L ỜI CẢM TẠ
3.1 Phương tiện thí nghiệm
3.1.1 Địa điểm
Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp & SHƯD – Trường Đại học Cần Thơ.
3.1.2 Thời gian
Thời gian thực hiện đề tài được tiến hành từ ngày 04/12/2011 đến ngày 17/04/2012.
3.1.3 Nguyên liệu
Khoai mì mua tại chợ rau quả Trung tâm thương mại Cái Khế Quận Ninh Kiều Thành Phố Cần Thơ, có độ ẩm khoảng 66,28 ÷ 68%.
Nấm men Hải Anh Quang sản phẩm của DNTN sản xuất thương mại Hải Anh Quang. Địa chỉ: 75/50 ấp – Xuân Thới Thượng – Hóc Môn – Thành phố Hồ Chí Minh. 3.1.4 Thiết bị và dụng cụ Chiết quang kế Cồn kế Nhiệt kế pH kế Cân điện tử Máy xay sinh tố Nồi cơm điện
Bộ chưng cất thu nhỏ Bình tam giác Bếp điện Cốc thuỷ tinh Ống đong Đũa thuỷ tinh.
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ
3.2 Phương pháp thí nghiệm
Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên theo sự thay đổi các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu.
Các thông số thích hợp cho giai đoạn trước được cố định để tìm thông số thích hợp cho giai đoạn tiếp theo.
Qui trình sản xuất ethanol từ nguyên liệu khoai mì như ở hình 13:
Hình 13: Qui trình sản xuất ethanol từ nguyên liệu khoai mì
3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước và thời gian lên men đến thể tích ethanol
sinh ra.
a. Mục đích: Tìm được tỉ lệ nước thích hợp cho vào nguyên liệu để nấm men hoạt động tốt thu được lượng ethanol cao nhất. Song song với quá trình này là việc tìm được thời gian lên men sinh được lượng ethanol cao nhất ứng với tỉ lệ nước tối ưu.
b. Chuẩn bị mẫu.
Nguyên liệu khoai mì tươi đã bóc vỏ và nấu chín, mỗi mẫu 1000g. Khoai mì Xử lý Nấu chín Xay nhuyễn Trộn men Bổ sung nước Men thuốc bắc Lên men Lọc Ethanol
Hình 14: Khoai mì nấu chín và cắt nhỏ Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp thừa số 2 nhân tố và lặp lại 2 lần: Nhân tố A: Lượng nước cho vào (ml) với 1000g nguyên liệu khoai mì đã được nấu chín.
A1: 900ml A2: 1000ml A3: 1100ml A4: 1200ml Nhân tố B: Thời gian (ngày).
B1: 1 B2: 2 B3:3 B4: 4 B5:5 B6: 6 Tổng số nghiệm thức: 4 x 6 = 24 nghiệm thức.
Bảng 2: Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỉ lệ nước và thời gian lên men đến thể
tích ethanol sinh ra.
Hình 15: Khoai mì được xay nhuyễn
A B A1 A2 A3 A4 B1 A1B1 A2B1 A3B1 A4B1 B2 A1B2 A2B2 A3B2 A4B2 B3 A1B3 A2B3 A3B3 A4B3 B4 A1B4 A2B4 A3B4 A4B4 B5 A1B5 A2B5 A3B5 A4B5 B6 A1B6 A2B6 A3B6 A4B6
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Ngày 1
900ml 1000ml 1100ml 1200ml
Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6
Xác định thể tích dung dịch cồn tuyệt đối thu được Khoai mì
Bóc vỏ, nấu chín
Xay nhuyễn bằng máy xay sinh tố
Bổ sung nước
Trộn nấm men theo tỉ lệ: 0.6% men
Lên men yếm khí với thời gian khác nhau
Chỉ tiêu cần đạt: Lượng cồn sinh ra nhiều nhất.
Phương pháp đánh giá: Chưng cất bằng bộ chưng cất thu nhỏ. Nồng độ cồn trong 200 ml rượu đầu tiên chưng cất được xác định bằng cồn kế sau đó quy về dung dịch cồn tuyệt đối.
Kết quả thu được sẽ được xử lý thống kê bằng chương trình statgraphics 15.2
Hình 17: Bộ chưng cất thu nhỏ
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men và thời gian lên men đến thể tích
ethanol sinh ra.
a. Mục đích: Nhằm xác định được lượng nấm men thuốc bắc cho vào nguyên liệu và thời gian lên men là tối ưu, cho ra lượng ethanol nhiều nhất.
b. Chuẩn bị mẫu.
Nguyên liệu khoai mì được nấu chín và xay nhuyễn với tỉ lệ nước tối ưu ở thí nghiệm trước.
