Đề tài Nghiên cứu quy trình sản xuất thử nghiệm nước giải khát chanh dây lên men

i LỜI CẢM ƠN Qua hơn 3 tháng nghiên cứu làm đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất thử nghiệm nước giải khát chanh dây lên men” đến nay đã được hoàn thành. Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến cha mẹ em, những người sinh ra và nuôi dưỡng em lớn khôn, cho em cuộc sống ngày hôm nay. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến ThS.Phan Thị Nhì, TS.Nguyễn Anh Tuấn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành đề tài này Em chân thành biết ơn các thầy, cô giáo trong khoa Chế Biến đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong thời gian qua. Xin cảm ơn các cán bộ các Phòng, Bộ môn: Công Nghệ Thực Phẩm, Công Nghệ Chế Biến, Hóa Sinh - Vi Sinh, khoa Chế Biến, trường Đại Học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài. Em cũng xin cám ơn các anh chị khóa trước, ban bè đã động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, ngày 15 tháng 6 năm 2009 Sinh viên thực hiện Lê Cảnh Tuấn ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT NGK: Nước giải khát HSQT: Hệ số quan trọng ĐCCTL: Điểm chưa có trọng lượng VSV: Vi sinh vật ĐTH: Đường thích hợp pH TH: pH thích hợp TLMTH: Tỷ lệ men thích hợp tTH: Thời gian thích hợp ĐTBCTL: Điểm trung bình có trọng lượng h: giờ CLCQ: chất lượng cảm quan iii DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 1.1: Thành phần hóa học của trái chanh dây cho 100g dịch ......................... 8 Bảng 2.1: Bảng điểm về mùi của sản phẩm NGK lên men từ chanh dây............... 21 Bảng 2.2: Bảng điểm về vị của sản phẩm NGK lên men từ chanh dây.................. 22 Bảng 2.3: Bảng điểm độ trong, màu sắc của NGK lên men từ chanh dây ....................22 Bảng 2.4: Bảng các chỉ tiêu VSV của sản phẩm đồ uống có độ rượu thấp............. 25 Bảng 3.1: Lượng dịch ép thu được ở mỗi mẫu ...................................................... 34 Bảng 3.2: Bảng kiểm nghiệm cảm quan dịch ép chanh dây................................... 35 Bảng 3.3: Hàm lượng đường tổng ở các mẫu........................................................ 37 Bảng 3.4: Kết quả xác định nồng độ chất khô sau khi pha loãng........................... 38 Bảng 3.5: Kết quả xác định pH sau khi pha loãng................................................. 39 Bảng 3.6: Bảng điểm có trọng lượng sau khi pha loãng dịch ................................ 39 Bảng 3.7: Bảng điểm có trọng lượng khi xác định hàm lượng đường thích hợp .... 40 Bảng 3.8: Bảng điểm có trọng lượng khi xác định pH lên men thích hợp.............. 42 Bảng 3.9: Bảng điểm có trọng lượng khi xác định tỷ lệ nấm men bổ sung ............ 45 Bảng 3.10: Bảng điểm có trọng lượng khi xác định thời gian lên men .................. 47 Bảng 3.11: Bảng điểm cảm quan điều vị sản phẩm............................................... 49 Bảng 3.12: Hoạch toán chi phí thành phẩm........................................................... 52 Bảng 3.13: Bảng điểm có trọng lượng của sản phẩm NGK lên men từ dịch quả chanh dây ............................................................................................................. 53 iv DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1.1: Cây chanh dây ...................................................................................... 6 Hình 1.2: Hoa chanh dây ...................................................................................... 6 Hình 1.3: Qủa chanh dây ...................................................................................... 7 Hình 1.4: Sơ đồ lên men ethanol........................................................................... 11 Hình 2.1: Sơ đồ quy trình dự kiến chế biến thử nghiệm ........................................ 23 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng enzym pectinaza thích hợp....... 26 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm loãng dịch quả .................................................. 27 Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng đường thích hợp cho quá trình lên men................................................................................................. 29 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định pH thích hợp cho quá trình lên men ... 30 Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nấm men bổ sung thích hợp cho quá trình lên men................................................................................................. 31 Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men thích hợp................ 32 Hình 2.8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm điều vị sản phẩm .............................................. 33 Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của enzyme pectinase đến lượng dịch ép ....................................................................................................... 