Rượu cacao Đồ án chuyên ngành

Trong quá trình chế biến và xử lí lên men hạt Cacao, hiện nayngười ta còn tận thu thêm các sản phẩm phụ như vỏ: làm phân vi sinh, dịch nhày:nước uống trái cây và lên men rượu.. Trên thế

M C L C Ụ Ụ

LỜI CẢM ƠN 5

GIỚI THIỆU 6

Đặt vấn đề 6

Mục tiêu nghiên cứu 6

Nội dung nghiên cứu 6

Phạm vi nghiên cứu 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 8

1.1 Giới thiệu cây Cacao 8 1.1.1 Đặc điểm cây Cacao 8

1.1.2 Các giống Cacao 8

1.1.3 Thành phần của dịch cacao 10

1.1.4 Các sản phẩm làm từ cacao 11

1.2 Giới thiệu nấm men Saccharomyces 13 1.2.1 Phân loại khoa học 13

1.2.2 Hình dạng và cấu tạo của tế bào nấm men 13

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men 14

1.2.4 Sinh trưởng và phát triển của nấm men 16

1.2.5 Một số loại nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang 17

Saccharomyces cerevisiae 17

1.3 Giới thiệu sơ lược về rượu vang 18 1.3.1 Định nghĩa và phân loại rượu vang 19

1.3.2 Giá trị của rượu vang 19

1.3.3 Phân loại rượu rượu vang 19

1.3.4 Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang 21

1.3.5 Thành phần rượu vang 21

1.3.6 Tác dụng của rượu vang 21

1.3.7 Cơ chế của quá trình lên men rượu 22

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 23

2.1 Vật liệu.23 2.2 Địa điểm 23 2.3 Phương pháp nghiên cứu 23 2.3.1 Phương pháp đo độ đường 23

2.3.2 Phương pháp đo độ cồn 24

 Căn cứ vào độ chìm/nổi của cồn kế mà đọc chỉ số trên vạch Ghi lại kết quả 25

2.3.3 Phương pháp đo pH 25

2.3.4 Sơ đồ quy trình sản xuất rượu trái cây 26

2.4 Nội dung nghiên cứu 28 Khảo sát thành phần nguyên liệu 28 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 29 2.6 Nội dung thí nghiệm 29 2.6.2 Bố trí thí nghiệm 29

2.6.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỉ lệ pha loãng 29

2.6.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ chất khô hoà tan thích hợp trong quá trình lên men (độ đường) 30

2.6.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát nồng độ pH ảnh hưởng đến quá trình lên men 31

2.6.2.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát thời gian lên men ảnh hưởng đến quá trình lên men .32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 34 3.1.1 Khảo sát thành phần nguyên liệu 34

3.1.2 Kết quả thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ pha loãng ảnh hưởng đến quá trình lên men 34

3.1.3 Kết quả thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất khô đến quá trình lên men 37

3.1.4 Kết quả thí nghiệm 3: Khảo sát nồng độ pH ảnh hưởng đến quá trình lên men 41

3.1.5 Kết quả thí nghiệm 4: Khảo sát tỷ lệ nấm men bổ sung vào trong quá trình lên men 44

3.1.6 Kết quả thí nghiệm 5: Khảo sát thời gian ảnh hưởng đến quá trình lên men 47

3.2 Đánh giá kiểm tra chất lượng thành phần vi sinh có trong rượu Cacao 49 3.2.1 Tổng vi khuẩn hiếu khí (Coliform tổng số) 49

3.2.2 Định tính vi khuẩn E Coli 49

3.2.3 Định tính vi khuẩn Salmonella 50

3.3 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm 51 3.3.1 Kết quả lên men rượu vang táo với các thông số tối ưu 52

3.3.2 Kết quả đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm 52

3.3.3 Đánh giá sản phẩm 53

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

4.1 Kết luận 54 4.2 Kiến nghị 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần dịch cacao 10

Bảng1.2: Thành phần hóa học nấm men 14

Bảng 1.3: Thành phần chính của rượu vang 20

Bảng 2.1: Chỉ tiêu theo dõi trong quá trình khảo sát tỷ lệ pha loãng 28

Bảng 2.2: Chỉ tiêu theo dõi trong quá trình khảo sát nồng độ chất khô 29

Bảng 2.3: Chỉ tiêu theo dõi quá trình khảo sát nồng độ pH 30

Bảng 2.4: Chỉ tiêu theo dõi quá trình khảo sát tỷ lệ nấm men khi cấy trực tiếp vào dịch lên men 31

Bảng 2 5: Chỉ tiêu theo dõi quá trình ảnh hưởng thời gian lên men 32

Bảng 3.1 Thành phần tỷ lệ quả cacao 33

Bảng 3.2 Độ cồn trung bình của sản phẩm tạo thành khi khảo sát tỷ lệ pha loãng 33

Bảng 3.3 Lượng đường sót tạo thành khi khảo sát độ pha loãng 34

Bảng 3.4 Nồng độ pH taọ thành khi khảo sát độ pha loãng 35

Bảng 3.5: Độ cồn trung bình của sản phẩm tạo ra khi khảo sát nồng độ chất khô 36

Bảng 3.6: Lượng đường sót taọ thành khi khảo sát nồng độ chất khô 38

Bảng 3.7 pH taọ thành khi khảo sát nồng độ chất khô 39

Bảng 3 8: Độ cồn trung bình của sản phẩm tạo thành khi khảo sát nồng độ pH 40

Bảng 3 9: Lượng đường sót tạo thành khi khảo sát nồng độ pH 41

Bảng 3.10 pH còn lại khi khảo sát nồng độ pH 42

Bảng 3 11: Ảnh hưởng của nấm men đến khả năng tạo cồn 43

Bảng 3 12: Lượng đường sót tạo ra khi khảo sát tỷ lệ nấm men 44

Bảng 3 13: pH còn lại khi khảo sát tỷ lệ nấm men 45

Bảng 3 14: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình lên men 47

DANH MỤC HÌNH.

