Bài tiểu luận tìm hiểu quy trình sản xuất rượu ngoại

Bảng 2: Thành phần hóa học trong 100g nhoĐường fructose, glucose và một ít saccharose 22.0 Alcohols ethanol với hàm lượng vết của terpenes, glycerols và Acid hữu cơ tartaric, malic, và m

MỤC LỤC

Hình 1: Nho trắng và nho đỏ 4

Hình 2: Giống nho Grenache 5

Hình 3: Cấu tạo của quả nho 6

Hình 4: Isoprene 12

Hình 5: Thiết bị nghiền/chà và tách cuống 19

Hình 6: Thiết bị ngâm 22

Hình 7: Thiết bị tách dịch nho rỉ 23

Hình 8: Thiết bị lắng 25

Hình 9: Cấu tạo thiết bị lên men vang 32

Hình 10: Thùng lên men bằng thép không rỉ 32

Hình 11: Chuyển hóa xylulose-5-phosphate thành acid lactic và ethanol ở vi khuẩn 33

Hình 12: Chuyển hóa glycerol ở vi khuẩn lactic 34

Hình 13: Chu trình arginine deiminase 34

Hình 14: Polysaccharide ngoại bào được sinh tổng hợp bởi Peiococcus damnus 35

Hình 15: Tetrameric procyanidin – sản phẩm của phản ứng polymer hóa đồng thể 37

Hình 16: Thiết bị ủ vang bằng thép không rỉ 38

Hình 17: Wine diamonds 39

Hình 18: Thiết bị lọc 41

Hình 19: Một số sản phẩm rượu vang hồng đóng chai 42

Hình 20: Một số vỏ chai thủy tinh có màu 43

Hình 21: Thiết bị rót và đóng nắp sản phẩm 43

Hình 22: Công đoạn rót sản phẩm 44

Hình 23: Công đoạn đóng nắp sản phẩm 44

Hình 24: Một số chỉ tiêu về các hợp chất phenolic, anthocyanin, tannin và màu sắc của một số sản phẩm vang hồng (Ribéreau-Gayon, 2006, bảng 14.2, trang 447) 47

Hình 25: Tỉ lệ tiêu thụ vang tại Pháp 48

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g nho 8

Bảng 2: Thành phần hóa học trong 100g nho 9

Bảng 3: Chỉ tiêu cảm quan 14

Bảng 4: Chỉ tiêu hóa lý 14

Bảng 5: Chỉ tiêu chất lượng của (NH4)2HPO4 14

Bảng 6: Chỉ tiêu chất lượng của acid tartaric 15

Bảng 7: Chỉ tiêu chất lượng của K2S2O5 15

Bảng 8: Tóm tắt về một số hợp chất trong rượu vang 29

Bảng 9: Hàm lượng một số hợp chất trong rượu vang 30

Bảng 10: Một số sản phẩm vang hồng từ giống Grenache: 45

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

1 NHO

1.1 Giới thiệu chung về nho

Nho là một từ để chỉ loại quả mọc trên các cây dạng dây leo thân gỗ hoặc để chỉ chính các loài

cây này Các loài cây này thuộc về họ Vitaceae Quả nho mọc thành chùm từ 6 đến 300 quả, chúng

có màu đen, lam, vàng, lục, đỏ-tía hay trắng Khi chín, quả nho có thể ăn tươi hoặc được sấy khô để làm nho khô, cũng như được dùng để sản xuất các loại rượu vang, thạch nho, nước quả, dầu hạt nho…

Phân loại khoa học của nho:

Hiện có rất nhiều loài nho đang tồn tại như: Vitis vinifera, Vitis labrusca, Vitis riparia, Vitis

lincecumii… nhưng Vitis vinifera là phổ biến nhất, hơn 90% tổng sản lượng nho thu hoạch hàng năm

trên thế giới thuộc loài Vitis vinifera

Hình 1: Nho trắng và nho đỏ

Các giống thuộc loài Vitis vinifera có thể được chia thành hai nhóm chính:

• Giống nho trắng: trái nho khi chín vỏ không có màu hay có màu lục nhạt

• Giống nho đỏ: trái nho khi chín vỏ có màu từ đỏ đến tím với các mức độ khác nhau

1.2 Giới thiệu giống nho đỏ

Giống nho đỏ được chọn để sản xuất rượu vang hồng và cụ thể là giống Grenache (tiếng Tây

Ban Nha: Garnacha): giống nho này được trồng chủ yếu ở Tây Ban Nha, phía Nam nước Pháp và Ý, vùng California và ở Autralia

Đặc điểm của giống:

• Chiều ngang rộng, mật độ trái dày, có màu từ hồng đến đỏ

• Có mùi hăng, vị berry và mềm

• Chứa hàm lượng cồn tương đối cao dẫn đến khả năng kháng sâu bệnh cao, đặc biệt là nấm men

• Hàm lượng acid, tannin thấp

Hình 2: Giống nho Grenache

1.3 Cấu tạo của nho

Theo cách phân loại của thực vật học quả nho được chia ra thành các phần: cuống, vỏ nho, thịt quả và hạt

