ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ TÀI: NƯỚC DỨA LÊN MEN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN HV: NHÓM: 2 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 4, năm 2014 MỤC LỤC 1 Hình 2.1.2.1: Cấu tạo quả dứa 8 Hình 2.1.4.1: Cấu tạo hóa học của acid citric và acid malic 10 Hình 2.2.1.1: Nấm men Sacchromyces Cerevisiae 12 Hình 2.3.1: Công thức cấu tạo của đường saccharose 14 Hình 3.2.1:Băng tải vận chuyển nguyên liệu 21 Hình3.2.2: Thiết bị ngâm, rửa 22 Hình 3.2.3: Máy đột lõi 24 Hình 3.2.4: Thiết bị gọt vỏ 25 Hình 3.2.5:Máy nghiền, xé 26 Hình 3.2.6: Máy ép băng tải 29 Hình 3.2.7: Thiết bị phối trộn có cánh khuấy 31 Hình 3.2.8 Thiết bị lên men liên tục 38 Hình 3.2.9 Thiết bị lọc sử dụng cột lọc 35 Hình 3.2.10: Thiết bị thanh trùng bản mỏng 40 Hình 3.2.11: Bộ phận trao đổi nhiệt 40 Hình 3.2.12: Thiết bị chiết rót tự động 41 Hình 4.2.1 Thiết bị ép trục vis 43 Hình 4.2.2 Thiết bị lên men chu kỳ 45 Hình 4.2.3 Thiết bị thanh trùng dạng đường hầm 47 Hình 6.2.1 Một số sản phẩm rượu vang Dứa trên thị trường 55 2 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1.3.1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g dứa phần ăn được 09 Bảng 2.1.4.1: Chỉ tiêu cảm quan quả dứa theo TCVN 1971:88 11 Bảng 2.1.4.2: Chỉ tiêu về khối lượng dứa theo giống 11 Bảng 2.3.1: Chỉ tiêu cảm quan đường tinh luyện 15 Bảng 2.3.2: Chỉ tiêu hóa lý của đường tinh luyện 15 Bảng 2.3.3: Chỉ tiêu vi sinh vật của đường tinh luyện 16 Bảng 2.4.1: Chỉ tiêu cảm quan của acid citric được quy định theo TCVN 5516 -1991 16 Bảng 2.5.1. Chỉ tiêu của nước theo tiêu chuẩn Việt Nam – TCVN 5502:2003 17 Bảng 5.1: So sánh hai quy trình 48 Bảng 6.1: Yêu cầu chỉ tiêu chất lượng cảm quan nước Dứa lên men 54 Bảng 6.2: Yêu cầu chỉ tiêu hoá học nước Dứa lên men 54 Bảng 6.3: Yêu cầu chỉ tiêu vi sinh nước Dứa lên men 55 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, đời sống nhân dân không ngừng được nâng cao, nhu cầu người dân về lương thực, thực phẩm ngày càng gia tăng và đã được đáp ứng một phần về lượng và chất. Những sản phẩm thức ăn và đồ uống có chất lượng cao không thể thiếu trong đời sống hàng ngày. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng của xã hội về các sản phẩm này ngành thực phẩm nước ta đã không ngừng gia tăng và phát triển trong đó có ngành sản xuất dồ uống (rượu, bia, nước giải khát) đặc biệt là ngành sản xuất rượu vang. Rượu vang đã được biết đến từ thời Ai Cập cổ đại khi con người lần đầu tiên sử dụng đồ uống lên men từ dịch trái nho. Nhưng phải đến hàng trăm năm sau việc sản xuất rượu nho mới trở thành quy mô công nghiệp và mang tính quốc gia như Anh, Pháp, Đức (các nước thuộc khối liên minh Châu Âu), hay như Hoa Kỳ, Áchentyna, Úc, Bungary, Bồ Đào Nha, Nga…với tổng sản lượng đạt khoảng 29 tỷ lít/năm. Đến nay, rượu vang không chỉ được làm từ nho mà còn được làm từ nhiều loại quả khác nhau rất phong phú và đa dạng như vang dâu, vang vải, vang mơ, vang táo, vang sherry, vang điều, vang lê, … tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên của từng quốc gia. Nước ta là nước khí hậu nhiệt đới có nhiều loại hoa quả trong đó dứa là một loại quả cho năng suất