CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.5. Xác định hàm lượng đường khử trong dịch đường theo phương pháp Graxianop
c) Kết quả
Hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu TB (%) được tính theo công thức:
TB =
m b a
×
×
×250 100 × 0,9(%) Trong đó:
a: số gam glucoza tương ứng 20ml ferycyanua;
b: số ml dịch đường loãng tiêu hao khi định phân;
m: số gam bột ở mẫu thí nghiệm;
0,9: hệ số chuyển glucoza thành tinh bột . [5]
2.2.5. Xác định hàm lượng đường khử trong dịch đường theo phương pháp Graxianop.
a) Nguyên tắc
Đường khử được đun nóng với dung dịch kiềm cùng với feryxyanua sẽ khử ferycyanua thành feryxyanua và đường khử chuyển thành axit đường. Dùng xanh metylen làm chất chỉ thị sẽ mất màu xanh khi phản ứng kết thúc.
2K3Fe(CN)6 + 2KOH + CH2OH(CHOH)4CHO t0 2K4Fe(CN)6 + 2H2O +COOH(CHOH)4COOH
b) Tiến hành
Dùng pipét lấy đúng 20ml dịch feryxyanua kali cho vào bình tam giác 250ml, thêm vào đó 5ml dung dịch KOH 2,5N và 3 – 4 giọt xanh metylen (nếu nồng độ dịch đường thấp hơn 0,25% thì lấy 10ml feryxyanua kali và 2,5ml dung dịch KOH).
Lắc nhẹ và đặt trên bếp điện hoặc bếp ga, đun sao cho sau 1-2 phút thì sôi. Tiếp đó dùng dung dịch đường loãng để chuẩn tới mất màu của xanh metylen. Chú ý màu của hỗn hợp phản ứng sẽ thay đổi từ xanh sang phớt hồng và cuối cùng là vàng da cam thì kết thúc.
c) Kết quả
Hàm lượng đường trong dịch pha loãng được tính theo công thức Đ =
m
a ×100 (g/100 ml)
a: số gam glucoza tinh khiết tương ứng với 20 ml feryxianua.
100: hệ số qui đổi ra 100 ml.
m: số ml dịch đường đã chuẩn độ
- Xác định hệ số a ta làm như sau: Cân 0,5 g đường glucoza tinh khiết pha thành 100ml để thu được dịch đường có nồng độ 0,5%. Lấy dung dịch này làm dung dịch chuẩn, chuẩn 20ml feryxyanua.
a = a0 × 0,005
a0: Số ml dịch đường chuẩn vừa xác định . [5]
2.2.6. Xác định độ chua của dịch dấm chín.
a) Nguyên tắc:
Dùng dung dịch NaOH 0.1N để trung hòa axit tự do có trong mẫu. Thường biểu diễn theo số g H2SO4/l.
b) Tiến hành
Lấy 1 ml dung dịch lọc của dấm chín hoặc dịch lên men cho vào bình tam giác 250 ml chứa sẵn 20 nước cất trung tính, thêm 3-4 giọt chỉ thị phenolphtalein. Dùng
NaOH 0,1N để chuẩn đến xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 30 giây thì dừng lại.
c) Kết quả
Độ chua X của dấm chín được tính theo công thức:
X = × 0,0049 ×1000 a
V ( gH2SO4/l)
Trong đó : V là thể thể tích dung dịch NaOH 0.1N chuẩn độ a : thể tích dịch đem thí nghiệm (1 ml)
0,0049 là số gam H2SO4 tương ứng với 1ml NaOH 0,1N 1000 : quy đổi ra lit . [5]
2.2.7. Xác định độ cồn trong dịch dấm chín bằng phương pháp chưng cất và đo điểm sôi.
Muốn xác định nồng độ rượu trong dung dịch phải tách rượu khỏi các chất hòa tan khác bằng chưng cất và đo nồng độ rượu bằng các phương pháp như: cân bình tỉ trọng, sử dụng cồn kế, đo điểm sôi.
a) Chưng cất cồn [5]
Lấy 100ml dịch lọc giấm chín có nhiệt độ khoảng 200C cho vào bình định mức 100ml, rót dịch giấm vào bình cất 1 có dung tích khoảng 500ml rồi tráng bình định mức bằng 100ml nước cất và đổ vào bình 1.
