Bài giảng công nghệ sản xuất vang

– Rượu vang nho được sản xuất bởi lên men dịch chiết nho nhờ nấm men – Rượu vang đỏ thường được lên men từ nước ép và vỏ quả nho đỏ – Rượu vang trắng được lên men chỉ từ nước ép nho – Rư

Công nghệ sản xuất vang

Giảng viên: Trần Thị Định

Bộ môn Công nghệ chế biến

ttdinh@hua.edu.vn

 Phần 1: Mở đầu

◦ Chương 1: Nguyên liệu

◦ Chương 2: Chế biến dịch quả

◦ Chương 3: Nấm men trong sản xuất rượu vang

◦ Chương 3: Nấm men trong sản xuất rượu vang

◦ Chương 4: Lên men vang

◦ Chương 5: Làm trong rượu vang

◦ Chương 6: Bảo quản và sử dụng rượu vang

1 Lương Đức Phẩm (1998) Công nghệ vi sinh vật Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà

Nội, 358 tr.

2 Mcneil Brian & Harvey Linda M (chủ biên) (2008) Pratical Fermentation

Technology John Wiley & Sons Ltd, UK, 396 tr.

3 Harrington R (2008) Food and Wine Pairing: A Sensory Experience John Wiley

& Sons Ltd, UK, 339 tr.

4 Buglass A J (1988) Handbook of Alcoholic Beverages John Wiley & Sons Ltd,

UK, 1185 tr.

5 Prescott Lansing M., Harley John P & Klein Nonald A (1999) Microbiology

WCB/McGraw-Hill, USA, 962 tr.

6 Shetty Kalidas , Paliyath Gopinadhan, Pometto Anthony, Levin Robert E (chủ biên)

(2006) Food Biotechnology CRC Press, Taylor & Francis Group, USA, 1903 tr.

7 Ribereau-Gayon, P., Glories Y Handbook of Ecology: The Chemistry of Wine

8 Stabilization and Treatments John Wiley & Sons Ltd, UK, 451 tr.

1.1 Khái niệm về rượu vang

– Là đồ uống có cồn được lên men từ nước quả, phổ biến là nho.

– Rượu vang nho được sản xuất bởi lên men dịch chiết nho nhờ nấm men

– Rượu vang đỏ thường được lên men từ nước ép và vỏ quả nho đỏ – Rượu vang trắng được lên men chỉ từ nước ép nho

– Rượu vang hồng: làm từ nho đỏ theo công nghệ LM vang trắng.

– Rượu vang cũng có thể được sản xuất từ các loại nguyên liệu khác:

Phần 1 Mở đầu

– Rượu vang cũng có thể được sản xuất từ các loại nguyên liệu khác: berry, táo, hồng, dứa, chuối, nếp cẩm

Phần 1 Mở đầu

1.2 Lịch sử sản xuất vang

• Thời tiền sử:

– Vang được con người biết đến từ hàng vạn năm

– Người Hy Lạp cổ đã mô tả cách trồng và ủ rượu vang, sản

xuất với quy mô lớn – Ngành chế biến vang được tạo lập với quy mô nhất định tại Ai

Cập và một số vùng khác – Năm 500 trước công nguyên, ngành sản xuất vang trải dài từ

Phần 1 Mở đầu

– Năm 500 trước công nguyên, ngành sản xuất vang trải dài từ

Hy Lạp tới Miền Nam nước Pháp và thung lũng Rhône.

– Dưới sự thống trị của người La Mã cổ, ngành buôn bán vang

tiếp tục phát triển ở khắp châu Âu, Bắc Phi, Viễn Đông.

– Kiến thức về canh tác và chế biến cũng dần được tích lũy

• Thế kỷ thứ 4 trước công nguyên, hầu như vang được sản xuất ở các

vùng thuộc thế giới La Mã

• Việc phát minh ra thùng gỗ để vận chuyển và tàng trữ rất quan trọng đối

với thương mại hóa vang

• Chai thủy tinh đã được dùng ở thời La Mã cổ nhưng đến cuối thế kỷ 17

mới thông dụng

• Hệ thống tu viện có tác động tích cực để nâng cao chất lượng vang

• Thời phục hưng

– Vang đỏ Bordeaux, vang trắng Tây Ban Nha và vang Rheinish Đức được đánh giá rất cao

– Vò để tàng trữ vang xuất phát từ Hy Lạp cổ bị lãng quên đã

được phục hồi lại và phát triển vào giữa thế kỷ 18.

