Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang cacao (2)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.65 MB, 111 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
---- ----
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
QUÁ TRÌNH LÊN MEN RƯỢU VANG CACAO
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
SVTH : Trần Vũ Hồng Liên
MSSV : 104110104
Tp. HCM, tháng 11 năm 2008
i
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
Ths. Huỳnh Quang Phước
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
Đề tài tốt nghiệp là một công trình nhỏ nhưng lại mang ý nghĩa lớn lao đối với sinh
viên ngành công nghệ thực phẩm. Nó được đúc kết từ những kiến thức suốt 4 năm học cũng
như những kinh nghiệm thực tế. Đóng góp vào công trình này là sự quan tâm không nhỏ của
rất nhiều người.
Nhân đây, tôi xin đặc biệt cảm ơn: sự tận tâm hướng dẫn của thầy Huỳnh Quang Phước,
cùng Thầy cô Khoa công nghệ thực phẩm Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ
Chí Minh.
Sự hỗ trợ nhiệt tình từ giáo viên quản lý và các bạn nghiên cứu chung tại phòng thí
nghiệm vi sinh.
Xin chân thành cảm ơn cơ sở thu mua và lên men cacao tại xã An Khánh, huyện Châu
Thành, tỉnh Bến Tre đã nhiệt tình hỗ trợ cung cấp nguyên liệu trong suốt thời gian thực hiện
đề tài.
Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc vì sự hỗ trợ lớn lao từ cha mẹ về tất cả phương diện để
hoàn thành tốt đề tài.
Trần Vũ Hồng Liên
- ii -
Sau 15 tuần thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men
rượu vang cacao” với sự hướng dẫn của thầy Huỳnh Quang Phước. Trong đó, 8 tuần nghiên
cứu tại phòng thí nghiệm vi sinh – Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Kỹ thuật
Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.
Nguồn nguyên liệu chính là phế liệu thu được từ quá trình lên men hạt cacao. Đây là
loại phế liệu có nồng độ chất khô ban đầu khá cao, độ chua thích hợp để chế biến một loại
rượu vang khá hấp dẫn.
Quá trình nghiên cứu bao gồm khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng trong giai đoạn lên
men chính của rượu vang cacao:
– Khảo sát thời gian cấy giống cũng như tỷ lệ giống cấy vào dịch lên men.
– Nồng độ chất khô thích hợp để tiến hành lên men
– pH đầu của dịch lên men.
– Thời gian kết thúc quá trình lên men chính.
Kết quả quá trình nghiên cứu:
– Thời gian cấy giống vào dịch lên men là 16 giờ sau khi nhân giống cấp 2, tỷ lệ
nấm men cấy vào 6% so với dịch lên men, mật độ giống ban đầu là 250 triệu tế bào/1ml canh
trường. Số lượng tế bào trong dịch lên men là 16,2 triệu tế bào/1ml.
– Nồng độ chất khô ban đầu được điều chỉnh ở 22oBx,
– pH ban đầu là 3,90 và thời gian kết thúc quá trình lên men chính là 6 ngày.
– Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng thí nghiệm khoảng 28 ÷ 28,5oC.
– Sản phẩm rượu vang cacao có hương thơm nhẹ của cacao và đậm đà của cồn, vị
hài hòa, hậu vị dịu, dễ chịu.
- iii -
DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ, BẢNG, SƠ ĐỒ
BIỂU ĐỒ
Trang
Biểu đồ 2.1. Biểu đồ phân bố khu vực trồng cacao trên thế giới ........................................... 4
Biểu đồ 2.2. Tình hình sản xuất cacao trên thế giới .......................................................... 11
Biểu đồ 2.3. Những quốc gia tiêu thụ cacao mạnh trên thế giới ........................................... 12
Biểu đồ 2.4. Đường cong sinh trưởng đặc trưng của nấm men............................................. 19
Biểu đồ 4.1. Đường cong sinh trưởng của tế bào nấm men ................................................. 48
Biểu đồ 4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm ................ 51
Biểu đồ 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm........... 54
Biểu đồ 4.4.Ảnh hưởng của pH ban đầu đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm..................... 58
Biểu đồ 4.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm ...... .62
BẢNG
Bảng 2.1. Phân loại cacao .................................................................................................. 4-5
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của nhân hạt sống ................................................................. 8
Bảng 2.3. Thành phần hóa học lớp cơm nhầy của cacao ........................................................ 9
Bảng 2.4. Sản lượng cao cao trên thế giới ........................................................................... 11
Bảng 2.5. Một số enzyme thủy phân trong tế bào nấm men S. cerevisiae .............................. 18
Bảng 2.7. Các quốc gia sản xuất rượu vang lớn trên thế giới .............................................. 27
Bảng 3.1. Công thức môi trường Hansen............................................................................. 33
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát quá trình sinh trưởng của nấm men .......................................... 37
Bảng 4.1. Kết quả khảo sát nguyên liệu dịch cacao ............................................................. 46
Bảng 4.2. Mật độ tế bào nấm men ....................................................................................... 47
Bảng 4.3. Thống kê ảnh hưởng của tỉ lệ nấm men đến độ cồn và hàm lượng đường sót của sản
phẩm................................................................................................................................... 49
- vi -
Bảng 4.4. Thống kê ảnh hưởng của tỉ lệ giống nấm men đến các chỉ tiêu chất lượng cảm quan
của sản phẩm ...................................................................................................................... 50
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ giống cấy lên các chỉ tiêu hóa lý sau lên men....................... 51
Bảng 4.6. Thống kê ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến độ rượu và hàm lượng
đường sót của sản phẩm ...................................................................................................... 52
Bảng 4.7. Thống kê ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến các chỉ tiêu chất lượng
cảm quan của sản phẩm....................................................................................................... 53
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu lên một số chỉ tiêu hóa lý của rượu..... 54
Bảng 4.9. Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến độ cồn và hàm lượng đường sót của sản
phẩm................................................................................................................................... 56
Bảng 4.10. Thống kê ảnh hưởng của pH đến các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm............... 57
Bảng 4.11. Ảnh hưởng của pH đến chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm......................................... 58
Bảng 4.12. Thống kê ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến độ cồn và hàm lượng đường
của sản phẩm ...................................................................................................................... 60
Bảng 4.13. Thống kê ảnh hưởng của pH đến các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm............... 61
Bảng 4.14. Ảnh hưởng của thời gian lên men chính đến một số chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm ....... 62
Bảng 4.15. Kết quả đánh giá chất lượng chỉ tiêu hóa học của sản phẩm rượu vang cacao
non kiểm tra theo TCVN (7045 : 2002) ............................................................................. 63
Bảng 4.16. Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm rượu vang cacao non kiểm
tra theo TCVN (7045 : 2002)............................................................................................. 64
Bảng 4.17. Kết quả đánh giá cảm quan trung bình của mẫu sản phẩm ................................. 64
SƠ ĐỒ
Quy trình công nghệ khảo sát quá trình lên men vang cacao................................................ 30
- vi -
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH
Trang
Hình 2.1. Cây cacao............................................................................................................... 6
Hình 2.2. Hoa cacao............................................................................................................... 7
Hình 2.3. Trái cacao nguyên và đã bổ đôi............................................................................... 8
Hình 2.4. Cấu tạo tế bào nấm men........................................................................................ 17
Hình 4.1. Mẫu sản phẩm rượu vang cacao............................................................................ 65
Hình C.1a. Trữ cacao dưới nền............................................................................................. IV
Hình C.1b. Hạt cacao chuẩn bị lên men................................................................................ IV
Hình C.2. Hạt cacao chuẩn bị lên men ................................................................................. IV
Hình C.3. Máy lắc................................................................................................................ IV
Hình C.4 .Nồi tiệt trùng Autolave ........................................................................................ IV
Hình C.5. Tủ cấy vi sinh ...................................................................................................... IV
Hình C.6. Chiết quang kế cầm tay (Brix kế) ......................................................................... IV
Hình C.7. Máy đo pH (pH Mettler Toledo) .......................................................................... IV
Hình C.8.Kính hiển vi quang học ......................................................................................... IV
Hình C.9. Bộ chưng cất cồn ................................................................................................ IV
-v-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
Cacao là loại cây công nghiệp đã từng có mặt tại Việt Nam, nhưng không mang lại hiệu
quả kinh tế. Những năm gần đây, do được sự hợp tác và đầu tư của các quốc gia như Hà Lan,
Mỹ, cây cacao đang dần “sống” trở lại và hiện nay nó đang trở thành mục tiêu chính cho bà
con nông dân cũng như các nhà sản xuất chuyên chế biến loại hạt giàu giá trị dinh dưỡng
này. Sự có mặt của cây cacao đã góp phần tăng thu nhập, cải thiện đời sống người dân.
Tuy nhiên, do còn quá mới nên ở nước ta chủ yếu là trồng và sơ chế hạt cacao bằng các
phương pháp lên men với quy mô hộ gia đình. Trong quá trình lên men, đã tạo ra một loại
phế liệu là dịch từ cơm cacao. Nhưng loại dịch quả này lại tương đối giàu giá trị dinh dưỡng,
vị chua ngọt hài hòa, hương thơm thoang thoảng rất thích hợp để chế biến ra một loại vang
khá hấp dẫn.
Một số hộ gia đình dùng phương pháp lên men tự nhiên, bổ sung thêm men cơm rượu,
men thuốc bắc, đường… bằng cách trộn chung với khối hạt trong quá trình lên men hoặc
hứng lấy dịch quả sau đó cô đặc dịch hoặc không cô đặc trước khi bổ sung men vào. Làm
như vậy cũng chế biến được một loại rượu nhưng chất lượng không ổn định, cảm quan của
sản phẩm rất kém, nhất là không an toàn vệ sinh, ngoài ra còn có thể ảnh hưởng đến chất
lượng hạt cacao sau khi lên men.
Do đó, vấn đề cần đặt ra ở đây là làm thế nào để tận dụng nguồn phế lệu này nhưng vẫn
đảm bảo chất lượng của hạt cacao sau lên men. Như vậy, vừa không ảnh hưởng đến sản
phẩm chính vừa tạo ra được một loại sản phẩm mới dễ dàng tăng thu nhập cho nhà sản xuất
cũng như bà con nông dân. Ngoài ra, sản xuất vang cacao còn mang ý nghĩa về mặt đa dạng
hóa sản phẩm, giúp cây cacao có thể đứng vững vàng hơn. Đồng thời, còn tạo ra một sản
phẩm mới trong ngành sản xuất rượu vang. Về mặt sản xuất, khi tận dụng phế liệu này sẽ
tạo ra một quy trình sản xuất khép kín đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cũng như vấn đề
vệ sinh môi trường.
Để đáp ứng các yêu cầu trên, đòi hỏi quá trình lên men cần được kiểm soát kỹ các
thông số kỹ thuật. Đây cũng chính là phương pháp sản xuất rượu vang đang được ứng dụng
rất nhiều hiện nay.
Trong điều kiện cho phép, chúng tôi chỉ nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng
trong quá trình lên men chính bao gồm: chủng và tỷ lệ nấm men cấy vào dịch lên men, pH,
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-1-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
nồng độ chất khô trong dịch đầu thích hợp cho quá trình lên men, thời gian kết thúc quá trình
lên men chính.
Nguồn nguyên liệu (dịch quả cacao) được cung cấp từ vựa thu mua và sơ chế cacao ở
tỉnh Bến Tre. Với các dụng cụ thiết bị ở phòng thí nghiệm cũng như thời gian giới hạn,
chúng tôi không đủ điều kiện để phân tích các chủng vi sinh vật hiện diện trong dịch quả thu
được mà chỉ xác định thời gian tốt nhất để thu nhận dịch quả, đảm bảo cho quá trình lên men
đạt hiệu suất cao nhất.
Nghiên cứu chỉ dừng lại ở giai đoạn kết thúc quá trình lên men chính nên sản phẩm chỉ
ở mức độ được chấp nhận, đảm bảo một số các chỉ tiêu về hóa lý và vi sinh, chưa phải là một
sản phẩm rượu vang cacao đã hoàn thiện. Quá trình nghiên cứu còn khá nhiều những thiếu
sót cũng như một số yếu tố chưa được khảo sát. Hy vọng rằng, đề tài sẽ được tiếp tục nghiên
cứu để góp phần tạo nên sản phẩm rượu vang cacao hoàn thiện hơn.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-2-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Nguyên liệu cacao
2.1.1 Phân loại thực vật cây cacao [11, 23]
Cây cacao có tên khoa học là Theobroma cocoa L. Là loài duy nhất trong số 22 loài của
thứ Theobroma được trồng và sản xuất.
– Giới: Plantae.
– Ngành: Mannoliophyta.
– Lớp: Magnoliopsida.
– Bộ: Mavales.
– Họ: Sterculiaceae.
– Giống: Theobroma.
– Loài: T.cacao.
2.1.2. Nguồn gốc và phân bố [11, 23]
2.1.2.1. Nguồn gốc
Cacao có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazon nằm ở Nam Trung Mỹ và cũng đã được
trồng rộng rãi ở đây hơn 500 năm trước. Từ xa xưa, thổ dân Aztec ở Mexico đã xem cacao
là thực phẩm cao cấp, là thức uống thiêng liêng dùng để dâng cúng và dành cho giới quý
tộc.
2.1.2.2. Phân bố
Đặc điểm sinh thái tự nhiên của cây cacao là ở tầng thấp, trong những cánh rừng mưa
nhiệt đới, nơi có cường độ ánh sáng thấp, ẩm độ không khí cao, biên độ nhiệt giữa ngày và
đêm cũng như các tháng trong năm đều hẹp.
Vì vậy, đa số các nước trồng cacao đều nằm trong vùng có vĩ độ khoảng 15o Bắc Nam.
Chủ yếu tập trung ở một số khu vực như biểu đồ 2.1.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-3-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
Biểu đồ 2.1. Biểu đồ phân bố khu vực trồng cacao trên thế giới
2.1.3. Giống cacao [9,11]
Hiện nay, có 3 loại cacao chính để sản xuất bột cacao: Forastero, Criolo và Trinitario.
Bảng 2.1. Phân loại cacao
Nhóm cacao
Đặc điểm
Chiếm khoảng 80 ÷ 90% sản lượng cacao thế giới.
Bắt nguồn từ hạ lưu sông Amazon.
Forastero
Năng suất tương đối cao, là loại kháng sâu bệnh tốt.
Chất lượng hạt trung bình.
Sản lượng chiếm từ 1 ÷ 5% sản lượng thế giới.
Xuất xứ từ Trung Mỹ.
Trồng nhiều ở Mexico, Nicaragua và Guatemala.
Criollo
Có hương vị đặc biệt nên được xem là loại cacao quý.
Dùng sản xuất loại chocolate đắt tiền.
Sản lượng kém và thường bị sâu.
Chiếm 10 ÷ 15% sản lượng thế giới.
Trinitario
Hạt hơi dẹp, chất lượng hạt trung bình.
Là loại được lai tạo từ hai loại trên.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-4-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
Giống hiện có ở Việt Nam là Forastero, con lai giữa Forastero và Trinitario. Hiện nay,
hệ thống giống được sử dụng rộng rãi là hạt lai F2 và các dòng lai vô tính đã chọn lọc có năng
suất cao và kháng sâu bệnh.
2.1.3.1. Cây lai
Là những cây được trồng bằng phương pháp lựa chọn hạt từ những cặp lai đã xác định
cha mẹ và đã trắc nghiệm năng suất ở thế hệ F1.
Cây lai cho năng suất khá cao do trái to và kháng sâu bệnh tốt. Tuy nhiên, chất lượng
hạt rất kém: vỏ dày, ruột nhỏ, giá trị kinh tế thấp.
Hiện nay, nông dân không ưa chuộng cây lai và đang được thay thế bằng dòng vô tính.
2.1.3.2. Dòng vô tính
Các cá thể có những đặc tính xuất sắc được chọn lọc, sau đó nhân vô tính (ghép, chiết
hoặc giâm cành).
Giống này cho năng suất cao và chất lượng tốt.
Một số dòng vô tính như: TD1, TD2, TD3, TD4, TD5, TD6, TD7, TD8, TD9, TD10,
TD11, TD12, TD13, TD14, CT15, CD16, CD17, CD18, CD19, CT20. Trong đó TD11 và
TD14 không thích hợp ở những nơi thiếu nước mùa khô vì chịu hạn kém.
Trong số các dòng vô tính trên, dòng TD5 có cơm dày, trắng. Vì vậy, được nông dân
lựa chọn để bán trái ở siêu thị và ven đường. Dòng TD8 cho năng suất cao nhất, trái to, ruột
lớn, vỏ mỏng.
Tóm lại, cacao là cây dài ngày, việc chọn giống tốt cho cacao là rất quan trọng. Sự lựa
chọn sai lầm sẽ dẫn đến thiệt hại từ 3 ÷ 5 năm. Do đó, cần lựa chọn giống vô tính như:
TD2, TD3, TD5, TD8. Trong đó, như đã nói ở trên TD5 và TD8 là dòng vô tính có giá trị
kinh tế cao nhất.
2.1.4. Đặc điểm hình thái sinh lý của cây cacao [11]
2.1.4.1. Thân
Cacao là loại cây thân gỗ nhỏ, cao từ 5 đến 7m, đường kính thân 10 ÷ 18 cm. Sinh
trưởng tốt dưới bóng che, do đó cần trồng xen với cây kinh tế khác.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-5-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
Hình 2.1. Cây cacao
2.1.4.2. Lá
Lá ra từng đợt, lá mới phát triển cần nhiều chất dinh dưỡng hơn. Màu sắc lá non thay
đổi từ xanh nhạt đến vàng, hồng đến đỏ đậm tùy theo giống.
Lá trưởng thành có màu xanh thẫm, cứng. Lá mọc theo hình xoắn ốc. Lá trên cành
ngang có cuống ngắn từ 2 ÷ 3 cm, mọc đối cách trên cành và chịu được cường độ ánh sáng
cao hơn lá trên thân chính.
2.1.4.3. Rễ
Rễ phát triển rất khỏe, thuộc loại rễ cọc. Cây được 3 năm tuổi, rễ trụ dài khoảng 1,5 ÷ 2
m. Có nhiều rễ con phân nhánh tập trung xung quanh rễ trụ. Vì vậy, biện pháp tủ gốc để giữ
và kéo dài ẩm độ trong mùa khô là rất quan trọng đối với việc duy trì hoạt động của lớp rễ
con, giúp cho quá trình hấp thu dinh dưỡng và nước.
2.1.4.4. Hoa
Hoa mọc ở trên sẹo lá ở thân, cành. Cây sau khi trồng khoảng 14 ÷ 20 tháng ra hoa đợt
đầu tiên. Hoa có cuống dài 1÷ 3 cm, có 5 cánh đều đặn, hoa nở từ 3 giờ chiều hôm trước
đến 9 giờ sáng ngày hôm sau.
Hoa thụ phấn nhờ côn trùng thuộc họ Ceratopogonidal. Loài Forcisomia là loại phổ
biến nhất tham gia thụ phấn. Hoa cacao ra nhiều nhưng chỉ thụ phấn và tỷ lệ đậu từ 1 ÷ 5%.
Phần lớn hoa nở mà không được thụ phấn sẽ rụng sau 48 giờ.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-6-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
Hình 2.2. Hoa cacao
2.1.4.5. Trái
Trái tăng trưởng chậm ở 40 ngày đầu sau thụ phấn và đạt tốc độ tối đa ở 75 ngày sau.
Sau đó chậm lại và tích lũy chất dinh dưỡng cho hạt, đây cũng là thời kỳ hạt tích lũy chất
béo. Lớp cơm nhầy được hình thành khoảng 140 ngày sau thụ phấn.
Trái non có 5 ngăn trong đó hạt phân chia đều. Khi chín, vách ngăn biến mất chỉ còn lại
một hốc chứa đầy hạt. Trái non thường có hiện tượng khô héo. Đây là hiện tượng sinh lý đặc
thù của cacao nhằm đảm bảo số lượng trái chín phù hợp mọi giai đoạn phát triển.
Từ khi thụ phấn đến khi trái chín kéo dài từ 5 ÷ 6 tháng tùy theo giống.
Màu sắc trái khá đa dạng: trái chưa chín có màu xanh, đỏ, tím hoặc xanh đến đỏ tím.
Hình 2.3. Trái cacao nguyên và trái đã bổ đôi
Khi trái chín màu xanh chuyển sang vàng, đỏ tím chuyển sang màu da cam.
Hình dạng thay đổi từ hình cầu đến dài nhọn hay hình trứng. Số lượng rãnh và độ sâu
của khía trái thay đổi từ 5 ÷ 10 rãnh. Rãnh có thể sâu nhiều, nông hoặc trơn nhẵn.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-7-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
2.1.5. Thành phần hóa học [9, 12, 11]
Trái cacao có 3 thành phần chính: vỏ quả, cơm cacao và hạt cacao.
2.1.5.1. Vỏ
Vỏ quả dày từ 1 ÷ 3 cm, chiếm phần lớn trọng lượng trái cacao (70 ÷ 78%). Trong vỏ
quả gồm: Protein chiếm 6,29%. Chất xơ khoảng 27,30%. Tro khoảng 80%. Ngoài ra còn có
các chất khoáng. Trong đó, kali chiếm 3,2%.
2.1.5.2. Hạt
Đây là thành phần chính của trái cacao.
Mỗi trái có từ 30 ÷ 40 hạt và xếp thành 5 dãy.
Hạt có vỏ mỏng màu hồng, nhiều đường gân.
Kích thước hạt thay đổi tùy theo giống và mùa vụ. Hạt phát triển trong mùa khô sẽ có
kích thước, trọng lượng nhỏ, hàm lượng chất thấp và tỷ lệ lép nhiều hơn mùa mưa.
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của nhân hạt sống
Thành phần
Độ
Chất
Tinh
Cellu-
Pro-
Tro
Theo-
Thành
ẩm
béo
bột
lose
tein
(%)
bromin
phần
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
khác
Quốc gia
(%)
Ghana
4,5
54,8
8,4
2,8
19,2
3,2
1,0
6,2
Lagos
4,4
54,1
8,6
3,1
19,3
2,5
1,1
6,4
Bờ biển ngà
4,9
54,6
8,7
2,7
19,4
2,8
1,1
6,1
Tây Carneroon
5,4
55,8
8,5
2,8
19,0
3,0
1,2
6,4
Rio Caribe
4,6
52,8
8,8
2,3
20,1
3,2
1,1
6,8
Trinidad
5,1
53,7
8,8
2,7
20,5
2,7
1,1
3,3
Arriba
5,0
51,2
6,5
2,2
20,1
3,1
1,5
7,9
Sanchej
3,4
52,9
8,1
2,5
20,4
3,1
1,4
8,1
Thành phần khác bao gồm: đường, acid hữu cơ, tannin,...
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-8-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
Trong trái cacao có hơn 300 hợp chất dễ bay hơi: những hợp chất tạo mùi quan trọng
nhất là những este aliphatic, cacbonyl thơm… Các polyphenol tan trong nước (5 ÷ 10%)
như epicatechol, leucoanthocyanin và anthocyanin, bị phân hủy trong các giai đoạn chế
biến, tạo thành màu đỏ đặc biệt là “cocoa red”, các tannin catechin, đại diện chính cho
catechin là epicatechin, ngoài ra còn galiocatechin, epigaliocatechin.
Các amin có hoạt tính sinh học: phenyl - ethyl amin, tyramin, tryptamin…
Các alkaloid: theobromin (0,5 ÷ 2,7%), caffein, trigonellin…Một alkaloid mới nhất vừa
được ly trích từ cacao là anandamin có tác dụng tạo sự khoan khoái dễ chịu.
Các acid hữu cơ trong cacao (1,2 ÷ 1,6%), tồn tại ở hai dạng: dễ bay hơi và không bay
hơi. Những acid không bay hơi trong cacao gồm: acid malic, acid tauric, acid ovalic…Trong
cacao còn chứa một lượng nhỏ các acid hữu cơ tự do, còn acid dễ bay hơi sẽ bị loại bỏ dần
trong quá trình chế biến.
2.1.5.3. Cơm cacao [11]
Hạt cacao được bao quanh bởi lớp cơm nhầy. Lớp cơm nhầy có vị chua, ngọt, thơm đặc
trưng. Thành phần hóa học của lớp cơm nhầy:
Bảng 2.3. Thành phần hóa học lớp cơm nhầy của cacao
Thành phần
Đường
Pentosan
Alitannin
Muối
Tỷ lệ (%)
10 ÷ 13
2÷3
1 ÷ 1,5
7 ÷ 10
2.1.6. Giá trị của cây cacao [11, 21]
2.1.6.1. Vỏ
Vỏ cacao chứa 3 ÷ 4% hàm lượng là kali trên trọng lượng khô. Chính vì vậy, đây là
nguồn cung cấp phân bón giàu kali. Tro đốt từ vỏ cacao đã từng được sử dụng để làm xà
phòng.
Vỏ cacao khô, xay nhỏ dùng làm thức ăn cho bò, cừu và dê với tỷ lệ lên đến 50% khẩu
phần, heo 30%, gà 20%. Bò có thể ăn trực tiếp vỏ tươi thay thế cho khẩu phần cỏ voi. Theo
BoGhol bột vỏ cacao có thể thay thế bắp và trộn với tỷ lệ 35%.
