Chọn nguồn nguyên liệu có chất lượng tốt, không bị sâu mọt và ổn định về các thành phần như: màu sắc, hàm lượng tinh bột, … đểđảm bảo chất lượng rượu thành phẩm. Nguyên liệu được ngâm vào nước và làm sạch để tách các chất bẩn bám vào nguyên liệu. Đồng thời quá trình ngâm còn có mục đích là làm mềm gạo, làm gạo trương nở để dễ nấu chín sau này.
Nấu chín
Tinh bột của nếp than có màng tế bào bảo vệ nên enzyme amylase không thể tiếp xúc trực tiếp được. Mặt khác, tinh bột sống không hòa tan trong nước, do vậy khi đường hóa enzyme amylase tác dụng vào rất chậm. Do đó mục đích của công đoạn nấu là nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột, tạo điều kiện biến tinh bột từ trạng thái không hòa tan thành trạng thái hòa tan trong dung dịch, giúp cho quá trình tiếp xúc giữa enzyme amylase và tế bào tinh bột được dễ dàng, làm tăng nhanh hiệu quả của quá trình đường hóa tiếp sau đó. Sau khi nấu hàm lượng ẩm trong nguyên liệu phải đạt 60 - 70%.
Để nguội
Sau khi nấu nguyên liệu phải làm nguội để tiến hành trộn men vì nấm men và nấm mốc phát triển thích hợp ở nhiệt độ 30 - 330C.
Phối trộn
Sau khi làm nguội, rắc men thuốc bắc đã được nghiền mịn vào, trộn đều và cho vào hũ có miệng nhỏ, không đậy nắp trong thời gian 3 giờ để tiến hành ủ mốc. Khoảng thời
Xử lý Nấu chín Làm nguội Phối trộn Nghiền mịn Bánh men thuốc bắc Lên men chính Ủ mốc Chan nước Bổ sung enzym amylase
Lọc Lắng Rượu trong Thành phẩm Lên men phụ và ổn định Bỏ xác Để nguyên xác Rượu đục
Hình 16. Qui trình công nghệ sản xuất rượu nếp than
Gạo nếp than
Làm nhuyễn
Điều vị Cồn Đường
gian này nhằm cung cấp O2 cho quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật. Sau đó bổ sung thêm enzyme amylase vào theo tỷ lệ thích hợp, đậy hũ lên men lại và tiến hành lên men.
Trong thời gian tiến hành ủ mốc thì lượng enzyme amylase do nấm mốc sản sinh ra cùng với lượng enzyme amylase bổ sung vào thì tinh bột sẽ bị thuỷ phân một phần tạo rượu và CO2. Do đó khi dịch đường lên men được khoảng 3 ngày thì tiến hành chan nước (nước đun sôi để nguội) theo tỷ lệ nguyên liệu : nước là 1 : 2 nhằm mục đích là làm loãng dịch lên men để hạ thấp nồng độ rượu vì nếu nồng độ rượu quá cao sẽ ức chế quá trình lên men, mặt khác tạo điều kiện cho enzyme amylase tiếp xúc với tinh bột dễ dàng hơn nhờđó mà nâng cao hiệu suất thu hồi rượu.
Lên men chính
Tiến hành lên men ở nhiệt độ thường. Trong thời gian này sẽ có ba quá trình song song xảy ra, tức nhiên là mức độ các quá trình đó có khác nhau. Ba quá trình đó là quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật, quá trình đường hóa và quá trình rượu hóa.
Lên men phụ và ổn định
Sau khi lên men chính, hàm lượng cồn trong dịch lên men đạt khoảng 7-10%V. Với lượng cồn này rất khó bảo quản và chất lượng rượu không cao. Do đó, ta phải cho thêm cồn vào để tăng hàm lượng cồn trong sản phẩm, làm gia tăng khả năng bảo quản sản phẩm và làm cho rượu ổn định trong giới hạn nhất định. Có thể cho thêm đường vào đểđiều vị cho sản phẩm.
Sau khi cho cồn vào (lượng cồn cho vào tùy theo yêu cầu của người sản xuất và người tiêu dùng), rượu nếp than được tồn trữ ít nhất là 6 tháng để tiếp tục quá trình lên men phụ. Do rượu nếp than là sản phẩm không qua quá trình chưng cất nên trong quá trình lên men chính tạo thành nhiều sản phẩm rượu bậc cao, aldehyde, … ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm như gây đắng, rượu có mùi lạ, … Vì vậy kéo dài thời gian lên men phụ nhằm tạo thời gian dài cho quá trình chuyển những hợp chất rượu bậc cao, aldehyde thành những hợp chất tạo mùi và hương cho sản phẩm.