Hình 1.1: Hình ảnh trái cacao 8

Hình 1.2: Giống cacao Forastero 9

Hình 1.3: Giống cacao Criollo 9

Hình 1.4: Giống cacao Trinitario 10

Hình 1.5: Thành phần bên trong quả cacao 10

Hình 1.6: Bột cacao 11

Hình 1.7: Chocolate làm từ cacao 12

Hình 1.8: Thức uống từ cacao 12

Hình 1.9: Cấu tạo nấm men Saccharomyces spp 14

Hình 1.10: Quá trình phát triển nấm men 17

Hình 1.11: Nấm men được chụp dưới kính hiển vi 17

Hình 1.12: Saccharomyces chevalieri dưới kính hiển vi 18

Hình 1.13 Rượu vang 19

Hình 2.1 Brix kế 24

Hình 2.2 Cồn kế 24

Hình 2.3 Hệ thống chưng cất 25

Hình 2.4: Quy trình lên men rượu cacao 26

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 29

Hình 3.1 Thành phần tỷ lệ quả Cacao 34

Hình 3.2 Ảnh hưởng nồng độ pha loãng đến lên men tạo cồn 35

Hình 3.3 Ảnh hưởng nồng độ chất khô đến độ pha loãng 36

Hình 3.4 Ảnh hưởng của pH đến độ pha loãng 37

Hình 3.5: Ảnh hưởng nồng độ chất khô đến độ cồn 38

Hình 3.6 Lượng đường sót còn lại của quá trình lên men 39

Hình 3.7 Ảnh hưởng của pH đến nồng độ chất khô 40

Hình 3.8 Ảnh hưởng của pH đền khả năng tạo cồn 41

Hình 3.9 Lượng đường sót tạo thành khi khảo sát nồng độ pH 43

Hình 3.10 pH còn lại khi khảo sát nồng độ pH 43

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nấm men đến khả năng tạo cồn 45

Hình 3.12 Lượng đường sót tạo ra khi khảo sát tỷ lệ nấm men 46

Hình 3.13 pH còn lại khi khảo sát tỷ lệ nấm men 47

Hình 3.14: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình lên men 48

Hình 3.15 Rượu vang Cacao 49Hình 3.16 Môi trường thạch EMP trên đĩa petri 50Hình 3.17 Môi trường thạch LSB trên đĩa petri 50

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian theo học tại trường Đại Học Công Nghiệp Thực PhẩmTP.HCM, chúng em đã được các thầy cô tận tình giúp đỡ, chỉ dạy và truyền đạtcho chúng em những kiến thức quan trọng để tôi hoàn thiện khoá học và đồ án tốtnghiệp này

Để có kết quả như ngày hôm nay, chúng em xin chân thành cảm ơn sựhướng dẫn nhiệt tình của cô Đỗ Thị Hiền Cô đã định hướng và truyền đạt chochúng em những kiến thức quan trọng để tôi hoàn thành đồ án Đồng thời, chúng

em cũng xin gởi lời bày tỏ biết ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu và quý thầy cô trongKhoa Công Nghệ Sinh Học và Kĩ Thuật Môi Trường đã tạo mọi điều kiện thuậnlợi giúp chúng em hoàn thành đồ án

Xin chân thành cảm ơn đến thầy cô làm việc trong phòng thí nghiệm trườngĐại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi vàtận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình làm đồ án

Sau cùng, chúng em xin gởi lời cảm ơn đến gia đình cùng bạn bè đã độngviên và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học để hoàn thành tốt đồ án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

GIỚI THIỆU

Đặt vấn đề

Rượu trái cây là loại rượu nhẹ được lên men từ dịch trái cây, là một loạithức uống có giá trị dinh dưỡng cao, hương vị thơm ngon và có lợi cho sức khỏecon người khi sử dụng điều độ

Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, người ta sử dụng nhiều loại trái cây đểsản xuất ra từ nhiều loại rượu trái cây khác nhau như táo, nho, dứa Trong đó nổitiếng với loại rượu vang được làm từ nho mà hiện nay được nhiều người ưachuộng

Ở nước ta, sản phẩm rượu trái cây chưa được quan tâm nhiều, quy mô sảnxuất chủ yếu dưới dạng thủ công, lên men tự nhiên chưa có cơ sở khoa học cũngnhư phương pháp hợp lí nên năng suất, chất lượng cao

Từ trước đến nay, nhiều nghiên cứu ứng dụng nấm men Saccharomyces spp

để sản xuất rượu trái cây Do đó trong đề tài này chúng tôi sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae (trong bánh men) để nghiên cứu, khảo sát những điều

kiện tối ưu nhất để sản xuất rượu trái cây từ cacao

Cây Cacao được coi là một trong những cây công nghiệp lâu năm chínhcủa Việt Nam Trong quá trình chế biến và xử lí lên men hạt Cacao, hiện nayngười ta còn tận thu thêm các sản phẩm phụ như vỏ: làm phân vi sinh, dịch nhày:nước uống trái cây và lên men rượu Trên thế giới, hiện sản phẩm rượu vangCacao đã có mặt trên thị trường nhưng số lượng vẫn còn ít và chưa tạo được nhiều

Mục tiêu nghiên cứu

 Xác định các thông số công nghệ của quá trình lên men rượu cacao

Nội dung nghiên cứu

 Khảo sát tỷ lệ pha loãng ảnh hưởng đến quá trình lên men

 Khảo sát nồng độ đường thích hợp cho quá trình lên men

 Khảo sát pH thích hợp nhất cho quá trình lên men

 Khảo sát tỷ lệ nấm men được cho vào dịch lên men ảnh hưởng đến quátrình lên men

 Khảo sát thời gian lên men để cho ra sản phẩm tốt nhất.