1.3.1 Cuống nho

Cuống nho: Chiếm từ 3 – 6% quả Các hợp chất hóa học quan trọng trong cuống nho là tannin và khoáng mà chủ yếu là muối kali Các hợp chất tannin trong cuống sẽ ảnh hưởng không tốt đến mùi vị của rượu vang thành phẩm

Hình 3: Cấu tạo của quả nho

1.3.2 Vỏ nho

Vỏ nho: chiếm 7 – 11% quả gồm:

• Lớp vỏ cutin: lớp cutin thường được bao phủ một lớp sáp bao phủ bên ngoài có tác dụng chống thấm nước, bảo vệ nho trước các chấn thương cơ học, thời tiết, sự mất nước, sự nhiễm nấm mốc và tia cực tím

• Lớp biểu bì (epidermis): gồm một hoặc lớp các tế bào dài xếp chồng lên nhau và độ dày của lớp tùy thuộc vào các giống nho

• Lớp dưới vỏ (hypodermis): gồm hai vùng phân biệt: vùng các tế bào hình chữ nhật và vùng các tế bào hình đa giác Các tế bào này chứa một lượng các hợp chất phenolic tương đối cao khi nho chín Các hợp chất chủ yếu là tanin, chất màu và chất hương Hàm lượng của các hợp chất này sẽ ảnh hưởng đến hương, vị và màu sắc của quả Do đó, các hợp chất này đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng và cảm quan của rượu

• Thành tế bào của vỏ nho (CW): được cấu thành từ các polysaccharide trung tính (cellulose, xyloglucan, arabinan, galactan, xylan và manan), 20% các chất pectin acid (62% là dạng methyl ester) khoảng 15% proanthocyanidin không tan, và <5% protein cấu trúc CW được xây dựng bởi ba lớp màng chung: phiến mỏng bên ngoài, CW chính và

- CW thứ cấp là lớp thành dày hơn cả lớp thành chính, được cấu thành chủ yếu từ các

vi sợi cellulose, được tổ chức thành các bó song song nhau (40-80%) CW thứ cấp cũng chứa hemicellulose (10-40%), pectin và một số lignin (5-25%) Các nghiên cứu gần đây cho rằng các hợp chất phenol có liên kết phức tạp với các polysaccharide của

CW, được nhốt trong các không bào hay liên kết với nhân tế bào bằng các liên kết hóa học hay các tương tác vật lý

1.3.3 Thịt nho

Thịt nho chiếm 80 – 85% quả Thịt nho là thành phần quan trọng để tạo nên dịch nho Thịt nho được chia làm các phần: phần bên ngoài bao gồm các mô nằm giữa hypodermis và bộ phận ngoại biên, phần bên trong là các mô giới hạn giữa bộ phận ngoại biên và bộ phận quanh trục

Hầu hết các tế bào của phần thịt có hình tròn hay dạng trứng chứa không bào lớn và các hợp chất phenol.

1.3.4 Hạt nho

Hạt nho chiếm 2 – 6% quả Hạt gồm có 3 phần chính: vỏ hạt, nội nhũ và phôi Cũng như hầu hết các hạt khác, nội nhũ chiếm phần lớn các hạt nho và phục vụ để nuôi dưỡng phôi thai trong thời gian đầu phát triển Vỏ hạt chứa một lượng tannin tương đối cao Nếu tannin từ hạt nho được trích ly vào dịch nho thì rượu vang sẽ có vị chát rất đậm Ngoài ra trong hạt nho còn có dầu, nếu bị lẫn vào rượu vang thì sẽ giảm đi giá trị cảm quan của sản phẩm

1.4 Thành phần trong nho

Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g nho

Năng lượng 288 kJ (69 kcal)Carbohydrates 18.1 g

Protein 0.72 gThiamine (vit B1) 0.069 mg Riboflavin (vit B2) 0.07 mg Niacin (vit B3) 0.188 mg Pantothenic acid (B5) 0.05 mg Vitamin B6 0.086 mg Folate (vit B9) 2 μg Vitamin C 10.8 mg Vitamin K 22 μg Calcium 10 mg

Magnesium 7 mg Manganese 0.071 mg Phosphorus 20 mg Potassium 191 mg Sodium 3.02 mg

Bảng 2: Thành phần hóa học trong 100g nho

Đường (fructose, glucose và một ít saccharose) 22.0

Alcohols (ethanol với hàm lượng vết của terpenes, glycerols và

Acid hữu cơ (tartaric, malic, và một ít lactic, succinic, oxalic,…) 0.9

Khoáng (potassium, calcium và một ít sodium, magnesium, iron,…) 0.5

Phenols (các flavonoid như là các chất màu cùng các nonflavonoid

Các hợp chất chứa nitơ (protein, amino acid, humin, amide,

Hàm lượng đường của giống V.vinifera nhìn chung đạt tới 20% hay hơn khi chín Những giống khác như V.labrusca và V.rotundigolia ít khi đạt tới mức này.

