nghiên cứu quy trình sản xuất nước lên men từ quả bần

Mục đích của bài nghiên cứu này là xây dựng một quy trình công nghệ sản xuất nước lên mentừ quả bần, xác định các thông số trong quá trình sản xuất để tạo nên hương vị đặc trưng chosản p

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

-o0o -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC

LÊN MEN TỪ QUẢ BẦN

GVHD : Ths Trần Thị Thu Trà SVTH : Nguyễn Ngọc Thu Hằng MSSV : 1091101031

Để hoàn thành bài luận văn này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS Trần Thị Thu Trà, đãtận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Công nghệ thực phẩm, Trường Đại Học KỹThuật Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt thờigian em theo học tại trường Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ lànền tảng cho quá trình nghiên cứu đồ án mà còn là hành trang quý báu- một nền tảng vữngchắc để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin

Xin chân thành cảm ơn đến bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ em trong suốt thời gian em thực hiện

đồ án

Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 09 năm 2012

Sinh viên

Nguyễn Ngọc Thu Hằng

Mục đích của bài nghiên cứu này là xây dựng một quy trình công nghệ sản xuất nước lên men

từ quả bần, xác định các thông số trong quá trình sản xuất để tạo nên hương vị đặc trưng chosản phẩm

Nội dung đồ án bao gồm:

- Tổng quan tài liệu về các nguyên liệu để sản xuất nước quả lên men và nước quả bầnlên men

- Khảo sát một số thông số hóa lý của bần nguyên liệu

- Khảo sát quá trình lên men

Kết quả đạt được:

- Khảo sát được các thông số tối ưu cho quá trình lên men nước quả bần

- Xây dựng quy trình sản xuất nước quả bần lên men

Bố cục đồ án:

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương 2: Vật liệu và phương pháp

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 CÂY BẦN 3

1.1.1 Phân loại thực vật 3

1.1.2 Mô tả 3

1.1.3 Phân bố 4

1.1.4 Thành phần hóa học của quả bần 4

1.1.5 Công dụng và các sản phẩm thực phẩm chế biến từ quả bần 5

1.2 NẤM MEN 8

1.2.1 Hình thái và kích thước 8

1.2.2 Sinh sản 9

1.3 ĐƯỜNG SACCHAROSE 10

1.4 NƯỚC TRÁI CÂY LÊN MEN 11

1.4.1 Giới thiệu về nước trái cây lên men 11

1.4.2 Tình hình sản xuất nước trái cây lên men 12

1.4.3 Quá trình lên men 12

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 23

2.1 GIỐNG VI SINH VẬT, NGUYÊN LIỆU, MÔI TRƯỜNG, HÓA CHẤT 24

2.1.1 Giống vi sinh vật và nguyên liệu 24

2.1.2 Môi trường và hóa chất 24

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.2.1 Mục đích nghiên cứu 25

2.2.2 Sơ đồ nghiên cứu 25

2.2.3 Quy trình công nghệ đề xuất sản xuất nước lên men từ quả bần 26

2.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 26

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nguyên liệu pureé bần 26

2.3.2 Thí nghiệm 2: Xác định công thức phối chế 27

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 31

2.4.1 Phương pháp phân tích hóa lý 31

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 38

3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT PURÉE BẦN NGUYÊN LIỆU 39

3.2.1 Khảo sát tỷ lệ phối chế nguyên liệu thích hợp 40

3.2.2 Xác định pH trước lên men 42

3.2.3 Xác định hàm lượng đường ban đầu 45

3.2.4 Xác định thời gian lên men 48

3.2.5 Khảo sát tỷ lệ men giống 50

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

4.1 KẾT LUẬN 55

4.2 KIẾN NGHỊ 56 Tài liệu tham khảo

Phụ lục A

Phụ lục B

Phụ lục C

Bảng 1 2: Thành phần hóa học của puree bần 4

Bảng 1 3: Hàm lượng 9 hợp chất hoạt tính sinh học được chiết tách từ quả bần 4

Bảng 1 4: Công thức 3 mẫu nước bần 6

Bảng 1 5: Kết quả phân tích cảm quan của 3 mẫu nước bần 7

Bảng 1 6: Thông số hóa lý của mẫu nước bần 911 sau 30 ngày bảo quản 7

Bảng 1 7: Yêu cầu kỹ thuật của đường tinh luyện và đường cát trắng 11

Bảng 1 8: Chỉ tiêu vi sinh của đường tinh luyện 11

Bảng 2 1: Tiêu chuẩn chất lượng đường tinh luyện Biên Hòa 24

Bảng 2 2: Công thức phối chế khảo sát tỷ lệ purée bần: nước 27

Bảng 2 3: Công thức phối chế khảo sát pH trước lên men 28

Bảng 2 4: Công thức phối chế khảo sát hàm lượng đường ban đầu 29

Bảng 2 5: Công thức phối chế khảo sát thời gian lên men 29

Bảng 2 6: Công phức phối chế khảo sát tỷ lệ men giống bổ sung 30

Bảng 2 7: Bảng xác định hàm lượng đường khử 32

Bảng 2 8: Bảng điểm về mùi của sản phẩm nước quả bần lên men 36

Bảng 2 9: Bảng điểm về vị của sản phẩm nước quả bần lên men 36

Bảng 2 10: Bảng điểm về màu sắc của sản phẩm nước quả bần lên men 37

Bảng 2 11: Các mức chất lượng 37

Hình 1 1 Cây, lá, hoa, quả bần 3 Hình 1 2 Sản phẩm mứt bần (bên trái) và bột bần (bên phải) 8 Hình 1 3 Hình thái tế bào nấm men 9

