ra sản phẩm rượu vang có chất lượng mong muốn.Sản xuất rượu vang là một lĩnh vực quan trong trong ngành công nghiệp thức uống lên men nó riêng và trong công nghiệp thực phẩm nói chung..
Trang 1MỤC LỤC
Hình 2.3 Thiết bị ly tâm đĩa dạng kín 14
Trang 2DANH MỤC HÌNH
Hình 2.3 Thiết bị ly tâm đĩa dạng kín 14
Trang 3ra sản phẩm rượu vang có chất lượng mong muốn.
Sản xuất rượu vang là một lĩnh vực quan trong trong ngành công nghiệp thức uống lên men nó riêng
và trong công nghiệp thực phẩm nói chung
Trong bài tiểu luận này, nhóm chúng em xin được trình bày về rượu vang sủi bọt:
Phần 1: Nguyên liệu ngành công nghiệp sản xuất rượu vang sủi bọt
Phần 2: Công nghệ sản xuất rượu vang sủi bọt
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã giúp chúng
em xây dựng nền tảng và lòng đam mê nghề nghiệp trong suốt thời gian qua
Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Việt Mẫn vì những kiến thức mà thầy đãtruyền đạt để chúng em có thể hoàn thành bài tiểu luận “Quy trình sản xuất rượu vang sủi bọt theophương pháp lên men trong thùng kín”
Chúc các bạn lớp HC09TP học được nhiều điều hay từ các bài tiểu luận và các bài thuyết trình trênlớp
Sinh viên thực hiện: Lê Thị Diễm My 60901595
Hồ Đăng Khánh Ngân 60901669Phan Thị Thủy 60902695Nguyễn Ngọc Thanh Trà 60902879
Trang 4Phần 1 : NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT VANG SỦI BỌT
Theo tổ chức quốc tế về nho và rượu vang (International Organisation of Vine and Wine) thìrượu vang (tên tiếng Anh: wine, tiếng Pháp Vin) là sản phẩm của quá trình lên men ethanolkhông qua chưng cất; môi trường lên men có thể là nước nho hoặc hỗn hợp nước nho và vỏnho Rượu vang được chia thành nhiều loại khác nhau, trong đó có rượu vang sủi bọt Điểmđặc trưng của rượu vang sủi bọt là sự có mặt của khí carbon dioxide trong thành phần sảnphẩm
Rượu vang sủi bọt (sparkling wine) có thể được chia thành hai nhóm dựa vào nguồn gốccarbon dioxide trong sản phẩm: do nấm men vang sinh ra hoặc do quá trình nạp khí vàorượu (carbonate hóa) Trong bài này ta chỉ đề cập đến rượu vang sủi bọt do nấm men vangsinh khí carbon dioxide
Một số loại rượu vang sủi bọt nổi tiếng lên men trong thùng kín như Moscato d’Asti, AstiSpumante, Procescco…
Muscat of Alexandria có nguồn gốc từ Bắc Phi, sau đó được trồng phổ biến ở vùng Địa Trung Hải
Đặc trưng của giống nho Muscat chính là vị ngọt và hương thơm hoa quả của nó, nhờ có hàmlượng monoterpenoids cao (khoảng 6 mg/l đối với Muscat of Alexandria, Moscato Bianco)
Cụ thể, linalool, geraniol, nerol, citronello, α – terpineol được xem là các chất hương chính nhờ vào nồng độ của chúng trong nho cao
Trang 5Hình 1.1 Nho Muscat of Alexandria (trái) và Muscato Bianco (phải)
Theo Navarre (1994) thì trong một chùm nho, thành phần cuống chiếm tỷ lệ 3-6%, vỏ nho: 11%, thịt nho: 80-85% và hạt nho 2-6%
7 Cuống nho: chứa 787 80% nước Hợp chất hóa học quan trọng trong cuống nho là Tannin
(3%), chất này có ảnh hưởng không tốt đến mùi vị của rượu Ngoài ra còn có khoáng (3%),cellulose và một số hợp chất hóa học khác