Các loại đường trong dịch nho được chia làm 2 nhóm: đường lên men và đường không lên men Nhóm đường lên men chủ yếu gồm có glucose, fructose và saccharose Nhóm đường không lên men là đường pentose: L-arabinose, D-xylose, D-ribose

1.4.2 Pectin, gum, và các polysaccharide có liên quan

Pectin, gum, và các polysaccharide có liên quan là các polymer có nhiệm vụ liên kết các tế bào thực vật với nhau Hợp chất pectin thuộc nhóm carbonhydrat và là hỗn hợp phức tạp của polysaccharide và dẫn xuất của chúng Phần lớn các chất pectin là những chất keo và trong những điều kiện nhất định thì chúng đông tụ lại Sự có mặt của pectin sẽ ảnh tới hiệu suất chiết

và độ nhớt của rượu vang thành phẩm

1.4.3 Acid hữu cơ

Trong nho, hai acid hữu cơ chiếm thành phần chính là acid tartaric và acid malic.Hàm lượng của hai acid này chiếm hơn 90% tổng lượng trái nho Ngoài ra, cón có các aicd khác như acid citric, acid acetic, acid gluconic Trong đó, acid acetic là acid dễ bay hơi còn các acid khác không bay hơi

1.4.4 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 mùi vị của vang thành phẩm Ngoài ra chúng còn có hoạt tính kháng khuẩn và chống oxy hóa Các tác động kháng viêm, chống tắc nghẽn mạch máu và các bệnh làm ngăn chặn sự hoạt động của tế bào của các hợp chất phenol nho đã được công bố trong nhiều tài liệu.Các hợp chất phenolic trong rất đa dạng nhưng chủ yếu gồm: các acid phenolic và dẫn xuất của chúng, flavonoid, anthocyanin và tanin.

• Các acid phenolic và dẫn xuất của chúng

Các acid phenolic (acid phenolcarboxylic) là các hợp chất hữu cơ có công thức hoá học vừa chứa gốc phenol vừa chứa gốc carboxyl Các acid tìm thấy trong nho gồm 2 nhóm là acid benzoic (acid gallic, acid vanillic, acid salicylic…) và acid cinamic (acid caffeic, acid p-coumaric,…) Các acid này ít khi ở dạng tự do mà sẽ tự liên kết với nhau để tạo thành ester hoặc liên kết với đường

O

H

OHR'3

R'5

R3

O

OOH

OH

OHR'3

R'5

R3

Những hợp chất này thường có màu vàng Các flavonoid được trích ra chủ yếu từ vỏ và hạt của quả nho, và thường ít hơn từ cuống chủ yếu gồm flavonol và flavanonol Flavonol như quercetin glycoside hấp thu bức xạ cực tím Kết quả là chúng bảo vệ tế bào nho khỏi sự phá hủy

từ tia UV

• Anthocyanin

Những hợp chất này có màu đỏ và được tìm thấy chủ yếu tỏng vỏ nho Công thức cấu tạo của anthocyanidin gồm 2 vòng benzen được nối với nhau bởi một dị vòng không bão hòa và có chứa oxy Khi anthocyanidin liên kết với đường sẽ tạo thành anthocyanin Các thành phần đường làm

gia tăng độ bền hóa học và độ hòa tan trong nước của anthocyandidin Mỗi anthocyanidin có thể tạo phức bằng các thành phần đường liên kết với acid acetic, acid coumaric, hay acid caffeic Sự phân loại anthocyanin chủ yếu dựa trên vị trí của nhóm hydroxyl và methyl trên vòng B của anthocyanidin Trên cơ sở này, anthocyanin nho được chia thành 5 loại: cyanin, delphinine, malvin, peovin và petunin Thành phần và hàm lượng của mỗi loại thay đổi rộng theo giống và điều kiện phát triển

Tỷ lệ của anthocyanin ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc và độ bền màu Cả 2 tính chất này bị tác động trực tiếp bởi kiểu hydroxyl hóa của vòng B anthocyanidin Màu xanh gia tăng với lượng các nhóm hydroxyl tự do, trong khi màu đỏ tăng cao với mức độ của sự methyl hóa

• Tannin

Tannin không phải là một đơn chất mà là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất có đặc tính polyphenol Chúng là các phân tử lớn với phân tử lượng trên 500 Tanin được chia làm hai nhóm chính là tanin thủy phân (gồm gallotannin và ellagitannin) và tanin ngưng tụ

Trong nho không chứa tanin thủy phân Tannin ngưng tụ là những polymer của các

flavan-3-ol Khi đun nóng trong môi trường acid, tannin ngưng tụ sẽ giải phóng ra các carbocation không bền và ngưng tụ với thành phần chủ yếu là cyanidin Vì thế tannin ngưng tụ còn được gọi là procyanidin

Vỏ chứa lượng tannin cao nhất trong quả nho và các tannin này khác với các tannin khác trong quả bởi có mức độ polymer (DP) hóa cao hơn và một lượng gallate thấp hơn Mức độ polymer hóa trung bình (mDP) cho tannin vỏ là khoảng 28, với 80 là DP lớn nhất, và phần trăm gallate trong tannin chỉ chiếm 5,16%