Cân men Hải Anh Quang.
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Xác định thể tích dung dịch cồn tuyệt đối thu được Khoai mì tươi
Bóc vỏ, hấp chín
Xay nhuyễn bằng may xay sinh tố
Bổ sung nước
Trộn nấm men theo tỉ lệ
Lên men yếm khí với thời gian khác nhau
0.6% 0.8% 1% 1.2%
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp thừa số 2 nhân tố và lặp lại 2 lần Nhân tố C: tỉ lệ nấm men (%) với 1000g nguyên liệu.
C1: 0.6 C2: 0.8 C3:1 C4: 1.2 Nhân tố D: Thời gian lên men (ngày). D1: 1 D2: 2 D3: 3 D4: 4 D5: 5 D6: 6
Bảng 3: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men và thời gian lên
men đến thể tích ethanol sinh ra.
Tổng số nghiệm thức: 4 x 6= 24 nghiệm thức. Chỉ tiêu cần đạt: Lượng cồn sinh ra nhiều nhất.
Phương pháp đánh giá: Chưng cất bằng bộ chưng cất thu nhỏ. Nồng độ cồn trong 200 ml rượu đầu tiên chưng cất được xác định bằng cồn kế sau đó quy về dung dịch cồn tuyệt đối.
Kết quả thu được sẽ được xử lý thống kê bằng chương trình statgraphics 15.2
Hình 19: Bọt khí sinh ra trong quá trình lên men
C D C1 C2 C3 C4 D1 C1D1 C2D1 C3D1 C4D1 D2 C1D2 C2D2 C3D2 C4D2 D3 C1D3 C2D3 C3D3 C4D3 D4 C1D4 C2D4 C3D4 C4D4 D5 C1D5 C2D5 C3D5 C4D5 D6 C1D6 C2D6 C3D6 C4D6
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước và thời gian lên men đến thể tích ethanol sinh ra. ethanol sinh ra.
Lấy dịch lên men ở các tỉ lệ nước khảo sát đo độ brix, pH và xác định lượng ethanol sinh ra thu được kết quả sau:
Bảng 4: Kết quả khảo sát tỉ lệ nước và thời gian lên men ảnh hưởng đến thể tích
ethanol sinh ra.
Ghi chú: Số liệu ghi trong bảng là kết quả trung bình của 2 lần lặp lại.
Các chữ cái a, b, c, chỉ có ý nghĩa thống kê theo thời gian lên men. Các chữ cái A, B, C, chỉ có ý nghĩa thống kê theo tỉ lệ nước.
Các chữ cái giống nhau biểu thị sự khác biệt không ý nghĩa.
Kết quả thí nghiệm 1 cho thấy thể tích ethanol sinh ra phụ thuộc vào thời gian lên men và tỉ lệ nước, thể tích cồn sinh ra tăng dần trong thời gian từ ngày 1 đến ngày thứ 4, lượng ethanol sinh ra ngày đầu là thấp nhất, thể tích ethanol tăng dần ở ngày thứ 2, ngày thứ 3 và đạt giá trị cao nhất ở ngày thứ 4, sau 4 ngày thể tích ethanol không tăng mà có chiều hướng giảm.
Qua kết quả cho thấy ở ngày 4 các mẫu của các tỉ lệ nước khác nhau đều sinh ra lượng cồn nhiều hơn so với các ngày còn lại. Khi cố định lượng nấm men là 6g đối với 1000g nguyên liệu khoai mì thì thể tích cồn sinh ra khi quy về dung dịch cồn tuyệt đối ở 900ml nước là 213,12ml; ở 1000ml nước là 220,37ml; ở 1100ml nước là 209,50ml; ở 1200ml nước là 204,75ml. Lượng cồn sinh ra ở 1000ml nước là cao nhất 220,37ml và khác biệt ý nghĩa với các tỉ lệ nước còn lại ở cùng mốc thời gian là 4 ngày.