Phạm vi nghiên cứu

 Tiến hành xây dựng một quy trình sản xuất rượu trái cây

 Đối tượng nghiên cứu: trái cacao

 Do thời gian có hạn chúng tôi tiến hành nghiên cứu tạo ra rượu cacao có

độ cồn 9 – 110

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu cây Cacao

1.1.1 Đặc điểm cây Cacao

Hình 1.1: Hình ảnh trái cacao.

Giới (regnum): Plantae

Bộ (ordo): Malvales

Họ (familia): Malvaceae Chi (genus): Theobroma Loài (species): T cacao

Cacao có nguồn gốc hoang dại trong các khu rừng nhiệt đới Trung và Nam châu

Mỹ Cacao là cây công nghiệp dài ngày, trồng thích hợp ở vùng nhiệt đới, thân gỗ,cao 5 – 7m (thường phát triển dưới tán) Sau khi trồng 3 – 4 năm, cây bắt đầu ratrái, sau 10 năm thì cây phát triển hoàn thiện Cây Cacao có thể cho thu hoạch quảđến 50 năm

Hoa mọc trực tiếp từ thân và cành, thuộc loại lưỡng tính và thụ phấn chủ yếu lànhờ côn trùng Có khoảng 0,5% hoa nở tạo quả, trong đó 90% quả non sẽ bị khô

và rụng

Quả phát triển trong 5 – 6 tháng, màu sắc biến đổi tùy theo loài Quả Cacao cókích thước lớn, không nứt Trong quả thường có 5 hàng hạt bám xung quanh cùi.Mỗi hạt có lớp vỏ nhầy bao quanh

Điều kiện canh tác: nhiệt độ từ 20 đến 300C, lượng mưa từ 1500 đến 2000mm/năm, pH của đất: 6,5 – 6,7

1.1.2 Các giống Cacao.

Có 3 giống Cacao chủ yếu là giống Forastero, Criollo và Trinitario

Giống Forastero: Xuất xứ từ Tây Phi, Brazil, Indonesia, Malaysia Đặc

tính thực vật: quả khi chín màu vàng, hình dài, nhọn, ít khía, mặt trơn, hạt hơi lép,lúc tươi có vị chát đắng, 60 – 80 hạt/quả Chất lượng trung bình, năng suất cao vàkháng sâu bệnh tốt, chiếm 80% thị phần Cacao thế giới Ở Việt Nam, Forastero là

giống được trồng nhiều nhất Quả có màu vàng, hình bầu dục

Hình 1.2: Giống cacao Forastero Giống Criollo: Xuất xứ từ Nam Trung Mỹ (Mehico, Colombia, Guatemala,

…) Đặc tính thực vật: quả khi chín màu đỏ sậm, hình dạng dài, dưới rất nhọn, vỏsần sùi, hạt tươi có màu trắng hoặc hơi vàng, hạt khô mùi thơm mạnh, ít đắng, 20– 40 hạt/quả Năng suất thấp và khả năng kháng sâu bệnh kém nhưng chất lượnghạt Cacao là tốt nhất có thể làm ra loại chocolate ngon nhất, chiếm 5% thị phầnCacao thế giới

Hình 1.3: Giống cacao Criollo Giống Trinitario: Đây là giống được lai tạo từ 2 giống Criollo và Forastero.

Đặc điểm: mang tính chất trung gian giữa 2 giống trên: phôi nhũ màu tím nhạt,quả dẹt, quả có rãnh sâu không rõ nét, chứa nhiều hơn 40 hạt/quả

Hình 1.4: Giống cacao Trinitario

1.1.3 Thành phần của dịch cacao.

Quả cacao sau khi thu hoạch để chỗ mát từ 4 đến 5 ngày, sau đó bổ ra táchlấy hạt Hạt cacao được bao bọc xung quanh bởi một lớp cơm nhầy màu trắng.Thu lớp cơm nhầy ta được dịch cacao có mùi thơm đặc trưng, vị chua hơi ngọtLượng dịch quả nhiều hay ít tùy thuộc theo mùa nắng hay mưa Dựa vào thànhphần dịch cacao có thể thấy hàm lượng đường glucose khá cao, giúp cho việc lênmen rượu đạt chất lượng và các thành phần vi khoáng lớn làm cho rượu có giá trịdinh dưỡng cao

Hình 1.5: Thành phần bên trong quả cacao

Thành phần dịch cacao được thể hiện qua bảng sau:

Hình 1.6: Bột cacao

Chocolate:

Chocolate là một loại sản phẩm từ hạt cacao Chocolate đen có nhiều tácdụng rất tốt cho da vì chứa các vitamin, khoáng chất và chất chống oxy hóa Bêncạnh đó còn có lượng chất chống oxy hóa flavonoid giúp làm mở các mao mạch

máu, giúp mau lưu thông trong cơ thể được tốt hơn, tránh cách tình trạng tắcnghẽn động mạch.

Hình 1.7: Chocolate làm từ cacao Cacao dầm đá

Cacao dầm đá là loại thức uống giải khát Cacao có dáng hơi dài, đầu nhọn,cầm lên thấy nặng tay, cơm quanh dày, ăn rất ngọt Còn cacao tròn, vỏ dày, nhưngcầm lên lắc thấy bọng, không ngọt bằng loại dài Tuỳ theo khẩu vị mà chọn theomàu sắc

Hình 1.8: Thức uống từ cacao

Để ăn thì cực kỳ đơn giản: trái cacao cắt ngang, móc hết hột, lấy luôn lớpthịt (kế lớp vỏ) rồi trộn với đường, đá nhuyễn Khi trộn đều lên, sẽ ngửi thấy mộtmùi rấ thơm, thoảng chút nồng của nhựa tươi

Công dụng của cacao:

Ca cao giàu phytochemical là chất hoạt động sinh học có lợi ích cho sứckhỏe Bột ca cao chứa nhiều hóa chất liên quan đến mức độ serotonin trong não,

có tác dụng chống oxy hóa, giúp giảm sự hình thành các gốc tự do Một số nghiên

cứu cho thấy rằng, ăn ca cao điều độ, có thể hạ thấp huyết áp, phòng ngừa đượcung thư.