- Hạt nho: có chứa các hợp chất Tannin và dầu nho (oil) Tannin từ hạt nho nếu được trích ly
vào dịch nho sẽ gây vị chát rất đậm Và dầu nho sẽ làm giảm giá trị cảm quan của rượu
- Vỏ nho: có chứa các hợp chất Tannin, chất màu và hương Những chất này có ảnh hưởng
tích cực đến đến giá trị cảm quan của rượu thành phẩm Bên cạnh đó, pectin từ vỏ nho cũnghòa tan một phần vào dịch nho Ngoài ra vỏ nho còn chứa cellulose và một só hợp chất khác
- Thịt nho: thành phần quan trọng để tạo nên dịch nho Trong 1000g nước nho thu từ phần
thịt nho có 700-780g nước; 200-250g đường; 2-5g acid hữu cơ dạng tự do; 3-10g acid hữu cơdạng liên kết; 0.5-1g các hợp chất chứa nitơ, 2-3g khoáng và một số hợp chất hóa học khác
+ Đường: dịch nho chứa 2 loại hexose chủ yếu là glucose và fructose với tổng hàm lượng
150-250g/l Khi trái nho chín, tỷ lệ giữa lượng glucose và fructose thường xấp xỉ 1,0 Ngoàihai lượng đường trên còn có những loại đường khác pentose: chủ yếu là L-arabinose và D-xylose với hàm lượng vài trăm mg/l, các loại hexose khác như D-galactose, L-rhamnose vớihàm lượng thấp hơn 100mg/l, disaccharide với saccharose là quan trọng nhất với hàm lượng2-5g/l
Trong các loại đường trên nhóm đường lên men chủ yếu gồm có glucose, fructose vàcaccharose Trong điều kiện không có oxy, nấm men vang sẽ chuyển hóa chúng thành
Trang 6ethanol và carbon dioxide Ngược lại nấm men vang không sử dụng được nhóm đườngkhông lên men đặc biệt là đường pentose.
+ Các hợp chất pectin: được chia thành 2 nhóm các hợp chất pectin acid và hợp chất pectin
trung tính
+ Acid hữu cơ: trong trái nho các acid hữu cơ được tìm thấy ở không bào Chúng có thể tồn
tại ở dạng tự do, dạng liên kết và thường gặp nhất là dạng muối với kali
Acid tartaric và acid malic là hai thành phần chủ yếu trong số các acid hữu cơ có trong tráinho với hàm lượng hơn 90% tổng lượng acid của nho
+ 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 được chia thành hai nhóm: nitơ vô cơ và nitơ hữu cơ
• Nitơ vô cơ trong nho chiếm xấp xỉ 10% lượng nitơ tổng trong trái nho, và chủ yếu làcác muối ammonium Đây cũng là nguồn cơ chất cho nấm men vang Nấm men vang
sử dụng ammonium để sinh tổng hợp các acid amin và protein cho tế bào
• Nito hữu cơ: thành phần nitơ hữu cơ trong nho rất đa dạng, quan trọng nhất là cácacid amin, oligoppeptide, polypeptide và protein
+ Enzyme: về mặt hóa học enzyme thuộc nhóm các hợp chất hữu cơ chứa nitơ Tuy nhiên do
hoạt tính xúc tác đặc hiệu nên chúng được xếp thành một nhóm riêng biệt
Trong nho chứa nhiều loại enzyme khác nhau, nhưng khi sản xuất rượu vang ta chỉ quan tâmđến hai nhóm enzyme oxy hóa khử và enzyme thủy phân
• Enzyme nhóm oxy hóa khử:
Polyphenyloxydase liên kết với ty thể và lục lạp trong tế bào nho và bị giải phóng trong
quá trình nghiền nguyên liệu Nếu có oxy sẽ xúc tác phản ứng oxy hóa Tuy nhiên nó khámẫn cảm với các điều kiện công nghệ sản xuất rượu vang, ví dụ như quá trình sulfite hóavới nồng độ thích hợp hoặc quá trình xử lý bán thành phẩm với bentonite có thể làm vôhoạt hoặc tách enzyme này ra khỏi sản phẩm
