CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1. Kết quả các khảo sát
4.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu đến quá trình lên men
pH của môi trường lên men có tác động trực tiếp đến nấm men, do đó ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men. Nấm men có thể hoạt động trong khoảng pH tương đối rộng. Tuy nhiên, khi pH môi trường cao thì không những nấm men phát triển tốt mà tạp khuẩn cũng phát triển tốt, dễ làm rượu hỏng. Nếu pH môi trường thấp, nấm men chậm phát triển nhưng rượu cũng ít bị nhiễm tạp khuẩn hơn, nhưng nếu pH môi trường quá thấp rượu cũng sẽ bị chua do vi khuẩn lactic hoạt động mạnh sinh ra acid lactic. Do đó, cần phải chọn pH ban đầu thích hợp cho quá trình lên men, để quá trình lên men cho chất lượng rượu tốt.
Trong thí nghiệm này, tôi điều chỉnh pH của dịch trước lên men ở 4 giá trị: 3.4, 3.8, 4.2, 4.6. Sau khi lên men thu được kết quả như sau:
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến các chỉ tiêu hóa lý sau lên men pH ban đầu
Chỉ tiêu sau lên men 3.4 3.8 4.2 4.6
Nồng độ chất khô (0Bx) 12.1 11.4 11.0 11.2
pH 3.23 3.47 3.61 3.75
Độ cồn (%) 6.99 7.21 7.42 7.25
Hàm lượng đường sót (g/100ml) 90.31 83.44 80.55 81.26
6.7 6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5
3.4 3.8 4.2 4.6
pH
Độ cồn (%V)
Độ cồn
Đồ thị 4.3: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến độ cồn tạo thành sau lên men
Đối với các mẫu có pH từ 3.4 đến 3.8 độ cồn thu được tăng dần. Điều này chứng tỏ việc giảm độ chua, tăng dần pH tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển. Mẫu pH 3.4 có độ cồn thấp nhất, chứng tỏ môi trường lên men này có nồng độ ion H+ cao, vượt quá mức bình thường đối với nấm men. Ion H+ nằm trong thành phần môi trường làm thay đổi trạng thái điện tích của thành tế bào nấm men, thay đổi mức độ thẩm thấu chất dinh dưỡng qua màng tế bào, mặt khác làm ức chế phần nào các enzym có trên thành tế bào nấm men. Do đó, nấm men bị ức chế, quá trình lên men rượu yếu, độ cồn tạo thành thấp. Ngoài ra, sản phẩm có độ chua cao cũng không gây được ấn tượng tốt cho người sử dụng, giá trị cảm quan kém.
Khi tăng pH môi trường lên đến 4.6 độ cồn trong rượu có chiều hướng giảm. Ở môi trường này, nấm men tuy phát triển tốt, nhưng đây cũng là khoảng pH thích hợp cho vi khuẩn phát triển. Mặc dù qua giai đoạn nhân giống tăng sinh khối, nhưng khi đưa vào bình lên men, nấm men vẫn trải qua giai đoạn lên men chậm tăng sinh khối trong dịch lên men đến mức độ cần thiết. Chính trong giai đoạn này có sự cạnh tranh giữa nấm men và vi khuẩn. Tuy nhiên, do mật độ nấm men cao nên có khả năng lấn át vi khuẩn, mặt khác do quá trình lên men làm giảm dần pH, tăng nồng độ cồn của môi trường nên ức chế vi khuẩn tạp nhiễm. Vì vậy, quá trình lên men rượu vẫn xảy ra tốt, nhưng cho thấy độ cồn có chiều hướng giảm dần nếu cứ tiếp tục tăng pH ban đầu của dịch lên men.
Mẫu có pH ban đầu 4.2 lên men cho độ cồn cao nhất và lượng đường sót còn lại thấp. Ở pH này, vi khuẩn cũng có khả năng phát triển nhưng yếu và không làm ảnh hưởng đến nấm men.
Xét về mặt hàm lượng cồn thu được thì có 3 mẫu pH 3.8, 4.2, 4.6 chấp nhận được. Xét về mặt giá trị cảm quan, tôi thấy không có sự khác biệt lớn về màu sắc của các mẫu, và màu của dung dịch là màu vàng nhạt, tuy nhiên về hương vị của sản phẩm thì có sự khác biệt khá rõ. Để chọn pH thích hợp, tôi cũng tiến hành thử cảm quan đánh giá mức độ ưa thích của các thành viên đối với 4 mẫu có pH khác nhau.
