Nghiên cứu sản xuất nước giải khát có độ cồn thấp từ trái thanh long

Với sự nỗ lực của người nông dân, trái thanh long đã được xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng.. Tuy nhiên trái thanh long chủ yếu được xuất khẩu và tiêu d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT

CÓ ĐỘ CỒN THẤP TỪ THANH LONG

GVHD: TS NGUYỄN TIẾN LỰC SVTH: TRẦN THỊ THU HIỀN MSSV: 11116026

S K L 0 0 3 9 4 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Trần Thị Thu Hiền MSSV: 11116026

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Nghiên cứu sản xuất nước giải khát có độ cồn thấp từ trái thanh long

2 Nhiệm vụ của khóa luận:

1 Nghiên cứu và xác định thành phần dinh dưỡng của trái thanh long

2 Khảo sát các điều kiện trong quá trình chế biến: nồng độ chất khô hòa tan, tỷ lệ giống cấy, thời gian lên men, pH

3 Tối ưu hóa quá trình lên men, từ đó chọn ra chế độ công nghệ phù hợp

4 Xây dựng quy trình sản xuất

5 Đánh giá chất lượng sản phẩm

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015

4 Ngày hoàn thành khóa luận: 16/07/2015

5 Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Tiến Lực

Phần hướng dẫn: toàn bộ khóa luận

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi

iii

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên con xin gởi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất của con tới ba má Ba má

là chỗ dựa tài chính và tinh thần vững chắc nhất trong 4 năm đại học của con

Tôi xin cảm ơn thầy TS Nguyễn Tiến Lực đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình

học tập cũng như sự động viên, đốc thúc, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá

trình thực hiện đồ án

Trong quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp, tôi nhận được sự giúp đỡ,

hướng dẫn từ thầy cô, bạn bè Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, thầy cô nhà trường đã

hỗ trợ về kiến thức chuyên môn, thiết bị, kinh nghiêm

Đã 4 năm trôi qua, tôi và những người bạn của mình đã cùng nhau trải qua những ngày tháng khó khăn, với những bỡ ngỡ, dại khờ, những sôi nổi bùng cháy của tuổi trẻ,

những trải nghiệm thú vị về cuộc sống, những cuộc vui với những giọng cười kinh dị, sảng

khoái….cảm ơn các bạn rất nhiều vì đã mang sắc màu đến cuộc sống vốn tẻ nhạt của tôi

Lời cuối cùng, cảm ơn ai đó đã đi chung con đường với tôi đến bây giờ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định

Ngày tháng năm 201

Ký tên

v

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii

LỜI CẢM ƠN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

TÓM TẮT KHÓA LUẬN xi

MỞ ĐẦU xii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Giới thiệu về cây thanh long 1

1.1.1 Đặc điểm thực vật 2

1.1.2 Các giống thanh long ở Việt Nam 4

1.1.3 Thành phần dinh dưỡng trái thanh long 6

1.1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ trái thanh long 7

1.1.5 Công nghệ chế biến trái thanh long 7

1.1.6 Định hướng phát triển 10

1.2 Nước giải khát lên men 10

1.2.1 Phân loại 10

1.2.2 Thành phần hóa học 10

1.2.3 Công dụng 12

1.2.4 Đặc điểm 12

1.2.5 Nguyên nhân gây hư hỏng và làm giảm chất lượng nước giải khát lên men 12

1.2.6 Các loại nước trái cây lên men 13

1.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu 15

1.2.8 Quá trình lên men rượu 18

1.3 Nấm men 20

1.3.1 Nguồn gốc và đặc điểm hình thái Saccharomyces cerevisiae 20

1.3.2 Dinh dưỡng nấm men 21

1.3.3 Sinh trưởng nấm men 22

1.3.4 Các sản phẩm trao đổi chất của nấm men 24

1.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 25

1.4.1 Các nghiên cứu trong nước 25

1.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước 25

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 27

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 27

2.2 Nguyên liệu 27

2.2.1 Trái thanh long 27

2.2.2 Đường 27

2.2.3 Nấm men 27

2.3 Các hóa chất và dụng cụ sử dụng trong đề tài 27

2.3.1 Các hóa chất sử dụng 27

2.3.2 Các dụng cụ sử dụng trong đề tài 28

2.4 Sơ đồ thí nghiệm 30

2.5 Nhân giống nấm men Sacharomyces cerevisie 30

2.6 Bố trí thí nghiệm 31

2.6.1 Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn thanh long đỏ và thanh long trắng tới sản phẩm 31