Hình 3 1 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế đến các chỉ tiêu chất lượng của nước bần lên men 41 Hình 3 2 Ảnh hưởng của pH ban đầu tới các chỉ tiêu chất lượng của nước bần lên men 44 Hình 3 3 Ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu tới các chỉ tiêu chất lượng của nước bần lên men 47 Hình 3 4 Ảnh hưởng của thời gian lên men tới các chỉ tiêu chất lượng của nước bần lên men

50

Hình 3 5 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến các chỉ tiêu chất lượng của nước bần lên men.52 Hình 3 6 Sản phẩm nước quả bần lên men 53

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là một nước nhiệt đới có nền nông nghiệp phát triển, hoa quả phong phú với sảnlượng dồi dào Tuy nhiên, còn một số loại cây chưa được khai thác tốt làm lãng phí nguồnnguyên liệu sẵn có Mặt khác,trong những năm gần đây, nhu cầu về thức uống có cồn ở nước

ta ngày một tăng cao Vì vậy, đã có nhiều sản phẩm thức uống từ các loại trái cây tự nhiênvừa tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có, vừa góp phần đa dạng hóa sản phẩm đồ uốngtrên thị trường

Sản phẩm nước quả lên men là một sản phẩm mới có giá trị dinh dưỡng cao đồng thời có lợicho sức khoẻ Sản phẩm này hiện nay đang là một loại đồ uống giải khát rất được ưa chuộngtrên thị trường Thế giới Hàm lượng cồn không cao trong sản phẩm tạo nên sự kích thích tiêuhoá, khiến bữa ăn trở nên ngon miệng mà không gây say như một số sản phẩm đồ uống cócồn khác

Nghiên cứu sản xuất nước quả lên men từ quả bần là một hướng đi nhằm tận dụng nguồnnguyên liệu chưa được khai thác mà còn góp phần cải thiện đời sống của người dân vì cây bần

đa số mọc ở những vùng đất ngập mặn hay ven biển, bờ sông nhằm giữ đất chống sạt lở…Bần còn góp phần bồi đắp cho những bờ sông, là một loại cây chắn gió tốt ở những bãi bồi,ven biển Trong dân gian, người dân dùng loại quả này để nấu canh chua, ăn sống, trong khimột cây bần có thể cho rất nhiều trái, sản lượng bần nhiều mà khả năng tiêu thụ không caodẫn đến một lượng lớn bần không được sử dụng gây ra tình trạng lãng phí Thực trạng trênđòi hỏi cần phải có giải pháp để tăng giá trị sử dụng của quả bần Hiện nay, cũng có nhữngsản phẩm chế biến từ quả bần như: mứt bần, bột bần [19, 20] Tuy nhiên, công nghệ chế biếnnước quả bần lên men thì chưa được nghiên cứu ở Việt Nam Vì vậy, nghiên cứu công nghệsản xuất nước lên men từ quả bần là một sản phẩm mới Sản phẩm này không những góp phầngiải quyết đầu ra cho quả bần mà còn góp phần đa dạng hoá sản phẩm đồ uống có cồn trên thịtrường nước giải khát ở nước ta

Chính vìnhững lý do trên mà đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất nước lên men từ bần”được tiến hành

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 CÂY BẦN

1.1 Phân loại thực vật

 Tên Việt Nam: Bần chua, bần ổi hay còn gọi là cây Thủy Liễu

 Tên Latin: Sonneratia caseolaris.

1.2 Mô tả

Cây bần là dạng cây gỗ, cao khoảng 15– 20m, có khi cao tới 25m, cành non màu đỏ, 4 cạnh,

có đốt phình to Cây có nhiều rễ thở, mọc thành từng khóm quanh góc, vượt lên trên mặt bùnkhoảng 20cm

Vì sống trong môi trường bùn mềm, nhiều acid mùn nên đứng vững bám vào bùn giữ phù sa

và cần oxy nên cây phát triển tạo ra hệ thống rễ mạng lan rộng với diện tích khá lớn

Lá mọc đối, dày, giòn, hơi mọng nước, hình bầu dục, hay hình trái xoan, dài 5- 13cm, rộng 5cm, với phần dưới rộng hay thon nhọn hay tròn, phiến lá nguyên Cuống và một phần gânchính màu đỏ, gân giữa nổi đỏ ở cả 2 mặt, cuống dài 0.5- 1.5cm

2-Cụm hoa ở đầu cành, có 2- 3 hoa, nụ hoa tròn Đài hoa hợp ở gốc, có 6 thùy dày và dai, mặtngoài màu lục, mặt trong màu tím hồng Nhị có chỉ hình sợi, bao phấn hình thận Bầu hìnhcầu dẹt, vòi dài, đầu hơi tròn

Qủa mọng, đường kính 4- 8cm, cao 2.8- 4cm, gốc có thùy đài xòe ra Hạt nhiều, dẹt [1]

1.4 Thành phần hóa học của quả bần

Theo nghiên cứu của Englberger và cộng sự (2003), Ramulu và Rao (2003), Li và cộng sự(2002), Sanchez- Castillo và cộng sự (1998), khi tiến hành khảo sát hàm lượng xơ hòa tan, xơ

không tan, Phospho và Canxi trong một số trái cây nhiệt đới thì quả Sonneratia caseolaris

nằm trong nhóm có hàm lượng cao nhất Các giá trị này thể hiện qua bảng 1.1

Bảng 1 1: Thành phần hóa học của puree bần [1]