Laccase: người ta tìm thấy laccase trong giống nho bị nhiễm Botrytis Cinerea (do
Botrytis Cinerea sinh tổng hợp ra) Laccase có khả năng xúc tác phản ứng oxy hóa nhiềuhợp chất phenolic Enzyme này bền với SO2 và quá trình xử lý với bentonite không thểtách đưuọc hoàn toàn laccase ra khỏi bán thành phẩm Có thể dùng phương pháp siêu lọc
để loại bỏ laccase hoặc dùng phương pháp thanh trùng nhiệt để vô hoạt enzyme
Lypoxygenase: chúng xúc tác cho phản ứng oxy hóa chất béo, đặc biệt là acid linoleic và
linolenic Sản phẩm oxy hóa là các aldehyde 6C và 9C như hexanal, nonenal, nonadienal
và các rượu tương ứng Chúng có thể tạo ra mùi cỏ và ảnh hưởng không tốt đến giá trị
Trang 7cảm quan của sản phẩm Ngoài ra, lipoxygenase còn có thể xúc tác cơ chất carotenoidnhư là norisoprenoid và giải phóng ra acid oleanolic từ vỏ nho.
• Enzyme thủy phân:
Pectinase: quan trọng nhất trong nho Pectin giữ vai trò liên kết các tế bào trong cấu trúc
mô thực vật Do đó, việc thủy phân hoặc phân cắt mạch pectin sẽ tạo điều kiện cho việcpáh hủy thành tế bào thực vật dễ dàng hơn, góp phần hỗ trợ quá trình thu nhận dịch quả.Ngoài ra các phân tử pectin là những hợp chất keo ảnh hưởng xấu đến độ bền hóa lý củarượu thành phẩm.Do đó các phản ứng thủy phân pectin sẽ cải thiện độ bền hóa lý của sảnphẩm
Protease: xúc tác phản ứng thủy phân liên kết peptide trong hân tử protein Phản ứng
thủy phân làm giảm phân tửu lượng của protein sẽ góp phần làm tăng độ bền hóa lý củarượu vang Ngoài ra các sản phẩm thủy phân như acid amin và oligopeptide là nguồn cơchất cần thiết cho nấm men sử dụng trong quá trình lên men rượu vang
+ Các hợp chất phenolic: được tìm thấy chủ yếu trong vỏ và hạt nho Chúng ảnh hưởng lớn
đến màu sắc và vị của rượu vang thành phẩm Ngoài ra, chúng còn có hoạt tính kháng khuẩn
và chống oxy hóa Các hợp chất phenolic trong nho rất đa dạng và cho đến ngày nay vẫnchưa xác định được hết tất cả hợp chất phenolic có trong nho Theo Ribereau-Gayon và cộng
sự (2006) thì hợp chất phenolic trong nho có thể được chia thành bốn nhóm: các acidphenolic và dẫn xuất của chúng, flavonoid, anthocyanin và tannin
+ Vitamin: vitamin trong nho có hàm lượng khá thấp Tuy nhiên chúng có vai trò quan trọng
trong quá trình lên men rượu vang Nho chứa chủ yếu vitamin hòa tan trong nước: Vit C, VitB1, Vit PP và các Vit khác
+ Các hợp chất hương: các hợp chất hương trong nho rất đa dạng
+ Các hợp chất terpene: các nhà khoa học đã tìm thấy khoảng 40 hợp chất terpene trong
nho Trong đó các monoterpene alcohol có cường độ hương vượt trội hơn cả
+ Các dẫn xuất của C13- norisoprenoid: trái nho có chứa carotenoid (tetraterpene) với 40
nguyên tử C trong công thức phân tử Khi bị thủy phân oxy hóa, chúng sẽ tạo nên các hợpchất mới có chứa 9, 10, 11 hay 13 nguyên tử C Trong số đó, các dẫn xuất của norisoprenoidvới 13 nguyên tử C là những chất hương đáng chú ý hơn cả Một số dẫn xuất của C13-norisoprenoid thường liên kết với các phân tử đường để tạo thành dạng glycoside Trong môitrường acid hoặc dưới tác dụng của glycosidase trong các chế phẩm enzyme VSV, chúng sẽ
