Nghiên cứu lên men rượu quả từ me

5- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng dịch nhân giống đến quá trình lên men.. CHƯƠNG I : KHẢO SÁT SƠ BỘ ĐIỀU KIỆN LÊN MEN RƯỢU ME Sơ đồ quy trình lên men rượu quả từ me: Me nguyên trá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

oOo

LÊ THỊ MỸ HẠNH

NGHIÊN CỨU LÊN MEN

RƯỢU QUẢ TỪ ME HƯỚNG DẪN : TS PHẠM MINH TÂM

LUẬN ÁN THẠC SỸ

TP.HỒ CHÍ MINH- THÁNG 01/2003

Nhiệm vụ luận án :

1- Khảo sát sơ bộ điều kiện lên men rượu me

2- Nghiên cứu ảnh hưởng của độ khô hòa tan đến quá trình lên men

3- Nghiên cứu ảnh hưởng của độ axit đến quá trình lên men 4- Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần đạm bổ sung đến quá trình lên men

5- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng dịch nhân giống đến quá trình lên men

6- Tối ưu hóa thực nghiệm

Thành phần Hàm lượng(%)

Cacbohydrat 70,8 - 72,8 Đạm tổng 3,1

CHƯƠNG I : KHẢO SÁT SƠ BỘ ĐIỀU KIỆN

LÊN MEN RƯỢU ME

Sơ đồ quy trình lên men rượu quả từ me:

Me nguyên trái sau thu hoạch Nấm men

Làm sạch, Nuôi cấy trong môi trường loại bỏ vỏ và hạt thạch nghiêng

-Bổ sung đường , đạm, muối,… Pha chế dịch lên men

-Xác định các thông số

trước lên men

Lên men chính Dịch nhân giống nấm men

Xác định các thông số Chiết rượu non

sau lên men

Đánh giá cảm quan Lên men phụ

Rượu thành phẩm

Tỉ lệ hạt: thịt me = 46 : 54

Mục đích công đoạn trích ly:

+ Khai thác triệt để nguồn chất khô từ nguyên liệu , chủ yếu là đường và axit

+Thanh trùng môi trường lên men, đình chỉ hoạt động vi sinh vật và vô hoạt một số enzyme ( polyphenoloxydaza, peroxydaza , …)

Phản ứng thủy phân nguồn đường đa có trong nguyên liệu thành các đường khử ( glucoza, fructoza) và thủy phân pectin giúp làm trong nước quả

Bảng 2 : Thông số của dịch me nguyên có tỉ lệ trích khác nhau

Chủng nấm men Saccharomyces uvarum

Mẫu 2a không được trung hòa bớt axit trước khi lên men

Mẫu 2b được trung hòa bằng CaCO3 về độ axit 10,6g/l

Mẫu 2c có bổ sung đạm pepton 0,05%

Hàm lượng dịch nhân giống cho lên men là 3%

THÔNG SỐ MẪU SỐ 2a 2b 2c

Thành phần đạm

bổ sung

Không bổ sung

Độ axit toàn phần

tính theo axit citric

Chỉ tiêu Điểm trung bình có hệ số quan trọng

7,46

8,4 9,13

5,01

3,58

Độ cồn (% thể tích) Hàm lượng đường sót (g/100ml)

Đồ thị 1 : So sánh độ cồn và hàm lượng đường sót của 3 mẫu khảo sát sơ bộ

Cố định các thông số trước lên men của dịch me nguyên 60Bx như sau :

-Độä axit: 10,6 g/l -Độ pH = 3,26

-Hàm lượng đạm bổ sung : pepton 0,05%

CHƯƠNG II : NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ KHÔ

HÒA TAN ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Tiến hành lên men từ dịch me nguyên 6 0Bx ban đầu , các thông số khác được cố định như sau:

Độ axit : 10,6 g/l Độ pH : 3,26 Hàm lượng thể tích dịch nhân giống : 3 %

Hàm lượng đạm bổ sung : pepton 0,05%

Đồ thị 2: So sánh mối tương quan giữa các thông số điển hình của mẻ lên men thứ 2

Chỉ tiêu Điểm trung bình có hệ số quan trọng

Đồ thị 3 : Sự biến thiên độ Brix theo thời gian của các mẫu lên men mẻ 2

Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Mẫu 1 18,0 15,0 12,0 9,9 8,6 7,2 6,0 5,0 4,3 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 Mẫu 2 20,0 17,0 14,4 12,0 10,0 8,6 7,5 6,2 5,2 5,0 4,8 4,8 4,8 4,8 Mẫu 3 22,0 18,4 15,6 13,5 11,5 9,7 8,9 8,1 7,0 6,2 5,8 5,7 5,7 5,7 Mẫu 4 24,0 19,5 16,8 15,2 13,7 12,0 11,3 10,0 9,3 8,2 7,6 7,2 7,0 7,0

Bảng 7 : Thông số độ Brix theo thời gian của các mẫu lên men mẻ 2

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA

ĐỘ AXIT ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Tiến hành lên men 4 mẫu ở các độ axit khác nhau , các thông số khác được cố định là