1.5 Công dụng và các sản phẩm thực phẩm chế biến từ quả bần [1]

1.5.1 Công dụng và một số nghiên cứu về quả bần

Theo y học dân gian, quả bần là thuốc độc đối với ấu trùng muỗi (Devi và cộng sự, 1997).Qủa bần được sử dụng làm thuốc cầm máu, chữa bệnh trĩ, ho, trị giun, làm thuốc đắp bonggân (Bandaranayake, 2002) Ngoài ra, nó còn chứa các chất có hoạt tính bảo vệ gan(Charoenteeraboon và cộng sự, 2007) Bên cạnh đó, bên trong quả bần có oleanolic acid cótác dụng ức chế mạnh enzyme glucosidase Chất này đã được Ashok Kumar Tiwari và cộng

sự nghiên cứu chiết tách vào năm 2010 để ứng dụng vào thuốc trị bệnh tăng đường huyết Qủa bần được biết đến trong hệ sinh thái rừng ngập mặn Mặc dù hệ thống rừng ngập mặnbảo vệ môi trường sinh thái của trái đất, đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho loài người, nhưngdiện tích của chúng vẫn giảm trên bề mặt trái đất (Kathiresan và Bingham, 2001) và được xếpvào loại bị đe dọa nhiều nhất của môi trường ven biển, là do sự phát triển của các quốc giatrong khu vực nhiệt đới (Saenger và cộng sự, 1983) Sự hủy hoại chúng không được kiểm soátđúng mức, mặc dù đã có nhiều điều luật và chính sách bảo vệ rừng ngập mặn (Foell, Harison

và Stirat, 1999) Do đó, việc tạo động lực thúc đẩy người dân sống ở các vùng này bảo vệrừng ngập mặn bằng cách giúp họ có công ăn việc làm, kiếm được nguồn thu nhập từ chúng,

có thể là cách làm hiệu quả nhất để bảo vệ rừng ngập mặn

Xuất phát từ ý tưởng trên, quả bần đã được các nhà công nghệ chú ý, vì nó không những cócác hoạt chất có lợi cho sức khỏe mà khi chín còn có hương thơm và vị rất đặc trưng có thểđược sử dụng để tạo ra những sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng và cảm quan Tuynhiên, theo L P Jayatissa và cộng sự (2006) thì vì một số lý do mà quả bần mới chỉ được bắtđầu nghiên cứu từ những năm gần đây như:

 Qủa bần ở một số vùng bị tấn công bởi một loại côn trùng lạ, mà không có biểu hiệnnào khác thường từ bên ngoài, nên rất khó phân loại.

 Lớp vỏ ngoài của quả rất mỏng phải được loại bỏ, đây là công việc chưa thể cơ giớihóa

 Qủa bần khi chín không thể bảo quản ở nhiệt độ phòng quá một ngày

với lực lớn có thể nghiền nát chúng và tạo vị đắng cũng như làm đổi màu thịt quả

 Sự hóa nâu cùng với mùi vị lạ của thịt quả phát triển rất nhanh Sự thu nhận purée vớicách thông thường trong vòng 12 giờ không thể áp dụng Sử dụng máy nghiền với áplực lớn cũng làm gia tăng tốc độ hóa nâu

1.5.2 Các sản phẩm thực phẩm từ quả bần

Qủa bần chín rụng, được thu nhặt, phân loại, rửa với nước chlorine, tiếp theo qua quá trình xử

lý nhiệt với Sodium Metabisulphide (SMS), rồi được mang đi cấp đông Khi pha chế thì thịtquả được rã đông và pha loãng với nước theo tỷ lệ thịt quả: nước (w/w) là 2:1 theo công thứcsau:

Bảng 1 3: Công thức 3 mẫu nước bần [1 ]

Thành phần Mẫu 110 Mẫu 911 Mẫu 308

230g350g416mL3g0.35g1.1g

200g350g445g3g0.35g1.1gSau đó tiến hành đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi thơm, hình thức, hương vị, cấu trúc,mức độ chấp nhận được tiến hành đánh giá bởi 35 người thử không qua huấn luyện Kết quảđược xử lý bởi phần mềm phân tích thống kê MINITAB theo kiểm định Friedman ở độ tincậy 0.05% cho kết quả ở bảng sau:

Bảng 1 4: Kết quả phân tích cảm quan của 3 mẫu nước bần [1 ]

Đặc tính cảm quan P value Tổng các dãy

110 308 911 Mẫu tốt nhất

48.0 67.5 94.5 77.0 60.5 72.5 66.0 63.0 81.0 72.0 67.0 71.0 65.0 59.5 85.5 62.5 54.0 93.5

911110911110911911Bảng kết quả cảm quan cho thấy có dấu hiệu khác nhau về sự cảm nhận màu sắc (p= 0.0000)

và cấu trúc (p= 0.0050) giữa 3 mẫu 110, 308, 911 Tuy nhiên, lại không có sự khác nhau vềcảm nhận mùi (p= 0.1250), hình thức (p=0.0700) và hương thơm (p= 0.8190) giữa 3 mẫu.Mẫu 911 có tổng các dãy về màu sắc, hình thức, cấu trúc và mức độ chấp nhận cao nhất Do

đó, mẫu 911 được chọn là mẫu tốt nhất trong nghiên cứu này

Sau 30 ngày bảo quản đầu thì sự thay đổi của các thông số hóa lý của mẫu nước bần 911 thểhiện:

Bảng 1 5: Thông số hóa lý của mẫu nước bần 911 sau 30 ngày bảo quản [1 ]

Thời gian bảo quản

(ngày)

Mẫu 911

pH Brix Độ acid30

31323334

3.8 52 1.39 3.8 52 1.39 3.8 52 1.39 3.6 52 1.42 3.6 52 1.42Kết quả cho thấy không có dấu hiệu nào về sự tạo khí, sự thay đổi màu sắc, tăng độ chua, pháttriển của nấm mốc và các đặc tính hóa lý khác xảy ra sau 30 ngày bảo quản

Ở Việt Nam, sản phẩm thương mại đầu tiên của quả bần được sản xuất bởi cơ sở của bà VõThị Cúc, ở xã Long Đức (TP Trà Vinh) Sản phẩm gồm bột bần nấu canh chua và mứt bần.Trái bần vừa chín tới, được gọt sạch vỏ và chà sát vào rổ, tách hạt, tạp chất để lấy bột Từnguyên liệu bột bần cho thêm các gia vị như ớt, muối, bột ngọt và dùng lửa nhỏ để cô đặcthành dạng paste để nêm cho các món như: canh chua, lẩu cá Bột bần pha chế thêm đườngphèn, mạch nha cho ra sản phẩm mứt bần, kẹo bần Hai sản phẩm này hiện đang được bày bán

ở siêu thị CO.OPMART với giá 15.000VNĐ/hộp, sản phẩm mứt bần (350g/hộp), bột bần(300g/hộp) [19, 20].