thu hoạch cao, thời gian thu hoạch rộng, ngoài ra còn là loại quả chứa nhiều vitamin. Diện tích trồng dứa không ngừng được nâng cao, sản lượng dứa hàng năm rất lớn nên chế biến tiêu thụ sản phẩm sau thu hoạch là một vấn đề đặc biệt quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Bên cạnh việc sản xuất nước dứa, dứa khoanh đóng hộp xuất khẩu, nghiên cứu các loại đồ uống từ dứalên men là vấn đề cần được chú ý. 4 1. Tổng quan nước trái cây lên men 1.1. Giới thiệu chung Nước trái cây lên men là sản phẩm nước uống có cồn không qua chưng cất, thu được bằng con đường lên men ethanol từ dịch nước ép trái cây hay hỗn hợp dịch trái cây sau khi nghiền xé kỹ. Để có thể sản xuất nước trái cây lên men, nguyên liệu cần phải thỏa mãn những tiêu chí sau đây: - Hàm lượng nước tự do trong trái cây phải lớn, điều này giúp cho quá trình thu nhận dịch ép trái cây dễ dàng. - Hàm lượng đường trong trái cây phải cao, tương tự như trong trái nho vì đường sẽ chuyển hóa thành ethanol – là cấu tử chính trong thành phần của sản phẩm. - Hàm lượng acid trong trái cây cần tạo ra được giá trị pH thích hợp cho nấm men thực hiện quá trình lên men rượu. - Trái cây cần có các chất màu hoặc chất mùi đặc trưng để tạo nên những tính chất cảm quan riêng biệt cho sản phẩm. Ngày nay, khi hàm lượng đường và acid trong trái cây nguyên liệu thấp hơn khoảng giá trị yêu cầu để sản xuất nước trái cây lên men, người ta có thể hiệu chỉnh bằng cách bổ sung thêm đường và acid vào dịch ép trái cây trước khi thực hiện quá trình lên men ethanol. 1.2. Phân loại Hiện nay có rất nhiều sản phẩm nước trái cây lên men, cách phân loại cũng rất khác nhau, dưới đây xin trình bày các cách phân loại thông dụng: Theo loại nguyên liệu: nho, táo, dâu, dứa, các loại quả có múi… Theo nồng độ rượu: - Nước trái cây lên men nồng độ rượu cao (rượu quả): nồng độ rượu khoảng từ 9- 20%V, có thể bổ sung cồn hoặc không. Sản phẩm này đã có từ rất lâu đời trong đó nổi 5 bật có rượu vang nho đặc biệt là champagne, ngoài ra còn có rượu dứa, rượu dâu cũng được ưa chuộng. - Nước trái cây lên men: nồng độ rượu thấp, thường dưới 7%V, chủ yếu là do lên men tự nhiên, không bổ sung cồn. Sản phẩm này mới phát triển và rất được ưa chuộng, nhất là đối với phụ nữ, thích hợp sử dụng trong những ngày hè nóng bức. Theo CO 2 : - Nước trái cây lên men có gas (CO 2 ): có hai loại, do lên men tự nhiên hoặc do bổ sung CO 2 . - Nước trái cây lên men không có gas. Trong bài báo cáo này, nhóm chúng tôi trình bày về sản phẩm nước dứa lên men nồng độ rượu thấp. 2. Nguyên liệu sản xuất nước dứa lên men 2.1. Dứa 2.1.1. Giới thiệu chung Dứa là một loại cây ăn trái nhiệt đới, có nguồn gốc từ Nam Mỹ, trong khu vực tứ giác bao gồm vùng phía Nam Brazil và Bắc Argentina, Paragoay, nơi người da đỏ bản xứ đã tuyển chọn và trồng trọt dứa lâu đời. Tiếng anh của dứa là “ Pineapple”. Các nhà thám hiểm Tây Ban Nha thấy trái dứa non giống như cái chóp quả thông, nên đặt tên là “ Pine”. Người Anh thêm chữ “Apple”. Tiếng Việt còn gọi dứa là trái thơm. Cùng với xoài, dứa được mệnh danh là “vua hoa trái”. Theo hệ thống phân loại trong sinh vật học dựa theo Py et al. (1969), cây dứa thuộc vào: Nhóm (Group): Category Giới (Kingdom): Vegetal Ngành (Division): Pteropsida Lớp (Class): Angiosperm Lớp phụ (Subclass): Monocotyledoneal Bộ (Order): Farinosae Họ (Family): Bromeliaceae 6 Giống (Genus): Ananas Giống phụ (Subgenera): Comosus 2.1.2. Cấu tạo quả dứa Trái dứa là một trái kép, bao gồm nhiều quả cắm trên một trục hoa. Kích thước, màu sắc, hình dạng của quả thay đổi tuỳ theo giống và điều kiện trồng trọt. Vỏ quảcó màu sắc từ vàng đến da cam, được phân chia thành các mắt dứa. Mắt dứa to, nhỏ, độ nhăn và độ nông sâu khác nhau tuỳ thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt. Thịt dứa có màu vàng nhạt đến vàng sẫm, chiếm tỷ lệ lớn nhất so với các thành phần khác, các chất dinh dưỡng tập trung chủ yếu tại đây. Hàm lượng xơ trong thịt quả cũng khá cao. Cuối cùng là lõi dứa chạy dọc từ cuống hoa đến chồi ngọn, nhiều xơ. Mắt dứa Vỏ dứa Thịt quả Lõi dứa Hình 2.1.2.1: Cấu tạo quả dứa 2.1.3. Thành phần hoá học Thành phần hóa học của dứa biến động nhiều tùy theo giống, theo độ chín, ngoài ra còn phụ thuộc vào điều kiện canh tác, theo vùng phát triển. 7 Trái dứa có 72-88% nước, 8-18.% đường, 0.3-0.8% acid, 0.25-0.5% protein, khoảng 0.25% muối khoáng.Hàm lượng vitamin C khoảng 15-55mg%, vitamin A 0.06mg%, vitamin B1 0.09mg%, vitamin B2 0.04mg% Bảng 2.1.3.1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g dứa phần ăn được Thành phần dinh dưỡng 100 g ăn được Năng lượng 50 kcal (210 kJ) Carbohydrates 13,12 g Đường 9.85 g Chất xơ 1.4 g Chất béo 0.12 g Protein 0.54 g Vitamin B1 0.079 mg Vitamin B2 0.032 mg Vitamin B3 0.5 mg Vitamin B5 0.213 mg Vitamin B6 0.112 mg Vitamin B9 18 mg Vitamin C 47.8 mg (Nguồn: Thành phần dinh dưỡng thức ăn Việt Nam, Viện dinh dưỡng, 1995) • Nước: Thành phần chủ yếu trong quả dứa là nước với khoảng 72-88%. Nước trong quả tồn tại ở cả hai dạng: nước tự do và nước liên kết. Nước chủ yếu ở dạng tự do và nằm chủ yếu trong dịch bào chứa các chất hòa tan, phần còn lại trong nguyên sinh chất và gian bào. Ở màng tế bào, nước liên kết với protopectin, hemicellulose và cellulose. Khi cấu trúc tế bào bị phá vỡ, nước bên trong tế bào đi ra ngoài mang theo các chất hòa tan đi vào dịch ép. • Carbohydrate: Trong dứa thành phần carbohydrate chiếm 9-13% bao gồm các loại đường, chất xơ và một số thành phần khác trong đó, đường saccharose, glucose và fructose là chiếm chủ yếu. Có thể chia chúng thành hai nhóm: carbohydrate đơn giản và carbohydrate phức tạp. 8 Carbohydrate đơn giản bao gồm đường đơn như glucose, fructose, đường đôi như saccharose. Các loại đường này chủ yếu tạo vị ngọt cho quả dứa. Trong đó, khoảng 70% đường dứa là saccharose, còn lại là glucose và fructose. Carbohydrate phức tạp bao gồm hemicellulose, cellulose, pectin…, trong nhóm này đặc biệt chú ý đến pectin, hàm lượng pectin trong dứa được xếp vào nhóm quả có hàm lượng pectin cao. Trong sản xuất nước dứa lên men, hàm lượng pectin cao sẽ gây khó khăn cho quá trình lọc dịch, mặt khác ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của sản phẩm. • Protein: Hàm lượng protein trong dứa không cao. Quan trọng nhất là nhóm enzyme có sẵn trong quả dứa. Trong đó, nhóm enzyme oxy hóa khử và nhóm enzyme thủy phân có tác