẩm .14

3 KẾT LUẬN 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Quy trình công nghệ sản xuất nước táo lên men 9

Hình 2.2 Phân loại táo bằng tay trên băng chuyền 10

Hình 2.3 Thiết bị rửa 11

Hình 2.4 Thiết bị lên men 12

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng cho mỗi 100 g 4

Bảng 2.2 Yêu cầu của nước trong sản xuất nước táo lên men 5

Bảng 2.3Chỉ tiêu vi sinh vật của nước táo lên men 14

Bảng 2.4 Chỉ tiêu hóa lý của nước táo lên men 14

Bảng 2.5Chỉ tiêu vi sinh của nước táo lên men 15

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước quả lên men là một loại thức uống có từ rất lâu, ở các nước Đông Âu đặc biệt là ở Nga Khi công nghệ phát triển thì càng phổ biến đa dạng hơn về chất lượng và chủng loại Sản phẩm nước quả lên men độ cồn thấp là một sản phẩm mới có giá trị dinh dưỡng cao đồng thời có lợi cho sức khoẻ Sản phẩm này hiện nay đang là một loại đồ uống giải khát rất được ưa chuộng trên thị trường thế giới, đặc biệt là các nước Anh, Pháp, Mỹ Người tiêu dùng yêu thích sản phẩm này không chỉ bởi vì giá trị dinh dưỡng của nó mà còn bởi vì đây là một loại đồ uống giá rẻ, thích hợp đối với mọi lứa tuổi đặc biệt là phụ nữ và trẻ

em Hàm lượng cồn không cao trong sản phẩm tạo nên sự kích thích tiêu hoá, khiến bữa ăn trở nên ngon miệng mà không gây say như một số sản phẩm đồ uống có cồn khác

Nhu cầu được thưởng thức các loại sản phẩm nước lên men khác cũng tăng Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới nóng và khô nên nhu cầu về nước giải khát rất lớn Về nguồn nguyên liệu sản xuất nước giải khát quả ở Việt Nam

vô cùng phong phú và đa dạng, hoàn toàn có thể đáp ứng về nguồn nguyên liệu

để sản xuất được ổn định lâu dài

Việt Nam là một nước nhiệt đới có nền nông nghiệp phát triển, hoa quả phong phú với sản lượng dồi dào Nhưng quả chỉ có theo mùa, lại dễ dập nát nên rất khó bảo quản dẫn đến giá thành cao gây nhiều bất lợi cho người trồng và người tiêu thụ Mặt khác trong những năm gần đây, nhu cầu về đồ uống có cồn ở nước ta ngày một tăng cao Để giải quyết vấn đề đầu ra cho một số mặt hàng nông sản cũng như đáp ứng nhu cầu đa dạng hoá sản phẩm đồ uống trên thị trường thì định hướng ưu tiên nghiên cứu phát triển sản phẩm đồ uống từ nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam

Táo là một loại quả giàu dinh dưỡng Nước táo lên men là một trong những cách nâng cao giá trị sản phẩm Nhưng hiện nay trên thị trường sản phẩm lên men từ táo chưa nhiều chủ yếu là của các nước Châu Âu

Xuất phát từ thị trường ngày càng rộng của sản phẩm nước giải khát Do

đó việc nghiên cứu nước quả lên men là cần thiết góp phần vào công nghệ sản xuất các loại nước giải khát lên men khác

2 NỘI DUNG.

2.1 Khái quát về nước quả lên men

2.1.1 Khái niệm

Nước quả lên men là sản phẩm đồ uống có cồn không qua chưng cất Dựa trên cơ

sở các quá trình hóa sinh xảy ra trong quá trình lên men nước quả dưới tác dụng của enzyme của nấm men (Lương Đức Phẩm, 2010)

Trong nước quả có chứa đường glucose, fructose, các hợp chất pectin, và các hợp chất hữu cơ (acid tataric, acid malic, acid sucxinic) và muối của các acid này, các chất màu, các hợp chất chứa nitơ (protein, acid amin), vitamin cũng như các muối khoáng (Lương Đức Phẩm, 2010)

2.1.2 Phân loại

Nước quả lên men được phân loại theo:

Theo nguyên liệu: nho, táo, dâu, thơm,

Theo nồng độ rượu:

+ Nước quả lên men có nồng độ cao (rượu quả): có nồng độ rượu từ 7– 20%V

+ Nước quả lên men có nồng độ thấp có nồng độ rượu thấp hơn 5%V Theo nồng độ CO2

+ Nước quả lên men có gas

+ Nước quả lên men không có gas

2.2 Giới thiệu về phương pháp công nghệ

2.2.1 Tác nhân lên men

Tác nhân chính của quá trình lên men là nấm men Saccharomyces.

