(AMG 300L) ñến hàm lượng ñường khử và ñộ Brix của dịch ñường trong quá trình ñường hóa
Mục ñích: Tìm ra nồng ñộ enzyme tối ưu cho quá trình ñường hóa.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm ñược bố trí ngẫu nhiên với một nhân tố là nồng ñộ enzyme glucoamylase và số lần lặp lại thí nghiệm là 2 lần.
Tổng sốñơn vị thí nghiệm: 5x2=10 Sơñồ bố trí thí nghiệm như sau
Cách tiến hành
Nếp than ñược nghiềm mịn sau ñó cho nước vào với tỉ lệ 1 nếp và 4 nước.
Sử dụng enzyme α-amylase (Termamyl 120L) ñể dịch hóa nếp than với nồng ñộ 0,05 % bổ
sung 70 ppm Ca2+, thời gian 30 phút, ở nhiệt ñộ 860C và pH 6,6.
Sử dụng enzyme glucoamylase với các nồng ñộ 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 và 0,6% ta tiến hành
ñường hóa dịch nếp trong thời gian 30 phút ở nhiệt ñộ 690C và pH 4,0.
Ghi nhận kết quả hàm lượng ñường khử và ñộ Brix của sản phẩm sau quá trình ñường hóa.
3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men ñến thời gian lên men chính và chất lượng rượu sau quá trình lên men
Mục ñích: Nhằm tìm ra tỉ lệ nấm men tối ưu cho quá trình lên men.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm ñược bố trí ngẫu nhiên với một nhân tố là tỉ lệ nấm men và 2 lần lặp lại.
Nhân tố B: Tỉ lệ nấm men sử dụng (%) B1=0,06%; B2=0,08%; B3=0,10%; B4=0,12%
Tổng sốñơn vị thí nghiệm: 4x2=8 Sơñồ bố trí thí nghiệm
Pha nước (tỉ lệ nếp 1: nước 4)
Dịch hóa
(0,05% Termamyl 120L, 70ppm Ca2+, thời gian 30 phút, nhiệt ñộ 860C, pH 6,6)
ðường hóa
(thời gian 30 phút, nhiệt ñộ 690C, pH 4,0) Gạo nếp than nghiền mịn
A1=0,2(%) A2=0,3(%) A3=0,4(%) A4=0,5(%) A5=0,6(%)
Cách tiến hành
Sau khi tìm ra ñược mẫu enzyme tối ưu cho quá trình ñường hóa ta lấy mẫu sau ñường hóa lọc bỏ bã nếp, thu dịch trong. ðiều chỉnh dịch ñường lên 220Bx và chỉnh pH ñạt 4,5-5,0. Thanh trùng dịch ñường ở 80-850C trong vòng 30 phút, sau ñó làm nguội xuống 30-330C, cho nấm men Saccharomyces cerevisiae thuần chủng vào ở những tỉ lệ khảo sát và tiến hành lên men ởñiều kiện lên men yếm khí.
Kiểm tra ñộ rượu, ñộ trong, lượng tạp chất của từng sản phẩm và thời gian kết thúc quá trình lên men chính từñó tìm ra ñược nồng ñộ enzyme tối ưu.
Pha nước (tỉ lệ nếp 1: nước 4)
Dịch hóa
(0,05% Termamyl 120L, 70ppm Ca2+, thời gian 30 phút, nhiệt ñộ 860C, pH 6,6)
ðường hóa
(Nồng ñộ enzyme AMG 300L tối ưu, thời gian 30 phút, nhiệt ñộ 690C, pH 4,0) Gạo nếp than nghiền mịn B1=0,2(%) B2=0,3(%) B3=0,4(%) B4=0,5(%) Lọc bỏ bã nếp ðiều chỉnh pH (4,5-5,0) và ñộ Brix =22o Thanh trùng Làm nguội (30-330C)
Bổ sung nấm men (theo các tỉ lệ như sau)
3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát một số thay ñổi trong quá trình sản xuất và bảo quản sản phẩm theo thời gian ở quy mô xưởng thực nghiệm
Mục ñích thí nghiệm: Rượu sẽñược bảo quản trong kiệu sành lớn và ở nhiệt ñộ phòng thí nghiệm cùng với việc sử dụng chất bảo quản là acid sorbic. Mục ñích của thí nghiệm này là ta sẽ khảo sát một số thay ñổi xảy ra trong thời gian bảo quản sản phẩm. Những thay ñổi chủ yếu ñược khảo sát trong thí nghiệm là: thay ñổi ñộ rượu, ñộ trong, lượng tạp chất sinh ra trong quá trình bảo quản rượu như lượng acid, ester, aldehyde, methanol, fufurol.