bị thủy phân và giải phóng ra các cấu tử hương ở dạng tự do
+ Methoxypyrazine: là hợp chất dị vòng có chứa Nitơ Chúng là sản phẩm của quá trình trao
đổi acid amin trong nho Chúng có mùi tiêu xanh và măng tây Chúng được tìm thấy trongcuống nho và trái nho (tập trung ở vỏ và hạt)
Trang 8+ Các hợp chất sulfur với nhóm thiol: sự hiện diện của chúng ảnh hưởng xấu đến mùi vị của
rượu vang Một số hợp chất sulfur với nhóm thiol trong nho tồn tại dưới dạng liên kết vớicyteine Do đó, người ta khó phát hiện mùi hương của chúng trong dịch nho Trong quá trìnhsản xuất rượu vang, dưới tác dụng của pH acid hoặc chế phẩm β-lyase từ VSV, chúng sẽ bịphân hủy và tạo ra các mercaptan dạng tự do dễ bay hơi
+ Các chất khoáng: các chất khoáng thường gặp trong nho là K, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Cu,
Zn, S…
Trong nhóm cation vô cơ, chiếm hàm lượng cao nhất là K Các hợp chất khoáng đóng vai tròquan trọng trong quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của nấm men vang Một số chất còntham gia vào cấu trúc các cơ quan của nấm men Một số chất khác là cộng tố của enzyme (Zn
là cộng tố của enzyme alcohol dehydrogenase - enzyme này tham gia quá trình chuyển hóađường thành ethanol)
Các nhà công nghệ thường quan tâm đến Fe và Cu Chúng có thể gây ảnh hưởng xấu đến độbền hóa lý của rượu vang
Nguyên liệu nho không cần yêu cầu cao về hình thức bên ngoài, nhưng tránh bị dập vỡ hay
hư hỏng
Nho có màu xanh nhạt và mùi thơm ngọt đặc trưng của giống Muscat
Không bị nhiễm Botrytis cinerea
1.2.2 Nấm men vang
Sử dụng chế phẩm nấm men vang Lalvin EC – 1118, với các ưu điểm
- Được phân lập từ chủng nấm men Saccharomyces ceravisiae bayanus
- Khả năng cạnh tranh cao
- Chịu được nồng độ cồn lên đến 18%
- Pha lag ngắn
- Tốc độ lên men nhanh trong khoảng pH rộng
- Biên độ nhiệt lên men rộng (10 – 300C), tối ưu trong khoảng 15 – 250C
- Lượng nitrogen cần thấp
- Lượng O2 yêu cầu thấp (đặc biệt là ở nhiệt độ thấp)
- Khả năng sinh tổng hợp các acid bay hơi kém
- Khả năng sinh tổng hợp SO2 trung bình
- Khả năng sinh tổng tổng hợp H2S kém
- Khả năng tạo bọt kém
1.2.3 SO 2 tinh khiết
Sử dụng SO2 tinh khiết hóa lỏng Ở điều kiện nhiệt độ phòng, sulfur dioxide sẽ hóa lỏng khi
áp suất xấp xỉ 3 bar Khi đó, sulfur dioxide là một chất lỏng không màu, tỷ trọng ở 150C là 1.396 Nó được đựng trong các bình bằng kim loại với khối lượng 10 - 15 kg
Trang 91.2.4 Đường saccharose
i Các chỉ tiêu cảm quan của đường tinh luyện
Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô không vón
cụcMùi, vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có
2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03
3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03
4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC trong 3 h, % khối lượng
(m/m), không lớn hơn
0,05
5 Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn 30
