Đề tài Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang từ xoài

– “Industrial Microbiology “ – Mc Graw Hill, New York,1959) Một vài chất chỉ có mặt với một tỉ lệ rất thấp, thí dụ dầu thơm, axit bay hơi nhưng làm cho rượu tốt lên hay xấu đi đáng kể. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 27 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2.4.2.1 Cồn Thành phần quan trọng nhất của rượu vang là cồn etylic làm cho rượu mạnh. Độ cồn tự nhiên, chỉ do lên men mà có từ 7 - 160, nghĩa là trong một lít rượu vang (1000 ml) có từ 70 - 160 ml cồn etylic. Cồn etylic mùi thơm, vị hơi ngọt, giống đường. Độ cồn phổ biến của rượu vang là 10 - 120. Dưới 100 rượu hơi nhạt, 13 - 140 thì độ cồn hơi cao. Bảng 2.11: Các loại rượu thường có trong rượu vang Loại rượu Đơn vị Thành phần Amylic mg/100ml 10 – 175 Isoamylic mg/100ml 10 – 175 N – butylic mg/100ml 10 – 175 2 – butylic mg/100ml 10 – 175 Iso – butylic mg/100ml 10 – 175 Propylic mg/100ml 10 – 175 Glycerine % 0,5 – 1,5 2,3 – butadiol % 0,01 – 0,15 (Nguồn: Prescott and Dunn – “Industrial Microbiology “ – Mc Graw Hill, New York,1959) 2.4.2.2 Đường Theo Peinô (Peynaud) hàm lượng đường ở vang nho đỏ là 2 - 3 gam/lít và chỉ ở những loại quả trắng đặc biệt như Basac, Xôtơnê (Barsac, Sauternes) mới lên tới 70 - 80 g/l. Đường trong rượu vang chủ yếu là fructose, glucose, một ít galactose. Nếu cho thêm đường saccharose trước khi lên men thì toàn bộ bị thủy phân thành đường khử, vậy nếu phát hiện saccharose trong rượu vang thành phẩm, tức là đường pha thêm. Tùy theo lượng đường khử còn lại trong rượu vang, sau khi đã lên men xong, người ta phân biệt rượu vang khô (dưới 10g đường/lít), nửa khô (20 - 30g đường/lít), nửa ngọt (45 - 65g đường/lít) và ngọt (80 - 110g đường/lít). Lượng SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 28 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP đường khử càng cao, độ cồn càng phải cao để cho cân đối. Độ cồn của rượu khô 9 - 110, rượu ngọt thì độ cồn đạt 12 - 130 và hơn nữa. Rượu vang còn nhiều đường khử, đặc biệt khi độ cồn thấp rất dễ bị nhiều loại khuẩn yếm khí (kỵ khí) cũng như hiếu khí phá hủy đường, chuyển thành axit lactic, dấm làm rượu mất mùi. 2.4.2.3 Axit Axit là một thành phần quan trọng của rượu vang, ngang với cồn. Rượu vang là đồ uống có độ chua cao (axit tổng số tới 4 - 5 gam/lít, pH từ 2,9 - 3,9) nhưng dễ uống vì vị chua của axit được cân đối với vị ngọt của cồn, của glyxerin, vị chát của polyphenol, vị mặn của các chất muối. Axit hữu cơ trong rượu vang còn có một tác dụng nữa: ngăn cản hoạt động của các khuẩn làm hư hỏng rượu. Định lượng axit hữu cơ khó hơn các axit vô cơ nhiều do đó người ta chưa biết hết các axit của rượu vang quả, nhất là ở nhiệt đới. Trong rượu vang nho những axit chính là: tatric (1,5 - 4 g/l), malic (0 - 4 g/l), citric (0 - 0,5 g/l), oxalic (0 - 0,06 g/l)... 2.4.2.4 Tro và các chất muối Có nhiều muối khoáng trong rượu vang quả, phổ biến nhất là P, S, K, Na, Ca, Mg, Si, Fe, Mn, F, Cl, Br, I, Al... Trong một lít rượu nho chỉ có1,5 – 3,0g tro nhưng chất muối trong tro giữ một vai trò quan trọng:  Làm tăng hương vị của rượu.  Tăng giá trị dinh dưỡng; có nhiều chất muối hết sức cần thiết cho cơ thể sống với một lượng rất nhỏ.  Những chất vi lượng như Fe hàm lượng bình thường chỉ vài mg/l và Cu (0,2 - 0,3 mg/l), nếu chỉ tăng một vài mg trong một lít cũng gây kết tủa, làm cho rượu đục, mất hương vị. 2.4.2.5 Chất gây mùi thơm Quả tươi, đặc biệt quả nhiệt đới như xoài, dứa rất thơm. Đó là mùi thơm do các chất nguồn gốc tecpen quyết định, nhưng đại bộ phận các chất này bị phân hủy và SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 29 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP bị khí cacbonic kéo theo trong quá trình lên men. Về phần mình, con men cũng sản sinh ra những chất có mùi thơm trong đó có cồn cao phân tử và este của chúng. Bảng 2.12: Thành phần 1 vài chất trong rượu vang Loại rượu Acetaldehyde Acetatethyl (ppm) Tanin (%) Cherry 300 mg/l 150 - Vang trắng 0 – 7 ppm 150 0,01 Vang đỏ 0 – 7 ppm 150 0,14 – 0,30 Sparking wines - 150 0,01 Tráng miệng 30 – 40 ppm 150 - (Nguồn: Prescott and Dunn – “Industrial Microbiology “ – Mc Graw Hill, New York,1959) Trong quá trình rượu chín, phát sinh một mùi thơm đặc biệt gọi là bukê (bouquet) do các chất oxy hóa khử sinh ra, nhưng chỉ ở dạng khử oxy mới thơm. Giữ rượu vang quả trong bình nút kín hoàn toàn không có oxy một thời gian dài thì có mùi thơm. Nếu trong bình có chỗ trống và nút không kín, oxy lọt vào thì mùi thơm bị phá hủy rất nhanh. 2.4.2.6 Vitamin Nước quả có tiếng là giàu vitamin. Các vitamin này thường không bị phá hủy trong quá trình lên men rượu vang. Bảng 2.13: Hàm lượng vitamin trong rượu vang nho và nước nho ( theo Laphon – Laphourcade) Vitamin Đơn vị Nước nho Vang trắng Vang đỏ Thiamin (B1) mcg 160 – 450 2 – 58 103 – 245 Riboflavin (B2) mcg 3 – 60 88 – 133 103 – 245 Acid pantothenic mg 0,5 – 1,4 0,55 – 1,2 0,44 – 1,9 Pyridoxine (B6) mg 0,16 – 0,5 0,12 – 1,67 0,13 – 0,68 Acid nicotinic (PP) mg 0,68 – 2,6 0,44 – 1,13 0,79 – 1,7 Biotin (H) mcg 1,5 – 4,2 1 – 3,6 0,6 – 4,6 Cobalamin (B12) mcg 0 0 – 0,16 0,04 – 0,1 Acid P-aminobenzoin mcg 15 – 92 15 – 133 15 – 133 Cholin mg 19 – 39 19 – 27 20 – 43 (Nguồn: Trần Thị Thanh – “Công nghệ vi sinh” – NXBGD,2001) SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 30 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Bảng 2.14: Thành phần acid amin trong rượu vang Acid amin Thành phần (mg/l) Alanine 60 – 250 Valine 10 – 50 Glycine 0 – 20 Iso – glycine 10 – 80 Leucine 20 – 100 Serine 20 – 600 Threonine 30 – 250 Asparaginic acid 10 – 150 Glutamic acid 100 – 300 Methionine 0 – 50 Cystine 0 – 50 Arginine 100 – 600 Histidine 5 – 100 Proline 0 – 100 Triptophan 0 – 50 Tyrosine 0 – 50 Phenylalanine 10 – 100 (Nguồn: Prescott and Dunn – “Industrial Microbiology “ – Mc Graw Hill, New York,1959) SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 31 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2.4.3 Quy trình sản xuất rượu vang quả 2.4.3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG Loại cặn, bã Loại cặn nấm men Tạp chất Bã cồn tinh chế Làm sạch Nguyên liệu Gia công cơ học Lọc Pha chế dịch lên men Khử trùng Lên men chính Lên men phụ Tách cặn Tàng trữ Lắng trong Đóng chai Rượu vang thành phẩm Nhân giống Giống nấm men Đường, dinh dưỡng 32 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Sơ đồ 2.2: Quy trình sản xuất rượu vang quả 2.4.3.2 Giải thích quy trình a) Nguyên liệu trái cây Tất cả các loại trái cây