BÁO CÁO MÔN THÍ NGHIỆM CÁC KỸ THUẬT HIỆN ĐẠI Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân gia nhiệt đến quá trình sấy phun

sát một số yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình lên men vang: sự khác biệt của quá trình lên men rượu trong thiết bị biostat có cánh khuấy và lên men rượu tĩnh trong erlen, ảnh hưởng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO MÔN HỌC THÍ NGHIỆM CÁC KỸ THUẬT HIỆN ĐẠI

GVHD: Ths TÔN NỮ MINH NGUYỆT HV: NGUYỄN QUANG ĐẠT

LÊ THỊ KIM HIỀN

VÕ THỊ HỒNG PHƯƠNG TRƯƠNG THỊ BẠCH YẾN

Mục lục

KỸ THUẬT LÊN MEN VANG 3

1 Giới thiệu 3

2 Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 4

2.1 Nguyên liệu 4

2.2 Hóa chất 5

2.3 Thiết bị 5

3 Phương pháp nghiên cứu 5

3.1 Chuẩn bị môi trường lên men 5

3.2 Tiến hành lên men 6

3.3 Các phương pháp phân tích 6

4 Kết quả và bàn luận 8

4.1 Số tế bào nấm men trong quá trình lên men 8

4.2 Sự thay đổi độ Brix trong quá trình lên men 8

4.3 Sự thay đổi pH trong quá trình lên men 9

4.4 Tốc độ sử dụng đường trung bình Ks và tốc độ tổng hợp cồn trung bình Kp trong thời gian lên men 10

4.5 Ảnh hưởng của thiết bị lên men đến quá trình lên men 10

4.6 Ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men 13

4.7 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình lên men 14

4.8 Ảnh hưởng của nồng độ SO2 đến quá trình lên men 16

4.9 Ảnh hưởng của tannin đến quá trình lên men 18

5 Kết luận 19

KỸ THUẬT SẤY PHUN 21

SẢN XUẤT BỘT DỨA 21

1 Giới thiệu 21

2 Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 22

2.1 Nguyên liệu 22

2.2 Phương pháp nghiên cứu 23

3 Kết quả và bàn luận 25

3.1 Cân bằng vật chất 25

3.2 Hiệu suất thu hồi chất khô H 27

3.3 Tốc độ bay hơi ẩm 27

3.4 Sự biến đổi màu của sản phẩm 28

3.5 Hàm lượng vitamin C 29

3.6 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô dịch dứa đến quá trình sấy phun 30 3.7 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào của tác nhân gia nhiệt đến quá trình sấy phun 32

4 Kết luận 35

KỸ THUẬT LÊN MEN VANG

và có thể là quá trình lên men malolactic, rượu vang sẽ được chứa trong các tank hoặc thùng và trải qua quá trình lên men phụ làm tăng hương vị rượu Thời gian lên men phụ tùy thuộc vào loại rượu và quy trình sản xuất Quá trình lên men phụ của rượu vang trắng thường ngắn trong khi đó quá trình lên men phụ của rượu vang đỏ thường diễn ra vài năm trong các thùng gỗ sồi

Các loại rượu vang đỏ thường gồm nhiều loại khác nhau Sự khác biệt giữa các loại chủ yếu là do giống nho, màu sắc, hương vị, quá trình lên men phụ… Rất nhiều yếu tố

có thể ảnh hưởng đến hương vị của rượu như giống nho, đất, nước, khí hậu, điều kiện phát triển Ngoài ra kỹ thuật sản xuất rượu cũng đóng một vai trò quan trọng Một số yếu tố có thể kể tên là: nhiệt độ lên men, hàm lượng chất khô dịch nho, pH… Bài thí nghiệm sau đây nhằm mục đích thực hành kỹ thuật lên men rượu nho cũng như khảo

sát một số yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình lên men vang: sự khác biệt của quá trình lên men rượu trong thiết bị biostat có cánh khuấy và lên men rượu tĩnh trong erlen, ảnh hưởng của pH (3,4) đến, độ Brix (25, 35), nồng độ SO2 (100, 200 ppm) đến quá trình lên men Ngoài ra ảnh hưởng của hàm lượng tannin cũng được xem xét