Nối bình với hệ thống chưng cất và tiến hành chưng cất cho tới khi nước ngưng ở bình đạt khoảng 97 – 98 ml. Cất xong đặt bình định mức 100ml vào bình điều nhiệt và giữ ở nhiệt độ 200C (cùng với nhiệt độ khi lấy dịch dấm chín). Sau 10 – 15 phút thêm nước tới ngấn bình, đậy kín và đo nồng độ rượu bằng các phương pháp sau:
- Xác định độ cồn bằng cồn kế.
- Xác định độ cồn bằng phương pháp cân bình tỷ trọng.
- Xác định độ cồn bằng phương pháp đo điểm sôi.
b) Xác định độ cồn bằng phương pháp đo điểm sôi
- Nguyên tắc: Mỗi dung dịch có hàm lượng rượu khác nhau thì có điểm sôi khác nhau. Xác định nhiệt độ sôi của dịch từ đó có thể xác định được hàm lượng cồn có trong giấm chín.
- Tiến hành: Thực hiện trên máy DUJARDIN – SALLERON (Pháp) Đo nhiệt độ sôi của nước cất:
Lắp nước làm mát ống sinh hàn (vào phía dưới, ra phía trên ống sinh hàn). Lắp nhiệt kế vào đầu bình gia nhiệt sao cho đầu trên của thanh gia nhiệt cách đầu thủy ngân dưới 1,5 – 2 cm.
Dùng nước cất 2 lần để tráng bình cất 2 – 3 lần .
Cho nước cất 2 lần vào bình cất sao cho bề mặt lõm của nước cất tiếp xúc với mép trên vạch định mức (thể tích mẫu khoảng 50 – 60 ml). Bật công tắc điện cho máy chạy, sau khoảng 6 – 10 phút khi nhiệt độ tăng dần và ổn định đọc nhiệt độ sôi và ghi lại. Tắt máy tháo nước.
Đo nhiệt độ sôi của giấm chín:
Tráng bình cất bằng mẫu giấm chín cần đo độ cồn và thực hiện giống như với nước cất ở trên.
- Kết quả: Dùng bảng tra để xác định độ rượu
Xoay vòng bảng tra sao cho nhiệt độ sôi của nước cất 2 lần trùng với độ rượu bằng 0% v/v. Sau đó từ giá trị nhiệt độ sôi của mẫu rượu đọc trên nhiệt kế tra bảng suy ra độ rượu theo % v/v.
2.2.8. Tính hiệu suất thu hồi.
Phương trình chuyển tinh bột thành glucose: [6]
(C6H1005)n + n H20 → n C6H12O6 Khối lượng phân tử 162 18 180 Phương trình lên men đường thành rượu:
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2CO2 Khối lượng phân tử 180 92 88
Lượng cồn theo lý thuyết =
100 a× b ×
Vlm
100 180
92 162
180 × ×
= 0,568 Vlm
b a×
× (g/100 ml)
Độ cồn theo lý thuyết =
789 , 0 568 , 0
Vlm
b a×
×
=
Vlm
b a×
× 7199 ,
0 (% v/v)
Hiệu suất thu hồi (HSTH) = độ cồn thực tế / độ cồn lý thuyết x 100 % HSTH = 100
7199 , 0
× ×
× Vlm
b a c
a : Khối lượng bột gạo (g)
b : Hàm lượng tinh bột trong gạo (%) Vlm : Thể tích dịch lên men (ml)
0,789: Khối lượng riêng của cồn ở 200C (g/ml) c : Độ cồn thực tế (% v/v)
2.2.8. Xác định hàm lượng một số chất trong rượu bằng sắc kí.
Đặc điểm chung của phương pháp sắc kí.
Sắc kí là phương pháp tách, phân ly, phân tích các chất dựa vào sự phân bố của chúng giữa hai pha động và pha tĩnh.
Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu tử của hỗn hợp sẽ phân bố giữa pha động vả pha tĩnh tương ứng với tính chất của chúng (tính bị hấp phụ, tính tan v.v...).
