Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men để ứng dụng trong sản xuất whisky từ malt đại mạch và ngô (tt)

28 68 0
Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men để ứng dụng trong sản xuất whisky từ malt đại mạch và ngô (tt)

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN VĂN QUYÊN NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CHỦNG NẤM MEN ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT WHISKY TỪ MALT ĐẠI MẠCH VÀ NGÔ Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số: 9.42.01.07 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI - 2020 Cơng trình hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Quang Thảo GS.TS Nguyễn Thành Đạt Phản biện 1: GS TS Hồng Đình Hòa Phản biện 2: PGS TS Đinh Thị Kim Nhung Phản biện 3: PGS TS Vương Trọng Hào Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi … … ngày … tháng… năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Whisky thuộc loại rượu mạnh (độ rượu từ 40 – 50% Vol) sản xuất cách chưng cất dịch lên men số loại ngũ cốc (đại mạch, lúa mì, ngơ, lúa gạo, ), rượu sau chưng cất tàng trữ với gỗ sồi thời gian dài để hoàn thiện hương, vị, mầu sắc đặc trưng sản phẩm Mỗi loại whisky có hương vị đặc trưng riêng khác về: chất lượng nguyên liệu sản xuất, chủng nấm men, điều kiện khí hậu, quy trình sản xuất, thời gian điều kiện tàng trữ,… Theo MarketLine: Giá trị thị trường rượu mạnh vượt mức 306 tỷ USD vào năm 2015, tốc độ tăng trưởng năm năm gần đạt 17%, sản lượng tiêu thụ tăng từ 19 tỷ lít (2010) lên 22 tỷ lít (2015), tăng 10% dẫn đầu thị trường whisky (chiếm 27% thị phần) Châu Âu, Ấn Độ, Mỹ thị trường tiêu thụ số mặt hàng này, chiếm 48% thị trường giới Quy mô thị trường rượu mạnh toàn cầu định giá 336 tỷ USD vào năm 2016 dự kiến chứng kiến mức tăng trưởng hàng năm (CAGR) 33,4% từ năm 2017 đến năm 2025 thị trường Mỹ Nhu cầu sử dụng rượu cao độ nói chung whisky nói riêng Việt Nam khoảng từ 500 520 triệu lít/năm Rượu cao độ (chủ yếu loại rượu Whisky, Cognac Vodka,…) hàng năm nhập khẩu tiêu thụ Việt Nam chiếm khoảng 20% tổng sản lượng rượu thị trường (trong dòng rượu whisky chiếm thị phần lớn 30%) Việt Nam lại chưa sản xuất loại rượu nên phải nhập khẩu với số lượng lớn ngoại tệ, ảnh hưởng không nhỏ đến phát triển bền vững về kinh tế Việt Nam Việt Nam có tiềm về nguyên liệu (vi sinh vật, ngũ cốc,…) để sản xuất rượu whisky, để chủ động sản xuất rượu whisky Việt Nam, chọn đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men để ứng dụng sản xuất whisky từ malt đại mạch ngô” với mong muốn đóng góp phần về kiến thức khoa học, cơng nghệ, bước hồn thiện nâng cao quy mô sản xuất rượu whisky Việt Nam, tạo sản phẩm có chất lượng tốt, an tồn, có giá trị kinh tế cao, bước hạn chế nhập khẩu, góp phân ổn định kinh tế quốc gia Mục tiêu nghiên cứu Tuyển chọn – chủng nấm men có chất lượng tốt, đáp ứng yêu cầu công nghệ chất lượng sản phẩm Xác định số đặc điểm hình thái, sinh lí, sinh hóa, di truyền định tên khoa học chủng nấm men đã tuyển chọn Ứng dụng chủng nấm men đã tuyển chọn để nghiên cứu sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch ngô Xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất rượu whisky từ ngô malt đại mạch sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng an toàn thực phẩm theo quy định Nội dung nghiên cứu 3.1 Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men đáp ứng yêu cầu công nghệ sản xuất chất lượng sản phẩm rượu whisky; 3.2 Nghiên cứu đặc điểm sinh học (đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh trưởng, phát triển) định danh tên khoa học chủng nấm men đã tuyển chọn 3.3 Nghiên cứu động học qúa trình lên men rượu 3.4 Nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất rượu whisky từ ngô malt đại mạch 3.5 Ứng dụng quy trình cơng nghệ sản xuất thử nghiệm sản phẩm sở sản xuất rượu Kết quả đạt 4.1 Tuyển chọn 01 chủng nấm men đáp ứng yêu cầu công nghệ chất lượng sản phẩm rượu whisky 4.2 Xác định đặc điểm sinh học, di truyền định tên khoa học đến loài cho chủng nấm men đã tuyển chọn Saccharomyces cerevisiae MS42 4.3 Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất rượu whisky từ ngô malt đại mạch 4.4 Sản xuất 10.000 lít rượu whisky từ ngô malt đại mạch Công ty cổ phần TNHH MTV Bia- Rượu Eresson Việt Nam Công ty cổ phần TNHH MTV Bia- Rượu Eresson Việt Nam (gồm sản phẩm: Whisky 100% malt; Whisky 100% ngô; Whisky 20% matl 80% ngô), sản phẩm đều đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia An toàn thực phẩm sản phẩm đồ uống có cồn theo quy định Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Về mặt khoa học Đề tài đã tuyển chọn chủng nấm men Việt Nam gỗ sồi S8 phù hợp để sản xuất whisky từ ngơ malt đại mạch Chủng nấm men có khả sinh trưởng phát triển mạnh môi trường malt, ngô, hiệu suất lên men đạt từ 89,51 – 91,40%, 25oC, pH 5,0 – 5,5, có khả lên men rượu đạt 12,3 oVol, sản phẩm có hương, vị đặc trưng rượu whisky Cung cấp sở khoa học về quy trình cơng nghệ sản xuất whisky từ ngô malt đại mạch (đặc biệt trình hình thành biến đổi số chất tạo hương đặc trưng rượu whisky qúa trình tàng trữ) phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam - Về mặt thực tiễn Đề tài ứng dụng vào thực tiễn sản xuất doanh nghiêp đã tạo sản phẩm có chất lượng tốt, đạt Tiêu chuẩn chất lượng an toàn thực phẩm theo quy định, khách hàng Trung Quốc Singapore đánh giá cao Việc sản xuất whisky Việt Nam góp phần khai thác có hiệu nguồn nguyên liệu (ngơ, chủng nấm men,…) có Việt Nam để chủ động sản xuất loại sản phẩm cao cấp Việt Nam bước hạn chế nhập khẩu ngoại tệ tiến tới xuất khẩu sản phẩm đặc trưng Việt Nam Những đóng góp luận án 6.1 Tuyển chọn định danh khoa học 01 chủng nấm men phân lập từ nguồn bánh men rượu truyền thống xã Mẫu Sơn, huyện Bình Lộc, tỉnh Lạng Sơn (Saccharomyces cerevisiae MS42) đạt tiêu chí để sản xuất rượu whisky từ ngô malt đại mạch như: Có khả lên men dịch đường hóa từ malt đại mạch ngô tạo độ rượu đạt 12,3%Vol 25oC, tạo hương, vị tốt, đặc trưng cho sản phẩm Chủng M42 có khả sinh trưởng tốt môi trường malt (M), ngô (N) sau 36 – 48 nuôi cấy đạt số lượng tế bào tối đa từ 213 x 106 – 215 x 106 tế bào/ml Lên men rượu tối ưu từ dịch lên men có hàm lượng đường:160 – 180g/l; pHopt: 5,0 – 5,5; Topt = 20 – 30oC đạt độ cồn: 9,00 – 9,91%Vol Hiệu suất lên men từ 89,52 – 91,13%, tạo ít độc tố methanol, acetaldehyde, fufurol 6.2 Xác định loại nguyên liệu phù hợp để sản xuất rượu whisky gồm: Malt, ngơ có Việt Nam gỗ sồi (kí hiệu S8) nhập khẩu từ Mỹ Xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất whisky từ ngơ malt đại mạch phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam 6.3 Bước đầu nghiên cứu hình thành biến đổi số chất tạo hương rượu whisky trình tàng trữ rượu với gỗ sồi 6.4 Cung cấp sở khoa học về chủng nấm men quy trình cơng nghệ sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch, ngô áp dụng sản xuất quy mô thực nghiệm Việt Nam đã tạo loại sản phẩm whisky: 100% malt; 100% ngô 20% malt + 80% ngô Sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng an toàn thực phẩm theo quy định Cấu trúc luận án Luận án cấu trúc làm phần: mở đầu, nội dung, kết luận, danh mục cơng trình khoa học đã cơng bố, tài liệu tham khảo phụ lục Phần nội dung luận án triển khai thành ba chương sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (38 trang) Chương 2: Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu (20 trang) Chương 3: Kết thảo luận (80 trang) CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nấm men 1.1.1 Đại cương nấm men Nấm men nhóm nấm đơn bào tập hợp đơn bào, có kích thước, đường kính tế bào từ – 10 μm Tuỳ lồi nấm men tế bào có hình cầu, hình trứng, hình ovan, hình chanh, hình elíp, hình mũ phớt, hình thổ, hình liềm, hình thoi, hình cung nhọn, hình tam