– Lợi ích của việc bảo quản vang trong chai hình trụ lan rộng

khắp châu Âu thức đẩy sự phục hồi và phát triển thương mại quốc tế.

Phần 1 Mở đầu

– Nấm Botrytis cinerea và vang chất lượng cao:

• Botrytis cinerea xuất hiện vào cuối TK 18

– Xâm nhiễm vào thân trước lúc quả chín làm gãy thân và rụng quả– Xâm nhập muộn lúc thu hoạch thì lại có tác dụng rất tốt với vang

• Sự khám phá ra nguyên nhân sai hỏng của vang nhờ L Pasteur

– L Pastuer chứng minh cơ sở khoa học của lên men

– Và sự hư hỏng của vang bởi vi khuẩn axetic

• Hiện nay có hàng trăm loại vang khác nhau.

1.3 Phân loại vang

– Dựa trên nhiều phương pháp khác nhau

• Rượu vang không gaz (wine)

– Là dạng RV phổ biến nhất và có thể sản xuất bằng nhiều phương

pháp khác nhau– Chứa khoảng 10 – 14% cồn– Vang được lên men cho đến khi toàn bộ lượng đường chuyển

thành cồn (trạng thái “khô”, kiệt đường “dry”)

– Vang hơi ngọt (off-dry) sản xuất bằng cách dừng quá trình LM trước

khi toàn bộ đường bị chuyển hóa thành cồn, hoặc bổ sung dịch nhovào vang sau LM

1.3 Phân loại vang

• Vang có ga (sparkling wine)

– Sản xuất từ vang bàn ăn nhưng được LM lần 2

để tạo ga

– Để LM lần 2, đường và nấm men được bổ sung

vào vang đã LM lần 1 (dry wine)

– Lên men lần 2 có thể trong thùng kín, hoặc ngay

trong chai như sản xuất champagne, loại vang

• Vang bổ sung (fortified wine)

– Trong quá trình sản xuất có bổ sung cồn

từ bên ngoài (rượu mạnh)

– Thường được sử dụng lượng nhỏ trước

(Aperitifs) hoặc sau bữa ăn (Dessert wine)– Hai loại phổ biến là Port và Sherry

– Port có nguồn gốc từ Bồ Đào Nha, nho

được ép, lên men, sau đó dừng LM bằngviệc bổ sung cồn

1.3 Phân loại vang

– Lượng cồn bổ sung sẽ diệt nấm men

– Sản phẩm có vị ngọt với nồng độ cồn cao hơn so với vang bàn an

từ 5 – 10%

– Vang Sherry có nguồn gốc từ Tây Ban Nha, cồn được bổ sung vào

dịch đã lên men kiệt đường trong các thùng gỗ sồi

– Trong quá trình LM, 1 loại nấm men đặc biệt (flor yeast) phát triển

trên bề mặt dịch và tạo hương (Corylus spp.) đặc trưng cho Sherry.

Phần 1 Mở đầu

Thùng làm chín vang Sherry

Các loại rượu vang Độ cồn (%v/v) Độ đường (%w/v)

1 Rượu vang không gaz

1.1 Rượu vang bàn ăn

11.0 – 13.5 10.5 – 12.5 10.5 – 12.5

< 0.3 0.8 3.0 5.0 8.0

7 0 – 8.0 6.0 – 8.0 6.0 – 8.0

3 Vang bổ sung

3.1 Cay

3.2 Nửa ngọt 18.0 – 20.0 18.0 - 20.0 <0.3 3.0 – 5.0

Sơ đồ lưu trình chế biến rượu vang

Phần 1 Mở đầu

Lọc Chiết chai

• Quy trình sản xuất rượu vang Phần 1 Mở đầu

1.1 Nho

– Tên khoa học: Vitis vinifera thuộc họ Vitaceae, là nguyên liệu chính trong sản xuất vang và tiêu thụ dạng quả tươi ở Châu Âu.

– 50 giống nho trồng trong phạm vi toàn thế giới

– Sản lượng năm 1983: 65.167.000 tấn (1/2 dùng sản xuất vang) – Trồng nhiều ở vùng ôn đới ấm: Pháp, Ý

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

Chương 1: Nguyên liệu

– Trồng nhiều ở vùng ôn đới ấm: Pháp, Ý

– Trồng rất ít ở vùng nhiệt đới (30 vạn tấn, Ấn Độ chiếm 1/2).