Cơ chế của quá trình lên men.

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 27Kcal Nấm men phát triển tốt trong môi trường hiếu khí nhưng gặp điều kiện rò khí sẽ bắt đầu lên men Đường và chất dinh dưỡng được nấm men hấp thụ sau

đó đường được chuyển hoá thành acid pyruvic, là cơ chất đầu tiên để tạo rượu etylic Etylic và CO2 khi được hình thành sẽ thoát ra ngoài khuyếch tán nhanh vào môi trường xung quanh Nhiệt độ tối ưu cho lên men là 20 – 30°C

rượu etylic acteal cletyd

Để lên men người ta cho vào môi trường một lượng tế bào nấm men nhất định Tùy theo phương pháp lên men mà cho vào lượng nấm men khác nhau Thường khi lên men lượng tế bào nấm men phải đạt lớn hơn một trăm triệu tế bào trong 1ml dịch lên men (Lương Đức Phẩm, 2010 ) Vì diện tích bề mặt của

tế bào nấm men là rất lớn Đường lên men và các chất dinh dưỡng khác có

trong môi trường lên men đầu tiên được hấp thụ trên bề mặt nấm men, sau đó được khuếch tán vào trong tế bào nấm men Rượu và CO2 được tạo thành theo phản ứng sau:

C6H12O6 + 2ADP + 3H3PO4 ⇌ 2C2H5OH +2CO2 + 2ATP + H2O

Lên men ethanol được chia làm 2 thời kỳ:

Thời kỳ cảm ứng: Là thời kỳ đầu hướng phản ứng xảy ra theo chiều (1) lúc này sản phẩm là glycerin Bởi vì lúc này hàm lượng acetandehyde (CH3CHO) chưa có nhiều để nhận hydro của alcoldehydrogenaza mà hydro lại chuyển đến cho phophoglyceraldehyde tạo photphoglycerin, photphoglycerin bị thủy phân giải phóng acid photphoric và glycerin

Thời kỳ tĩnh: Lúc này lượng acetaldehyde đã hình thành nhiều nên hydro

từ alcoldehydrogenaza lại chuyển sang acetaldehyde (CH3CHO) theo chiều phản ứng (2) lúc này sản phẩm chủ yếu là ethanol và CO2

2.2.2 Các biến đổi xảy ra trong quá trình lên men

Quá trình chuyển hóa đường thành rượu được thực hiện qua các chuổi phản ứng phức tạp liên quan đến quá trình phophoryl hóa các chất hửu cơ.Ở giai đoạn đầu – giai đoạn phophoryl hóa :các hợp chất đường– phophat được tạo thành Hợp chất cuối cùng được tạo thành là glucose 1,6 diphotphat Tiếp tục chuyển hóa phân tử này bị phân cắt thành hai phân tử triozophotphat là triOxyacetonphotphat và aldehyde– 3 phosphoglycerinic Aldehyde– 3 phosphoglycerinic sau khi bị dehydro và được photphoryl hóa sẽ chuyển hóa thành acid 1,3– diphosphoglycerinic Acid nảy sau khi trải qua quá trình dehydro và photphoryl hóa sẽ chuyển hóa thành acid piruvic Hợp chất cuối cùng này sau khi bị decaboxyl sẽ tạo thành acid cabonic và acetadelhyde Acetadelhyde tiếp tục chuyển hóa đến giai đoạn cuối cùng tạo ra rượu etylic

Sự hình thành các sản phẩm phụ:este, rượu cao độ, rượu cao phân tử, aldehyde pH giảm do sự tạo thành CO2 và acid hữu cơ Hệ thống đệm phosphat bị phá vỡ thay vào đó là hệ thống đệm acid hữu cơ– muối acid hữu cơ

Thế oxy hóa khử thay đổi (thường giảm do sự hao hụt oxy hòa tan) Lượng nitơ tổng giảm Sự kết lắng của nấm men: nhiều nhất ở giai đoạn cuối của quá trình lên men chính khi lượng CO2 sinh ra ít nhất.Sự tạo bọt phụ thuộc vào các chất như: protein, polyphenol, CO2

2.2.3 Các sản phẩm phụ của quá trình lên men

Glycerin: có thể tích tụ lên tới nồng độ 3g/L Giúp làm mềm vị tăng độ đậm đà cho sản phẩm Nhưng nếu hàm lượng cao quá sẽ ảnh hưởng không tốt tới sản phẩm

