Tài liệu Công nghệ lên men vins doux naturel

VINS DOUX NATURELS MỤC LỤC Tổng quan ......................................................................................................................... 4 I. 1. Vins doux naturels..................................................................................................................... 4 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển .......................................................................... 4 1.2. Phân loại ................................................................................................................. 4 2. Nguyên liệu .................................................................................................................................... 4 2.1. Nho .......................................................................................................................... 5 2.1.1. Giống nho Muscat of Alexandria....................................................................... 5 2.1.2. Giống nho Muscat Blanc à petits grains............................................................ 6 2.1.3. Thành phần hóa học .......................................................................................... 6 i. Đường .......................................................................................................................... 7 ii. Các hợp chất pectic ................................................................................................. 8 iii. Acid hữu cơ .............................................................................................................. 8 iv. Các hợp chất chứa nitơ ........................................................................................... 8 v. Enzyme ........................................................................................................................ 9 vi. Các hợp chất phenolic ............................................................................................. 9 vii. Vitamin................................................................................................................... 10 viii. Các hợp chất hương .............................................................................................. 10 ix. Các chất khoáng .................................................................................................... 10 2.2. Brandy .................................................................................................................. 10 2.3. Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang ............................................. 10 2.3.1. Saccharomyces cerevisiae ................................................................................. 10 2.3.2. Saccharomyces oviformis ................................................................................. 11 2.4. Chất ức chế vi sinh vật sulfure dioxide (SO2) ................................................... 12 2.5. Nước ...................................................................................................................... 12 2.6. Các nguyên liệu phụ khác ................................................................................... 13 II. Quy trình công nghệ ...................................................................................................... 14 1. Ép ...................................................................................................................................................... 15 2. Sulfite hóa lần 1......................................................................................................................... 16 3. Lắng cặn......................................................................................................................................... 18 4. Hidrate hóa chế phẩm giống nấm men .......................................................................... 20 5. Lên men ethanol ....................................................................................................................... 20 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 1 VINS DOUX NATURELS 6. Ly tâm ............................................................................................................................................. 21 7. Bổ sung cồn .................................................................................................................................. 22 8. Sulfite hóa lần 2......................................................................................................................... 22 9. Ủ rượu ............................................................................................................................................ 23 10. Xử lý dịch ủ bằng tác nhân hóa học.................................................................................. 24 11. Ổn định và làm trong rượu vang ...................................................................................... 25 11.1. Chắt rượu .......................................................................................................... 25 11.2. Lọc cặn .............................................................................................................. 25 11.3. Xử lý bằng membrane vi lọc ............................................................................. 26 12. III. Rót sản phẩm .............................................................................................................................. 27 Sản phẩm vins doux naturels ..................................................................................... 28 1. Sản phẩm ...................................................................................................................................... 28 2. Chỉ tiêu chất lượng vins doux naturels ......................................................................... 29 IV. 2.1. Chỉ tiêu cảm quan ................................................................................................ 29 2.2. Chỉ tiêu hóa học ................................................................................................... 29 2.3. Giới hạn hàm lượng kim loại .............................................................................. 29 2.4. Chỉ tiêu vi sinh ..................................................................................................... 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 30 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 2 VINS DOUX NATURELS MỤC LỤC BẢNG Bảng 1 : Chỉ tiêu chất lượng kali metabisulfite ....................................................................... 11 Bảng 2 : Chỉ tiêu chọn nước .................................................................................................... 12 Bảng 3 : Chỉ tiêu cảm quan ..................................................................................................... 28 Bảng 4: Chỉ tiêu hóa học ......................................................................................................... 28 Bảng 5: Chỉ tiêu kim loại ......................................................................................................... 28 Bảng 6: Chỉ tiêu vi sinh ........................................................................................................... 28 MỤC LỤC HÌNH Hình 1 : Muscat of Alexandria .................................................................................................. 5 Hình 2 : Muscat de Frontignant ................................................................................................ 6 Hình 3: Các thành phần cơ bản của trái nho (a) và chùm nho (b) ........................................... 6 Hình 4: Thiết bị ép có khung thẳng đứng .............................................................................. 15 Hình 5: Thiết bị sulfite hóa ...................................................................................................... 17 Hình 6: Thiết bị lắng cặn ......................................................................................................... 19 Hình 7: Thiết bị lên men .......................................................................................................... 20 Hình 8: Thiết bị ly tâm ............................................................................................................. 21 Hình 9: Thiết bị ủ rượu ............................................................................................................ 23 Hình 10: Hệ thống lọc kín........................................................................................................ 24 Hình 11: Hệ thống phân riêng bằng membrane ..................................................................... 25 Hình 12: Hệ thống chiết rót sản phẩm .................................................................................... 26 Hình 13: Vin Doux Naturel A.O.C Rivesaltes Grenat ............................................................. 27 Hình 14: Muscat de Rivesaltes AOC Excellence ..................................................................... 27 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 3 VINS DOUX NATURELS Tổng quan I. 1. Vins doux naturels Vins doux naturels là rượu vang được bổ sung ethanol phổ biến ở Pháp. Những sản phẩm này có thể được sản xuất từ giống nho trắng họăc nho đỏ. Quy trình sản xuất Vins doux naturels từ nho trắng và nho đỏ có đặc điểm khác biệt nhau, rượu vang bổ sung ethanol có độ cồn thường dao động trong khoảng 15 – 22% v/v. Nhìn chung, các sản phẩm vang có bổ sung ethanol đều có vị ngọt do hàm lượng đường sót cao trừ một vài trường hợp ngoại lệ. Mùi và vị của sản phẩm rượu vang bổ sung ethanol khá đa dạng và phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng và quy trình sản xuất. Trong phần tiếp theo nhóm sẽ giới thiệu về quy trình sản xuất từ nguyên liệu giống nho trắng Muscat cụ thể tại nước Pháp. 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển Năm 1285, bác sỹ người Pháp Arnau de Vilanova đã thêm rượu mạnh vào quá trình lên men vang, sau đó quá trình này đã được vua Codifies sử dụng để sản xuất vang tạo tiền đề cho sản xuất vins doux naturels sau này. Tuy nhiên đến thế kỷ XVII, chiến tranh và xung đột xảy ra đã ảnh hưởng lớn đến diện tích cũng như sản lượng nho, sau hiệp ước của Pyrenees việc trồng nho đã được phục hồi và phát triển đến ngày nay. Năm 1782, Arago đã công nhận Roussillon là một sản phẩm rượu vang có chứa 15 – 17o cồn. Năm 1898, PAMS đã sử dụng tên “ vins doux naturels” cho sản phẩm rượu vang có pha chế thêm cồn. Năm 1909, khu vực Banyuls đã thành lập nên sản phẩm rượu vang pha cồn đặc trưng cho vùng này. Năm 1914, luật pháp Bush đã quy định cụ thể các điều kiện cụ thể về sản phẩm rượu vang pha chế cồn. Năm 1936, các sản phẩm rượu vang pha chế cồn của Banyuls, Maury và Rivesaltes trở thành nổi tiếng đến năm 1956 tạo nên sản phẩm AOC Muscat de Riversaltes. 1.2. Phân loại Sản phẩm rượu vang có bổ sung ethanol có thể được chia thành hai loại chính :  Sản phẩm chỉ được bổ sung ethanol: trong đó ethanol phải là dịch cất tử rượu vang hay cồn tinh luyện được phép dùng trong công nghiệp thực phẩm.  Sản phẩm được bổ sung ethanol và dịch nho hoặc được bổ sung ethanol và mistelle, trong đó mistelle là dịch nho được bổ sung ethanol; hàm lượng ethanol trong mistelle là 18 – 22%. Trong tất cả trường hợp, nồng độ đường trong dịch nho trước khi lên men phải có khả năng sinh ra tối thiểu 12%v/v ethanol theo lý thuyết. Sản phẩm vang phải chứa ít nhất 4% ethanol có nguồn gốc từ quá trình lên men dịch nho. Nhìn chung, các sản phẩm vang có bổ sung ethanol đều có vị ngọt do hàm lượng đường sót cao cao trừ một vài trường hợp ngoại lệ. Mùi và vị của sản phẩm rượu vang bổ sung ethanol khá đa dạng và phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng và quy trình sản xuất. 2. Nguyên liệu GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 4 VINS DOUX NATURELS 2.1. Nho Trong hệ thống phân loại trong sinh vật , cây nho thuộc vào : Nhóm Spermtophyta Ngành Tracheophyta Ngành phụ Pteropsida Lớp Angiosperm Lớp phụ Dicotyledoneae Bộ Rammales Họ Vitaceae Giống Vitis Giống phụ Vitis & Muscadinia Đến nay, giống phụ Vitis có hơn 60 loài, chúng được phân bố khắp nơi trên thế giới, chủ yếu ở châu Âu, châu Mỹ và châu Á. Còn giống phụ Muscadinia chỉ có hai loài, chúng được phân bố chủ yếu ở vùng Đông Nam của Hoa Kỳ và vùng Đông Bắc Mexico. Trong số các loài thuộc giống Vitis, loài Vitis vinifera là phổ biến nhất. Hơn 90% tổng sản lượng nho thu hoạch hàng năm trên thế giới thuộc loài Vitis vinifera gồm có rất nhiều “cultivars” khác nhau. Khi dịch sang tiếng Việt “cultivars” thường được gọi là “giống cây trồng”. Các giống nho thuộc loài Vitis vinifera có thể được chia thành hai nhóm chính :  Giống nho trắng (white cultivars)  Giống nho đỏ (red cultivars) Tại Pháp, người ta thường dùng Muscat of Alexandria và Muscat Blanc à petits grains để sản xuất vang Muscat có bổ sung ethanol. 2.1.1. Giống nho Muscat of Alexandria Giống nho Muscat of Alexandria có nguồn gốc từ Bắc Phi, chùm nho có kích thước lớn (15 – 20 inches), trái hình bầu dục, khi chín có màu hổ phách nhạt khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời có màu nâu đỏ, vỏ quả khá dày và thịt quả tương đối cứng. Rượu vang sản xuất từ Muscat of Alexandria thường cho mùi xạ hương (musky). GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 5 VINS DOUX NATURELS Hình 1 : Muscat of Alexandria 2.1.2. Giống nho Muscat Blanc à petits grains Giống nho còn được gọi là Muscat de Frontignant được trồng phổ biến tại miền nam nước Pháp. Trái nho hình elip. Rượu vang được sản xuất từ giống nho Muscat de Frontignant có hương ổi và hương sung. Hình 2 : Muscat de Frontignant 2.1.3. Thành phần hóa học Hình 3: Các thành phần cơ bản của trái nho (a) và chùm nho (b) GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 6 VINS DOUX NATURELS Theo Navarre (1994) thì trong một chùm nho, thành phần cuống chiếm tỉ lệ khoảng 3-6% w/w, vỏ nho 7-11%, thịt nho 80-85% và hạt nho 2-6%.  Cuống nho chứa khoảng 78-80% nước. Hợp chất hóa học quan trọng trong cuống nho là tannin (3%), các chất khoáng (2-3%), trong đó chủ yếu là muối kali. Ngoài ra cuống nho còn chứa cellulose và một số hợp chất hóa học khác. Cần lưu ý là các hợp chất tannin trong cuống nho sẽ ảnh hưởng không tốt đến mùi vị của rượu vang thanh phẩm.  Hạt nho có chứa các hợp chất tannin và dầu nho. Nếu tannin từ hạt nho được trích ly vào dịch nho thì rượu vang có vị chát rất đậm. Ngoài ra, dầu có nguồn gốc từ hạt nho nếu bị lẫn vào rượu vang thì sẽ làm giảm đi giá trị cảm quan của sản phẩm. Do đó, trong quy trình sản xuất rượu vang, người ta cần hạn chế các tác tộng cơ học làm tổn thương hạt nho để hạn chế sự trích ly tannin và dầu từ hạt nho vào dịch nho.  Vỏ nho có chứa các hợp chất tannin, chất màu và chất hương. Những hợp chất này sẽ được trích ly từ vỏ vào dịch nho, và sẽ ảnh hưởng tích cực đến các giá trị cảm quan của rượu vang thành phẩm. Bên cạnh đó, hợp chất pectin từ vỏ nho sẽ hòa tan một phần vào dịch nho trong quy trình sản xuất. Ngoài ra, vỏ nho có chứa cellulose và một số hợp chất khác.  Thịt nho là thành phần quan trọng để tạo nên dịch nho. Dịch nho chứa nhiều hợp chất dinh dưỡng và là nguồn cơ chất cho nấm men vang trong quá trình lên men ethanol. Trong 1000 g nước nho được thu nhận từ phần thịt nho sẽ có 700 - 780g nước; 200 - 250g đường; 2 - 5g acid hữu cơ dạng tự do;3 - 10g acid hữu cơ dạng liên kết; 0,5 - 1g các hợp chất có chứa nitơ; 2 – 3g chất khoáng và một số hợp chất hóa học khác. i. Đường Dịch nho có chứa hai loại hexose chủ yếu là glucose và fructose. Tổng hàm lượng của chúng dao động trong khoảng 150 – 250 g/l. Khi trái nho chín tỉ lệ giữa lượng glucose và lượng fructose thường xấp xỉ 1,0. Glucose và fructose là hai đồng phân của nhau. Khi tồn tại ở dạng mạch thẳng, đường D – glucose có gốc aldehyde và đường D – fructose có gốc ketone trong công thức phân tử do đó chúng là đường khử. Ngoài glucose và fructose, trong dịch nho còn chứa các loại đường sau đây:  Pentose: chủ yếu là L – arabinose và D – xylose với hàm lượng xấp xỉ vài trăm mg/l. Ngoài ra người ta còn tìm thấy D – ribose với hàm lượng không vượt quá 100 mg/l. Đường L – arabinose thường có mặt trong thành phần pectin của trái nho. Đường D – xylose tham gia vào cấu tạo của xylan; đây là thành phần liên kết với cellulose trong cấu trúc mô thực vật. Còn đường D – ribose tham gia vào cấu tạo của các nucleotide và acid nucleotide. Cần lưu ý là D – xylose có cấu trúc pyranose, còn D – ribose có cấu trúc dạng furanose.  Hexose: dịch nho có chứa một số loại hexose khác như D – galactose, L – rhamnose (còn được gọi là methyl pentose). Hàm lượng của chúng thường thấp hơn 100 mg/l. GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 7 VINS DOUX NATURELS  Disacharide: trong số các lợi đường disacharide được tìm thấy trong dịch nho, saccharose là quan trọng nhất. Các nghiên cứu gần đây cho thấy hàm lượng saccharose trong dịch nho dao động trong khoảng 2 – 5 g/l. Các loại đường có trong dịch nho sẽ được chia thành hai nhóm: đường lên men và đường không lên men. Đường lên men chủ yếu gồm glucose, fructose và saccharose. Trong điều kiện không có oxy, nấm men vang sẽ chuyển hóa chúng thành ethanol và carbon dioxide. Ngược lại, nấm men vang không sử dụng được nhóm đường không lên men, đặc biệt là đường pentose. ii. Các hợp chất pectic Các hợp chất pectic cáo thể chia thành hai nhóm : các hợp chất pectic acid và các hợp chất pectic trung tính (theo Ribereau – Gayon và các cộng sự (2006)). iii. Acid hữu cơ Trong trái nho, các acid được tìm thấy ở không bào. Chúng có thể tồn tại ở dạng tự do, dạng liên kết và thường gặp nhất ở dạng muối với kali. Để lượng hóa các acid trong trái nho, người ta thường sử dụng đại lượng “độ chua tổng”. Khi đó, mẫu phân tích sẽ được đem chuẩn độ với dung dịch NaOH N/10. Đơn vị đo độ chua tổng được biểu diễn dưới dạng số g acid sulfuric hoặc số g acid tartaric có trong 1 lít hoặc 1kg mẫu phân tích. Acid tartaric và acid malic là hai thành phần chủ yếu trong số các acid hữu cơ có trong trái nho. Hàm lượng của hai acid này chiếm hơn 90% tổng lượng acid của trái nho.  Acid tartaric Acid tartaric là một thành phần quan trọng tạo nên giá trị pH acid cho dịch nho và rượu vang thành phẩm. Tuy nhiên, tartrate cũng là nguyên nhân của hiện tượng kết tủa và ảnh hưởng xấu đến độ bền hóa lý của rượu vang.  Acid malic Acid malic được tìm thấy ở tất cả các sinh vật. Nó có nhiều trong trái táo nên còn được gọi là acid táo. Khi nho chưa chín, hàm lượng malate có thể tăng đến 25g/l dịch nho. Trong quá trình chín, acid malic sẽ tham gia vào quá trình chuyển hóa để sinh năng lượng cho tế bào nên hàm lượng của nó giảm nhanh. Nho chín chứa hàm lượng malate từ 1 – 2 g/l đến 4 – 6,5 g/l. Cần lưu ý là rượu vang có hàm lượng malate cao sẽ có vị chua và thô. Trong quy trình sản xuất rượu vang, malate có thể được chuyển hóa thành lactate nhờ enzyme của nhóm vi khuẩn lactic. Chuyển hóa này còn được gọi là lên men malolactic và nó ảnh hưởng có lợi cho giá trị cảm quan của rượu vang đỏ và một số loại rượu vang trắng. iv. Các hợp chất chứa nitơ Khi nho chín hàm lượng nitơ tổng dao động trong khoảng 100 - 1100mg/l dịch nho. Các hợp chất nitơ có thể được chia thành hai nhóm: nitơ vô cơ và nitơ hữu cơ.  Nitơ vô cơ  Nitơ hữu cơ GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 8 VINS DOUX NATURELS Thành phần nitơ hữu cơ trong nho rất đa dạng, quan trọng nhất là các acid amin, oligopeptide, polypeptide và protein.  Acid amin: Các acid amim phổ biến trong tự nhiên đều được tìm thấy trong nho. Hàm lượng nitơ acid amin trong nho chiếm khoảng 30 – 40% so với lượng nitơ tổng. Đây là nguồn cơ chất nitơ quan trọng cho nấm men vang. Ngoài ra, các acid amin trong dịch nho còn ảnh hưởng đến dự hình thành một số cấu tử hương trong rượu vang thành phẩm.  Oligopeptide và polypeptide: Được hình thành từ các acid amin được liên kết với nhau qua liên kết peptide. Oligopeptide điển hình trong nho là glutathion. Đây là tripeptide. Các polypeptide trong nho có phân tử lượng không lớn hơn 10.000 Da. Cần lưu ý là các vi khuẩn lactic có thể sử dụng một số loại oligopeptide như nguồn cơ chất nitơ. Ngoài ra sự có mặt của các oligopeptide trong rượu vang sẽ ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm, vấn đề này hiện nay chưa được nhiên cứu chuyên sâu.  Protein: Protein là những đại phân tử do các acid amin liên kết với nhau qua liên kết peptide tạo thành. Phân tử lượng của protein không thấp hơn 10.000 Da.  Các hợp chất khác: Trong nho còn có chứa pyrazine là những hợp chất chỉ chứa nitơ mạch vòng. Chúng tham gia vào quá trình tạo hương cho một số giống nho. Hàm lượng của chúng chỉ từ vài mg đến vài chục mg/l. v. Enzyme Trong trái nho chứa rất nhiều loại enzyme khác nhau. Trong sản xuất rượu vang, người ta chỉ quan tâm đến hai nhóm: enzyme oxy hóa khử và enzyme thủy phân. vi. Các hợp chất phenolic Các hợp chất phenolic được tìm thấy chủ yếu trong vỏ và hạt nho. Chúng có ảnh hưởng lớn đến màu sắc và vị của rượu vang thành phẩm. Ngoài ra chúng có hoạt tính kháng khuẩn và chống oxy hóa. Các hợp chất phenolic trong nho rất đa dạng, có thể được chia thành bốn nhóm.  Các acid phenolic được chia thành hai nhóm:  Acid benzoic (C6-C1): trong nho chúng ở dạng liên kết với đường hoặc ester (gallic và ellagic tannin)  Acid cinnamic (C6-C3): trong nho hầu hết chúng tham gia phản ứng ester hóa với acid tartaric. Các hợp chất này rất dễ bị oxy hóa và tạo màu nâu cho dịch nước nho trắng.  Flavonoid Những hợp chất này có màu vàng. Chúng được chia thành bốn nhóm: flavones, flavonol, flavanone và flavanonol. Trong vỏ nho phổ biến nhất là flavonol và flavanonol. Các hợp chất này thường ở dạng liên kết với đường.  Anthocianin Các hợp chất này có màu đỏ và được tìm thấy chủ yếu trong vỏ nho. Có 5 loại anthocyanidin trong nho. Anthocyanidin khi liên kết với các phân thử đường sẽ tạo thành anthocyanin. Độ bền của các anthocyanin bền hơn anthocyanidin. GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 9 VINS DOUX NATURELS Màu sắc các hợp chất anthocyanin có thể thay đổi và điều này phụ thuộc vào giá trị pH và hàm lượng SO2 trong môi trường.  Tannin  Tannin thủy phân: gồm gallotannin và ellagitannin. Trong môi trường acid chúng bị thủy phân và tạo ra acid tương ứng. Trong nho không chứa tannin thủy phân, nhưng chế phẩm thương mại tannin thủy phân được sử dụng làm chất hỗ trợ kỹ thuật trong sản xuất rượu vang. Trong vỏ và hạt nho chứa acid gallic.  Tannin ngưng tụ: là những polymer của flavan-3-ol hoặc catechin. Khi đun nóng trong môi trường acid, chúng sẽ giải phóng ra các carbocation không bền; chúng sẽ chuyển hóa thành các sản phẩm ngưng tụ có màu nâu với thành phần chủ yếu là cyaniding. vii. Vitamin Hàm lượng vitamin trong nho khá thấp. Tuy nhiên, các vitamin có vai trò quan trọng trong quá trình lên men rượu vang. Nho chứa chủ yếu là các vitamin hòa tan trong nước: vitamin C, B1, PP, B2, B6,… viii. Các hợp chất hương  Các hợp chất terpene  Các dẫn xuất của C13 – norisoprenoid  Methoxypyrazine  Các hợp chất sulfur với nhóm thiol ix. Các chất khoáng Các chất khoáng thường gặp trong nho là kali, natri,calcium, ... Trong một số trường hợp, người ta còn tìm thấy một số kim loại nặng như cadmium ,chì ,thủy ngân. Tuy nhiên, hàm lượng kim loại nặng trong dịch nho thường thấp hơn so với ngưỡng quy định.Trong nhóm cation vô cơ, chiếm hàm lượng cao nhất là kali. Nho trắng chứa ít kali hơn so với giống nho đỏ. Các chất khoáng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của nấm men vang. Một số chất khoáng tham gia vào cấu trúc của các cơ quan trong tế bào nấm men. Một số chất khác là những cộng tố của những enzyme Các nhà công nghệ thường quan tâm đến sắt và đồng. Chúng có thể gây ảnh hưởng xấu đến độ bền hóa lý của rượu vang. 2.2. Brandy Brandy là loại rượu vang chưng cất từ rượu nho, trong sản xuất vins doux naturels, brandy được bổ sung vào rượu vang với độ cồn 960v/v, hàm lượng methanol không lớn hơn 2mg/l cồn 1000. 2.3. Nấm men thường gặp trong sản xuất rượu vang Các loài nấm men thuần khiết dùng nhiều trong sản xuất rượu vang thuộc giống Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces oviformis. 2.3.1. Saccharomyces cerevisiae Chiếm tới 80% trong tổng số saccharomyces có trong nước quả khi len men. GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 10 VINS DOUX NATURELS Khả năng kết lắng phụ thuộc vào từng nòi: các tế bào dạng bụi hoặc dạng bông. Nguồn dinh dưỡng của loài này là: đường, ethanol và acid hữu cơ. Những tác nhân sinh trưởng là: acid pantotenic, biotin, mezôinit, tiammin và piridoxin. Đa số các tế bào của nòi này hình ovan có kích thước (3 - 8) x (5 - 12) mm. Sinh sản theo lối nảy chồi và tạo thành bào tử. Saccharomyces cerevisiae sinh ra enzyme invertaze có khả năng khử đường saccharose thành fructose và glucose. Ở giai đoạn cuối lên men S. cerevisiae kết lắng nhanh và làm trong dịch rượu. Các nòi của giống này có đặc tính riêng về: khả năng tạo ethanol, chịu sulfite, tổng hợp các cấu tử bay hơi, 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 S.cerevisiae thường bị già, không tiếp tục chuyển hóa đường thành cồn và bị chết rất nhanh. 2.3.2. Saccharomyces oviformis Được tách ra từ nước nho tự lên men, nhưng loại nấm men này ít hơn so với S. cerevisiae Giống thuần chủng:  Phát triển tốt trong các loại nước nho và nước quả khác.  Có khả năng chịu được: đường cao, cồn cao, lên men kiệt đường, tạo thành tới 180 cồn. Các yếu tố sinh trưởng của loại này giống như S. cerevisiae và có khả năng chịu được độ cồn cao. Dùng các loài thuần chủng của giống này lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế vang khô cho kết quả tốt. Có hình dáng giống như S.cerevisiae và có thể tạo thành 18% rượu trong quá trình lên men, giống này tạo thành màng trên dịch quả. Điều khác nhau cơ bản của S.oviformis với S.cerevisiae là: S.oviformis không lên men được galactose và men nổi trên bề mặt dịch lên men tạo thành màng. S.oviformis lên men được glucose, fructose, manose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose, không lên men được lactose và pentose. Điều khác nhau cơ bản của S.oviformis với S.cerevisiae là: S.oviformis không lên men được galactose và men nổi trên bề mặt dịch lên men tạo thành màng. Cả 2 giống Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces oviformis cũng như nhiều nòi men rượu quả khác là:  Có khoảng nhiệt độ thích hợp là 18 - 250C 0  Ở 35 C sinh sản của chúng bị ức chế. 0  Ở 40 C sinh sản của chúng bị ngừng hoàn toàn.  Ở nhiệt độ thấp hơn 160C sinh sản và lên men bị kéo dài.  Yêu cầu đối với nấm men rượu vang  Có lực lên men cao đối với nước quả. GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 11 VINS DOUX NATURELS  Sử dụng đường cho lên men gần hoàn toàn.  Kết lắng tốt.  Làm trong dịch rượu nhanh.  Chịu được độ cồn cao và độ acid của môi trường, cũng như các chất sát trùng.  Tạo cho rượu hương vị thơm ngon thanh khiết. 2.4. Chất ức chế vi sinh vật sulfure dioxide (SO2) Sulfure dioxide có mã số là E220. Đây là loại khí không màu có mùi đặc trưng. Nó bị hóa lỏng ở -10oC và hóa rắn ở -72oC trong điều kiện áp suất khí quyển. Sulfur dioxide hòa tan được trong nước đến nồng độ 85% ở 25oC. Chọn SO2 tồn tại ở dạng muối K2S2O5 (kali metabisulfite) có mã số E224 . Ở 0oC một lít nước có thể hòa tan tối đa 250g muối này. Bài báo cáo của nhóm sử dụng phương pháp bổ sung SO2 dưới dạng dung dịch K2S2O5 với số hiệu là CAS.No: 16731-55-8 từ Tianjin Yuanlong Chemical Industry Co, Ltd. Bảng 1 : Chỉ tiêu chất lượng kali metabisulfite Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Độ tinh khiết g/100g > 97,2 SO2 g/100g >56 K2S2O3 g/100g <0,1 Na g/100g <2 Cl g/100g <0,05 3,8 – 4,8 pH Trong môi trường pH thấp của dịch nho và rượu vang thì ion SO32- gần như không thể tồn tại được. Người ta chỉ tìm thấy 2 dạng: acid tự do (hay SO2 . H2 O) và bisulfite (HSO3 ). Cả 2 dạng này đều được gọi là SO2 dạng tự do trong dịch nho và rượu vang. 2.5. Nước Nước là một nguồn nguyên liệu không thể thiếu trong bất cứ một quy trình sản xuất và chế biến thực phẩm. Do độ ổn định cao, chất lượng tương đối tốt và đặc biệt là chi phí sử dụng rẻ tiền mà hiện nay các nhà sản xuất thường sử dụng nguồn nước ngầm làm nguyên liệu dùng trong sản xuất. Chỉ tiêu cảm quan: trong suốt, không màu, không mùi, không vị. Bảng 2 : Chỉ tiêu chọn nước STT Tên chỉ tiêu Giới hạn tối đa Đơn vị tính 1 Màu sắc 15 TCU 2 Mùi vị Không có vị lạ GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 12 VINS DOUX NATURELS 3 Độ đục 5 4 pH 6-8,5 5 Độ cứng 1 mg đương lượng/l 6 Amoni tính theo NH+4 3 mg/l 7 Nitrat tinh theo NO-3 50 mg/l 8 Nitrit tinh theo NO-2 3 mg/l 9 Clorua 300 mg/l 10 Asen 0,05 mg/l 11 Sắt 5 mg/l 12 Độ oxi hóa theo KMNO4 4 mg/l 13 Tổng chất rắn hòa tan(TDS) 1200 mg/l 14 Đồng 0,3 mg/l 15 Xianua 0,07 mg/l 16 Florua 1,5 mg/l 17 Chì 0,01 mg/l 18 Mangan 0,5 mg/l 19 Thủy ngân 0,001 mg/l 20 Kẽm 3 mg/l 21 Coliform tổng số 50 Vi khuẩn/100ml 22 Ecoli hoặc Coliform chịu nhiệt 0 Vi khuẩn/100ml NTU Các nguyên liệu phụ khác 2.6.  Thạch keo: Chế phẩm protein này có thành phần chủ yếu là collagen. Thạch keo được thương mại hóa ở dạng tấm hoạc dạng bột, thạch keo được dùng để xử lý tannin trong rượu vang trắng.  Bentonite: Bentonite là aluminium silicate hydrate hóa với thành phần hóa học chủ yếu là Al2O3.4SiO2.nH2O. Trong sản xuất rượu vang người ta dùng natri bentonite. Chế phẩm ở dạng bột và có thể hấp phụ được protein với hàm lượng lớn. Bentonite còn ngăn ngừa hiện tượng đồng (Cu) tạo phức với protein gây kết tủa làm đục rượu. Ngoài ra, bentonite còn tách các chất màu ở dạng keo. Chế phẩm natri bentonite tích điện âm sẽ liên kết với chất keo và tách chất keo ra khỏi rượu vang. Biến đổi này sẽ làm ổn định thành phần hóa học và làm tăng giá trị cảm quan về màu sắc của rượu.  Siligel( hoặc klebosol): Là chế phẩm huyền phù, trong đó các hạt phân tán silica có kích thước dao động trong khoảng 30 – 100 nm. Chế phẩm thu nhận trong giai đoạn phát triển của các vi tinh thể silica. Các hạt silica trong siligel tích điện âm. Do đó chúng có thể tương tác với các phân tử protein trong rượu vang và gây nên kết tủa. Khi dùng tổ hợp protein và siligel sẽ có những ưu điểm sau đây:  Hạn chế được hiện tượng chế protein vẫn còn sót lại trong rượu vang sau quá trình GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 13 VINS DOUX NATURELS lắng cặn.  Kết tủa thu được có cấu trúc chặt chẽ nên dễ tách ra khỏi rượu vang.  Rút ngắn được thời gian ngắn trong rượu hoặc lọc rượu sau quá trình xử lý với các tác nhân hóa học. Siligel không ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của rượu vang và thường được dùng chung với thạch keo hoặc bentonite.  Diatomite: Diatomite tự nhiên là 1 loại đá trầm tích dễ dàng đập vỡ thành dạng bột màu trắng hoặc trắng nhạt, có cấu trúc rỗng, xốp. Khi nó ở dạng bột sờ vào sẽ có cảm giác trầy da, bột diatomite rất sáng. Thành phần chủ yếu của diatomite là SiO2 86%, Na 5%, Mg 3% và Fe 2%. Diatomite hình thành từ hoá thạch của tảo cát, đựơc sử dụng như chất trợ lọc, chất hút làm trong dung dịch… Nó còn là chất chịu nhiệt tốt nên được sử dụng làm chất cách nhiệt hữu hiệu. II. Quy trình công nghệ Chùm nho Ép K2S2O5 Sulfit hóa Lắng Nấm men Cuống, vỏ, hạt Cặn Lên men Ly tâm Ethanol GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Bổ sung ethanol Trang 14 VINS DOUX NATURELS K2S2O5 Sulfit hóa hfdf kh Thạch keo, bentonite, siligel Ủ rượu Xử lí dịch ủ Ổn định và làm trong Cặn Rót sản phẩm Vins doux naturels 1. Ép  Mục đích công nghệ Khai thác: Nhờ vào lực nén ép sẽ thu được dịch nho.  Các biến đổi nguyên liệu  Vật lý Nguyên liệu ép giảm thể tích, tỷ trọng thay đổi. Kích thước hạt nguyên liệu giảm vì dưới tác dụng của lực ép tác động lên khối nguyên liệu gây phá hủy thành một số tế bào, hạt nguyên liệu bị vỡ ra, giải phóng dịch bào. Nhiệt độ tăng lên không đáng kể.  Hóa học Một số hợp chất như vitamin, polyphenol… thoát khỏi tế bào, tiếp xúc với oxy không khí nên dễ dàng bị oxy hóa.  Sinh học Thành phần trong dịch ép thường gồm nước cùng với những chất hòa tan trong pha lỏng như acid amin, glucose, tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển.  Thiết bị Sử dụng thiết bị ép có khung thẳng đứng. GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 15 VINS DOUX NATURELS Hình 4: Thiết bị ép có khung thẳng đứng  Nguyên lý vận hành Thiết bị có dạng hình trụ đứng. Các trục đỡ (1) sẽ tạo nên bộ khung thẳng đứng của thiết bị. Những bản ép (2) sẽ được gắn lên khung (1).Nguyên liệu sẽ được cho vào các bao lưới rồi đặt lên các bản ép. Trong quá trình hoạt động, động cơ sẽ làm dịch chuyển thanh ép (4) theo hướng từ dưới lên để tác động lên nguyên liệu. Dịch ép sẽ theo các đường dẫn (5) để tập trung vào các khay chứa (6) rồi theo cửa số (7) để thoát ra ngoài thiết bị.  Thông số công nghệ o Áp lực ép. o Tốc độ tăng áp lực ép: lên đến 14 bar vào cuối quá trình ép. o Nhiệt độ phòng hoặc ở nhiệt độ mát. 2. Sulfite hóa lần 1  Mục đích công nghệ Chuẩn bị, bảo quản và hoàn thiện. Quá trình sulfite hóa có hai mục đích quan trọng là ức chế vi sinh vật và ức chế oxy hóa. Việc ức chế hệ vi sinh vật trong tự nhiên trong dịch nho sẽ giúp cho nấm men vang được cấy vào phát triển tốt hơn trong quá trình lên men tiếp theo. Khi đó, động học của quá trình lên men và hàm lượng các sản phẩm trao đổi chất do nấm men sinh ra sẽ được kiểm soát dễ dàng hơn,từ đó chất lượng của rượu vang thành phẩm sẽ được ổn định. Dịch nho có chứa các enzyme xúc tác phản ứng oxy hóa (tyrosinase) và có chứa nhiều hợp chất dễ bị oxy hóa. Quá trình sulfite hóa ngăn ngừa phản ứng oxy hóa xảy ra trong dịch nho nên hạn chế hiện tượng rượu vang bị sẫm màu. GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 16 VINS DOUX NATURELS Ngoài ra sunfure dioxide còn liên kết được với nhóm acetaldehyde là những cấu tử ảnh hưởng xấu đến mùi vị của rượu vang, do sunfure dioxide liên kết được với nhóm này nên góp phần cải thiện được mùi vị của sản phẩm. Quá trình sulfite hóa dịch nho trước khi lên men sẽ hỗ trợ sự kết lắng cặn, từ đó cải thiện độ trong của bán thành phẩm và thành phẩm.  Các biến đổi nguyên liệu:  Hóa học Khí SO2 trong dịch nho sẽ tồn tại ở 2 dạng: o 10 – 20% ở dạng tự do (dạng bisulfite hoăc dạng H 2 SO 3 hòa tan). o 80 - 90% ở dạng liên kết (tạo phức với đường hoặc aldehyde). Nhưng chỉ khi ở dạng H 2 SO 3 hòa tan thì SO 2 mới có tác dụng ức chế vi sinh vật. SO 2 có tác dụng ngăn ngừa phản ứng oxy hóa đến một số hợp chất có trong nguyên liệu do nó ức chế enzyme oxydase. Ngoài ra, acid H2 SO3 có thể tác dụng với oxy phân tử tạo acid H2 SO4 : làm giảm nồng độ oxy tự do trong dung dịch và hạn chế hiện tượng oxy hóa.  Hóa lý SO2 có tác dụng thúc đẩy quá trình lắng trong dịch nho. Theo Navarre (1994), do khả năng ức chế hệ vi sinh vât có trong nguyên liệu của SO2 nên không xảy ra hiện tượng lên men tự nhiên trong hỗn hợp nho sau quá trình nghiền xé. Nhờ đó mà sự kết lắng các cấu tử lơ lửng trong dịch nho sẽ diễn ra nhanh và hiệu quả hơn.  Sinh học Chỉ khi SO2 tồn tại ở dạng tự do mới có khả năng ức chế vi sinh vật. Sulfure dioxide có khả năng ức chế cả nấm men, nấm sợi và vi khuẩn nhưng các vi khuẩn tỏ ra mẩn cảm với sulfur dioxide hơn cả. o Cơ chế ức chế vi sinh vât của sulfure dioxide SO2 sẽ đi qua màng tế bào chất của tế bào theo nguyên lý khuyết tán đơn giản hoặc vận chuyển tích cực. Bên trong tế bào chất SO2 sẽ tồn tại ở dạng HSO3 - . Ion HSO3- sẽ tương tác với nhóm -SH của các phân tử protein gây nên vô hoạt enzyme. Nếu các protein cấu trúc có nhóm –SH tương tác với SO2 thì sẽ làm thay đổi hình dạng của một số cơ quan con có chứa chúng. Còn nếu các enzyme có nhóm –SH thì chúng sẽ bị vô hoạt. Sự vô hoạt enzyme sẽ làm rối loạn sự trao đổi chất của tế bào vì nhiều quá trình bị ảnh hưởng như quá trình sao chép DNA, quá trình sinh tổng hợp protein, quá trình dị hóa cơ chất... Hệ quả là tế bào sẽ bị giảm hoạt tính trao đổi chất hoặc bị tiêu diệt. Ion HSO3- cũng có thể tương tác với các coenzyme như NAD, FAD, FMN và các vitamin, đặc biệt là các thiamin. Sự tương tác này sẽ làm vô hoạt những Enzyme có các thành phần coenzyme trên, từ đó ảnh hưởng đến sự trao đổi chất của tế bào. o Cơ chế ức chế oxy hóa của sulfure dioxide Dịch nho có chứa nhiều hợp chất hóa học có thể tham gia phản ứng oxy hóa, điển hình là hợp chất phennolic. Trái nho có chứa các enzyme xúc tác phản ứng oxy hóa các hợp chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 17 VINS DOUX NATURELS phenolic như tyrosinase. Sulfur dioxide ức chế hoạt tính của nhóm enzyme này nên ngăn được sự oxy hóa do enzyme xúc tác.  Thiết bị Thiết bị có dạng hình trụ đứng, đáy nón, được làm bằng thép không rỉ. Dịch nho sau quá trình ép được đưa vào thiết bị qua cửa (1). Đồng thời ta mở van và nạp cùng lúc dung dịch KHSO3 qua cửa (2) với dịch ép nho. Cánh khuấy (4) giúp đảo trộn đều hỗn hợp sulfite hóa. Việc phân bố đều sulfure dioxide trong dịch nho để nâng cao hiệu quả ức chế vi sinh vật và ức chế oxy hóa. Bán thành phẩm sau khi sulfite hóa được thoát ra ở cửa (3). 1. Cửa nạp dịch nho; 2. cửa nạp dung dịch K2S2O5; 3. Cửa tháo sản phẩm; 4. Cánh khuấy; 5. Bộ đảo dạng khung; 6. Bộ cào; 7. Motor Hình 5: Thiết bị sulfite hóa  Thông số công nghệ o Hàm lượng sulfure dioxide: 5 – 10 g/hL. o Thời gian: 30 phút. 3. Lắng cặn  Mục đích công nghệ Chuẩn bị Sau quá trình sulfite hóa, dịch nho sẽ tiếp tục tách cặn để làm tăng độ trong của bán thành phẩm. Khi độ đục của dịch nho càng cao thì rượu vang càng sẫm màu, có vị đắng và mùi hương bị ảnh hưởng xấu. Ngược lại, khi độ trong của dịch nho quá cao thì tiến trình lên men diễn ra chậm lại, hàm lượng acid bay hơi trong sản phẩm tăng cao, vang bị mất đi mùi trái cây đặc trưng và có thể xuất hiện mùi amylic hoặc mùi xà phòng. Tách cặn ra khỏi dịch nho ở mức độ vừa phải sẽ đảm bảo cho quá trình lên men diễn ra nhanh chóng cũng như chất lượng cảm quan hài hòa về mùi và vị.  Các biến đổi nguyên liệu GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 18 VINS DOUX NATURELS  Hóa sinh Các enzyme có nguồn gốc từ nguyên liệu nho sẽ xúc tác các phản ứng. Điển hình là các phản ứng thủy phân pectin, protein và oxy hóa các phản ứng phenolic… Các phản ứng thủy phân pectin và protein được xem là có lợi vì chúng làm giảm độ nhớt nên thúc đẩy quá trình lắng diễn ra nhanh hơn và làm tăng độ bền keo của sản phẩm. Ngoài ra, phản ứng thủy phân protein sẽ làm tăng hàm lượng các peptit mạch ngắn, acid amin … để cung cấp nguồn cơ chất Nitơ cho nấm men vang sau này. Tuy nhiên, phản ứng oxy hóa các hợp chất phenolic được xem là bất lợi cho chất lượng rượu vang. Bên cạnh đó, nếu hạn chế sự tiếp xúc của oxy với dịch nho trong quá trình lắng thì sẽ hạn chế được các phản ứng oxy hóa.  Sinh học Các vi sinh vật có trong dịch nho sẽ hoạt động trong suốt xảy ra quá trình lắng.  Thiết bị Sử dụng thiết bị lắng pha rắn của hệ huyền phù ở trạng thái tĩnh. Thiết bị thường có dạng hình trụ đứng và được làm bằng thép không rỉ. Thông thường chiều cao hoạt động của phần thân trụ không vượt quá 2,5 - 3,0m để thời gian lắng không quá dài. Đầu tiên người ta sẽ bơm huyền phù vào trong thiết bị, quá trình lắng diễn ra ở trạng thái tĩnh. Để xác định thời điểm kết thúc quá trình lắng, người ta sẽ lấy mẫu dịch nho tại van gắn trên thân thiết bị ở độ cao xấp xỉ ½ so với chiều cao hoạt động của thiết bị. Khi kết thúc quá trình lắng, đưa ống dẫn vào bên trong thiết bị theo cửa đỉnh để tháo dịch nho trong ra ngoài. Tại vùng đỉnh của thiết bị có lắp đèn quan sát. Trong quá trình tháo dịch nho trong, đầu của ống dẫn sẽ được hạ thấp dần theo hướng từ trên xuống dưới. Khi đầu của ống dẫn chạm vào phần nước nho có nhiều cặn tại vùng đáy, người ta sẽ ngừng quá trình tháo dịch nho trong. Phần dịch nho bị lẫn nhiều cặn còn lại trong thiết bị sẽ được tháo vào một thùng chứa riêng. Hình 6: Thiết bị lắng cặn  Ưu điểm GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 19 VINS DOUX NATURELS Có cấu tạo và quy trình vận hành đơn giản, ít tốn kém chi phí năng lượng vận hành.  Nhược điểm Do hoạt động theo từng mẻ nên năng suất của thiết bị tương đối thấp.  Thông số công nghệ o Độ đục: 100 – 250 NTU. o Thời gian: 8 – 16 giờ. o Hàm lượng cấu tử lơ lửng: 0,3 – 0,5 %. Theo lý thuyết, tốc độ lắng của các cấu tử rắn trong huyền phù ở trạng thái tĩnh sẽ tỉ lệ nghịch với độ nhớt. Do đó, khi giảm nhiệt độ, độ nhớt sẽ tăng và tốc độ lắng sẽ giảm đi. Tuy nhiên, quá trình lắng dịch nho không thể thực hiện ở nhiệt độ phòng hoặc cao hơn vì sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật trong dịch nho phát triển và một số phản ứng hóa học không mong muốn xảy ra. Thông thường, dịch nho sẽ được làm lạnh về 5 – 10 0C trước khi bơm vào thiết bị. 4. Hidrate hóa chế phẩm giống nấm men Khi sử dụng chế phẩm giống nấm men đã qua sấy thăng hoa, các nhà sản xuất cần phải hydrat hóa trước khi cấy vào dịch nho. Chế phẩm nấm men vang được cho vào nước ấm ở nhiệt độ 40 – 43 0C. Tỉ lệ khối lượng nấm men và nước là 1:20. Sau đó, khuấy nhẹ nhàng hỗn hợp để làm giảm kích thước của khối tế bào và để yên trong khoảng thời gian 15 – 30 phút. Cuối cùng, khuấy đảo để trộn đều huyền phù tế bào rồi bổ sung dịch nho đã hiệu chỉnh về nhiệt độ lên men theo tỉ lệ 1:1 để nấm men thích nghi dần với nhiệt độ lên men. Canh trường thu được sẽ đem cấy vào dịch nho để thực hiện quá trình lên men. Tỉ lệ giống cấy phổ biến hiện nay là 106 – 5.106 tế bào/mL. 5. Lên men ethanol  Mục đích công nghệ Chế biến: Chuyển hóa phần lớn lượng đường trong dịch nho thành ethanol, carbon dioxide và các sản phẩm phụ khác.  Các biến đổi của nguyên liệu  Vật lý Nhiệt độ canh trường sẽ tăng dần trong quá trình lên men.  Sinh học Nấm men giống sẽ trao đổi chất và sinh trưởng. Với mật độ giống cấy là 10 6 cfu/ml, nồng độ tế bào cực đại trong dịch lên men sẽ xấp xỉ 108 cfu/ml. Ở giai đoạn cuối của quá trình lên men một số tế bào sẽ chết đi và quá trình tự phân sẽ diễn ra.  Hóa sinh và hóa học Các đường lên men sẽ chuyển hóa thành ethanol và carbon dioxide. Nhiều sản phẩm trao đổi chất của nấm men sẽ xuất hiện trong canh trường như aldehyde, rượu cao phân tử, acid hữu cơ, ester... Một số hợp chất polyphenol trong dịch nho sẽ bị oxy hóa vào cuối quá trình lên men khi điều kiện kỵ khí không còn nghiêm ngặt. GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 20