đều chứa đường, nước, protein, vitamin, khoáng, các hợp chất hữu cơ, nên đều có thể lên men tạo thành rượu vang. Tuỳ loại trái cây mà ta điều chỉnh quy trình công nghệ cho phù hợp. Thời gian từ khi hái đến khi chế biến càng ngắn càng tốt, để hạn chế sự oxi hoá tự nhiên cũng như sự xâm nhập và phát triển của các vi sinh vật trên quả. b) Làm sạch Trước khi sử dụng cần phải tuyển chọn để loại bỏ những trái hư, dập, không đạt chất lượng, … để đảm bảo quá trình lên men sau này. c) Gia công cơ học Tuỳ theo loại quả hay phương pháp, thiết bị chế biến ra sản phẩm rượu vang mà quả được xử lí bằng cách nghiền dập, xé ép, hoặc trích ly lấy dịch quả, sau đó cũng tuỳ loại mà có thể lọc. Thực hiện trong phòng chứa khí CO2 nhằm để ngăn chặn dịch quả bị oxi hoá bởi không khí. d) Pha chế dịch lên men Các loại dịch quả thường có pH cao và độ đường thường thấp so với nước nho. Do đó thường điều chỉnh pH của dịch quả bằng CaCO3, NaHCO3 hoặc các muối amoni, và cũng có thể bổ sung thêm đường vào dịch lên men. e) Khử trùng Người ta sử dụng khí SO2 với liều lượng cho phép là 120mg/l để chống lại dịch quả bị oxi hoá và tiêu diệt các vi khuẩn tạp nhiễm như: vi khuẩn lactic, acetic. Tuy nhiên, người ta có thể thanh trùng bằng nhiệt độ ở 65 – 700C/10 phút. f) Lên men chính Đây là giai đoạn chính hình thành nên rượu từ lúc cấy nấm men vào cho đến lúc dịnh men hết sủi bọt mạnh, dung dịch không bị đảo lộn, do hoạt động của nấm men. Thời gian lên men thường từ 10 – 20 ngày ở nhiệt độ 20 – 22 0C. Hoặc lên men ở thời gian ngắn hơn với nhiệt độ 25 – 280C. Trong thời gian này nấm men hoạt động SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 33 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP mạnh nhất tiêu thụ đường, đạm, vitamin, chuyển hoá đường thành rượu và giải phóng CO2. Trong quá trình lên men cần phải theo dõi một số chỉ tiêu quan trọng như: hàm lượng đường, nhiệt độ, lượng oxi trong dịch lên men. g) Lên men phụ Ở giai đoạn này quá trình lên men xảy ra không ồ ạt và được thực hiện ở nhiệt độ thấp 15 – 180C. Đặc biệt trong giai đoạn này có quá trình lên men malolactic chuyển axit malic thành axit lactic, làm cho rượu chuyển từ vị chua gắt sang vị chua nhẹ dễ chịu do pH dịch lên men tăng lên, CO2 vẫn còn thoát ra ngoài nhưng ít. Dịch lên men ở trạng thái tĩnh lặng, xác nấm men lắng xuống đáy bình. Sau 15 – 20 ngày tiến hành lắng, gạn lọc để thu rượu trong cho vào bình. h) Tàng trữ Quá trình này nhằm mục đích ổn định chất lượng rượu và tăng cường hương và quá trình tàng trữ sẽ xảy ra rất nhiều quá trình sinh hóa rất phức tạp làm cho rượu chuyển từ ít ngọt, ít thơm có nhiều vị chua, vị cay của CO2, vị đắng của aldehyde sang rượu trong suốt có vị chua ngọt cân đối, vị đắng nhẹ của glyxerin, vị chát của polyphenol. Thời gian tàng trữ càng kéo dài hương vị của rượu càng đậm đà. i) Lắng trong Có thể sử dụng các chất trợ lắng: đất sét lắng, bentonic, tannin để làm trong sản phẩm rượu vang. k) Đóng chai Rượu vang sau khi đóng chai sẽ được thanh trùng lần nữa để tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật còn sót lại trong rượu. Nhiệt độ thanh trùng phụ thuộc vào độ cồn của rượu và được xác định theo công thức Burain: T0 = 75 – 1,5Q Trong đó: T0 : Nhiệt độ thanh trùng Q : Độ cồn trong rượu 75 và 1,5 là hệ số thực nghiệm SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 34 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Nhiệt độ thanh trùng còn phụ thuộc vào hàm lượng SO2 trong rượu. CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU Đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang từ xoài” được thực hiện từ 15/03/2009 đến 15/6/2009 tại phòng thí nghiệm Dinh Dưỡng, khoa Công nghệ sinh học - Trường Đại Học Bình Dương. 3.2 VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 3.2.1 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 3.2.1.1 Dụng cụ thí nghiệm Sử dụng các dụng cụ sau để phục vụ cho việc bố trí thí nghiệm và nghiên cứu: - Cân - Erlen - Becher - ống nghiệm, pipet - Que cấy, đèn cồn - Buồng đếm hồng cầu - Vải lọc - Bông gòn thấm nước, bông y tế - Đũa thủy tinh, phễu lọc 3.2.1.2 Thiết bị thí nghiệm Sử dụng những thiết bị sau để thí nghiệm: - Kính hiển vi (Đức) - Nồi autoclave (Trung Quốc) - Máy khúc xạ kế, máy đo pH (Nhật) - Bể điều nhiệt (Trung Quốc) - Bộ chưng cất cồn (Đức) SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 35 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP - Máy xay sinh tố (Việt Nam) 3.2.2 Vật liệu nghiên cứu 3.2.2.1 Nguyên liệu Sử dụng những nguyên liệu sau cho việc nghiên cứu: - Xoài ghép chín có xuất xứ từ Bình Dương. - Enzyme pectinase được sản xuất bởi công ty Novozyme Đan Mạch, phân phối bởi công ty Nam Giang (Hồ Văn Huê, Phú Nhuận, TPHCM). - Đường saccharose được cung cấp tại siêu thị Citimart – Bình Dương. - Nấm men Saccharomyces cerevisiae EC thuần chủng giống được cung cấp từ phòng vi sinh của Viện Sinh học nhiệt đới – Thành phố Hồ Chí Minh. 3.2.2.2 Hoá chất Sử dụng một số hoá chất sau để điều chỉnh pH của dịch lên men: - Axit citric, NaHCO3 cung cấp bởi Kios hoá chất 1B - Số 136 Tô Hiến Thành – Thành Phố Hồ Chí Minh. - Nước cất cung cấp bởi phòng thí nghiệm Sinh – Khoa Công nghệ sinh học - Đại Học Bình Dương. - Một số hoá chất kiểm tra thành phần nguyên liệu và thành phẩm được nêu trong phần phụ lục I. 2.2.2.3 Các môi trường sử dụng - Môi trường malt lỏng sử dụng để tăng sinh khối nấm men. - Môi trường malt lỏng có bổ sung dịch chiết xoài để tăng sinh khối nấm men. - Môi trường thạch malt sử dụng để giữ giống nấm men. 3.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU Số liệu được xử lí và vẽ biểu đồ, đồ thị với phần mềm Excel, phần mềm Statgraphics Plus 3.0 for windows, phần mềm Minitab 12 for windows. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 36 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.4.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Sơ đồ 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.4.2 Phương pháp bố trí các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu mà chúng tôi nghiên cứu bao gồm: pH, nồng độ chất khô ban đầu, tỉ lệ nấm men sử dụng, thời gian lên men. Nấm men thuần chủng S. cerevisiae EC được tăng sinh trong môi trường malt lỏng để tiến hành cho lên men rượu. Các thí nghiệm được tiến hành lên men ở nhiệt độ 25 – 320C. Yếu tố theo dõi chính để đánh giá việc lựa chọn các điều kiện tốt nhất là độ cồn. 3.4.2.1 Bố trí ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men Những pH tối thích cho sự phát triển và lên men của các loại nấm men là không cố định, pH phụ thuộc vào nhiều yếu tố, cụ thể là những yếu tố chính sau:  Loài, chủng nấm men.  