2.6.2 Thí nghiệm 2: khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô tới sản phẩm 33

2.6.3 Thí nghiệm 3: khảo sát ảnh hưởng của pH dịch lên men tới sản phẩm 34

2.6.4 Thí nghiệm 4: khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung men vào dịch lên men tới sản phẩm 36

2.7 Tối ưu hóa quá trình lên men 38

2.8 Các phương pháp sử dụng trong đề tài 41

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Khảo sát thành phần nguyên liệu 44

3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 46

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn thanh long trắng : thanh long đỏ 46

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan đến quá trình lên men 47

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của pH của dịch lên men đến quá trình lên men 51

3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung men đến quá trình lên men 53

3.3.2 Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu 58

3.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm 63

vii

3.4.1 Các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm 63

3.4.2 Các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm 63

3.4.3 Đánh giá cảm quan chất lƣợng sản phẩm 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC……….82

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây và trái thanh long 1

Hình 1.2 Hoa thanh long 4

Hình 1.3 Các giống thanh long ở Việt Nam 5

Hình 1.4 Một số sản phẩm từ thanh long ở trong nước 8

Hình 1.5 Quy trình sản xuất rượu vang thanh long 9

Hình 1.6 Quy trình chế biến cider 14

Hình 1.7 Quy trình sản xuất lambanog 15

Hình 1.8 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 20

Hình 1.9 Động học sinh trưởng nấm men 23

Hình 2.1 Máy ép trái cây Panasonic mj68m, Malaysia 28

Hình 2.2 Nồi hấp tiệt trùng ALP, Nhật 28

Hình 2.3 Tủ cấy vi sinh Telstart, Tây Ban Nha 29

Hình 2.4 Máy đo pH Mettler Toledo, Trung Quốc 29

Hình 2.5 Khúc xạ kế Atago, Nhật (thang do 0 – 33 o Bx) 29

Hình 2.6 Sơ đồ thí nghiệm 30

Hình 2.7 Sơ đồ thí nghiệm 1 32

Hình 2.8 Sơ đồ thí nghiệm 2 33

Hình 2.9 Bố trí thí nghiệm 3 35

Hình 2.10 Bố trí thí nghiệm 4 37

Hình 2.11 Phân tích đối tượng công nghệ 38

Hình 3.1 Biểu đồ ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn đến độ cồn 46

Hình 3.2 Biểu đồ ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến điểm cảm quan 47

Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan 48

ban đầu đến độ cồn 48

Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu của dịch lên men đến nồng độ chất khô còn sót lại 49

Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan ban đầu đến sự thay đổi pH trong quá trình lên men 50

Hình 3.6 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH ban đầu đến sự thay đổi độ cồn 51

Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH ban đầu đến hàm lượng chất khô hòa tan còn lại 52

ix

Hình 3.8 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH ban đầu lên sự thay đổi pH trong quá trình lên men 53Hình 3.9 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của mật độ tế bào nấm men đến sự tạo thành cồn 54Hình 3.10 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của mật độ tế bào nấm men đến hàm lượng chất khô hòa tan sót 55

Hình 3.11 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của mật độ tế bào nấm men đến pH của sản phẩm56 Hình 3.12 Quy trình sản xuất sản phẩm 60

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Chiều dài cành thanh long 3

Bảng 1.2 Thành phần hóa học trái thanh long 6

Hình 1.6 Quy trình chế biến cider 14

Hình 1.7 Quy trình sản xuất lambanog 15

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu chất lượng của đường (theo nhà sản xuất) 27

Bảng 2.2 Môi trường Hansen lỏng và môi trường dịch thanh long 31

Bảng 2.3 Các mức yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 39

Bảng 2.4 Ma trận thực nghiệm trong bài toán tối ưu 40

Bảng 3.1 Khối lượng và thành phần kỹ thuật của trái thanh long trắng và thanh long đỏ 44