Tannin hạt có cùng đơn vị cấu thành như tannin vỏ, nhưng mDP chỉ khoảng 11 trong tannin hạt Tannin trong hạt có xu hướng ở dạng monomer nhiều hơn polymer Lượng của chúng giảm đáng kể trong quá trình chín Hàm lượng gallate trong hạt lớn hơn 30%, cao hơn trong vỏ và cuốn

1.4.5 Các hợp chất hương

Trong vỏ nho khi chính cũng chứa một lượng đáng kể các hợp chất hương và tiền hương Thành phần và hàm lượng các hợp chất này thay đổi tùy theo giống nho nhưng chủ yếu là terpene và sản phẩm oxy hóa của chúng

Terpene là một nhóm quan trọng của các hợp chất hương, mô tả mùi thơm nho Về hóa học, terpene được cấu thành từ một đơn vị isoprene năm carbon cơ bản (2-methyl-1,3 butadiene) Terpene nhìn chung được cấu thành từ hai, ba, bốn hay sáu đơn vị isoprene Các chất này được gọi là monoterpene, sesquiterpene, diterpene, và triterpene

CH C

CH2

CH3C

H2

Hình 4: Isoprene

Terpene có nhiều nhóm chức năng Nhiều terpene quan trọng chứa các nhóm hydroxyl, còn gọi là các terpene alcohol Các terpene khác là ketone Terpene oxide là các terpene có cấu trúc vòng chứa oxy cũng như cấu trúc isoprenoid cơ bản

Terpene tồn tại trong nho ở 3 hình thức, hầu hết là các monoterpene alcohol hay oxide Chúng là dạng bay hơi và có thể đóng góp vào hương thơm của nho Một nhóm khác của terpene tồn tại ở dạng phức với glycoside, hay ở dạng diol hay triol Tuy nhiên các chất này lại không tạo hương thơm Terpene hầu như được tổng hợp trong plastid của tế bào nho

1.4.6 Các hợp chất chứa nitơ

Nhiều hợp chất chứa nitơ được tìm thấy trong nho Các hợp chất nitơ này gồm: nitơ vô cơ như ammonia và nitrate, và nitơ hữu cơ khác bao gồm amine, amide, amino acid, pyrezine, nitrogen base, pyrimidine, protein và acid nucleic Các hợp chất nitơ phức tạp (pyrimidine, protein và acid nucleic) cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của nho

1.4.7 Enzyme

Trong nho có hai nhóm enzyme quan trọng là enzym oxy hóa khử và enzyme thủy phân Đối với nhóm enzyme hóa khử, ta chú trọng đến enzyme Laccase và polyphenyloxydase (tyrosinase) Enzyme Laccase do Botryris cinera tổng hợp nên và được tìm thấy trong nho bị nhiễm vi sinh vật này Laccase có khả năng xúc tác tác phản ứng oxy hóa các hợp chất phenolic tạo thành D-gluconic acid Enzyme này bền với SO2 và quá trình xử lý bằng bentonite không thể tách hoàn toàn laccase ra khỏi bán thành phẩm Các nhà sản xuất có thể dùng phương pháp siêu lọc hoặc thanh trùng để loại bỏ hoặc tiêu diệt enzyme Tuy nhiên cách tốt nhất là nên sử dụng nguồn nguyên liệu không bị nhiễm vi sinh vật này Tyrosinase được tìm thấy trong tất cả các giống nho Nếu có oxy, nó sẽ xúc tác phản ứng oxy hóa Tuy nhiên, enzyme này khác mẫn cảm với các điều kiện công nghệ trong quy trình sản xuất rượu vang Ví dụ như quá trình sulfite hóa hoặc xử lý với bentonite có thể làm vô hoạt hoặc tách enzyme ra khỏi sản phẩm

Đối với nhóm enzyme thủy phân, pectinase là nhóm thủy phân quan trọng nhất Tùy theo từng loại mà enzyme này sẽ xúc tác cắt những vị trí khác nhau của phân tử pectin Việc cắt mạch pectin sẽ tạo điều kiện cho việc phá hủy thành tế bào, góp phần hỗ trợ cho việc thu nhận dịch quả đồng thời làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

1.5 Tiêu chuẩn chọn nguyên liệu

• Chỉ tiêu cảm quan:

o Hình dạng: nguyên liệu nho cho sản phẩm không yêu cầu cao về hình thức bên ngoài, có thể sử dụng những trái bị dập vỡ hay hư hỏng một phần miễn sao phần đưa vào sản xuất đạt yêu cầu về chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm

o Màu sắc: nho Grenache có màu đỏ đậm đến tím tùy theo vùng đất

o Mùi vị: có mùi thơm đặc trưng

• Chỉ tiêu hóa lý:

o Hàm lượng chất khô: Độ Brix trung bình của nguyên liệu nho là khoảng 23o

• Chỉ tiêu vi sinh:

o Bảo quản lạnh để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.