Tỉ lệ nước (ml) Thời gian (ngày) 900 1000 1100 1200 Trung bình 1 106.25 121.50 110.75 94.50 108.25a 2 168.50 178 160 147 163.37b 3 190.62 220.12 179.50 178.50 192.18c 4 213.12 220.37 209.50 204.75 211.93c 5 199.75 215.62 199.50 178.50 198.34c 6 199.75 215.62 189.75 168 193.28c Trung bình 154.62B 167.32A 149.85BC 138.75C
0 1 2 3 4 5 6 7 900 1000 1100 1200 Tỉ lệ nước (ml) p H Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6
Điều này có thể giải thích khi ở cùng một tỉ lệ nấm men nếu lượng nước thêm vào ít thì nấm men trong dịch lên men nhiều nhanh chống sử dụng các chất dinh dưỡng tạo ra sản phẩm nhưng chính các sản phẩm do nấm men sinh ra trong quá trình lên men như cồn, acid hữu cơ… cũng có tác dụng ức chế chính nó ở một nồng độ nào đó. Ngược lại lượng nước quá nhiều thì môi trường bị pha loãng dịch lên men ra, sẽ không cung cấp đủ dinh dưỡng cho sự phát triển của nấm men và nấm men có thể chết. Chỉ với lượng nước vừa đủ thì sẽ thích hợp cho nấm men sinh độ cồn tối ưu.
Qua các tỉ lệ nước sử dụng thì ở 900 ml thu được phần trăm cồn cao hơn khi sử dụng lượng nước là 1000 ml, 1100 ml, 1200ml. Khi quy về dung dịch cồn tuyệt đối thì sử dụng lượng nước 1000 ml theo thời gian lên men lại thu được lượng cồn cao nhất vì dịch đường bị pha loãng ít nên đủ chất dinh dưỡng cho nấm men phát triển và tăng sinh khối, ngược lại khi sử dụng lượng nước 1100 ml, 1200 ml thì theo thời gian lên men lại thu được lượng cồn thấp hơn do nồng độ dịch đường ban đầu bị pha loãng nên không đủ chất dinh dưỡng cho nấm men phát triển và lên men tốt. Còn ở 900ml cũng thu được thể tích cồn tương đối cao nhưng do tỉ lệ nước pha loãng ít nên thể tích cồn thu được ít hơn 1000ml. Vì vậy chọn 1000ml nước là tỉ lệ tối ưu nhất.
Sự thay đổi pH theo thời gian lên men ở các tỉ lệ nước được khảo sát.
Hình 20: Sự thay đổi pH theo thời gian lên men ở các tỉ lệ nước được khảo sát
Dựa vào hình 20 cho thấy pH ban đầu của dịch lên men cao nhất ở các tỉ lệ nước.
pH giảm mạnh trong ngày 1, giảm chậm lại trong ngày thứ 2 và 3. Kết quả này là do trong ngày đầu lượng CO2 hình thành nhiều và do một số vi khuẩn tạo ra acid như acid acetic, puryvic…..
Đến ngày thứ 2 và 3 lượng CO2 hình thành ít hơn, độ rượu hình thành ngày càng nhiều gây ức chế cho các vi khuẩn tạo acid nên pH giảm chậm hơn so với ngày đầu.
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 900 1000 1100 1200 Tỉ lệ nước (ml) B ri x Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6
pH trong ngày thứ 4 bắt đầu tăng nhẹ cho đến cuối quá trình lên men do CO2 không sinh ra nữa nên không còn H2CO3 và một số acid hữu cơ bị một số vi khuẩn sử dụng.
Sự thay đổi độ Brix theo thời gian lên men ở các tỉ lệ nước được khảo sát.
Hình 21: Sự thay đổi độ brix theo thời gian lên men ở các tỉ lệ nước được khảo sát
Qua theo dõi độ brix từng ngày lên men kết quả cho thấy độ brix có chiều hướng giảm dần, cao nhất là mẫu ở ngày đầu tiên và giảm dần đến mức ổn định. Độ brix ở các tỉ lệ nước khác nhau thì khác nhau, tỉ lệ nước càng ít thì độ brix càng cao và thấp dần theo tỉ lệ pha loãng càng nhiều.
Ở 3 ngày đầu độ Brix giảm mạnh do nấm men sau khi cho vào dịch đường đã nhanh chóng sử dụng lượng đường có sẵn để thực hiện quá trình lên men rượu. Ngày thứ 4 sự thay đổi không đáng kể và ổn định đến hết quá trình lên men do độ đường trong dịch lên men được nấm men sử dụng gần hết. Tỉ lệ men càng cao độ Brix càng giảm mạnh theo.
4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men và thời gian lên men đến thể tích ethanol sinh ra. ethanol sinh ra.
Quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men được chia thành 4 pha: pha tiềm phát, pha phát triển chỉ số, pha ổn định và pha suy thoái. Trong pha tiềm phát đây là giai đoạn nấm men bắt đầu làm quen với môi trường, do đó trong môi trường càng đầy đủ dinh dưỡng thì giống men cấy vào càng trẻ khỏe và pha tiềm phát sẽ ngắn lại để nhanh qua pha logarit. (Lương Đức Phẩm, 2005).