2.1 Nguyên liệu

Chủng nấm men sử dụng để lên men rượu trong thí nghiệm là Saccharomyces cerevisiae Nho sử dụng trong thí nghiệm thuộc giống Red Cardinal và Shiraz Nho

được đem ép lấy dịch rồi trữ đông để dùng trong suốt quá trình thí nghiệm Quy trình

ép nho được thể hiện trong hình 1

Thiết bị lên men Biostate

Hệ thống lên men điều nhiệt Khúc xạ kế để bàn

pH kế Kính hiển vi – buồng đếm Thomas Máy lắc ống nghiệm

Thí nghiệm kéo dài trong vòng 7 ngày, thời gian lên men trong khoảng 6 ngày Kế hoạch thí nghiệm lên men vang dịch nho được trình bày trong bảng 1

B ng 1: Kế hoạch thí nghiệm lên men vang dịch nho

N Thiết

bị lên

men

T ( 0 C)

pH (NaOH)

0

Bx (glucose)

Nấm men (10 6 tb/ml)

ppmN (NH 4 ) 2 HPO 4

ppmSO 2 (Na 2 S 2 O 5 )

Tannin, g/L (acid tannic)

Nấm men được nhân giống cấp 2 trên môi trường lỏng Môi trường lên men là môi trường Yeast-Extract Dextrose Medium (YED): 1 g cao nấm men, 2 g glucose, 2g Agar, 100g nước

3.3.1 Xác định hàm lượng chất khô: sử dụng khúc xạ kế, 0

Bx

3.3.2 Đo pH dịch lên men: sử dụng pH kế

3.3.3 Đếm số tế bào vi sinh vật: sử dụng buồng đếm Thomas, và kính hiển vi

Tính kết quả:

Mật độ tế bào trong 1ml canh trường, đơn vị 106 tb/ml:

X = (a/80)*4000*1000*N

3.3.4 Xác định lượng ethanol trong sản phẩm: hàm lượng ethanol được đo bằng

máy Alcohol Analysor – Anton paar theo nguyên lý tỉ trọng

H nh 2: Thiết bị phân tích cồn

3.3.5 Tính tốc độ sử dụng đường trung bình K s trong thời gian lên men

Tốc độ sử dụng đường trung bình được tính theo công thức sau:

Trong đó:

thời gian lên men (h)

lượng đường được sử dụng trong thời gian lên men (g/l)

3.3.6 Tốc độ sinh tổng hợp cồn trung bình K p trong thời gian lên men

Tốc độ sinh tổng hợp cồn trung bình trong thời gian lên men được tính theo công thức sau:

Trong đó:

thời gian lên men (h)

lượng đường được sử dụng trong thời gian lên men (g/l)

4.1 Số tế bào nấm men trong quá tr nh lên men

B ng 2: Số tế bào nấm men trong quá tr nh lên men Thời gian

(giờ)

Nhóm 1 (Số tế bào

x10 6 )

Nhóm 2 (Số tế bào x10 6 )

Nhóm 3 (Số tế bào x10 6 )

Nhóm 4 (Số tế bào x10 6 )

Nhóm 5 (Số tế bào x10 6 )

Nhóm 6 (Số tế bào x10 6 )

B ng 3: Sự thay đổi độ Brix trong quá tr nh lên men Thời gian

4.3 Sự thay đổi pH trong quá tr nh lên men

B ng 4: Sự thay đổi pH trong quá tr nh lên men Thời gian

150 3.89 3.91 2.89 3.85 3.91 3.76

163 3.73 3.90 2.93 3.84 3.74 3.80

4.4 Tốc độ sử dụng đường trung b nh K s và tốc độ tổng hợp cồn trung b nh K p

trong thời gian lên men

Kết quả sử dụng đường trung bình và tốc độ tổng hợp cồn trung bình trong thời gian lên men ở các điều kiện thí nghiệm khác nhau được trình bày trong bảng sau