iii Dư lượng SO 2
Sunfua dioxit (SO2), ppm, không lớn hơn: 7
Các chất nhiễm bẩn, mức tối đa
1.2.5 Các chất hỗ trợ quá trình lắng
Có thể sử dụng chế phẩm pectinase, tannin, gelatin, bentonite
Phần 2 : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG SỦI BỌT THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN
MEN TRONG THÙNG KÍN
Trang 10Ổn định rượu
Lọc
Hiệu chỉnh thành phần của rượu
Rót chai và đóng
nắp Nho
Rượu vang sủi bọt
Bã
SO2
Cặ n
Nấm men vang
Cặ n
Cặ n
Syrup + vang nguyên liệu
Nấm men vang
Cặn
Cặn
Syrup
Trang 11Mục đích công nghệ: khai thác dịch chiết từ nho
Biến đổi của nguyên liệu:
Nguyên liệu sẽ giảm thể tích, kích thước; tỷ trọng có thể thay đổi
Một số thành phần dễ phân hủy như vitamin, polyphenol… thoát ra khỏi tế bào, có thể bị oxy hóa
Thiết bị và thông số công nghệ:
Thiết bị ép bằng khí nén
Thiết bị có dạng hình trụ nằm ngang, có thể xoay quanh trục thân trụ
Trên thân trụ có cửa để nạp và tháo nguyên liệu, cửa nạp và tháo khí nén, kênh thoát dịch ép
và màng ép Màng hình chữ nhật này được lắp bên trong thiết bị Hai cạnh dài hình chữ nhật của màng được gắn trên phần thân trụ theo hai đường thẳng song song với trục hình trụ.Nguyên liệu sẽ được nạp vào như hình (1), sau đó cửa này sẽ đóng lại Khí trơ sẽ được thổi vào làm căng màng và tạo áp lực nén tác động lên khối nguyên liệu trong thiết bị (2) Trước khi nho bị ép hoàn toàn, khí được tháo ra, thân trụ sẽ quay hết một vòng để làm tơi bã (4) Sau
đó, người ta lại tiếp tục nạp khí (5) Dịch thu được sẽ theo kênh dẫn dẫn vào bồn chứa kín Để tháo bã, người ta tháo khí nén ra khỏi thiết bị, phần thân trụ sẽ được xoay sao cho cửa nạp nguyên liệu nằm ở phía dưới như hình (6)
Hình 2.1
Nguyên tắc làm việc của thiết bị ép bằng khí nén
Trang 12Hình 2.2 Mặt cắt thân thiết bị ép bằng khí nén
Nho phải được ép ngay sau khi thu hoạch xong mà không qua quá trình nghiền Sử dụng thiết
bị ép bằng khí nén thu được dịch nho có chất lượng cao, đặc biệt là hàm lượng cặn trong dịch nho rất thấp Do sự tổn thương vỏ nho, hạt nho và cuống nho được hạn chế ở mức tối thiểu nên sự trích ly các chất màu từ vỏ nho vào dịch nho là không đáng kể Điều này sẽ làm cải thiện các giá trị cảm quan như màu sắc, độ trong, mùi vị của vang thành phẩm Ngoài ra, do điều kiện làm việc hạn chế sự tiếp xúc với oxy nên ngăn chặn được các phản ứng oxy hóa khửdịch nho Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi chất chiết thấp
Các thông số như áp lực khí nén, thời gian nén và số vòng quay của phần thân trụ trong mỗi chu kỳ ép được xác định bằng phương pháp thực nghiệm
Mỗi mẻ ép kéo dài khoảng 4 giờ
Mục đích công nghệ: 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
Biến đổi của nguyên liệu:
Vi sinh vật, enzyme oxydase bị ức chế
Nồng độ oxy tự do giảm, hạn chế hiện tượng oxy hóa
Thiết bị và thông số công nghệ:
Trang 13Thiết bị sulfit hóa có dạng hình trụ đứng Bên trong có cánh khuấy để đảo trộn Người ta sục SO2 vào bên trong một đường ống xoắn có đục lỗ nằm trên mặt đáy của thiết bị.