giác, hình chai, hình thấu kính, hình lê, hình bán cầu có rìa hẹp,… Thành tế bào nấm men Saccharomyces có cấu tạo chủ yếu từ mannam glucan, số chi có thêm kitin Màng tế bào chất gồm lớp phân tử phospholipid với mối liên kết este đặc trưng cho màng vi sinh vật nhân thực Trong tế bào chất có bào quan như: nhân, ti thể, riboxôm, không bào, thể Golgi,… Nhân tế bào Saccharomyces cerevisiae có 16 nhiễm sắc thể (đơn bội – 1n) 16 cặp nhiễm sắc thể (lưỡng bội – 2n) Ngồi nhân có nhiều yếu tố di truyền khác plasmid, yếu tố di truyền vận động (Transposon) Nấm men trì nòi giống hai hình thức sinh sản vơ tính sinh sản hữu tính Tuy nhiên, có luân phiên sinh sản vô tính hữu tính với giai đoạn đơn bội, lưỡng bội khác vòng đời nấm men tùy theo môi trường Hiện nay, nấm men đã xác định được: 1110 loài/ 58 chi/ 17 họ / Bộ Saccharomycetales/ Lớp Saccharomycetes/ Ngành Ascomycota 1.1.2 Nhu cầu dinh dưỡng bản nấm men Nấm men có khả sinh trưởng phát triển điều kiện hiếu khí kị khí Các trình trao đổi chất khác nhau, nhu cầu dinh dưỡng khác Trong môi trường nuôi cấy cung cấp đầy đủ nhân tố cần thiết để tế bào nấm men sinh trưởng phát triển Tỉ lệ nguyên tố sinh khối tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae C: 1,72; O: 0,44; N: 0,15 1.1.3 Nấm men công nghệ sản xuất rượu 1.1.3.1 Tiêu chuẩn chủng nấm men sản xuất rượu - Sinh trưởng mạnh dịch đường lên men, sử dụng nhiều loại đường (glucose, maltose, maltotriose, ) - Có khả tiết hệ enzyme để lên men hiệu - Có khả lên men tạo độ cồn cao trình lên men (12 – 15%Vol) - Chịu chất kháng khuẩn (SO2) biến động điều kiện lên men (pH: 4,5 – 6,5; Nhiệt độ: 16 – 35oC) - Tạo hương giá trị cảm quan tốt, đặc trưng cho sản phẩm, sinh ít độc tố, không tạo vị lạ không mong muốn - Ổn định lâu dài sản xuất - Ngoài tuỳ theo công nghệ yêu cầu về chất lượng sản phẩm mà chủng nấm men sử dụng cần phải có thêm yêu cầu cụ thể khác như: khả tạo hương điều kiện khác nhau, sử dụng loại đường,… 1.1.3.2 Các chủng nấm men sử dụng sản xuất rượu Trong sản xuất rượu thường sử dụng 15 chi điển hình tham gia lên men rượu Trong sản xuất rượu, loài sử dụng rộng rãi là: Saccharomyces cerevisiae 1.2 Rượu whisky 1.2.1 Phân loại rượu whisky Rượu whisky thuộc loại rượu mạnh sản xuất cách chưng cất dịch lên men rượu từ số loại ngũ cốc (malt đại mạch, lúa mì, ngơ, lúa gạo, ), sau chưng cất, rượu tàng trữ với gỗ sồi thời gian định Whisky phân loại nhiều cách khác nhau: * Phân loại theo nguyên liệu sử dụng để sản xuất: - Malt whisky (Single Malt Whisky): loại whisky làm từ 100% malt đại mạch - Grain whisky: loại whisky sản xuất từ malt đại mạch có bổ sung thay tỷ lệ hạt ngũ cốc đinh thường ngô - Rye: loại whisky chủ yếu sản xuất từ ít 51% lúa mạch đen - Bourbon: loại whisky chủ yếu sản xuất từ ít 51% ngô, chưng cất tối đa 81%Vol cồn tàng trữ tối đa 61%Vol cồn * Phân loại theo nguyên liệu kỹ thuật sản xuất: - Single: loại whisky sản xuất từ loại nguyên liệu chuyên biệt tạo sản phẩm riêng khiết, không phối trộn (thường dùng cho whisky Scotland: (Single-Malt-Whisky) - Straight: loại whisky sản xuất từ loại nguyên liệu chuyên biệt (thường dùng cho whisky Mỹ) - Blend: loại whisky đã pha trộn Trong trình sản xuất nhiều loại whisky khác từ nhiều lò nấu rượu khác pha đấu vào với Trong số sản phẩm có đến 70 loại whisky khác - Pot Still: loại whisky sản xuất dùng loại bình nấu cổ điển (thường dùng cho số loại whisky Ireland) - Pure Pot Still: loại whisky sản xuất dùng mạch nha bình nấu rượu cổ điển (thường dùng cho số loại whisky riêng lẻ Ireland) 1.2.2.Công nghệ sản xuất rượu whisky 1.2.2.1 Nguyên liệu sản xuất Nguyên liệu chính để sản xuất whisky đại mạch nảy mầm số trường hợp có sử dụng tỷ lệ định loại ngũ cốc nảy mầm khác như: ngô, lúa mì đen, đại mạch, rượu sản xuất từ malt đại mạch đánh giá có chất lượng, cảm quan hiệu kinh tế cao Tại Mỹ Canada, ngô nguyên liệu chính cho sản xuất whisky có hàm lượng tinh bột cao (khoảng 67 - 69%) Gỗ sồi có thành phẩn chủ yếu gồm: cellulose (38-52%), hemicellulose (25-30%), lignin (22-25%) tannin (5-10%) Thành tế bào gồm có phân tử cellulose, hemicellulose lignin, khu vực gian bào bao gồm chủ yếu lignin Hợp chất polyphenolic gỗ sồi có chức quan trọng tuổi rượu Polyphenol sồi có vai trò quan trọng trưởng thành rượu, ngồi có ảnh hưởng kết hợp với hiệu ứng chống oxy hóa mạnh để tạo góp phần tạo hương, vị rượu ngâm sồi Các hợp chất thường phân loại thành ba chính: nhóm phenol dễ bay hơi; axit phenolic ellagitannins 1.2.2.2 Công nghệ sản xuất rượu whisky Nguyên liệu (Matl/ đại mạch/ngơ) nghiền nhỏ đường hóa (trường hợp sử dụng ngơ đại mạch có bổ sung enzyme amylase) để thu dịch đường (khoảng 8-12 Bx), dịch đường sau điều chỉnh pH, nhiệt độ, sử dụng trực tiếp để lên men tạo rượu Qúa trình lên men thực thùng gỗ sồi Tank inox (tùy theo yêu cầu công nghệ, quy mô sản xuất) Nấm men Sacharomyces cerevisiae bổ sung vào dịch lên men để tiến hành qúa trình lên men tạo rượu, thời gian lên men thường từ 5-8 ngày (tùy theo chất lượng dịch điều kiện lên men) Kết thúc trình lên men, dịch dấm chưng cất lần để độ rượu đạt 63-68%Vol Rượu 63-68%Vol ngâm thùng gỗ sồi (theo công nghệ truyền thống) ngâm với gỗ sồi (dạng thanh) Tank inox (khi sản xuất quy mô lớn) để rượu trích ly chất thơm có gỗ sồi qúa trình tàng trữ tạo hương, vị đặc trưng rượu whisky Thời gian ủ gỗ sồi không ít năm thường kéo dài hàng chục chí hàng trăm năm tùy theo yêu cầu chất lượng loại rượu whisky độ rượu giảm dần theo thời gian ủ tàng trữ Kết thúc trình ủ hương, chuyên gia định phương án phối chế loại rượu (hoặc phối chế rượu cao độ với nước mềm) để tạo loại rượu thương phẩm có chất lượng cảm quan độ rượu theo yêu cầu hãng 1.2.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất rượu whisky tại Việt Nam Việc nghiên cứu, sản xuất rượu whisky Việt Nam hạn chế Năm 2006, Đặng Tất Thành đã thực đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men để sản xuất rượu cao độ từ malt đại mạch" quy mô thực nghiệm Năm 2008, Nguyễn Đức Quang (Viện nghiên cứu Bia Rượu Nước giải khát) đã thực đề tài “Nghiên cứu sản xuất rượu có độ cồn cao từ nguồn Đại mạch Việt Nam” đã xây dựng qui trình cơng nghệ sản xuất thử với qui mô 40 lít/mẻ 150 lít/mẻ, hiệu suất thu hồi 88%, rượu có độ cồn 30%Vol, chất lượng sản phẩm tốt Các đề tài tập trung tuyển chọn nấm men lên men tạo rượu để thu hồi rượu cao độ từ matl đại mạch, sản phẩm chưa phải rượu whisky chưa có nghiên cứu qúa trình lão hóa rượu cúng sử dụng gỗ sồi để tạo hương, vị rượu whisky Năm 2016, Nguyễn Minh Thu (Viện Công nghiệp thực phẩm) thực đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu Whisky từ malt đại mạch nguyên liệu thay Việt Nam” thuộc “Đề án ứng dụng phát triển công nghệ sinh học lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020”, bước đầu đã đưa quy trình cơng nghệ sản xuất rượu whisky có sử dụng ngơ gạo làm ngun liệu thay Trong cơng nghệ có sử dụng gỗ sồi (dạng phơi bào bột), nhiên chưa có nghiên cứu sâu về qúa trình tạo hương, vị đặc trưng rượu whisky kiến thức khoa học về công nghệ chất lượng cảm quan sản phẩm trình tàng trữ nên sản phẩm chưa thương mại hóa Cơng ty TNHH Một thành viên ERESSON đã đầu tư hệ thống thiết bị sản xuất thử nghiệm rượu whisky từ malt đại mạch đã tạo rượu có chất lượng tốt, nhiên Cơng ty chưa có nghiên cứu sâu khoa học về sử dụng gỗ sồi trình ủ để tạo hương, vị đặc trưng cho sản phẩm whisky nên sản phẩm chưa đủ điều kiện để thương mại hóa sản xuất quy mơ lớn Do vậy, việc nghiên cứu để hồn thiện cơng nghệ sản xuất rượu whisky Việt Nam đảm bảo tính khoa học từ khâu tuyển chọn nấm men phù hợp, xác định nguyên liệu, gỗ sồi, công nghệ sản xuất, tàng trữ,… đến sản phẩm đủ điều kiện thương mại cần thiết cấp bách để đáp ứng nhu cầu thị trường CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu - Nguồn nấm men để phân lập tuyển chọn: 107 dòng nấm men phân lập tuyển chọn từ nguồn bánh men rượu truyền thống: Men Hồng Mi Bản Phố, Bắc Hà, Lào Cai; Men Mẫu Sơn xã Mẫu Sơn, Lộc Bình, Lạng Sơn; Men làng Vân làng Vân Xá, xã Vân Hà,Việt Yên, Bắc Giang; Chủng Saccharomyces cerevisiae TCCY thuộc ngân hàng giống ĐHQG Hà Nội; 04 chủng Saccharomyces cerevisiae Viện Công nghiệp thực phẩm bao gồm: TN2, EC1118, BDX, R2226 - Malt: Malt đại mạch nghiên cứu sử dụng gồm: 02 loại malt premium, xuất xứ Barly - Sebastian (Pháp) Buloke (Úc) Sản phẩm công ty Đường Malt (Bắc Ninh) nhập khẩu - Ngô DK9955: giống ngô lai hạt vàng Đơn vị cung cấp: cửa hàng tư nhân Nguyễn Thị Vân Anh, địa chỉ: thị trấn Quang Minh, huyện Mê Linh, Hà Nội - Gỗ sồi: sử dụng để nghiên cứu 24 loại sồi thương phẩm dùng để ngâm rượu Mỹ, Pháp Australia, cụ thể: Sồi Australia bao gồm loại: Arobois HM, Arobois Aroneo, INTENSE, BALANCED, SAVORY; Sồi Mỹ bao gồm loại, kí hiệu: BLA42, CSA12, CSA32, CSA02, CXA02, CXA32, CXA12, MSA42, TXA 82HV; Sồi Pháp bao gồm 10 loại, kí hiệu: CXF00F, CXF02, SLF12, CSF30, CSF02F, CXF32, CXF12, BLF42, MSF42, TXF 82HV Các mẫu gỗ sồi sử dụng nghiên cứu chúng tơi mã hóa từ: S1 – S24 2.2 Môi trường 2.2.1 Môi trường giữ giống 2.2.1.1 Môi trường Hansen (ký hiệu là: M1) 2.2.1.2 Môi trường dịch chiết malt - aga (ký hiệu là: M2) 2.2.2 Môi trường nhân sinh khối nấm men YPD 2.2.3 Môi trường nhân giống bản 2.2.4 Môi trường xác định khả sinh trưởng lên men nấm men 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp vi sinh vật sinh học phân tử 2.3.1.1 Phân lập nấm men 2.3.1.2 Xác định số lượng tế bào buồng đếm hồng cầu 2.3.1.3 Xác định đặc điểm quần thể tế bào nấm men 2.3.1.4 Kỹ thuật sinh học phân tử định tên khoa học nấm men 2.3.2 Phương pháp hoá - lý 2.3.2.1 Xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp DNS 2.3.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng đường tổng số (Phenol – axit sunfuric) 2.3.2.3 Xác định hàm lượng axit tổng số theo phương pháp trực tiếp 2.3.2.4 Xác định hàm lượng este theo phương pháp định phân TCVN 378-86 2.3.2.5 Xác định hàm lượng aldehyde theo sắc ký khí 2.3.2.6 Xác định protein hòa tan (phương pháp Lowry) 2.3.2.7 Xác định hàm lượng axit amin tự (FAN) theo [TCVN 8764:2012] 2.3.2.8 Xác định hàm lượng acetaldehyde (Phương pháp sắc ký khí) 2.3.2.9 Xác định hàm lượng metanol(Phương pháp sắc ký khí) 2.3.2.10 Xác định số chất thơm rượu (Phương pháp sắc ký khí) 2.3.3 Phương pháp cảm quan Phương pháp cảm quan cho điểm: Theo TCVN 3217 – 79 2.3.4 Phương pháp toán học - Tính trung bình tổng thể - Độ lệch tiêu chuẩn tổng thể - Hệ số biến thiên trung bình tổng thể: - Xử lý số liệu thống kê: phần mềm Excel CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Phân lập tuyển chọn chủng nấm men phù hợp 3.1.1 Tiêu chuẩn tuyển chọn nấm men - Sinh trưởng mạnh dịch đường lên men, sử dụng nhiều loại đường (glucose, maltose, maltotriose, ) - Có khả tiết hệ enzyme để lên men hiệu - Có khả lên men dịch malt, ngơ tạo độ cồn cao (12 – 15%Vol) - Chịu chất kháng khuẩn (SO2) biến động rộng số điều kiện lên men (pH: 4,5 – 6,5; Nhiệt độ: 16 – 35oC) - Tạo hương, vị, đặc trưng cho sản phẩm, sinh ít độc tố, không tạo vị lạ không mong muốn - Ổn định chất lượng sản xuất, đáp ứng yêu cầu sản xuất quy mô lớn 3.1.2 Tuyển chọn chủng nấm men 3.1.2.1 Nguồn nấm men Từ nguồn bánh men rượu truyền thống: Men Hồng Mi Bản Phố, Bắc Hà, Lào Cai; Men Mẫu Sơn xã Mẫu Sơn, Lộc Bình, Lạng Sơn; Men làng Vân làng Vân Xá, xã Vân Hà, Việt Yên, Bắc Giang Kết thu 107 dòng nấm men, đó: Nguồn bánh men Bắc Hà (BH) phân lập 42 dòng: BH1 – BH42; Nguồn bánh men Mẫu Sơn (MS) phân lập 43 dòng: MS1 – MS43; Nguồn bánh men Làng Vân (LV) phân lập 22 dòng: LV1 – LV22 3.1.2.2 Đánh giá khả lên men tạo hương vị đặc trưng Từ dòng nấm men đã phân lập, tiến hành lên men lần 1, loại môi trường 100% malt 100% ngô Sau thời gian lên men 10 ngày, t = 25oC, chiết dịch lên men chưng cất tiến hành đánh giá cảm quan lần nồng độ rượu 40%Vol theo phương pháp cho điểm TCVN 321579 Kết đã thu 15 dòng có khả lên men tốt, tạo sản phẩm cảm quan đặc trưng, có khả tạo hương vị tốt, điểm cảm quan loại 15,2 điểm, cụ thể: - Men lá, từ men Mẫu Sơn – Lạng Sơn (03 dòng): MS18, MS40, MS42; - Men Hồng Mi, Bắc Hà - Lào Cai (10 dòng): BH1, BH2, BH19, BH20, BH24, BH30, BH33, BH34, BH41, BH42; - Men làng Vân, Việt Yên - Bắc Giang (02 dòng): LV4, LV22 Kết qủa chi tiết khả lên men 15 dòng mơi trường malt (M) mơi trường ngô (N) thu (Bảng 3.1; Bảng 3.2): Bảng 3.1: Kết phân tích đánh giá cảm quan 15 dòng nấm men (trên mơi trường malt - M) Đánh giá cảm quan (TCVN 3215-79) Phần Hiệu Đường Đường sót trăm suất Độ Dòng khử (quy về cồn lên Hệ Hệ Hệ TT nấm (quy về Tổng maltose) thực men số Mùi số Vị số men maltose) điểm g/l tế (% rượu màu (0,8) (1,2) (2,0) g/l Vol) (%) sắc LV4 170,6 2,08 ± 0,1 8,5 78,40 3,6 0,8 3,9 1,2 3,7 2,0 15,0 LV22 170,6 3,26 ± 0,2 9,2 85,45 4,6 0,8 4,2 1,2 3,8 2,0 16,3 MS18 170,6 3,24 ± 0,2 9,2 86,44 4,5 0,8 4,3 1,2 3,7 2,0 16,3 MS40 170,6 3,01 ± 0,2 9,5 88,11 4,5 0,8 4,1 1,2 3,8 2,0 16,1 MS42 170,6 2,05 ± 0,2 9,7 89,45 4,5 0,8 4,3 1,2 3,9 2,0 16,6 BH1 170,6 3,24 ± 0,2 9,0 83,58 4,3 0,8 3,1 1,2 3,9 2,0 15,0 BH2 170,6 2,95 ± 0,1 9,0 83,44 4,6 0,8 3,9 1,2 3,7 2,0 15,8 BH19 170,6 3,25 ± 0,2 9,5 88,23 4,5 0,8 3,9 1,2 3,9 2,0 16,1 BH20 170,6 2,16 ± 0,1 8,8 81,20 4,1 0,8 3,1 1,2 4,2 2,0 15,4 10 BH24 170,6 5,23 ± 0,2 9,2 86,47 3,5 0,8 4,1 1,2 3,9 2,0 15,5 11 BH30 170,6 5,62 ± 0,2 9,0 84,79 4,6 0,8 4,1 1,2 3,8 2,0 16,2 12 BH33 170,6 3,01 ± 0,2 9,5 88,11 4,2 0,8 3,4 1,2 4,2 2,0 15,8 13 BH34 170,6 5,28 ± 0,2 9,0 84,62 4,1 0,8 3,2 1,2 4,1 2,0 15,3 14 BH41 170,6 5,28 ± 0,3 8,5 79,91 3,9 0,8 3,1 1,2 4,3 2,0 15,4 15 BH42 170,6 2,95 ± 0,2 9,2 85,29 4,2 0,8 3,8 1,2 3,6 2,0 15,2 Kết cho thấy: Trên môi trường dịch 100% malt, chủng MS42 đạt điểm cao 16,6 điểm, tiếp đến chủng LV22 đạt 16,3 điểm chủng BH30 đạt 16,2 điểm Hiệu suất lên men cao nhất: MS42 đạt 89,45%; BH19 đạt 88,23%; MS40 đạt 88,11% Bảng 3.2: Kết phân tích đánh giá cảm quan 15 dòng nấm men (trên mơi trường ngơ - N) TT Dòng nấm men Đường khử (quy về maltose) g/l Đường sót (quy về maltose) g/l 10 11 12 13 14 15 LV4 LV22 MS18 MS40 MS42 BH1 BH2 BH19 BH20 BH24 BH30 BH33 BH34 BH41 BH42 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 169,3 2,58± 0,2 3,26± 0,2 3,28± 0,2 3,05± 0,2 2,16± 0,1 3,64± 0,2 2,15± 0,1 3,65± 0,2 2,56± 0,2 5,63± 0,3 4,02± 0,2 3,41± 0,2 3,28± 0,2 5,68± 0,3 3,05± 0,2 Phần trăm cồn thực tế (% Vol) 8,50 9,00 9,20 9,40 9,50 8,70 9,00 9,00 8,50 8,50 9,00 9,30 9,00 8,50 9,00 Hiệu suất lên men rượu (%) 79,22 84,22 86,10 87,85 88,32 81,60 83,66 84,42 79,21 80,70 84,61 87,11 84,23 80,72 84,12 Đánh giá cảm quan (TCVN 3215-79) Độ màu sắc 4,5 4,5 4,5 4,5 4,8 4,2 4,2 4,1 3,6 3,2 4,5 3,9 4,2 3,9 4,3 Hệ số (0,8) Mùi Hệ số (1,2) Vị Hệ số (2,0) Tổng điểm 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 4,1 3,9 4,1 4,1 4,2 4,2 4,1 4,0 4,3 4,1 4,1 4,2 4,1 4,1 3,8 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 3,2 3,5 3,2 3,2 3,5 3,2 3,1 3,5 3,1 3,6 3,5 3,2 3,2 3,5 3,2 2 2 2 2 2 2 2 14,9 15,3 14,9 14,9 15,9 14,8 14,5 15,1 14,2 14,7 15,5 14,6 14,7 15,0 14,4 Trên môi trường dịch 100% ngô, chủng MS42 đạt điểm cao 15,9 điểm, tiếp đến chủng BH30 (đạt 15,5 điểm) chủng LV22 (đạt 15,3 điểm) Trong 15 chủng 03 chủng MS42, BH30 LV22 đều đạt tiêu đạt điểm cao môi trường M N, chủng MS42 đạt điểm cao môi trường M N Do vậy, dòng LV22, MS42, BH30 tiếp tục sử dụng nghiên cứu tiêu chí 3.1.2.3 Đánh giá khả sinh độc tố tạp chất Để xác định khả lên men sinh độc tố tạp chất: metanol, acetandehyde, Furfurol, rượu bậc cao (propanol, iso/n-butanol, iso/n-pentanol) Các mẫu rượu dòng nấm men: MS42, BH30 LV22 phân tích sắc ký khí để xác định thành phần hàm lượng độc tố tạp chất Kết thu (Bảng 3.3; Bảng 3.4): Bảng 3.3: Kết phân tích sắc ký khí rượu từ dịch malt sau chưng cất STT Dòng nấm men Metanol (mg/l) H.HD.QT.196 (GC-FID) LV22 MS42 BH30 KPH (˂0,5) KPH (˂0,5) KPH (˂0,5) Acetandehyde (mg/l) H.HD.QT.196 (GC-FID) 35 ± 39 ± 91 ± Rượu bậc cao (mg/l) H.HD.QT.196 (GC-FID) 218 ± 183 ± 252 ± Furfurol (mg/l) H.HD.QT.022 KPH (˂0,21) KPH (˂0,21) KPH (˂0,21) Bảng 3.4: Kết phân tích sắc ký khí rượu từ dịch ngô sau chưng cất STT Dòng nấm men LV22 MS42 BH30 Metanol (mg/l) H.HD.QT.196 (GC-FID) KPH (˂0,5) KPH (˂0,5) KPH (˂0,5) Acetandehyde (mg/l) H.HD.QT.196 (GC-FID) 131 ± 125 ± 127 ± Rượu bậc cao (mg/l) H.HD.QT.196 (GC-FID) 229 ± 216 ± 232 ± Furfurol (mg/l) H.HD.QT.022 0,26 ± 0,01 KPH (˂0,21) KPH (˂0,21) Ở hai loại rượu malt ngơ 03 dòng nấm men đều sinh ít độc tố tạp chất Trong MS42 có ưu điểm hơn: metanol, furfurol khơng phát hiện, hàm lượng 12 - pH: môi trường dịch malt 100%, pH = 4,5 – 5,5 có hàm lượng cồn, hiệu suất lên men điểm cảm quan đều đạt mức cao Trong đó, hàm lượng metanol thấp so với mơi trường có pH=4,0 Kết tốt dịch lên men có pH = 5,0 Khi pH tăng đến 6,0 lượng acetaldehyde, rượu cao phân tử tăng mạnh hiệu suất lên men giảm Theo số tác giả dịch lên men có pH = 5,0 không phù hợp với sinh trưởng nấm men mà phù hợp với hoạt động nhiều loại enzyme thực q trình chuyển hóa đường thành rượu - Nhiệt độ: Nhiệt độ dịch lên men từ 16oC - 20oC cho kết tốt về nồng độ cồn, hàm lượng acetandehyde, methanol thấp Tuy nhiên, việc lên men 16oC - 20oC tang chi phí sản xuất, việc sử dụng kỹ thuật thiết bị cất phù hợp hạn chế nhiều loại độc tố, tạp chất Theo chúng tôi, nhiệt độ lên men 25-30oC phù hợp với điều kiện sản xuất, nhiệt độ đảm bảo hiệu suất lên men cao, ít tạo độc tố, tạp chất phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam - Chất khử trùng (SO2): Việc sử dụng hàm lượng K2S2O5 mức 2,0-3,0 g/l phù hợp với khả lên men chủng MS42, đồng thời hạn chế nhiễm khuẩn trình lên men Kết phù hợp với công bố nhiều tác giả nghiên cứu sử dụng SO2 (nồng độ tối đa SO2 không nên vượt 490 ppm) Ở ngưỡng bổ sung K 2S2O5 0,3 g/l trình lên men thu lượng cồn cao, hàm lượng acetaldehyd methanol có cao mức 0,2 g/l lại trì khả chống nhiễm tốt Do vậy, chọn K2S2O5 mức 0,3 g/l - Số lượng tế bào tiếp giống đến trình lên men rượu: Để đảm bảo an tồn qúa trình lên men, rút ngắn thời gian lên men, hạn chế nhiễm khuẩn đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu suất lên men rượu, theo nên chọn bổ sung giống ban đầu tỷ lệ 7-10%V (tương đương 12 – 18x 106tế bào/ml) phù hợp để tạo áp đảo nấm men giúp hỗ trợ chống nhiễm tốt, hiệu suất lên men cao 3.5 Nghiên cứu động học trình lên men rượu Saccharomyces cerevisiae MS42 3.5.1 Nghiên cứu động học trình lên men rượu từ malt đại mạch Để xác định động thái trình lên men, đã sử dụng dịch lên men dịch malt đại mạch (100%), điều chỉnh điều kiện lên men phù hợp theo kết thí nghiệm đã nghiên cứu: Hàm lượng đường tổng số 160 (g/l), pH: 5,5; K 2S2O5: 0,3 (g/l); tỷ lệ tiếp giống 7%V; nhiệt độ lên men 25-28oC Thực lên men quy mô dung tích 10 lit/mẻ Tiến hành phân tích mẫu lên men 12 giờ/lần Sự biến đổi nấm men, đường cồn trình lên men thể qua đồ thị (Hình 3.5): Hình 3.5 Đồ thị động thái lên men rượu dịch malt * Kết luận: Điều kiện lên men phù hợp chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae MS42 để sản xuất rượu cao độ từ dịch lên men 100% malt đại mạch gồm: dịch malt có hàm lượng đường 160 - 170 g/l; pH = 4,5 – 5,0; T oC: 25 - 30oC; K2S2O5: 0,2 - 0,3 (g/l); tỷ lệ tiếp giống ban đầu: - 10%; thời gian lên men: 132 - 144 13 3.5.2 Nguyên cứu động học q trình lên men rượu từ ngơ Xác định động thái q trình lên men, chúng tơi sử dụng dịch lên men ngô (100%), điều chỉnh điều kiện lên men phù hợp theo kết thí nghiệm đã nghiên cứu: Hàm lượng đường tổng số 160 (g/l), pH = 5,5; tỷ lệ tiếp giống 7%; nhiệt độ lên men 25-28 oC; quy mô lên men dung tích 10 lit/mẻ Tiến hành thu phân tích mẫu sau 12 giờ/lần Sự biến đổi số lượng nấm men, đường cồn trình lên men dịch ngô thể qua đồ thị (Hình 3.6): Hình 3.6: Đồ thị động thái lên men rượu từ dịch ngô * Kết luận: Điều kiện lên men phù hợp chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae MS42 để sản xuất rượu cao độ từ dịch lên men 100% ngơ gồm: Dịch ngơ có hàm lượng đường 140160 g/l; pH = 5,0 – 5,5; ToC = 25-30oC; Hàm lượng bổ sung chất chống nhiễm khuẩn K2S2O5: 0,2 – 0,3 (g/l); tỷ lệ tiếp giống ban đầu: – 10%V; Thời gian lên men: 156 - 168 3.6 Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu whisky từ ngơ malt đại mạch (quy mơ phòng thí nghiệm) 3.6.1 Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch 3.6.1.1 Chế biến dịch lên men từ malt đại mạch Để ổn định nâng cao chất lượng dịch đường hóa từ Malt, chúng tơi đã bổ sung Termamyl® SC (0,08%) Dextrozyme® GA (0,3%) Kết thu dịch malt có thành phần chính sau: oBx: 18,0; Đường khử: 160,5 g/l; Protein: 19,21 g/l; FAN: 264,5 mg/l; pH: 5,4 3.6.1.2 Lên men sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch Tiến hành lên men dịch malt với quy mô 100 lit/mẻ với điều kiện lên men đã xác định nghiên cứu: Nhiệt độ lên men: T = 25 oC; hàm lượng đường 160,55 g/l; pH = 5,4; hàm lượng bổ sung K2S2O5 0,3 g/l; lượng tiếp giống 7%V (tương đương 12 đến 15 x 106 tế bào/ml dịch lên men) Quá trình lên men rượu kết thúc sau 144 kể từ tiếp giống, thu kết (Bảng 3.8): Bảng 3.8: Sự biến đổi trình lên men rượu từ dịch malt (M) Thành phần Thời gian 0h 12 h 24 h 36 h 48 h 60 h 72 h Hàm lượng đường (quy theo đường maltose) g/l 160,5 ±0,5 150,2 ±0,5 130,1 ±0,5 106,1 ±0,5 78,4 ±0,3 50,8 ±0,3 31,2 ±0,3 Hàm lượng cồn (%Vol) Số lượng tb (x106 tb/ml) Axit tổng số (qui về axit acetic) mg/l 0,2±0,05 1,2±0,05 2,1±0,05 3,3±0,1 5,0±0,1 6,6±0,1 7,8±0,1 17 ± 1,0 100 ± 2,0 198 ± 3,0 213 ± 3,0 215 ± 3,0 206 ± 3,0 183 ± 3,0 423,2 ± 2,0 428,5 ± 2,0 432,9 ± 2,0 456,8 ± 2,0 463,8 ± 2,0 465,8 ± 3,0 484,3 ± 3,0 14 84 h 96 h 108 h 120 h 132 h 144 h 16,6 ±0,2 14,8 ±0,2 11,3 ±0,2 7,2 ±0,2 5,0 ±0,2 4,6 ±0,2 8,3±0,1 8,6±0,1 8,7±0,1 8,8±0,1 9,2±0,1 9,1±0,1 159 ± 3,0 120 ± 2,0 80 ± 2,0 62 ± 1,0 48 ± 1,0 42 ± 1,0 486,2 ± 3,0 509,8 ± 3,0 510,5 ± 3,0 512,8 ± 3,0 518,5 ± 3,0 519,8 ± 3,0 Kết cho thấy: Tại thời điểm sau 96 lên men, hàm lượng đường có giảm chậm lại khơng đổi sau 144 Lượng đường sót lại 5,1 g/l Hàm lượng cồn đạt cực đại giai đoạn 96 – 144 giờ, sau có tăng nhẹ ổn định giai đoạn cuối qúa trình lên men, đạt 9,1 ± 0,1 (%Vol) Axit tổng số dịch lên men tăng dần nên độ pH có giảm dần thay đổi không lớn Kết thúc lên men lượng axit có dịch lên men là: 519,8 mg/l Kết phân tích tiêu: Hàm lượng đường; hàm lượng cồn; số lượng tế bào, độ pH quy mơ lên men 100 lít/mẻ có số sai khác nhỏ so với quy mô thí nghiệm (10 lít/mẻ) khơng có ý nghĩa thống kê, lượng cồn tạo 9,1 ± 0,1(%Vol) tương đương với quy mô thí nghiệm 9,1 ± 0,1 (%Vol) Kết cho thấy: Chủng MS42 có tính ổn định cao, sử dụng để sản xuất quy mô lớn 3.6.1.3 Chưng cất rượu malt a) Chưng cất lần Dịch sau lên men có độ cồn: 9,0%Vol chưng cất lần áp suất chân không 404,6mmHg, nhiệt độ sôi rượu áp suất 63,04oC Nhiệt độ chưng cất thực từ 63 – 75oC Đối với thiết bị 100 lit/mẻ thực giai đoạn chưng cất dịch malt giai đoạn đầu: 63 – 65oC, giai đoạn chưng cất giữa: 68 – 70oC, giai đoạn chưng cất cuối: 73 – 75oC Chưng cất thu hồi toàn rượu có nồng độ 20%Vol (hệ số bay rượu 3,31) Thành phần số độc tố tạp chất rượu malt chưng cất lần 1: Acetaldehyde: 56,23± 0,1 mg/l; Metanol: 8,32 ± 0,05 mg/l; Rượu bậc cao: 238,26± 1,0 mg/l; Fucfurol: 2,28±0,1 mg/l b) Chưng cất lần Chưng cất lần áp suất chân không 404,6mmHg, nhiệt độ chưng cất thực từ 51 – 65oC Thực giai đoạn chưng cất lần dịch malt giai đoạn đầu: 51 – 54 oC, giai đoạn chưng cất 55 – 58oC, giai đoạn chưng cất cuối: 59 – 65oC Rượu chưng cất lần tách theo giai đoạn để phân