Luận văn Sản xuất và tồn trữ rượu vang chuối xiêm bằng công nghệ enzyme - Quy mô xưởng thực nghiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TRẦN THỊ NGỌC YẾN SẢN XUẤT VÀ TỒN TRỮ RƯỢU VANG CHUỐI XIÊM BẰNG CÔNG NGHỆ ENZYME - QUY MÔ XƯỞNG THỰC NGHIỆM Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cần Thơ, 2009 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài SẢN XUẤT VÀ TỒN TRỮ RƯỢU VANG CHUỐI XIÊM BẰNG CÔNG NGHỆ ENZYME - QUY MÔ XƯỞNG THỰC NGHIỆM Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. Lý Nguyễn Bình Trần Thị Ngọc Yến MSSV: 2051700 Lớp: CNTP K31 Cần Thơ, 2009 Luận văn đính kèm theo đây, với tựa đề tài “Sản xuất và tồn trữ rượu vang chuối xiêm bằng công nghệ enzyme – Quy mô xưởng thực nghiệm” do sinh viên Trần Thị Ngọc Yến thực hiện và báo cáo được hội đồng chấm và thông qua Giáo viên hướng dẫn Giáo viên chấm phản biện Ts. Lý Nguyễn Bình Cần Thơ, ngày tháng năm 2009 Chủ tịch hội đồng Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng i LỜI CẢM TẠ Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của trường Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi để em học tập và trau dồi kiến thức trong bốn năm dài đại học. Em chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm cùng tất cả thầy cô Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong thời gian qua, từ đó, giúp em có những kiến thức chuyên ngành làm hành trang vững chắc bước vào đời. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình. Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đề tài luận văn tốt nghiệp này. Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn chân thành đến các bạn lớp Công nghệ Thực phẩm K31 đã động viên, giúp đỡ tôi trong những năm đại học qua. Kính chúc quý thầy cô cùng các bạn gặt hái được nhiều thành công trong cuộc sống. Cần Thơ, ngày tháng năm 2009 Sinh viên thực hiện Trần Thị Ngọc Yến Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng ii MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ...........................................................................................................i MỤC LỤC ..............................................................................................................ii DANH SÁCH BẢNG..............................................................................................v DANH SÁCH HÌNH..............................................................................................vi TÓM LƯỢC............................................................................................................1 CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................2 1.1 GIỚI THIỆU .....................................................................................................2 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ..............................................................................2 CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU..................................................................3 2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CHUỐI .......................................................3 2.1.1 Tổng quan về chuối......................................................................................3 2.1.2 Thành phần hóa học của chuối .....................................................................4 2.1.3. Một số công dụng của chuối........................................................................4 2.2. ENZYME AMYLASE .....................................................................................6 2.2.1 -amylase (1,4- amylase 4-glucanhydrolase ) (EC 3.2.1.1) ..........................7 2.2.2 β-amylase(1,4-α-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2) ...............................10 2.2.3 Glucoamylase (α-1,4-glucan-glucohdrolase) (EC 3.2.1.3) ..........................12 2.3 NẤM MEN......................................................................................................12 2.3.1 Giới thiệu chung về nấm men Saccharomyces............................................13 2.3.2 Một số chủng nấm men trong sản xuất rượu vang ......................................14 2.3.2.1 Saccharomyces vini ..............................................................................14 2.3.2.2 Saccharomyces uvarum ........................................................................15 2.3.2.3 Saccharomyces chevalieri.....................................................................15 2.3.2.4 Saccharomyces oviformic .....................................................................15 2.3.2.5 Saccharomces cerevisiae ......................................................................15 2.4 SƠ LƯỢC VỀ RƯỢU VANG .........................................................................16 2.5 CÁC QUÁ TRÌNH XẢY RA CHỦ YẾU TRONG SẢN XUẤT RƯỢU..........16 2.5.1 Quá trình dịch hóa......................................................................................16 2.5.1.1 Cơ sở lý luận ........................................................................................16 2.5.1.2 Những biến đổi xảy ra trong quá trình dịch hóa ....................................17 2.5.2 Quá trình đường hóa ..................................................................................17 2.5.2.1 Cơ sở lý luận ........................................................................................17 2.4.2.2 Những biến đổi xảy ra trong quá trình đường hóa.................................17 2.5.3 Quá trình lên men rượu ..............................................................................17 2.5.3.1 Khái quát về quá trình lên men rượu.....................................................17 2.5.3.2 Cơ chế của quá trình lên men................................................................18 2.5.4 Các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian của quá trình lên men...............18 2.5.4.1 Sự tạo thành acid ..................................................................................18 2.5.4.2 Sự tạo thành rượu bậc cao ....................................................................19 2.5.4.3 Sự tạo thành ester và các sản phẩm phụ khác........................................20 Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng iii 2.6 NHỮNG YẾU TỐ CHỦ YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU...................................................................................................................21 2.6.1 Ảnh hưởng của nồng độ đường ..................................................................21 2.6.2 Ảnh hưởng của oxy....................................................................................21 2.6.