Vì vậy phải tiến hành thay đổi lượng nấm men để tìm được lượng nấm men thích hợp cho sự sinh cồn tối ưu và cũng để rút ngắn thời gian lên men.
Từ kết quả thí nghiệm 1 chọn được tỉ lệ nước tối ưu là 1000ml. cố định tỉ lệ nước đó tiếp tục tiến hành thí nghiệm khảo sát các tỉ lệ men với 4 tỉ lệ 0,6% ; 0,8%; 1%; 1,2% men so với 1000g nguyên liệu khoai.
Bảng 5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men và thời gian lên men đến
thể tích ethanol sinh ra Tỉ lệ men (%) Thời gian (ngày) 0.6 0.8 1 1.2 Trung bình 1 112.25 131.50 142.35 157 135.77a 2 168.75 197 225.97 227.30 204.75b 3 206 225 240.75 217.70 222.36c 4 220.37 215.50 235.95 216.70 222.13c 5 215.62 215.50 235.87 201.80 217.20bc 6 206.25 210.87 226.12 197 207.93bc Trung bình 161.32A 169.55AB 186.71C 173.92B
Ghi chú: Số liệu ghi trong bảng là kết quả trung bình của 2 lần lặp lại.
Các chữ cái a, b, c, chỉ có ý nghĩa thống kê theo thời gian lên men. Các chữ cái A, B, C, chỉ có ý nghĩa thống kê theo tỉ lệ nấm men lên men. Các chữ cái giống nhau biểu thị sự khác biệt không ý nghĩa.
Qua bảng 5 cho thấy có sự khác biệt ý nghĩa giữa các nghiệm thức ở tỉ lệ men và thời gian len men.
Ở ngày 1 lượng cồn sinh ra rất ít và tăng dần ngày thứ 2 đến ngày 3. Ngày thứ 4 lượng cồn sinh ra ở tỉ lệ men 0,6% và 0,8% vẫn còn tăng so với ngày thứ 3 tuy nhiên ở tỉ lệ men 1% và 1,2% giảm ít. Ngày 5 và 6 lượng cồn sinh ra ở các tỉ lệ men điều giảm. Ngày 1 do quá trình hoá tinh bột thành đường chưa hoàn toàn lượng đường sinh ra còn ít, nấm men bắt đầu làm quen với môi trường sự lên men xảy ra chậm nên lượng cồn sinh ra ít. Ngày 2 và 3 hàm lượng đường khử bắt dầu tăng dần, các vi sinh vật trong nấm men thuốc bắc đã bắt đầu phát triển và sử dụng đường thực hiện quá trình lên men đây là giai đoạn lên men chính nên thể tích cồn sinh ra nhiều đáng kể theo kết quả thu được ở tỉ lệ men 1% lượng cồn sinh ra nhiều nhất 240,75ml. Ở tỉ lệ men 0,6% và 0,8% do lượng men ít hơn nên khả năng lên men tạo ra tượu ít hơn so với tỉ lệ 1% và 1,2%.
Ngày 5 lượng cồn sinh ra ở tỉ lệ men 0,6% và 0,8% vẫn tăng do các vi sinh vật trong nấm men ít nên chưa sử dụng hết lượng đường khử quá trình lên men chậm. Ở tỉ lệ nấm men 1% và 1,2% thì lượng cồn giảm do lượng đường giảm, nấm men đã sử dụng một lượng đường khử để lên men, mặt khác các enzyme, vi khuẩn trong men thuốc bắc cũng bị ức chế bởi lượng đường khử sinh ra nhiều. Ngày thứ 6 tốc độ tăng trưởng của nấm men giảm dần thành phần dinh
Luận văn tốt nghiệp khoá 36 LT – 2012 Trường Đại học Cần Thơ 0 1 2 3 4 5 6 7 0.6 0.8 1 1.2 Tỉ lệ men (%) p H Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6
dưỡng trong dịch lên men còn lại ít nên quá trình lên men chậm và giảm vì vậy lượng cồn sinh ra ở các tỉ lệ men điều giảm.
Từ kết quả thí nghiệm trên cho thấy tỉ lệ men 1% và thời gian lên men 3 ngày là tối ưu nhất vì ở tỉ lệ men 1% cho thể tích cồn nhiều nhất với thời gian ngắn nhất.
Sự thay đổi pH theo thời gian lên men ở các tỉ lệ men được khảo sát.
Hình 22: Sự thay đổi pH theo thời gian lên men ở các tỉ lệ men được khảo sát
Trong quá trình lên men rượu luôn tạo thành các acid hữu cơ bao gồm acetic, lactic, citric, pyruvic… Nguy hiểm nhất là vi khuẩn lactic sử dụng đường