Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất rượu vang - Nguyễn Trung Hiếu

ỨNG DỤNG VI SINH VẬTTRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG Giáo viên hướng dẫn: - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trung Hiếu 60900819 Đặng Thái Khánh 60901169HC09TPI.Giới thiệuRượu vang là một loại thức uống có cồn được lên men từ nước nho. Rượu vang đỏ thường được lên men từ nước ép và vỏ quả nho, còn rượu vang trắng được lên mem chỉ từ nước nho.Nước từ các hoa quả khác có thể được lên men tạo thành rượu, nhưng theo luật nhiều nước, từ “ rượu vang ” cho mục đích thương mại chỉ được sử dụng cho rượu lên men từ nho.II.Phân loạiRượu VangRượu vang nặngRượu vang bànRượu vang sủi tăm-Sâm Banh Vang trắngVang hồngVang đỏRượu vang mùiCÁC LOẠI RƯỢU VANGNhoTrong sản xuất rượu vang, nho là một nguyên liệu truyền thống rất được ưa thích và có giá trị dinh dưỡng cao. Nho được trồng nhiều ở các nước Châu Âu nhất là ở Pháp và Mĩ. Ở nước ta nho cũng đã được trồng ở một số tỉnh miền Trung và đang phát triển nghề trồng nho với đầy triển vọng phía trướccó rất nhiều loại nấm menép được 85 – 95% dịch quảNước : 70 – 90%- Đường : 10 – 25% (trong đó chủ yếu là glucose, fructose và saccharose)- Acid hữu cơ : 0,5 – 1,7% (chủ yếu là acid malic và factoric)- Protein : 0,1 – 0,9%- Pectin : 0,1 – 0,3%- Khoáng : 0,1 – 0,5%- Vitamin : C, B1, B2, PPCác hợp chất màu: màu chính là anthocyaninCác hợp chất thơm và một số hợp chất khácTại sao chọn nho?Nho chứa nhiều đường , khoảng 15 – 20%, đường lại ở dưới dạng dễ lên men, nhiều muối khoáng nhất là K, P, Mg,Ca,S . Thích hợp cho quá trình lên men dễ dàng, tạo độ rượu cao, ức chế được hoạt động của các vi khuẩn có hại, rượu bảo quản được lâu.Chất lượng rượu nho tốt hơn các loại vang quả khác vì có hương vị đậm đà, hài hòa giữa vị ngọt với vị chua của axit, vị chát của tanin, lại thêm các vị phong phú khác của glixerin, axit amin, muối khoáng. Màu sắc rượu nho hấp dẫn nhờ có các chất tạo màu anto- xian, tanin v.v.Sản lượng quả nho trên đơn vị diện tích cao và hiệu suất trích ly dịch quả lớn nên cung ứng dồi dào nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất rượu vangIII. Vi sinh vật trong sản xuất rượu vangNấm mem rượu vang tự nhiênKhi phân loại nấm men tìm thấy trong nước quả lên men tự nhiên, người ta thấy có nhiều loài, nhưng phổ biến hơn cả là một số loài như Saccharomyces ellipsoideus có thể cho độ rượu cao, Kloeckera apiculata có khả năng lên men từ 4 – 5 độ rượu. Một vài nấm men sinh màng khác có tên Schizosaccharomyces pombe có khả năng phân giả axit malic thành axit lactic và cồn làm cho rượu có vị chát. Ngoài ra còn có các loài khác như Hancelnula, Pichia ...Tạo màng trắng trên mặt rượuNấm men rượu vang nuôi cấy thuần chủng. Để chọn chủng hoàn toàn thích hợp, người ta cấy chủng đó lên môi trường dịch quả định dùng và đánh giá các chỉ tiêu sau:Lên men tốt trong môi trường đường nồng độ cao, cho độ cồn caoCó thể lên men kiệt đườngChịu được độ cồn cao, lên men tốt trong những khoảng pH nhất định.Có khả năng kết lắng tốt, làm rượu trong nhanh.Tạo cho rượu hương vị thơm ngon, không nhiễm mùi lạ , không tạo váng trên mặt rượu.Nấm men thuần chủng dùng trong sản xuất rượu vang thuộc giống Saccharomyces – Lớp Ascomycetes – Họ SacchromyceteaeGiống Saccharomyces có tới 18 loài trong đó ta sẽ tìm hiểu năm loại.Saccharomyces cerevisiaeĐa số các tế bào của loài này hình ovan có kích thước (3 – 8) x (5 – 12)μ m, sinh sảntheo lối nẩy chồi và tạo thành bào tửNấm men này phổ biến trong quá trình lên men nước quả chiếm tới 80% trong tổng số Saccharomyces có trong nước quả khi lên men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông. Nguồn dinh dưỡng cacbon của loại này là đường, cồn và acid hữu cơ, những tác nhân sinh trưởng là acid pantotinic, biotin, mezoinozit, thiamin và piridoxin.sinh ra enzyme invectara có khả năng khử đường sacaroza thành fructoza và glucoza, vì vậy trong lên men ta có thể bổ sung loại đường này vào dung dịch quả. Nấm men chịu được độ cồn từ 18 – 20%Ở giai đoạn cuối lên men Saccharomyces cerevisiae kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu.Ở nòi của giống này có đặc tính riêng về khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp tạo ra cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt.Giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men các tế bào Saccharomyces cerevisiae thường bị già, không tiếp tục chuyển đường thành cồn và bị chết rất nhanh.Saccharomyces uvarumMen này được tách từ nước nho, rượu len men tự nhiên. Về hình thái nó không khác với các loài khác. Khả năng sinh bào tử khá mạnh trên môi trường thạch – malt. Các nòi của loài này có thể lên men 12 – 130 cồn trong dung dịch nước nho. Một vài nòi được dùng trong sản xuất rượu vang.Saccharomyces chevalieriNấm men này được tách từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vang non được gây men nước dừa hoặc nước cọ. Saccharomyces chevalieri thuần chủng lên men nước nho có thể tạo 160 cồn. Nó thường lẫn với Saccharomyces cerevisiae.Saccharomyces oviformicsĐược tách ra từ nước nho tự lên men, nhưng loại nấm men này ít hơn so với Sacch. vini. Giống thuần chủng phát triển tốt trong nước nho và các loại nước quả khác, có khả năng chịu được đường cao, cồn cao, lên men kiệt đường và tạo thành tới 180 cồn.Các yếu tố sinh trưởng của loại này giống như Sacch. vini và có khả năng chịu được cồn cao. Dùng các nòi thuần chủng của giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao.Có hình dáng giống như Saccharomyces cerevisiae và có thể tạo thành 18% rượu trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng trên dịch quả. S. oviformis lên men được glucose, fructose, mantose, saccarose, maltose và 1/3 rafinose, không lên men được lactose, pentose. Điều khác nhau cơ bản của S. oviformis với S. vini là: S. oviformis không lên men được galactose và men nổi lên bề mặt dịch lên men tạo thành màng.Hai giống sản xuất rượu vang này (S. vini và S. oviformis) có nhiều nòi được dùng trong sản xuất.Hanseniaspora apiculate – Kloeckera apiculataKloeckera apiculata: kích thước tương đối nhỏ, có hình ovan – elip hoặc hình quả chanh, tế bào có một đầu nhỏ người ta thường gọi là men hình chùy. Sinh sản bằng nảy chồi, rất phổ biến ở vỏ quả và nhiễm vào nước quả chiếm đến 90% tổng số men khi bắt đầu lên men.Nó có thể lên men tạo thành 6 – 70 cồn, nhưng tạo ra một loạt các acid bay hơi cũng như các este của chúng làm cho dịch có mùi tạp và nó còn kìm hãm các loài nấm men chính trong lên men, K. apiculata nhạy cảm với SO2.Trong nghề làm rượu vang người ta không mong muốn loài men này phát triển, nếu có thì chỉ cần có trong giai đoạn đầu tạo được 3 – 40 cồn.Vi khuẩn axit lactic( LAB)Axit lactic vi khuẩn được tìm thấy trong rượu vang thuộc về ba chi:1. Leuconostoc – Heterofermentative cocci2. Pediococcus – Homofermentative cocci3. Lactobacillus – HomofermentativeQuá trình lên menCác điều kiện của quá trình lên men:Nồng độ đường: thích hợp nhất là 20 – 28%, nếu cao hơn thì năng lực lên men giảm và ngược lại nếu thấp sẽ không tạo được điều kiện cho quá trình lên men. Trên thực tế, ở nồng độ đường 30 – 35% thì sự lên men bị đình chỉ.Oxy: nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện và chỉ trong điều kiện yếm khí nó mới tiến hành lên men rượu, nếu trong môi trường chứa nhiều oxy nó sẽ oxy hoá đường, CO2 và nước đồng thời sinh sản rất mạnh, do đó khi muốn có rượu cần tạo điều kiện yếm khí, còn muốn sản xuất sinh khối nấm men thì phải tạo điều kiện hiếu khí.pH môi trường: có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men, thường pH = 4 - 4.5Nhiệt độ: từ 28 – 30oC, khoảng 50oC và dưới OoC thì lên men bị đình chỉ. Trong thực tế người ta lên men ở nhiệt độ 4 – 28oC.Nồng độ rượu và CO2 : có tác dụng kiềm hãm sự sinh sản cũng như khả năng lên men của nấm men. 