động lớn nhất đến chất lượng nguyên liệu. Đại diện cho nhóm enzyme oxy hóa khử là polyphenoloxydase. Trong quá trình nghiền nguyên liệu, enzyme này được giải phóng ra khỏi tế bào. Trong trường hợp gặp oxy, nó sẽ xúc tác phản ứng hóa nâu, làm sậm màu dịch quả, ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của sản phẩm. Nhóm enzyme thủy phân có enzyme bromeline xúc tác thủy phân protein, hàm lượng bromeline tăng dần từ ngoài vào trong quả. Ngoài ra, còn có enzyme pectinase xúc tác thủy phân pectin. • Acid hữu cơ Acid hữu cơ nhiều nhất trong thành phần dứa là acid citric (65%), còn lại là acid malic (20%), acid tataric (10%), acid succinic (3%).Các acid này đóng vai trò tạo vị cho sản phẩm về sau. Hình 2.1.3.1: Cấu tạo hóa học của acid citric và acid malic 2.1.4. Tiêu chí lựa chọn nguyên liệu dứa Bảng 2.1.4.1: Chỉ tiêu cảm quan quả dứa theo TCVN 1971:88 Các chỉ tiêu Yêu cầu kỹ thuật Hình dáng Hình dáng phát triển tự nhiên, nguyên vẹn chồi ngọn và cuống. Chồi 9 bên ngoài ngọn chiếm 25% so với khối lượng toàn quả. Cuống quả cắt bằng, dài 2- 3cm. Không dập, xước và gãy cuống, không có vết thối, ủng. Không bị lên men và những quả bị sâu bệnh. Trạng thái bên trong Thịt quả cứng chắc, không nhớt, không úng và khô nước, không bị thâm lõi. Mùi vị Quả thơm bắt đầu có mùi thơm nhẹ, vị hơi ngọt, không được phép có mùi úng, mùi rượu. Độ chín thu hoạch Độ chín 1: vỏ quả đã chuyển sang xanh nhạt, hai hàng mắt phía gốc đã kẻ vàng. Thịt quả không còn nhớt và có màu vàng phớt vàng. Độ chín 2: Vỏ quả có 1-3 hàng mắt, phía gốc chuyển sang màu vàng, thịt quả có màu vàng trên mặt cắt ngang. Độ chín 3: Các hàng mắt từ gốc đến ngang nửa quả đã chuyển sang màu vàng, thịt quả đã có màu vàng. Độ chín 4: các hàng mắt từ gốc đến quá nửa quả (2/3 quả) có màu vàng, thịt quả màu vàng. Dứa được dùng trong sản xuất nước dứa lên men tốt nhất là có độ chín cấp 4 hoặc 3 để đảm bảo được hàm lượng đường và acid cho quá trình lên men. Bảng 2.1.4.2: Chỉ tiêu về khối lượng dứa theo giống Giống Khối lượng quả nhỏ nhất (g) Loại 1 Loại 2 Loại 3 Dứa hoa 550 450 350 Dứa ta 1000 800 500 Dứa tây 1200 900 600 2.2. Nấm men 2.2.1. Giới thiệu Nấm men là những vi sinh vật đơn bào có nhân hoàn chỉnh. Phân loại nấm men nói riêng và vi sinh vật nói chung dựa vào hệ thống thứ bậc (do Barnett và cộng sự đề xuất 10 [...]... quá 85% Quá trình lên men liên tục được thực hiện qua nhiều bình phản ứng Giai đoạn đầu của quá trình lên men liên tục, ta cho dịch dứa lên men vào thiết bị lên men, cấy giống vào thiết bị lên men Sau một khoảng thời gian lên men xác định, người ta sẽ bắt đầu tháo canh trường ra Quá trình được thực hiện như sau, người ta sẽ bơm dịch dứa vào thiết bị lên men thứ nhất, đồng... trong các bình lên men duy trì ở 5 atm [2] Thời gian lên men chính thường từ 2-3 ngày Kết thúc quá trình lên men chính nồng độ cồn thường đạt 5 -7 % v/v [7], [14] Sau quá trình lên men chính, sinh khối nấm men sẽ đạt cực đại, kết cụm lại với nhau và lắng xuống đáy thiết bị do trọng lực Dịch lên men sẽ được làm lạnh khoảng 2-4 oC (nhiệt độ lên men phụ), để tạo điều kiện cho nấm men lắng và... trong dịch lên men + Lên men hoàn toàn (lượng đường sót