Các bước tiến hành thí nghiệm
Sản phẩm rượu sau khi ñược chế biến ra tiến hành ñem ñi phân tích ñộ trong, ñộ rượu và lượng tạp chất trong sản phẩm. Sau ñó ñưa sản phẩm bảo quản trong những kiệu lớn và cứ
sau mỗi tuần kiểm tra mẫu một lần.
Sau khi tìm ñược nồng ñộ enzyme glucoamylase và tỉ lệ nấm men tối ưu ta tiến hành sản xuất sản phẩm theo quy trình ñã tối ưu như sau
Pha nước (tỉ lệ nếp 1: nước 4)
Dịch hóa
(0,05% Termamyl 120L, 70ppm Ca2+, thời gian 30 phút, nhiệt ñộ 860C, pH 6,6)
ðường hóa
(Nồng ñộ enzyme AMG 300L tối ưu, thời gian 30 phút, nhiệt ñộ 690C, pH 4,0) Gạo nếp than nghiền mịn
Lọc bỏ bã nếp
ðiều chỉnh pH (4,5-5,0) và ñộ Brix =22o
Thanh trùng
Làm nguội (30-330C)
Bổ sung Nấm men (theo nồng ñộ tối ưu)
Lên men chính 5 ngày
Chiết rút
Lên men phụ (Bổ sung acid sorbic 0,5-1g/kg sản phẩm)
CHƯƠNG IV – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ enzyme glucoamylase (AMG 300L) ñến hàm lượng ñường khử và ñộ Brix của dịch ñường trong quá trình ñường hóa
Hình 9 Mẫu phân tích hàm lượng ñường khử và ñộ Brix của dịch ñường sau quá trình
ñường hóa
Nguyễn Thị Giang Thanh (2008) ñã ñưa ra nồng ñộ enzyme glucoamylase tối ưu cho quá trình ñường hoá là 0,6% và của Trần Thị Hồng Chúc (2008) là 0,4%. Thí nghiệm tiến hành khảo sát lại nồng ñộ enzyme glucoamylase tối ưu cho quá trình ñường hóa dựa vào hàm lượng ñường khử và ñộ Brix tạo thành của dịch ñường sau khi ñường hóa. Theo Trần Thị
Hồng Chúc ứng với hàm lượng enzyme glucoamylase sử dụng là 0,4% thì dịch ñường thu
ñược có hàm lượng ñường khử và 0Bx lần lượt là:13,51 % và 19,22 %. Thí nghiệm sẽñược tiến hành ñể tìm ra nồng ñộ enzyme glucoamylase tối ưu nhất cho quá trình ñường hoá dựa vào các kết quảñã nghiên cứu trên.
Kết quả thí nghiệm ñược cho ở Bảng 3
Bảng 3 Hàm lượng ñường khử và 0Bx của dịch ñường ứng với các nồng ñộ enzyme glucoamylase sử dụng
Nồng ñộ enzyme glucoamylase (%) ðộ Brix (%) Hàm lượng ñường khử (%)
0,2 18,7b 17,23c
0,3 19,8ab 18,71b
0,4 19,7ab 18,705b
0,5 20,7a 19,165ab
0,6 20a 20,435a
Ghi chú: các số mang chữ số mũ khác nhau cùng một cột sai khác có ý nghĩa thống kê (P<0.05) theo phép thử LSD
nồng ñộ enzyme glucoamylase ở các mức 0,3 và 0,4%. Nồng ñộ enzyme glucoamylase ở
các mức 0,3%, 0,4%, 0,5% và 0,6% tạo ra dung dịch thủy phân có ñộ Brix không khác biệt ý nghĩa với nhau. Mẫu ứng với nồng ñộ enzyme glucoamylase sử dụng là 0,2% tạo dung dịch thủy phân có ñộ Brix khác biệt có ý nghĩa so với ñộ Brix của các mẫu sử dụng enzyme glucoamylase ở các mức 0,5 và 0,6%. Với kết quả thống kê ở Bảng 3 khi xét vềñộ
Brix của dung dịch sau thủy phân ta ñược nồng ñộ enzyme glucoamylase ở mức 0,3% là thích hợp nhất.