Do chênh lệch áp suất, SO2 từ bình chứa sẽ thoát ra khỏi đường ống này dưới dạng khí Cánh khuấy đảo trộn sẽ giúp cho SO2 dễ hòa tan và phân bố đều hơn trong dịch nho
Hàm lượng sử dụng: 5 – 8g/hL
Mục đích công nghệ
Chuẩn bị cho quá trình lên men ethanol
Hoàn thiện giá trị cảm quan cho sản phẩm
Biến đổi của nguyên liệu:
Dịch nho giảm độ nhớt, thay đổi tỷ trọng, có sự đông tụ protein
Sau khi ly tâm, dịch nho sẽ phân thành 2 dòng: pha rắn (cặn, bã), pha lỏng có tỷ trọng thay đổi
Thiết bị và công số công nghệ:
Dịch nho có chứa các hợp chất pectin ở dạng hòa tan Trong một số trường hợp, các nhà sản xuất có thể sử dụng chế phẩm pectinase để thủy phân pectin, giảm độ nhớt dịch nho, thúc đẩy
sự tạo cặn
Ngoài ra, người ta cũng xử lý dịch nho với tannin (5 g/hL) trước khi tiến hành lên men vang
để kết tủa các protein dễ bị đông tụ và gây đục trong quá trình bảo quản thành phẩm
Thiết bị dùng để lắng có vỏ áo để điều chỉnh nhiệt độ, không cần có cánh khuấy
Người ta sẽ châm dung dịch tác nhân hóa học trên đường dẫn dịch nho từ thiết bị sulfit hóa đến thiết bị xử lý Dịch nho sẽ được làm lạnh về 100C, để yên trong khoảng 12 – 15 giờ.Lựa chọn công suất bơm rượu và bơm dung dịch tác nhân hóa học sao cho khi rượu vang vửa được bơm hết vào thùng xử lý cũng là lúc dung dịch tác nhân hóa học vừa được bơm hết vào ống dẫn Như vậy, việc phân bố tác nhân hóa học trong rượu vang sẽ đồng nhất và thời gian trộn hỗn hợp vang và tác nhân hóa học sẽ rút ngắn xuống mức tối thiểu
Sau đó, dịch nho được bơm vào thiết bị ly tâm để tách cặn
Sử dụng thiết bị ly tâm dạng kín để tránh dịch nho tiếp xúc với không khí, hạn chế sự thất thoát khí SO2 và các cấu tử hương
Trang 14Tùy theo yêu cầu về độ trong của dịch nho trước khi lên men và mức độ pha phân tán trong dịch trước khi ly tâm mà chọn gia tốc ly tâm cho phù hợp, tránh cải thiện quá mức độ trong của dịch nho, gây khó khăn cho việc lên men sau này.
Chế phẩm nấm men sẽ được cho vào nước theo tỷ lệ 1:5 về khối lượng ở nhiệt độ 400C
Để yên ít nhất 20 phút Sau đó, khuấy nhẹ nhàng hỗn hợp để làm giảm kích thước của các khối tế bào và để yên trong thời gian 20 phút Tổng thời gian hydrate hóa không được vượt quá 45 phút Bổ sung vào dịch nho
Lưu ý: tránh sốc nhiệt nấm men Nhiệt độ chênh lệch giữa dịch nho cần cấy giống với canh trường nấm men không được vượt quá 100C
Tỷ lệ giống cấy phổ biến hiện nay là 1.0 x 106 – 5.0 x 106 tế bào/mL
Mục đích công nghệ:
Hình 2.3 Thiết bị ly tâm đĩa dạng
kín
