Đề tài Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến động học quá trình lên men chính trong sản xuất rượu vang nho , sử dụng nấm men cố định trong gelalginate

Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu đến động học quá trình lên men Khảo sát động học quá trình sinh trưởng của nấm men Khảo sát động học quá trình hình thành sản phẩm Khảo sát động họ

Đề tài luận văn

CBHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Th.S Tôn Nữ Minh Nguyệt SVTH: Lê Ngọc Liễu

NỘI DUNG TRÌNH

BÀYPhần 1: Giới thiệu

Phần 2: Nội dung

nghiên cứu

Phần 3: Kết quả

Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu

đến động học quá trình lên men

Khảo sát động

học quá trình

sinh trưởng của

nấm men

Khảo sát động học quá trình hình thành sản

phẩm

Khảo sát động học quá trình sử dụng cơ

chất Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng SO 2

ban đầu đến động học quá trình lên men

Các chỉ số cần xác định trong quá trình

lên men chính

Mật độ tế bào nấm men

Tốc độ sinh trưởng riêng của nấm men

Hàm lượng đường khử

Tốc độ sử dụng đường trung bình

Hàm lượng đường sót

Thời gian lên men

Kết quả

Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu đến

động học quá trình lên

men

Dịch nho

 Đường: 240g/L

 Nitơ vô cơ: 195mg/L

 Nitơ amin tự do: 172mg/L

 SO 2 : 112mg/L

Hiệu chỉnh pH: 3,5; 4,0; 4,5

Nấm men: S.cerevisiae Sử dụng nấm men cố định trong gel alginate và mẫu đối

chứng là nấm men tự do

Mật độ tế bào: 5.10 6 tế bào/mL

Nhiệt độ lên men: 22 – 25 o C

Mật độ tế bào nấm

men

Tốc độ sinh trưởng riêng

của nấm men

Sự thay đổi hàm lượng

đường khử

Thời gian lên men

và hàm lượng đường

sót

pH Thời gian lên men (h)

Nấm men cố

định Nấm men tự do 3,5

4,0

4,5

112,8  4,33b 86,4  2,25a 86,4  2,12a

189,6  4,13d

132  5,20c 117,6  2,95b

4,0

4,5

4,97  0,092b 4,02  0,05a 4,12  0,036a

6,07  0,139c 5,75  0,035d 5.49  0,061e

Tốc độ sử dụng đường trung bình

a

c

Sự thay đổi của pH

Sự thay đổi hàm lượng acid tổng

Sự thay đổi hàm

lượng cồn

Tốc độ sinh tổng hợp cồn trung bình và hiệu suất sinh tổng hợp cồn

b

a b

Hàm lượng acid tổng và

acid dễ bay hơi thấp hơn

Ưu điểm của nấm men cố

định ở pH thấp: thời gian lên

men của nấm men cố định ở pH

3,5 tương đương với thời gian lên

men của nấm men tự do ở pH 4,5

Ưu điểm lên men ở pH thấp (3,5):

Tăng khả năng ức chế vi

sinh vật của SO 2

Tăng độ bền màu cho rượu vang

Ưùc chế nhiễm khuẩn

Tăng khả năng lắng cặn cho rượu vang

Kết luận

Khảo sát ảnh hưởng của

định trong gel alginate và mẫu đối chứng là

nấm men tự do

Nhiệt độ lên men: 22 – 25 o C

Mật độ tế bào nấm men

Tốc độ sinh trưởng riêng

của nấm men

Tốc độ sinh trưởng riêng

của nấm men

Sự thay đổi hàm lượng

đường khử

Thời gian lên men và hàm

lượng đường sót

SO 2

(ppm)

Thời gian lên men (h)

Nấm men cố

112,8  2,31c 117,6  3,33c

132  3,61d 196,8  3,54f

6,31  0,128e 5,75  0,062f 6,54  0,056g 6,76  0,046h 7,06  0,07i

Tốc độ sử dụng đường trung bình

a b

c d

d

b

e

f f

e

Sự thay đổi của pH

Sự thay đổi hàm lượng acid tổng

Sự thay đổi hàm

lượng cồn

Tốc độ sinh tổng hợp cồn trung bình và hiệu suất sinh tổng hợp cồn

a a

d d

ab ab

b

a ab

ab ab

Kết luận

Ưu điểm của nấm men cố định so với nấm men tự do: tương tự như khi khảo sát ảnh hưởng của pH

Chọn lựa hàm lượng SO 2 thích hợp: 112ppm Lý do:

Tốc độ lên men tương đương khi sử dụng hàm lượng 12ppm SO 2

Hàm lượng acid dễ bay hơi thấp hơn

so với khi sử dụng 12ppm SO 2

Ở hàm lượng SO 2 > 112ppm, nấm

men cố định bắt đầu bị ức chế

Hàm lượng SO 2 112ppm nằm trong

giới hạn cho phép đối với rượu vang

Ưu điểm của phương pháp lên men rượu vang sử dụng nấm

men cố định

 Kéo dài hoạt tính và tính ổn định

của tế bào

 Gia tăng mật độ tế bào trên một

đơn vị thể tích bình phản ứng

 Áp dụng qui trình lên men liên tục

 Dễ tách vi sinh vật ra khỏi canh

trường lên men

 Giảm mối nguy nhiễm vi sinh vật

 Có thể tái sử dụng cho nhiều chu

kỳ lên men

Ưu điểm của

alginate

 Gel alginate tương đối bền với

 Độ bền cơ học của gel khá tốt

 Độ xốp của mạng gel thuận lợi

cho việc khuếch tán cơ chất

 Gel alginate có bản chất sinh học,

dễ phân huỷ và không gây độc.