2.1.6.2. Hạt
Là thành phần chính được sử dụng để sản xuất bột cacao, bơ cacao, hoặc dùng cho
ngành công nghiệp bánh kẹo, đặc biệt là chocolate, là sản phẩm do sự pha trộn giữa bột
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
-9-
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
nhão, bơ, đường và các nguyên liệu khác. Theo Arman Sadeghpour, một ứng viên tiến sỹ
Trường Đại học Tulane (Mỹ), một chất chiết xuất từ bột cacao có thể là chất thay thế hiệu
quả cho fluoride trong kem đánh răng.
Theo kết luận của nhà khoa học thuộc Trường Đại học Achen (Đức) cho rằng, dùng
cacao mỗi ngày có thể giúp cải thiện 30% chức năng mạch máu ở những bệnh nhân tiểu
đường. Theo các chuyên gia, chính những chất flavonol có trong cacao đã phát huy tác dụng
cải thiện mạch máu.
2.1.6.3. Cơm cacao
Cơm cacao sẽ cung cấp một lượng dịch do quá trình lên men hạt cacao. Dịch quả này
có mùi vị khá đặc trưng so với các loại trái cây khác. Vì vậy, có thể dùng để uống tươi, làm
siro, hoặc làm nguyên liệu để sản xuất nata thay thế cho nước dừa trong kỹ thuật sản xuất
thạch dừa.
Đặc biệt, còn có thể chế ra một loại vang cacao khá hấp dẫn.
Một số sản phẩm từ hạt cacao như: bột cacao, chocolate, kẹo, bánh nhân chocolate…
2.1.7. Hiện trạng – xu hướng sản xuất và tiêu thụ cacao [3, 11, 24]
2.1.7.1. Trên thế giới
Theo thống kê, các quốc gia có sản lượng cacao lớn nhất thế giới tập trung ở Tây Phi
như Bờ Biển Ngà, GhaNa, Nigieria. Ở Châu Á, Indonesia là quốc gia có sản lượng cacao
lớn nhất.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
- 10 -
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
Bảng 2.4. Sản lượng cao cao trên thế giới (ngàn tấn)
Khu vực
Năm
2000/01
2001/02
2002/03
2003/04
1195
1219
1294
1240
Ghana
415
401
498
495
Nigeria
174
187
160
170
Cameroon
315
128
155
150
30
32
35
35
1949
1967
2142
2090
389
453
430
450
Quốc gia
Bờ biển ngà
Tây Phi
Các nước Châu Phi khác
Tổng số
Châu
Indonesia
Á/Thái
Mã lai
40
35
33
37
Các nước Châu Á khác
61
59
61
64
Tổng số
490
546
524
551
Brazil
163
124
163
173
96
85
85
790
Nước Châu Mỹ khác
164
174
170
171
Tổng số
422
383
418
434
Tổng số
2861
2896
3084
3075
Bình
Dương
Châu Mỹ
Thế giới
Ecuador
Biểu đồ 2.2. Tình hình sản xuất cacao trên thế giới (6/2005)
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
- 11 -
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
Biểu đồ 2.3. Những quốc gia tiêu thụ cacao mạnh trên thế giới (2003/04)
2.1.7.2. Ở Việt Nam
Vào đầu thế kỉ XX cây cacao theo chân người Pháp đến Nam Bộ nhưng không phát
triển được. Đến khoảng năm 1988 ÷ 1990 cacao quay trở lại với người dân ở đồng bằng sông
Cửu Long (Vĩnh Long, Cần Thơ, Tiền Giang, Bến Tre…), diện tích đạt vài ngàn hecta.
Nhưng do giá cả thị trường không ổn định, hạt cacao không có giá trị kinh tế nên cây cacao
bị đốn bỏ và bị quên lãng.
Đầu năm 2004, dự án: “Dịch vụ khuyến nông phát triển cacao bền vững cho các nông
hội tại Việt Nam” (Success Alliance Viet Nam) do tổ chức ACDI / VOCA đã đưa cây cacao
trở lại với Việt Nam, riêng Bến Tre đã có hơn 500 hecta cacao.
Tháng 5/2007, diện tích cacao cả nước đạt 9 ngàn ha.
Ngày 21/9/2007, hội thảo hợp tác khu vực Nhà nước và tư nhân giữa Việt Nam và Hà
Lan về phát triển bền vững ngành cacao, Hà Lan sẽ hỗ trợ Việt Nam phát triển cây cacao.
Ông Sharief Mohamed chuyên viên cao cấp Bộ nông nghiệp - Tài nguyên và chất lượng thực
phẩm Hà Lan khẳng định nếu có chính sách phù hợp, Việt Nam sẽ trở thành nước sản xuất
cacao hàng đầu thế giới. Bởi vì, ngoài chất lượng, cacao Việt Nam còn có hương vị đặc biệt.
Mục tiêu đến năm 2015, diện tích cacao là 60 ngàn ha, sản lượng hạt khô đạt 52 ngàn
tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 50 ÷ 60 triệu USD. Đến 2020, diện tích cacao 80 ngàn ha, sản
lượng hạt khô 108 ngàn tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 100 ÷ 120 triệu USD.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
- 12 -
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
2.1.8. Hệ vi sinh vật trong quá trình lên men hạt cacao [3, 7]
Trong dịch quả tự nhiên chưa xử lý, hệ vi sinh vật rất phong phú đa dạng như nấm men
rượu vang: S. cerevisiae, S. vini, S. ovifomis. Đây là chủng nấm men chủ yếu có lợi cho quá
trình sản xuất rượu vang sẽ được giới thiệu ở mục [2.4.2]. Ngoài ra, còn có một số chủng vi
sinh vật khác.