2 NẤM MEN

2.1 Hình thái và kích thước [3]

Nấm men là tên chung dùng để chỉ nhóm nấm cấu tạo đơn bào Nấm men với số giống hiệnbiết là 39 và 349 loài (theo Lodder, 1970) hoặc 66 giống và 483 loài (theo J.A Barnelt, R.W.Payne & D Yarrow, 1983)

Nấm men thường được sử dụng trong sản xuất nước lên men là các chủng thuộc giống

Saccharomyces Nó nằm trong giới nấm (Fungi), thuộc nấm nhân thật (Eumycophyta) (theo

Tế bào nấm men Saccharomyces thường hình tròn, hình trứng, hình bầu dục, hình dài hoặc hình elip Hình dạng, kích thước tế bào nấm men Saccharomyces tương đối ổn định với các

Hình 1 2 Sản phẩm mứt bần (bên trái) và bột bần (bên phải) [19, 20]

chủng loại trong điều kiện bình thường Ngoài ra, chúng còn phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy

và tuổi Kích thước tế bào thay đổi rất nhiều tùy thuộc giống, loài, chủng Nói chung, kíchthước tế bào nấm men khá lớn, to hơn tế bào vi khuẩn một cách rõ rệt Các loài nấm men đơnbào được sử dụng trong công nghiệp thường có kích thước (3- 5) x 5 x 10 µm, nặng 10- 12pg(1pg = 10-12g) Trong tự nhiên, chúng có mặt ở khắp mọi nơi: trong hoa quả, trong đất,nước…

2.2 Sinh sản [15]

Ở nấm men có 3 hình thức sinh sản:

 Sinh sản sinh dưỡng: là hình thức sinh sản đơn giản nhất của nấm men Có 2 hình thứcsinh sản sinh dưỡng: nảy chồi và hình thức ngang phân đôi tế bào như vi khuẩn Ởhình thức nảy chồi, từ một cực của tế bào mẹ nảy chồi thành một tế bào con, sau đóhình thành vách ngăn ngang giữa hai tế bào Tế bào con có thể tách khỏi tế bào mẹhoặc có thể dính với tế bào mẹ và lại tiếp tục nảy chồi làm cho nấm men giống nhưhình dạng cây xương rồng tai nhỏ

 Sinh sản đơn tính: bằng hai hình thức bào tử túi và bào tử bắn

 Sinh sản hữu tính: do hai tế bào nấm men kết hợp với nhau hình thành hợp tử Hợp tửphân chia thành các bào tử nằm trong nang, nang chín bào tử được phát tán ra ngoài.Nếu hai tế bào nấm men có hình thái, kích thước giống nhau tiếp hợp với nhau thì

Hình 1 3 Hình thái tế bào nấm men[16]

được gọi là tiếp hợp đẳng giao Nếu hai tế bào nấm men khác nhau thì được gọi là tiếphợp dị giao.

Trong chu trình sống của nhiều loại nấm men, có sự kết hợp các hình thức sinh sản khác nhau

Ở nấm men Saccharosemyces cerevisiae thì chu trình sống có 2 giai đoạn đơn bội và đa bội.

Đầu tiên, tế bào sinh dưỡng đơn bội (n) sinh sôi nảy nở theo lối nảy chồi Sau đó, hai tế bàođơn bội kết hợp với nhau, có sự trao đổi của tế bào chất và nhân hình thành tế bào lưỡng bội(2n) Tế bào lưỡng bội lại nảy chồi (sinh sản sinh dưỡng) thành nhiều tế bào lưỡng bội khác,cuối cùng hình thành hợp tử Nhân của hợp tử phân chia giảm nhiễm thành 4 nhân đơn bội.Mỗi nhân đơn bội được bao bọc nguyên sinh chất, hình thành màng, tạo thành 4 bào tử nằmtrong một túi và gọi là bào tử túi Khi túi vỡ, bào tử ra ngoài phát triển thành tế bào dinhdưỡng và lại phân chia theo lối này rồi lại tiếp tục chu trình sống

3 ĐƯỜNG SACCHAROSE [1]

Đường saccharose là chất tạo ngọt rất phổ biến trong sản xuất bánh kẹo Saccharose là mộtcarbonhydrate có công thức phân tử là C12H22O11, là disaccharide do 2 monosaccharide là D-glucose và D-fructose tạo thành Đường saccharose tồn tại dưới dạng tinh thể nhưng cũng cóthể tồn tại dưới dạng vô định hình nhưng không bền

đảo Thông thường, saccharose ít hút ẩm nhưng khi đun nóng ở nhiệt độ cao (khoảng từ

1300C) thì có khả năng hút ẩm mạnh, còn đến 1600C thì bắt đầu xảy ra phản ứng caramel hóa.[4]

Bảng 1 6: Yêu cầu kỹ thuật của đường tinh luyện và đường cát trắng theo TCVN

1695-87 [1]

Chỉ tiêu Đường tinh

luyện

Đường cát trắng Thượng hạng Hạng I Hạng II

ngọt, không có mùi vị lạ

Bảng 1 7: Chỉ tiêu vi sinh của đường tinh luyện theo TCVN 1695- 87 [1]