34 Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của enzyme pectinaza đến hàm lượng đường .................................................................................................................. 37 Hình 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến độ rượu trong quá trình lên men.................................................................................................. 40 Hình 3.4: Sự biến đổi của hàm lượng đường trong quá trình lên men ................... 41 Hình 3.5: Ảnh hưởng của pH đến độ rượu trong quá trình lên men....................... 43 Hình 3.6: Ảnh hưởng của pH đến sự biến đổi hàm lượng đường trong quá trình lên men.................................................................................................. 43 Hình 3.7: Ảnh hưởng của pH đến sự biến độ axit tổng trong quá trình lên men .... 44 Hình 3.8: Ảnh hưởng của lượng nấm men bổ sung đến quá quá trình tạo rượu ..... 45 Hình 3.9: Ảnh hưởng của lượng nấm men bổ sung đến hàm lượng đường còn lại 46 v Hình 3.10: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến quá trình hình thành rượu ........ 47 Hình 3.11: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến lượng đường còn lại................ 48 Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện điểm cảm quan có trọng lượng của thí nghiệm điều vị .................................................................................................................. 49 Hình 3.13: Sơ đồ quy trình hoàn thiện sản xuất thử nghiệm nước giải khát lên men từ dịch chanh dây .................................................................................. 50 Hình 3.15: Sản phẩm nước giải khát lên men dịch chanh dây ............................... 53 vi MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ ii DANH SÁCH BẢNG........................................................................................... iii DANH SÁCH HÌNH............................................................................................ iv MỤC LỤC ........................................................................................................... vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 Chương I: TỔNG QUAN ..................................................................................... 3 1.1. Tình hình nghiên cứu nước giải khát và nước giải khát lên men..................... 3 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................... 3 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................. 4 1.2. Giới thiệu về chanh dây ................................................................................. 5 1.2.1. Nguồn gốc và đặc điểm............................................................................ 5 1.2.2. Thành phần hóa học và vai trò của chanh dây .......................................... 8 1.3. Tổng quan về quá trình lên men..................................................................... 9 1.3.1. Tác nhân lên men ..................................................................................... 10 1.3.2. Cơ chế của quá trình lên men ................................................................... 10 1.3.3. Động học của quá trình lên men .............................................................. 12 1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men............................................ 12 1.3.5. Những kỷ thuật áp dụng chung cho lên men............................................. 14 1.3.6. Các sản phẩm phụ tạo thành trong quá trình lên men................................ 15 1.3.7. Các vi khuẩn có hại cho quá trình lên men ............................................... 15 Chương II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 17 2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 17 2.1.1. Nguyên liệu chính .................................................................................... 17 2.1.2. Nguyên liệu phụ ....................................................................................... 17 2.1.3. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ sử dụng để nghiên cứu................................ 19 2.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 20 vii 2.3. Các phương pháp nghiên cứu......................................................................... 20 2.3.1. Phương pháp vi sinh vật .......................................................................... 20 2.3.2. Phương pháp hoá học .............................................................................. 20 2.3.3. Phương pháp phân tích cảm quan............................................................. 21 2.3.4. Đề xuất quy trình dự kiến sản xuất nước giải khát lên men từ dịch chanh dây..................................................................................................................... 23 2.4. Bố trí thí nghiệm............................................................................................ 