CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ sản XUẤT rượu VANG

Slide 1 Người thực hiện TS NGUYỄN VĂN HƯNG 1 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Email hung nguyenvanhust edu vn mailto hung nguyenvanhust edu vn Trường đại học Bách Khoa, Hà nội Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ thực phẩm Công nghệ sản phẩm lên men và đồ uống BF3513 CHƯƠNG 3 Kỹ thuật sản xuất các sản phẩm thực phẩm CHƯƠNG 3 Kỹ thuật sản xuất các sản phẩm thực phẩm 3 1 Công nghệ sản xuất bia 3 2 Công nghệ sản xuất cồn etylic 3 3 Công nghệ sản xuâ.

Người thực hiện: TS NGUYỄN VĂN HƯNG

1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Email: hung.nguyenvan@hust.edu.vn

Trường đại học Bách Khoa, Hà nội Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ thực phẩm

Công nghệ sản phẩm lên men và

đồ uống

BF3513

CHƯƠNG 3 Kỹ thuật sản xuất các

sản phẩm thực phẩm

CHƯƠNG 3 Kỹ thuật sản xuất các

sản phẩm thực phẩm

3 1 Công nghệ sản xuất bia

3 2 Công nghệ sản xuất cồn etylic

3.3 Công nghệ sản xuất vang

3 Công nghệ sản xuất vang

3.1 Mở đầu

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.4 Nấm men-Lên men rượu etylic

3.5 Vi khuẩn lactic và quá trình lên men malolactic 3.6 Xử lý làm trong, ổn định và hoàn thiện rượu vang 3.7 Đánh giá chất lượng vang

3.1 Mở đầu

.1.1 Khái niệm chung

• Vang là loại đồ uống có cồn, được lên men từ dịch trái cây, không qua chưng cất và được tàng trữ trong thời gian dài ở những điều kiện nhất định

• Vang là các sản phẩm lên men không qua chưng cất từ dịch quả nho và các loại quả khác ( mơ, mận, dâu, vải, táo…)

3.1 Mở đầu

3.1.2 Phân loại vang

- Dựa theo màu sắc:

+ Vang trắng: màu vàng rơm đến màu vàng ánh+ Vang hồng: màu hồng đến đỏ tươi

+ Vang đỏ: màu đỏ lụa, đỏ thẫm

- Dựa theo độ đường xót:

+ vang khô: đường xót < 0,3%

+ vang dịu (nửa khô): 0,5-2,5%

+ vang ngọt: 3-5%

3.1 Mở đầu

3.1.2 Phân loại vang

- Dựa theo chất lượng:

+ Vang thường (vin de table): vang có mặt trong bữa ăn hàng ngày, được sản xuất từ 1 giống nho nhất định

+ Vang vùng (vin de pays): được sản xuất từ 1 giống nho duy nhất được trồng ở một vùng nhất định

+ Vang cao cấp: vang có chất lượng cao nhất, tuân thủ theo quy định về vùng trồng nho, phương pháp trồng và sản xuất vang,

độ cồn

3.1 Mở đầu

3.1.2 Phân loại vang

- Dựa theo phương pháp sản xuất vang:

+ Vang có gaz

+ Vang tráng miệng

+ Vang tự nhiên: 10-14% ethanol

+ Vang cao độ: 15-21% ethanol

- Dựa theo nước sản xuất: Vang Pháp, vang Mỹ, vang Úc, vang Ý, vang Chile

- Dựa theo vùng sản xuất: vang Bordeaux, vang california, vang Burgundy, vang Chablis

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.1 Các tiêu chí lựa chọn nguyên liệu

- Tất cả các loại quả nếu có chứa đường, protein, vitamin, muối

khoáng và không chứa các chất độc hại cho quá trình phát triển của nấm men đều có thể là nguyên liệu sản xuất vang

- Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất vang ở hầu hết các quốc gia vẫn là dịch ép quả nho chín

- Cho đến nay nhiều quốc gia đã sản xuất được vang có chất lượng cao từ một số loại quả như: Dâu, táo, sherry, vải, dứa được thị trường chấp nhận

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.1 Các tiêu chí lựa chọn nguyên liệu

• Để sản xuất vang người ta thường phải quan tâm đến một số chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu như sau

- Hàm lượng đường : có hàm lượng đường khá cao trong dịch ép

quả (từ 18  25%V), chủ yếu là hàm lượng đường khử (có thể chiếm 85  90%), còn sacaroza thì chỉ là thứ yếu (thường 

10%)