Thành phẩm
Rượu nếp than có hai dạng: rượu nếp than đục và rượu nếp than trong:
Đối với rượu nếp than trong: sau thời gian lên men chính, tiến hành lọc bằngvải lọc để bỏ phần xác, đồng thời để tách các phần tử không tan và các phần kết tủa trong quá trình lên men ra khỏi dịch lên men. Sau đó để lắng tự nhiên nhằm tiếp tục tách các phần tử có kích thước nhỏ không tan và các phần kết tủa còn sót lại trong dịch lên men sau quá trình lọc. Dịch lên men sau khi qua hai công đoạn lọc, lắng ta sẽ thu được một dung dịch lên men trong suốt gọi là rượu nếp than trong.
Đối với rượu nếp than đục: sau thời gian lên men chính, để nguyên xác. Cả hai loại rượu trên đều có màu sắc và mùi vị đặc trưng riêng của nguyên liệu đưa vào sản xuất. Rượu nếp than khi đạt được một số chỉ tiêu nhất định thì đem đi phân phối.CHƯƠNG III. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 3.1.1. Thời gian địa điểm
Thời gian: từ ngày 26/2/2007 đến ngày 25/5/2007.
Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng - Trường Đại Học Cần Thơ.
3.1.2. Nguyên vật liệu
Gạo nếp than được mua ở chợ An Hòa - Quận Ninh Kiều – TP Cần Thơ, chọn gạo nếp
than có hạt đồng đều, không bị lộn gạo hoặc nếp khác, nếp than chỉ có một màu tím
đậm. Nếp sử dụng trong suốt quá trình thí nghiệm phải mua một lần để tránh sai số.
Chế phẩm enzyme glucoamylase được đặt mua từ công ty hoá chất Sài Gòn, có nguồn
gốc từ vi sinh vật, nhiệt độ tối thích là 600C, pH tối thích là 3.5 – 5.5.
Bánh men thuốc bắc: sử dụng men thuốc bắc Hải Anh Quang, có địa chỉ nơi sản xuất in trên bao bì là: 39 Ấp 3 - Trần Văn Mười – Xã Xuân Thới Thượng - Huyện Hóc Môn – TPHCM (ĐT: 08.7129144, 0913.912753). Men thuốc bắc phải có chứa các vi sinh vật có khả lên men và các vị thuốc bắc có tỷ lệ thích hợp giữa các thành phần để tạo hương cho sản phẩm.
3.1.3. Thiết bị - dụng cụ
Nồi cơm điện.
Chiết quang kế cầm tay.
pH kế. Đường kế. Tỷ trọng kế. Nhiệt kế. Bình lên men có nắp đậy. Bình tam giác.
Cân phân tích. Thiết bịđo độ hấp thụ màu. Một số dụng cụ cần thiết khác trong phòng thí nghiệm. 3.1.4. Hoá chất sử dụng Enzyme glucoamylase. Cồn thực phẩm tinh khiết. Muối NaCl. Đường Acid citric. Nước cất. 3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.2.1. Phương pháp lấy mẫu a. Phương pháp lấy mẫu
Nguyên liệu được chọn như đã trình bày ở phần nguyên vật liệu, bố trí một dãy thí nghiệm với cùng một nguồn nguyên liệu.
b. Phương pháp nghiên cứu
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 4 nhân tố với 3 lần lặp lại. Kết quảđược tính toán bằng thống kê và phân tích phương sai, kiểm định LSD hoặc Duncan.
3.2.2. Phương pháp phân tích
Hình 20.Thiết bịđo độ hấp thụ màu
Hình 19.Thiết bịđo pH Hình 18. Cân phân tích
a. Xác định khả năng thuỷ phân của enzyme glucoamylase
Khả năng thuỷ phân của enzyme glucoamylase có thểđược xác định bằng hai phương pháp:
Kiểm tra hoạt tính của enzyme glucoamylase. Kiểm tra hàm lượng đường của dịch thuỷ phân.
Tuy nhiên phương pháp xác định hoạt tính của enzyme glucoamylase rất phức tạp và khó thực hiện, trong giới hạn của đề tài này chỉ tiến hành theo phương pháp kiểm tra hàm lượng đường của dịch thuỷ phân.
Lượng đường sinh ra trong dịch thủy phân có thểđược biểu thị bằng hàm lượng chất khô hòa tan có trong dịch đường. Lượng đường sinh ra nhiều hay ít sẽ thay đổi tuyến tính với hàm lượng chất khô hòa tan. Do đó có thể căn cứ vào sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch lên men để kết luận về khả năng thủy phân tinh bột của nguồn chế phẩm enzyme glucoamylase sử dụng.