Thành phần của môi trường lên men.  Điều kiện lên men (nhiệt độ). Để khảo sát ảnh hưởng của pH của dịch lên men, chúng tôi tiến hành 5 thí nghiệm với các mẫu có giá trị pH khác nhau là: pH = 3,0; pH = 3,5; pH = 4,0; pH = 4,5; pH = 5,0. Đồng thời cố định các yếu tố khác như nồng độ chất khô ban đầu là 200Bx, tỉ lệ nấm men là 6%. Theo dõi quá trình lên men, xác định hàm lượng cồn thu được của mỗi thí nghiệm và xác định số lượng tế bào nấm men trong 7 ngày đầu lên men. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 37 Xoài Khảo sát nguyên liệu Thu nhận dịch xoài Pha chế dịch lên men Khảo sát tỉ lệ nấm men, pH, độ Brix Lên men Theo dõi độ cồn, độ Brix, số lượng tế bào nấm men Rượu vang xoài Kiểm tra vi sinh Đánh giá cảm quan Khảo sát tỉ lệ pectinase bổ sung Chọn yếu tố tốt nhất Tối ưu hoá thực nghiệm Đưa ra quy trình sản xuất Lên men với các điều kiện tối ưu LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Bảng 3.1: Ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men STT mẫu Nồng độ chất khô (0Bx) pH Lượng men giống (%) 1 20 3,0 6 2 3,5 3 4,0 4 4,5 5 5,0 Dựa vào độ cồn thu được sau lên men của các thí nghiệm chúng tôi chọn được pH(*) tối thích cho quá trình lên men. 3.4.2.2 Bố trí ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình lên men Sau khi khảo sát và chọn được pH(*) là tối thích ở thí nghiệm trên chúng tôi tiến hành 5 thí nghiệm với 5 mức độ của nồng độ chất khô là: 160Bx, 180Bx, 200Bx, 220Bx, 240Bx. Đồng thời cố định yếu tố khác: pH = pH(*), tỉ lệ nấm men là 6%. Theo dõi quá trình lên men và xác định hàm lượng cồn của mỗi thí nghiệm, xác định số lượng tế bào nấm men trong 7 ngày đầu lên men. Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến quá trình lên men STT mẫu Nồng độ chất khô (0Bx) pH Lượng men giống (%) 1 16 pH(*) 6 2 18 3 20 4 22 5 24 Dựa vào độ cồn thu được sau lên men của các thí nghiệm chúng tôi chọn được nồng độ chất khô 0Bx(*) tối thích cho quá trình lên men. 3.4.2.3 Bố trí ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến quá trình lên men SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 38 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Theo nguyên tắc thì nồng độ chất khô ban đầu càng cao thì lượng đường nấm men sử dụng càng nhiều và hàm lượng cồn sinh ra cũng nhiều hơn. Tuy nhiên ở một mức độ nào đó thì lượng đường ban đầu cao nấm men sẽ tập trung tăng sinh khối, sự cạnh tranh dinh dưỡng sẽ khá cao và độ cồn thu được có thể không cao. Sau khi khảo sát và chọn được nồng độ chất khô tối thích là 0Bx(*). Tiến hành thí nghiệm với 6 mức độ tỉ lệ nấm men là: 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12%. Đồng thời cố định các yếu tố khác là: pH = pH(*), nồng độ chất khô ban đầu là 0Bx(*). Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến quá trình lên men STT mẫu Nồng độ chất khô (0Bx) pH Lượng men giống (%) 1 0Bx(*) pH(*) 2 2 4 3 6 4 8 5 10 6 12 Theo dõi hàm lượng cồn thu được ở mỗi thí nghiệm, xác định số lượng tế bào nấm men trong 7 ngày đầu lên men. Dựa vào độ cồn thu được sau lên men của các thí nghiệm chúng tôi chọn được tỉ lệ nấm men (*)% tối thích cho quá trình lên men. 3.4.2.4 Bố trí ảnh hưởng của thời gian lên men đến quá trình lên men Sau khi khảo sát và chọn được các điều kiện tối thích: pH(*), nồng độ chất khô ban đầu 0Bx(*), tỉ lệ nấm men (*)%, chúng tôi tiến hành cho lên men với các điều kiện trên để khảo sát thời gian lên men. Thời gian theo dõi quá trình lên men là 10 ngày. Bảng 3.4: ảnh hưởng của thời gian lên men Thời gian (ngày) pH Lượng men giống (%) Nồng độ chất khô (0Bx) 3 0Bx(*) SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 39 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP pH(*) (*)% 5 7 8 9 10 3.4.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm [3]  Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: hoạch định thí nghiệm cực trị giúp khảo sát các yếu tố ảnh hưởng biến đổi cùng lúc. Các bước tiến hành sau:  Chọn thông số tối ưu hoá và các yếu tố ảnh hưởng.  Xác định mức cơ sở, khoảng biến thiên và mức biến thiên của các yếu tố.  Lập mô hình hồi quy tuyến tính và ma trận thực nghiệm.  Tiến hành các thí nghiệm cánh tay đòn và các thí nghiệm tại tâm thu nhận các giá trị thực nghiệm.  Tính các hệ số hồi quy và phương sai tái hiện.  Kiểm định sự có ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo chuẩn Student.  Kiểm định sự tương thích của mô hình với thực nghiệm theo chuẩn Fisher. Tối ưu hoá thực nghiệm theo phương pháp đường dốc nhất: Chọn mô hình toán học và tiến hành thực nghiệm yếu tố toàn phần với k yếu tố ảnh hưởng, độ cồn y là thông số tối ưu hoá. Mỗi yếu tố có 2 mức nên số thí nghiệm cánh tay đòn phải thực hiện là 2k. Phương án cấu trúc có tâm chọn các điểm làm thí nghiệm có tâm đối xứng. Ký hiệu các yếu tố là xj, mức trên và mức dưới lần lượt là xjmax và xjmin. Tâm phương án được xác định như sau: x0j = 1/2.(xjmax + xjmin) với j = 1 : k Khoảng biến thiên các yếu tố: ( )minmax 2 1 jjj xxx −=∆ SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 40 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, hệ trục tự nhiên được chuyển sang hệ trục không thứ nguyên (hệ mã hoá). Các thí nghiệm cánh tay đòn theo ma trận quy hoạch đã lập ra sẽ cung cấp các giá trị thực nghiệm yi. Công thức tính hệ số hồi quy: ∑ = = N i iYN b 1 0 1 i N i jij YXN b ∑ = = 1 1 Phương sai tái hiện: ( ) 1 1 200 2 − − = ∑ = n YY S n u TBu th ∑ = = n u uTB Yn Y 1 00 1 Trong đó: n: Số thí nghiệm ở tâm. y0u: Giá trị độ cồn các thí nghiệm tại tâm. y0TB: Giá trị trung bình của y0u.  Kiểm định sự có ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo chuẩn Student: Phương sai của các hệ số hồi qui: N SS thbj 2 2 = bj j j S b t = Tra bảng tp(f) với p = 0,05, f = n – 1 (với n là số thí nghiệm ở tâm). Các giá trị tj > tp(f) được xem là có ý nghĩa. Các hệ số tj < tp(f) thì không có ý nghĩa và loại khỏi phương trình hồi quy. Nhận phương trình hồi quy với các hệ số có ý nghĩa.  Kiểm định sự tương thích của mô hình với thực nghiệm theo chuẩn Fisher. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 41 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ( ) 1 ˆ 1 2 2 − − = ∑ = N YY S N i ii tt 2 2 th tt S SF = Trong đó: N: số thí nghiệm cánh tay đòn. 1: số hệ số có ý nghĩa trong phương trình hồi quy. Tra bảng với p = 0,05, f1 = N – 1, f2 = n – 1 • Nếu F < Fp(f1,f2) – phương trình tương thích thực nghiệm. • Nếu F > Fp(f1,f2) – phương trình không tương thích thực nghiệm. Cần thực hiện 1 trong các bước sau:  Phải tăng bậc của phương trình.  