2 CHẾ PHẨM

Saccharomyces cerevisiae: Chế phẩm nấm mem ICV D47

• Nguồn gốc: được phân lập từ các trái nho được trồng tại vùng Cotes của Rhone, Pháp

o Có khả năng thích nghi nhanh

o Chịu được khoảng nhiệt độ rộng từ 10 – 35oC

o Thành phần dinh dưỡng đơn giản nhưng phải bổ sung nitrogen vì hàm lượng nitơ trong nho không đủ để nấm men phát triển

• Tính chất vật lý

o Tạo bọt thấp

o Là nấm men chìm, lớp lắng không lan rộng Rượu vang có độ đục thấp hơn 100 NTU

• Tính chất của rượu vang

o Nồng độ cồn 14%

o Acid dễ bay hơi: 0.2 – 0.4g/l

o Quá trình lên men malolatic diễn ra tốt khi sử dụng ICV D47

o Tính chất cảm quan tốt hơn do có sự tham gia của β-glucosidase

Non-saccharomyces: sử dụng các chủng thuần khiết như Torulaspara delbrueekii, Candida

stellata, Kloeckera, Pichia,…

Vi khuẩn lên men malolactic: Hầu hết chế phẩm vi khuẩn malolactic trên thị trường hiện nay là

các chủng thuộc loài Oenococuss oeni Ở đây nhóm chọn chế phẩm LALVIN 31.

• Nguồn gốc: LALVIN 31 là chế phẩm thuộc viện Kỹ thuật Vin (ITV), Pháp

• Tính chất của rượu vang

o LALVIN 31 giúp việc kiểm soát màu sắc của thành phẩm dễ điều khiển và ổn định hơn

o Cân bằng cảm quan tốt hơn (do lên men ở nhiệt độ thấp)

3 CÁC PHỤ LIỆU KHÁC

• Mục đích sử dụng: hiệu chỉnh dịch nho trước khi lên men

• Chỉ tiêu chất lượng: theo tiêu chuẩn Việt Nam: Do Uỷ ban Khoa học và Kỹ thuật nhà nước ban hành theo quyết định số 43/QĐ ngày 11/02/1987.

Bảng 3: Chỉ tiêu cảm quan

Ngoại hình Tinh thể tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục…

Mùi vị Tinh thể đường cũng như dung dịch đường trong nước cất có vị

ngọt, không có mùi lạ, vị lạ

Màu sắc Tất cả các tinh thể đều trắng ngà nhưng không được lẫn hạt có màu

sẫm hơn Khi pha trong nước cất dung dịch đường tương đôi trong

Bảng 4: Chỉ tiêu hóa lý

Hàm lượng saccharose, tính bằng % chất khô,

Độ ẩm, tính bằng % khối lượng, không lớn hơn 0.08

Hàm lượng đường khử, tính bằng % khối lượng,

Hàm lượng tro, tính bằng % khối lượng, không

Độ màu, tính bằng độ Stame, không lớn hơn 5.00

3.2 Diammonium phosphate (NH 4 ) 2 HPO 4

• Mục đích sử dụng: hiệu chỉnh dịch nho trước khi lên men

3.3 Acid Tartaric

• Mục đích sử dụng: hiệu chỉnh độ chua trước khi lên men

• Chỉ tiêu chất lượng: theo QCVN 4-11:2010/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - Chất điều chỉnh độ acid

Bảng 6: Chỉ tiêu chất lượng của acid tartaric

tinh thể, hạt nhỏ màu trắng; không mùi

Hàm lượng acid tartaric > 99,5 %

o Ức chế sự thay đổi màu

o Ức chế quá trình oxy các chất trong dịch nho và rượu vang , đặc biệt là các hợp chất phenolic

Yêu cầu kỹ thuật: ở đây nhóm sử dụng Kali metabisulfite K2S2O5 theo QCVN 12:2010/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - Chất bảo quản

4-Bảng 7: Chỉ tiêu chất lượng của K 2 S 2 O 5

Cảm quan Hạt, bột tinh thể hoặc tinh thể không màu, trơn

chảy, thường có mùi đặc trưng của lưu huỳnh dioxide.Hàm lượng K2S2O5 > 90 %

Mục đích sử dụng:

o Được bổ sung vào dịch nho nhằm ngăn ngừa một số protein dễ bị đông tụ trong quá trình bảo quản và gây đục sản phẩm

Yêu cầu kĩ thuật:

Dạng bột màu trắng hoặc trắng nhạt, có cấu trúc rỗng, xốp

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI

THÍCH QUY TRÌNH

Cuống

Chùm nho đỏ Nghiền/chà tách cuống Sulfite hóa Ngâm Tách dịch nho rỉ Tách cặn

Hiệu chỉnh thành phần dich nho Lên men Lên malolactic

Ủ rượu

Ổn định rượu Làm trong Rót sản phẩm

Vang hồng

men

Vi khuẩn

lactic

1 NGHIỀN/CHÀ VÀ TÁCH CUỐNG

1.1 Mục đích công nghệ

Quá trình này có mục đích công nghệ là khai thác

Quá trình này sẽ làm phá vỡ mô và tế bào nho để giải phóng dịch bào và các chất chiết, đồng thời tách bỏ một phần cuống nho ra khỏi hỗn hợp nguyên liệu sau khi nghiền xé

1.2 Các biến đổi trong quá trình

- Vật lý: các biến đổi vật lý giữ vai trò quan trọng nhất.