26 2.4.1. Xác định lượng emzyme pectinaza bổ sung thích hợp .............................. 26 2.4.2. Xác định lượng nước pha loãng dịch lên men........................................... 27 2.4.3. Xác định lượng đường bổ sung, pH lên men tỷ lệ nấm men bổ sung, và thời gian thích hợp cho quá trình lên men ...................................... 28 2.4.4. Bố trí thí nghiệm điều vị sản phẩm .......................................................... 33 2.5. Phương pháp sử lý số liệu.............................................................................. 33 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................... 34 3.1. Kết quả xác định lượng enzyme pectinase bổ sung thích hợp......................... 34 3.1.1. Kết quả xác định lượng dịch thu được...................................................... 34 3.1.2. Kết quả xác định hàm lượng đường.......................................................... 37 3.2. Kết quả xác định lượng nước bổ sung vào dịch quả ....................................... 38 3.3. Kết quả xác định hàm lượng đường lên men thích hợp. ................................. 40 3.4. Kết quả xác định pH thích hợp cho quá trình lên men. ................................... 42 3.5. Kết quả xác định tỷ lệ nấm men bổ sung thích hợp cho quá trình lên men ..... 45 3.6. Kết quả xác định thời gian lên men thích hợp. ............................................... 47 3.7. Kết quả thí nghiệm điều vị ............................................................................. 49 3.8. Sơ đồ hoàn thiện quy trình sản xuất thử nghiệm sản phẩm nước giải khát lên men từ dịch quả chanh dây. .............................................................. 50 3.9. Sơ bộ tính toán giá thành sản phẩm trong phòng thí nghiệm .......................... 52 Chương IV: KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .............................................. 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 56 PHỤ LỤC............................................................................................................. - 1 - MỞ ĐẦU Trái cây là một loại thực phẩm rất tốt cho sức khỏe con người. Nó cung cấp nhiều dinh dưỡng cho cơ thể, đặc biệt là các loại vitamin. Trái cây chín hái ăn ngay thì rất tốt vì nó còn giữ nguyên vẹn các chất dinh dưỡng có trong quả. Nước ta là một nước nhiệt đới gió mùa nên thích hợp cho việc trồng cây ăn trái, đa dạng và phong phú về chủng loại. Trái cây lại có tính mùa vụ, khó bảo quản lâu dài, dễ bị dập nát, khó vân chuyển. Vì thế mà người ta cần tìm ra các phương pháp chế biến khác nhau để tạo ra sản phẩm mới nhằm tăng thời gian bảo quản, tăng giá trị cho sản phẩm. Và để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của con người. Hiện nay trên thị trường các loại trái cây được chế biến ở các dạng như: Phơi khô, sấy, ngâm nước đường, làm kẹo, bánh, mứt, nước giải khát, sản xuất rượu… Nhưng việc chế biến trái cây để tạo ra sản phẩm nước giải khát lên men có độ cồn thấp thì còn rất ít. Nước giải khát lên men từ chanh dây là một sản phẩm hoàn toàn mang tính tự nhiên, không sử dụng hóa chất bảo quản, không màu thực phẩm, phù hợp với xu hướng tiêu dùng hiện đại. Đây là sản phẩm giàu chất dinh dưỡng, rất tốt cho sức khỏe nếu uống điều độ. Rất thích hợp cho người tiêu dùng đặc biệt là giới trẻ. Phù hợp cho cả người già và phụ nữ. Từ những ý tưởng trên, được sự đồng ý của khoa Chế Biến, bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, ThS. Phan Thị Nhì – TS. Nguyễn Anh Tuấn em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất thử nghiệm nước giải khát chanh dây lên men”. Mục đích của đề tài - Xây dựng quy trình chế biến thử nghiệm nước giải khát lên men dịch chanh dây. - Xác định hàm lượng đường, pH, tỷ lệ nấm men bổ sung, thời gian lên men . - 2 - Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn - Là cơ sở cho việc áp dụng vào việc nghiên cứu sản xuất các sản phẩm nước giải khát lên men từ nhiều loại trái cây khác. - Thành công của đề tài sẽ ra được các thông số thích hợp cho quy trình sản xuất, nhằm áp dụng vào sản xuất với quy mô công nghiệp, tạo ra sản phẩm mới, làm đa dạng hóa sản phẩm đồ uống. - Tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào mà thiên nhiên đã ban tặng cho đất nước Việt Nam, tạo nguồn thu nhập ổn định cho người dân. - Trong quá trình học tập, tìm hiểu và nghiên cứu để thực hiện đề tài này tôi đã cố gắng nhiều. Song, do trình độ hiểu biết còn hạn chế, một số điều kiện không cho phép và trong quá trình làm thí nghiệm không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong được sự xem xét, góp ý của thầy cô và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn! - 3 - Chương I: TỔNG QUAN 1.1. Tình hình nghiên cứu NGKvà NGK lên men [11] Nước giải khát là loại đồ uống đóng vai trò rất quan trọng đối với đời sống con người, ngoài việc cung cấp cho con người một lượng nước đáng kể nó còn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại muối khoáng, cung cấp nguồn năng lượng lớn cho cơ thể. Vì vậy nước giải khát trở thành nhu cầu tất yếu không thể thiếu được đối với cuộc sống của con người. 