Rượu cao phân tử (propanol, butanol ): được tạo thành ở giai đoạn lên men chính, gây vị khó chịu cho sản phẩm Acid hữu cơ: acid lactic, acid acetic, acid citric

Este và aldehyde: este được tạo thành một phần nhỏ do nấm men và là sản phẩm của acid hữu cơ và rượu trong sản phẩm Các este có ý nghĩa quan trọng trong sản phẩm lên men đó là tạo hương cho sản phẩm

Aldehyde: là sản phẩm của quá trình trao đổi chất của nấm men, nó được tạo thành do sự oxy hóa rượu bậc cao Aldehyde từ 10 – 15 mg/L có tác dụng tạo hương cho sản phẩm nhưng cao quá thì không tốt

Aceton, diacetyl: 2,3 butadiol là sản phẩm của hoạt động sống của tế bào nấm men Diacetyl thường ở mức 0,35– 0,55 mg/L Nhưng trong quá trình lên men phụ chúng được giảm xuống tới mức cho phép ¿ 0,2 mg/L

2.3 Nguyên liệu

Nguyên liệu sản xuất nước táo lên men gồm nguyên liệu chính là táo và một số nguyên liệu phụ bổ sung vào trong quá trình chế biến nước táo lên men

2.3.1Nguyên liệu chính

Táo tây tên khoa học là Malus domestica Là một loài cây rụng lá trong họ

Hoa hồng được biết đến vì vị ngọt của quả Táo được trồng trên toàn thế giới như một cây ăn quả, và là những loài được trồng rộng rãi nhất trong chi Hải đường (Malus) (Hà Thị Hiến, 2004)

Táo thường được ăn sống, nhưng cũng có thể được chế biến thành nhiều thực phẩm khác (đặc biệt là các món tráng miệng) và thức uống Nhiều hiệu ứng sức khỏe

có lợi được cho là kết quả từ việc ăn táo (Hà Thị Hiến, 2004)

Táo có thành phần dinh dưỡng rất phong phú, đặc biệt là các loại vi chất,vitamin Trong quả táo có khoảng 30 mg ketone, 15% là các chất hydrocacbon và chất keo táo; các loại vitamine A, C và E Ngoài ra, kali và các chất chống oxy hóa cũng rất phong phú Lượng calci trong táo cũng cao hơn trong các loại hoa quả, giúp trung hòa lượng muối dư thừa trong cơ thể (Nguyễn Công Khẩn, 2007)

Thành phần dinh dưỡng của táo trong một 100g được thể hiện ở Bảng 2.1

Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng cho mỗi 100 g

Chất dinh dưỡng Hàm lượng

Vitamin

Chất khoáng

(Nguồn : Nguyễn Công Khẩn, 2007)

2.3.2 Nguyên liệu phụ

2.3.2.1 Nước

Chất lượng của nước dùng trong lên men ảnh hưởng lớn đến quá trình công nghệ cũng như sản phẩm lên men Các chỉ số quan trọng của nước là độ cứng, độ oxy hóa,

số lượng vi sinh vật (Lương Đức Phẩm, 2010)

Nước dùng trong lên men phải đáp ứng được yêu cầu về nước uống, không mùi vị, không màu, trong suốt Các yêu cầu của nước trong sản xuất nước táo lên men được thể hiện ở Bảng 2.2

Bảng 2.2 Yêu cầu của nước trong sản xuất nước táo lên men

lượng/L

Hàm lượng muối CaSO4 Từ 130 – 200 mg/L

Tổng số khuẩn lạc

Tổng lượng chất khô hòa tan

Không quá 100/ 1mL Không quá 850 mg/L

(Nguồn Lương Đức Phẩm, 2010)

Nước không cho phép có mặt amoniac và muối của acid nitrit, vết các muối của kim loại nặng Độ oxy hóa của nước không quá 3 mg O2/L (Lương Đức Phẩm, 2010 )