Trong các hệ thống sắc kí chỉ có các phân tử pha động chuyển động dọc theo hệ sắc kí. Các chất khác nhau sẽ có ái lực khác nhau với pha động và pha tĩnh. Trong quá trình pha động chuyển động dọc theo hệ sắc kí, hết lớp pha tĩnh này đến lớp pha tĩnh khác sẽ lặp đi lặp lại quá trình hấp phụ, phản hấp phụ. Hệ quả là các chất có ái lực lớn với pha tĩnh sẽ chuyển động chậm hơn qua hệ thống sắc kí so với các chất tương tác yếu hơn với pha này. Nhờ đặc điểm này mà người ta có thể tách các chất qua quá trình sắc kí.
Cơ sở của quá trình sắc kí..
Phương pháp sắc kí dựa vào sự phân bố khác nhau của các chất giữa hai pha động và tĩnh. Có nhiều nguyên nhân đưa đến sự phân bố khác nhau của các chất,
nhưng chính sự lặp đi lặp lại của quá trình hấp phụ - phản hấp phụ của các chất khi dòng pha động chuyển động qua pha tĩnh là nguyên nhân chủ yếu của việc tách sắc kí.
Ở điều kiện nhiệt độ không đổi, định luật mô tả sự phụ thuộc của lượng chất bị hấp phụ lên pha tĩnh với nồng độ của dung dịch (hoặc với chất khí là áp suất riêng phần) gọi là định luật hấp phụ đơn phân tử đẳng nhiệt Langmuir:
n = n∞ bC bC +
1 (1)
Trong đó:
n - lượng chất hấp phụ lên pha tĩnh lúc đạt cân bằng
n∞ - lượng cực đại của chất có thể bị hấp phụ lên một chất hấp phụ nào đó;
b - hằng số;
C – nồng độ của chất bị hấp phụ.
Theo Langmuir, trên bề mặt của vật rắn có những vị trí có năng lượng bé phân bố trên toàn bề mặt, ta gọi số vị trí hay n∞ các phân tử chất bị hấp phụ từ dung dịch hay dòng khí có thể bị hấp phụ lên bề mặt vật rắn tại các điểm này.
Trong miền nồng độ đủ bé thì hiện tượng hấp phụ có thể trở nên tuyến tính.
Thực vậy, khi C đủ bé để cho bC < 1 và 1 + bC ≈ 1 thì (1) sẽ trở thành n = n∞bC = KC(2)
Đây là phương trình hấp phụ tuyến tính hay còn gọi là phương trình Henry.
Miền nồng độ của chất hấp phụ tuân theo định luật hấp phụ tuyến tính đôi khi được gọi là miền Henry.
Cho dù cơ chế của hiện tượng hấp phụ, trao đổi chất giữa hai pha động và tĩnh có thể khác nhau nhưng hệ quả cuối cùng vẫn là hiện tượng hấp phụ - phản hấp phụ và sự trao đổi chất nói chung tuân theo định luật hấp phụ Langmuir hoặc định luật hấp phụ Henry.
Như vậy theo quan điểm của Langmuir, hiện tượng hấp phụ xảy ra theo kiểu đơn phân tử. Thực tế có thể có trường hợp hiện tượng hấp phụ xảy ra theo kiểu đa phân tử, nhưng trong quá trình sắc kí, hiện tượng hấp phụ đơn phân tử kiểu Langmuir (và Henry) vẫn là chủ yếu. [8]
Phương pháp thực hiện:
Theo phương pháp EDC II-002: 2007-Trung tâm giáo dục và phát triển sắc ký - Đại học Bách khoa Hà Nội.
2.2.9. Phương pháp công nghệ
2.2.9.1. Sơ đồ nghiên cứu quá trình dịch hóa bột gạo
Hình 2.2. Sơ đồ tiến hành nghiên cứu dịch hóa bột gạo
Chỉ tiêu chất lượng - Độ ẩm
- Hàm lượng tinh bột
Nấm men
Bột gạo
Dịch hóa
Đường hóa và lên men đồng thời. T0: 300C, τ:70-72h
Làm nguội 300C Điều chỉnh pH=4,2-4,5
Cất
Thông số nghiên cứu - Tỷ lệ bột/nước: 1/3;1/4;1/5 - Nhiệt độ(0C): 50; 60; 70; 80 - Nồng độ Spezyme alpha:
0,015; 0,025; 0,035% (V/W) -pH: 5,0; 5,5;6,0;6,5 -Thời gian: 30; 60; 90 phút
Chỉ tiêu kiểm tra - Độ đường
Chỉ tiêu kiểm tra - pH - Độ chua - Đường sót - Tinh bột sót - Độ cồn - Hiệu suất
Stargen001 Ure
2.2.9.2. Sơ đồ quy trình cải tiến sản xuất rượu đặc sản.
Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu cải tiến sản xuất rượu đặc sản Gạo
Rửa sạch
Hấp chín
Làm nguội
Trộn men bánh Lên men ẩm
T0=300C τ=24h; 48h; 72h Enym Stargen
0,20; 0,25; 0,30 (%) Men bánh 1,5;2,0; 2,5 (%)
Nấm men 0,20; 0,25;
0,30(g/l)
Chưng cất Lên men lỏng
T0=300C;
τ = 48h;72h; 96h
Rượu
Ure 0,3;0,5;
0,8 (g/l) Gạo
Nghiền
Bột gạo
Enzyme spezym 0,025%
Dịch hóa T0=700C τ =60 phút
2.2.9.3. Cách chuẩn bị thí nghiệm
a) Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình dịch hóa bột gạo:
Cân bột gạo và hòa vào nước theo tỷ lệ gạo/nước đã định. Điều chỉnh pH cần thiết và cho một lượng enzym Spezyme alpha cần nghiên cứu vào mỗi mẫu dịch hóa. Phối trộn đều hỗn hợp, sau đó cho vào bể ổn nhiệt và khuấy, tiến hành quá trình dịch hóa theo ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu. Sau đó làm nguội rồi điều chỉnh lượng dịch về pH lên men ( 4,2- 4,5), tiến hành bổ sung ure ( 0,4g/l), enzym stargen 001 (0,2% so với nguyên liệu), nấm men (0,3g/l). Các mẫu được tiến hành lên men ở 300C trong thời gian 70-72 giờ.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ bột/nước: Tiến hành dịch hóa ở nhiệt độ 700C, thời gian dịch hóa 60 phút, pH 5,5, nồng độ Spezyme alpha 0,025% so với nguyên liệu, tiến hành nghiên cứu với 3 tỷ lệ là: 1/3, 1/4, 1/5.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ dịch hóa: Hòa bột với nước theo tỷ lệ 1/4, sau đó điều chỉnh pH 5,5, nồng độ Spezyme alpha 0,025% so với nguyên liệu, thời gian dịch hóa 60 phút, tiến hành nghiên cứu ở các nhiệt độ: 50, 60,70,800C
- Ảnh hưởng của nồng độ enzym Spezyme alpha: Hòa bột với nước theo tỷ lệ 1/4, điều chỉnh pH 5,5, sau đó tiến hành dịch hóa ở 700C, thời gian dịch hóa 60 phút, các nồng độ enzym bổ sung là: 0,015; 0,025; 0,035% so với nguyên liệu.
- Ảnh hưởng của pH dịch hóa: Hòa bột với nước theo tỷ lệ 1/4, tiến hành dịch hóa ở 700C, thời gian 60 phút, nồng độ Spezyme alpha 0,025% so với nguyên liệu, tiến hành nghiên cứu ở các điểm pH: 5; 5,5; 6; 6,5.
- Ảnh hưởng của thời gian dịch hóa: Hòa bột với nước theo tỷ lệ 1/4, điều chỉnh pH 5,5, nồng độ Spezyme alpha 0,025% so với nguyên liệu, tiến hành dịch hóa ở 700C ở ba thời gian khác nhau: 30; 60; 90 phút.
b) Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men trên quy trình nghiên cứu.
Tiến hành lên men ẩm: Gạo được rửa sạch, nấu chín thành cơm, để nguội, tiếp đó trộn với bánh men đã giã nhỏ và bổ sung thêm enzym Stargen. Sau khi trộn đều,
cơm được đưa đi lên men trong tủ ấm 300C. Cơm sau khi lên men ẩm xong phải có mùi thơm dễ chịu, ăn ngon, có vị cay và mềm.
