Báo cáo ứng dụng Sản xuất rượu vang

Nước từ các hoa quả khác có thể được lên men tạo thành rượu, nhưng theo luật nhiều nước, từ “ rượu vang” ở ngôn ngữ tương ứng cho mục đích thương mại chỉ được sử dụng cho rượu lên men t

BÀI 1: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG

1.1 TỔNG QUAN

1.1.1 Tổng quan về rượu và rượu vang.

Rượu vang ( từ tiếng Pháp vin) là một loại thức uống có cồn được lên men từ nước nho Rượu vang đỏ thường được lên men từ nước ép và vỏ quả nho, còn rượu vang trắng được lên men chỉ từ nước nho

Nước từ các hoa quả khác có thể được lên men tạo thành rượu, nhưng theo luật nhiều nước, từ “ rượu vang” ( ở ngôn ngữ tương ứng) cho mục đích thương mại chỉ được

sử dụng cho rượu lên men từ nho, vì vậy các loại rượu này tuy sản xuất theo quy trình của rượu vang nhưng chỉ được gọi là rượu trai cây Tại Việt Nam thường gọi là rượu vang trái cây

Hình 1: Rượu vang nho

Rượu vang thu được không qua chưng cất có hương vị thơm ngon tự nhiên, là loại nước uống giàu chất dinh dưỡng Rượu vang có thanh phần rất phức tạp, đến nay ngay cả

các nước có nền sản xuất rượu vang lâu đời cũng chưa biết hết các thanh phần cấu tạo của rượu vang

Thành phần chủ yếu của rượu vang:

từ 10-12o Nếu dưới 10o , rượu vang sẽ hơi lạt, trên 12o sẽ uống mau say

đường khử còn lại trong rượu vang sau khi đã lên men xong, người ta phân biệt các loại:

Lượng đường khử càng cao, lượng cồn phải càng cao để cân đối giữa độ cồn và độ ngọt

• Các acid vô cơ và acid hữu cơ: gồm acid tatric, acid malic, acid citric, acid oxalic…Độ pH của rượu vang từ 2,9-3,9

Fe, Cu, Mn Chất muối có trong rượu vang giữ vai trò quan trọng, làm tăng hương

vị của rượu, cung cấp nguồn vi lượng cho cơ thể

nước quả Có một số vitamin được lưu giữ lại tốt trong nước quả nhưng cũng có một số khác bị mất đi trong quá trinh lên men Các vitamin chính trong rượu vang gồm B1, B2, B6, PP, Biotin, B12,acid pantothenic

hương vị của rượu phụ thuộc vào nguyên liệu và quá trình chuyển hóa giữa các sản phẩm sinh ra

Ngoài ra trong rượu vang quả còn có thành phần rượu bậc cao (amylic, isoamylic, iso butylic, propylic…), trong đó quan trọng nhất là acetaldehyde; các este, các hợp chất polyphenol (tanin, acid phenolic, các chất màu flavonoid,antoxian…) Hợp chất

polyphenol có nhiều trong vỏ quả Do đó rượu vang đỏ giàu polyphenol hơn vang trắng nên cũng tốt cho sức khỏe hơn

Ngoài ra trong rượu vang quả còn có thành phần rượu bậc cao.Trong đó quan trọng nhất là acetaldehyde, các este, các hợp chất polyphenol (tannin, acid phenolic, các chất màu flavonoid, antoxian…) hợp chất polyphenol có nhiều trong vỏ quả Do đó rượu vang đỏ giàu polyphenol hơn vang trắng nên cũng tố cho sức khỏe hơn

1.1.2 Cơ chế lên men rượu

Quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hóa đường thành rượu ethylic và Co2 nhờ một số vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí, trong đó nấm men saccharomyces cerevisiae là đối tượng có khả năng lên rượu mạnh nhất và được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất rượu bia Nấm mốc và vi khuẩn cũng có khả năng lên men rượu nhưng cho năng suất thấp nên không được sử dụng trong sản xuất