Đánh giá cảm quan bằng phép thử so hàng: Bốn mẫu pH trên được 10 thành viên nếm và sắp xếp chúng theo thứ tự mức độ ưa thích mà mỗi thành viên cảm nhận được từ cao tới thấp. Mẫu thích nhất được xếp thứ 1 và mẫu ít thích nhất được xếp thứ 4. Kết quả được trình bày ở bảng 4.7.
Bảng 4.7: Kết quả so hàng mức độ ưa thích của các mẫu pH ban đầu
Mẫu pH ban đầu
Người thử
3.4 3.8 4.2 4.6
1 3 2 1 4
2 4 3 1 2
3 4 3 2 1
4 4 3 1 2
5 4 2 1 3
6 2 1 3 4
7 3 4 2 1
8 4 1 3 2
9 3 4 2 1
10 4 3 1 2
Tổng 35 26 17 22
Từ bảng kết quả trên tôi nhận thấy mẫu pH 4.2 là mẫu có tổng cột nhỏ nhất nên được đánh giá là mẫu được ưa thích nhiều nhất. Có lẽ do sự hài hòa về mặt hương vị vừa chua vừa ngọt và có độ rượu vừa phải. Do đó tôi chọn pH 4.2 là pH thích hợp cho quá trình lên men.
4.15. Khảo sát tỉ lệ nấm men bổ sung vào dịch lên men:
Trong các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng và hiệu suất lên men rượu vang, phải chú ý tới tỉ lệ giống cấy, nếu tỉ lệ giống quá ít, lượng tế bào không đủ, thời gian lên men sẽ bị kéo dài, lượng rượu tạo thành không cao. Nếu tỉ lệ giống quá cao, nguồn dinh dưỡng được sử dụng chủ yếu vào việc tăng sinh khối, đến khi quá trình lên men bắt đầu thì không còn cơ chất để tạo cồn, lượng cồn giảm. Trong trường hợp khác, lượng cồn tạo ra quá nhiều, sản phẩm phụ nhiều, rượu thành phẩm có vị đắng và nồng, không được ưa thích. Trên cơ sở đó, thí nghiệm được tiến hành ở 4 tỉ lệ giống 4%, 5%, 6%, 7% (so với dịch lên men) với lượng giống ban đầu là 217×106 tế bào/1ml canh trường, để tìm ra lượng giống cấy phù hợp nhất cho quá trình lên men.
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến các chỉ tiêu hóa lý sau lên men Tỉ lệ nấm men
Chỉ tiêu sau lên men 4% 5% 6% 7%
Nồng độ chất khô (0Bx) 12.7 10.3 9.8 8.7
pH 3.61 3.56 3.49 2.72
Độ cồn (%) 5.62 7.73 8.35 7.24
Hàm lượng đường sót (g/100ml) 93.55 76.82 71.36 61.16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
4% 5% 6% 7%
Tỉ lệ nấm men
Độ cồn (%V)
Độ cồn
Đồ thị 4.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến độ cồn tạo thành sau lên men
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
4% 5% 6% 7%
Tỉ lệ nấm men
Lượng đường sót (g/100ml)
Lượng đường sót
Đồ thị 4.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến lượng đường sót sau lên men Theo lý thuyết cùng một lượng cơ chất, tỉ lệ nấm men càng cao thì lượng cơ chất tiêu hao càng nhiều, lượng cơ chất này được nấm men sử dụng thực hiện quá trình trao đổi chất, phục vụ cho sự phát triển tăng sinh khối cũng như tạo ra sản phẩm lên men như ethanol, CO2… khi tỉ lệ nấm men càng tăng thì độ cồn tạo ra cũng tăng lên, khi quá trình tăng sinh khối dừng lại thì toàn bộ chất dinh dưỡng sẽ được sử dụng triệt để cho quá trình lên men tạo ethanol.