1.1.1. Tình hình sản xuất NGK trên thế giới Ngành sản xuất NGK đang phát triển với tốc độ rất nhanh cả về chủng loại và số lượng, nhanh chóng chiếm lĩnh và được thị trường chấp nhận trong suốt thế kỷ XX. Trong số đó phải kể đến các hãng sản xuất nước giải khát nổi tiếng như: Cocacola, Pepsicola, Nestle… với mặt hàng truyền thống là loại NGK pha chế từ: Đường, hương liệu, màu, CO2 và một số loại hoá chất khác. Ngày nay, khi điều kiện sống của con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử dụng NGK ngày càng tăng và đang từng bước chuyển dần từ loại NGK pha chế truyền thống sang sử dụng loại NGK có chứa các chất dinh dưỡng như các loại: axit amin, vitamin, muối khoáng… được sản xuất từ các loại trái cây. Đây được coi là mặt hàng chiến lược chủ yếu của thế kỷ XXI, nên nhiều quốc gia như: Mỹ, Hà Lan, Đức, Nhật, Hàn Quốc, Úc, Thái Lan, Trung Quốc… đã và đang tập trung nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại NGK từ các loại trái cây như: Cam, dứa, xoài, xơri, ổi, táo, lê, dâu, mơ, nho, vải… có chất lượng rất cao phù hợp với nhu cầu ngày càng cao của khách hàng. Theo dự đoán của các nhà chiến lược trong các loại NGK được sản xuất từ trái cây thì loại NGK lên men được đánh giá là mặt hàng “mạnh” trong tương lai và rất phù hợp với thế hệ trẻ vì đây là sản phẩm được đánh giá có giá trị dinh dưỡng cao nhờ quá trình lên men của vi sinh vật. Cho đến nay đã có một số sản phẩm từ trái cây như: Bluebird, Treetop ... là các sản phẩm không cồn của Florida (Mỹ) được sản xuất từ 100% dịch trái nho, táo mà - 4 - thành phần có nhiều loại vitamin, muối khoáng, độ đường khoảng 15-18% đóng trong hộp kim loại có dung tích 160-180ml. Một số sản phẩm có lượng cồn thấp (6%V) mang nhãn hiệu: Arbor Mist (Mỹ) được sản xuất từ rượu vang: Nho, dâu, đào... Có hàm lượng đường từ 12-15% và nhiều loại vitamin, muối khoáng khác đã và đang được bán trên thị trường Việt Nam, được người tiêu dùng đánh giá cao như: Rượu vang chanh dây Schennebly Redland’s Winery là một trong những công ty sản xuất rượu nổi tiếng ở Mỹ. Họ sản xuất nhiều chủng loại khác nhau như rượu về quả xoài, vải, ổi, khế … trong đó rượu từ quả chanh dây chiếm số lượng lớn nhất. Đây là loại rượu rất đặc biệt, nó có khả năng lưu vị rất lâu sau khi uống, không giống như các loại rượu mà chúng ta đã từng thưởng thức. Ngoài vị ngọt nó còn có vị chát và hương thơm thật đặc trưng. 1.1.2. Tình hình sản xuất NGK trong nước [11] Việt Nam có khí hậu nóng và khô, nên nhu cầu sử dụng nước NGK rất lớn, mặc dù cho đến nay đã có một số công ty nước ngoài được cấp giấy phép đầu tư và sản xuất NGK từ trái cây tại Việt Nam, song mức tiêu thụ bình quân của người Việt Nam mới chỉ đạt 0,16 lít/ người năm (là quá thấp so với nhiều quốc gia trong khu vực), trong khi nguồn nguyên liệu để sản xuất NGK từ trái cây ở Việt Nam lại vô cùng phong phú, đa dạng, hoàn toàn có thể đáp ứng được các yêu cầu về nguyên liệu để sản xuất ổn định lâu dài lại đang có nguy cơ bị dư thừa do thiếu công nghệ chế biến phù hợp. Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, được thiên nhiên ưu đãi và nguồn đất đai màu mỡ, trù phú, thuận lợi cho việc trồng và phát triển các loại cây ăn quả khác nhau như nho, xoài, dâu, chanh dây… Vì vậy việc sản xuất NGK hương vị trái cây tự nhiên rất thuận lợi. NGK lên men từ dịch trái cây không qua chưng cất, có độ cồn thấp được xem là loại nước uống tự nhiên có lợi cho sức khỏe vì có chứa nhiều chất dinh dưỡng của trái cây. Hiện nay trên thị trường xuất hiện nhiều loại NGK với nhiều hương vị khác nhau (nho, mận….). Tuy nhiên, trên thực tế thì có rất ít các sản phẩm có hương liệu tự nhiên mà chỉ là hương liệu tổng hợp. Những loại nước uống này hoàn toàn không - 5 - có dinh dưỡng mà chỉ có một ít năng lượng là đường, và nếu sử dụng đường hóa học lại còn có hại đối với sức khỏe người tiêu dùng. NGK lên men chứa một lượng cồn thấp, nhiều người có thể uống được kể cả phụ nữ và người già, cồn etylic trong NGK lên men tự nhiên rất tinh khiết. Nước giải khát lên men hương vị chanh dây tự nhiên là một loại NGK sử dụng nấm men saccharomyces lên men từ dịch chiết trái chanh dây tạo rượu etylic và CO2. Nhờ đó khi uống ta có cảm giác mát lạnh nhờ CO2, vị thơm nồng của rượu etylic và chanh dây. Việc nghiên cứu để sản xuất NGK lên men từ trái cây là hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chung cuả thế giới và khu vực. Tôi hy vọng được đóng góp một phần nhỏ vào việc tạo ra loại sản phẩm mới có chất lượng tốt đáp ứng được yêu cầu của thị trường trong nước, từng bước hoà nhập với sự phát triển chung của ngành sản xuất NGK trong khu vực và quốc tế. 1.2. Giới thiệu về chanh dây