Mặt khác lượng đường sinh ra trong dịch đường hóa sẽ được nấm men sử dụng trực tiếp để lên men tạo thành rượu. Do đó có thể xác định khả năng thủy phân của enzyme glucoamylase dựa vào hiệu suất thu hồi rượu.
b. Nồng độ chất khô hòa tan của dịch đường và dịch lên men
Nguyên tắc: Trong dịch đường hóa và dịch lên men luôn chứa một lượng chất hòa tan, chủ yếu là tinh bột tan, dextrin và đường oligo có số gốc glucose khác nhau. Ngoài ra còn chứa một lượng chất hoà tan khác như: protein, chất khoáng. Các chất này mang tên chung là chất hoà tan hay chất khô của dịch đường và dịch lên men và được đo bằng chiết quang kế cầm tay (Brix kế) ởđiều kiện 200C.
Tiến hành: Dùng đũa thuỷ tinh nhỏ một giọt dịch trong của dịch đường hóa hay dịch lên men lên chiết quang kếđểđo nồng độ chất khô hòa tan của dịch đường. Nếu khi đo nhiệt độ khác 200C thì cần hiệu chỉnh theo phụ lục B.
c. Xác định nồng độ rượu
Lượng rượu tạo thành (độ rượu) có thể xác định gián tiếp bằng cách chưng cất.
Nguyên tắc: Trong dịch lên men có chứa rất nhiều các chất hoà tan như: chất màu anthocyan, khoáng, … và các chất không hoà tan khác như: dextrin, tạp chất, … do đó rất khó có thể xác định độ rượu trực tiếp bằng cách đo tỷ trọng.
Tiến hành:Lượng rượu tạo thành có thể xác định gián tiếp thông qua nồng độ rượu của dịch lên men bằng cách lấy dịch lên men đem chưng cất. Sau đó dùng cồn kế đểđo tỷ trọng của rượu đã chưng cất. Từđó tính được lượng rượu tạo thành.
Muốn đo độ rượu bằng cồn kế ta tiến hành như sau:
- Rót rượu vào ống đo đặt thẳng đứng, ống đo phải sạch, khô và phải tráng qua dung dịch đo. Nhiệt độ khi đo cần làm lạnh hoặc gia nhiệt đến xấp xỉ 200C.
- Từ từ nhúng thước đo vào, buông tay để thước nổi tự do rồi đọc kết quả. Đọc 2 đến 3 lần lấy kết quả trung bình. Khi đọc phải đặt mắt ngang tầm mực chất lỏng và không đọc ở phần lồi (hoặc lõm). Trong mỗi dung dịch đều chứa các chất hoạt động
bề mặt và do đó làm ảnh hưởng tới sức căng bề mặt, chỉ số đọc được trên thước đo, dẫn đến làm tăng hoặc giảm so với nồng độ thực tế.
d. Kiểm tra các chỉ tiêu hoá lý
Rượu sau khi lên men cần phải theo dõi các chỉ tiêu hoá lý sau:
pH:đo bằng pH kế.
Hàm lượng chất khô:đo bằng chiết quang kế.
Màu sắc:đo bằng thiết bịđo độ hấp thụ màu.
e. Đánh giá cảm quan sản phẩm
Đánh giá cảm quan sản phẩm bằng phương pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3251-79). Tiêu chuẩn này xây dựng trên một thang thống nhất có 6 bậc (từ 0 đến 5) và điểm 5 là cao nhất cho một chỉ tiêu.
3.3. NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme glucoamylase bổ sung
đến hiệu suất thu hồi rượu
Mục đích: Tìm ra tỷ lệ enzyme glucoamylase bổ sung thích hợp để tăng tốc độ đường hoá, giúp cho quá trình đường hoá diễn ra một cách triệt để và không bị lãng phí đi một lượng enzyme glucoamylase không có ích do bổ sung quá nhiều. Nhờđó mà nâng cao hiệu suất thu hồi rượu.
Bố trí thí nghiệm:Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên theo phương pháp thừa số 1 nhân tố, 3 lần lặp lại. Mỗi mẫu sử dụng 100 gam gạo nếp than.
Nhân tố A: tỷ lệ enzyme thay đổi ở 4 mức độ.
A0: 0% (mẫu đối chứng) A1: 0,3% A2: 0,5% A3: 1% Tổng số nghiệm thức: A x n = 4 x 3 = 12 nghiệm thức. Với n là số lần lặp lại thí nghiệm.
Sơ đồ thí nghiệm 1
Tiến hành thí nghiệm
Nếp than được xử lý theo sơđồ trên.
Chọn 4 bình tam giác, cho vàomỗi bình tam giác 200 gam xôi nếp than đã được trộn men thuốc bắc với tỷ lệ 0,9%, muối 0,5% và tỷ lệ enzyme glucoamylase bổ sung là A0 (0% ), A1 (0,3% ), A2 (0,5% ), A3 (1% ).