Bơ ca cao được xem là một chất chống oxy hóa, có tác dụng trung hoàcholesterol trong máu nhờ ở hàm lượng cao acid stearic, không làm tăngcholesterol xấu (LDL), mà làm tăng cholesterl tốt (HDL), phòng ngừa nhồi máu

cơ tim và tai biến mạch máu não

Ca cao không chỉ chống trầm cảm mà còn giúp giảm cân, bởi nó làm tăng

sự trao đổi chất và cho phép cơ thể đốt cháy một lượng lớn calo Ngoài ra, chấttheobromine trong đó còn làm cho cơ thể thấy no và ngăn chặn cảm giác thèm ăn

Chất caffeine trong chocolate có tác dụng giúp tỉnh táo, theobromine vàtheophylline giúp kích thích cơ thể và tác động hiệu quả đến tâm lý, giảm bớt sựcăng thẳng tinh thần, chống stress Uống ca cao hàng ngày có thể nâng cao hiệuquả lao động trí óc, giúp cho nhớ lại những số liệu trắc nghiệm về trí nhớ dễ dànghơn, cải thiện được loại trí nhớ không gian, và tích lũy được các thông tin để tiếptục xử lý sau này

1.2 Giới thiệu nấm men Saccharomyces

1.2.1 Phân loại khoa học

Chi (gennis): Saccharomyces

1.2.2 Hình dạng và cấu tạo của tế bào nấm men

Nấm men Saccharomyces dưới kinh hiển vi có dạng hình cầu (Torulopsis) hay hình trứng (men bia), hình ellippse (men rượu vang), hình gậy (Candida), hình

quả chanh Tế bào có kích thước lớn, có khả năng nẩy chồi, khuẩn lạc có màutrắng sữa Kích thước thay đổi trong khoảng 2,5 – 10 µm x 4,5 -21µm do đó ta cóthể nhìn thấy rõ dưới kinh hiển vi quang học

Trong tế bào chất có chứa ribosome là nơi tổng hợp protein và ti thể, nơixảy ra quá trình oxy hóa khử, nơi cung cấp nguồn năng lượng cho tế bào.

Ở một số nấm men vỏ tế bào có khả năng kết dính, vì vậy chúng có thể kếtdính với nhau Quá trình này gọi là sự kết lắng và có ý nghĩa lớn trong làm bia,rượu vang Các tế bào dính với nhau nhanh chóng lắng xuống dưới làm cho dịchlen men trong sáng, men này gọi là men chìm Những nấm men không có khảnăng kết lắng gọi là men nổi

Hình 1.9: Cấu tạo nấm men Saccharomyces spp

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men

Dinh dưỡng nấm men

Nấm men thường có hai loại dinh dưỡng, đó là dinh dưỡng ngoại bào và dinhdưỡng nội bào Chất dinh dưỡng ngoại bào được thấm qua màng tế bào từ các chất

ở môi trường bên ngoài Khi môi trường bên ngoài nghèo hoặc cạn các chất dinhdưỡng thì những chất dự trữ nội bào như glycogen, tregalose, lipip và các chấtchứa N sẽ được sử dụng gọi là dinh dưỡng nội bào

Các chất dinh dưỡng khi được sử dụng sẽ đi vào thành phần tế bào để phục vụcho sinh trưởng hoặc là cung cấp năng lượng cần thiết cho đời sống tế bào

Các chất dinh dưỡng ngoại bào được thấm qua màng tế bào chất để vào nộibào, màng này có khả năng điều chỉnh tính thấm của tế bào đối với vật chất vàohoặc ra khỏi tế bào

Cấu tạo của tế bào nấm men thay đổi khác nhau tùy theo loài, độ tuổi và môitrường sống, nhưng nhìn chung bao gồm:

Nước: 75 – 85%

Chất khô: 15 – 25%, trong đó chất khoáng chiếm 2 – 14%

Bảng1.2: Thành phần hóa học nấm men

CarbonCaONitrogenHydro

Dinh dưỡng carbon

Các chất hữu cơ khác nhau như các loại đường và dẫn xuất, các rượu, acdihữu cơ, acid amin…đều có thể là nguồn dinh dưỡng của nấm men

Các nguồn dinh dưỡng trước hết phải kể đến các loại đường, đường glucosethuộc loại đường 6C (hexose) được tất cả nấm men sử dụng Glucose được coinhư là nguồn C vạn năng đối với sinh vật

Các loại Saccharomyces lên men sử dụng glucose, fructose, maltose,

saccharose và galactose, còn với raffinose chỉ sử dụng một phần, còn lactose,melibiose, dextrin, pentose và tinh bột lại hoàn toàn không sử dụng

Trong nuôi cấy liên tục nấm men có tốc độ sinh trưởng cùng với tốc độ phaloãng của môi trường thì những hợp chất có nhiều C trong phân tử được sử dụngsau cùng

Các acid hữu cơ chiếm một vị trí quan trọng trong trao đổi chất của nấmmen, chúng có thể kích thích hoặc ức chế sinh trưởng nấm men, là nguồn dinhdưỡng cacbon và năng lượng duy nhất

Tất cả các sản phẩm trung gian trao đổi chất của vòng Krebs đều là nguồncacbon dinh dưỡng cho nấm men Song, tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật nàytrong môi trường chỉ có acid acetic, acid citric, acid succinic, acid malic hay acidoxalic đều thấp hơn so với ở môi trường glucose

Hô hấp hiếu khí:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 674 cal

Hô hấp kị khí

C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 + 33 cal

Dinh dưỡng Nitơ

Nguồn nitơ cần thiết để tổng hợp các cấu tử chứa nitơ của tế bào là các chấthữu cơ hoặt vô cơ có sẵn trong môi trường

Nguồn nitơ vô cơ được nấm men sử dụng tốt là các muối amoni của acid vô

cơ cũng như là hữu cơ, đó là amoni sulfate, phosphate rồi đến các muối acetate,lactate, maltate, succinate

Các nguồn nitơ hữu cơ thường là hỗn hợp các acid amin, các peptide, cácnucleotide…Trong thực tế người ta dùng cao ngô, cao nấm men, dịch thủy phânprotein tự nhiên (đậu tượng, khô lạc…) làm nguồn nitơ hữu cơ

Nấm men tiêu hóa rất tốt các acid amin, còn pepton kém hơn và hoàn toànkhông sử dụng được protein

Dinh dưỡng khoáng

Các nguyên tố vô cơ trong nuôi cấy vi sinh vật nói chung, trong đó có nấmmen thì phospho được quan tâm đầu tiên, sau đó là kali, mangne, lưu huỳnh…

Nấm men sử dụng tốt nguồn phospho vô cơ là orthophosphate, hợp chấtnày sẽ chuyển hóa polyphosphate và sau khi hoạt hóa sẽ dùng vào các quá trìnhtổng hợp

1.2.4 Sinh trưởng và phát triển của nấm men

Sinh trưởng nấm men

Nấm men thuộc giống Saccharomyces là loại hiếu khí không bắt buộc.

Trong điều kiện có oxy chúng tiến hành quá trình tăng sinh khối là chính Trongđiều kiện không có oxy chúng tham gia quấ trình lên men để tạo rượu etylic, CO2

và các sản phẩm lên men khác

Trong quá trình lên men, lúc đầu môi trường mới có oxy hòa tan, nấm mendùng oxy này để oxy hóa cơ chất tạo năng lượng cho sinh sản và phát triển Khidịch lên men đã trãi qua một giai đoạn lên men, lượng oxy hòa tan cạn dần thì tếbào nấm men lại thu năng lượng nhờ hệ enzyme đặc biệt của mình qua oxy hóakhử các cơ chấ

Khi nuôi cấy nấm men trong một hệ kín thì quá trình sinh trưởng và phátcủa chúng trải qua 4 pha:

Pha tiềm phát (phase lag)

Đây là giai đoạn nấm men thích nghi với môi trường, số lượng tế bào nấmmen ở giai đoạn này không tăng hoặc tăng không đáng kể, nhưng sự trao đổi chấtcảu chúng lại xảy ra mạnh mẽ Trong môi trường càng đầy đủ dinh dưỡng giốngnấm men cầy vào càng trẻ khỏe thì phase lag càng ngắn

Pha phát triển (phase log)

Trong phase này tế bào tăng nhanh về số lượng tế bào theo cấp số nhân vớitốc độ sinh trưởng cực đại

Chất dinh dưỡng trong môi trường cạn dần, đồng thời cacsanr phẩm traođổi chất sinh ratawng lên, không thuận lợi cho sinh trưởng và phát triển của visinh vật nên chuyển sang pha ổn định

Pha ổn định (phase stationary)

Trong pha này té bào sống ổn định và mật độ quần thể tối đa (có nghĩa là sốlượng tế bào mới sinh ra bằng số lường tề bào cũ chết đi

Pha suy vong (phase death)

Trong pha này các tế bào sống giảm đáng kể và tế bào chết tăng nhanh, một

số tế bào tự phân chia do các enzyme nội bào Các tế bào sống trở nên giafddi,kích thước nhỏ lại và biến dạng

Hình 1.10: Quá trình phát triển nấm men

1.2.5 Một số loại nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang

Sau đây là một số loài nấm men thường gặp trong nước quả có vai trò quantrọng trong nghề làm rượu vang

Saccharomyces chevalieri

Nấm men này được tách từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vang non

được gây men nước dừa hoặc nước cọ Saccharomyces chevalieri thuần chủng lên

men nước nho có thể tạo 160 cồn Nó thường lẫn với Saccharomyces cerevisiae.

Hình 1.12: Saccharomyces chevalieri dưới kính hiển vi

Các yếu tố sinh trưởng của loại này giống như Sacch vini và có khả năng

chịu được cồn cao Dùng các nòi thuần chủng của giống này lên men dịch quả cóhàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt

Có hình dáng giống như Saccharomyces cerevisiae và có thể tạo thành 18% rượu trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng trên dịch quả S oviformis lên men được glucose, fructose, mantose, saccarose, maltose và 1/3 rafinose, không lên men được lactose, pentose Điều khác nhau cơ bản của S oviformis với S vini là: S oviformis không lên men được galactose và men nổi lên

bề mặt dịch lên men tạo thành màng

Hai giống sản xuất rượu trái cây này (S vini và S oviformis) có nhiều nơi

được dùng trong sản xuất

1.3 Giới thiệu sơ lược về rượu vang

1.3.1 Định nghĩa và phân loại rượu vang.

1.3.2 Giá trị của rượu vang

Dùng rượu vang với lượng vừa phải, có tác dụng kích thích, lợi cho sứckhoẻ Rượu vang có chứa lượng cồn trung bình nên phụ nữ và người già có thểdùng được Cồn trong rượu vang là cồn tinh khiết do lên men tự nhiên nên khiuống vào sẽ ngấm dần làm người uống không bị say

Rượu vang chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn hẳn các loại rượu khác, rượuvang là loại thức uống có thành phần tương đối ổn định, là sản phẩm lên men từnước quả có mùi thơm đặc trưng và bổ dưỡng

Sản xuất rượu vang thương phẩm làm tăng giá trị kinh tế, thu nhập chongười làm vườn

1.3.3 Phân loại rượu rượu vang

Có nhiều cách phân loại rượu vang khác nhau Theo cách thức sản xuất, cóthể chia thành vang trắng, vang đỏ, vang hồng, sâm banh… Người ta có thể chiarượu vang theo màu sắc, theo hàm lượng đường có trong rượu hoặc theo độ cồn

 Theo màu sắc

- Vang trắng

- Vang đỏ (màu đỏ Bordeaux)

 Theo hàm lượng đường

- Vang chát

- Vang khô (lên men hết đường < 4g đường sót/l): dùng uống giữa bữa ăn,vừa ăn, vừa uống

- Vang ngọt: uống sau bữa ăn

- Vang nửa khô: vang Vermouth (dùng khai vị)

 Theo công nghệ

 Rượu vang không có Gas

Rượu vang phổ thông: đặc điểm kỹ thuật của loại vang này là hoàn toàn lên men, không có bổ sung cồn ethylic và đường vào trước khi lên men

Vang khô (lên men kiệt đường)

 Rượu vang có Gas

Vang có gas CO2 tự nhiên (còn gọi là rượu champagne): để giữ được CO2 tựnhiên trong sản phẩm do quá trình lên men tạo ra ta thực hiện quá trình lên menphụ trong chai, thùng, hay hệ thống kín Phụ thuộc vào điều kiện lên men khácnhau như nhiệt độ, thời gian mà ta có những sản phẩm khác nhau với mức chấtlượng khác nhau

1.3.4 Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang

Nguyên liệu trong sản xuất rượu vang là các loại quả có vị chua ngọt hàihoà Quả chín hoặc có thể chưa chín sau khi thu hoạch, chọn những quả tươi, chấtlượng tốt đem ép lấy nước hoặc ngâm nước đường để thu dịch quả dùng cho lênmen

Tất cả các quả dùng trong sản xuất rượu vang đều có nhiều đường dễ đồnghoá, nhiều acid hữu cơ làm cho nước quả có vị chua (pH thường từ 2,5 trở lên),nhiều vitamin, trong đó có nhiều vitamin C, làm cho rượu có vị chua chát, có đầy

đủ chất khoáng và một lượng protein đáng kể

1.3.5 Thành phần rượu vang

Thành phần hóa học của rượu vang khá phức tạp và thay đổi tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu sử dụng, những biến đổi trong quá trình lên men chính, lên men phụ, quá trình tàng trữ và sự kết hợp của những phương pháp sản xuất

Khi phân tích rượu vang người ta xác định được thành phần chính của rượuvang như sau:

Bảng 1.3: Thành phần chính của rượu vang

Thành phần chính Hàm lượng tổng số (g/l) Chú thích

Chất hòa tan không phải

Vitamin, hợp chất chứa nitơ, rượu cao, chất màu, polyphenol

Acid (tính ra acid malic) 5 ÷ 7

1.3.6 Tác dụng của rượu vang

- Khả năng tiêu diệt tế bào ung thư

- Rượu vang đỏ chống béo phì

- Rượu vang làm giảm nguy cơ ung thư tiền liệt tuyến

- Rượu vang phòng tránh lão hóa tim, xương, mắt và cơ nhờ Resveratrol

- Rượu vang còn giúp giữ sạch răng miệng và chống viêm họng

Ngoài ra, rượu vang được biết có tác dụng kích thích tiêu hóa, giúp ănngon miệng, làm cho tinh thần sảng khoái, tăng cường thêm năng lượng, chất dinhdưỡng cho cơ thể Nhiều nghiên cứu cho thấy thành phần hoạt chất polyphenol vàanthoxian sẵn có trong rượu vang có khả năng giúp cơ thể bảo vệ chống lại cácchất xơ cứng, các động mạch và các bệnh về tim mạch

1.3.7 Cơ chế của quá trình lên men rượu

Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩmthấu vào bên trong Ở đó, các enzym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian

để cuối cùng tạo ra sản phẩm chính là rượu và khí cacbonic Hai chất này đềukhuếch tán và tan vào môi trường xung quanh Rượu do rất linh động nên hòa tannhanh trong dịch lên men, còn khí CO2 hòa tan kém và khuếch tán chậm Lúc đầuhòa tan hoàn toàn, dần dần tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào men và lớn dầnđến mức lực đẩy Archimèdes lớn hơn tế bào men cộng bọt khí, lúc đó tế bào men

và bọt khí nổi dần lên, khi đến bề mặt các bọt khí vỡ ra Bọt khí tan, tế bào menlại chìm dần Quá trình trên lại lập lại Khi đường và các chất dinh dưỡng trongcanh trường còn ít, một lượng lớn tế bào men sẽ lắng xuống đáy, dịch lên mentrong dần Xét về mặt hóa học, sự lên men rượu bình thường có thể chia ra haithời kỳ: thời kỳ cảm ứng và thời kỳ tĩnh

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu.

Nước dùng trong thí nghiệm.

Nước cất lấy từ máy cất nước trong phòng thí nghiệm: phù hợp để dùng trongquá trình pha loãng, phối trộn, pha hóa chất, các quá trình phân tích, kiểmnghiệm…

Nước máy từ hệ thống cấp nước thành phố: dùng để rửa nguyên liệu, dụng cụthí nghiệm, vệ sinh thiết bị…

2.2 Địa điểm

Phòng thí nghiệm vi sinh trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP Hồ ChíMinh cơ sở 337 Tân Kỳ Tân Quý P Sơn Kỳ Q Tân Phú

2.3 Phương pháp nghiên cứu.

2.3.1 Phương pháp đo độ đường

2.3.1.1 Nguyên tắc

Khi đi từ môi trường (không khí) vào trong một môi trường khác (chất lỏng)tia sáng sẽ bị lệch Nếu chất lỏng là một dung dịch chất hòa tan, dựa trên độ lệchcủa tia sáng, ta có thể tính nồng độ của chất hòa tan Phương pháp này dùng để xácđịnh lượng chất rắn hòa tan

Sử dụng Brix kế để đo chỉ tiêu này

2.3.1.2 Cấu tạo

Hình 2.1 Brix kế

Khúc xạ kế bao gồm chủ yếu 1 hệ thống lăng kính, kính quan sát và đọc, mộtthiết bị điều chỉnh nhiệt độ Phần lớn các khúc xạ kế đều đặt trên một đế hoặc mộtgiá đỡ, một số loại cầm tay

2.3.1.3 Cách tiến hành

Làm sạch lăng kính bằng cồn 700 trước khi sử dụng

Lau khô bằng giấy lau kính

Mỗi lần thay dung dịch kiểm tra, đều phải làm sạch và khô lăng kính

Nhỏ nước cất vào lăng kính

Nhỏ dung dịch sucrose vào lăng kính

Nhỏ dung dịch cần đo vào lăng kính

Dựa trên nguyên lý tỷ trọng của nước càng thấp khi độ cồn trong nước càngcao, độ chìm của cồn kế trong dung dịch sẽ cho biết độ cồn của dung dịch.

2.3.2.2 Cấu tạo

Hình 2.2 Cồn kế

Cồn kế thường được cấu tạo bởi một ống thủy tinh có bầu chân không với mụcđích giữ cho cồn kế nổi trong nước Phía trên của bầu là vạch chia độ và phía dướiđáy của bầu là các hạt chì để giữ cho bầu có độ chìm

Cồn kế có nhiều loại với vạch chia khác nhau Phổ biến nhất là loại chia vạch

độ từ 0-100° (cồn kế bách phân) Ngoài ra là các loại 0-40, 0-70, 30-70, 50-100,70-100, v.v Loại chia vạch khoảng 60-100° thường gọi là cồn kế (đo cồn), cònloại có vạch ở mức thấp hơn thường gọi là rượu kế

2.3.2.3 Cách tiến hành.

Hình 2.3 Hệ thống chưng cất

Dùng bình định mức lấy 100ml dịch mẫu, chuyển mẫu vào bình cầu của hệthống chưng cất

Lắp bình cầu và hệ thống chưng cất và tiến hành chưng cất tách cồn Ở đầu

ra, ta hứng cồn bằng bình tam giác 250ml

Ngâm bình tam giác trong nước muối lạnh

Đun nhẹ bình để cất tránh trào bọt Khi bình cất bắt đầu sôi đều thì tăng nhiệtđộ

 Tiến hành chưng cất đến khi hết cồn trong dịch mẫu

 Đem bình định mức 100ml ngâm lạnh trong chậu thủy tinh chứa hỗnhợp nước muối lạnh và đá lạnh, dùng nước cất định mức đến vạch Hạnhiệt độ của dịch xuống 200C.

 Đổ dung dịch cần đo vào ống đong 100ml

Nhúng điện cực vào dung dịch cần đo pH

Đợi 2 - 3 phút rồi đọc kết quả trên máy đo pH

2.3.4 Sơ đồ quy trình sản xuất rượu trái cây

Hình 2.4: Quy trình lên men rượu cacao

Thuyết minh quy trình:

Thành phẩm

Sau khi rửa sạch, dùng dao đã khử trùng tách bỏ võ, tiếp tục dùng dao táchlấy phần cơm nhầy, ta dùng máy xay sinh tố xay nhuyễn ra rồi lọc Giai đoạn này

ta tiến hành càng nhanh càng tốt để hạn chế sự mất vitamin C và thành phần dinhdưỡng

Xử lý nguyên liệu

Mục đích: nhằm giảm độ chua của dịch lớp cơm nhầy cacao

Ta dùng nước cất đã vô trùng để pha loãng theo tỉ lệ đã được khảo sát Cácbiến đổi khi pha loãng là không đáng kể, chủ yếu là màu sắc và mùi vị, lượngnước pha loãng càng nhiều thì màu sắc càng giảm

Phối trộn

Mục đích: cung cấp thêm nguồn dinh dưỡng cho nấm men phát triển, điềuchỉnh nồng độ dịch quả trước khi lên men

Để quá trình lên men diễn ra tốt nhất ta khống chế các thành phần, nồng độ

pH Yêu cầu lượng đường cho vào và pH tùy thuộc vào đặc tính sinh lý của chủng

nấm men mà ta sử dụng Ở đây chúng tôi sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để lên men, thường nồng độ đường từ 20 ÷35%, pH = 3,5 ÷ 5,0

Dịch sau khi lọc va pha loãng có màu đục, pH rất thấp (pH = 2,73 ÷ 3,07)

ta cần nâng pH lên đến điểm thích hợp pH = 3,5 ÷5,0 bằng và để kiểmtra độ đường ta dùng khúc xạ kế

Lên men

Dung dịch sau khi đã điều chỉnh nồng độ, pH và thanh trùng bằng nhiệtđược tiến hành lên men Quá trình lên men ở những điều kiện tối ưu đã được tiếnhành ở trên, pH = 3,5 ÷ 5,0; ở nhiệt độ phòng và thời gian lên men thường kéo dài

Sau quá trình làm lạnh, ta tiến hành lọc thô để thu lấy dịch rượu sản phẩm.Quá trình này cần đảm bảo vệ sinh, hạn chế sự mất mùi sẩn phẩm.