tích nhằm mục tiêu xác định việc tách lượng rượu đầu, rượu cuối thu sản phẩm tối ưu Phân tích thành phần, hạm lượng độc tố tạp chất giai đoạn khác (đầu – – cuối) để xác định quy trình cất thu hồi sản phẩm phù hợp Kết phân tích thu (Bảng 3.9): Bảng 3.9: Kết phân tích mẫu rượu malt chưng cất lần STT Mẫu M1 (1%) M2 (3%) M3(5%) M4 (7%) M5 (giữa) M6(20%) M7 (15%) M8 (10%) M9 (5%) Acetaldehyde(mg/l) 54,53± 0,10 47,22± 0,10 33,35± 0,10 20,58± 0,10 18,53± 0,10 - Metanol (mg/l) 11,52 ± 0,12 9,17 ± 0,10 5,43 ± 0,10 4,21 ± 0,10 3,29 ± 0,08 - Rượu bậc cao (mg/l) 2,55 ± 0,05 5,58 ± 0,05 21,63 ± 0,05 50,92 ± 0,08 67,51 ± 1,00 117,63 ± 1,00 329,27 ± 1,00 416,21 ± 1,00 442,29 ± 1,00 Fucfurol (mg/l) 1,36 ± 0,05 2,11 ± 0,05 15 Đối với chưng cất rượu malt giai đoạn đầu từ – 3% hàm lượng acetaldehyde, metanol cao, rượu bậc cao xuất với hàm lượng thấp, riêng fucfurol chưa có Tiếp tục q trình cất acetaldehyde, metanol có xu hướng giảm dần giảm mạnh cất đạt 5% rượu đầu Rượu bậc cao có tăng dần trình cất, cất đến giai đoạn 20% rượu cuối hàm lượng rượu bậc cao tăng rõ rệt (117,63 mg/l) tiếp tục tăng nhanh 15% rượu cuối (329,27 mg/l) Giai đoạn rượu cuối 10% - 5% hàm lượng rượu bậc cao đạt từ 436, 29 – 442,29 mg/l bắt đầu xuất fucfurol Như vậy, để thu hồi sản phẩm loại bỏ nhiều độc tố tạp chất rượu malt việc tách rượu đầu, cuối cần thiết ượng rượu tách phù hợp theo chúng tôi, cần tách lượng rượu đầu: – 5%; lượng rượu cuối tách từ 10% - 15% Các sản phẩm rượu đầu, rượu cuối tách riêng để chưng cất lại mẻ sau, chưng cất thành mẻ riêng Kết phân tích thành phần độc tố tạp chất rượu sản phẩm sau chưng cất lần có hàm lượng thấp, đó: Acetaldehyde: 18,53 mg/l; Metanol: 3,29 mg/l, Rượu bậc cao: 67,51 mg/l, Fucfurol: không phát Rượu malt sản phẩm sau chưng cất lần (M5) có độ cồn 65 – 68%Vol tàng trữ tạo hương với gỗ sồi để tạo whisky thương phẩm 3.6.2 Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu whisky từ ngô 3.6.2.1 Chế biến dịch lên men từ ngô Trong sản xuất thí nghiệm q trình đường hóa dịch ngơ tiến hành qua hai giai đoạn: Hồ hóa nấu chín dịch (đun sơi/45 phút); Dịch hóa: hạ nhiệt về 65 oC bổ sung enzyme Termamyl® SC 0,35%, Dextrozyme® GA 1,5% giữ 65oC/60 phút, để đảm bảo trình đường hóa hiệu Tiếp tục hạ nhiệt độ về 52oC, bổ sung enzyme Neutrase 0,03% giữ nhiệt độ 52oC/30 phút để phân giải protein thành axit amin tự (FAN) giúp cho sinh trưởng, phát triển nấm men Thành phần chính dịch ngô lên men rượu sản xuất whisky: oBx: 18,0; Đường khử: 160,50 g/l; Protein: 14,23 g/l; FAN 168,5 mg/l; pH: 5,4 3.6.2.2 Lên men sản xuất rượu whisky từ ngô Lên men dịch ngô với quy mô 100 lit/mẻ với điều kiện lên men đã xác định nghiên cứu (tại Mục 3.4.2): Nhiệt độ lên men: 25 oC; hàm lượng đường 169,3 g/l; pH = 5,6; lượng tiếp giống 7%Vol (đạt 12 x 106 - 15 x 106 tế bào/ml dịch lên men) Quá trình lên men rượu kết thúc sau 168 kể từ tiếp giống, thu kết (Bảng 3.10): Bảng 3.10: Sự biến đổi q trình lên men rượu từ dịch ngơ (N) Thành phần Thời gian 0h 12 h 24 h 36 h 48 h 60 h 72 h 84 h 96 h 108 h 120 h 132 h 144 h 156 h 168 h Hàm lượng đường (quy theo đường maltose) g/l 160,3±0,5 142,1±0,5 121,5±0,5 110,2±0,5 78,4±0,3 62,8±0,3 40,2±0,3 30,1±0,3 21,8±0,3 14,2±0,3 11,6±0,2 8,2±0,2 6,1±0,2 4,2±0,1 4,1±0,1 Hàm lượng cồn (%Vol) Số lượng tế bào (x106 tb/ml) Axit tổng số (qui về axít acetic) mg/l 0,2 ± 0,05 1,3 ± 0,05 2,8 ± 0,05 4,6 ± 0,05 6,1 ± 0,1 6,9 ± 0,1 7,2 ± 0,1 7,6 ± 0,1 7,8 ± 0,1 8,0 ± 0,1 8,3 ± 0,1 8,6 ± 0,1 9,1 ± 0,1 9,1 ± 0,1 9,0 ± 0,1 17±1,0 130±3,0 205±3,0 212±3,0 213±3,0 198±3,0 162±2,0 116±2,0 108±2,0 85±2,0 71±2,0 60±2,0 46±2,0 45±1,0 43±1,0 418,5± 1,0 429,1± 1,0 431,5± 2,0 456,9± 2,0 462,8± 2,0 469,8± 2,0 481,3± 2,0 483,3± 2,0 491,9± 2,0 495,5± 3,0 510,8± 3,0 516,8± 3,0 519,7± 3,0 521,6± 3,0 522,3± 3,0 16 Kết cho thấy: Các tiêu về hàm lượng đường, hàm lượng cồn, axit tổng số, số lượng tế bào có biến đổi tương đồng thí nghiệm lên men dịch ngô, nhiên lượng axit tổng số tăng so với quy mơ thí nghiệm (2 lit/mẻ), điều giải thích phần vi khuẩn tham gia lên men Các kết nghiên cứu cho thấy phù hợp với nghiên cứu nhiều tác giả trước Q trình lên men dịch ngơ sản xuất với điều kiện trên, thời gian thực lên men tối ưu từ – ngày 3.6.2.3 Chưng cất rượu ngô a Chưng cất lần Dịch sau lên men có nồng độ cồn (9,0%Vol) chưng cất lần áp suất chân không 404,6mmHg, nhiệt độ sôi rượu áp suất 63,04 oC Quy trình chưng cất lần rượu ngô thực tương tự chưng cất rượu từ malt đại mạch: Giai đoạn đầu: 63 – 65oC, giai đoạn chưng cất 68 – 70oC, giai đoạn chưng cất cuối: 73 – 75oC Chưng cất lần 1, thu hồi tồn rượu có nồng độ 20%Vol Thành phần số độc tố tạp chất rượu ngô chưng cất lần 1: Acetaldehyde: 83,62± 0,1(mg/l); Metanol: 10,92 ± 0,05 (mg/l); Rượu bậc cao: 295,18± 1,0 (mg/l); Fucfurol: 3,42±0,1 (mg/l) b Chưng cất lần Chưng cất lần áp suất chân không 404,6mmHg, nhiệt độ chưng cất thực từ 51 – o 65 C Thực giai đoạn chưng cất lần dịch ngô giai đoạn đầu: 51 – 54oC, giai đoạn chưng cất 55 – 58oC, giai đoạn chưng cất cuối: 59 – 65oC Rượu chưng cất lần tách theo giai đoạn để phân tích nhằm mục tiêu xác định việc tách lượng rượu đầu, rượu cuối thu sản phẩm tối ưu Phân tích thành phần, hàm lượng độc tố tạp chất giai đoạn khác (đầu – – cuối) để xác định quy trình cất thu hồi sản phẩm phù hợp Kết phân tích thu (Bảng 3.11): Bảng 3.11: Kết phân tích mẫu rượu ngô chưng cất lần STT Mẫu M1 (1%) M2 (3%) M3(5%) M4 (7%) M5 (giữa) M6(20%) M7 (15%) M8 (10%) M9 (5%) Rượu bậc cao Acetaldehyde(mg/l) Metanol (mg/l (mg/l) 69,16± 0,10 13,23 ± 0,12 5,02 ± 0,05 55,18± 0,10 10,26 ± 0,10 9,15 ± 0,05 34,23± 0,10 6,89 ± 0,10 13,28 ± 0,05 24,62± 0,10 5,35 ± 0,10 24,95 ± 0,08 22,06± 0,10 5,02 ± 0,05 29,83 ± 1,00 129,17 ± 1,00 335,59 ± 1,00 436,92 ± 1,00 465,18 ± 1,00 Fucfurol (mg/l) 1,32 ± 0,05 4,68 ± 0,05 5,23 ± 0,05 Đối với chưng cất chân không rượu ngô giai đoạn đầu từ – 5% hàm lượng Acetaldehyd, metanol có hàm lượng cao, rượu bậc cao bắt đầu xuất với hàm lượng thấp, fucfurol chưa thấy xuất Tiếp tục trình cất acetaldehyde, metanol có xu hướng giảm dần giảm mạnh cất đạt 7% rượu đầu Rượu bậc cao có xu hướng tăng dần q trình cất, cất đến giai đoạn 20% rượu cuối hàm lượng rượu bậc cao tăng rõ rệt (129,17 mg/l) tiếp tục tăng nhanh 15% rượu cuối (335,59 mg/l) Giai đoạn rượu cuối 10% - 5% hàm lượng rượu bậc cao đạt từ 456, 92 – 465,18 mg/l Ở giai đoạn 15% - 10% rượu cuối bắt đầu xuất fucfurol Như vậy, rượu ngô việc tách rượu đầu, cuối để thu hồi sản phẩm đạt chất lượng cao loại bỏ nhiều độc tố tạp chất, theo cần tách – 7% lượng rượu đầu lượng rượu cuối tách từ 15 – 10% Kết phân tích thành phần độc tố tạp chất rượu sản phẩm sau chưng cất lần rượu ngô cao rượu malt đều hàm lượng thấp, đó: Acetaldehyde(22,06 17 mg/l); Metanol (5,02 mg/l), Rượu bậc cao (29,83/l), Fucfurol: không phát Rượu ngô sản phẩm sau chưng cất lần (N5) có độ cồn 65 – 68%Vol tàng trữ tạo hương với gỗ sồi để tạo whisky thương phẩm 3.6.3 Nghiên cứu tỷ lệ phối trộn rượu malt ngô để tạo loại rượu Blend Trong sản xuất ngồi sản phẩm rượu 100% malt; 100% ngơ, để đánh giá rượu phối trộn malt ngô, thực phối trộn rượu malt:ngô theo tỉ lệ khác Đánh giá cảm quan sản phẩm phối trộn 40oVol Kết thu (Bảng 3.12): Bảng 3.12 Đánh giá cảm quan tỉ lệ rượu phối trộn malt ngô Loại rượu/(M:N) Tỉ lệ rượu malt: ngô (M:N) Chỉ số 9:1 8:2 7:3 6:4 5:5 4:6 3:7 2:8 1:9 Điểm cảm quan 16,6 16,6 16,3 16,3 16,1 16,1 15,9 15,9 15,2 Như để tạo sản phẩm phối trộn sử dụng rượu từ malt ngô theo tỷ lệ malt: ngô 2:8 3:8 phù hợp mà đảm bảo tốt chất lượng hương, vị đặc trưng sản phẩm Kết phù hợp với khuyến cáo chuyên gia sản xuất whisky Mỹ, loại whisky pha chế từ rượu malt ngô theo tỷ lệ rượu ngô không 20% người tiêu dùng đánh giá tốt Căn kết phân tích khuyến cáo chuyên gia, chọn tỷ lệ rượu pha chế theo tỷ lệ malt: ngô 2:8 