Theo bảng thống kê ta thấy, khi tăng tỉ lệ men giống thì lượng rượu tạo thành tăng dần, sau đó nếu tiếp tục tăng lượng giống cấy thì độ cồn giảm. Điều này chứng tỏ nếu lượng giống cấy ban đầu quá ít (4%) quá trình lên men không triệt để, độ cồn tạo ra thấp, thời gian lên men sẽ phải kéo dài, hiệu suất lên men giảm.
Mặt khác, nếu lượng giống cấy quá nhiều (7%) lượng đường sót lại còn ít nhưng độ cồn trong rượu không tăng mà lại giảm, sản phẩm phụ tạo ra nhiều trong đó có các loại acid làm độ pH giảm mạnh, dịch lên men có vị chua gắt. Điều này chứng tỏ lượng tế bào quá nhiều, nấm men sử dụng một lượng đường lớn cho quá trình tăng sinh khối, mà không sử dụng cho quá trình lên men, dẫn đến hiệu suất lên men giảm, sản phẩm không đạt chất lượng, sản phẩm phụ tạo ra trong quá trình trao đổi chất của nấm men.Với tỉ lệ giống cấy 6% cho độ cồn cao nhất và lượng đường sót còn lại ít.
Xét về mặt giá trị cảm quan, thì không có sự khác biệt lớn về màu sắc của các mẫu tuy nhiên về hương vị của sản phẩm thì có sự khác biệt khá rõ. Để chọn tỉ lệ nấm men thích hợp, tôi cũng tiến hành thử cảm quan đánh giá mức độ ưa thích của các thành viên đối với 4 mẫu có tỉ lệ nấm men khác nhau.
Đánh giá cảm quan bằng phép thử so hàng: Bốn mẫu tỉ lệ nấm men trên được 10 thành viên nếm và sắp xếp chúng theo thứ tự mức độ ưa thích mà mỗi thành viên cảm nhận được từ cao tới thấp. Mẫu thích nhất được xếp thứ 1 và mẫu ít thích nhất được xếp thứ 4. Kết quả được trình bày ở bảng 4.9.
Bảng 4.9: Kết quả so hàng mức độ ưa thích của các mẫu tỉ lệ nấm men
Mẫu tỉ lệ nấm men
Người thử 4% 5% 6% 7%
1 3 1 2 4
2 1 3 2 4
3 4 2 1 3
4 4 3 2 1
5 4 3 1 2
6 1 4 2 3
7 4 2 1 3
8 4 3 1 2
9 4 1 2 3
10 4 1 2 3
Tổng 33 23 16 28
Từ bảng kết quả trên tôi nhận thấy mẫu tỉ lệ nấm men 6% là mẫu có tổng cột nhỏ nhất nên được đánh giá là mẫu được ưa thích nhất, đồng thời đây cũng là mẫu có độ cồn cao nhất, lượng đường sót còn lại ít tạo nên sự hài hòa cho hương vị của rượu vang thành phẩm. Vì vậy tôi chọn tỉ lệ nấm men 6% là thông số tối ưu cho quá trình lên men.
4.16. Khảo sát thời gian lên men chính:
Thời gian lên men là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang. Thời gian của quá trình lên men chính phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ lên men, nồng độ đường trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men sử dụng…
Nếu thời gian lên men quá ngắn, quá trình lên men xảy ra chưa hoàn toàn, lượng đường sót còn nhiều và độ cồn tạo thành thấp, vi sinh vật tạp nhiễm dễ phát triển, chất lượng rượu không cao. Nếu thời gian lên men quá dài, môi trường lên men dễ bị nhiễm các vi sinh vật không mong muốn, đồng thời có thể xảy ra hiện tượng oxy hóa rượu thành acid acetic, làm giảm độ cồn và gây hỏng rượu.
Thông thường, người ta xác định thời điểm kết thúc lên men chính khi nồng độ chất khô của môi trường lên men không đổi sau ít nhất là 6 giờ lên men tiếp. Khi đó, nấm men không còn chuyển hóa đường thành rượu nữa, do độ cồn tạo thành đã đủ để ức chế hoạt động của nấm men, số lượng và hoạt lực của nấm men đã giảm trong suốt thời gian lên men hay chất dinh dưỡng trong dịch lên men đã cạn kiệt.
Để chọn ra thời gian lên men chính có lợi nhất, trong thí nghiệm này tôi khảo sát 4 khoảng thời gian lên men chính khác nhau 4, 5, 6, 7 ngày.