- Thành phần và hàm lượng axit : Hai loại axit chủ yếu của nho là

tartric (D-tartric) và malic (L-malic) trong đó tartric là axit khá mạnh, có một lượng nhỏ axit xitric và một số rất ít các loại axit oxalic, gluconic, photphoric Trong sản xuất vang người ta ưa dùng loại nho có hàm lượng axit malic thấp

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.1 Các tiêu chí lựa chọn nguyên liệu

- Các loại enzyme : Trong dịch quả nho ép người ta đã phát hiện được một số loại enzyme có liên quan đến quá trình chín, hình thành màu của quả Đó là:

peroxylase, polyphenoloxydase, tananase, invectase, pectinase, catalase, esterase, dehydrase, proteolytic

- Pectin: Trong một số loại quả chín, pectin chiếm tỉ lệ trung bình từ 0,02

 0,6%

- Tanin: Có chủ yếu ở cuống, vỏ và hạt quả, các loại nho trắng chứa hàm lượng tanin ( 0,02%) ít hơn quả nho đỏ

- Các loại vitamin: trong dịch quả nho có đầy đủ các loại vitamin như:

Vitamin C, biotin, vitamin K, tiamin, riboflavin, pyridoxin, B6, vitamin PP

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.2 Nho-Nguyên liệu chính để sản xuất vang

3.2.2.1 Cấu tạo quả nho

• Họ: Vitaceae, Giống: Vitis

• Quả nho: 94-97% (m/m), vỏ: 9,6%, cuống nho: 3-6%, hạt: 4,4%

3.2.2.2 Một số giống nho chính

• Chardonnay: giống nho trắng để làm vang trắng vùng Burgundy, sâm panh

• Pinot đen: nho đỏ để làm vang đỏ Burgundy, sâm banh

• Sauvignon+ Semillon: nho trắng để làm vang trắng

• Gaymay: nho đỏ để làm vang đỏ Beaujolais

• Cabernet- Sauvignon: nho đỏ để làm vang đỏ

• Ugni trắng: nho trắng để làm vang trắng và làm rượu cognhac

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.2 Nho-Nguyên liệu chính để sản xuất vang

3.2.2.3 Thành phần hóa học của quả nho

- Nước: chiếm phần lớn nhất trong dịch quả, 100kg nho cho trungbình 75-80 lít dịch nho ép

- Cacbohydrates: Đường 6C: glucoza:fructoza=1:1, Đường5C<2g/l, Nho Việt Nam có hàm lượng đường thấp chỉ khoảng13-14Bx, đối với loại nho Merlot: đường chiếm 22Bx,Sauvignon: 21,9Bx

- Pectin: 0,8-2,3g/l

- Axit: Chủ yếu axit hữu cơ: hàm lượng tùy theo độ chín của quả,axit malic (3-20g/l), tartric (2-10 g/l), xitric 0,01-0,02 g/l ngoài

ra còn một số axit khác: axit oxalic, sucxinic, salixinic, benzoic…

- Tanin: Hàm lượng tannin giảm liên tục khi quả chín

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.2 Nho-Nguyên liệu chính để sản xuất vang

3.2.2.4 Xác định thời điểm thu hoạch nho

- Thời điểm thu hoạch nho phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

+ Loại vang sản xuất: vang khô, vang ngọt, độ thơm, độ

chua…

+ Thời tiết, tình hình sâu bệnh

+ Độ chín của nho: có nồng độ đường và axit hữu cơ ở trạng thái cân bằng tùy theo từng vùng

+ Trong quá trình chín của nho: lượng axit hữu cơ giảm liên tục, lượng đường tăng liên tục

+ Trạng thái và độ chín của nho quyết định chất lượng của vang

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.2 Nho-Nguyên liệu chính để sản xuất vang

- Có 4 giai đoạn thu hoạch

+ Thu hoạch sớm: do thời tiết hoặc sâu hại, mục đích là loại

bỏ nho bị sâu hại hoặc mắc bệnh Trường hợp này độ chua của quả cao

+ Thu hoạch chính: mang lại lượng sản phẩm chính cho chất lượng vang tốt và ổn định

+ Thu hoạch muộn: gặp điều kiện đặc biệt tốt và tương quan thời tiết thuận lợi người ta thường để nho có chất lượng cao

ở trên cây và sẽ thu hoạch sau khi nho đã ở trạng thái quá chín: sản lượng nho giảm nhưng chất lượng vang tăng

+ Chọn lọc: Chọn lọc và phân loại để có được các loại vang khác nhau từ nho có chất lượng khác nhau