để nghiên cứu sản xuất sản phẩm whisky pha chế Phương án phối trộn nguyên liệu malt: ngô sở sản xuất theo công nghệ truyền thống quy mô nhỏ áp dụng chủ động chất lượng nguyên liệu ổn định, kỹ thuật lên men nên sản phẩm Tuy nhiên, kỹ thuật phối trộn nguyên liệu không đạt hiệu kinh tế muốn tạo nhiều loại sản phẩm thuộc dòng phối chế Vì vậy, cơng nghệ sản xuất rượu whisky quy mô lớn, thường sản xuất độc lập nguồn nguyên liệu, chuyên gia thường sử dụng nhiều loại rượu khác về nguyên liệu hương, vị để phối trộn nhằm tạo sản phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu hãng sản xuất 3.6.4 Nghiên cứu qúa trình ủ chín tạo hương rượu whisky 3.6.4.1 Nghiên cứu chọn loại gỗ sồi phù hợp Gỗ sồi sử dụng để nghiên cứu 24 loại sồi thương phẩm dùng để ngâm rượu có nguốn gốc xuất xứ từ Mỹ, Pháp Australia Gỗ sồi thương phẩm sau cân để xác định trọng lượng rửa nhiều lần nước mềm ngâm mẫu rượu 65%Vol để xác định loại gỗ sồi; trọng lượng gỗ cần sử dụng/lít rượu, thông qua cảm quan màu sắc, vị phân tích hương đặc trưng để chọn loại gỗ sồi phù hợp sản xuất whisky Trong 24 mẫu gỗ sồi đã sử dụng để nghiên cứu, sau 90 ngày ủ cho thấy: 04 mẫu có hương, vị phù hợp với hương, vị đặc trưng rượu whisky (hương malt, tannin gỗ sồi rõ, kết hợp Vanillin, mẫu gỗ sồi có ký hiệu: S3, S5, S6, S8, điểm cảm quan cao (kể hương, vị mầu sắc) mẫu S8 đạt 16,4 điểm Tiến hành tiếp tục ủ theo dõi mẫu gỗ sồi tạo hương, vị đặc trưng whisky đã chọn sau lần thêm 90 ngày (tổng thời gian ủ 180 ngày), tiếp tục cảm quan lần mẫu, thu kết sau (Bảng 3.13): TT Bảng 3.13: Kết cảm quan lần 04 mẫu gỗ sồi sau 180 ngày ủ với rượu Đánh giá cảm quan (TCVN 3215-79) Độ Ký Ghi tron hiệu (loại hương rượu Hệ số Hệ số Hệ số Tổng loại gỗ g, Mùi Vị tương đồng) (0,8) (1,2) (2,0) điểm sồi màu sắc S3 4.5 0.8 4.3 1.2 3.7 2.0 16.2 whisky loại chivas S5 4.3 0.8 4.0 1.2 3.9 2.0 16.0 whisky loại single 18 S6 4.3 0.8 4.0 1.2 3.9 2.0 16.0 S8 4.5 0.8 4.3 1.2 3.9 2.0 16.6 malt whisky loại chivas whisky loại single malt Kết cho thấy: Trong mẫu gỗ sồi đã chọn có 02 mẫu sồi: S5, S8 có hương, vị đặc trưng cho dòng rượu whisky cao cấp, mẫu S8 có giá trị cảm quan (hương, vị mầu sắc, độ trong) phù hợp để sản xuất whisky loại 100% từ malt 100% từ ngô phù hợp với loại rượu pha chế ngô malt nên chọn gỗ sồi ký hiệu S8 đẻ tiến hành nghiên cứu 3.6.4.2 Xác định lượng gỗ sồi ngâm độ rượu ngâm phù hợp - Xác định lượng gỗ sồi ngâm phù hợp: Thực ngâm gố sồi S8 với rượu 65 oVol So sánh với rượu thương phẩm (Singleton (Scotchland) 100% malt; Jack Danies (Mỹ) 100% ngô KNOB CREEK (Mỹ) 80% ngô = 20% malt) Kết cho thấy: Sau 90 đến 120 ngày ngâm gỗ sồi S8 (trọng lượng 3,0 g lít rượu 65% Vol) cho kết cảm quan (mầu sắc, hương, vị) tốt - Xác định độ rượu ngâm phù hợp (%Vol): Khi ngâm gỗ sồi S8 (dạng thanh) với trọng lượng 3,0 g gỗ / lít rượu 65% khả chiết màu tốt mẫu rượu có nồng độ 65 – 70 (%Vol), thời gian chiết màu đạt tương đương mẫu đối chứng từ 90 – 120 ngày Kết phù hợp với kết số tác giả khác - Nhận xét: Từ kết thí nghiệm thu thấy để sản xuất rượu whisky từ ngô malt đại mạch Việt Nam loại gỗ sồi phù hợp để sử dụng S8 với tỷ lệ 3,0 g/lít rượu 65 – 70 (%Vol), thời gian chiết màu đặc trưng đạt từ 90 – 120 ngày sau thời gian 120 ngày tàng trữ, biến đổi về màu rượu không đáng kể, nhiên thời gian chưa đủ để rượu “chín” trình biến đổi hương, vị đặc trưng cần tiếp tục tàng trữ thêm thời gian (thường không ít năm) để rượu có hương, vị tốt 3.6.4.3 Bước đầu nghiên cứu biến đổi số chất thơm trình tàng trữ rươu whisky Trong phạm vi nghiên cứu luận án, bước đầu nghiên cứu qúa trình tạo hương thơm số chất tạo hương đặc trưng rượu whisky phương pháp sắc ký GC-MS để xác định thành phần, hàm lượng nhóm chất ellagitannins thủy phân từ tannin, điển hình loại polyphenol hình thành chủ yếu từ liên kết oxy hóa nhóm alloyl glucose β-1,2,3,4,6-pentagalloyl Các mẫu phân tích gồm: 03 mẫu rượu sử dụng để đối chứng gồm: (Singleton (Scotchland)100% malt; Jack Danies (Mỹ) 100% ngô KNOB CREEK (Mỹ) 80% ngô = 20% malt) mẫu rượu whisky nghiên cứu sản xuất từ kết nghiên cứu luận án a)Sự biến đổi số chất tạo hương rượu sau tháng ủ gỗ sồi Sau 06 tháng tàng trữ, thành phần hương tạp chất theo hương có thay đổi lớn Các mẫu rượu có ngâm sồi biến đổi thành phần, hàm lượng chất tạo hương rõ rệt Điển o-Xylene, n-Propyl acetate, Octanoic acid, ethyl ester,… Đặc biệt Vanillin (Aldehyd phenolic) đã xuất mẫu ngâm sồi Allene; 2-(4-tert-Butyl-phenoxymethyl)-4hydroxy-pyrimidine-5-carboxylic acid ethyl ester; cis-Thujan-3-one 2,4-dinitrophenylhydrazone thấy mẫu rượu 100% malt Benzoic acid trimethylsilyl ester; iso-Amyl acetate ester thấy mẫu rượu ngô ngâm sồi b) Sự biến đổi số chất tạo hương rượu sau 12 tháng ủ gỗ sồi Sau 12 tháng tàng trữ thành phần tạp chất (1,3-Benzodioxole-5-propanol, 4,7dimethoxy-.alpha.-methyl-; 3-Butyn-1-ol; Ethanone, 1-(8-pyridinyl)-, oxime;…) hương đã giảm rõ, nhiều thành phần tạp không phát Sự giảm thành phần, hàm lượng hương tạp nguyên nhân quan trọng giúp cho giá trị cảm quan hương rượu sản phẩm tăng lên trình tàng trữ 19 Thành phần n-Propyl acetate; Decanoic acid, ethyl ester; 2-(4-tert-Butyl-phenoxymethyl)-4hydroxy-pyrimidine-5-carboxylic acid ethyl ester thấy xuất mẫu rượu matl Oxalic acid, cyclohexylmethyl tridecyl ester; Furo[2,3-d]pyrimidine, 4,6-dimethyl-2methylsulfanyl-; iso-Amyl acetate thấy xuất mẫu rượu ngô Hàm lượng Vanillin có rượu malt lớn rượu ngô c) Sự biến đổi số chất tạo hương rượu sau 18 tháng ủ gỗ sồi Sau 18 tháng tàng trữ cho thấy: n-Propyl acetate; Octanoic acid, ethyl ester; mẫu rượu malt có với hàm lượng lớn so với rượu ngô o-Xylene; 2-(4-tert-Butylphenoxymethyl)-4-hydroxy-pyrimidine-5-carboxylic acid ethyl ester có hàm lượng lớn rượu malt khơng thấy xuất rượu ngô Ngược lại Oxalic acid, cyclohexylmethyl tridecyl ester; iso-Amyl acetate; 4-methyl-2-pentanone thấy xuất rượu ngơ Hàm lượng Vanillin có mẫu rượu ngâm sồi cao hẳn so với mẫu không ngâm sồi Thành phần nhiều loại tạp chất theo hương so với trước tàng trữ đã giảm mạnh không phát Các sản phẩm ngâm sồi đã tạo nhiều tinh chất tạo hương đặc trưng whisky kết tương tác rượu với chất có gỗ sồi, rượu sản phẩm có thành phần điển hình như: Vanillin; n-Propyl acetate; 2-(4-tert-Butylphenoxymethyl)-4-hydroxy-pyrimidine-5-carboxylic acid ethyl ester; iso-Amyl acetate;… Sự phối trộn giữ rượu malt rượu ngô tàng trữ làm tăng số thành phần hương rượu sản phẩm so với rượu ngô (100%), rõ rệt thành phần hàm lượng chất như: n-Propyl acetate; Octanoic acid, ethyl ester; Decanoic acid, ethyl ester; Vanillin d) Sự biến đổi số chất tạo hương rượu sau 24 tháng ủ gỗ sồi Sau 24 tháng tàng trữ cho thấy: rượu 100% malt phát 09 loại hợp chất tạo hương, chất n-Propyl acetate; o-Xylene; Decanoic acid, ethyl ester; Octanoic acid, ethyl ester; Vanillin mẫu rượu malt có hàm lượng lớn rượu ngơ Octanoic acid, ethyl ester; Decanoic acid, ethyl ester; 2-(4-tert-Butyl-phenoxymethyl)-4-hydroxy-pyrimidine-5carboxylic acid ethyl ester có hàm lượng lớn rượu matl không thấy xuất rượu ngô Ngược lại Oxalic acid, cyclohexylmethyl tridecyl ester; Cyclohexanone; 4-Allyl-1,2diacetoxybenzene;iso-Amyl acetate; 4-methyl-2-pentanone thấy xuất rượu ngô Sau 24 tháng tàng trữ, sản phẩm ngâm sồi đã tạo nhiều tinh chất tạo hương đặc trưng whisky kết tương tác rượu với chất có gỗ sồi, rượu sản phẩm có thành phần điển hình như: n-Propyl acetate; Vanillin; Octanoic acid, ethyl ester; Decanoic acid, ethyl ester; 2-(4-tert-Butyl-phenoxymethyl)-4-hydroxypyrimidine-5-carboxylic acid ethyl ester; iso-Amyl acetate,… Thành phần hàm lượng chất tạo hương rượu malt rượu ngơ có khác biệt rõ Nhiều hợp chất thấy rượu malt như: o-Xylene; Octanoic acid, ethyl ester; 2-(4-tert-Butyl-phenoxymethyl)-4-hydroxy-pyrimidine-5-carboxylic acid ethyl ester Ngược