Luận Văn Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến động học quá trình lên men rượu vang nho sử dụng nấm

GIỚI THIỆU​

Như chúng ta đã biết, rượu vang là một trong những sản phẩm lên men có lịch sử lâu đời nhất. Theo các tài liệu cổ, rượu vang có xuất xứ từ các nước Ả Rập vào khoảng thế kỷ 18 hay 19 trước Công nguyên và cho đến nay, rượu vang đã trở nên phổ biến khắp nơi trên thế giới. Rượu vang được ưa thích trước hết là do hương vị hết sức đặc trưng mà không loại sản phẩm nào có thể thay thế, sau đó là do nó đem lại cảm giác sảng khoái và sức khỏe cho người uống.
Đầu tiên, rượu vang được tạo ra bằng quá trình lên men tự phát. Sau đó, người ta đã tiến hành phân lập các chủng nấm men và cấy vào dịch lên men loài Saccharomyces cerevisiae thuần thiết để thúc đẩy quá trình lên men và tăng chất lượng của rượu vang. Tuy nhiên, việc sử dụng nấm men tự do để lên men có khá nhiều nhược điểm:
 Thời gian lên men dài, năng suất lên men thấp.
 Tiêu tốn nhiều năng lượng để tách nấm men ra khỏi rượu vang sau quá trình lên men.
 Khả năng tái sử dụng nấm men rất thấp.
 Khó tự động hóa quá trình lên men.
Để khắc phục các nhược điểm này, nhiều nghiên cứu về việc sử dụng nấm men cố định trong sản xuất rượu vang đã được thực hiện. Các nghiên cứu này đều cho thấy nấm men cố định có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với nấm men tự do:
 Tăng tốc độ sử dụng cơ chất, rút ngắn thời gian lên men.
 Ổn định hoạt tính của nấm men. Các chất mang cố định có tác dụng như là một tác nhân bảo vệ tế bào chống lại những ảnh hưởng bất lợi của pH, nhiệt độ, dung môi và ngay cả các kim loại nặng.
 Dễ dàng tách nấm men ra khỏi sản phẩm sau quá trình lên men, do đó làm giảm chi phí về thiết bị và năng lượng.
 Có thể tái sử dụng nấm men nhiều lần.
 Tạo điều kiện thuận lợi cho việc tối ưu hóa và tự động hóa quá trình lên men.
Các nghiên cứu trước đây về ứng dụng nấm men cố định trong sản xuất rượu vang chủ yếu khảo sát quá trình sử dụng đường, quá trình sinh tổng hợp cồn và sự hình thành các hợp chất hương mà ít đề cập đến động học quá trình sinh trưởng của nấm men, quá trình sử dụng các hợp chất nitơ cũng như sự chuyển hóa của các acid hữu cơ trong suốt quá trình lên men chính. Chúng tôi cũng tìm thấy rất ít các nghiên cứu về ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ trong quá trình sản xuất đến động học quá trình lên men rượu vang sử dụng nấm men cố định như ảnh hưởng của hàm lượng tannin, hàm lượng SO2 trong dịch nho ban đầu. Tuy nhiên, các nghiên cứu này cũng chỉ khảo sát quá trình sinh tổng hợp cồn mà chưa khảo sát một cách toàn diện ảnh hưởng của các yếu tố này đến tất cả các mặt trong quá trình lên men chính.
Trên cơ sở đó, chúng tôi đề xuất đề tài nghiên cứu “Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến động học quá trình lên men rượu vang nho sử dụng nấm men cố định”. Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của 4 yếu tố công nghệ, bao gồm: pH, hàm lượng đường, hàm lượng SO2 và hàm lượng tannin ban đầu. Tuy nhiên, trong phạm vi bài luận văn này, tôi chỉ xin trình bày sư ảnh hưởng của 2 yếu tố là hàm lượng đường và hàm lượng tannin ban đầu. Kết quả về sự ảnh hưởng của pH và hàm lượng SO2 trong dịch nho đến quá trình lên men sẽ do một bạn khác trình bày.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng chất mang là alginate - một polysaccharide thu được từ rong mơ phân bố dọc theo bờ biển miền Trung của Việt Nam. Chúng tôi lần lượt khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường và hàm lượng tannin ban đầu đến các vấn đề sau:
 Động học quá trình sinh trưởng của nấm men.
 Động học quá trình sử dụng cơ chất: đường khử, nitơ amin và nitơ vô vơ.
 Động học quá trình hình thành sản phẩm: do thời gian hạn hẹp và chưa có điều kiện về kinh phí nên trong phạm vi bài luận văn này, chúng tôi chỉ trình bày sản phẩm quan trọng nhất của quá trình lên men là cồn mà chưa trình bày các hợp chất hương. Và chúng tôi cũng khảo sát thêm sự chuyển hóa của các acid hữu cơ trong suốt quá trình lên men chính.