– Ở Việt Nam nho trồng nhiều ở Ninh Thuận

• Diện tích: 2000 ha

• Năng suất: 30 – 40 tấn/ha/năm

• Mức lãi: 35 – 50 triệu đồng/ha/năm

• 3 vụ/năm: đông xuân, xuân hè, thu đông

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

Chương 1: Nguyên liệu

Loại nho Loại rượu và nơi sản xuất

(St.-Lê, Romania

- Vang hồng ở thung lũng Rhône, Tây Ban Nha, Úc, California

- Burgundy, California, Chi Lê, Hungary

-Vang Côdes du Rhône

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

Cabernet sauvignon

Loại nho Loại rượu và nơi sản xuất

Nho trắng

1 Chardonnay

2 Sauvignon blanc

- Champagne, vang trắng Burgundy, và California, Bulgaria

- Vang trắng Bordeaux, Loire,

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

Chương 1: Nguyên liệu

2 Sauvignon blanc

3 Riesling

4 Semillon

5 Muscat

- Vang trắng Bordeaux, Loire,

và California, Chi Lê

- Vang trắng ở Úc, Áo, Nam Phi, California, Chi Lê

- Vang trắng nổi tiếng ở Sauternes, Barsac , California, Áo

- Vang trắng Chi Lê, California, Ý

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

– Nho được chọn làm nguyên liệu vang:

• Chất lượng rượu tốt, hương vị đậm đà, vị ngọt mạnh của cồn cân đối với vị chua, chát của axit, tanin, chất tạo vị khác và màu đặc trưng

• Thành phần hóa học của quả thích hợp cho lên men, độ rượu cao, ức chế VSV gây hại, rượu bảo quản được lâu

• Sản lượng nước quả trên đơn vị diện tích cao

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

Chương 1: Nguyên liệu

– Thành phần hóa học của dịch nho ép:

• Nước: 70 – 78%, hòa tan các chất đường, axit, chất khoáng, chất màu

• Gluxit: gồm đường 6C như glucose, fructose 50 – 100 g/L Ngoài ra có đường 5C: zylose, rhamnose, arabinose với hàm lượng < 2 g/L, không được sử dụng bởi nấm men

• Axit: axit hữu cơ: malic 3-20 g/L, tartric 2-10 g/L, xitric (0.01-0.02 g/L), oxalic, succinic, salixylic, benzoic Axit vô cơ: H2SO4, HCl, H3PO4, HNO3, boric với nồng độ < 1g/L

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

Chương 1: Nguyên liệu

• Chất thơm: este, axit hữu cơ, aldehyt

• Chất màu:flavon, anthoxian, , xanthophyl, carotene,

• Vitamin: C, nhóm B, E, K

• Chất khác: Inosit, sorbit, rất ít chất béo, dầu

1.2 Các loại nguyên liệu khác

– Dâu, táo (mèo), mận, mơ, chuối, vải, nếp cẩm

– Thành phần chính:

• glucose, fructose, sacarose

• Axit hữu cơ: malic, succinic, citric, tartaric

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

Chương 1: Nguyên liệu

Thành phần hóa học của một số loại quả ở Việt Nam

2.1 Thu hoạch nho

– Thu hoạch ở độ chín thu hái

– Loại bỏ quả không đạt chất lượng

– Rửa sạch

Chương 2: Chế biến dịch quả

Phần 2 Công nghệ sản xuất vang

2.2 Chế biến dịch quả

– Cơ sở của phương pháp là tạo áp suất thẩm thấu giữa quả và môi trường.

– Tỷ lệ đường : quả = 1 : 1 hoặc 1.5 : 1.

– Sử dụng rộng rãi ở VN.

– Quả rửa sạch, xếp vào thùng, lớp quả xen lẫn lớp đường.

Chương 2: Chế biến dịch quả

– Thời gian ngâm: 2 – 3 tháng

• Phương pháp ép

– Ép thủ công (quy mô nhỏ)

Chương 2: Chế biến dịch quả

- Ép vít tải (quả mềm)

- Ép trục (quả cứng)

• Trục có thể là gỗ, kim loại hoặc cao su

• Các loại quả cứng: chần, xé, chà, sau đó ép

- Bổ sung chất bảo quản (SO2)

5g SO2/100L dịch (= 10g kali-pyrosulfit / 100L dịch; = 100 mL H2SO3 5% / 100 L dịch

2.3 Tác dụng của SO2 trong sản xuất vang

• Hiệu ứng tốt

– Chống oxy hóa

– Kháng khuẩn → ổn định chất lượng vang

– Tăng khả năng hòa tan: chất khoáng, axit, chất màu, tanin (nhờ phá huỷ các tế bào của vỏ),

– Hiệu ứng đối với vị do giữ được hương thơm, làm giảm mùi vị thối hỏng hoặc mốc, giảm hàm lượng aldehyte.