Thu hẹp khoảng biến thiên của các yếu tố.  Thu hẹp mức cơ sở của các yếu tố.  Xét lại các yếu tố độc lập được chọn.  Tối ưu hoá thực nghiệm theo phương pháp đường dốc nhất: Sau khi lập được phương trình hồi quy tương thích, cần xác định chiều hướng của các yếu tố để thu được thông số tối ưu hoá cao nhất. Tiến hành tiếp một loạt các thí nghiệm leo dốc theo các bước chuyển động mới của các yếu tố. Tối ưu hoá theo đường dốc nhất bắt đầu từ điểm không là mức cơ sở. Chọn bước chuyển động của 1 yếu tố, ví dụ x1 là ∆1. Các bước chuyển động của các yếu tố xj khác được tính như sau: 11 1 xb xb jj j ∆ ∆ ∆=∆ Ghi nhận kết quả tốt nhất ở các thí nghiệm leo dốc. 3.4.4 Phương pháp lên men rượu vang xoài [22], [23], [24] 3.4.4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 42 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Sơ đồ 3.2 : Quy trình công nghệ chế biến rượu vang xoài SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG Cặn men Cặn, bã Nấm men S.cerevisiae Xoài ngon, chín ủ 3 giờ ở 400C Lọc trong Pha chế dịch lên men Lên men chính Lắng cặn, tách men Chiết rượu non Lên men phụ Tàng trữ lạnh Lắng trong Chiết chai Rượu vang xoài Đánh giá chất lượng theo TCVN Nhân giống Làm sạch, bỏ vỏ và hạt Xay, ép Xác định thành phần nguyên liệu Nước Đường, axit citric, NaHCO 3 Enzyme pectinase 43 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3.4.4.2 Thuyết minh quy trình công nghệ  Thu nhận dịch xoài: Lựa chọn xoài chín, ngon, không bị hư hỏng. Rửa sạch, loại bỏ vỏ và hạt rồi đem đi xay nhỏ (bổ sung nước với tỉ lệ 1 : 1). Tiếp theo bổ sung enzyme pectinase vào đem đi ủ 3 giờ ở 400C. Sơ đồ 3.3: Quy trình thu nhận dịch xoài Quá trình này giúp ta trích các thành phần quan trọng trong nguyên liệu vào dịch lên men nhằm tạo cho sản phẩm có hương vị đặc trưng hơn. Việc thực hiện quy trình đơn giản, cần phải nhanh chóng để giảm tỉ lệ nhiễm vi sinh vật.  Lọc trong Sau ủ trích ly lấy dịch thường có rất nhiều cặn tinh hoặc cặn thô do thịt quả và các thành phần khác trong nguyên liệu lẫn vào. Để cho dịch nước quả được trong hơn thuận lợi cho các quá trình sau này ta cần phải tiến hành lọc. Phương pháp lọc là dùng vải lọc và bông xếp thành nhiều lớp để có thể lọc những cặn nhỏ. Sau khi pha chế dịch lên men, do có dùng NaHCO3 và axit citric tinh khiết để điều chỉnh pH nên cần lọc để loại bỏ các phần tử lơ lửng còn lại trong dịch lên men.  Pha chế dịch lên men Thường sau khi ép có thành phần không đảm bảo cho nấm men sử dụng hiệu quả do đó sản phẩm tạo được có chất lượng không cao. Người ta thường cho thêm đường, điều chỉnh pH (dùng axit citric nếu pH quá cao và NaHCO3 nếu pH quá thấp). Và có thể thêm một số chất tương thích cho nấm men phát triển như (NH4)2SO4 với nồng độ dưới 0,1%; nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho nấm men phát triển đạt hiệu suất cao.  Lên men chính SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 44 Quả xoài Gọt, bỏ vỏ và hạt Thịt xoài Ép, xay Lọc ủ 3 giờ ở 400C Dịch xoài Enzyme pecti ase Nước LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Quá trình lên men chính được thực hiện trong khoảng thời gian dài hoặc ngắn là tuỳ thuộc vào lượng nấm men cho vào, và tuỳ thuộc loại dịch lên men cũng như một số yếu tố khác. Nhiệt độ lên men 28 – 320C. Thời điểm kết thúc lên men là lúc mà ta không còn thấy sự sủi bọt khí trong dịch lên men nữa. Cặn nấm men lắng xuống dưới đáy và dịch lên men trở nên trong hơn so với lúc đang lên men. Nếu theo dõi bằng máy khúc xạ kế thì thấy nồng độ chất khô không thay đổi. Lúc đó có thể kết luận quá trình lên men đã kết thúc.  Lắng cặn, tách men Khi quá trình lên men chính kết thúc thì đã có một phần nấm men lắng xuống, tuy nhiên để đảm bảo lắng hoàn toàn hoặc phần lớn nấm men thì cần có thời gian khoảng 1- 2 ngày. Sau khi nấm men đã lắng hết thì gạn cặn loại bỏ xác nấm men, nếu gây chấn động mạnh thì cặn sẽ dễ tan vào rượu làm đục trở lại, nên dùng ống xi phông hút là tốt nhất. Mục đích của quá trình này nhằm đảm bảo trong quá trình lên men phụ chỉ có một phần nhỏ nấm men tạo hương vị cho vang.  Lên men phụ Trước khi lên men phụ ta có thể điều chỉnh rượu sau khi lên men chính như: thêm cồn thực phẩm cho rượu có độ cồn cao như ý muốn, bổ sung các chất màu từ dịch quả tự nhiên… Sau đó ta tiến hành lên men phụ để cho những thành phần trong rượu được biến đổi tạo hương vị đặc trưng cho vang. Trong quá trình lên men phụ sẽ xảy ra những phản ứng tạo mùi, tạo màu, tạo vị rất quan trọng như: phản ứng este hoá của rượu và các acid có trong rượu, phản ứng tạo màu xảy ra giữa các acid amin và các loại đường có trong rượu. Trong quá trình sản xuất rượu vang thì lên men phụ là quá trình có tầm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm rất lớn. Rượu thành phẩm có ngon không là do quá trình này. Thời gian cho quá trình này là 7 – 14 ngày, nhiệt độ cho lên men phụ 10 – 150C.  Tàng trữ rượu SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 45 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Sau quá trình lên men phụ thì quá trình tàng trữ lại tiếp tục thực hiện tạo hương vị, lắng trong sản phẩm. Rượu sau khi tàng trữ một thời gian dài ta thấy rất trong, hương vị cũng sẽ đặc trưng hơn cho sản phẩm. Nhiệt độ để tàng trữ 10 – 150C. Sau quá trình này do xuất hiện thêm cặn nên ta phải tiến hành lọc cho sản phẩm trước khi chiết chai đem xuất xưởng. Việc lọc phải được tiến hành từ 2 – 3 lần trước khi chiết vào chai.  Chiết chai Chiết chai ở đây được thực hiện bằng cách sử dụng ống hút xi phông để hút rượu từ chai này qua chai khác (lưu ý là chai được hút chuyền phải được tiệt trùng và làm nguội trước khi sử dụng). Trong quá trình chiết chai có sử dụng phễu lọc và bông để có thể lọc hết các cặn có trong sản phẩm.  Hoàn thiện sản phẩm Sau khi chiết chai ta cần phải hoàn thiện sản phẩm trước khi cho ra bán như: dán nhãn, đóng nút chai, … CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 4.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU 4.1.1 Tỉ lệ các phần của trái xoài Bảng 4.1: Khảo sát trái xoài STT mẫu Trọng lượng (g) Trọng lượng thịt quả (g) Trọng lượng vỏ và hạt (g) Tỉ lệ thịt quả (%) Tỉ lệ vỏ và hạt (%) 1 320 220 100 68,75 31,25 2 290 230 60 79,31 20,69 3 300 200 100 66,67 33,33 SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 46 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4 191 132 59 69,10 30,90 5 362 280 82 77,35 22,65 6 320 248 72 77,5 22,5 7 350 264 86 75,43 24,57 8 282 212 70 75,18 24,82 9 308 235 73 76,30 23,70 10 192 135 57 70,31 29,69 Trung bình 291,5 215,6 75,9 73,59 26,41 Tỉ lệ các phần của trái xoài được thể hiện trong biểu đồ dưới đây: Tỉ lệ các phần của trái xoài 73.59% 26.41% Tỉ lệ thịt quả Tỉ lệ vỏ và hạt Biểu đồ 4.1: Tỉ lệ các phần của trái xoài Kết luận: Xoài ghép nặng trung bình 291,5g/quả. Mỗi trái có tỉ lệ thịt quả trung bình 73,59%; tỉ lệ vỏ và hạt là 26,41%. 