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.2 Nho-Nguyên liệu chính để sản xuất vang

- Các phương pháp thu hái nho:

+ Phương pháp thủ công: phương pháp thủ công giữ được quả toàn vẹn Ở Pháp người ta cấm thu hoạch bằng phương pháp cơ khí khi sản xuất một số loại vang đặc biệt

+ Phương pháp cơ khí:

Ưu điểm: năng suất cao ( 1 máy có năng suất bằng 80 người), có thể thu hoạch quả dưới bất kỳ thời tiết nào, vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày và khi cần thu hoạch nhanh Nho thu hoạch được vận chuyển nhanh đến nơi chế biến nên quả không bị hư hỏng đặc biệt trong thời gian nóng ấm

Nhược điểm: Cuống và lá quả bị lẫn với nho, vang có vị cỏ hoặc đắng chát không mong muốn Không thể lựa chọn một số loại nho đặc biệt Sử dụng sản xuất vang nho chất lượng vừa phải, giá thành giảm

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.2 Nho-Nguyên liệu chính để sản xuất vang

3.2.2.5 Diện tích và năng suất cây nho Việt Nam

- Diện tích: Khoảng 3000 ha trong đó 2500 ha trồng tập trung ở Ninh Thuận, chủ yếu là giống nho đỏ Cardinall và nho xanh NH01-48

- Năng suất : bình quân từ 15 đến 18 tấn/ha/vụ (nếu điều kiện canh tác tốt sẽ đạt từ 20 đến 25 tấn/ha/vụ)

- Thu hoạch: 2 vụ/ năm

3.2 Nguyên liệu sản xuất vang

3.2.3 Một số loại quả khác

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của một số loại quả (%)

Tên quả Nước Protein Axit hữu cơ Gluxit

Sơ đồ công nghệ sản xuất vang quả

• Quy trình CNSX vang từ dịch quả ngâm đường

Quả ( dâu, mận mơ, táo, nho, dứa…)  Chọn, rửa, sơ chế 

Ngâm đường (bổ sung đường)  Chiết rút lấy siro  Pha loãng,

thanh trùng  Lên men  Tàng trữ  Lọc  Đóng chai  Vang

thành phẩm

• Quy trình CNSX vang từ dịch quả ép

Quả ( dâu, mận mơ, táo, nho, dứa…)  Chọn, rửa, sơ chế  Ép táchdịch  Sunfit hóa  Tiêu chuẩn hóa môi trường lên men  Lênmen  Tàng trữ ( lên men malolactic) Tách cặn  Lọc trong Đóng chai  Vang thành phẩm

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

3.1.1.1 Tách chiết dịch quả:

Quá trình tách chiết dịch quả là quá trình giải phóng dịch ra khỏi quả, hai phương pháp tách chiết:

Ướp quả với đường sacaroza

+ Nguyên lý: chênh lệch áp suất thẩm thấu: nước, gluxit và các chất khác đi từ quả vào dung dịch đường

+ Cách tiến hành: quả/sacaroza: 1/1-2, để ở nhiệt độ thường trong nhiều ngày

+ Ưu: đơn giản, sơ chế nhanh, bảo quản quả để dùng dần khi trái thời vụ

+ Nhược: hiệu suất trích ly thấp

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

3.3.1.1 Tách chiết dịch quả:

Ép dịch quả:

+ Nguyên lý: Giải phóng dịch ra khỏi quả bằng lực cơ học

+ Cách tiến hành: Tránh nghiền hoặc làm dập nát hạt và cuống quả Xử lý bằng enzyme để nâng cao hiệu suất trích ly và chất

lượng dịch quả

+ Ưu: hiệu suất tách chiết cao

+ Nhược: chứa nhiều thịt quả, các chất trong vỏ hoặc hạt quả đi vào dịch làm giảm chất lượng dịch

3.3.1.2 Sử dụng enzyme để tăng hiệu suất trích ly dịch quả

- Bản chất: sử dụng một số loại chế phẩm enzyme để phân giải

pectin trong dịch quả tăng hiệu suất trích ly, giảm độ nhớt, tăng độ trong của dịch lên men và chất lượng sản phẩm

- Pectin: Là các hợp chất cao phân tử mạch thẳng do các axit

galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết alpha-1,4 glucozit

(KLPT:20.000-200.000)

- Pectin tồn tại dưới 3 dạng:

+ Protopectin: là hợp chất hóa học có cấu tạo phức tạp không tan trong nước, tạo độ cứng cho quả