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%. Đa số nấm men chỉ lên men được tới nồng độ rượu 12 – 14%, việc thoát khí CO2 có tác dụng tốt đến quá trình lên men. Sự thoát khí CO2 sẽ làm cho môi trường lên men luôn luôn bị khuấy động, kéo dài được trạng thái lơ lửng của nấm men do đó làm tăng nhanh sự lên men.Các giai đoạn của quá trình lên men :Quá trình lên men chínhgiai đoạn tạo độ cồn cho rượu vangTiến hành ởBồn gỗ sồiBêtông cốt thépThùng kim loại Thông thường, sau khi tiếp giống men thuần vào bồn lên men khoảng vài giờ thì xuất hiện những dấu hiệu đầu tiên của quá trình lên men đó là những bọt khí CO2 xuất hiện bám ở xung quanh thành bồn lên men và từ từ hình thành những ốc đảo bởi bề mặt nước nhỏ lớn dần lên và bao phủ các bề mặt. Quá trình này sẽ mạnh dần ở các giờ tiếp theo.Biến động của nhiệt độLượng CO2 thoát raĐộ dày và màu sắc của lớp bọtTốc độ giảm dần của hàm lượng đườngThời điểm cực đại của quá trình lên men vangKéo dài từ 5 – 18 ngàyTùy thuộc vào từng loại rượu vang Được tiến hànhbởi nấm men như : Saccharomyces ellipsoideus , Saccharomyces cervisiae Quá trình lên men phụ: lên men malolacticLượng đường còn sótCO2C2H5OHQuá trình lên men phụ kéo dài từ 2 – 3 tuần, có khi dài hơn tùy thuộcvào hàm lượng đượng có trong dịch nho và hoạt độ của nấm men thuần mạnh hay yếu. Ở quá trình lên men phụ được tiến hành bởi vi khuẩn lactic như : Lactobacillus , Pediococcus,Leuconostoc oenos.Acid citric và đường quả ( glucoseza , frutoseza )dyaxetylAxetoin2-3 butylenglicolaxit acetic và axit lactictạo hương thơm đặc trưng cho vangAcid hữu cơCO2acid lacticlàm cho vị của rượu vang trở nên chua dịu và đậmCuối giai đoạn này, rượu vang được hình thành, CO2 được bảo hòa , các hạt lơ lửng trong vang, các tanat và muối tartrat được lắng xuống làm cho vang trở nên trong.Việc kéo dài thời gian lên men phụ của vang nho không phải bao giờ cũng cho kết quảtốt hơn, ngược lại đôi khi lượng đường sót lại là nguồn thức ăn tốt cho vi sinh vật gây hại. Đây chính là nguyên nhân dẫn tới một số bệnh thường gặp ở rượu vang. Một sản phẩm được coi là đã lên men hoàn toàn khoẻ mạnh, nếu hàm lượng còn sót lại ít hơn 1 – 2g /lCơchế của quá trình lên men:QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG NHOPhân loạiNguyên liệuLàm sạchSơ chếXé, NghiềnThu hồi dịch quảLọcXử lý làm trongÉp, Ly tâmXử lý trích lyQuy trình công nghệ xử lý dịch quảNguyên liệu là quả tươi, có độ chín kỹ thuật, được đưa về nhà máy và được bộ phậnkiểm tra chấp nhận trước khi nhập khoTrong quá trình thu hoạch bảo quản và vận chuyển có một lượng quả bị vỡ, hỏng. Cácquả dập nát, thối hỏng có nguy cơ nhiễm tạp rất caoCông đoạn này nhằm loại bỏ những tạp chất : bụi bẩn, vi sinh vật bám ở bên ngoài lớpvở quả hoặc thậm chí loại bỏ cả vỏ quả nếu không sử dụngTạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xé, nghiền và ép Hạn chế tối đa các biến đổi bất lợi do quá trình oxi hóa.Để dễ dàng cho quá trình ép cần nghiền nhỏ nguyên liệu đến kích thước nhất định.Bổ sung enzym và giữ ở nhiệt độ thích hợp khuấy trộnQuy trình công nghệ lên men rượu vangVang nonLên men phụ, tàng trữLọcĐóng chaiLên men chínhPha chế dịch lên menDịch quả sau khi đã xử lý bằng enzymGiống10%Dịch lên men sẽ được pha chế với tỉ lệ đã được xác định gồm: dịch quả, nước vàđường.Sau đó, cần điều chỉnh đến pH yêu cầu và bổ sung dinh dưỡng.Quá trình lên men chính được thực hiện trong khoảng thời gian từ 5 – 18 ngày ở nhiệtđộ 25 – 30oC.Sau đó rượu vang non được hạ nhiệt đọ xuống 15oC để tách men , lọc sơ bộ và bắt đầuquá trình tàng trữ lên men phụ.Có thế thực hiện lọc bằng nhiều loại thiết bị: máy lọc khung bản, máy lọc Kendo,Rượu vang sau khi được lọc trong cần tiến hành quá trình hoàn thiện sản phaame vàđóng chai, bảo quản, theo dõi độ ổn định của sản phẩm trước khi đưa ra thị trường tiêu thụ.CẢM ơn cô và các bạnĐã chú ý lắng nghe