Bảng 4.10: Ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến các chỉ tiêu hóa lý sau lên men
Thời gian lên men chính
Chỉ tiêu sau lên men 4 ngày 5 ngày 6 ngày 7 ngày
Nồng độ chất khô (0Bx) 12.2 9.85 7.86 7.12
pH 3.62 3.59 3.48 3.43
Độ cồn (%) 7.21 9.52 10.92 10.18
Hàm lượng đường sót (g/100ml) 84.54 57.44 41.51 38.26
0 2 4 6 8 10 12 14
Độ cồn Độ Bx
4 5 6 7
Thời gian lên men chính (ngày)
Độ cồn Độ Bx
Đồ thị 4.6: Ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến độ cồn và độ Bx sau lên men
Từ đồ thị và bảng số liệu ta thấy thời gian lên men chính càng kéo dài 4 đến 7 ngày thì lượng cồn tạo ra ngày càng tăng, lượng đường sót lại giảm, nồng độ chất khô còn lại giảm, nhưng càng về sau nồng độ chất khô và lượng đường sót càng giảm ít đi, chứng tỏ nấm men cần một thời gian nhất định để sử dụng triệt để lượng đường có trong dịch quả tạo ra lượng cồn cao nhất
Ở thời gian 4 ngày độ cồn tạo thành thấp ảnh hưởng đến hiệu suất lên men vì trong thời kỳ này, nấm men chủ yếu phát triển thích nghi với môi trường lên men, hô hấp hiếu khí tăng sinh khối do trong bình lên men còn có khí oxy.
Từ thời gian 4 ngày trở đi, lượng cồn tạo ra tăng dần tương ứng với hàm lượng chất khô giảm nhanh trong dung dịch. Như vậy, trong giai đoạn này nấm men đã chuyển sang giai đoạn lên men kỵ khí, chuyển đường thành rượu etylic.
Ở thời gian 6 ngày, lượng cồn tạo ra cao nhất và lượng đường sót còn lại ít.
Nhưng ở thời gian 7 ngày lượng cồn không tăng nữa mà lại có xu hướng giảm nhẹ, đồng thời lượng đường sót còn lại giảm đi không nhiều. Điều này chứng tỏ sự hoạt động tạo cồn của nấm men đã bị đình chỉ, không còn lên men ồ ạt như thời gian đầu.
Để chọn thời gian lên men chính thích hợp, tôi cũng tiến hành thử cảm quan đánh giá mức độ ưa thích của các thành viên đối với 4 mẫu có thời gian lên men chính khác nhau.
Đánh giá cảm quan bằng phép thử so hàng: Bốn mẫu có thời gian lên men chính khác nhau trên được 10 thành viên nếm và sắp xếp chúng theo thứ tự mức độ ưa thích mà mỗi thành viên cảm nhận được từ cao tới thấp. Mẫu thích nhất được xếp thứ 1 và mẫu ít thích nhất được xếp thứ 4. Kết quả được trình bày ở bảng 4.11.
Bảng 4.11: Kết quả so hàng mức độ ưa thích của các thời gian lên men chính khác nhau
Thời gian lên men chính
Người thử 4 ngày 5 ngày 6 ngày 7 ngày
1 4 1 2 3
2 4 3 1 2
3 4 2 3 1
4 3 4 1 2
5 4 2 1 3
6 3 1 4 2
7 3 2 1 4
8 4 3 1 2
9 4 3 1 2
10 3 1 4 2
Tổng 36 22 19 23
Từ bảng phân tích kết quả trên, tôi nhận thấy mẫu có thời gian lên men chính 6 ngày là mẫu có tổng cột nhỏ nhất nên được đánh giá là mẫu được ưa thích nhiều nhất, đồng thời đây cũng là mẫu có độ cồn cao nhất, lượng đường sót còn lại ít, có lẽ do vậy đã tạo nên cảm quan tốt về màu sắc, đồng thời tạo nên hương vị hài hòa cho rượu vang thành phẩm. Vì vậy, tôi chọn mẫu thời gian lên men chính 6 ngày là thông số tối ưu cho quá trình lên men.