MỤC LỤC
​

Chương 1: GIỚI THIỆU 1
Chương 2: TỔNG QUAN 3
2.1 TỔNG QUAN VỀ RƯỢU VANG, NHO VÀ NẤM MEN DÙNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG 3
2.1.1 Rượu vang 3
2.1.2 Nho 4
2.1.3 Nấm men 8
2.2 CỐ ĐỊNH NẤM MEN 11
2.2.1 Sơ lược một số vấn đề về kỹ thuật cố định tế bào 11
2.2.2 Các chất mang cố định nấm men trong sản xuất rượu vang 13
2.2.3 Cố định nấm men trong gel alginate 18
2.2.4 Một số tính chất của nấm men cố định 24
2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU VANG 30
2.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng đường 30
2.3.2 Ảnh hưởng của pH 34
2.3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng SO2 36
2.3.4 Ảnh hưởng của tannin 38
2.3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ 39
2.4 ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT CỐ ĐỊNH TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG 42
2.4.1 Dùng kỹ thuật cố định để khắc phục một số vấn đề trong sản xuất rượu vang 42
2.4.2 Dùng kỹ thuật cố định trong một số phương pháp lên men 45
2.4.3 Dùng kỹ thuật cố định trong sản xuất một số loại rượu vang 48
Chương 3: NGUYÊN LIỆU và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51
3.1 NGUYÊN LIỆU 51
3.1.1 Nho 51
3.1.2 Nấm men 52
3.1.3 Alginate 52
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 52
3.2.1 Mục đích và nội dung nghiên cứu 52
3.2.2 Phương pháp cố định nấm men trong gel alginate 54
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu đến động học quá trình lên men rượu vang nho sử dụng nấm men cố định trong gel alginate 55
3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin ban đầu đến động học quá trình lên men rượu vang nho, sử dụng nấm men cố định trong gel alginate 56
3.2.5 Xử lý kết quả 56
3.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 58
3.3.1 pH 58
3.3.2 Nồng độ chất khô 58
3.3.3 Hàm lượng đường khử 58
3.3.4 Hàm lượng nitơ amin tự do 59
3.3.5 Hàm lượng nitơ ammonium 61
3.3.6 Hàm lượng tannin 62
3.3.7 Hàm lượng sulfur dioxide 62
3.3.8 Hàm lượng ethanol 63
3.3.9 Hàm lượng acid tổng 65
3.3.10 Hàm lượng acid dễ bay hơi 65
3.3.11 Mật độ tế bào 65
Chương 4: KẾT QUẢ và BÀN LUẬN 66
4.1 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG ĐẾN ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU VANG SỬ DỤNG NẤM MEN CỐ ĐỊNH TRONG GEL ALGINATE 66
4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình sinh trưởng của nấm men 66
4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình sử dụng cơ chất trong quá trình lên men 70
4.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến động học quá trình tạo sản phẩm 80
4.1.4 Kết luận chung 89
4.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG TANNIN ĐẾN ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU VANG SỬ DỤNG NẤM MEN CỐ ĐỊNH TRONG GEL ALGINATE 90
4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến động học quá trình sinh trưởng của nấm men 90
4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến động học quá trình sử dụng cơ chất trong quá trình lên men 94
4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến động học quá trình tạo sản phẩm 102
4.2.4 Kết luận chung 109
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110
5.1 KẾT LUẬN 110
5.2 KIẾN NGHỊ 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO 111