Quá trình lên men là quá trình nấm men sử dụng ñường khử có trong dịch ñường sau quá trình ñường hóa ñể lên men thành rượu etylic và CO2. Do ñó ñể ñánh giá ñược khả năng thủy phân tinh bột của enzyme sau quá trình ñường hóa, ta chủ yếu dựa vào hàm lượng
ñường khử tạo thành sau quá trình ñường hóa. Kết quả thống kê ở Bảng 3 về hàm lượng
ñường khử ta ñược nồng ñộ enzyme glucoamylase ở mức 0,2% tạo ra dung dịch thủy phân có hàm lượng ñường khử khác biệt có ý nghĩa so với hàm lượng ñường khử của các mẫu sử dụng nồng ñộ enzyme glucoamylase ở các mức 0,3, 0,4, 0,5, và 0,6%. Khi sử dụng nồng ñộ enzyme glucoamylase ở các mức 0,3, 0,4, và 0,5% cho ra các dung dịch thủy phân có hàm lượng khử không khác biệt ý nghĩa với nhau. Mẫu ứng với nồng ñộ enzyme glucoamylase là 0,5% khi thủy phân tạo ra dịch ñường có hàm lượng ñường khử không khác biệt ý nghĩa so với hàm lượng ñường khử của mẫu enzyme glucoamylase ở mức 0,6%. Kết quả thống kê hàm lượng ñường khửở Bảng 3 cho thấy mẫu sử dụng nồng ñộ
enzyme glucoamylase thích hợp nhất là 0,5%.
4.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men ñến thời gian lên men chính và chất lượng rượu sau quá trình lên men
Bảng 4 Nồng ñộ rượu của sản phẩm theo tỉ lệ nấm men và ngày lên men
Tỉ lệ nấm men (%) Ngày lên men
0,06 0,08 0,10 0,12 1 2 2 2 2 2 4 5 6 6 3 6 8 9 8 4 9 9,5 10,5 9,5 5 9,5 10 11 9,5 6 10 10 11 10 7 10 10,5 11 10,5 8 10 10,5 11 10,5
Bảng 4 cho thấy sau khi kết thúc quá trình lên men chính, sản phẩm rượu tạo thành ở các nồng ñộ nấm men có sự khác nhau về nồng ñô rượu hay ñộ cồn của sản phẩm nhưng sự
khác nhau rất ít. Tuy nhiên ñây là phương pháp ño ñộ cồn không chính xác do ảnh hưởng của cồn kế, nhiệt ñộ thích hợp ñể ño ñộ cồn, cách ñọc nồng ñộ trên cồn kế, thao tác ño và hàm lượng ñường còn lại trong rượu vì vậy khó có thể dựa vào một yếu tố này mà chọn nồng ñộ tối ưu, cho nên ta sẽ xét tiếp ñến vềñộ trong, hàm lượng tạp chất trong sản phẩm sinh ra. Ở Bảng 4 ta ñược tỉ lệ nấm men 0,1% thì sản phẩm lên men nhanh và ổn ñịnh nhất.