+ Pectin hòa tan: là este metylic của axit polygalacturonic cao phân tử

+ Axit pectinic: là axit polygalacturonic cao phân tử có một phần nhỏ được este hóa bằng methanol

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

3.3.1.2 Sử dụng enzyme để tăng hiệu suất trích ly dịch quả

- Các enzyme pectinaza

+ Pectinmetyl esterase (Pectinhydrolase): Là các enzyme xúc

tác sự thuỷ phân liên kết este trong phân tử pectin hoặc axit

pectinic,

+Polygalacturonase (Polygalacturonit-glucanhydrolase): Là

các enzyme xúc tác sự thuỷ phân liên kết 1- 4 glucozit trong phân tử pectin

+ Protopectinase cũng xúc tác sự phân giải protopectin tạo ra

pectin hòa tan,

+ Transeliminase xúc tác sự phân giải các hợp chất pectin để tạo ra

galacturonic với liên kết đôi giữa nguyên tử cacbon số 4 và 5.

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

3.3.1.2 Sử dụng enzyme để tăng hiệu suất trích ly dịch quả

- Các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính của pectinaza:

+ Đường và axit: đường và axit kết hợp pectin để tạo thành gel

Axit malic ức chế mạnh mẽ, axit citric ức chế mạnh hơn axit tartric + pH: pH tối thích trong khoảng 4,0-4,5

+ Nhiệt độ và thời gian tác dụng: nhiệt độ tối thích 45-52 0 C, enzyme bị vô hoạt khi nhiệt độ>70 0 C Thời gian tác dụng càng dài thì nhiệt độ tối thích càng thấp

+ Chất khoáng: ion Ca +2 , Mg +2 nâng cao hoạt độ pectinaza Ion K +

ở nồng độ cao sẽ gây ức chế pectinaza

+ Chất lượng pectin: pectin có độ nhớt cao, hiệu quả enzyme thấp + Nồng độ enzyme: nồng độ enzyme cao, chất lượng dịch tốt;

Nồng độ enzyme tùy thuộc từng loại dịch quả

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

3.3.1.2 Sử dụng enzyme để tăng hiệu suất trích ly dịch quả

- Vai trò của Pectinaza:

+ Nâng cao năng suất nước quả, cải thiện trích ly một số

thành phần (hương và màu)

+ Giảm độ nhớt, tăng tốc độ lọc (giảm thời gian chế biến)

+ Ổn định nước quả trong thời gian bảo quản ( ngăn ngừa

kết tủa do pectin biến tính theo thời gian)

- Sử dụng pectinaza ở hai giai đoạn chế biến:

+ Bổ sung vào khối quả nghiền để tăng hiệu suất trích ly dịch

quả

+ Sử dụng enzyme trong quá trình lọc để tăng năng suất lọc

và ổn định dịch quả

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

3.3.1.2 Sử dụng enzyme để tăng hiệu suất trích ly dịch quả

- Nhược điểm của việc sử dụng enzyme:

+Thủy phân quá mức tạo ra độc tố trong sản phẩm(methanol)

+ Chi phí enzym và thiết bị

+ Enzym vẫn còn tồn tại trong dich sau xử lý

+ Điều kiện cho enzyme hoạt động khó khăn ở dịch đường và vang vì sự có mặt của tannin, rượu, axit, SO2

+ Có thể không cần bổ sung enzyme khi phương pháp truyền thống cho kết quả tốt

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

- Một số loại chế phẩm enzyme hiện có trên thị trường:

PECTINEX ULTRA SP-L: Chứa các enzime pectinase, hemicellulase+ Tác dụng: Phá huỷ hiệu quả thành tế bào tạo điều kiện

thuận lợi cho quá trình tách dịch quả Thuỷ phân pectin dẫn tới giảm độ nhớt dịch quả

+ Lợi ích: - Tăng hiệu suất chiết

- Giảm độ nhớt dịch quả

- Tăng năng suất máy ép

- Giảm thời gian và năng lượng cho quá trình ép.+ Sử dụng: Bổ sung trong quá trình nghiền

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

RAPIDASE VINO SUPER: Là một Gras pectolytic enzyme, có nguồn gốc

từ Aspergillus niger.

+ Tính chất: - Hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ 10  55 0 C.

- Hoạt động trong khoảng pH của vang và có thể chịu được nồng độ SO2 lên tới 500 ppm.

- Bị khử hoạt tính bởi bentonite + Tác dụng: - Tăng chất lượng của dịch quả tự chảy.

- Tăng hiệu suất thu hồi.

- Cải thiện khả năng lắng trong.