2.1.8.1. Nấm men
Nấm men nhọn đầu (Haseniaspora apiculata) hay Kloeckera apiculata là loài men dại
làm giảm chất lượng vang. Tồn tại trên vỏ những loại quả có đường, đóng vai trò lớn trong
thời kỳ đầu lên men tự phát. Khi môi trường tích tụ 4%V thì men này ngừng hoạt động.
Nhiệt độ khoảng 35oC đến 45oC thì Haseniaspora apiculata chết.
Pichia: đây là chủng nấm men phát triển rất tốt trên bề mặt các loại chất lỏng có
đường, lên men khá tốt với cơ chất là vang. Chúng không sinh ra sản phẩm mà chỉ đồng hoá
chất hữu cơ bằng con đường oxy hoá cơ chất. Pichia oxy hóa rượu thành acid hữu cơ, làm
giảm chất lượng vang, vang bị đục, thành phần và hương vị vang bị biến đổi sâu sắc.
Hansenula gây lên men tạo 2 ÷ 3%V hoặc 9 ÷ 13%V. Tạo cho vang có mùi thơm
riêng.
Ngoài ra, còn có một số chủng nấm men dại ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng vang
thành phẩm như: Zygopichia làm tăng độ chua vang, Mycoderma vini làm giảm hàm lượng
rượu và các chất chiết trong vang, làm cho vang có vị chua gắt, Mycoderma làm đục vang…
2.1.8.2. Vi khuẩn
– Vi khuẩn lactic: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus mali, Lactobacillus
collinoides, Lactobacillus fermentum, Streptococcus thermophilus.
– Vi khuẩn acetic: Acetobacter rancens, Acetobacter xylinum, Acetobacter
ascendens, Acetobacter lovannienssis, Glucnobacter oxydans.
2.1.8.3. Nấm mốc và các vi sinh vật khác
– Nấm mốc: Aspergillus fumigatus, Aspergillus galaucus, Aspergillus niger,
Aspergillus flavus, Aspergillus tarmarii,…
– Các vi sinh vật khác: Pseudomonas, Enterobacter, Escherichia…
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
- 13 -
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
Ngoài tác dụng có ích là tham gia làm “chín” vang, tạo mùi hoàn thiện cho vang, vi
khuẩn và mốc là những tác nhân chuyên gây ra các hư hỏng cho vang như: làm thay đổi mùi
vị, làm vẩn đục vang và như vậy sẽ giảm chất lượng vang.
2.2. Rượu vang
2.2.1. Nguồn gốc rượu vang [3, 16]
– Theo một số tài liệu, có lẽ rượu vang có mặt lần đầu tiên ở xứ sở Ba Tư. Do vua
nước này vô tình để quên chùm nho trong vại sành.
– Cách đây khoảng 2000 năm trước công nguyên, rượu vang đã xuất hiện ở Ai Cập.
Sau đó, người Ai Cập dạy cho người Hi Lạp cách trồng nho và làm rượu vang. Người Hi Lạp
tiếp tục truyền cho người La Mã và người La Mã truyền nghề cho người Gaulois. Thế kỷ thứ
6 trước công nguyên, cây nho xuất hiện ở vùng Địa Trung Hải là nước Pháp bây giờ. Người
Pháp đã tìm ra việc nuôi rượu vang trong thùng gỗ.
– Nhưng cách đây khoảng 4 nghìn năm, Pari và Mc. Govern - nhà nghiên cứu
nguồn gốc rượu vang cổ đã chứng minh rượu nho có từ thời kỳ đồ đá muộn (8500 ÷ 4000
năm trước công nguyên).
– Những năm 1650, rượu vang Champagne được biết đến .
– Năm 1920, thành lập vùng nho chất lượng. Ngày nay, những sản phẩm nổi tiếng
và chất lượng cao hầu như ở những vùng trồng nho thuộc nước Pháp và 12 vùng bao gồm:
Champagne, Val De Loire, Cognac, Bordelais, Armagnac, Languedoc, Roussillo, Provenc Et
Corse, Cote Du Rhone, Beaujolais, Bourgone, Alsace.
2.2.2. Định nghĩa [TCVN 7045 : 2002]
Rượu vang (wine): loại đồ uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men từ
các loại trái cây và không qua chưng cất.
2.2.3. Phân loại [4, 16]
Có nhiều cách phân loại rượu vang. Có thể phân loại như sau:
2.2.3.1. Theo màu sắc nguyên liệu
– Vang trắng: là loại vang được lên men từ nguyên liệu là trái nho xanh đã tách
phần vỏ và thịt vỏ ra.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
- 14 -
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
– Vang đỏ: loại vang lên men từ trái nho đỏ, còn vỏ và thịt quả trong quá trình lên
men.
– Vang hồng: là sản phẩm khi kết hợp giữa vang trắng và vang đỏ sau khi tiến hành
lên men chính.
2.2.3.2. Theo phần trăm đường còn sót lại: vang chát, vang khô, vang ngọt, vang nửa
ngọt.
2.2.3.3. Theo công nghệ: rượu vang được chia thành 2 nhóm lớn như sau: Rượu vang
không có CO2 và rượu vang có CO2. Mỗi nhóm này lại được phân ra thành các nhóm nhỏ.
2.2.3.3.1. Rượu vang không có CO2
Rượu vang phổ thông: đây là loại rượu vang hoàn toàn lên men, không bổ sung
cồn hoặc bất kỳ thành phần nào khác vào quá trình lên men. Rượu vang phổ thông có hàm
lượng ethanol 10 ÷ 13%V. Phân loại tiếp theo hàm lượng đường sót:
+ Vang khô:
– Độ rượu: 9 ÷ 14%V.
– Hàm lượng đường sót < 0,3%.
+ Vang bán khô:
– Hàm lượng đường sót 1 ÷ 3%.
+ Vang bán ngọt:
– Độ rượu: 9 ÷ 12%V.
– Hàm lượng đường sót 5 ÷ 8%.
Rượu vang cao độ: hàm lượng ethanol cao hơn rượu vang phổ thông, cho phép
dùng cồn tinh luyện và đường để nâng cao hàm lượng ethanol trong qui trình công nghệ.
Rượu vang cao độ được chia thành các loại :
+ Vang mật (rượu vang nặng):
– Độ rượu: 17 ÷ 20 %V (trong đó có từ 3 ÷ 4%V do quá trình lên men sinh ra).
– Hàm lượng đường sót: 1 ÷ 14%.
+ Rượu vang khai vị:
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
- 15 -
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
– Độ rượu: 12 ÷ 17%V (có 1,2 ÷ 1,5%V do quá trình lên men sinh ra).
– Hàm lượng đường sót: 1 ÷ 14%
+ Rượu vang bán khai vị ngọt:
– Độ rượu: 14 ÷ 16%V.
– Hàm lượng đường sót: 5 ÷ 12%.
+ Rượu vang khai vị ngọt:
– Độ rượu: 15 ÷ 17%V.
– Hàm lượng đường sót: 14 ÷ 20 %.
+ Rượu vang khai vị rất ngọt:
– Độ rượu: 12 ÷ 17%V.
– Hàm lượng đường sót: 21 ÷ 35%.
2.2.3.3.2. Rượu vang có CO2
Vang có CO2 tự nhiên (champagne): đây là loại vang mà CO2 tự nhiên sinh ra
trong quá trình lên men được giữ lại bằng cách thực hiện lên men phụ trong các chai, thùng
hoặc hệ thống thùng kín. Tùy thuộc vào điều kiện lên men phụ như nhiệt độ và thời gian sẽ
cho ra các loại sản phẩm với mức độ chất lượng khác nhau.
– Độ rượu: 11 ÷ 12%V.
– Hàm lượng đường sót: 3 ÷ 5%V (cider: độ rượu > 7%, đường 0,3 ÷ 0,5%V).
Vang chứa CO2 nhân tạo (vang được nạp CO2 không qua lên men lần 2):
– Độ rượu: 10 ÷ 13%V.
– Đường sót: 3 ÷ 5%V (cider: độ rượu < 5%, đường 0,3 ÷ 5%).
2.2.4. Nguyên liệu chính sản xuất rượu vang [7]
2.2.4.1. Dịch quả
Nguyên liệu để sản xuất rượu vang là các loại quả chín có hàm lượng đường và pH
thích hợp. Quả được lựa chọn và ép lấy dịch. Đa số các loại trái cây đều có nhiều đường, các
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
- 16 -
Đồ Án Tốt Nghiệp
GVHD: Ths. Huỳnh Quang Phước
acid, vitamin trong đó nhiều vitamin C, các chất khoáng và một lượng protein…đặc biệt là
các hợp chất màu, polyphenol…
Dịch quả sau khi xử lý cần được điều chỉnh nồng độ chất khô và độ pH phù hợp. Ngoài
ra, có thể bổ sung thêm phụ gia nhằm đảm bảo không nhiễm khuẩn, đồng thời tạo chất lượng
tốt cho vang thành phẩm.
2.2.4.2. Nấm men
2.2.4.2.1. Hình thái nấm men [7]
Nấm men có dạng hình cầu, ovan hoặc elip, hình quả chanh, hình trụ, hình trứng đôi
khi dài ra thành sợi. Tế bào nấm men có kích thước tương đối lớn: đường kính trên 1 m và
dài trên 1 m.
2.2.4.2.2. Cấu tạo và thành phần hóa học của tế bào nấm men
Nấm men có cấu tạo đơn bào. Tế bào có thành phần và cấu tạo phức tạp. Trong tế bào
có rất nhiều các cấu tử lớn nhỏ khác nhau. Nhưng mỗi thành phần, mỗi cấu tử trong đó đều
có một vai trò riêng. Cấu tạo tế bào được giới thiệu như hình 2.4.
Hình 2.4. Cấu tạo tế bào nấm men
Cấu tạo của tế bào nấm men thay đổi khác nhau tùy theo loài, độ tuổi và môi trường
sống, nhưng nhìn chung bao gồm:
- Nước: 75 ÷ 85%.
- Chất khô: 15 ÷ 25%. Trong đó, chất khoáng chiếm 2 ÷ 14% hàm lượng chất khô.
SVTH: Trần Vũ Hồng Liên
- 17 -