Bảng 5 ðộ trong của sản phẩm rượu theo tỉ lệ nấm men
Tỉ lệ nấm men (%) ðộ trong (%)
0,06 54,25c
0,08 58,05b
0,10 59,85a
0,12 58b
Ghi chú: các số mang chữ số mũ khác nhau cùng một cột sai khác có ý nghĩa thống kê (P<0.05) theo phép thử LSD
Rượu vang là loại rượu từ trái cây hoặc ngũ cốc nhưng không qua chưng cất nên nồng ñộ
của các chất không tan vốn có trong nguyên lệu làm cho dung dịch rượu tạo thành bị ñục do ñó ảnh hưởng ñến tính cảm quan của sản phẩm. Vì vậy, ñộ trong của rượu vang cũng là một trong những yếu tố quyết ñịnh chất lượng của sản phẩm. Rượu vang nếp than có khả
năng lắng tự nhiên nên không cần sử dụng chất trợ lắng cho sản phẩm mà chỉ cần giữ yên dung dịch thì các chất không tan lắng xuống dưới. Rượu ñể càng lâu thì các chất không tan lắng càng nhiều do ñó rượu sẽ càng trong. Kết quả Bảng 5 có ñược là do ñem rượu sản phẩm ño trên máy UV-VIS, rượu càng trong cho sốño trên máy càng lớn.
nghĩa về mặt thống kê theo. Mẫu sử dụng tỉ lệ nấm men 0,10% cho ra sản phẩm có ñộ
trong khác biệt ý nghĩa so với ñộ trong sản phẩm tạo thành cùa các mẫu khi sử dung các tỉ
lệ nấm men là 0,06, 0,08 và 0,12% và ởñó ñộ trong sản phẩm có giá trị cao nhất. Vậy mẫu thích hợp sử dụng cho sản phẩm khi xét vềñộ trong là mẫu có tỉ lệ nấm men là 0,1%. Tỉ lệ nấm men khác nhau ảnh hưởng ñến ñộ trong của rượu do khi lên men ở tỉ lệ nấm men thấp thì lượng con men bị thiếu nên phải ñợi thời gian lên men lâu lượng cơ chất còn lại trong dịch lên men làm ñục sản phẩm, còn lên men ở tỉ lệ cao thì lên men nhanh hơn nhưng nếu cao quá sẽ có lượng men dư trong dịch lên men cũng làm sản phẩm bịñục là do
men Saccharomyces cerevisiae là loại men lên men nổi nó lơ lững trong dịch lên men. Theo kết quả cho ở Bảng 5 ta chọn tỉ lệ lên men thích hợp nhất là 0,1%.
Khi xét ñến hàm lượng tạp chất sinh ra trong các sản phẩm lên men với tỉ lệ nấm men khác nhau ta có kết quả Bảng 6
Bảng 6 Hàm lượng acid và ester của sản phẩm rượu theo tỉ lệ nấm men
Tỉ lệ nấm men (%) Acid (mg/l) Ester (mg/l)
0,06 4740a 9240a
0,08 4620a 9240a
0,10 4620a 9328a
0,12 4620a 9240a
Ghi chú: các số mang chữ số mũ khác nhau cùng một cột sai khác có ý nghĩa thống kê (P<0.05) theo phép thử LSD
Qua Bảng 6 ta thấy hàm lượng tạp chất trong sản phẩm không bịảnh hưởng bởi tỉ lệ nấm men sử dụng khi lên men. Hàm lượng tạp chất sinh ra sau quá trình lên men ở các tỉ lệ nấm men khác nhau không có sự khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê
Tóm lại, tỉ lệ nấm men khác nhau ảnh hưởng ñến thời gian lên men của rượu do khi lên men ở tỉ lệ nấm men thấp thì lượng con men bị thiếu nên thời gian lên men phải dài thì men mới sử dụng hết lượng ñường trong dịch lên men khi ñó mới kết thúc quá trình lên men chính. Ngoài ra, tỉ lệ nấm men khác nhau còn ảnh hưởng tới ñộ trong sản phẩm và không ảnh hưởng ñến lượng tạp chất sinh ra trong sản phẩm lên men. Kết quả thu ñược sau thí nghiệm cho tỉ lệ nấm men tối ưu thích hợp cho quá trình lên men là 0,10%.