Chương 2: Chế biến dịch quả

thối hỏng hoặc mốc, giảm hàm lượng aldehyte.

• Hiệu ứng không mong muốn (nồng độ SO2 quá lớn)

– Mùi SO2

– Vị của mecaptan

– Độ cứng của vang

– Độc hại cho người tiêu dùng

 Vì thế phải luôn sử dụng ở hàm lượng nhỏ nhất.

2.4 Sử dụng chế phẩm pectinex trong chế biến nước quả

• Pectin

– Cấu tạo của pectin:

• Là một polisacarit trong quả có MW: 30 KDa – 400 KDa

• Tồn tại dưới hai dạng: pectin và protopectin (thường ở dạng phức hợp với cellulose và hemicellulose)

Chương 2: Chế biến dịch quả

– Pectin gây khó khăn cho sản xuất nước quả:

• Protopectin giữ dịch trong bã → giảm hiệu suất

• Pectin hòa tan đi vào dịch → tăng η → hạn chế quá trình lọc → ảnh hưởng đến độ trong

• Pectin hòa tan có thể tạo ra cấu tử bền → dịch bị đục trở lại sau khi lọc trong

• Tác dụng của pectinex

– Tăng hiệu suất thu hồi dịch quả

– Giảm độ nhớt, thuận lợi cho quá trình lọc

• Chứa chủ yếu pectinase và một loạt hoạt tính hemicellulase

• Có khả năng phân hủy thành tế bào thực vật; pectin, protopectin, polysacarit đều bị phân hủy

• Hoạt tính 26,000 PG/mL (pH 3.5, T: 15 – 30 oC, thời gian 30 -60 phút, Lượng dùng: 100 -200 g pectinex SP-L/1 tấn quả)

– Pectinex 3XL

• Hoạt tính cao

• Thủy phân nhanh và hoàn toàn polysacharit

• Làm trong nước quả và tiết kiệm nguyên liệu lọc

• Có khả năng pha vỡ hoàn toàn araban thành arabinose

• T : 54 oC/1-2h hoặc 16oC/6-8h, Lượng dùng: 100 – 200 g/ 1 tấn quả

• Pectinesterase

– Thủy phân liên kết este trong phân tử pectin hoặc axit pectinic

• Polygalacturonase

Thuỷ phân liên kết α.1-4 glucozit trong phân tử pectin

– Polymetyl galacturonase: tác dụng chủ yếu lên các este metylic của axit polygalacturonic

Chương 2: Chế biến dịch quả

của axit polygalacturonic

• Endo-glucosidase- polymetyl- galacturonase

– Xúc tác sự thuỷ phân liên kết glucozit nội mạch của các phân tử axit polygalacturonase được este hoá ở mức độ cao

– Hoạt tính giảm khi có mặt enzyme pectin- esterase trong môi trường

• Exoglucosidase- polymetyl galacturonase

– Xúc tác sự thuỷ phân liên kết glucozit ở đầu mạch, tách từng gốc axit galacturonic ra khỏi phân tử pectin, bắt đầu từ đầu không khử

– Có ái lực với gốc axit galacturonic đã metocyl hoá

– Polygalacturonase: tác dụng chủ yếu lên axit pectic (axit

polygalacturonic bị este hoá ở mức thấp hoặc không bị este hoá) và axit pectinic

• Endo-glucosidase-polygalacturonase

– Chỉ có tác dụng khi có nhóm carboxyl tự do– Vị trí đứt mạch của cơ chất được xác định bởi sự có mặt của nhóm carboxyl tự do

Chương 2: Chế biến dịch quả

carboxyl tự do

• Exo-glucosidase-polygalacturonase

– Xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucozit ở cuối mạch cả phân tử axit pectic hoặc axit pectinic nhưng bên cạnh đó không được chứa nhóm metocyl

• Các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính của pectinase

– Ảnh hưởng của đường và axit

• Đường và axit trong quả tạo với pectin thành gel, làm độ nhớt của dung dịch pectin tăng lên

• L-malic có tác dụng ức chế mạnh với enzyme polygalacturonase

– Ảnh hưởng của pH môi trường

• Khoảng hoạt động khá rộng

• Hoạt tính của nó cũng tuỳ thuộc vào nguồn gốc enzyme

• pH tối thích của enzyme pectinase 4 - 4,5

Chương 2: Chế biến dịch quả

– Ảnh hưởng của nhiệt độ

• Nhiệt độ tăng dẫn đến hoat tính enzyme tăng, tối ưu 30 oC

• Enzyme bất hoạt khi T>70oC

– Ảnh hưởng của thời gian

• Thời gian tác động càng dài thì nhiệt độ tối thích của enzyme càng thấp

• Thời gian quá dài làm cho chất lượng quả bị giảm sút do quá trình oxy hoá và nhiễm vi sinh vật