Nguyên liệu bị giảm kích thước, màng tế bào thịt nho bị phá vỡ và tạo điều kiện cho dịch bào thoát ra ngoài

Nhiệt độ của nguyên liệu tăng nhẹ do ma sát

- Hóa lý: có sự hòa tan của oxy từ môi trường không khí vào trong dịch nho.

- Hóa học và hóa sinh: một số hợp chất phenolic bị oxy hóa.

- Sinh học: khi dịch bào được giải phóng, hệ vi sinh vật trên nguyên liệu sẽ dễ hập thu cơ chất

và phát triển Tuy nhiên, nếu thời gian nghiền diễn ra nhanh thì những biến đổi sinh học là không đáng kể

1.3 Thiết bị và thông số công nghệ

Các bộ phận chính của thiết bị gồm có: thùng nạp nguyên liệu (1), hai trục nghiền (2), thùng chà

và tách cuống (4) Thùng (4) có dạng hình trụ nằm ngang, thân lưới và trên trục quay có gắn các thanh gạt Khi hoạt động, các chùm nho sẽ được đưa vào khoảng không gian trống giữa hai trục nghiền (2) và sẽ bị giảm kích thước Bán thành phẩm sau khi nghiền sẽ trượt theo máng (3) để đi vào thùng (4) Trong thùng (4), nguyên liệu sẽ được tiếp tục chà và tách cuống nhờ vào tác động quay của các thanh gạt được gắn trên trục (5) bên trong thùng (4) Hỗn hợp thịt nho, vỏ nho, hạt nho và nước nho sẽ đi xuyên qua các ô lưới trên thân thùng để xuống phía bên dưới và được vis tải (6) đưa

ra ngoài thiết bị Phần cuống nho sẽ được lấy ra tại cửa thoát (7)

Hình 5: Thiết bị nghiền/chà và tách cuống

1-Thùng chứa nguyên liệu; 2-Trục nghiền; 3-Máng dẫn nguyên liệu; 4-Thùng quay có thân lưới; 5-Trục quay; 6-Trục vis; 7-Cửa tháo cuống nho; 8-Cửa tháo hỗn hợp dịch nho, thịt nho,

vỏ nho và hạt nho

• Thông số công nghệ:

Lực tác động: nếu lực tác động của thiết bị nghiền/chà lên trái nho càng lớn thì kích thước bán thành phẩm thu được sau quá trình nghiền/chà sẽ càng nhỏ Khi đó, hiệu suất thu hồi chất chiết sẽ tăng lên nhưng chất lượng dịch nho thu được sẽ giảm đi

Trong thực tế sản xuất, để thay đổi mức độ nghiền nho, người ta sẽ thay đổi vận tốc quay của trục lăn và khoảng cách giữa hai trục lăn Khi vận tốc quay của trục lăn càng lớn và khoảng cách giữa hai trục lăn càng nhỏ thì kích thước nho sau quá trình nghiền sẽ càng nhỏ

Module cắt (M) khi nghiền nho bằng thiết bị nghiền hai trục có tốc độ quay khác nhau được tính như sau:

M = (V2-V1)/V1

Trong đó: V1 và V2 là vận tốc quay của hai trục lăn thiết bị nghiền (m/s)

Đối với trái nho, giá trị module cắt nên dao động trong khoảng [0,33 – 0,75]

Nhiệt độ nghiền/chà: ảnh hưởng đến sự trích ly các chất chiết trong vỏ nho

2 SULFITE HÓA

2.1 Mục đích công nghệ

Quá trình này có mục đích công nghệ là chuẩn bị và bảo quản

SO2 có tác dụng ức chế hệ enzyme và vi sinh vật trong nguyên liệu, nhờ đó mà quá trình lên men ethanol tiếp theo bởi nấm men giống sẽ diễn ra tốt hơn, đồng thời ức chế sự thay đổi màu sắc do các phản ứng enzyme và phi enzyme

2.2 Các biến đổi trong quá trình

- Hóa học: khí SO2 trong dịch nho tồn tại ở hai dạng: 10-20% ở dạng tự do (dạng bisulfsite hoặc dạng H2SO3 hòa tan) và 80 – 90% ở dạng liên kết: tạo phức với các phân tử có chứa nhóm carbonyl: aldehyde, ketone, đường và các dẫn xuất của đường… Tùy theo bản chất hóa học của phân tử có chứa nhóm carbonyl tham gia phản ứng mà chúng ta sẽ thu được nhiều dạng sản phẩm khác nhau của SO2 ở dạng liên kết

Tuy nhiên, chỉ có SO2 tồn tại ở dạng tự do mới có khả năng ức chế vi sinh vật và ức chế sự oxy hóa Còn SO2 ở dạng liên kết thì không có những tính năng này