4.3 Một số thay ñổi trong quá trình sản xuất và bảo quản sản phẩm theo thời gian ở quy mô xưởng thực nghiệm
Hình 11 Máy nghiền búa Hình 12 Nếp than
Hình 13 ðường hóa dịch ñường Hình 14 Bã nếp
Bảng 7 Kết quả theo dõi sự biến ñổi về pH, ñộ Brix, ñộ cồn và ñường khử của sản phẩm trong quá trình sản xuất và bảo quản sản phẩm ở quy mô xưởng thực nghiệm
pH ðộ Brix (%) Nồng ñộ cồn (%)
ðường khử
(%)
Dịch lên men 4,8 22 0 19,2
Lên men chính 5 ngày 4,2 10 9 4,44
Lên men phụ 3 ngày 4,02 9,6 9,5 3,808
Lêm men phụ 5 ngày 4,02 9,5 10 3,674
Thời gian bảo quản (tuần) 1 3,98 9,5 10 3,674 2 3,98 9,5 10 3,808 3 3,99 9,6 10 3,674 4 3,98 9,4 10 3,674 5 3,98 9,5 10 3,674
Khi lên men, nấm men sử dụng ñường khử ñể lên men nên hàm lượng ñường giảm dần, theo quy tắc ñó thì quá trình lên men triệt ñể khi hàm lượng ñường khử ñạt tới 0 khi ñó nồng ñộ cồn của sản phẩm ñạt cao nhất. Kết quảở Bảng 7 cho thấy hàm lượng ñường khử
còn chúng tỏ rằng nấm men chưa lên men hết lượng ñường nên ñộ rượu của sản phẩm không cao ñều này do nhiều nguyên nhân gây ra có thể do khả năng hoạt ñộng của con men yếu nên không có khả năng lên men hết lượng ñường nhưng nếu ta sử dụng quá nhiều lượng nấm men trong quá trình lên men sẽ làm ảnh hưởng ñến tính cảm quan của sản phẩm (rượu sẽ có mùi men nên không có mùi thơm, ñộ trong sản phẩm giảm do men còn lại trong dung dịch rượu).
Sau khi sản xuất ra sản phẩm ở quy mô xưởng thực nghiệm ta ñem ñi bảo quản ởñiều kiện phòng thí nghiệm. Tiến hành kiễm tra các chỉ tiêu của sản phẩm như ñộ rượu, ñộ trong, hàm lượng tạp chất sau khi lên men và trong thời gian bảo quản có những biến ñổi ra sao. Kết quả theo dõi sản phẩm trong thời gian bảo quản ñược cho ở Bảng 8
Bảng 8 Kết quả theo dõi hàm lượng tạp chất trong quá trình bảo quản sản phẩm ở quy mô xưởng thực nghiệm 63,50 64,00 64,50 65,00 65,50 66,00 66,50 67,00 67,50 68,00 68,50 1 2 3 4 5 Thời gian bảo quản (tuần) ð ộ t ro n g ( % )
Hình 18 ðồ thị biểu diễn ñộ trong của sản phẩm trong quá trình bảo quản theo thời gian ở
quy mô xưởng thực nghiệm
Từ ñồ thị Hình 11 cho thấy ñộ trong của sản phẩm tăng theo thời gian bảo quản do khả
năng tự kết lắng của các chất không tan trong sản phẩm sẽ làm cho sản phẩm ngày càng trong mà không cần sử dụng chất trợ lắng. Thời gian bảo quản (tuần) ðộ trong (%) Acid (mg/l) Ester (mg/l) Aldehyde (mg/l) Methanol (%) 1 65,0 4800 9680 906,3 0,0012 2 67,1 4800 9504 910,8 0,0012 3 67,0 4800 9504 866,8 0,0013 4 67,7 4800 9680 919,6 0,0012 5 67,8 4800 9680 910,8 0,0013
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1 2 3 4 5 Thời gian bảo quản (tuần) H à m l ư ợ n g t ạ p c h ấ t (m g /l ) Acid (mg/l) Ester (mg/l) Aldehyde (mg/l)
Hình 19 ðồ thị biểu diễn hàm lượng tạp chất sinh ra theo thời gian bảo quản ở quy mô xưởng thực nghiệm
Qua Bảng 8 và ñồ thị Hình 19 sau 5 tuần bảo quản sản phẩm ởñiều kiện phòng thí nghiệm