Bảng 3.2 Thành phần hóa học của trái thanh long trắng 44

Bảng 3.3 Thành phần hóa học của trái thanh long đỏ 45

Bảng 3.4 Ma trận thực nghiệm và kết quả thí nghiệm 57

Bảng 3.5 Độ cồn và điểm thi hiếu thực tế và lý thuyết……….71

Bảng 3.6 Thành phần hóa học nước lên men có độ cồn thấp từ thanh long 63

Bảng 3.7 Kiểm tra chỉ tiêu vi sinh sản phẩm 63

Bảng 3.8 Những đặc điểm cảm quan sản phẩm 64

Bảng 3.9 Điểm cảm quan sản phẩm theo TCVN 3217-79 64

lệ bổ sung men, thời gian lên men Qua khảo sát, chọn ra được tỷ lệ phối là 5 thanh long trắng: 1 thanh long đỏ pH thích hợp là 4 Khoảng giá trị nồng độ chất khô hòa tan thích hợp cho quá trình lên men là 18-220Bx, tỷ lệ men 3-5% men, thời gian lên men 24-72 giờ Thực hiện khảo sát 3 yếu tố này để xác định 2 phương trình hồi quy về chỉ tiêu độ cồn và điểm cảm quan trung bình Các thông số tối ưu cho quá trình lên men là 19,680Bx, bổ sung 4,56% men, lên men 24,48 giờ Tiến hành lên men thực nghiệm Kết quả sản phẩm có độ cồn 2,48 [v/v] và điểm cảm quan đạt 16,02 điểm xét theo TCVN 3217-79, xếp loại khá Trên cơ sở đó, chúng tôi đưa ra quy trình sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm để lên men dịch thanh long

MỞ ĐẦU

Đặt vấn đề

Thanh long là loại trái cây rất phổ biến ở nước ta Trái thanh long có mẫu mã đẹp, chứa nhiều chất xơ, chất khoáng và vitamin, rất tốt cho sức khỏe Với sự nỗ lực của người nông dân, trái thanh long đã được xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng Tuy nhiên trái thanh long chủ yếu được xuất khẩu và tiêu dùng trong nước dưới dạng trái tươi, vẫn chưa có nhiều sản phẩm công nghiệp được sản xuất từ trái thanh long Hơn nữa, đây là loại trái có tính mùa vụ, giá cả không ổn định, gây ra nhiều khó khăn cho người nông dân Nếu sản xuất được các sản phẩm chế biến từ trái thanh long có chất lượng tốt thì sẽ giải quyết được một phần bài toán tiêu thụ cho trái thanh long Việt Nam và gia tăng giá trị cho loại trái cây này

Mục tiêu

Đề tài nghiên cứu này nhằm mục tiêu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất nước thanh long có độ cồn thấp đạt được chất lượng tốt, tối ưu hóa quy trình để tiết kiệm chi phí

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: trái thanh long trắng Phan Thiết và thanh long đỏ Tiền Giang Phương pháp nghiên cứu: thực hiện các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các yếu

tố đến quá trình lên men dịch thanh long, tối ưu hóa quá trình lên men và xây dựng quy trình công nghệ, đánh giá chất lượng sản phẩm

Kết quả nghiên cứu

Dịch ép thanh long trắng có tổng hàm lượng chất khô hòa tan, pH, đường khử lần lượt là 11,670

Bx; 3,97; 5,23 g/100ml Dịch ép thanh long đỏ có tổng hàm lượng chất khô,

pH, đường khử lần lượt là 12,60

Bx, 4,20, 5,69g/100ml Chúng tôi đã sử dụng hai loại nguyên liệu này để lên men Trong quá trình lên men đã khảo sát 5 yếu tố: tỷ lệ phối trộn thanh long trắng: thanh long đỏ, nồng độ chất khô hòa tan ban đầu của dịch lên men, pH, tỷ

lệ bổ sung men, thời gian lên men Qua khảo sát, chọn ra được tỷ lệ phối là 5 thanh long trắng: 1 thanh long đỏ pH thích hợp là 4 Khoảng giá trị nồng độ chất khô hòa tan thích hợp cho quá trình lên men là 18-220Bx, tỷ lệ men 3-5% men, thời gian lên men 24-72 giờ Thực hiện khảo sát 3 yếu tố này để xác định 2 phương trình hồi quy về chỉ tiêu độ cồn và điểm cảm quan trung bình Các thông số tối ưu cho quá trình lên men là 19,680Bx, bổ sung 4,56% men, lên men 24,48 giờ Tiến hành lên men thực nghiệm Kết quả sản phẩm có độ cồn 2,48 [v/v] và điểm cảm quan đạt 16,02 điểm xét theo TCVN 3217-79, xếp loại khá

Ý nghĩa thực tiễn

Chúng tôi đã sản xuất ra được sản phẩm nước thanh long lên men có độ cồn thấp, đạt được sự chấp nhận cao của người tiêu dùng và đạt tiêu chuẩn chất lượng, góp phần đa dạng hóa sản phẩm từ trái thanh long

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về cây thanh long

Với điều kiện thuận lợi về khí hậu nhiệt đới, Việt Nam có rất nhiều loại trái cây đa dạng, có chất lượng tốt, phục vụ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu; trong số đó, thanh long là loại trái cây phổ biến và giàu dinh dưỡng

Thanh long là loài cây được trồng chủ yếu để lấy quả, có tên khoa học là Hylocereus undatus thuộc họ xương rồng Cactaceae Loài cây này có nguồn gốc từ Mexico, Trung và