- Hóa lý: SO2 có tác dụng thúc đẩy quá trình lắng trong dịch nho Theo Navarre (1994), đó là

do sự ức chế hệ vi sinh vật 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 của các cấu

tử lơ lửng trong dịch nho sẽ diễn ra nhanh và hiệu quả

2.3 Thiết bị và thông số công nghệ

Đầu tiên, ta hòa tan muối kali metabisulfite vào dịch nho (khi pha với nước có thể làm pha loãng dịch nho) để tạo thành dung dịch 10% Sau đó, dung dịch kali metabisulfite sẽ được châm trên đường ống dẫn nước nho, thịt nho, vỏ nho và hạt nho từ thiết bị nghiền/chà, tách cuống sang thiết bị ngâm Lưu lượng bơm hỗn hợp nho và lưu lượng bơm dung dịch kali metabisulfite sẽ được hiệu chỉnh để hoạt động đồng bộ, tức là khi kết thúc quá trình bơm hỗn hợp nho thì quá trình bơm dung dịch kali metabisulfite cũng vừa kết thúc Điều này sẽ đảm bảo sự đảo trộn và phân bố đều sulfur dioxide trong hỗn hợp nho

Để hạn chế sự oxy hóa, dịch nho sẽ được sulfite hóa với hàm lượng 5 – 8g/hL

3 NGÂM

3.1 Mục đích công nghệ

Quá trình này có mục đích công nghệ là khai thác và hoàn thiện

Quá trình ngâm làm tăng hiệu suất trích ly một số chất chiết từ phần thịt nho và vỏ nho vào dịch nho, đồng thời cải thiện một số chỉ tiêu hóa lý của dịch nho

3.2 Các biến đổi trong quá trình

- Hóa lý:

• Các hợp chất hòa tan trong nước từ phần thịt nho và vỏ nho sẽ tiếp tục được chiết rút vào dịch nho Đó là những chất có phân tử lượng nhỏ như đường đơn giản, acid amin, acid hữu cơ, muối khoáng… cho đến các phân tử lượng lớn như pectin, enzyme, các hợp chất phenolic… và cả những cấu tử hương và tiền hương

• Một số chất chiết sẽ tái hấp phụ lên bề mặt pha rắn trong hỗn hợp như vỏ nho Hiện tượng này làm giảm hiệu suất thu hồi chất chiết trong quá trình ngâm

- Hóa học: có thể xảy ra một số phản ứng hóa học.

• Trong trường hợp có oxygen, các hợp chất phenolic sẽ bị oxy hóa Các sản phẩm oxy hóa tạo thành có thể tiếp tục tham gia phản ứng ngưng tụ Những phản ứng này sẽ làm thay đổi giá trị cảm quan (màu sắc và vị) của dịch nho

• Anthocyanin có thể tạo phức với tannin Phức tạo thành sẽ có cường độ màu cao hơn và

độ bền màu tốt hơn so với anthocyanin ở dạng tự do

• Kali sẽ phản ứng với tartaric acid và tạo thành muối kết tủa Phản ứng này làm tăng giá trị pH của dịch nho

- Hóa sinh

• Các enzyme pectinase thuộc nhóm depolymer hóa sẽ xúc tác phản ứng phân cắt mạch phân tử pectin và làm giảm phân tử lượng của chúng, từ đó làm giảm độ nhớt của hỗn

hợp Biến đổi này được xem là có lợi vì sự trích ly chất chiết sẽ được tăng cường khi độ nhớt của hỗn hợp giảm xuống.

• Enzyme pectin esterase sẽ xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester trong phân tử pectin

và giải phóng ra methanol Hệ quả là làm tăng hàm lượng methanol trong dịch nho

- Sinh học

• Hỗn hợp nho sau quá trình nghiền/ chà và tách cuống có chứa một hệ vi sinh vật; điển hình là nấm men và vi khuẩn Chúng sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng trong nước nho để sinh trưởng và tạo ra nhiều sản phẩm trao đổi chất ngoại bào Những biến đổi sinh học này được xem là bất lợi và sẽ ảnh hưởng đến tiến trình lên men vang và chất lượng sản phẩm

3.3 Thiết bị và thông số công nghệ

Khi quá trình ngâm kết thúc, đầu tiên, người ta sẽ tháo dịch nho (pha lỏng) qua cửa đáy Phần

bã gồm vỏ nho và hạt nho sẽ tập trung tại khu vực trên đáy lưới Sau đó, nhờ hoạt động của vít tải, người ta sẽ tháo phần bã ra ngoài cũng qua cửa đáy

- Thông số công nghệ:

Quá trình ngâm được thực hiện ở nhiệt độ thấp (không quá 20oC) trong khoảng thời gian từ 10h – 36h Khi kết thúc quá trình ngâm, một phần dịch nho rỉ được tháo ra để sản xuất vang hồng Phần rắn sẽ được đem ép để tận thu dịch ép Phần dịch nho rỉ còn lại cùng với dịch ép được đem đi sản xuất rượu vang đỏ

Hình 6: Thiết bị ngâm

1-Trục vis tháo bã 2-Thùng hình trụ; 3-Bộ phận khuấy và hiệu chỉnh nhiệt độ; 4-Dao tháo bã; 5-Van lấy mẫu; 6-Ống xoắn để hiệu chỉnh nhiệt độ; 7-Của tháo bã và sản phẩm