- Độ Brix trước lên men : 220Bx

- Hàm lượng thể tích dịch nhân giống : 3 %

- Hàm lượng đạm bổ sung : pepton 0,05%

Các thông số lên men của mẻ lên men thứ 3 được thể hiện ở bảng 4

Độ axit toàn phần

tính theo axit citric

Đồ thị 4:So sánh mối tương quan giữa các thông số điển hình của mẻ lên men thứ 3

Chỉ tiêu Điểm trung bình có hệ số quan trọng

CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH

PHẦN ĐẠM BỔ SUNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Cho các mẫu 10,11,12 lên men ở cùng một điều kiện về độ khô hòa tan, độ axit, với hàm lượng đạm như sau :

Mẫu 10 : không bổ sung đạm

Mẫu 11 : bổ sung muối NH4H2 PO4, hàm lượng 0,01% (so với dịch lên men) Mẫu 12 : bổ sung chất chiết nấm men dạng bột, hàm lượng 0,03%

Mẫu 8 : bổ sung pepton, hàm lượng 0,05%

Thành phần đạm Không bổ

sung đạm NH0,01% 4H2 PO4

0,03% chất chiết nấm men

Độ axit toàn phần

tính theo axit citric

Độ axit SLM (g/l) Độ cồn (% thể tích) Hàm lượng đường sót (g/100ml)

Đồ thị 5: So sánh mối tương quan giữa các thông số điển hình của mẻ lên men thứ 4

Chỉ tiêu Điểm trung bình có hệ số quan trọng

Bảng 11: Tổng hợp điểm cảm quan mẻ 4

Các hàm lượng đạm sơ khởi ban đầu cần được khảo sát tiếp để thu được chất lượng rượu tốt hơn , với chiều hướng như sau:

- Giảm hàm lượng muối NH4H2 PO4 để giảm độ chua sau lên men ,tăng hiệu suất lên men

- Giảm hàm lượng pepton để giảm độ chua sau lên men

- Tăng hàm lượng chất chiết nấm men để quá trình lên men triệt để hơn, độ cồn thu được cao hơn

Bảng 12: Hàm lượng đạm bổ sung từ các nguồn khác nhau cho mẻ lên men thứ 5

Hàm lượng đường sót (g/100ml) Độ axit sau lên men (g/l)

Độ cồn (% thể tích)

Đồ thị 6 : So sánh thông số sau lên men của mẻ 5

Chỉ tiêu Điểm trung bình có hệ số quan trọng

Độ trong và màu sắc 3,46 3,55 3,55 3,55 3,38 3,55 3,46

Bảng 15 : Thông số sau lên men của phần khảo sát chương IV

Như vậy, trong phần nghiên cứu này, các thông số trước lên men được chọn là :

- Độ Brix : 220Bx

- Độ pH : 3,46

- Độ axit toàn phần: 8,6 g/l , tính theo axit citric

- Thành phần đạm bổ sung : chất chiết nấm men , hàm lượng 0,05 % so với dịch lên men

CHƯƠNG V: ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG DỊCH NHÂN

GIỐNG LÊN QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Môi trường nhân giống cấp 2 sau 20 giờ nuôi cấy nấm men đạt mật độ 170 – 190 triệu tế bào trên 1 ml canh trường Tỉ lệ nảy chồi đạt 27- 32 % và không có tạp khuẩn lạ

Chỉ tiêu Điểm trung bình có hệ số quan trọng

CHƯƠNG VI : TỐI ƯU HÓA THỰC NGHIỆM

Thông số tối ưu hóa y được chọn là độ cồn thu được ( tính theo % thể tích)

Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số tối ưu hóa là :

x1: hàm lượng chất chiết nấm men ,tính bằng %

x2 : độ Brix trước lên men, 0Bx

x3 : độ axit toàn phần, g/l

Bảng 18 : Các mức của các yếu tố ảnh hưởng

Mô hình được chọn là mô hình tuyến tính

Phương trình hồi quy tuyến tính có dạng :

th Tổng cộâng có 11 mẫu được cho lên men ở mẻ 7 này

Ma trận quy hoạch thực nghiệm được xây dựng như sau :

3

∑(y u0- y 0 ) 2 = 0,0489 u=1

Bảng 20 : Số liệu thực nghiệm tại tâm để tính phương sai tái hiện

1 3

Phương sai tái hiện S2

th = ∑ (yu0 - y0)2 = 0,0245

no - 1 u=1

no = 3 : số thí nghiệm ở tâm

Các hệ số trong mô hình được tính theo công thức:

tj == bj / Sbj => t0 = 151,45 ;

t1 = 10,85 ;

t2 = 32,1 ;

t3 = 12,88

Tra bảng tp(f) với p=0,05, f=n0 –1=2 ; t0,05(2) = 4,30

Các giá trị tj > tp(f) với j=(0,1,2,3)