4.5 Ảnh hưởng của thiết bị lên men đến quá tr nh lên men

H nh 3: Ảnh hưởng của thiết bị lên men đến sự sinh trưởng của nấm men

Đồ thị sinh trưởng của nấm men không cho thấy có giai đoạn thích nghi với môi trường mà số lượng tế bào tăng ngay từ lúc đầu là do trước khi được cấy vào môi trường lên men, nấm men đã được tăng sinh và làm quen trong môi trường dịch nho nuôi cấy với các điều kiện tương tự trong môi trường lên men

Qua đồ thị sinh trưởng cho thấy, trong các thiết bị lên men khác nhau sự tăng trưởng của nấm men diễn ra khác nhau Đối với quá trình lên men trong thiết bị Biostat số lượng tế bào tăng nhanh trong thời gian ngắn và đạt cực đại trong 50 giờ đầu lên men Quá trình lên men trong erlen với cùng các điều kiện lên men, số lượng tế bào nấm men tăng chậm hơn và đạt cực đại sau khoảng 75 giờ Điều này có thể giải thích là do trong thiết bị biostat có sự khuấy đảo làm tăng cường khả năng tiếp xúc của nấm men với chất dinh dưỡng trong môi trường làm quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men diễn ra dễ dàng hơn Ngoài ra việc khuấy đảo môi trường cũng giúp các tế bào nấm men trong giai đoạn sinh sản dễ tách nhau ra hơn tạo điều kiện cho sự sinh sản tăng số lượng Cùng với quá trình tăng trưởng và sinh sản nhanh chóng, tốc độ giảm

số lượng tế bào nấm men trong thiết bị biostat cũng diễn ra nhanh hơn so với trong điều kiện lên men bằng erlen do nguồn chất dinh dưỡng nhanh chóng bị sử dụng hết, lượng chất độc hại trong môi trường với nấm men tăng cao

H nh 4: Sự thay đổi độ brix trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng của thiết bị

lên men

Về sự thay đổi độ Brix, nhìn chung độ brix giảm theo thời gian lên men do nấm men

sử dụng đường glucose và các chất dinh dưỡng trong môi trường phục vụ cho quá trình sinh trưởng phát triển và lên men rượu Qua đồ thị cũng cho thấy với cùng điều

kiện quá trình lên men trong erlen có độ Brix giảm nhiều hơn, như vậy nấm men có khả năng sử dụng cơ chất tốt hơn trong môi trường không khuấy đảo

H nh 5: Sự thay đổi pH trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng của thiết bị lên

men

Về sự thay đổi pH, theo đồ thị cho thấy trong 50 giờ đầu sau khi lên men pH giảm, sau đó tăng trở lại nhưng không tăng cao bằng mức pH trước lên men Nhìn chung pH dao động trong khoảng từ 3.6 đến 3.9 Sự giảm pH trong giai đoạn đầu trùng với giai đoạn phát triển mạnh của nấm men Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men khi trong môi trường vẫn còn Oxi, nấm men chưa thực hiện quá trình lên men yếm khí mà

sẽ thực hiện quá trình hô hấp hiếu khí và tăng sinh khối Quá trình hô hấp hiếu khí của nấm men sẽ tạo ra CO2 hòa tan vào dịch lên men và làm giảm pH Sau giai đoạn hô hấp hiếu khí khi Oxi đã được sử dụng hết, quá trình hô hấp yếm khí tạo rượu bắt đầu Cùng với quá trình tạo rượu CO2 vẫn được tạo ra, ngoài ra quá trình lên men yếm khí còn tạo ra một số sản phẩm phụ gồm acid hữu cơ như acid lactic, acid acetic…các acid này cũng giúp làm giảm pH của quá trình lên men Tuy nhiên vì đây là các acid yếu nên không làm giảm pH của dịch lên men quá nhiều Sau giai đoạn sinh trưởng mạnh, lượng cơ chất giảm, số tế bào nấm men giảm, acid hữu cơ sinh ra ít hơn và cũng bị phân hủy một phần làm pH tăng nhẹ