4.1.2 Thành phần nguyên liệu Bảng 4.2: Thành phần nguyên liệu Thành phần Dịch quả tươi sau khi ép Hàm lượng vitamin C (mg) 37 Nồng độ chất khô (0Bx) 10,5 pH dịch trích 4,15 Axit (%) (theo axit citric) 0,68 Đường tổng (%) 9,8 Đường khử (%) 5,6 SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 47 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Nước (%) 75,3 Kết luận: Hàm lượng vitamin C, hàm lượng đường tổng và axit trong dịch xoài cũng khá cao so với loại trái cây khác. Điều này chứng tỏ xoài rất thích hợp cho chế biến rượu vang. 4.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT TỈ LỆ ENZYME PECTINASE Bảng 4.3: Hiệu suất trích ly dịch quả của enzyme Tỉ lệ enzyme (ml/100g thịt quả) Trọng lượng thịt quả và enzyme (g) Trọng lượng dịch lọc thu được (g) Hiệu suất của enzyme (%) 0,5 100,3 76,85 76,62 1,0 100,82 84,29 83,60 1,5 101,34 85,67 84,53 2,0 101,86 87,72 86,11 2,5 102,38 92,75 90,59 3,0 102,90 96,40 93,68 3,5 103,42 96,48 93,29 4,0 103,94 96,81 93,14 Hiệu suất trích ly dịch quả của enzyme pectinase được thể hiện trong biểu đồ dưới đây: SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 48 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 93.68 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hiệu suất (%) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Tỉ lệ enzyme (ml/100g) Hiệu suất trích ly Hiệu suất Biểu đồ 4.2: Hiệu suất trích ly của enzyme pectinase Nhận xét: Tỉ lệ 3 ml enzymen pectinase/100g thịt quả xoài cho hiệu suất trích ly cao nhất là 93,68%. Tỉ lệ 0,5 ml cho hiệu suất thấp nhất. Với tỉ lệ từ 1,0 ml đến 2,5 ml pectinase thì hiệu suất tăng dần. Tuy nhiên với tỉ lệ 3,5 ml cho hiệu suất cao hơn khi sử dụng 4,0 ml pectinase nhưng lại thấp hơn khi sử dụng 3,0 ml pectinase. Kết luận: Tỉ lệ 3 ml pectinase cho hiệu suất cao nhất do đó chúng tôi chọn tỉ lệ 3,0 ml enzyme pectinase sử dụng cho trích ly dịch xoài. 4.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN LÊN MEN RƯỢU 4.3.1 Ảnh hưởng của pH SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 49 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Bảng 4.4: Kết quả ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men STT mẫu Các yếu tố ban đầu Kết quả sau 7 ngày lên men Nồng độ chất khô (0Bx) pH Tỉ lệ nấm men (%) Nồng độ chất khô (0Bx) Độ cồn (%V) 1 20 3,0 6 10,2 9,2 2 3,5 9,2 10,0 3 4,0 8,3 10,2 4 4,5 8,0 10,8 5 5,0 7,8 10,4 Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của nấm men và độ cồn được thể hiện trong các biểu đồ dưới đây: 9.2 10 10.2 10.8 10.4 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 Độ cồn 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 pH Ảnh hưởng của pH đến độ cồn Độ cồn Biểu đồ 4.3: Ảnh hưởng của pH đến độ cồn Nhận xét: Sau 7 ngày lên men thì nồng độ chất khô giảm và độ cồn tăng. Ở điều kiện pH = 3,0 thì độ cồn thu được thấp nhất. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 50 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Ở điều kiện pH = 4,5 thì độ cồn thu được cao nhất. Ở điều kiện pH = 3,5 và 4,0 thì độ cồn thu được trung bình. Ở điều kiện pH = 5,0 thì độ cồn thu được thấp hơn độ cồn thu được ở pH = 4,5. Bảng 4.5: Kết quả xác định số lượng tế bào nấm men (106 CFU/mL) sau 7 ngày lên men Sau mỗi ngày pH = 3,0 pH = 3,5 pH = 4,0 pH = 4,5 pH = 5,0 1 12 12 12,5 12 12,5 2 13 14 14 13 14 3 15 16,5 17 16 15,5 4 17 18 18 18,5 17 5 16 16 19,5 20,5 19 6 14 15 20 16 16,5 7 12 13 17 15 14 Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển nấm men 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2 7.25 7.3 7.35 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6 Ngày 7 Thời gian lo g( C FU /m l) 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Biểu đồ 4.4: Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển nấm men SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 51 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Nhận xét: Ở pH = 3,0 và pH = 3,5 thì số lượng tế bào nấm men đạt cực đại nhanh nên suy giảm cũng nhanh. Ở pH = 4,0 thì nấm men tăng số lượng cực đại chậm nhất. Ở pH = 4,5 thì số lượng tế bào nấm men đạt cực đại cao nhất. Kết luận: Dựa vào độ cồn thu được cao nhất và số lượng nấm men phát triển tốt nhất nên chúng tôi chọn pH = 4,5 là pH tốt nhất cho quá trình lên men. 4.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu Bảng 4.6: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình lên men STT mẫu Các yếu tố ban đầu Kết quả sau 7 ngày lên men pH Nồng độ chất khô (0Bx) Tỉ lệ nấm men (%) Nồng độ chất khô (0Bx) Độ cồn (%V) 1 4,5 16 6 4,2 9,2 2 18 5,8 9,5 3 20 6,4 10,8 4 22 10,4 10,2 5 24 12,6 9,4 Nồng độ chất khô càng cao thì độ cồn thu được càng lớn, tuy nhiên nếu cao quá thì nấm men có xu hướng tăng sinh khối nhanh và chết nhanh hơn, độ cồn thu được sẽ không cao. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến sự phát triển nấm men và độ Brix, độ cồn được thể hiện trong biểu đồ dưới đây: SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 52 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 9.2 9.5 10.8 10.2 9.4 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 Độ cồn 16 Độ Brix 18 Độ Brix 20 Độ Brix 22 Độ Brix 24 Độ Brix Độ Brix Ảnh hưởng của độ Brix đến độ cồn Độ cồn Biểu đồ 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô (độ Brix) đến độ cồn Nhận xét: Sau 7 ngày lên men nhận thấy: ở mức 160Bx, 180Bx, 200Bx thì nồng độ chất khô sau lên men giảm mạnh và độ cồn tăng lên cao, và mức 200Bx là thu được độ cồn cao nhất. Ở mức 220Bx nồng độ chất khô giảm nhưng độ cồn thu được không cao. Ở mức 240Bx thì nồng độ chất khô còn lại cao và độ cồn thu được thấp hơn các mức khác. Bảng 4.7: Kết quả xác định số lượng tế bào nấm men (106 CFU/mL) SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 53 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP sau 7 ngày lên men Sau mỗi ngày Nồng độ chất khô (0Bx) 16 0Bx 18 0Bx 20 0Bx 22 0Bx 24 0Bx 1 11 11 12 9,5 10 2 12,5 12 13 11 11 3 14 13,5 13,5 13 12,5 4 15 15,5 16,5 14 13 5 16,5 17 18 12,5 11 6 15 14,5 15,5 11 10,5 7 14 13,5 14 10,5 10 Ảnh hưởng của độ Brix đến sự phát triển nấm men 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2 7.25 7.3 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6 Ngày 7 Thời gian lo g( C FU /m l) 16 Độ Brix 18 Độ Brix 20 Độ Brix 22 Độ Brix 24 Độ Brix Biểu đồ 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô (0Bx) đến sự phát triển nấm men Nhận xét: Ở mức 220Bx thì nấm men tăng trưởng số lượng nhanh nhưng suy giảm cũng nhanh. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 54 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Ở mức 160Bx và 180Bx thì nấm men phát triển tốt, mức độ suy giảm chậm hơn nhưng số lượng tế bào nấm men đạt được chưa cao. Ở mức 240Bx nấm men phát triển không tốt, số lượng nấm men không cao và suy giảm sớm. Ở 200Bx nấm men phát triển tốt nhất đạt số lượng cao nhất. Kết luận: Dựa vào độ cồn thu được cao nhất và số lượng nấm men phát triển tốt nhất nên chúng tôi chọn 200Bx là nồng độ chất khô tốt nhất cho quá trình lên men 4.3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men Bảng 4.8: Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến quá trình lên men STT mẫu Các yếu tố ban đầu Kết quả sau 7 ngày lên men Nồng độ chất khô (0Bx) pH Tỉ lệ nấm men (%) Nồng độ chất khô (0Bx) Độ cồn (%V) 1 20 4,5 2 11,4 7,4 2 4 10,2 8,6 3 6 8,2 9,2 4 8 7,4 9,4 5 10 7,0 9,8 6 12 7,6 9,0 SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 55 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 7.4 8.6 9.2 9.4 9.8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Độ cồn 2,0% 4,0% 6,0% 8,0% 10,0% 12,0% Tỉ lệ nấm men Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến độ cồn Độ cồn Biểu đồ 4.7: Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến độ cồn Nhận xét: Với tỉ lệ 2%, 4% nấm men thì nồng độ chất khô còn lại sau lên men cao và độ cồn thu được thấp. Với tỉ lệ 6%, 8%, 10%, 12% nấm men thì nồng độ chất khô giảm mạnh và độ cồn thu được cao, và độ cồn cao nhất tương ứng với tỉ lệ 10% nấm men. Độ cồn cao thứ 2 tương ứng với tỉ lệ 8% nấm men. Bảng 4.9: Kết quả xác định số lượng tế bào nấm men (106 CFU/mL) sau 7 ngày lên men Sau mỗi ngày Tỉ lệ nấm men (%) 2% 4% 6% 8% 10% 12% 1 7,5 11 12 13 14,5 14 2 8 9,5 13,5 15,5 18,5 18 3 9,5 13,5 15 18 20,5 21,5 4 11 15 16 20 23 23,5 5 9 12 17,5 19,5 20,5 19 6 6,5 11 16 18 19 16,5 7 8 11 14 16 18 14 SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 56 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến sự phát triển nấm men 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6 Ngày 7 Thời gian lo g( C FU /m l) 2,0% 4,0% 6,0% 8,0% 10,0% 12,0% Biểu đồ 4.8: Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến sự phát triển nấm men Nhận xét: Sử dụng 2% và 4% nấm men thì số lượng nấm men tăng chậm, nồng độ chất khô còn lại cao, độ cồn thu được thấp. Với 6% và 8% nấm men thì tốc độ tăng trưởng và suy giảm của nấm men ổn định nhưng độ cồn thu được trung bình. Với 12% nấm men thì tốc độ sinh trưởng tăng sinh khối của nấm men mạnh nhất và suy giảm nhanh nhất, nhưng độ cồn thu được không phải cao nhất. Với tỉ lệ 10% thì số lượng tế bào nấm men tăng đều, suy giảm chậm và độ cồn thu được cao nhất. Với 8% nấm men thì sự phát triển của nấm men tốt và độ cồn thu được cao thứ hai. Kết luận: Dựa vào độ cồn cao nhất thu được và số lượng nấm men phát triển tốt nhất chúng tôi chọn 10% là tỉ lệ nấm men tốt nhất cho quá trình lên men. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 57 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4.3.4 Ảnh hưởng của thời gian lên men Bảng 4.10: Kết quả ảnh hưởng của thời gian lên men Thời gian (ngày) Các yếu tố ban đầu Kết quả pH Nồng độ chất khô (0Bx) Tỉ lệ nấm men (%) Nồng độ chất khô (0Bx) Độ cồn (%V) 3 4,5 20 10 15,6 3,6 5 10,2 8,6 7 8,2 10,8 8 7,6 11,0 9 7,2 11,2 10 7,2 11,2 3.6 8.6 10.8 11 11.2 11.2 0 2 4 6 8 10 12 Độ cồn 3 Ngày 5 Ngày 7 Ngày 8 Ngày 9 Ngày 10 Ngày Thời gian Ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ cồn Độ cồn Biểu đồ 4.9: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ cồn Nhận xét: Theo thời gian nhận thấy nồng độ chất khô càng giảm và độ cồn càng tăng. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 58 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Nồng độ chất khô giảm mạnh vào ngày thứ 3 đến ngày thứ 7 và đồng thời độ cồn cũng tăng mạnh trong khoảng thời gian này. Đến ngày thứ 8 thì nồng độ chất khô giảm rất ít, độ cồn tăng lên rất ít, không có sự thay đổi lớn về độ cồn. Ngày thứ 9 đến ngày thứ 10 nồng độ chất khô không giảm nữa, độ cồn thu được đã ổn định. Kết luận: Do từ ngày thứ 8, 9, 10 lên men không có sự tăng đáng kể vể độ cồn nữa nên chúng tôi chọn thời gian lên men chính là 7 ngày, rút ngắn được thời gian lên men. 4.4 KẾT QUẢ TỐI ƯU HOÁ THỰC NGHIỆM Quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hoá đường thành rượu, trong những thí nghiệm tối ưu hoá này chúng tôi muốn tìm được điều kiện tối ưu cho quá trình lên men.  Thông số chúng tôi muốn tối ưu hoá là độ cồn (y) và các yếu tố ảnh hưởng đến thông số tối ưu là pH, nồng độ chất khô và tỉ lệ giống (xj). Đặt các biến như sau: x1: pH x2: Nồng độ chất khô (0Bx) x3: Tỉ lệ giống Mô hình được chọn là mô hình tuyến tính. Phương trình hồi qui có dạng: 3223311321123322110 xxbxxbxxbxbxbxbby ++++++= Ta có bảng sau: Bảng 4.11: Các mức yếu tố ảnh hưởng Các mức Các yếu tố x1 x2 x3 Mức cơ sở 4,5 20 10 Khoảng biến thiên (xj) 0,5 2 2 Mức trên (+) 5,0 22 12 Mức dưới (-) 4,0 18 8 Số thí nghiệm cánh tay đòn thực hiện là: N = 23 = 8 SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 59 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thí nghiệm được tiến hành trên 8 mẫu. Do không lặp lại thí nghiệm nên làm thêm 3 thí nghiệm ở tâm để xác định phương sai tái hiện S2th Như vậy trong thí nghiệm tối ưu hoá này chúng tôi thực hiện 11 thí nghiệm (TN). Bảng 4.12: Ma trận qui hoạch thực nghiệm STT x0 x1 x2 x3 x1x2 x1x3 x2x3 y TN1 + + + + + + + 9,4 TN2 + - + + - - + 11,6 TN3 + + - + - + - 7,8 TN4 + - - + + - - 11,2 TN5 + + + - + - - 10,6 TN6 + - + - - + - 11,4 TN7 + + - - - - + 10,6 TN8 + - - - + + + 10 3 thí nghiệm ở tâm (pH = 4,5; nồng độ chất khô 200Bx; tỉ lệ nấm men 10%) Cho các giá trị y01; y02; y03 Ta có bảng kết quả sau: Bảng 4.13: Kết quả xử lý số liệu các thí nghiệm ở tâm STT 0 uy 0 TBy 00 TBu yy − 200 )( TBu yy − 203 1 0 )( TB u u yy −∑ = 1 12,2 267,12 3 3 1 0 = ∑ =u TBy 0,067 0,004489 0,026672 12,2 0,067 0,0044893 12,4 0,133 0,017689 Xác định phương sai tái hiện: ( ) 0133,0 13 02667,0 1 1 200 2 = − = − − = ∑ = n YY S n u TBu th Với n = 3 là số thí nghiệm tại tâm. 0016625,0 8 0133,022 === N SS thbj => 0408,0== N SS thbj Tính các hệ số trong phương trình hồi quy: SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 60 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 325,10 8 )106,104,116,102,118,76,114,9(1 1 0 = +++++++ == ∑ = N i iYN b i N i jij YXN b ∑ = = 1 1 i N i ij YXxb 1 1 1 ∑ = = Từ công thức trên tính được các hệ số bj như sau: Bảng 4.14: Các hệ số của phương trình hồi quy b0 b1 b2 b3 b1b2 b1b3 b2b3 10,325 - 0,725 0,425 - 0,325 - 0,025 - 0,675 0,075 Ta có phương trình hồi quy tổng quát như sau: 323121321 075,0675,0025,0325,0425,0725,0325,10 xxxxxxxxxY +−−−+−=  Kiểm định ý nghĩa của các hệ số hồi qui theo chuẩn Student: bj j j S b t = Từ đó tính được các hệ số theo bảng sau: Bảng 4.15: Kết quả kiểm định ý nghĩa của các hệ số hồi qui theo chuẩn Student STT bj Sbj tj 0 10,325 0,0408 253,06 1 - 0,725 17,77 2 0,425 10,42 3 - 0,325 7,97 12 - 0,025 0,61 13 - 0,675 15,32 23 0,075 1,84 Tra bảng tp(f) với p = 0,05, f = n – 1 = 3 – 1 = 2 ta được t0,05(2) = 4,30 Kết luận: do t12 và t23 nhỏ hơn tp(f) nên các hệ số b12 và b23 bị loại khỏi phương trình hồi quy tuyến tính. Vậy phương trình hồi quy có dạng: SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 61 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 31321 675,0325,0425,0725,0325,10 xxxxxy −−+−= ∧  Kiểm định sự tương thích của mô hình với thực nghiệm theo chuẩn Fisher: ∧ y được tính theo phương trình hồi quy vừa tìm được. Bảng 4.16: Kết quả để kiểm nghiệm phương sai tương thích theo chuẩn Fisher STT x1 x2 x3 y yˆ yy ˆ1 − ( ) 21 yˆy − ( ) 2 1 ˆ∑ = − N i ii yy 1 + + + 9,4 9,025 0,375 0,140625 0,895 2 - + + 11,6 11,825 0,225 0,050625 3 + - + 7,8 8,175 0,375 0,140625 4 - - + 11,2 10,975 0,225 0,050525 5 + + - 10,6 11,025 0,425 0,180625 6 - + - 11,4 11,125 0,275 0,075625 7 + - - 10,6 10,175 0,425 0,180625 8 - - - 10 10,275 0,275 0,075625 Phương sai tương thích ( ) 22375,0 48 895,0 ˆ 1 2 2 = − = − − = ∑ = lN YY S N i ii tt 8,16 0133,0 22375,0 2 2 === th tt S SF Với N = 8 (số thí nghiệm) l = 4 là hệ số có ý nghĩa trong phương trình hồi quy. Tra bảng F1-p(f1, f2) với p = 0,05 f1 = N – l = 8 – 4 = 4 f2 = n – 1 = 3 – 1 = 2 Suy ra F0,95(4,2) = 19,3 Kết luận: do F = 16,8< F0,95(4,2) = 19,3 vậy phương trình tương thích với thực nghiệm. Ta có phương trình tương thích với thực nghiệm là: 31321 675,0325,0425,0725,0325,10 xxxxxy −−+−= ∧ SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 62 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Từ mô hình toán học ta thấy rằng muốn tăng giá trị của thông số tối ưu hoá cần tăng giá trị của yếu tố x2 và giảm giá trị của yếu tố x1, x3. Hàm lượng cồn thu được phụ thuộc cả 3 yếu tố: pH (x1), nồng độ chất khô (x2) và tỉ lệ nấm men cho vào dịch lên men (x3). Đồng thời độ cồn cũng chịu ảnh hưởng bởi sự tương tác giữa hai yếu tố pH và tỉ lệ nấm men.  Tối ưu hoá thực nghiệm theo phương pháp đường dốc nhất. Bắt đầu từ điểm 0 là mức cơ sở: x1 = 4,5 x2 = 200Bx x3 = 10% Chọn bước chuyển của yếu tố x2 là ∆2 = 0,50Bx Các bước chuyển động của các yếu tố x1 và x3 được tính như sau: 213,0 2.425,0 5,0).725,0(.5,0 22 11 21 −= − = ∆ ∆∆=∆ xb xb 382,0 2.425,0 2).325,0(.5,0 22 33 23 −= − = ∆ ∆∆=∆ xb xb Tiến hành thí nghiệm với các thông số chuyển động theo chiều hướng sau: Độ brix tăng dần từ 200Bx đến 220Bx với bước tăng là 0,50Bx. Giảm dần pH từ 4,5 xuống 3,0 với bước giảm là 0,213. Tỉ lệ giống nấm men giảm từ 10% xuống 8% với bước giảm là 0,382%. Bảng 4.17: Kết quả thực nghiệm tối ưu hoá x1 x2 x3 y SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 63 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Mức cơ sở xj 4,5 20 8 - Hệ số bj - 0,725 0,425 - 0,325 - Khoảng biến thiên xj 0,5 2 2 - bjxj - 0,3625 0,85 - 0,65 - Bước j - 0,213 0,5 - 0,382 - Số TT thí nghiệm pH Nồng độ chất khô (0Bx) Tỉ lệ nấm men (%) Độ cồn (%V) 1 4,281 20,5 9,618 8,8 2 4,047 21 9,236 10,6 3 3,861 21,5 8,854 11,2 4 3,648 22 8,472 12,8 Nhận xét: Khi tăng dần nồng độ chất khô và giảm dần pH và tỉ lệ nấm men thì lượng cồn thu được tăng dần. Kết luận: Như vậy để lên men có nồng độ cồn cao nhất là 12,80 thì phải tiến hành lên men trong điều kiện pH = 3,648; nồng độ chất khô là 220Bx; tỉ lệ nấm men đưa vào môi trường là 8,472%. 4.5 HOẠCH TOÁN CHI PHÍ SẢN XUẤT Bảng 4.18: Chi phí sản xuất 1 lít rượu vang xoài Nguyên liệu Số lượng Đơn giá Thành tiền Xoài 1,2 kg 5.000 đồng/kg 6.000 đồng SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 64 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đường 0,5 kg 14.000 đồng/kg 7.000 đồng Enzyme pectinase 25 ml 880.000 đồng/lít 22.000 đồng Các phụ liệu - - 5.000 đồng Tổng cộng chi phí sản xuất 40.000 đồng/lít Giá bán dự kiến trên thị trường 80.000 đồng/lít Lãi 40.000 đồng/lít Nhận xét: Sau khi hoạch toán: Chi phí để sản xuất 1 lít rượu vang xoài là 40.000 đồng/lít. Giá bán dự kiến trên thị trường là 80.000 đồng/lít. Nên sản xuất 1 lít rượu vang xoài chúng tôi sẽ thu lãi là 40.000 đồng/lít. Kết luận: Sản xuất rượu vang từ xoài làm tăng giá trị kinh tế lên gấp 7 lần so với nguyên liệu ban đầu do đó rất có ý nghĩa kinh tế. 4.6 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN VÀ KIỂM TRA SẢN PHẨM 4.6.1 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm rượu vang xoài Bảng 4.19: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm Chỉ tiêu Điểm chưa có trọng lượng của các thành viên Tổng số điểm Điểm trung bình Hệ số quan trọng Điểm có trọng lượng1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Độ trong và 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 50 5,0 0,8 4,0 SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 65 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP màu sắc Mùi 3 4 4 4 5 5 5 5 4 5 44 4,4 1,2 5,28 Vị 4 4 4 3 5 4 4 4 4 4 40 4,0 2,0 8,0 Điểm số trung bình 17,28 Nhận xét: Từ bảng 4.19 ta nhận thấy điểm có trọng lượng của sản phẩm là 17,28 lớn hơn 15,2 và nhỏ hơn 18,5; điểm trung bình của mùi và vị đều lớn hơn 3,8. Kết luận: Theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79 thì sản phẩm rượu vang xoài đạt loại khá. 4.6.2 Kết quả kiểm tra vi sinh của sản phẩm rượu vang xoài Bảng 4.20: Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của rượu vang xoài Chỉ tiêu Kết quả (CFU/mL) Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1mL sản phẩm <1 E. coli, số vi khuẩn trong 1mL sản phẩm <1 Coliforms, số vi khuẩn trong 1mL sản phẩm <1 Cl. perfringens, số vi khuẩn trong 1mL sản phẩm <1 S. aureus, số vi khuẩn trong 1mL sản phẩm <1 Tổng số nấm men - nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1mL sản phẩm <1 Nhận xét: Theo kết quả phân tích vi sinh của các chỉ tiêu thì kết quả biểu thị đều nhỏ hơn 1 CFU/mL nghĩa là không có khuẩn lạc nào mọc trên đĩa. Kết luận: SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 66 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Các chỉ tiêu về vi sinh vật của sản phẩm rượu vang xoài đều đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 7045:2002. 