Lên men rượu vang là sự lên men đường có trong nước quả do nấm men saccharomyces cerevisiae, loại nấm men nổi thực hiện Quá trình chuyển hóa đường thành rượu được thực hiện qua một chuỗi phản ứng rất phức tạp liên quan mật thiết đến quá trình phosphoryl hóa các hợp chất hữu cơ

Phương trình chuyển hóa đường thành rượu tổng quát:

Đường cùng với chất dinh dưỡng khác của môi trường lên men, được hấp thụ trên

bề mặt của tế bào nấm men, sau đó khuếch tán qua màng tế bào và vào bên trong tế bào nấm men Đường được chuyển hóa theo chu trình đường phân embden-meyerhof-parnas, qua hàng loạt các sản phẩm trung gian để tạo thành acid pyruvic

chu trình EMP COCOOH

Acid pyruvic trong điều kiện yếm khí, dưới tác dụng của enzyme pyruvate decacboxylase

sẽ bị khử thành acetaldehyde và co2 Sau đó acetaldehyde bị khử thành rượu etylic dưới tác dụng của enzyme alcoldehydrogenase của nấm men Rượu etylic và Co2 tạo thành sẽ thoát ra khỏi tế bào mà khuếch tán vào môi trường xung quanh

1.1.3 Tổng quan về nguyên liệu

Nho là một loại quả mọng lấy từ các loài cây thân leo thuộc chi Nho (Vitis) 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

Hình 2: Nho

Nho mọc thành từng chùm có khoảng 15 đến 300 quả, và có nhiều màu sắc khác nhau như đen, xanh thẫm, vàng, lục, cam và tím Nho "trắng" thực chất là có màu lục, và

có nguồn gốc tiến hóa từ nho tía Đột biến ở hai gen quy định của nho trắng làm mất sự sản xuất anthocyanin, một chất tạo màu tía của nho

1.1.4 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nho.

100g trái nho tươi cung cấp khoảng 210 kcal Trong trái nho chứa 75 - 85% nước,

18 - 33% đường glucose và fructose và nhiều chất cần thiết cho con người như: phlobaphene, acid galic, acid silicic, acid phosphoric, acid chanh, acid oxalic, acid folic, kali, magiê, canxi, mangan, coban, sắt và các vitamin B1, B2, B6, B12, A, C, P, K và PP cùng các enzyme Trong phần vỏ của trái nho có chứa hợp chất tanin và dầu cần thiết; trong hạt nho có chứa hợp chất tanin, phlobaphene, leucithin, vani và dầu béo

Các chuyên gia thuộc Viện Dinh dưỡng và Thực phẩm Ba Lan cho biết rằng, tổng hàm lượng các khoáng chất và vitamin có chứa trong trái nho tươi cao hơn gấp 5 - 7 lần

so với táo tây, mận, xoài, cam và được coi là những viên vitamin tổng hợp tự nhiên tốt nhất mà thiên nhiên ban tặng cho con người

1.1.5 Yêu cầu

Quả nho phải đạt được chất lượng về giống, quả phải tươi, chín đều, không bị dập nát, không hư hại, có độ bóng đẹp

Thu hoạch: Xác định thời gian thu hoạch hợp lý là biện pháp không chỉ ảnh hưởng đến năng suất mà còn ảnh hưởng đến giá trị kinh tế của sản phẩm Mùa vụ thu hoạch chín của nho là quanh năm Thu hoạch không kịp thời, hoặc không cẩn thận trong quá trình thu hái thì nho dễ bị dập nát, hư hại Thời gian từ lúc thu hoạch đến khi thu mua nên nhớ không quá 15 giờ Tuy nhiên, nếu thu hoạch quá sớm ảnh hưởng không tốt đến phẩm chất, làm giảm giá trị

Bảo quản lạnh: Trong quá trình sản xuất công nghiệp, nho được bảo quản ở nhiệt

độ khoảng 7°C và không quá 3 ngày

1.1.6 Vi sinh vật trong sản xuất rượu vang

Quá trình lên men rượu là quá trình chuyển hóa đường thành rượu ethylic và CO2

nhờ một số vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí, trong đó nấm men Saccharomyces

cerevisae là đối tượng có khả năng lên men rượu mạnh nhất và được ứng dụng nhiều

trong công nghiệp sản xuất rượu bia Nấm men là thành phần chủ đạo tham gia quá trình lên men rượu nói chung Nấm mốc và vi khuẩn cũng có khả năng lên men rượu nhưng cho năng suất thấp nên không được sử dụng trong sản xuất