lại, nhiều hợp chất thấy rượu ngô như: Ethanol, 2-(vinyloxy)-; 3-Nonen-1-ol, (Z)-; Oxalic acid, cyclohexylmethyl tridecyl ester; iso-Amyl acetate; 4-methyl-2-pentanone Cả loại sản phẩm đều có màu sắc tương tự dòng rượu ngoại nhập khẩu, có vị đặc trưng whisky (hậu vị nhẹ, êm dịu) Phân tích GC-MS về hương cho thấy: Hương có nhiều thành phần tương đồng điển hình nhóm: n-Propyl acetate; Vanillin; Octanoic acid, ethyl ester; Decanoic acid, ethyl ester; 2-(4-tert-Butyl-phenoxymethyl)-4hydroxy-pyrimidine-5-carboxylic acid ethyl ester; iso-Amyl acetate e) Đánh giá cảm quan rượu whisky sau 24 tháng tàng trữ Thực đánh giá cảm quan theo thang điểm 20, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3217 – 79, trình tàng trữ Kết thu (Bảng 3.14): TT Ký hiệu mẫu rượu Bảng 3.14: Kết cảm quan sau 24 tháng tàng trữ Loại nguyên liệu Đánh giá cảm quan (TCVN 3215-79) Độ trong, Hệ Mùi Hệ Vị Hệ màu sắc số số số Tổng điểm 20 S8.M S8.N 100% malt 100% ngô 20% malt, 80% S8.N8:M2 ngô 4,5 4,4 (0,8) 0,8 0,8 4,3 4,0 (1,2) 1,2 1,2 4,1 3,8 (2,0) 2,0 2,0 17,0 15,9 4,4 0,8 4,1 1,2 4,0 2,0 16,4 Sau 24 tháng tàng trữ với gỗ sồi S8, sản phẩm dòng whisky đều đạt điểm cảm quan mức khá, đó: whisky từ malt đạt (17,0 điểm); whisky từ ngô (15,9 điểm); whisky từ ngô: malt đạt (16,4 điểm) Kết đánh giá cảm quan chuyên gia cho thấy: Điểm cảm quan trung bình có trọng lượng về mùi vị sản phẩm sau 24 tháng đều cao 3,8 điểm Điều cho thấy: Ngoài sản phẩm whisky từ 100% malt 100% ngơ, việc tạo dòng sản phẩm whisky từ ngơ kết hợp với malt đại mạch mang giá trị cao, đặc trưng, phù hợp với thị trường đồng thời hạ giá thành sản phẩm so với whisky từ 100% malt 3.6.5 Quy trình cơng nghệ sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch 3.6.5.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch Malt đại mạch Nghiền nguyên liệu (d ≤ 0,3mm); Phối trộn malt:nước = 1:4 Termamyl 0,08%; Dextrozyme 0,3 % Đường hóa (45oC/25' - 52oC/40' - 64oC/60' - 75oC/15') Dịch đường hóa malt (Hạ nhiệt về điều kiện lên men) K2S2O5 0,3 g/l Dịch lên men (Hàm lượng đường:160 - 165g/l, t = 25 - 28oC pH: 5,2 – 5,6) Nấm men MS42 (7%V) đạt 15 x 106tb/ml Lên men Thời gian: 5–6 ngày; t = 25–28oC; Nồng độ cồn: 9,0–9,1%Vol Chưng cất lần 1: P=404,6mmHg, t = 63–75oC Rượu lần 1: 18 – 20%Vol Chưng cất lần 2: P=404,6mmHg, t=51 – 65oC, Vđ=5%; Vc=10% Rượu lần 2: 65 – 68%Vol Thời gian ≥ 24 tháng t = 20 – 30oC Gỗ sồi ngâm (S8): 3g/l Whisky 100% malt (60 – 63%Vol) Thời gian ≥ năm t = 20 – 30oC + H2O Whisky 100% malt (40 – 42%Vol) Whisky 100% malt (50 – 53%Vol) + H2O 21 Hình 3.7 Sơ đồ sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch 3.6.5.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ a) Nghiền nấu nguyên liệu Malt (Sebastian – Pháp): nghiền với kích thước (d < 0,3mm), tỉ lệ trộn malt: nước theo tỉ lệ 1:4 1:4,2 phù hợp với lên men sản xuất để đảm bảo hàm lượng đường dịch lên men đạt 160 – 170 g/l - Quy trình đường hóa dịch malt: Malt sau nghiền nhỏ phối trộn với nước mềm (lọc RO2) bổ sung Termamyl® SC (0,08%), Dextrozyme® GA (0,3%) nâng nhiệt lên 45oC/25 phút, nhằm đạt hệ số trương nở tối đa đồng thời hoạt hóa hệ enzyme có malt Tiếp tục nâng lên đến 52oC/ 40 phút, điều kiện cho enzyme proteaza hoạt động tối ưu, chuyển hoá protein thành axit amin Nhiệt độ tiếp tục nâng đến 64oC/ 60 phút Ở mức nhiệt độ này, enzyme amylase hoạt động tối ưu, phân cắt phân tử tinh bột thành đường đơn giản, dextrin, có phân tử lượng thấp dễ hoà tan nước Cuối dịch đường hoá nâng lên 75oC 15 phút, điều kiện enzyme amylase giữ hoạt tính, chuyển hóa triệt để tinh bột thành đường Kết thúc q trình đường hóa, dịch hạ nhiệt về 25 oC bơm về tank lên men, bổ sung K2S2O5 (0,3g/l) Thực tiếp men giống để đảm bảo trình lên men thực sau tạo lượng dịch lên men b) Lên men rượu Chủng S cerevisiae MS42 hoạt hoá tiến hành nhân giống môi trường nhân giống G1, G2 Thời gian cấp nhân giống 24 Nhiệt độ lên men 25 – 28oC Lượng tiếp giống 7%Vol (đạt 15 x 106 tế bào/ml dịch lên men) Thời gian lên men dịch malt từ – ngày c) Chưng cất thu rượu cao độ Quy trình chưng cất thực chưng cất lần thiết bị chưng cất chân không, chưng cất lần có tách rượu đầu rượu cuối để giảm độc tố tạp chất không mong muốn có rượu Chưng cất lần 1: áp suất chân không 404,6 mmHg, nhiệt độ từ 63 – 75oC Giai đoạn đầu: 63 – 65oC, giai đoạn chưng cất 68 – 70oC, giai đoạn chưng cất cuối: 73 – 75oC Thu hồi tồn rượu có nồng độ 20%Vol Chưng cất lần 2: áp suất chân không 404,6 mmHg, nhiệt độ từ 51 – 65oC Nhiệt độ giai đoạn đầu: 51 – 54oC, giai đoạn chưng cất 55 – 58oC, giai đoạn chưng cất cuối: 59 – 65oC Tách sản phẩm rượu đầu cuối, cụ thể: Rượu malt: Vđầu = – 5%; Vcuối = 15 – 10%; d) Tàng trữ, tạo hương hoàn thiện sản phẩm Rượu sau chưng cất lần đạt độ cồn từ 65 – 68 oVol tàng trữ với gỗ sồi (S8) hàm lượng 3,0g/l Thiết bị tàng trữ: tank inox 50 lít, điều kiện tự nhiên, nhiệt độ: 20 – 30oC Thời gian tàng trữ tối thiểu năm Kết thúc trình tàng trữ thực phối trộn, tạo màu bổ sung caramen đường, tạo hương, lọc rượu hoàn thiện sản phẩm 3.6.6 Quy trình cơng nghệ sản xuất rượu whisky từ ngơ 3.6.6.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất rượu whisky từ ngô 22 23 Ngô hạt Nghiền nguyên liệu (d ≤ 0,5 mm); Phối trộn ngô:nước = 1:4 Đường hóa (45oC/20' – đun sơi/40' - 65oC/60' - 52oC/30') Termamyl® SC (0,3%); Dextrozyme® GA (1,5%); Neutrase (0,03%) Dịch đường hóa ngô (Hạ nhiệt về điều kiện lên men) Dịch lên men (Hàm lượng đường:160 - 165g/l, t = 25 - 28oC pH: 5,4 – 5,8) Nấm men MS42 (7%V) đạt 15 x 106tb/ml Lên men Thời gian: 7–8 ngày; t = 25–28oC; Nồng độ cồn: 9,0–9,1%Vol Chưng cất lần 1: P=404,6mmHg, t = 63–75oC Rượu lần 1: 18 – 20%Vol Chưng cất lần 2: P=404,6mmHg, t=51 – 65oC, Vđ=5%; Vc=12% Rượu lần 2: 65 – 68%Vol Thời gian ≥ 24 tháng t = 20 – 30oC Gỗ sồi ngâm (S8): 3g/l Whisky 100% ngô (60 – 63%Vol) Thời gian ≥ năm t = 20 – 30oC + H2O Whisky 100% ngô (40 – 42%Vol) Whisky 100% ngô (50 – 53%Vol) + H2O Hình 3.8 Sơ đồ sản xuất rượu whisky từ ngơ 3.6.6.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ sản xuất rượu whisky từ ngô a) Nghiền nấu nguyên liệu Ngô (giống DK9955): nghiền với kích thước (d < 0,5mm), tỉ lệ trộn ngô: nước theo tỉ lệ 1:4,0 hàm lượng đường dịch lên men đạt 165 – 170 g/l - Quy trình đường hóa dịch ngô: Ngô sau nghiền nhỏ phối trộn với nước (lọc RO2) bổ sung nâng nhiệt lên o 45 C/20 phút, nhằm đạt hệ số trương nở tối đa đồng thời hoạt hóa enzyme có ngơ Nấu chín dịch ngơ để thực hồ hóa cách đun sôi/ 45 phút, giai đoạn hồ hóa tồn lượng tinh bột lại nhiệt, đồng thời trùng dịch lên men Kết thúc giai đoạn hồ hóa, hạ nhiệt độ về 65oC, bổ sung Termamyl® SC (0,3%), Dextrozyme® GA (1,5%) giữ 24 thời gian 65oC/60 phút, giai đoạn đường hóa dịch lên men Tiếp tục hạ nhiệt độ về 52oC, bổ sung Neutrase 0,03% giữ nhiệt độ 52oC/30 phút b) Lên men rượu: Chủng S cerevisiae MS42 hoạt hoá tiến hành nhân giống môi trường nhân giống G1, G2 Thời gian cấp nhân giống 24 Nhiệt độ lên men 25 – 28oC Lượng tiếp giống 7%Vol (đạt 15 x 106 tế bào/ml dịch lên men) Thời gian lên men dịch ngô từ – ngày c) Chưng cất thu rượu cao độ Quy trình chưng cất thực chưng cất lần thiết bị chưng cất chân không, chưng cất lần có tách rượu đầu rượu cuối để giảm độc tố tạp chất khơng mong muốn có rượu Chưng cất lần 1: áp suất chân không 404,6 mmHg, nhiệt độ từ 63 – 75oC Giai đoạn đầu: 63 – 65oC, giai đoạn chưng cất 68 – 70oC, giai đoạn chưng cất cuối: 73 – 75oC Thu hồi toàn rượu có nồng độ 20%Vol Chưng cất lần 2: áp suất chân không 404,6 mmHg, nhiệt độ từ 51 – 65oC Nhiệt độ giai đoạn đầu: 51 – 54oC, giai đoạn chưng cất 55 – 58oC, giai đoạn chưng cất cuối: 59 – 65oC Tách sản phẩm rượu đầu cuối, cụ thể: Rượu ngô: Vđ = – 7%; Vc = 15 – 10%; Sau chưng cất lần 2, rượu sản phẩm đạt 65 – 68%Vol d) Tàng trữ, tạo hương hoàn thiện sản