Chiết rót

Sản phẩm dịch rượu sau khi lọc được chiết rót vào chai thủy tinh

Chai đựng nước giải khát yêu cầu phải có kích thước xác định, thường códung tích là 650, 500, 330, 200 ml Đậy chai bằng nút sắt tây lót cao su hay giấycarton và yêu cầu phải kín Chai phải trong suốt, có màu xanh tối hay sẫm vàng.Điều này sẽ hạn chế tác dụng trực tiếp của ánh sáng mặt trời, tránh cho nước giảikhát bị đục

Ngoài ra chai còn phải chịu được áp suất và sự thay đổi nhiệt độ đột ngột.Yêu cầu chung với tất cả nước giải khát có ga trước khi chiết rót phải làm lạnh tớinhiệt độ 8÷100C

2.4 Nội dung nghiên cứu

Khảo sát thành phần nguyên liệu

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

 Khảo sát tỉ lệ pha loãng

 Ảnh hưởng của pH

 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu

 Ảnh hưởng của tỉ lệ giống

 Ảnh hưởng của thời gian lên men

Lên men sản xuất thử rượu cacao với những điều kiện tối ưu

2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

2.6 Nội dung thí nghiệm.

2.6.2 Bố trí thí nghiệm

2.6.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỉ lệ pha loãng

Tỉ lệ pha loãng giữa nước và dịch có ảnh hưởng lớn quá trình lên men, chấtlượng sản phẩm nên ta tiến hành khảo sát để tìm ra một tỉ lệ tốt nhất

Chúng tôi tiến hành pha loãng dịch cacao/ nước theo các tỉ lệ: A1= 1: 0, A2

= 1: 1; A3 = 1: 2; A4 = 1: 3, A5 = 1: 4

Bảng 2.1: Chỉ tiêu theo dõi trong quá trình khảo sát tỷ lệ pha loãng

(dịch nhầy cacao: nước)

 Nhiệt độ lên men: nhiệt độ phòng

 Chỉ tiêu theo dõi

 Chỉ tiêu hóa lý: pH, độ cồn sau lên men và nồng độ chất khô (0Bx)

 Khả năng sinh CO2 được ghi nhận bằng mắt, tốc độ lên men, mùihương của sản phẩm

2.6.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ chất khô hoà tan thích hợp trong quá trình lên men (độ đường)

Nồng độ đường được cung cấp vào dịch lên men đóng vai trò là nguồnnăng lượng chính cho nấm men phát triển, giúp cho qúa trình lên men nhanh haychậm

Chúng tôi tiến hành bổ sung đường vào dịch lên men theo các tỉ lệ khácnhau để được độ 0Bx tương ứng bảng sau:

Bảng 2.2: Chỉ tiêu theo dõi trong quá trình khảo sát nồng độ chất khô

 Các yếu tố cố định

 Thời gian lên men: 8 ngày

 pH = 4,0 ÷ 4,22

 Tỷ lệ nấm men: 0,2g/l

 Nhiệt độ: nhiệt độ phòng

 Tỷ lệ pha loãng: được chọn ở thí nghiệm 1

 Chỉ tiêu theo dõi

 Chỉ tiêu hóa lý: pH, độ cồn sau lên men và 0Bx

 Tốc độ lên men, khả năng sinh CO2 được ghi nhận bằng mắt và mùicủa sản phẩm

2.6.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát nồng độ pH ảnh hưởng đến quá trình lên men

Chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm với 4 mẫu có pH thay đổi như sau: pH =3,5; pH= 4; pH= 4,5; pH = 5 với tỉ lệ pha loãng, pH và lượng đường tối ưu đãkhảo sát trên

Bảng 2.3: Chỉ tiêu theo dõi quá trình khảo sát nồng độ pH

 0Bx được lấy từ thí nghiệm 2

 Các chỉ tiêu theo dõi

 Chỉ tiêu hóa lý: pH, độ cồn sau khi lên men và 0Bx

 Tốc độ lên men, khả năng sinh CO2 được ghi nhận bằng mắt và mùihương

2.6.2.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát tỷ lệ nấm men được bổ sung vào dịch lên men ảnh hưởng đến quá trình lên men.

Chúng tôi tiến hành thí nghiệm theo bảng sau:

Bảng 2.1: Chỉ tiêu theo dõi quá trình khảo sát tỷ lệ nấm men khi cấy trực tiếp vào dịch lên men

 Các chỉ tiêu theo dõi

 Chỉ tiêu hóa lý: pH và độ cồn sau lên men và 0Bx

 Tốc độ lên men, khả năng sinh CO2 và mùi hương

2.6.2.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát thời gian lên men ảnh hưởng đến quá trình lên men

Tiến hành lên men với dịch nhầy cacao có nồng độ nấm men, khối lượngđường, tỉ lệ nấm men và pH tối ưu chọn được ở các khảo sát trên, trong khoảng thờigian E1 = 2 ngày, E2 = 4 ngày, E3 = 6 ngày và E4 = 8 ngày với nhiệt độ phòng

Thí nghiệm được lặp lại 3 lần với E là thời gian thực hiện quá trình lên menđược khảo sát

Bảng 2 2: Chỉ tiêu theo dõi quá trình ảnh hưởng thời gian lên men

E4 10

 Các chỉ tiêu cố định

 Tỷ lệ pha loãng được chọn thí nghiệm 1

 pH được chọn thí nghiệm 3

 Nồng độ chất khô (0Bx) được chọn thí nghiệm 2

 Tỷ lệ nấm men được chọn thí nghiệm 4

 Các thông số theo dõi

 Chỉ tiêu hóa lý: pH, nồng độ cồn sau lên men và 0Bx

 Tốc độ lên men, khả năng sinh khí CO2 và mùi hương