không đáng kể) + Chịu được độ cồn và độ acid cao, cũng như chất sát trùng trong dịch lên men + Lên men được ở nhiệt độ thấp + Không bị ức chế khi nhiệt độ tăng cao + Ổn định hoạt tính trong suốt quá trình lên men + Có khả năng ức chế các loại nấm men dại khác + Tạo rượu có hương thơm ngon 12 + Dễ lắng trong Trước đây, các nhà sản xuất đều tự nhân... trộn có cánh khuấy 8i/ Diệt khuẩn Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình lên men và hoàn thiện SO2 có tác dụng gây ức chế hệ enzyme và tiêu diệt một phần vi sinh vật có trong dịch lên men, ngăn chặn sự lên men tự phát, có thể làm trong dịch lên men trước khi lên men để chuẩn bị cho quá trình lên men ethanol tiếp theo sẽ diễn ra tốt hơn Cách tiến hành: Sục SO2 dạng lỏng với... quá trình lên men chính, khi hàm lượng CO2 sinh ra nhiều nhất Có hiện tượng tạo bọt, phụ thuộc vào các chất như protein, polyphenol, CO2… Các phân tử protein trong dịch lên men sẽ bị đông tụ Một phần khí CO2 do nấm men sinh ra sẽ hoà tan vào dịch lên men • Vật lý: nhiệt độ canh trường tăng dần trong quá trình lên men Thiết bị và thông số công nghệ Hệ thống lên men gồm từ... nấm men và chế phẩm nấm men Hiện nay, S.cerevisiae là loài nấm men phổ biến nhất được sử dụng để cấy vào dịch lên men trái cây Hương vị đặc trưng của rượu không chỉ phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính nguyên liệu, quy trình công nghệ mà còn phụ thuộc vào nấm men sử dụng Những nấm men được phân lập và sử dụng trong sản xuất thường dựa trên những tiêu chí sau đây: + Lên men nhanh các loại đường lên men. .. phẩm vào nước ấm ở nhiệt độ 40 – 43 oC Tỉ lệ khối lượng của nấm men và nước là 1:20 Sau đó, khuấy nhẹ nhàng để làm giảm kích thước của khối tế bào và để yên trong vòng 15-30 phút Cuối cùng khuấy đảo để trộn đều huyền phù tế bào rồi bổ sung dịch dứa đã hiệu chỉnh về nhiệt độ lên men thích hợp theo tỉ lệ 1:1 (v/v) để nấm men thích nghi dần với nhiệt độ lên men Canh trường thu được đem cấy vào dịch dứa để... cũng châm nấm men vào với tỷ lệ khoảng 3-5 triệu tế bào/ml Bán thành phẩm sẽ dâng lên trong tank lên men một, và tháo bán thành phẩm đưa vào tank lên men hai từ phía đáy, tương tự, bán thành phẩm của tank hai sẽ được tháo ở phần đỉnh là được châm vào đáy tank ba lần lượt các tank 34 tiếp theo cũng tương tự Cuối cùng dịch lên men sẽ được tháo ở phần đỉnh của tank cuối [2] Quá trình lên men chính thường... khi được hoạt hoá sẽ được cấy vào hỗn hợp để lên men Biến đổi nguyên liệu: Quá trình không có sự biến đổi nhiều về các tính chất Các chất dinh dưỡng cho nấm men phát triển được bổ sung vào dịch lên men Thiết bị: Các chất dinh dưỡng được bổ sung vào trong thiết bị lên men cùng với dịch lên men Nấm men cũng được bổ sung trên hệ thống đường ống vận... giống nấm men để phục vụ cho quá trình lên men rượu Vào khoảng giữa thập niên 60 của thế kỷ 20, các chế phẩm nấm men khô hoạt động (Active Dry Yeast) – gọi tắt là chế phẩm ADY – đã xuất hiện đầu tiên tại Hoa Kỳ Hiện nay, để tănviệc sử dụng chế phẩm nấm men khô hoạt động rất phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất rượu trái cây trên toàn thế giới 2.3 Đường Trong công nghệ sản xuất nước dứa lên men, do