4.6.3 Kết quả phân tích thành phần sản phẩm rượu vang xoài Bảng 4.21: Kết quả phân tích sản phẩm rượu vang xoài Axit (tính theo axit citric) 3,79 % Đường tổng 5,16 % Đường khử 1,69 % Nước 89,63 % Tro 0,21 % Từ bảng 4.21 ta nhận thấy hàm lượng axit, đường khử, nước hàm lượng tro phù hợp theo tiêu chuẩn TCVN. CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Sau khi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất rượu vang từ xoài”. Tiến hành khảo sát trái xoài, khảo sát tỉ lệ enzyme pectinase bổ sung trích ly dịch SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 67 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP quả xoài, nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang từ xoài. Chúng tôi rút ra một số kết luận sau:  Xoài ghép có trọng lượng trung bình 291,5g cho tỉ lệ thịt quả trung bình 73,59%.  Bổ sung enzyme pectinase với tỉ lệ 3ml pectinase/100g thịt quả cho hiệu suất trích ly cao nhất là 93,68%.  Phương trình hồi quy tuyến tính tương thích với thực nghiệm là: 31321 675,0325,0425,0725,0325,10 xxxxxy −−+−= ∧  Để thu được hàm lượng cồn cao nhất 12,80 cần tiến hành lên men rượu vang xoài trong điều kiện:  pH = 3,648.  Nồng độ chất khô 220Bx.  Tỉ lệ nấm men giống cho vào môi trường lên men 8,472%.  Thời gian lên men của quá trình lên men dịch xoài khi nấm men đã được kích hoạt lên mạnh nhất với nồng độ đường 220Bx, 8,472% men giống chính thức chỉ khoảng 07 ngày là kết thúc tiến trình lên men chính. Sau khi nghiên cứu chúng tôi đề xuất quy trình sản xuất rượu vang từ xoài như sau: SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 68 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Sơ đồ 5.1: Quy trình tối ưu sản xuất rượu vang xoài SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG Cặn men Cặn, bã Nấm men S.cerevisiae 3 ml pectinase/100g thịt quả xoài Xoài chín ủ 3 giờ ở 400C Nước (1:1) Lọc trong Pha chế dịch lên men pH = 3,648 0Bx = 22 Lên men chính 7 ngày (25 – 280C) Lắng cặn, tách men Chiết rượu non Lên men phụ (10 – 150C) Tàng trữ lạnh Lắng trong Chiết chai Rượu vang xoài Nhân giống Làm sạch, bỏ vỏ và hạt Xay, ép Tỉ lệ men giống 8,472 % 69 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5.2 KIẾN NGHỊ Vì thời gian và kỹ thuật có hạn nên chúng tôi chỉ khảo sát được các yếu tố: nồng độ chất khô, pH, tỉ lệ nấm men, thời gian lên men và chỉ sử dụng chủng giống S. cerevisiae EC đã được phân lập thuần chủng để lên men rượu. Do đó chúng tôi có một số kiến nghị sau để nghiên cứu được các chỉ tiêu tốt hơn cho quy trình sản xuất rượu vang xoài tối ưu nhất:  Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại xoài khác nhau đến quá trình lên men rượu.  Nghiên cứu sự ảnh hưởng của dịch xoài tươi và dịch xoài pha chế từ siro xoài đến quá trình lên men.  Nghiên cứu các loài nấm men khác nhau dùng lên men rượu.  Nghiên cứu yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng tới quá trình lên men.  Rượu sau khi lên men thường không còn mùi thơm của nguyên liệu xoài ban đầu do đó chúng tôi kiến nghị:  Sau khi lên men chính bổ sung thêm cồn tinh chế và một lượng nhỏ dịch xoài chín vào để tăng thêm độ cồn và mùi thơm cho sản phẩm. Sau đó tiến hành lên men phụ 10 – 150C tạo hương vị đặc trưng cho rượu vang xoài. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 70 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Bộ công nghiệp lên men (1994), Cơ sở vi sinh nghành lên men, NXB Đại học Công nghiệp nhẹ Hà Nội. [2] Viện dinh dưỡng, Bộ y tế (1995), Thành phần dinh dưỡng thức ăn Việt Nam, NXB Y học. [3] Nguyễn Cảnh (2004), Quy hoạch thực nghiệm, NXB ĐHQGTPHCM. [4] GS.TSKH. Phạm Thị Trân Châu, PGS.TS. Phan Tuấn Nghĩa (2007), Công nghệ sinh học (Tập 3 - Enzyme và ứng dụng), NXB Giáo Dục. [5] TS. Nguyễn Thanh Hằng, PGS.TS. Nguyễn Đình Thưởng (2000), Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. [6] Vũ Công Hậu (2005), Làm rượu vang trái cây trong gia đình, NXB Nông Nghiệp TPHCM. [7] Hội dược học Việt Nam, Tạp chí thuốc và sức khoẻ (số 339 ngày 1/9/2007). [8] PGS.TS. Nguyễn Đức Lượng (2000, 2001, 2002), Công nghệ vi sinh vật (Tập 1, 2, 3), NXB ĐHQGTPHCM. [9] Nguyễn Đức Lượng (2003), Thí nghiệm công nghệ sinh học (Tập 1 – Thí nghiệm hoá sinh học, NXB ĐHQGTPHCM. [10] Nguyễn Đức Lượng (2004), Công nghệ enzyme, NXB ĐHQGTPHCM. [11] Trần Bích Lam, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đinh Trần Nhật Thu (2004), Thí nghiệm hoá sinh thực phẩm, NXB ĐHQGTPHCM. [12] Lê Văn Việt Mẫn (2006), Công nghệ sản xuất thức uống, NXB ĐHQG TPHCM. [13] TS. Nguyễn Đăng Nghĩa, KS. Nguyễn Mạnh Chinh (2006), Trồng, chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh xoài, vú sữa, sapôchê, dừa, NXB Nông Nghiệp. [14] Lương Đức Phẩm (2006), Nấm men công nghiệp, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2006. [15] Trần Thị Thanh (2001), Công nghệ vi sinh vật, NXB Giáo Dục. [16] Hà Duyên Tư (2006), Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 71 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP [17] GS.TS. Phạm Văn Ty, TS. Vũ Nguyên Thành (2007), Công nghệ sinh học (Tập 5 – Công nghệ vi sinh và môi trường), NXB Giáo Dục. [18] Tiêu chuẩn Việt Nam, Rượu mùi: Phân tích cảm quan bằng phương pháp cho điểm TCVN 3217-79, NXB Hà Nội. [19] Đồng Thị Thanh Thu (2003), Sinh hoá ứng dụng, NXB ĐHQGTPHCM. [20] Lê Quang Trí (2001), Khảo sát chất lượng xoài và dứa qui hoạch cho ngành chế biến tỉnh Tiền Giang, Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Công Nghệ Thực Phẩm, Đại học Bách Khoa TPHCM. Tài liệu nước ngoài [21] Prescott and Dunn (1959), Industrial Microbiology, Mc Graw Hill, New York. [22] Teshome Edae Jiru, Naznin Sultana, Michael Wawire (2001), Fermentation processing, NXB Trí Nhân Minh. [22] Srisamtthakaran, Chanrittisen, Burana wijarn, “Effects of Sampee mango “ (Mangifera indica). [23] “Ripening stage and flesh ratio on mango wine quality”, Food Science and Technology Department, Lampany Agricultural. [24] “Research and Training centre”, Rajamangala Institute of Technology, Thailand, 2004. Tài liệu internet [25] [26] [27] [28] [29] view [30] [31] SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG 72