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

4 NƯỚC TRÁI CÂY LÊN MEN [2], [6]

Nước trái cây lên men là sản phẩm của quá trình lên men rượu chưa kết thúc Dựa vào nguồnnguyên liệu mà ta có các sản phẩm như: nước giải khát lên men từ sơ ri, dứa, cam, chanh…Tùy theo yêu cầu mà có hoặc không bổ sung CO2 vào sản phẩm

Đặc điểm sản phẩm:

 Nồng độ chất hòa tan trong sản phẩm: 5- 8%

 Độ chua: 2- 40

 Thời gian tàng trữ để ổn định chất lượng: 5- 6h

Nước trái cây lên men là thức uống bổ dưỡng nhất, chứa nhiều chất dinh dưỡng, vitamin,khoáng chất, men vi sinh tốt cho tiêu hóa, có độ cồn thấp phù hợp cho mọi lứa tuổi, cồnethylic trong nước lên men tự nhiên rất tinh khiết

So với các loại siro trái cây thì nước trái cây lên men ngon và sẽ có tác dụng giải nhiệt hơnnhiều CO2 thoát ra do phản ứng lên men sẽ hòa tan vào nước giải khát, sau đó tác dụng với

các chất hoặc nguyên tố có trong thành phần của nước giải khát, tạo ra các ester đơn giản vàphức tạp nên có mùi thơm và vị dịu hơn Giải nhiệt tốt hơn vì CO2 sẽ bay hơi và thu nhiệt, do

đó tạo cho ta cảm giác mát và khoan khoái

4.2 Tình hình sản xuất nước trái cây lên men

4.2.1 Tình hình sản xuất trên thế giới

Ngành sản xuất nước trái cây lên men đã có từ lâu đời và đang phát triển với tốc độ rất nhanh.Trong số các loại nước giải khát thì đây được coi là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỷXXI nên các quốc gia như: Mỹ, Hà Lan, Đức, Nhật, Trung Quốc, Úc… đã và đang tập trungnghiên cứu và sản xuất các loại nước lên men như xoài, dứa, nho, dâu, táo, lê, mơ, vải, khế…

có chất lượng rất cao có thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người

4.2.2 Tình hình sản xuất tại Việt Nam

Nước ta có khí hậu nóng khô nên nhu cầu sử dụng nước giải khát rất lớn Trái cây ở Việt Nam

vô cùng phong phú, đa dạng hoàn toàn có thể đáp ứng được nhu cầu về nguyên liệu

Đã có những nghiên cứu sản xuất nước ép và rượu vang từ trái cây như: dứa, nho, dâu tây…Việc nghiên cứu nước lên men từ trái cây là hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chungcủa thế giới và khu vực

4.3 Quá trình lên men

Lên men là quá trình trao đổi cơ chất dưới tác dụng của enzyme tương ứng gọi là chất xúc tácsinh học Tùy theo sản phẩm tích tụ sau quá trình lên men mà người ta chia thành nhiều kiểulên men khác nhau Tuy nhiên, có 2 hình thức lên men là lên men hiếu khí và lên men kỵ khívới sự có mặt của nấm men, chúng sẽ chuyển hóa đường thành ethanol và CO2

4.3.1 Phương pháp lên men

Lên men tự nhiên: sử dụng nấm men có sẵn trên vỏ hoặc bổ sung từ dịch lên men trước Chấtlượng lên men thấp và dễ bị tạp nhiễm

Lên men từ chuẩn nấm men thuần chuẩn: nhân giống trong phòng thí nghiệm hoặc nhà xưởngtrong điều kiện vô trùng, không có tạp khuẩn Thời gian lên men nhanh, lượng đường trongdịch quả được lên men triệt để, nồng độ cồn thu được cao hơn trong lên men tự nhiên 0.1- 10,màu sáng hơn, hương vị thanh khiết hơn

4.3.2 Cơ chế lên men

Đây là quá trình lên men từ đường của trái cây do S.cerevisiae, phương trình tổng quát như

sau:

C6H1206  2C2H5OH + 2CO2 + 27KcalNấm men phát triển tốt trong môi trường hiếu khí nhưng gặp điều kiện không khí sẽ bắt đầulên men Đường và chất dinh dưỡng được nấm men hấp thụ sau đó đường được chuyển hóathành acid pyruvic, là cơ chất đầu tiên để tạo rượu ethylic Ethylic và CO2 khi được hìnhthành sẽ thoát ra ngoài khuếch tán nhanh vào môi trường xung quanh Nhiệt độ tối ưu cho lênmen là 20- 300C

4.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Trong sản xuất, ngoài việc lựa chọn chủng nấm men người ta còn phải nghiên cứu các điềukiện phù hợp nhất để đạt hiệu quả cao như:

a Ảnh hưởng của nồng độ đường

Nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn giản đặc biệt là maltose và saccharose.Trong dịch lên men, ngoài đường ra, phải bổ sung thêm một số nấm men cần thiết cho nấmmen như các muối amon, các muối phosphate và đạm như ure Nồng độ đường thích hợp từ18- 22%, nếu cao hơn thì khả năng lên men giảm và ngược lại nếu nồng độ đường thấp sẽkhông tạo điều kiện cho quá trình lên men Thường thì nồng độ đường từ 30- 35% thì quátrình lên men bị đình chỉ

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt động sống của nấm men, cụ thể là nấm men S.

cerevisiae trong quá trình lên men nước trái cây Qúa trình lên men thích ứng ở nhiệt độ