Nam Mỹ và đã được trồng ở Việt Nam ít nhất là 100 năm, sau khi được người Pháp mang tới Trái thanh long được đưa lên thành hàng hóa từ thập niên 1980 [32]

Hình 1.1 Cây và trái thanh long Nông dân Việt Nam với sự cần cù sáng tạo đã đưa trái thanh long lên thành mặt hàng xuất khẩu Sau khi loại trái cây này được xuất khẩu qua thị trường các nước Đông Nam Á

và các nước khác trên thế giới thì phong trào trồng thanh long phát triển mạnh ở Phan Rang, Phan Thiết, Buôn Ma Thuộc cho đến các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long như : Tiền Giang (huyện Chợ Gạo) , Long An (huyện Châu Thành) và thành phố Hồ Chí Minh (huyện Bình Chánh)… [15]

Nước ta đã xuất khẩu thanh long qua nhiều nước dưới dạng quả tươi Riêng thị trường Nhật do sự kiểm dịch thực vật rất khắt khe trong vài năm gần đây đã chỉ nhập thanh long dưới dạng đông lạnh

Tại Bình Thuận nói riêng và Nam bộ nói chung, mùa thanh long tự nhiên xảy ra từ tháng 4 tới tháng 10, rộ nhất từ tháng 5 tới tháng 8 Vào thời điểm đó thanh long có giá rẻ,

2

giá trị kinh tế không cao do đó một số nhà vườn tiến bộ đã phát hiện, hoàn chỉnh dần từng bước kỹ thuật thắp đèn tạo quả trái vụ để chủ động thu hoạch, nâng cao hiệu quả kinh tế [35]

Ở Nam Bộ, thanh long được trồng chủ yếu ở ba tỉnh Bình Thuận, Long An và Tiền Giang Diện tích thống kê năm 2001 lần lượt là 3200 ha, 1360 ha và 1300 ha với tổng sản lượng ước tính đạt hơn 77 ngàn tấn Thanh long ở nước ta hầu hết là thanh long ruột trắng, một số diện tích nhỏ phát triển thanh long ruột đỏ có nguồn từ Thái Lan, Đài Loan… Thanh long ruột trắng là trái cây có thế mạnh của Việt Nam vì Việt Nam là một trong những nước có diện tích trồng lớn nhất ở Châu Á và chúng ta có nhiều kinh nghiệm

về kỹ thuật trồng Hiện nay, một số nơi cũng đang chú trọng phát triển thanh long ruột trắng là Thái Lan, Úc và Đài Loan Ngoài ra thanh long ruột đỏ cũng được những nơi này quan tâm Trong tương lai, Thái Lan sẽ trở thành nhà cạnh tranh đầy tiềm năng nhờ có bề dày trong phát triển cây ăn trái [20]

1.1.1 Đặc điểm thực vật

Cây thanh long thuộc họ xương rồng Thanh long có nguồn gốc nhiệt đới chịu hạn giỏi nên được trồng ở những vùng nóng Một số loài chịu được nhiệt độ từ 50-550C, nhưng lại không chịu được lạnh giá Sự phát triển của cây cần có cường độ ánh sáng mạnh, vì thế nếu thân cây bị che nắng thì thân cây sẽ ốm yếu và lâu cho trái [11] Khi trồng thanh long nên chọn các chân đất có tầng canh tác dày tối thiểu 30 - 50 cm và để có năng suất cao nên tưới và giữ ẩm cho cây vào mùa nắng [35]

Cây thanh long mọc trên nhìu loại đất khác nhau như đất xám bạc màu, đất phèn, đất

đỏ latosol… và cũng có khả năng thích ứng với các độ chua của đất rất khác nhau Khả năng chống chịu mặn của cây thanh long rất kém [11]

Cây thanh long nhanh cho thu hoạch Chỉ sau một năm trồng đã có thể thu hoạch trái Sản lượng trái trung bình khoảng 20-30 tấn/ha chính vụ và 20 tấn/ha trái vụ [11]

Rễ cây thanh long

Khác hẳn với chồi cành, rễ thanh long không mọng nước nên nó không phải là nơi tích trữ nước giúp cây chịu hạn Cây thang long có hai loại rễ: địa sinh và khí sinh Rễ địa sinh phát triển từ phần lồi ở gốc hom Sau khi đặt hom từ 10 - 20 ngày thì từ gốc hom xuất hiện các rễ tơ màu trắng, số lượng rễ tăng dần và kích thước của chúng cũng tăng dần theo tuổi cây, những rễ lớn đạt đường kính từ 1 - 2 cm Rễ địa sinh có nhiệm vụ bám vào đất và hút các chất dinh dưỡng nuôi cây Rễ phân bố chủ yếu ở tầng đất mặt (0 - 15 cm) Rễ khí