Các yếu tố ảnh

hưởng đến gel

alginate

 Tỉ lệ số gốc M/G trong phân tử alginate

 Nồng độ alginate

 Độ dài mạch phân tử

 Khối lượng phân tử

 Nồng độ cation tạo gel

 Bản chất của cation tạo gel:

Co 2+ < Ca 2+ < Sr 2+ < Ba 2+ < Cd 2+ <

Cu 2+

Yêu cầu của chất

mang trong sản xuất

đồ uống có cồn

 Có diện tích bền mặt lớn

 Dễ tái sinh

 Hoạt tính của tế bào không bị ảnh hưởng bởi quá trình cố định

 Độ xốp của chất mang phải đồng nhất và kiểm soát được

 Độ bền cơ, hoá, nhiệt tốt

 Qui trình cố định đơn giản, chi phí

thấp, dễ áp dụng cho qui mô lớn

 Đạt độ tinh khiết theo yêu cầu của thực phẩm

Yêu cầu và đặc điểm cơ bản của

nấm men vang

 Chịu được môi trường có

hàm lượng đường cao và hàm lượng nitrogen thấp

 Có khả năng lên men trong

điều kiện hàm lượng cồn cao (12%v/v)

 Có thể sinh trưởng và lên

men ở pH thấp hơn 4

Tiêu chí lựa chọn nấm

men vang

 Sinh tổng hợp cồn tuỳ thuộc vào hàm lượng

đường trong nước nho

 Tốc độ lên men nhanh

 Sinh trưởng ở nhiệt độ cao

 Hình thành acid dễ bay hơi với hàm lượng thấp

 Dễ dàng kết lắng sau khi lên men

 Tạo bọt ít

 Kiều hình killer

 Hình thành acetaldehyde với hàm lượng thấp

 Hình thành glycerol với hàm lượng hợp lý

 Hình thành rượu bậc cao với hàm lượng có giới

hạn

Chu trình krebs

Acid citric Acid tartaric Acid malic

Acid succinic Acid lactic

Acid hữu cơ trong rượu

vang

Acid hữu cơ trong nước

nho và rượu vang

Acid

(g/L)

Rượu vang đỏ (g/L)

Acid citric

Acid tartaric

Acid malic

Acid succinic

Acid latic

Acid acetic

0,25 – 0,35 4,07 – 7,65 1,99 – 2,91 Rất ít Rất ít Rất ít

0,17 – 0,40 2,60 – 5,7 0,06 – 3,13 0,07 – 4,89 0,48 – 1,22 0,30 – 1,44

Ảnh hưởng của pH đến đặc tính rượu vang

Đặc tính của

Quá trình oxi hóa

Cường độ màu

Loại màu

Quá trình lên men

của nấm men

Độ ổn định của

Ít hơn

Ít hơn Nhiều hơn

Nhiều hơn

Ít hơn Nâu hơn Không bị ảnh hưởng

Ít ổn định

hơn Nhiều hơn Nhiều hơn

Ít hơn

Các phương pháp cố

định tế bào

Phương pháp tạo gel từ

bên trong

Loại

rượu

vang

Vang trắng và vang hồng

Vang đỏ

Rượu vang ngọt pha thêm rượu mạnh

Rượu vang có gas

Rượ

u vang ngọ t

phép trong rượu vang

SO 2

liên kết kết với SO 2 bao gồm:

 Hợp chất phenolic

Hàm lượng các dạng

Ảnh hưởng của SO 2

 Ức chế vi sinh vật và hoá

chất không mong muốn

 Ức chế oxi hoá

 Ức chế hoá nâu

 Ức chế lên men malolactic

 Làm giảm màu

 Dạng chiếm chủ yếu trong rượu vang và kết hợp với

các hợp chất khác

 Kết hợp với acetaldehyde

làm giảm mùi aldehydic

 Ngăn cản oxi hoá hoá học và oxi hoá do enzym (chuyển quinone thành phenol hoặc

hình thành phức chất với

quinone)

 Cũng là dạng chống oxi

hoá nhưng tồn tại lượng rất thấp trong vang

 Phản ứng với oxi trong

vang với tốc độ rất chậm

Dạng phân tử của SO 2

 Chống oxi hoá do enzym

(nước nho)

 Chống tự oxi hoá

Chống vi sinh vật của

SO 2

khả năng chống vi sinh vật

dehydrogenase

-ketoglutaric, acid galacturonic, hợp chất không no, hợp chất phenolic

Các con đường làm

lên men

Cơ chế chuyển hoá glucose thành ethanol

Nấm men Nhân giống

Ly tâm Pha loãng

Alginate Tạo dung dịch Hấp tiệt trùng Nước vô khuẩn

Trộn theo tỉ lệ 1:1 (v/v)

Cơ chế hình thành hợp

chất hương

Sự thay đổi của tốc độ

sử dụng đường

Sự thay đổi của hàm lượng nitơ amin tự do

Sự thay đổi của hàm

lượng nitơ vô cơ

Sự thay đổi của tốc độ

sinh tổng hợp cồn

Sự thay đổi của tốc độ

sử dụng đường

Sự thay đổi của hàm lượng nitơ amin tự do

Sự thay đổi của hàm

lượng nitơ vô cơ

Sự thay đổi của tốc độ

sinh tổng hợp cồn