4 TÁCH DỊCH NHO R Ỉ

4.1 Mục đích công nghệ

Quá trình có mục đích công nghệ là chuẩn bị và hoàn thiện

Quá trình nhằm mục đích phân riêng dịch nho và bã nho Dịch nho rỉ có chứa hàm lượng các chất dinh dưỡng cao, đặc biệt là hàm lượng các loại đường lên men cho nấm men vang Việc tách dịch nho rỉ ra khỏi bã nho còn nhằm nâng cao chất lượng thành phẩm

4.2 Các biến đổi trong quá trình

Sau quá trình tách, ta thu được dịch nho và bã nho Dịch nho thu được khác hỗn hợp ban đầu về một số chỉ tiêu vật lý như màu sắc, độ trong, tỷ trọng…

Các phản ứng hóa học, hóa sinh và biến đổi sinh học diễn ra không đáng kể

4.3 Thiết bị và thông số công nghệ

Hình 7: Thiết bị tách dịch nho rỉ

1-Thân thiết bị; 2-Cửa nạp nguyên liệu; 3-Ống lưới tạo kênh thoát dịch nho rỉ; 4-Cửa đáy; 5-Cửa thoát dịch nho rỉ; 6-Cửa thoát vỏ nho và hạt nho

Thiết bị có dạng hình trụ đứng, đáy nón Cửa đáy (4) có kích thước rộng để tháo sản phẩm dễ dàng Bên trong thiết bị có ống lưới (3) để tạo kênh thoát dịch nho rỉ Ống lưới (3) có thể tháo ráp được

Trước khi hoạt động, người ta sẽ lắp ống lưới (3) vào bên trong thiết bị Hỗn hợp dịch nho, vỏ nho và hạt nho sẽ được nạp vào thiết bị theo cửa số (2) Dưới tác động của trọng lực, pha rắn sẽ tập trung tại phần đáy nón của thiết bị; còn pha lỏng sẽ đi qua ống lưới (3) và thoát ra ngoài qua cửa (5) Khi kết thúc quá trình tách dịch nho rỉ, người ta sẽ tháo ống lưới (3) ra khỏi thiết bị; sau đó tháo pha rắn gồm vỏ và hạt nho ra ngoài qua cửa (6) Phần pha rắn này sẽ được đem ép để tách dịch nho ép

• Thông số công nghệ:

Áp suất: áp suất ảnh hưởng đến trở lực do đó sẽ ảnh hưởng đến quá trình tách dịch nho rỉ Khi áp suất tăng từ 0 đến 100 kPa thì trở lực R tăng Tuy nhiên, tốc độ thu hồi dịch nho rỉ vẫn tăng Ngược lại, khi áp suất tăng cao hơn 100 kPa thì trở lực R tăng rất lớn, tốc độ thu hồi dịch nho rỉ giảm

Tỷ lệ phần diện tích được đục lỗ so với tổng diện tích bề mặt đáy lưới: 10%, Φ = 4-5mm

5 TÁCH CẶN VÀ LÀM TRONG

5.1 Mục đích công nghệ

Quá trình tách cặn và làm trong có mục đích công nghệ là hoàn thiện và chuẩn bị

Quá trình làm trong dịch nho trước khi lên men sẽ cải thiện mùi hương và làm giảm nồng độ sắt trong rượu vang hồng thành phẩm

Ngoài ra, quá trình xử lý này cũng giúp làm giảm độ nhớt của dịch nho, giúp quá trình truyền khối diễn ra tốt hơn khi lên men

5.2 Các biến đổi trong quá trình

- Vật lý:

Sau quá trình xử lý, cặn sẽ được tách khỏi dịch trong Một số đại lượng vật lý như tỷ trọng,

độ nhớt của dịch sau khi lắng sẽ có sự khác biệt so với dịch ban đầu

Nếu thời gian xử lý kéo dài, nhiều biến đổi hóa sinh và sinh học có thể xảy ra

- Hóa sinh:

Trong quá trình lắng, 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 phản ứng oxy hóa các hợp chất phenolic… Các phản ứng thủy phân pectin và protein được xem là có lợi vì chúng làm giảm độ nhớt 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 các hàm lượng các peptide mạch ngắn, acid amin… để cung cấp nguồn cơ chất nitơ cho nấm men vang trong quá trình lên men sau này Tuy nhiên, phản ứng oxi hóa các hợp chất phenolic được xem là bất lợi cho chất lượng rượu vang

- Sinh học:

Các vi sinh vật có trong dịch nho sẽ hoạt động trong suốt thời gian xảy ra quá trình lắng.Tuy nhiên, do có quá trình sulfite hóa trước đó nên phần lớn các enzyme, vi sinh vật gần như

đã bị ức chế; vì vậy các phản ứng hóa học, hóa sinh và biến đổi sinh học diễn ra không đáng kể

5.3 Thiết bị và thông số công nghệ

- Thiết bị:

Thiết bị có dạng hình trụ đứng, có cửa để nạp dịch lỏng Cửa tháo bã ở đáy thiết bị Khi quá trình lắng kết thúc, dịch lỏng sẽ được bơm qua một đường dẫn được đưa từ ngoài vào