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ .............................................................................21 2.6.4 Ảnh hưởng của pH .....................................................................................21 2.6.5 Ảnh hưởng của nồng độ rượu tạo thành......................................................21 2.6.6 Ảnh hưởng của CO2 ...................................................................................22 2.7 VI SINH VẬT TRONG RƯỢU.......................................................................22 2.7.1 Hư hỏng do vi khuẩn acetic.......................................................................22 2.7.2 Hư hỏng do vi khuẩn acid lactic .................................................................23 2.7.2.1 Sinh thái khuẩn lactic ...........................................................................23 2.7.2.2 Hoạt động của khuẩn lactic...................................................................24 2.7.2.3 Kết quả hoạt động của khuẩn lactic lên men malolactic và các bệnh rượu .........................................................................................................................24 2.8 CHITOSAN.....................................................................................................25 2.8.1 Cấu trúc hóa học của chitin ........................................................................26 2.8.2 Cấu trúc hóa học của chitosan ....................................................................26 2.8.3 Đặc tính của chitosan .................................................................................27 2.8.4 Một số ứng dụng của chitosan ....................................................................27 2.9 QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG CHUỐI XIÊM ..............................27 CHƯƠNG III. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM..................29 3.1 PHƯƠNG TIỆN ..............................................................................................29 3.1.1 Địa điểm nghiên cứu ..................................................................................29 3.1.2 Thời gian thực hiện ....................................................................................29 3.1.3 Dụng cụ thí nghiệm....................................................................................29 3.1.4 Thiết bị thí nghiệm.....................................................................................29 3.1.5 Các hóa chất sử dụng .................................................................................30 3.1.6 Nguyên liệu................................................................................................30 3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .....................................................................31 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chần đến sự vô hoạt enzyme hóa nâu trong công đoạn chần nguyên liệu chuối ...................................31 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ (%) nấm men Saccharomyces cerevisiae đến nồng độ rượu sinh ra sau quá trình lên men chính (lên men 12 ngày) ..................................................................................................................31 3.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát một số thay đổi trong quá trình bảo quản sản phẩm theo thời gian ở quy mô xưởng thực nghiệm .......................................................33 CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................36 4.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của thời gian chần đến sự vô hoạt enzyme hóa nâu trong công đoạn chần nguyên liệu chuối ................................................................36 4.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ (%) nấm men Saccharomyces cerevisiae đến nồng độ rượu sinh ra sau quá trình lên men chính (lên men 12 ngày).....................37 4.3 Thí nghiệm 3: Một số yếu tố thay đổi trong quá trình bảo quản sản phẩm ở quy mô xưởng thực nghiệm..........................................................................................39 Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng iv 4.3.1 Hàm lượng acid, ester, aldehyde thay đổi theo thời gian trong quá trình bảo quản rượu.........................................................................................................39 4.3.2 Hàm lượng fufurol có trong sản phẩm .....................................................41 4.3.3 Hàm lượng methanol thay đổi theo thời gian trong quá trình bảo quản rượu .........................................................................................................................41 CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................43 5.1. Kết luận ..........................................................................................................43 5.2. Đề nghị...........................................................................................................45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................46 PHỤ LỤC..............................................................................................................vii Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng v DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của chuối chín ..........................................................4 Bảng 2.2 Thành phần hóa học của tế bào nấm men................................................14 Bảng 4.1 Nồng độ rượu sinh ra theo thời gian sau quá trình lên men chính (0) ......38 Bảng 4.2 Hàm lượng đường khử còn lại và nồng độ rượu sinh ra sau quá trình lên men .......................................................................................................................38 Bảng 4.3 Hàm lượng của acid, ester, aldehyde trong rượu sinh ra theo thời gian bảo quản ......................................................................................................................39 Bảng 4.4 Hàm lượng methanol thay đổi theo thời gian trong quá trình bảo quản rượu.......................................................................................................................41 Bảng 4.5 Độ trong của rượu thay đổi theo thời gian bảo