- Cải thiện khả năng lọc

+ Sử dụng: Dùng 5  30 gram/tấn nho, bổ sung vào quá trình nghiền hoặc dịch nghiền

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

RAPIDASE X – PRESS: Là một Gras pectolytic enzyme với khía cạnh hoạt

động đặc biệt, có nguồn gốc từ Aspergillus niger.

+ Tính chất: - Hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ 8 - 55 0 C.

- Hoạt động trong khoảng pH của vang và có thể chịu được nồng độ SO2 lên tới 500 ppm.

- Bị khử hoạt tính bởi bentonite

+ Tác dụng: - Dễ ép, Giảm thời gian ép

- Tăng hiệu suất thu hồi

- Cải thiện khả năng lắng và lọc

- Cải thiện chất lượng hương+ Sử dụng: Dùng 1  3 gram/100 kg nho, bổ sung vào quá trình nghiền

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

3.3.1 Các phương pháp xử lý tách chiết dịch quả

VINOZYME: Chứa hỗn hợp các pectinase, hemicellulase, arabanase và đặc biệt hoạt tính cellulase cao.

+ Tác dụng: Phá huỷ đặc biệt hiệu quả thành tế bào vỏ quả (nơi tập trung các thành phần chất mầu, hương, tanin).

+ Lợi ích: -Tăng cường độ màu 12% (với hàm lượng 3g/100l); 34% với hàm lượng 6g/100l.

-Tăng hiệu suất chiết 7% (với hàm lượng 3g/100l).

-Tăng lượng hương tự do được chiết.

Enzym Pectinex 3XL và pectinex AR

+ Thủy phân nhanh và hoàn toàn polysacarit làm trong nhanh dịch quả, tiết kiệm chất trợ lọc

+ Có hoạt tính arabanase cao ( thủy phân araban thành arabinose): chống tạo thành vẩn đục của araban trong nước quả

3.3.1.3 Xử lý dịch quả trước lên men

- Thu dịch quả và tách riêng bã quả

- Sulfit hóa dịch quả:

Mục đích: + Chống oxy hóa dịch quả

+ Ngăn chặn sự phát triển của VSV không mong muốn

để chuẩn bị cho quá trình bổ sung nấm men thuần chủng

+ Làm trong dịch đường: dịch đường có thời gian lắngtrong tự nhiên

Cách tiến hành: SO2 với hàm lượng tổng số khoảng 120  150 mg/l Bổ sung SO2 dưới dạng: dung dịch, khí SO2 hoặc các muốichứa SO2

3.3 Chuẩn bị dịch quả lên men

+ Giảm độ axit: sử dụng KHCO3 hoặc NaHCO3

3.4 Nấm men và lên men rượu etylic

3.4.1 Nấm men

3.4.1.1 Yêu cầu nấm men dùng trong sản xuất vang

- Lên men được ở nồng độ đường và nồng độ axit cao

- Có hiệu suất lên men cao

- Có khả năng kết lắng tốt và làm trong sản phẩm

- Tạo được hương thơm đặc trưng và không có vị lạ, khôngsinh độc tố

- Ổn định lâu dài trong sản xuất

- Có thể lên men kiệt đường ( độ đường sót thấp)

3.4 Nấm men và lên men rượu etylic

3.4.1 Nấm men

3.4.1.2 Một số chủng nấm men lên men rượu vang

- Sacchromyces vini: do Hansen phân lập năm 1883 từ nho

+ Có thể lên men đường saccharoza (có enzym invertaza) + Chịu được độ cồn cao 17-18% v/v

+ Có khả năng kết lắng nhanh nên dễ làm trong vang

+ Tạo cho sản phẩm hương vị thơm ngon đặc trưng

+ Là chủng nấm men được sử dụng nhiều ở Việt Nam

3.4 Nấm men và lên men rượu etylic

3.4.1 Nấm men

3.4.1.2 Một số chủng nấm men lên men rượu vang

- Sacchromyces oviforrmis: Phân lập từ quả nho cho lên men tự nhiên

+ Có thể lên men có độ đường cao

+ Chịu được độ cồn cao 17- 18%

+ Lên men kiệt đường

+ Lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế rượu vang khô có chất lượng cao

- Sacchromyces chevalieri: Phân lập từ quả nho, nước dừa hoặc nước cọ

+ Có thể lên men đường saccharoza (có enzym invertaza)

+ Chịu được độ cồn cao 16% v/v

- Sacchromyces bayanus: Phân lập ở vùng Jura ( Pháp)

+ Chịu được độ cồn cao

+ Sử dụng glyxerin khi cạn đường