phẩm Rượu sau chưng cất lần đạt độ cồn từ 65 – 68 oVol tàng trữ với gỗ sồi (S8) hàm lượng 3,0g/l Thiết bị tàng trữ: tank inox 50 lít, điều kiện tự nhiên, nhiệt độ: 20 – 30oC Thời gian tàng trữ tối thiểu năm Kết thúc trình tàng trữ thực phối trộn, tạo màu bổ sung caramel đường, tạo hương, lọc rượu hoàn thiện sản phẩm 3.7 Nghiên cứu ứng dụng sản xuất thử nghiệm sản phẩm Công ty Eresson 3.7.1 Chế biến dịch lên men Chế biến dịch malt; Chế biến dịch ngơ (Thực theo quy trình phòng thí nghiệm) 3.7.2 Lên men rượu 3.7.2.1 Nhân giống nấm men Chủng S cerevisiae MS42 hoạt hoá tiến hành nhân giống nhiều cấp môi trường G1, G2; cấp nhân giống có mức tăng về thể tích gấp khoảng 10 lần, thời gian cấp nhân giống 24 3.7.2.2 Dịch lên men lên men rượu Dịch lên men chế biến theo quy trình công nghệ thông số kỹ thuật đã xác định quy mơ phòng thí nghiệm Dịch lên men (dịch malt; dịch ngơ) có thành phần chính gồm: đường tổng số 160 - 165(g/l), pH = 5,0 – 5,6, xử lí chống nhiễm bổ sung K 2S2O5 0,3 (g/l) dịch malt, nhiệt độ 25 oC tank inox dung tích 8.000 lít có hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động sau kết thúc q trình lên men, chúng tơi tiến hành chưng cất để thu hồi rượu 3.7.3 Chưng cất Tiến hành chưng cất thực nghiệm dịch lên men môi trường M N thiết bị chưng cất chân không inox sản xuất thực nghiệm dung tích 4.000 lit Quy trình chưng cất thực chưng cất lần (theo quy trình kỹ thuật đã thiết lập quy mơ phòng thí nghiệm) thiết bị chưng cất chân khơng, giai đoạn cất rượu lần có tiến hành tách rượu đầu rượu cuối để giảm hàm lượng độc tố tạp chất Kết sản xuất: Đã sản xuất 10.000 lit (rượu malt: 6.000 lit, rượu ngô 4.000 lit) Rượu sau chưng cất đã đạt tiêu chuẩn về số về an toàn thực phẩm theo quy định (tại Thông tư số 45/2010/TT-BYT ngày 22 tháng 12 năm 2010 Bộ trưởng Bộ Y tế về quy chuẩn 25 kỹ thuật quốc gia sản phẩm đồ uống có cồn); Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7043:2013 về rượu trắng 3.7.4 Tàng trữ, tạo hương hoàn thiện sản phẩm Rượu sau chưng cất lần đạt độ cồn từ 65 – 68oVol tàng trữ gỗ sồi (S8) hàm lượng 3,0g/l tank inox có dung tích từ 3.000 đến 5.000 lít điều kiện xưởng sản xuất, nhiệt độ trung bình: 25 – 30 oC Thời gian tàng trữ đã thực năm (tính đến tháng 6/ năm 2019) tiếp tục tàng trữ 3.7.5 Đánh giá chất lượng sản phẩm Kết phân tích chất lượng sản phẩm tiêu An toàn thực phẩm (do Viện Kiểm nghiệm ATTP quốc gia phân tích) cho thấy: sản phẩm đều đạt yêu cầu theo quy định Điểm cảm quan sản phẩm đạt mức; Khá Sản phẩm Công ty TNHH MTV Eresson khách hàng Trung Quốc đánh giá cao, phù hợp yêu cầu đủ điều kiện thương mại sau hoàn thiện thủ tục pháp lý thương mại theo quy định KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN Luận án “Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men để ứng dụng sản xuất whisky từ malt đại mạch ngô” đã giải vấn đề sau: Từ nguồn bánh men truyền thống thu thập Bắc Hà (Lào Cai), Mẫu Sơn (Lạng Sơn), làng Vân (Bắc Giang) đã phân lập tuyển chọn 01 chủng nấm men (ký hiệu MS42) Đã nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa trình tự nucleotid ADN, vùng ITS1, ITS2 5,8S D1, D2 28S xác định chủng MS42 thuộc loài Saccharomyces cerevisiae đặt tên chủng Saccharomyces cerevisiae MS42 Chủng MS42 có đặc điểm sinh học sau: Có khả lên men dịch đường hóa từ malt đại mạch ngơ tạo độ rượu đạt 12,3%Vol 25 oC, tạo hương, vị tốt, đặc trưng cho sản phẩm Chủng M42 có khả sinh trưởng tốt môi trường malt (M), ngô (N) sau 36 – 48 nuôi cấy đạt số lượng tế bào tối đa từ 213 x 10 – 215 x 106 tế bào/ml Lên men rượu tối ưu từ dịch lên men có hàm lượng đường:160 – 180g/l; pH opt: 5,0 – 5,5; Topt = 20 – 30oC đạt độ cồn: 9,00 – 9,91%Vol Hiệu suất lên men từ 89,52 – 91,13%, tạo ít độc tố methanol, acetaldehyde, fufurol Đã chọn sử dụng loại gỗ sồi dạng Mỹ (kí hiệu: S8) phù hợp, tạo hương, vị mầu sắc đặc trưng dòng rượu whisky Bước đầu nghiên cứu trình tạo hương whisky trình tàng trữ với gỗ sồi Kết phân tích sắc ký (GC-MS) mẫu rượu malt (100%), ngô (100%) rượu phối trộn malt: ngô = 2: sau 24 tháng tàng trữ với gỗ sồi S8 cho thấy: Thành phần hàm lượng hợp chất tạo hương đặc trưng (n-Propyl acetate; o-Xylene; Octanoic acid, ethyl ester; Decanoic acid, ethyl ester; Vanillin) đã tăng lên rõ rệt ngược lại tạp chất đã giảm mạnh nhiều chất (Ethanone, 1-(8-pyridinyl)-, oxime; 1Butanol, 3-methyl-; Sulphuric acid dibutyl ester,…) không phát sản phẩm Đề tài luận án đã xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất loại rượu whisky (100% ngô; 100%malt đại mạch 80% ngô + 20% malt) đã áp dụng vào thực tế Công ty TNHH MTV Bia-Rượu Eresson sản xuất 10.000 lít sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng an toàn thực phẩm theo quy định, khách hàng Công ty đánh giá cao về chất lượng sản phẩm giá trị thực tiễn./ B KIẾN NGHỊ - Tiếp tục nghiên cứu sâu về trình hình thành hương, vị sản phẩm whisky qúa trình tàng trữ (ít sau năm) để bổ sung giá trị khoa học cho lĩnh vực nghiên cứu - Nghiên cứu đa dạng nguồn nguyên liệu kỹ thuật sản xuất rượu phù hợp điều kiện thực tiễn Việt Nam, tạo số dòng sản phẩm có chất lượng cao, có hương, vị đặc trưng, có gía trị kinh tế cao gắn với nền văn hóa Việt Nam 26 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BÔ Nguyễn Văn Quyên, Nguyễn Quang Thảo, Nguyễn Thành Đạt (2016), “Phân lập tuyển chọn chủng nấm men phù hợp ứng dụng sản xuất rượu dòng whisky từ ngơ malt đại mạch”, Tạp chí khoa học, Đại học Sư phạm Hà Nội, Tập 61, Số 4, tr.122 – 129 Nguyễn Văn Quyên, Nguyễn Quang Thảo, Nguyễn Thảo Anh, Nguyễn Thành Đạt (2016), “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến sinh trưởng chủng nấm men Saccharomces cerevisiae MS42” Tạp chí Cơng nghệ Sinh học, Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam, Tập 14, Số 3, tr 523 – 532 Nguyễn Văn Quyên, Nguyễn Quang Thảo, Nguyễn Thảo Anh, Nguyễn Thành Đạt (2018), “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến trình lên men rượu chủng Saccharomyces cerevisiae MS42 từ malt đại mạch”, Tạp chí Cơng nghệ Sinh học, Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam, Tập 16, Số 3, tr 525 – 532 Nguyen Quang Thao, Nguyen Van Quyen, Nguyen Thao Anh and Nguyen Thanh Dat (2016), “Effects of fermentation conditions on ethanol production from conrn by Saccharomyces cerevisiae MS42”, Journal of science of HNUE, Vol 61, No 9, pp 169 – 176 ... vật, ngũ cốc,…) để sản xuất rượu whisky, để chủ động sản xuất rượu whisky Việt Nam, chọn đề tài: Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men để ứng dụng sản xuất whisky từ malt đại mạch ngơ” với... VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Phân lập tuyển chọn chủng nấm men phù hợp 3.1.1 Tiêu chuẩn tuyển chọn nấm men - Sinh trưởng mạnh dịch đường lên men, sử dụng nhiều loại đường (glucose, maltose, maltotriose,... gian lên men: 156 - 168 3.6 Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu whisky từ ngô malt đại mạch (quy mơ phòng thí nghiệm) 3.6.1 Nghiên cứu công nghệ sản xuất rượu whisky từ malt đại mạch 3.6.1.1

Ngày đăng: 26/05/2020, 14:52

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Sau 24 tháng tàng trữ với gỗ sồi S8, các sản phẩm dòng whisky đều đạt điểm cảm quan ở mức khá, trong đó: whisky từ malt đạt (17,0 điểm); whisky từ ngô (15,9 điểm); whisky từ 8 ngô: 2 malt đạt (16,4 điểm).

  • Kết quả đánh giá cảm quan của chuyên gia cho thấy: Điểm cảm quan trung bình có trọng lượng về mùi và vị của sản phẩm sau 24 tháng đều cao hơn 3,8 điểm. Điều này cho thấy: Ngoài sản phẩm whisky từ 100% malt và 100% ngô, việc tạo dòng sản phẩm whisky từ ngô kết hợp với malt đại mạch vẫn mang được giá trị cao, đặc trưng, phù hợp với thị trường đồng thời hạ giá thành sản phẩm so với whisky từ 100% malt.

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan