Công nghệ và quy trình sản xuất rượu vang- Những biến đổi hóa sinh

ĐẠI HỌC NHA TRANGVIỆN CNSH & MT GVHD: TRẦN THANH GIANG NHÓM: WAO I.1./ Giới thiệu về rượu vang I.2./ Nguyên liệu I.3./Vang nho I.3.1/ Phân loại I.3.2/ Giá trị I.3.3/ Tác dụng Định nghĩa: Rượu vang là loại đồ uống được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các loại trái cây ( không qua chưng cất) nhờ các tác nhân vi sinh vật kép, nấm men và vi khuẩn lactic. Châu Âu đứng đầu thế giới về sản xuất rượu vang với 80% tổng sản lượng rượu vang trên toàn thế giới, châu Mỹ 14%, châu Phi 5%, châu Á – Úc 0.5% Một số thương hiệu rượu nổi tiếng trên thế giới như: Johnnie Walker - thương hiệu rượu hàng đầu trên thế giới với 2 nhãn hiệu lớn là Red Label và Black Label, Hennessy, Hãng Courvoisier đặc biệt với với nhãn hiệu Courvoisier XO nổi tiếng, Rượu Bordeau – Pháp Ở Việt Nam ngành sản xuất rượu vang mới chỉ thực sự bắt đầu từ 20 – 30 năm trở lại đây với một số thương hiệu như vang Thăng Long, Hồng Hà, Tây Đô, Ninh Thuận....Hiện nay, nhu cầu sử dụng vang trong các dịp lễ tết, cưới hỏi hay những buổi tiệc của người Việt Nam đang ngày càng có xu hướng tăng mạnh. Trong đó nổi bật nhất là vang Đà Lạt. A/ nguyên liệu quả: Nguyên liệu làm rượu vang là các loại trái cây có chứa nhiều đường, vitamine, acide hữu cơ, các khoáng chất và ít tanin. Ví dụ: nho, mơ, mận, dứa, dâu… Do 60% chất lượng của rươu vang do nguyên liệu quyết định nên nguyên liệu có vai trò quan trọng trong sản xuất rượu vang. Nho là một nguyên liệu truyền thống rất được ưa thích trong sản xuất rượu vang và có giá trị dinh dưỡng cao vì: - Chất lượng tốt, hương vị đậm đà, vị ngọt mạnh của cồn đối với vị chát, chua của axit, tanin, lại thêm hương vị phong phú của glyxerin, axit amin, muối khoáng... màu sắc óng ả nhờ có các chất antoxian, tanin,... - Tỉ lệ dịch nước ép được cao ( nho ép được 85% - 95% dịch quả). - Thành phần hóa học của quả thích hợp, dễ dàng lên men, độ rượu cao,ức chế các vi sinh vật có hại, rượu bảo quản lâu. Thành phần hóa học của nho: + 65 - 85% nước + 10 - 12% đường (glucose, fructose, sacharose) + 0,5 - 1,7% các axit hữu cơ (axit tactric, axit malic) + 0,1 - 0,3% pectin + 0,1 - 0,5% chất khoáng + 0,1 - 0,9% các chất protein + Vitamin C, B1, B2, PP, cùng các chất thơm khác + Phần vỏ quả nho có hợp chất tanin và dầu cần thiết. Trong hạt nho có hợp chất tanin, phlobaphene, lecithin, vani, và dầu béo. B/ Hệ vi sinh vật: Nấm men tự nhiên (Wild Yeast): - Candida colliculosa, - Candida Pulcherrima, - Hansennula anomala, - Kloeckera apiculata. Nấm men vang (Wine Yeast): - Saccharomyces ellipsoideus - Saccharomyces oviformis - Saccharomyces uvarum C/ Nguyên liệu phụ: Nước: hàm lượng nước trong môi trường trước lúc lên men khoảng 80%. Đường: nồng độ ban đầu cần thiết cho quá trình lên men là 220 – 230 g/l. Nếu thiếu cần bổ sung đường để đạt các chỉ tiêu về chất lượng, tiêu chuẩn cảm quan, tiêu chuẩn hóa lý, tiêu chuẩn vi sinh… Các phụ gia khác: SO2 hoặc NaHSO3: thường được bổ sung trước khi lên men với liều lượng 50 – 200ppm. Mục đích là để ức chế, tiêu diệt các vi khuẩn có hại. Bentonit, tanin và đất sét trắng là các chất trợ lắng, giúp cho quá trình lắng trong sản phẩm được tốt hơn. Enzyme Pectinase: được bỏ sung vào nhằm mục đích làm trong và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm. A/ Phân loại: Phân loại theo độ ngọt Rượu vang khô (dry wine) Rượu vang bán ngọt (semi-dry wine) Rượu vang ngọt (sweet wine) Phân loại theo quá trình lên men Rượu vang tự nhiên (Natural wine) Rượu vang cao độ (Fortified wine) Phân loại theo lượng CO2 Rượu vang không có gas (table wine). Rượu vang có gas (sparkling wine): 2 loại + Rượu vang có gas tự nhiên: Champagne. + Rượu vang có gas nhân tạo: Carbonated wine Phân loại theo màu Rượu vang trắng (White wine): Chablis, Chardonnay, Pinot Blanc, Rhine wine, Riesling. Rượu vang hồng (Rose wine): Rose, Vonorosso. Rượu vang đỏ (Red wine): Barbera, Cabernet Sauvignon, Claret, Carnelian, Gamay, George B/ Giá trị Thành phần của rượu nho - Nước hàm lượng 80 - 85% - Alcohol hàm lượng 10 - 17% - Acid hàm lượng từ 0.4 - 1% - Vitamin nhóm B, VTM C, và nhiều tiền chất của VTM A, VTM H, VTM PP… - Các chất đường Ở rượu vang không ngọt, thường chỉ còn một vết đường thặng dư 0,1%, còn rượu vang ngọt có thể chứa lượng dư đường đến 10%. - Các muối khoáng hàm lượng từ 0.2 - 0.4% - Các chất tạo hương vị và tạo màu hàm lượng 0.01 - 0.5 C/ Công dụng: Dùng vang đỏ điều độ sẽ tránh tránh được lão hóa Theo tạp chí khoa học “Tự nhiên”,việc dùng vang đỏ điều độ sẽ tăng tuổi thọ Chất Resveratrol và polyphenol có trong rượu vang đỏ,cho phép tăng Enzyme SIR2( được coi là tố chất làm trẻ hóa và ổn định DNA trong cơ thể) Rượu vang có lợi cho tim (giảm nguy cơ bị bệnh tim từ 10 – 40 %) Theo thống kê của các nhà khoa học thì tỷ lệ người bị bênh tim mạch ở đối tượng uống rượu vang điều độ thấp hơn rất nhiều so với những người chưa bao giờ uống rượu vang. Các công trình nghiên cứu khoa học về bệnh di truyền việc uống rượu vang đỏ điều độ(1- 3 ly/ ngày) có tác dụng rất tốt tới bệnh tim mạch Hiên tượng này được lý giải bởi trong rượu vang đỏ có chứa chất chống lão hóa và chất chát Rượu vang chống vi trùng ( salmonela) Một nhóm nhà khoa học Mỹ chứng minh rằng uống rượu vang giúp chống lại các vi trùng lỵ nguy hiểm như Salmonelles trong dạ dày. Nguyên nhân là do trong rượu vang có nhiều axit chua có tác dụng diệt khuẩn. Kích thích thần kinh tạo hưng phấn. Rượu vang được tạo thành từ sự lên men nước quả, không có lẫn xác quả . Nước quả thường trắng, không màu nên ta gọi là vang trắng. Hương vị, cũng như thành hóa học của vang trắng chủ yếu do nước quả nên ít. Hương của vang trắng chủ yếu là hương gốc , hương đặc thù của quả. (ví dụ: mùi cam bưởi, mùi táo, lê, nho, chanh , dứa, mật ong, mùi dưa hấu, mùi bơ, mùi hoa, mùi cỏ và thảo dược, mùi vị riêng của từng vùng) Tanin ít nên độ chát yếu. Lượng nấm men cung cấp cho lên men phải cao hơn trong trường hợp lên men có xác quả. Nhiệt độ lên men thích hợp từ 20- 250 C không cần có thao tác phá tầng xác nổi Không cần thiết có giai đoạn lên men malolactic. ĐặC ĐIểM NGUYÊN LIệU SảN XUấT VANG TRắNG Chế vang trắng nên chọn những quả nhiều nước như: nho, dâu, cam bỏ vỏ và hạt, dứa bỏ vỏ và lõi… Và cũng có thể chọn những quả mà vang màu không dùng được, những quả vỏ dày như chuối, mãng cầu, chôm chôm… Quả khi thu hoạch tuyệt đối không được làm dập nát. Có thể thu hoạch quả ở giai đoạn chưa chín hoàn toàn. Chọn giống: Việc lựa chọn giống nho là tùy thuộc vào mục đích sản xuất. Các giống nho thường sử dụng để sản xuất vang trắng: CHARDONNAY: Là giống nho chính ở Champagne. Hiện nay được trồng ở nhiều nơi trên thế giới ĐặC ĐIểM NGUYÊN LIệU SảN XUấT VANG TRắNG SAUVIGNON BLANC : Hiện nay nó còn được trồng ở New Zealand. RIESLING :Nguồn gốc xuất xứ ở Đức. Hiện nay được trồng rộng rãi ở Alsace và ở Úc.  ĐặC ĐIểM NGUYÊN LIệU SảN XUấT VANG TRắNG Lợi dụng điều kiện tự nhiên: Thời tiết khi quả chín ảnh hưởng đến chất lượng quả thông qua 3 yếu tố: nhiệt, ánh sáng và mưa. Năm nắng nhiều nhất là năm chất lượng quả cao, với điều kiện đất có đủ độ ẩm. Mưa nhiều hàm lượng đường, acid trong dịch quả đều giảm xuống. Các biện pháp nâng cao chất lượng nho Tác động các biện pháp kỹ thuật: kỹ thuật chăm sóc vườn quả ảnh hưởng đến chất lượng quả: Sâu bệnh không những làm giảm sản lượng mà cón ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng quả. Đốn tỉa, loại bớt cành vọt, cành bị sâu bệnh làm cho cây thoáng, cải thiện quang hợp. Bón phân vừa phải và cân đối (phân hữu cơ). Các biện pháp nâng cao chất lượng nho Rượu vang trắng được chế biến từ thịt quả đã được bóc vỏ, nhưng trong quá trình loại cuống và bóc tách vỏ để tránh tạp chất và vi khuẩn nhiễm vào thịt quả, ta cần tiến hành rửa quả trước khi xử lý. Mục đích cua việc rửa góp đảm bảo vệ sinh và chất lượng của dịch quả. Đây là công đoạn quan trọng ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất thu rượu và chất lượng rượu sau này. Ngoài kỹ thuật chống oxy hóa được áp dụng cần có kỹ thuật hỗ trợ tương ứng để hiệu suất ép dịch quả được cao. Quả sau khi rửa và xử lý được tiến hành ép để lấy nước, và sau đó phải tiến hành lên men ngay hoặc phải có quá trình chống oxy hóa cho nước quả. Để nâng cao hiệu quả ép ta có thể sử dụng một số phương pháp như: + Bổ sung vào quả ép một lượng enzyme pectinase. + Nghiền cơ học + Xử lý bằng dòng điện. + Dùng sóng siêu âm. + Đun nóng. + Dùng nước nóng để rửa lại bã ép sau đó cân bằng thành phần dịch ép cho đạt yêu cầu lên men. Hiện nay thì phương pháp sử dụng các chế phẩm enzyme pectinaza để xử khối quả nghiền được coi là phương pháp cho hiệu quả ép dịch cao nhất. Dịch quả sau khi ép chứa nhiều thành phần, trong đó có đường, acid, muối, protit, chất chát, chất màu, mô quả… Để loại bỏ xác quả, làm trong dịch quả ta có thể sử dụng một số phương pháp sau: Lọc thô: để loại bỏ các phần tử cặn có khíc thướt lớn như xác qủa, mô thịt… Lắng: dựa vào sự kết tụ các phần tử thịt quả sẽ kéo theo một số chất khác. Ly tâm : Tách các phần tử huyền phù có trong nước quả. Đun nóng tức thời:Đun nóng ở nhiệt độ cao trong vài giây sau đó làm lạnh nhanh Lọc tinh :Dùng màng lọc. Tuy nhiên các phương pháp trên đều có nhược điểm là sau thời gian bảo quản quả đục trở lại. Vì vậy muốn nhanh chóng thu được dịch quả trong và không bị đục trở lại trong thời gian bảo quản thì ta nên sử dụng các chế phẩm enzyme pectinase. Điều chỉnh thành phần dịch quả Điều chỉnh lượng đường: sao cho tổng lượng đường đạt 20-22 độ Brix, tương đương 200-220 g/lít. Nếu thiếu đường ta bổ sung đương saccarose(đường mía) Độ đường cao thì ta pha loãng pH: pH thích hợp nhất cho quá trình lên men là 3,2-3,5. pH thấp thì thêm CaCO3 để điều chỉnh pH cao thì dùng acid citric để điều chỉnh Điều chỉnh thành phần dịch quả Ngoài ra ta cũng có bổ sung các chất kích thích cho sự lên men như là: Thêm muối sunphatamon, hoặc cacbonatamon. Lượng dùng từ 0.05-1g/l Thêm vitamin H rất cần cho quá trình phát triển sinh khối nấm mem Vitamin B1: rất cần cho quá trình chuyển hóa gluxit trong chu trình đường phân 5.1 BẢN CHẤT VÀ CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN 5.2 LÊN MEN 5.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN 5.1. BẢN CHẤT VÀ CƠ CHẾ Bản chất của quá trình lên men Lên men là một quá trình oxy hóa khử xảy ra trong cơ thể sinh vật dưới tác dụng của hệ thống enzyme nhằm cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào sinh vật. Lên men khác với hô hấp yếm khí và hô hấp hiếu khí. Nhưng chúng đều là quá trình oxy hóa khử sinh học mà qua đó tế bào thu được năng lượng. 5.1. BẢN CHẤT VÀ CƠ CHẾ Bản chất của quá trình lên men Khi cho đường sacarose vào dịch quả thì nó bị thủy phân thành glucose và fructose Đường Glucose tiếp tục tham gia vào con đường chuyển hóa Embden-Meyerhof-Parnas để tạo thành axit pyruvic Trong điều kiện yếm khí thì axit pyruvic chuyển hóa thành ethanol Sản phẩm chính của quá trình lên men là rượu ethanol và CO2. Ngoài ra trong quá trình lên men còn nhiều sản phẩm khác được tạo thành như glycerin, rượu bậc cao, axit hữu cơ, este và aldehyt Con đường chuyển hóa Embden-Meyerhof-Parnas MEN ỐNG Chuẩn bị nước cái men Ưu điểm: Dùng men thuần Lên men đều và nhanh Nhược điểm: Tốn công, thời gian Chuẩn bị nước cái men và nước quả lên men phải khớp với nhau 5.2 LÊN MEN Bánh men 5.2 LÊN MEN CHUẩN Bị DịCH CÁI MEN: Giống nấm men chủ yếu là saccharomyces cerevisiae, các chủng nấm men dùng cho sản xuất thường có đặc điểm sau: Có đầy đủ đặc điểm đặc trưng của nấm men Tốc độ phát triển mạnh hoạt lực cao Lên men nhanh nhiều loại đường khác nhau Chịu được độ cồn từ 10-12% Thích nghi với những điều kiện không thuận lợi của môi trường 5.2 LÊN MEN Oxy vô trùng 2-3 ống giống Nhân giống Lên menchính Dịch quả dùng lênmen Thanh trùng Môi trườngnhân giống Môi trường tự nhiên Môi trườngnhân tạo Lên menphụ CHUẩN Bị DịCH CÁI MEN: 5.2 LÊN MEN 5.2 LÊN MEN CHUẩN Bị DịCH CÁI MEN: Tỷ lệ cái men khoảng 14% so với dịch quả đem lên men. Lên men không có xác quả thường chậm hơn lên men có xác quả Cần theo dõi nhiệt độ và các thông số khác. 5.2 LÊN MEN Giai đoạn thứ nhất thường thực hiện ở 20-25oC, thời gian từ 7 – 20 ngày. Đường sẽ chuyển hóa thành rượu ethanol và một số chất khác như glycerin, rượu bậc cao, acid, este, aldehyt tạo nên mùi vị đặc trưng cho rượu vang, độ cồn đạt được là 8-10o Giai đoạn thứ 2 được thực hiện ở 10-15oC, thời gian khoảng 2-3 tuần. Giai đoạn này để ổn định các thành phần của rượu, làm chín rượu làm cho rượu có mùi vị hoàn toàn hòa hợp, độ cồn đạt được từ 12-14o 5.