Do đó các hệ số hồi quy đều có ý nghĩa và phương trình hồi quy có dạng:

y= 8,375 + 0,6x1 + 1,775x2 - 0,7125x3 (*)

Kiểm định sự tương thích của mô hình với thực nghiệm theo chuẩn Fisher:

ŷi được tính theo (*) ,các số liệu dùng để tính S2

tt thể hiện ở bảng 13:

N= 8 : số thí nghiệm cánh tay đòn

l = 4: là số hệ số có ý nghĩa trong phương trình hồi quy

Tra bảng F 1-p (f1,f2); với p = 0,05 ;

f1= N-l = 8- 4 = 4

f2 = n0 –1 = 2

F 0,95 (4,2) = 19,3

Như vậy , F < F 0,95 (4,2) , phương trình tương thích với thực nghiệm

Hàm lượng chất

Bảng 22 : Thông số lên men của các thí nghiệm cánh tay đòn (mẻ 7 )

-Hàm lượng cồn thu được có thể tăng từ 5% lên 10,8%

-Hàm lượng đường sót giảm từ 10% xuống đến 5,2%

-Độ axit toàn phần tăng từ 7,25g/l đến 12,6 g/l

Phương trình hồi quy tương thích với thực nghiệm là :

y= 8,375 + 0,6x1 + 1,775x2 - 0,7125x3

Mô hình toán học cho thấy : muốn tăng giá trị của y (độ cồn thu được), cần tăng giá trị

của x1 ( hàm lượng chất chiết nấm men) và x2 ( độ Brix trước lên men ), giảm giá trị của

x3 ( độ axit trước lên men)

Tối ưu hóa thực nghiệm được thực hiện bằng phương pháp đường dốc nhất, bắt đầu từ

điểm không, là mức cơ sở:

x1 = 0,05 (%)

x2 = 22 (0Bx)

x3 = 8,6 (g/l) Chọn bước chuyển động của yếu tố x2 là Δ2 , Δ2 = 1 (0Bx)

Các bước chuyển động của các yếu tố x1 và x3 được tính như sau:

b1Δx1 b3Δx3

Δ1 = Δ2 = 0,002 ; Δ3 = Δ2 = - 0,28

b2Δx2 b2Δx2

Tiến hành thí nghiệm với các thông số chuyển động theo chiều hướng sau :

-Độ Brix tăng dần , từ 22 0Bx đến 300Bx, bước tăng là 10Bx

-Hàm lượng chất chiết nấm men tăng dần ,từ 0,05% đến 0,066 %, bước tăng là

17 0,062 28,0 6,92 10,58

Bảng 23 : Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa

Hàm lượng chất

Độ acid toàn phần

tính theo acid citric

Độ cồn

Bảng 24 : Thông số lên men của mẻ 8

Như vậy, các kết quả phân tích cho thấy, để thu được chất lượng tối ưu cho rượu me, các

thông số trước lên men được đề nghị là :

- Hàm lượng chất chiết nấm men : x1 = 0,054 – 0,058%

- Độ Brix : x2 = 24 - 260Bx

- Độ axit : x3 = 7,48 - 8,04 g/l , tính theo axit citric

KẾT LUẬN

Sau hơn 8 mẻ thực nghiệm khảo sát quá trình lên men và các yếu tố ảnh hưởng ở nhiệt độ thường , để thu được chất lượng rượu ngon nhất, điều kiện lên men được đề nghị như sau:

-Dịch trích me có tỉ lệ trích : thịt me : nước = 1:9 ; hàm lượng chất khô hòa tan là 6oBx

-Tác nhân gây lên men : nấm men Saccharomyces uvarum., mật độ 170-190 triệu tế bào trên 1ml dịch nhân giống cấp 2, tỉ lệ nảy chồi đạt 27-32%

-Hàm lượng dịch nhân giống : 3% thể tích dịch lên men

-Thông số của dịch lên men :

+Hàm lượng chất chiết nấm men : từ 0,054 % đến 0,058 % thể tích dịch lên men +Hàm lượng chất khô hòa tan : từ 24 oBx đến 26 oBx

+Hàm lượng đường tổng : từ 23 g/100ml đến 24,8 g/100ml so với dịch lên men

+Độ axit toàn phần tính theo axit citric : từ 7,48 g/l đến 8,04 g/l so với dịch lên men

+Độ pH : từ 3,51 đến 3,57

-Nhiệt độ dịch lên men : từ 20 oC đến 25oC

-Thời gian lên men chính : 12 ngày

Với các điều kiện trên , rượu me thu được có độ cồn đạt 11,1% đến 11,7% thể tích, hiệu suất lên men đạt 91,8% đến 92,9% Sản phẩm có màu vàng nâu sáng, rất trong, không cặn ,độ cồn cao và hài hòa với hương vị đặc trưng Các mẫu tối ưu hóa được chọn có điểm cảm quan chất lượng xếp vào loại tốt, cho thấy khả năng được chấp nhận như một sản phẩm thức uống có tiềm năng