28-300C, ở nhiệt độ 500C trở đi và dưới 00C thì nấm men không hoạt động Trong thực tế, người

ta có thể lên men ở nhiệt độ trong khoảng 4- 280C tùy theo yêu cầu

c Ảnh hưởng của pH môi trường

pH có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men Nấm men có thể phát triển trong môitrường pH từ 2- 8, nhưng thích hợp nhất từ 4- 4.5 Vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH = 4.2 vàcao hơn, khi thấp hơn mức này chỉ có nấm men có thể phát triển được Vì thế, trong quá trìnhlên men nên điều chỉnh pH < 4 Khi pH = 8 nấm men phát triển rất kém, ngược lại vi khuẩnphát triển rất mạnh Ở pH = 3.8 nấm men phát triển rất mạnh thì hầu như vi khuẩn chưa pháttriển

Để tạo pH thích hợp trong môi trường nuôi cấy nấm men người ta thường bổ sung vào môitrường lên men một loại acid không gây ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men.

d Ảnh hưởng của oxy

Oxy là thành phần quan trọng trong phát triển sinh khối của tế bào nấm men Tuy nhiên, nó lànguyên nhân gây hư hỏng sản phẩm trong các công đoạn kế tiếp

Lên men nước trái cây là một loại lên men kỵ khí nhưng lên men trong giai đoạn đầu tiên nhấtthiết phải cho dịch lên men tiếp xúc với oxy để cho nấm men sinh trưởng và phát triển.Nhưng oxy chỉ cần có ít trong giai đoạn đầu, khi dịch lên men đã đạt số lượng tế bào nấmmen thì ngăn chặn dịch lên men tiếp xúc với oxy để nấm men tiến hành quá trình lên menchuyển hóa đường thành rượu và CO2

e Ảnh hưởng của nồng độ rượu và CO 2

Rượu và CO2 có tác dụng kìm hãm sự sinh trưởng và khả năng lên men của nấm men Sự sinhtrưởng của nấm men bị chậm lại khi nồng độ rượu có trong môi trường lên men là 1% Đa sốnấm men lên men được ở nồng độ rượu từ 12- 14%, chỉ có một số ít lên men từ 17- 20% Khí

CO2 ức chế sự lên men nhưng việc thoát khí CO2 lại có tác dụng tốt cho quá trình lên men

f Ảnh hưởng của số lượng tế bào nấm men

Số lượng tế bào nấm men cho vào dịch lên men ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men Nếu

số lượng tế bào nấm men cho vào thích hợp thì quá trình lên men diễn ra tốt và hiệu suất thuhồi cao, chất lượng sản phẩm tốt hơn Nếu số lượng nấm men cho vào quá ít thì tốc độ lênmen chậm Sinh khối tế bào nấm men quá nhiều thì môi trường dịch lên men không đủ chonấm men phát triển, tế bào nấm men sẽ chết dần, sản phẩm sinh ra mùi vị lạ, phí một lượngnấm men đáng kể

4.3.4 Các sản phẩm phụ tạo thành trong quá trình lên men

Khi lên men bên cạnh các sản phẩm chính là rượu ethylic và khí CO2 còn có nhiều sản phẩmphụ khác như acid acetic, glycerin, acetaldedyde Ngoài ra, các vi khuẩn lactic còn tạo ra một

số sản phẩm khác có vai trò quan trọng trong tạo hương vị riêng

4.3.5 Quy trình sản xuất nước trái cây lên men

a Quy trình công nghệ

Sơ đồ 1 1 Quy trình công nghệ nước quả lên men

Nguyên liệuLựa chọn- Phân loại

Rửa

Xử lý sơ bộThu dịch quảPhối chế dịch lên menDiệt khuẩnLên men chínhLắng cặn- Tách men, làm lạnh

Lên men phụLọc trong

CO

2

Bao bì

b Thuyết minh quy trình

 Lựa chọn và phân loại nguyên liệu

 Mục đích:

Nhằm loại trừ những quả không đủ qui cách như sâu bệnh, men mốc, thối hỏng hay không đạtyêu cầu về độ chín… đồng thời phân loại nguyên liệu đồng đều về kích thước, trọng lượng,màu sắc và độ chín để dễ dàng cho việc cơ giới hóa trong các bước xử lý tiếp theo Vì là nướcquả lên men, nên nếu có những quả bị dập chút ít thì vẫn có thể tận dụng khi loại bỏ phần đã

bị dập đi, thực hiện trong quá trình xử lý sơ bộ (cắt, gọt) sau này Quan trọng nhất là yêu cầu

về độ chín, quả chín đồng đều thì đồng đều về thành phần hóa học sẽ dễ kiểm soát về chấtlượng hơn

 Phương pháp thực hiện:

Có 2 phương pháp:

Phương pháp thủ công: làm bằng tay trên băng chuyền

Phương pháp cơ giới hóa: sử dụng máy phân loại theo dấu hiệu phân chia kích thước, trọnglượng, màu sắc, độ nhẵn, độ chín và lựa chọn thông số phân chia thích hợp

Phân loại theo kích thước: dùng máy phân cỡ kiểu trục tròn, bộ phận phân loại là những cặptrục hình côn hoặc hình trụ, đối với hình côn thì các quả được phân loại dọc theo chiều dàithân côn, đối với hình trụ thì các quả được phân loại dựa vào khoảng cách khác nhau giữa cáctrụ, thường dùng cho các quả tương đối cứng, dạng hình tròn (lê, táo, cam, bưởi…)

Dùng máy phân loại theo kiểu rây lắc nhiều tầng, tầng trên cùng mắt rộng nhất, tầng cuốicùng mắt nhỏ nhất, hệ thống rây chuyển động lắc nhờ bộ phận chấn động Dùng để phân loạinhững nguyên liệu có kích thước nhỏ như lê, mận

Dùng tế bào quang điện phân loại theo màu sắc: sử dụng với các loại quả yêu cầu độ chínđồng đều trên tòan quả; không dùng với các loại quả có vỏ sần sùi như khóm

 Mục đích:

Nhằm loại trừ các tạp chất như đất, cát, bụi, dư lượng thuốc trừ sâu và đáng quan tâm nhất làcác vi sinh vật theo bùn đất bám vào quả Nếu không có quá trình rửa, vi sinh vật sẽ còn lại

trên sản phẩm, xâm nhập vào thịt quả trong quá trình cắt gọt do đó có thể ảnh hưởng khôngtốt đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

 Phương pháp thực hiện:

Tùy thuộc vào loại quả và mức độ bẩn, trước khi rửa, nguyên liệu có thể được ngâm trongmột thời gian nhất định để chất bẩn dễ dàng tách ra trong quá trình rửa tiếp theo, có thể kếthợp với thổi khí hoặc dùng dòng nước cuốn đi các chất bẩn còn bám dính

Trong quá trình ngâm rửa, rau quả có thể bị tổn thất chất dinh dưỡng (vitamin, khoáng…) nênquá trình rửa cần phải tiến hành càng nhanh càng tốt; trong khi đó, nguyên liệu vẫn đảm bảosạch và không bị dập nát

Nước dùng để rửa quả phải đạt chỉ tiêu về độ cứng, hàm lượng các ion kim loại, các chỉ tiêutrên do Bộ y tế quy định Có thể dùng thêm Cl- (< 5mg/l) để tăng hiệu suất quá trình rửa, sau

đó nên rửa lại bằng nước sạch

 Thu hồi dịch quả

Cách 2: nghiền nát quả hay cắt miếng nhỏ rồi đem lên men (thường dùng với các loại quả khótách dịch bào như chuối).

Cách 3: dùng đường để trích ly các thành phần có trong quả ra ngoài Trong trường hợp này,dịch trích ly sẽ chứa rất nhiều đường, người ta sẽ pha loãng dịch đường này đến hàm lượngđường cần thiết cho quá trình lên men (thường dùng cho các loại quả như mơ)

 Phối chế dịch lên men

 Mục đích:

Tạo dịch lên men phù hợp, môi trường thích hợp cho nấm men hoạt động, chuẩn bị cho quátrình lên men

 Phương pháp thực hiện:

Có thể điều chỉnh hàm lượng chất khô bằng những cách sau:

Điều chỉnh hàm lượng chất khô: hàm lượng chất khô cần đạt được trước khi lên men khoảng10- 130Bx Do vậy, dịch quả sau khi thu hồi chưa đạt hàm lượng chất khô như trên thì cần tiếnhành pha chế (có thể thêm nước nếu dịch quả có hàm lượng chất khô cao hoặc thêm syrupđường nếu thấp sao cho đạt hàm lượng chất khô theo yêu cầu)

Điều chỉnh pH: pH cần đạt được 4- 4.5 Nếu dịch quả có pH < 4 ta bổ sung NaHCO3 để trunghòa bớt, đưa về pH thích hợp Nếu pH lớn thì thêm acid (thường dùng acid citric)

Bổ sung nitơ: nitơ trong nguyên liệu không đủ cho nấm men sinh trưởng, phát triển, dẫn đến

sự tự phân của nấm men tăng, ảnh hưởng đến hương vị sản phẩm Do đó, cần bổ sung nitơvào dịch lên men Nitơ có thể bổ sung thông qua các muối vô cơ NH4Cl, (NH4)2HPO4 haydịch chiết nấm men Dịch chiết nấm men ngoài cung cấp nitơ còn cung cấp thêm một sốkhoáng, vitamin giúp nấm men hoạt động tốt hơn nên thời gian lên men được rút ngắn hơn sovới các muối vô cơ

 Diệt khuẩn

 Mục đích:

Tiêu diệt một phần vi sinh vật có trong dịch lên men, ngăn chặn sự lên men tự phát (nếu có),

có thể làm trong dịch lên men trước khi lên men

Cho dịch quả lên men vào thiết bị lên men Nấm men sau khi nhân giống đạt được số tế bào/

mL cần thiết thì cho vào thiết bị, thực hiện quá trình lên men (lượng nấm men thường dùngkhoảng 10 triệu tế bào/mL)

Việc chọn lựa phương pháp vận hành quá trình lên men dựa trên kiểu hình lên men (lên menkín hay lên men hở), phương thức lên men (lên men gián đoạn hay lên men liên tục)

 Lọc và làm lạnh

 Mục đích:

Loại bỏ sinh khối nấm men để hạn chế tối đa sự lên men thêm dịch đường và tạo các sảnphẩm bất lợi khác, kiểm soát độ cồn trong khoảng mong muống nhỏ hơn 5% Làm lạnh đểđưa về nhiệt độ tối ưu của quá trình lên men phụ

 Tiến hành:

Qúa trình lên men vẫn tiếp tục xảy ra nhưng với tốc độ chậm

Trên nguyên tắc, thời gian lên men phụ càng dài thì khả năng bão hòa CO2 vào dịch cần lớn,các phản ứng diễn ra hoàn toàn, tạo nên sự hài hòa và hòa quyện cho sản phẩm Nhưng nếuthời gian lên men quá dài do lượng đường sót trong dung dịch là lớn, tạo điều kiện cho vikhuẩn phát triển và gây hư hỏng sản phẩm

Qúa trình lên men phụ cần kiểm soát O2, không cho O2 xâm nhập vào thiết bị lên men vìchúng gây ra những phản ứng oxy hóa- khử, giảm chất lượng sản phẩm

Trong quá trình lên men phụ xảy ra hiện tượng tự phân của nấm men Nếu quá trình này xảy

ra ít thì hoàn toàn có lợi cho chất lượng sản phẩm Nhưng nếu quá trình này xảy ra quá mạnh

sẽ sinh ra nhiều mùi khó chịu, gây hư hỏng sản phẩm

Thời gian lên men phụ tùy thuộc vào chủng nấm men, vào nguyên liệu ban đầu

Nhiệt độ lên men phụ cũng tùy thuộc vào chủng nấm men Nhiệt độ tối đa là 100C, tối thiểu là2- 40C