4.6 Ảnh hưởng của pH đến quá tr nh lên men

H nh 6: Ảnh hưởng của pH lên men đến sự sinh trưởng của nấm men

Qua đồ thị sinh trưởng của nấm men cho thấy đối với môi trường lên men có giá trị

pH = 3 số lượng tế bào nấm men thấp hơn rất nhiều so với môi trường lên men có giá trị pH = 4 Như vậy trong giá trị pH = 3 không phải là điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển Điều này có thể giải thích do giá trị pH tối ưu cho nấm men phát triển

ở trong khoảng 4-4.5 nên pH = 3 sẽ làm giảm khả năng sinh sản và phát triển của nấm men

H nh 7: Sự thay đổi độ Brix trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng của pH

Độ Brix của dịch lên men vẫn giảm theo thời gian Tuy nhiên dưới ảnh hưởng của pH

sự phát triển của nấm men tại pH = 3 bị hạn chế, lượng cơ chất được nấm men sử dụng giảm, chính vì vậy mức độ giảm của độ Brix không nhiều so với mẫu lên men ở giá trị pH = 4

H nh 8: Sự thay đổi pH trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng của pH

Hình 7 cho thấy chiều hướng thay đổi pH là tương tự nhau và pH cũng chỉ giảm nhẹ trong quá trình lên men tương tự như dưới ảnh hưởng của các điều kiện lên men khác

4.7 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá tr nh lên men

H nh 9: Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô đến sự sinh trưởng của nấm men

Đường cong sinh trưởng của nấm men ở điều kiện dịch lên men có hàm lượng chất khô 350

brix cho thấy trong vòng 50 giờ đầu lên men, số tế bào nấm men ở điều kiện này tăng nhanh hơn và nhiều hơn hẳn so với điều kiện hàm lượng chất khô 250

Brix Điều này hoàn toàn hợp lý vì khi hàm lượng chất khô tăng, lượng cơ chất cho nấm men sử dụng tăng, nấm men có điều kiện sinh trưởng và phát triển mạnh dẫn đến lượng số tế bào tăng cao và nhanh Tuy nhiên sau đó khi số lượng tế bào nấm men đạt cực đại, lượng cơ chất cạn kiệt, số tế bào nấm men cũng giảm nhanh và nhiều hơn so với điều kiện lên men 250 Brix

H nh 10: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến độ cồn h nh thành trong quá

H nh 11: Sự thay đổi độ Brix trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng của hàm

lượng chất khô

Xu hướng thay đổi độ Brix trong hai điều kiện lên men tương tự nhau Độ brix giảm trong quá trình lên men Vì hàm lượng chất khô ban đầu bổ sung vào môi trường dịch nho cao hơn nên giá trị độ Brix sau quá trình lên men của điều kiện 350Brix cũng cao hơn điều kiện 250

Brix Tuy nhiên xét về mức giảm độ Brix của điều kiện 350Brix

nhiều hơn (350Brix giảm xuống 130Brix) so với điều kiện 250Brix (250Brix giảm xuống 90Brix) Điều này một lần nữa lại cho thấy lượng cơ chất được sử dụng ở diều kiện 350Brix nhiều hơn nên số lượng tế bào nấm men tăng cao hơn và lượng cồn tạo