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN pH môi trường: thường dùng pH 3.0 - 4.5 Nồng độ CO2: sự thoát khí CO2 làm tăng nhanh quá trình lên men Oxy: nấm men là loài vi sinh vật hô hấp tùy tiện Muốn sản xuất rượu tạo điều kiện yếm khí Muốn sản xuất sinh khối nấm men thì phải tạo điều kiện hiếu khí. 5.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN Nhiệt độ: nhiệt độ lên men thích hợp từ 20-25oC, khoảng trên 40oC men chết và dưới 15oC lên men rất chậm Nồng độ rượu: sự sinh sản của nấm men bị chậm lại khi nồng độ rượu có trong môi trường là 2% và sẽ bị ngừng lại ở nồng độ rượu 5%. Nồng độ đường: thích hợp nhất là 20 – 28%, ở nồng độ đường 30 – 35% thì sự lên men bị đình chỉ. Đạm: để sinh sản và lên men. Tỷ lệ đạm trong nấm men tăng gấp đôi thì khả năng lên men tăng 50% 5.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN Muối khoáng: cấu thành tổ chức của nấm men Chất kích thích lên men: chủ yếu là các vitamin B1, B2, B3, PP, B6 và đặc biệt là vitamin H cần thiết cho sự sinh trưởng của nấm men, nếu thiếu thì nấm men sẽ ngừng hoạt động Chất ức chế: Cồn ethanol CO2 Các chất kháng sinh. Thời gian lên men: quyết định hiệu suất lên men Phụ thuộc vào nồng độ dịch ban đầu và nhiệt độ lên men 6. Xử LÝ SAU LÊN MEN Thiết bị lọc dạng tổ ong 6.1 Lọc Dịch nho sau khi lên men sẽ được chuyển qua hệ thống lọc Hệ thống lọc sẽ làm cho nước nho trong hơn bằng việc cho dịch men chảy qua một màng lọc rất tinh vi. Để quá trình lọc diển ra được tốt người ta thường bố trí các van xả ở nhiều vị trí khác nhau dọc theo thân thùng. Cũng có thể ly tâm để làm trong dịch rươu nho.  6. Xử LÝ SAU LÊN MEN 6.1 Lọc Hiện tượng hóa nâu Nguyên nhân : Do keo tu :đay là nguyên nhân cơ bản .các hạt keo tụ lại với nhau tạo thành phân tử lớn làm cho rượu đục không cho ánh sáng đi qua. Do kết tủa các chất: +kết tủa fericphosphat FePO4 trong rượu vang H3PO4 Fe-----------FePO4 O2 ở vang trắng Fericphosphat có màu trắng ,điều kiện phản ứng xảy ra khi hàm lượng Fe=12-15mg/l 6. Xử LÝ SAU LÊN MEN 6.1 Lọc Biện pháp khắc phục Lắng gạn Sử dụng các chất trợ lắng polymer tự nhiên -có thể sử dụng các chất trợ lắngpolimer tự nhiên có tính keo như:alginate,gelatin,lòng trằng trứng… Cách sử dụng lòng trắng trứng để làm trong rượu như sau: -Dùng 5-8 quả trứng bỏ lòng đỏ .cho thêm 0,25lit nước cất thêm 1 ít NaCl để làm tăng độ tan của globulin và làm tăng tính hiệu quả hấp phụ của albumin có trong lòng trắng trứng.khuấy điều rồi bổ sung 100lit rượu .sau đó rượu được đưa qua bộ phận lọc tách cặn 2.ĐIềU Vị VÀ PHA CHế 6. Xử LÝ SAU LÊN MEN 6.2 Điều vị và pha chế 6. Xử LÝ SAU LÊN MEN 6.3 Ủ Để rượu đạt được sự hài hòa và ổn định của mùi vị và chất lượng thì rượu được tiếp tục ủ trong các thùng gỗ(thùng gỗ sồi) tạo nên mùi thơm riêng,đặc trưng cho rượu lại có vị mượt mà như mùi vanilla . Thời gian chín mùi ngắn nhất cũng phải 4 tháng, trung bình là từ 1-2 năm. 6. Xử LÝ SAU LÊN MEN 6.4 Chiết chai Rượu vang được chiết vào các chai đã được qua xửu lý rửa, thanh trùngđóng nút dán nhãn hiệu và được “nằm nghỉ” một thời gian từ 5-6 tháng cho đến vài ba năm, trước khi đưa ra thị trường. Tại hầu hết các hãng rượu lớn, việc vô chai ngày nay được thực hiện bằng hệ thống tự động, vừa mau lẹ lại vừa chính xác Thùng lên men