Tóm lại: Qua 3 tháng nghiên cứu, trải qua 5 thí nghiệm, tôi đã chọn được những thông số tối ưu chó quá trình lên men rượu vang bưởi như sau: Tỉ lệ pha loãng dịch bưởi với nước 1:3, nồng độ chất khô ban đầu là 22 0Bx, pH ban đầu là 4.2, thời gian lên men chính là 6 ngày, tỉ lệ giống cấy là 6% so với dịch lên men tương đương khoảng 12.3 triệu tế bào/ 1ml dịch lên men.
4.1.7. Đánh giá chất lượng sản phẩm:
4.1.7.1. Các chỉ tiêu hóa lý và chỉ tiêu vi sinh
Bảng 4.12: Kết quả xác định chỉ tiêu hóa lý của rượu vang bưởi sau lên men chính tại phòng thí nghiệm
Stt Chỉ tiêu Kết quả
1 Nồng độ chất khô (0Bx) 7.86
2 pH 3.48
3 Đường tổng (%) 41.51
4 %V 10.92
Bảng 4.13: Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của rượu vang bưởi tại Viện vệ sinh y tế công cộng
Stt Chỉ tiêu Giới hạn tối đa
1 Tổng số vi khuẩn hiếu khí /ml 1,3 ×102 2 E. Coli, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0 3 Coliforms, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0
Theo như kết quả kiểm tra, đa số các chỉ tiêu vi sinh của mẫu sản phẩm rượu vang bưởi đều đạt theo TCVN 7045: 2002. Tuy nhiên, trong các chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm, chỉ tiêu tổng vi sinh vật hiếu khí trong 1ml sản phẩm không đạt, vượt mức cho phép là 1,3 lần. Do tôi chỉ khảo sát quá trình lên men chính, sản phẩm chỉ ở mức độ là rượu vang non. Vì vậy, vi sinh vật hiếu khí chủ yếu là nấm men, nên kết quả kiểm tra như trên là chấp nhận được. Đồng thời, nồng độ cồn trong sản phẩm là 10.92 %V thì rất khó cho những loài vi sinh vật khác phát triển.
Chỉ tiêu này chỉ đạt yêu cầu khi có thời gian lên men phụ khá dài (khoảng vài tuần).
4.1.7.2. Đánh giá thị hiếu:
Như đã nói trong phần phương pháp nghiên cứu, chúng tôi đánh giá thị hiếu sơ bộ và tượng trưng trên thang điểm 9 với 12 thành viên. Kết quả như sau:
Bảng 4.14: Đánh giá thị hiếu
Thành viên 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng Trung bình Mức độ ưa
thích 6 7 7 6 6 7 7 6 6 7 6 6 77 6.4
Điểm Mức độ
chấp nhận 7 8 8 7 7 6 7 7 6 7 6 7 84 7.0
Với điểm tổng kết trung bình mức độ ưa thích 6.4 trên mức cực kỳ yêu thích là 9 điểm và mức độ chấp nhận 7.0 trên mức hoàn toàn chấp nhận là 9, mặc dù với số lượng thành viên tham gia thử là ít, không thể có kết luận chính xác nhưng nhìn chung với kết quả này thì sản phẩm rượu vang từ bưởi của tôi có thể chấp nhận được và có mức độ ưa thích bình thường.
4.1.7.3. Đánh giá chất lượng sản phẩm:
Sử dụng phép thử cho điểm đối với từng chỉ tiêu chất lượng sản phẩm theo thang điểm từ 0 – 5 trên 5 thành viên chúng tôi có kết quả như sau:
Bảng 4.15: Đánh giá chất lượng sản phẩm Điểm chưa có trọng
lượng TV
Chỉ tiêu
1 2 3 4 5
Tổng số điểm
Điểm trung bình
Hệ số quan trọng
Điểm có trọng lượng Độ trong và
màu sắc 4 4 5 5 5 23 4.6 0.8 3.68
Mùi 4 4 4 3 4 19 3.8 1.2 4.56
Vị 4 3 4 4 3 18 3.6 2 7.2
Cộng 4 15.44
Căn cứ vào bảng phân loại chất lượng ở phần phụ lục, chất lượng sản phẩm rượu vang từ bưởi ở loại khá.
Như vậy, nhìn chung, sản phẩm của chúng tôi đạt cả về màu sắc, mùi vị, và được chấp nhận.