Tiến hành lên men lỏng: cơm sau khi lên men ẩm xong thì phối trộn với dịch bột đã dịch hóa. Điều chỉnh pH dịch lên men vào khoảng 4,2-4,5 sau đó bổ sung thêm nấm men, ure và đưa đi lên men trong tủ ấm, giữ nhiệt độ lên men 30-320C.
Chúng tôi tiến hành các thí nghiệm nhằm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men nên các điều kiện và thông số của quá trình dịch hóa được giữ nguyên cho tất cả các thí nghiệm.
Tiến hành khảo sát quá trình lên men theo các yếu tố ảnh hưởng sau:
- Khảo sát ảnh hưởng của enzym stargen tinh khiết bổ sung:
Thí nghiệm được tiến hành với các thông số như sau tỷ lệ men bánh là 2,5%, nhiệt độ lên men 300C, thời gian lên men ẩm là 48h, tỷ lệ nấm men là 0,25g/l, tỷ lệ ure là 0,5g/l, tỷ lệ bột/gạo là 1/1, thời gian lên men lỏng là 72h. Tiến hành khảo sát ở các tỷ lệ 0,20%; 025%; 0,30%.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men bổ sung:
Thí nghiệm được tiến hành với các thông số như sau tỷ lệ men bánh là 2,5%, nhiệt độ lên men 300C, thời gian lên men ẩm là 48h, tỷ lệ enzym Stargen là 0,25%, tỷ lệ ure là 0,5g/l, tỷ lệ bột/gạo là 1/1, thời gian lên men lỏng là 72h. Tiến hành khảo sát lượng nấm men bổ sung vào với các tỷ lệ: 0,20g/l; 0,25g/l; 0,30g/l.
- Khảo sát tỷ lệ bột/gạo bổ sung.
Thí nghiệm được tiến hành với các thông số như sau tỷ lệ men bánh là 2,5%, nhiệt độ lên men 300C, thời gian lên men ẩm là 48h, tỷ lệ enzym Stargen là 0,25%, tỷ lệ nấm men là 0,25g/l, tỷ lệ ure bổ sung là 0,5, thời gian lên men lỏng là 72h.
Tiến hành khảo sát tỷ lệ bột/gạo là: 1/2 ; 1/1 ; 2/1 - Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ men bánh:
Thí nghiệm được tiến hành với các thông số như sau: nhiệt độ lên men 300C, thời gian lên men ẩm là 48h, tỷ lệ Stargen là 0,25%, tỷ lệ nấm men là 0,25g/l, tỷ lệ ure là 0,5g/l, tỷ lệ bột/gạo là 1/1, thời gian lên men lỏng là 72h. Tiến hành khảo sát tỷ lệ men bánh ở các tỷ lệ: 1,5; 2,0; 2,5% so với lượng gạo.
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men ẩm:
Thí nghiệm được tiến hành với các thông số như sau: tỷ lệ men bánh là 2,5%, nhiệt độ lên men 300C, tỷ lệ enzym Stargen là 0,25%, tỷ lệ nấm men là 0,25g/l, tỷ lệ ure là 0,5g/l, tỷ lệ bột/gạo là 1/1, thời gian lên men lỏng là 72h. Tiến hành khảo sát ở các thời điểm: 24h; 48h; 72h.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ ure bổ sung:
Thí nghiệm được tiến hành với các thông số như sau tỷ lệ men bánh là 2,5%, nhiệt độ lên men 300C, thời gian lên men ẩm là 48h, tỷ lệ enzym Stargen là 0,25%, tỷ lệ nấm men là 0,25g/l, tỷ lệ bột/gạo là 1/1, thời gian lên men lỏng là 72h. Tiến hành khảo sát với lượng ure bổ sung là: 0,3 g/l; 0,5 g/l; 0,8g/l.
- Khảo sát thời gian lên men lỏng:
Thí nghiệm được tiến hành với các thông số như sau tỷ lệ men bánh là 2,5%, nhiệt độ lên men 300C, thời gian lên men ẩm là 48h, tỷ lệ enzym Stargen là 0,25%, tỷ lệ nấm men là 0,25g/l, tỷ lệ ure là 0.5g/l, thời gian lên men lỏng là 72h. Tiến hành khảo sát thời gian lên men ở các thời điểm: 48h; 72h; 96h.