2.3.2.2 Đường

Đường được bổ sung vào trong sản xuất nước táo lên men khi nồng độ đường trong dịch lên men chưa đạt yêu cầu Vai trò của đường là tạo nguồn cacbon cho nấm men sử dụng trong quá trình lên men Chủ yếu là saccharose

bổ sung dưới dạng syrup Syrup được làm bằng cách nấu đường với nước ở 85

℃ trong 180 phút sau đó lọc bỏ phần bả

2.3.2.3 Nấm men

Nấm men lên men nước quả cần đạt những yêu cầu sau: khả năng lên men cao, những chủng này ở điều kiện tối ưu cần đạt 18 – 20%V ethanol Chịu được nhiệt độ thấp, những nấm men của nhóm này cần có khả năng lên men ở nhiệt độ 4– 10 °C và tích lũy trong môi trường trong thời gian ngắn phải được 8 – 12%V ethanol Những nấm men đã được sulfit hóa: gồm những chủng có thể bắt đầu và hoàn thành quá trình lên men ở pH rất thấp Bền vững với ethanol, những chủng này có thể gây nên sự lên men mới trong môi trường đã có sẵn 8 – 12%V, trong đó ta có cho thêm đường Ở đây gồm những chủng lên men thứ đối với các loại rượu có bọt Bền vững đối với nồng độ đường cao, những nấm men này có thể lên men được khi dịch lên men nồng độ đường trên 30% và tích lũy được trong môi trường 10 – 13%V ethanol

Nấm men thường được sử dụng trong sản xuất nước quả thuộc giống

Saccharomyces Giống nấm men thường được sử dụng là Saccharomyces vini Đây là tên gọi phổ biến hiện nay, trước đây người ta gọi là Saccharomyces vini Meyer hay Saccharomyces ellipsoideus còn theo Lodder là Saccharomyces cerevisiae Hansen Nấm men này thường phổ biến trong nước quả, chiếm 80% trong tổng số Saccharomyces trong nước quả khi lên men Khả năng kết lắng

tùy thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông Nguồn dinh dưỡng

cacbon của loài này là đường, cồn và acid hữu cơ Saccharomyces vini có khả

năng khử đường saccharose thành fructose và glucose Ở cuối quá trình lên men

Saccharomyces vini kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu (Lương Đức Phẩm,

2010)

Nhân giống nấm men:

Giống thuần chủng được giữ trong các ống thạch nghiên Giống được cấy chuyển vào môi trường lỏng là dịch quả, rồi nhân giống tăng dần theo tỉ lệ 1:10

để có đủ lượng giống đưa vào sản xuất.Số cấp nhân giống tùy thuộc vào lượng dịch lên men (Lương Đức Phẩm, 2010)

2.3.2.4 Các nguyên liệu phụ khác.

Acid điều chỉnh độ pH chủ yếu là acid citric SO2 hoặc NaHSO3 có tác dụng tiêu diệt một phần vi sinh vật trong dịch lên men, ngăn chặn sự lên men tự phát (nếu có), làm trong dịch lên men trước khi lên men Thường bổ sung hàm lượng 30 – 120 mg/L.Có thể dùng phụ gia bảo quản như vitamin C, phụ gia chống vi sinh vật: Benzoic Acid và Benzoates

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ đường

Nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn giản đặc biệt là maltose

và saccharose Trong dịch lên men ngoài đường ra, phải bổ sung thêm một số thức ăn cần thiết cho nấm men như các muối amon, các muối phosphat và đạm như ure Nồng độ đường thích hợp tù 18 – 22%, nếu cao hơn thì khả năng lên men giảm và ngược lại nếu nồng độ đường thấp sẽ không tạo điều kiện cho quá trình lên men Thường ở nồng độ đường từ 30 – 35% thì sự lên men bị đình chỉ Nếu nồng độ quá cao sẽ tạo áp lực thẩm thấu lớn phá hủy trạng thái sinh lý bình thường của nấm men, thời gian lên men kéo dài, nồng độ đường sót cao Ngược lại nếu nồng độ thấp thì cơ chất không đủ, lượng đường sót không đạt yêu cầu

2.3.3.2 Ảnh hưởng của pH môi trường

pH có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men pH quá cao hay quá thấp đều có ảnh hưởng đến quá trình lên men Ở pH ¿ 5 phản ứng nghiên theo chiều tạo glyceryl

Để tạo pH thích hợp trong môi trường nuối cấy nấm men người ta thường

bổ sung vào môi trường lên men một loại acid không gây ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men Thực tế người ta hay dùng acid citric để điều chỉnh pH

2.3.3.3 Ảnh hưởng của oxy

Nấm men lên men nước quả được coi là vi sinh vật hiếu khí tùy tiện Trong điều kiện có oxy thì hoạt động sinh sản của nấm men mạnh mẽ hơn, vì vậy lượng sinh khối tăng lên nhanh và trở thành sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men Ngược lại trong điều kiện thiếu hoặc không có mặt của oxy nấm men sẽ chuyển từ hô hấp hiếu khí