– Ảnh hưởng của chất lượng pectin

• Pectin có độ este hoá càng cao thì độ nhớt càng cao và kết quả tác dụng của polygalacturonase càng thấp

• Pectin đã khử este bị thuỷ phân nhanh gấp 60 lần so với phân tử pectin chưa khử este

Chương 2: Chế biến dịch quả

Phân loại enzyme pectinase

Chương 2: Chế biến dịch quả

Các enzyme trong công nghiệp nước quả

Chương 2: Chế biến dịch quả

Các enzyme trong công nghiệp nước quả

2.5 Biến đổi hóa sinh trong chế biến dịch quả

• Oxy hóa các hợp chất phenol

Catechin + O2 → Quinol + H2O

Quinol + a.ascobic → a Dehydroascobic + catechin Nếu không còn axit ascobic

Quinol → oxyquinol (màu nâu)

• Oxy hóa các axit hữu cơ

Chương 2: Chế biến dịch quả

• Oxy hóa các axit hữu cơ

3.1 Đặc điểm chung của nấm men

• Cấu tạo tế bào nấm men

Chương 3: Nấm men trong sản xuất rượu vang

Cấu tạo tế bào nấm men

Chu trình Krebs

– Thành tế bào (cell wall)

• d = 25 nm, chiếm 25% khối lượng tế bào

• Thành phần chính là polysaccharide (glucan, mannan, chiếm 90%), protein, lipid, glucozamin

• Tỷ lệ glucan/mannan ảnh hưởng đến tính kết lắng của nấm men

• Bảo vệ tế bào chống tác động bên ngoài và chất độc

• Giữ áp suất thẩm thấu nội bào

• Lỗ trên thành tế bào cho phép chất dinh dưỡng đi vào và sản phẩm TDC đi ra

– Màng tế bào chất (Plasma membrane)

– Khu trú cơ quan tử của tế bào (riboxom)

– Tế bào chất (Plasma)

• Cấu tạo từ protein, hydratcarbon, lipid, chất khoáng, nước và chất khác

• Chứa cấu trúc cơ bản của tế bào: ti thể, riboxom, mạng lưới nội chất, chất dự trữ, thể vùi, enzyme

• Thay đổi phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy và tuổi của tế bào

– Riboxom

• Cấu tạo từ các rARNvà ribosome protein

• Thực hiện quá trình sinh tổng hợp protein của tế bào dựa trên các thông tin di truyền của gene

• Dịch mã ARN thành chuỗi polypeptide

• Nằm tự do trong tế bào chất hay bám trên màng của mạng lưới nội chất

– Ti thể

• Dạng hạt nhỏ, dạng que, sợi mảnh phân bố trong tế bào chất

• Chiều dài: 0.2 – 7.5 µm

• Cấu tạo chủ yếu từ 30% chất béo, 60 – 70% protein

Chương 3: Nấm men trong sản xuất rượu vang

• Cấu tạo chủ yếu từ 30% chất béo, 60 – 70% protein

• Số lượng ti thể dao động lớn , từ 100 -200 ti thể trong môi trường có nồng

độ glucose thấp, 30 – 40 ti thể ở nồng độ glucose cao

• Chứa enzyme thực hiện phản ứng OXH, chuyển điện tử

• Là nơi xảy ra chu trình Krebs

• Là trạm năng lượng của tế bào

• Phản ứng hoạt hóa axit amin, chất béo và các hợp chất khác

– Không bào

• Chứa các chất điện ly, protein, chất béo, carbonhydrate, và enzyme thủy phân, enzyme oxy hóa – khử

• Loại vật chất có hại cho tế bào

• Duy trì áp suất nội bào

• Duy trì pH

– Nhân tế bào

• Nhân có màng vỏ, hạch nhân và chất nhân

• Hình cầu hoặc elip

• Thành phần cơ bản là ADN – mang thông tin di truyền

Chương 3: Nấm men trong sản xuất rượu vang

• Thành phần cơ bản là ADN – mang thông tin di truyền

• Hàm lượng ADN ổn định nghiêm ngặt , không phụ thuộc vào môi trường

– Thể vùi

• Glycogen, volutin, lưu huỳnh, lipid