 Lọc

 Mục đích:

Loại bỏ hoàn toàn sinh khối nấm men còn sót lại Qúa trình lọc ở giai đoạn này rất quan trọng

vì nếu lọc không kỹ, sản phẩm sau này rất dễ hư hỏng và dễ bị đục do tế bào nấm men còn sótlại trong sản phẩm

 Phương pháp thực hiện:

Lọc ở nhiệt độ thấp, áp suất chân không, hệ thống kín để tránh tổn thất CO2; tránh sự xâmnhập của oxy và các vi sinh vật khác

 Thanh trùng

Tiêu diệt toàn bộ nấm men có trong dịch lên men, đình chỉ quá trình lên men Ngoài ra, còn

có tác dụng kết tủa một số hợp chất nhạy cảm do nhiệt, mà quan trọng nhất là protein sinh ra

do quá trình tự phân của nấm men do đó làm sản phẩm trong hơn

 Bão hòa CO 2 và chiết chai

 Mục đích:

Bổ sung CO2, hoàn thiện sản phẩm CO2 còn có chức năng bảo quản sản phẩm nhờ khả nănghạn chế sự hô hấp của vi sinh vật khi đạt nồng độ cần thiết

 Phương pháp thực hiện:

phụ Để đạt hiệu quả cao của quá trình bão hòa thì áp lực trong bình chứa khoảng 1.6kg/cm2,còn áp lực tia vào khoảng 2kg/cm2

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

1 GIỐNG VI SINH VẬT, NGUYÊN LIỆU, MÔI TRƯỜNG, HÓA CHẤT

1.1 Giống vi sinh vật và nguyên liệu

Giống Saccharomyces cerevisiae từ phòng thí nghiệm ngành công nghệ sinh học trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh Trước khi sử dụng để lên men S.cerevisiae được tăng sinh

trong môi trường lỏng giá đậu- đường

Bần mua từ các hộ gia đình khu vực Cần Giờ với giá 5.000VNĐ/kg, quả gần chín có màuxanh còn nguyên vẹn, không dập nát

Đường: sử dụng đường tinh luyện RE do công ty Đường Biên Hòa sản xuất, được bán phổbiến ở các chợ, siêu thị trên toàn quốc với giá 21.00VNĐ/kg Đường tinh luyện RE sử dụng

có các chỉ tiêu được trình bày trong bảng

Bảng 2 1: Tiêu chuẩn chất lượng đường tinh luyện Biên Hòa [1]

Chỉ tiêu Đường tinh luyện RE

1.2 Môi trường và hóa chất

 Dung dịch Na2CO3 10%

 Dung dịch phenolphthalein 1%

2.1 Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu là xây dựng một quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm nước lên men

từ quả bần, xác định các thông số trong quá trình sản xuất để tạo màu sắc, mùi vị đặc trưngcho sản phẩm

2.2 Sơ đồ nghiên cứu

Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ purée bần: nước đến quá trình lên men

Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men

Khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến quá trình lên men

Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến quá trình lên men

Khảo sát sự ảnh hưởng tỷ lệ nấm men đến quá trình lên men

Bước 1: Xác định thông số công

nghệ của purée bần nguyên liệu

Khảo sát nguyên liệu pureé bần:

Hàm lượng chất khôHàm lượng đường khửAcid tổng

Bước 2: Xác định công thức

phối chế nước bần lên men

Bước 3: Đánh giá chất lượng

sản phẩm

Đánh giá cảm quanXác định các tính chất hóa lýKiểm tra vi sinh

2.3 Quy trình công nghệ đề xuất sản xuất nước lên men từ quả bần

Trong khuôn khổ của luận án, tôi chỉ tập trung khảo sát quá trình lên men

Phương pháp tạo pureé bần: Thực hiện theo kết quả thí nghiệm của luận văn tốt nghiệp

“Nghiên cứu sản xuất ô mai từ quả bần” – Trịnh Thị Thúy An [1], đối với loại bần già Xác định các thông số hóa lý của purée bần bao gồm:

Bần nguyên liệu

Xử lý nguyên liệu

Chà

Bã chàPhối chế

 Hàm lượng chất khô/purée bần bằng cách sấy đến trọng lượng không đổi.

Acid dinitro- salicylic (DNS)

0.1N

3.2 Thí nghiệm 2: Xác định công thức phối chế

3.2.1 Thí nghiệm 2.1: Khảo sát tỷ lệ phối chế nguyên liệu thích hợp

 Kết luận:

Dựa vào điểm cảm quan và hàm lượng cồn thích hợp để lựa chọn tỷ lệ phối chế purée bần:nước tối ưu

3.2.2 Thí nghiệm 2.2: Xác định pH trước lên men

Dựa vào điểm cảm quan và độ cồn cao nhất (vì pH có tối thích thì nấm men mới lên men tốt

và sinh ra nhiều cồn) để lựa chọn pH tối ưu

3.2.3 Thí nghiệm 2.3: Xác định hàm lượng đường ban đầu

 Mục đích:

Tạo cơ chất thích hợp cho nấm men và tạo vị hài hòa cho sản phẩm

 Tiến hành:

Bảng 2 4: Công thức phối chế khảo sát hàm lượng đường ban đầu

Theo tỷ lệ phối chế tối ưu đã xác định ở thí nghiệm 2.1

Hàm lượng chất

Tỷ lệ purée bần: nước (theo

Hàm lượng chất khô hòa tan

Kiểm tra  Cảm quan sản phẩm.

Hàm lượng chất khô

 Kết luận:

Dựa vào điểm cảm quan và độ cồn tối ưu (4- 6%) để lựa chọn tỷ lệ nấm men giống thích hợpnhất cho sản phẩm