4.8 Ảnh hưởng của nồng độ SO2 đến quá tr nh lên men

H nh 13: Ảnh hưởng của nồng độ SO2 đến sự sinh trưởng của nấm men

Khi tăng hàm lượng SO2 trong dịch lên men (nhóm 5) sự ức chế các vi sinh vật khác mạnh hơn, hạn chế sự cạnh tranh về chất dinh dưỡng đối với nấm men Chính vì vậy nấm men có điều kiện phát triển, số lượng tế bào tăng cao

H nh 14: Sự thay đổi độ Brix trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng SO2

H nh 15: Sự thay đổi pH trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng của SO2

Sự thay đổi pH và độ Brix khi tăng hàm lượng SO2 không khác biệt nhiều so với các điều kiện khác

4.9 Ảnh hưởng của tannin đến quá tr nh lên men

H nh 16: Ảnh hưởng của tannin đến sự sinh trưởng của nấm men

Tannin có thể ức chế sự sinh trưởng và phát triển của nấm men chính vì vậy số lượng

tế bào nấm men trong điều kiện có bổ sung tannin (nhóm 6) tăng chậm và ít hơn so với điều kiện lên men không có bổ sung tannin (hình 16) Riêng tại thời điểm 50 giờ

số lượng nấm men giảm đột ngột có thể do những sai sót trong quá trình đếm số tế bào nấm men

H nh 17: Sự thay đổi độ Brix trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng của tannin

H nh 18: Sự thay đổi pH trong quá tr nh lên men dưới nh hưởng của tannin

Sự thay đổi pH và độ Brix khi bổ sung tannin không khác biệt nhiều so với các điều kiện khác Giá trị pH lúc đầu giảm sau đó tăng nhưng không tăng về giá trị pH ban đầu

Sự thay đổi thiết bị lên men, pH, hàm lượng SO2 và tannin không ảnh hưởng đến tốc

độ sinh tổng hợp cồn và sử dụng đường trung bình của nấm men Yếu tố chủ yếu quyết định tốc độ sử dụng đường và sinh tổng hợp cồn là hàm lượng chất khô Khi thay đổi các điều kiện như thiết bị lên men, pH, hàm lượng SO2 và tannin cũng làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của nấm men, sự thay đổi pH và độ Brix của dịch lên men

Tài liệu tham khảo

1 Nguyễn Đức Lượng, Công Nghệ Vi Sinh, Tập 2: Vi Sinh vật học công nghiệp, NXB Đại học Quốc Gia TPHCM, tái bản lần 2, 2010

2 Trần Bích Lam, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đinh Trần Nhật Thu Thí nghiệm hóa sinh thực phẩm NXB Đại học Quốc Gia TPHCM, 2004

3 Lê Văn Việt Mẫn, Lại Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tôn Nữ Minh Nguyệt,

Trần Thị Thu Trà Công nghệ chế biến thực phẩm NXB Đại học Quốc gia

TPHCM, 2009

KỸ THUẬT SẤY PHUN

Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do: Chênh lệch độ

ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu; Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

Quá trình sấy phun có một số điểm khác biệt hơn so với các quá trình sấy khác Mẫu nguyên liệu đưa vào sấy phun có dạng lỏng, còn sản phẩm thu được sau khi sấy

có dạng bột Mẫu nguyên liệu khi vào thiết bị sấy sẽ được phân tán thành những hạt nhỏ li ti trong buồng sấy Chúng được tiếp xúc với tác nhân sấy Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng Các hạt sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng

Việc tách nước nhờ quá trình sấy phun ngày càng được sử dụng cho nhiều loại thực phẩm công nghiệp để tạo các sản phẩm dạng bột Về mặt kinh tế đây là một trong những phương pháp đảm bảo điều kiện vệ sinh trong quá trình sản xuất, chi phí vận hành cũng như thời gian xử lý ngắn Chất lượng của thực phẩm sấy phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong quá trình sấy như: nhiệt độ sấy, tốc độ đầu phun, loại chất mang và nồng độ của chúng…Nhằm tìm hiểu kỹ thuật sấy phun nói chung, quy trình