quản................................42 Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng vi DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Cơ chế phân cắt liên kết -1,4 -và -1,6-glycoside của amylase ...............7 Hình 2.2 Cơ chế tác động của -amylase lên tinh bột ..............................................9 Hình 2.3 Cơ chế tác động của -amylase lên tinh bột ............................................11 Hình 2.4 Nấm men Saccharomyces .......................................................................13 Hình 2.5 Saccharomyces cerevisae .....................................................................135 Hình 2.6 Cấu trúc hóa học của chitin .....................................................................26 Hình 2.7 Cấu trúc hóa học của chitosan .................................................................26 Hình 3.1 Máy chà thịt quả…..................................................................................29 Hình 3.2 pH kế…………… ..................................................................................29 Hình 3.3 Chuối xiêm……......................................................................................30 Hình 3.4 Đường saccharose ...................................................................................30 Hình 3.5 Đồ thị biểu diển đường chuẩn methanol ..................................................35 Hình 4.1 Công đoạn xử lý chuối….. ......................................................................36 Hình 4.2 Công đoạn chần chuối…... ......................................................................36 Hình 4.3 Thịt chuối sau khi qua máy chà…. ..........................................................37 Hình 4.4 Dịch hóa và đường hóa chuối……..........................................................37 Hình 4.5 Phối chế dịch lên men… .........................................................................37 Hình 4.6 Tiến hành lên men......... .........................................................................37 Hình 4.7 Kiệu chứa dịch lên men...........................................................................37 Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn hàm lượng acid có trong rượu theo thời gian bảo quản ..39 Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn hàm lượng ester có trong rượu theo thời gian bảo quản .40 Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn hàm lượng aldehyde có trong rượu theo thời gian bảo quản ......................................................................................................................40 Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của hàm lượng methanol theo thời gian bảo quản ......................................................................................................................41 Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ trong của rượu theo thời gian bảo quản 42 Hình 5.1 Sản phẩm rượu vang chuối xiêm .............................................................45 1 TÓM LƯỢC Đề tài nghiên cứu: “Sản xuất và tồn trữ rượu vang chuối xiêm bằng công nghệ enzyme - Quy mô xưởng thực nghiệm” được tiến hành gồm ba thí nghiệm : - Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chần đến sự vô hoạt enzyme hóa nâu trong công đoạn chần nguyên liệu chuối. Tiến hành ở nhiệt độ 800C với các mức thời gian khảo sát: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 9 phút - Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae đến nồng độ rượu sinh ra sau quá trình lên men chính (lên men 12 ngày) - Thí nghiệm 3: Khảo sát một số thay đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản. Các biến đổi theo dõi trong thời gian bảo quản: hàm lượng acid, ester, aldehyde, methanol (quy mô xưởng thực nghiệm). Kết quả: - Thí nghiệm 1: Thời gian cần để vô hoạt hết enzyme hóa nâu polyphenol oxydase trong công đoạn chần nguyên liệu chuối ở nhiệt độ 800C là 5 phút - Thí nghiệm 2: Tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae 0,04% sẽ cho độ cồn của rượu hiệu quả hơn các tỷ lệ nấm men còn lại - Thí nghiệm 3: Thời gian bảo quản càng lâu, rượu càng trong. Hàm lượng acid, ester, aldehyde, methanol có trong rượu thấp hơn mức cho phép và thay đổi không đáng kể trong quá trình bảo quản. Sản phẩm rượu không có fufurol. Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 2 CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 GIỚI THIỆU Khi nói tới rượu vang, người ta thường nghĩ ngay đến rượu vang nho. Do vốn dĩ rượu vang có nguồn gốc từ quả nho. Ngày nay, danh từ rượu vang còn được hiểu rộng hơn, đó là một loại rượu được lên men trực tiếp từ nước quả của nhiều loại trái cây khác nhau. Nước Việt Nam ta nổi tiếng về sự đa dang và phong phú về các loại trái cây, nhất là các loại trái nhiệt đới như: dứa, xoài, vú sữa, nhãn,…Trong đó phải kể đến chuối xiêm – một loại quả có khá nhiều, được trồng hầu như quanh năm và nhiều nhất ở đồng bằng sông Cửu Long. Sự đa dạng và sản lượng dồi dào như thế chủng loại và sản lượng trái cây là điều kiện thuận lợi góp phần tạo nên sự đa dạng cho sản phẩm rượu vang. Tuy nhiên, trong quá trình tồn trữ và bảo quản các sản phẩm rượu nói chung và rượu vang nói riêng, cần theo dõi những biến đổi xãy ra để sản phẩm được hoàn thiện hơn, đảm bảo chất lượng rượu ổn định tạo sự an tâm cho người tiêu dùng, từ đó, giúp cho sản phẩm rượu vang có giá trị kinh tế hơn trên thị trường. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản rượu vang chuối xiêm để có sản phẩm rượu vang chuối xiêm hoàn thiện hơn. Nội dung nghiên cứu : - Khảo sát thời gian vô hoạt enzyme hóa nâu trong công đoạn chần chuối - Thực hiện quy trình sản xuất rượu vang chuối xiêm - Khảo sát những biến đổi của một số yếu tố như: độ trong, mùi vị, độ rượu, tạp chất trong giai đoạn bảo quản rượu. Luận văn Tốt nghiệp khóa 31 năm 2009 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 3 CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CHUỐI 2.1.1 Tổng quan về chuối Chuối thuộc họ Musaceae. Chuối là loại trái cây rất quen thuộc và gắn bó với người Việt Nam, là loại cây ăn quả chứa nhiều giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh thiết thực. Theo phân tích khoa học, chuối chín bao gồm nhiều chất bột, chất đạm, chất xơ, sinh tố và khoáng chất. Đặc biệt, chuối có hàm lượng kali rất cao và chứa đủ cả 10 loại acid amin thiết yếu của cơ thể. Chuối là món ăn bình dân, được Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đặt cho cái tên cao kỳ: “Trái của cuộc sống”. Ch