Optimization for The Alcoholic Fermentation of Concentrated Grape Juice Using Response Surface Methodology

Response surface methodology (RSM) was applied to optimize alcohol fermentation of concentrated grape juice. Sugar concentration ($X_1$), agitation rate ($X_2$) and fermentation time ($X_3$) were chosen as the independent variables of the central composite design (CCD). Dependent variables were alcohol content ($Y_1$) and total acidity ($Y_2$). To optimize two dependent variables, desirability function was defined as $Y_1$=10.0% and $Y_2$=minimum. The optimum conditions for alcohol fermentation were $19.98^{\circ}Bx$ (sugar concentration), 104.1 rpm (agitation rate) and 89.67 hr (fermentation time). The predicted responses were 10.0% in alcohol content and 0.86% in total acidity. The coefficients of determination ($R^2$) were 0.948 and 0.958, which indicate that the model fit was highly significant (p<0.001). The experimental values were 10.1% for alcohol content and 0.88% for total acidity. These values were similar to the predicted values from RSM.

반응표면분석을 이용한 농축 포도즙의 알코올발효 조건 최적화

포도즙의 알코올 발효 시 당 농도와 교반속도, 발효시간이 알코올함량과 총산도에 미치는 영향을 알아보기 위해 반응 표면분석을 이용하여 알코올발효 조건을 최적화하였다. 알코올함량은 10%, 총산도는 최소화되는 것을 목적으로 하여 알코올 발효조건을 최적화한 결과 $19.98^{\circ}Bx$로 농축한 국내산 Campbell early 포도즙에 효모를 접종시킨 후 교반속도 104.1 rpm으로 89.67시간 동안 발효시켰을 때 목적값에 가장 근접한 결과를 나타내었다. 알코올 발효 시 포도즙의 당도가 증가할수록 알코올함량과 총산도는 증가하는 경향을 나타내었고, 교반속도는 알코올함량과 총산도에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 또한 발효시간이 길어질수록 알코올 함량과 총산도가 증가하는 경향을 나타내었다.