Để tự nhiên ngoài môi trường 2 giờ cho nấm mốc phát triển sinh khối.
Đậy bình tam giác lại bằng nút gòn.
Tiến hành đường hoá ở nhiệt độ phòng trong thời gian thích hợp (3 ngày).
Chan nước theo tỷ lệ nguyên liệu : nước = 1 : 2.
Tiến hành lên men trong thời gian thích hợp (3 ngày).
Kiểm tra độ Brix trong từng ngày lên men.
Kiểm tra pH ở các mốc thời gian 0 ngày, 3 ngày, 6 ngày.
Sau khi kết thúc quá trình lên men, tiến hành đo các chỉ tiêu: màu sắc (mật độ quang A), nồng độ rượu, thể tích dịch lên men.
Lặp lại thí nghiệm thêm 2 lần nữa để có kết quả chính xác hơn.
Ghi nhận kết quả
Hàm lượng chất khô.
Hiệu suất thu hồi rượu.
pH.
Màu sắc.
Đánh giá cảm quan sản phẩm.
Nấu chín
Làm sạch
Nếp than
Để nguội (30 – 350C)
Ngâm (2 giờ)
Trộn
Ủ mốc (3 ngày)
Lên men (3 ngày)
Enzyme amylase W = 60-70% T = 45-60 phút 0,9% men thuốc bắc A0 A1 A2
Hình 21. Sơđồ thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme glucoamylase bổ sung đến hiệu suất thu hồi rượu
Muối (0,5%)
A3
Chan nước Nguyên liệu : nước = 1 :
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng thuỷ
phân của enzyme glucoamylase
Mục đích: Tìm ra nhiệt độ và pH thích hợp nhất cho khả năng thuỷ phân của enzyme glucoamylase.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên theo phương pháp thừa số 2 nhân tố, 3 lần lặp lại. Mỗi mẫu sử dụng 100 gam nếp than.
Nhân tố B: nhiệt độ xử lý thay đổi ở 3 mức độ.
B1: nhiệt độ phòng thí nghiệm.
B2: nhiệt độ thích hợp cho nấm mốc Rhizopus trong men thuốc bắc phát triển (35 – 380C).
B3: nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme glucoamylase 50 - 550C.
Nhân tố C: pH thay đổi ở 3 mức độ.
C1: pH của dịch cháo.
C2: pH = 5,6 (pH tối thích của enzyme glucoamylase trong nấm mốc).
C3: pH tối thích của enzyme glucoamylase nguồn (3,5 – 5,5).
Tổng số nghiệm thức: B x C x n = 3 x 3 x 3 = 27 nghiệm thức. Với n là số lần lặp lại. Sơ đồ thí nghiệm 2 Nấu chín Làm sạch Nếp than Để nguội (30 – 350C) Ngâm (2 giờ) Trộn Ủ mốc (3 ngày) Chan nước Lên men (3 ngày)
Enzyme glucoamylase W = 60-70% T = 45-60 phút 0,9% men thuốc bắc C2
Hình 22. Sơđồ thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng thuỷ phân của enzyme glucoamylase
C3 B1 B2 B3 B2 B3 Muối (0,5%) C1 B1 B2 B3
Tiến hành thí nghiệm
Chọn 9 bình tam giác, cho vàomỗi bình tam giác 200 gam xôi nếp than đã được trộn men thuốc bắc với tỷ lệ 0,9%, muối 0,5% và enzyme glucoamylase với tỷ lệ thích hợp đã được chọn ở thí nghiệm 1.
Tiến hành đường hoá ở 3 mức độ nhiệt độ và pH khác nhau trong thời gian thích hợp (khoảng 3 ngày) theo sơđồ sau:
pH Nhiệt độ C1 C2 C3 B1 B1C1 B1C2 B1C3 B2 B2C1 B2C2 B2C3 B3 B3C1 B3C2 B3C3
Phương pháp tiến hành thí nghiệm hoàn toàn tương tự thí nghiệm 1.
Lặp lại thí nghiệm thêm 2 lần nữa để có kết quả chính xác hơn. Ghi nhận kết quả Hàm lượng chất khô. Hiệu suất thu hồi rượu. pH. Màu sắc. Đánh giá cảm quan sản phẩm.
3.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme glucoamylase
Mục đích: Tìm ra thời điểm bổ sung enzyme glucoamylase thích hợp để phát
huy tối đa hoạt lực của enzyme glucoamylase nhằm làm cho quá trình đường hoá xảy
ra triệt để, nhờđó nâng cao được hiệu suất thu hồi rượu.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên theo phương pháp thừa số 1 nhân tố, 3 lần lặp lại. Mỗi mẫu sử dụng 100 gam gạo nếp than.