Nấm men thuộc loại vi sinh vật có cấu tạo đơn bào, không di động, đa số sinh sản theo lối nảy chồi Trong tự nhiên, nấm men phân bố rộng rãi trong thiên nhiên nhất là trong đất, trên bề mặt của rất nhiều loại lá cây, các loại quả hay các loại lương thực, thực phẩm khác

Nhiều loại nấm men có khả năng lên men rượu, sinh khí CO2, có khả năng sinh sản nhanh chóng, tế bào chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chứa đến 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử dụng để sản xuất protein và con người cũng sử dụng nấm men để làm rượu, bia, làm bánh

mì, sản xuất nước chấm Các chủng nấm men được phân lập và sử dụng trong sản xuất cần đạt một số yêu cầu như sau:

acid cao 10 – 20%

trùng Chịu được nhiệt độ thấp 4 – 10°C hoặc >35°C

Ở điều kiện thuận lợi, nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi còn khi điều kiện bất lợi chúng có thể sinh bào tử

Trong công nghiệp sản xuất rượu vang thường sử dụng các loại nấm men chủ yếu sau:

• Saccharomyces cerevisiae

• Saccharomyces ellipsoideus

• Saccharomyces paradoxuc

• Saccharomyces lactis

Trong bài thí nghiệm này, chúng tôi sử dụng giống saccharomyces cerevisiae thuần

chủng từ phòng thí nghiệm thực hành trường đại học Công Nghiệp Thực Phẩm

Saccharomyces cerevisiae hay được sử dụng để lên men bánh mì, sản xuất rượu, bia.

Tế bào s.cerevisiae hình elip, kích thước trung bình (3-8)x(5-12) Chúng được Meysen

mô tả năm 1983 Hansen nghiên cứu năm 1948 và nhận dạng là nấm men nổi

S.cerevisiae có thể lên men được glucoza, fructoza, galactoza, sacaroza, 1/3 rafinozaa,

maltoza và các dextrin đơn giản, không lên men được lactoza, inulin

Yêu cầu của nấm men trong sản xuất rượu vang :

rượu

1.2 QUY TRÌNH THỰC HIỆN

1.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quan

1.2.2 Giải thích quy trình công nghệ

 Chuẩn bị - Cấy chuyền giữ giống và nhân giống

Tiến hành cấy truyền giữ giống từ ống giống thuần chủng Giống được lấy từ trung tâm thí nghiệm thực hành trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp Hồ Chí Minh

Giống được cấy truyền trên ống thạch nghiêng môi trường thạch Hansen Sau khi cấy vào ống thạch nghiêng giống được ủ ở nhiệt độ thường trong vòng 72 h

Nhân giống cấp 1: cho 1-2ml nước muối sinh lý vào ống giống thạch nghiêng, dùng que cấy hòa toàn bộ giống vào nước muối Hút 1ml nước này vào ống nghiệm có

lắc trong 18-24h

Sau 24h tiếp tục nhân giống cấp 2: Chuyển hoàn toàn 10ml dịch nấm men trong ống nghiệm sang bình tam giác có chứa 90ml môi trường Hansen lỏng và dịch trái cây Nuôi trên máy lắc trong 24h Việc chuyển nấm men vào bình tam giác có chứa môi trường hansen lỏng được bổ sung thêm dịch trái cây nhằm giúp nấm men quen dần với môi trường dịch lên men

Công thức môi trường Hansen:

 KH2PO4 3g

 MgSO4 4g

Ta tiến hành đếm số tế bào nấm men bằng buồng đếm hồng cầu sau 1 ngày nhân giống:

Dùng micropipet hút 1 ml canh trường nấm men cho vào ống nghiệm i chứa 9ml nước cất

tục như vậy ta được các độ pha loãng tương ứng 10-3, 10-4… Tùy số lượng vi sinh vật trong mẫu (ước đoán) mà ta pha loãng nhiều hay ít

mao dẫn tràn vào lưới đếm (chú ý: không để hình thành bọt khí trong lưới đếm hoặc tràn dịch mẫu xuống rãnh)

trong 5 ô lớn chéo nhau, chỉ đếm các tế báo nằm trong lồng ô con và những tế bào nằm trên 2 cạnh liên tiếp cùng chiều Đếm lần lượt từ ô con 1 đến ô con 16 (sử dụng vật kính 40x)

nghiệm ii có độ pha loãng

Hình 3: Nấm men saccharomyces cerevisiae trên kính hiển vi

Số tb/ml

Trong đó:

a: số tb trong 5 ô lớn

b: số ô con trong 5 ô lớn.

k: độ pha loãng mẫu

Số tb/ml (tb/ml)

Tính số ml dịch canh trường nấm men cần dùng

Vì số tế bào nấm men cần bổ sung = số tế bào nấm men trong dịch sau khi bổ sung:

 ml

Vậy ta cần bổ sung vào dịch nho 18,39 ml dịch nhân giống

 Xử lí nguyên liệu

Mục đích: Làm sạch nguyên liệu, loại bỏ bụi bẩn, vi sinh vật cũng như dư lượng thuốc trừ sâu có trong quả nho Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thu dịch

bóng không lựa chọn những quả còn non, bị dập và hư úng Ở độ chín này, trái cây có độ đường cao, hàm lượng vitamin cao, hàm lượng polyphenol thấp, có màu sắc và hương vị tốt hơn so với trái cây có độ chín kém hơn

tránh làm nát hạt

 Pha chế dịch lên men

Pha loãng dịch quả với nước không phải áp dụng đối với mọi loại quả Đối với nho, ta không cần bổ sung, nhưng đối với sơri, xoài, mận, mơ… thì phải thêm nước từ 20 – 30%

Dịch nho sau khi bổ sung dịch nhân giống đo được độ Brix bằng 14,5; thiếu đường, không đủ cơ chất để nấm men lên men tạo độ cồn cần thiết Do đó ta sử dụng

Lượng đường cần thiết bổ sung 3 lần:

tiên lên men

men

Đường cát trắng hàm lượng saccharose = 99.8% => độ bx = 99.8

Áp dụng phương pháp đường chéo

lên men rượu Nếu quá kiềm quá trình lên men sẽ không tạo rượu etylic mà thay vào đó

là hàm lượng glycerol tăng cao Sau khi đo pH dịch lên men, kết quả cho thấy dịch lên men có pH = 4.7 hoàn toàn phù hợp với khoảng pH tối ưu cho lên men rượu (từ 4 – 5) Dịch trái cây có hàm lượng đạm thấp, để tăng lượng nito cần thiết cho nấm men sử dụng

với hàm lượng 0,2-0,4 g/l

hóa, hạn chế sự phát triển cũng như tiêu diệt các vi sinh vật có hại cho quá trinh lên men

 Lên men chính

lên men quá đầy bình, phải để trống phía trên khoảng 1/3-1/4 thể tích để đề phòng khi lên men sủi bọt mạnh, dịch trai cây không bị trfo ra ngoai và nhiễm vi sinh vật không mong muốn Cũng không nên chừa trống bình quá nhiều, tạo môi trường cung cấp oxi thừa, giảm hiệu suất lên men rượu của nấm men Tránh để nhiệt độ thay đổi nhiều, hoặc nhiệt tăng cao làm nấm men ngừng hoạt động

Men giống sau khi được cấy, nhân giống qua 2 cấp được bổ sung dịch lên men với nồng độ 20 triệu tb/ml Vì vậy ta tiến hành đếm số tế bào nấm men rồi sau đó tính toán để biết được thể tích dịch nhân giống tương ứng với thể tích dịch lên men

Thời gian lên men khoảng một tuần, trong quá trình lên men theo dõi sự tạo bọt, không đóng nắp quá chặt tránh khí tạo nhiều làm bật nắp bình

Khi kết thúc lên men chính tiến hành xác định các thông số sau lên men: hàm lượng chất khô và đường sót, pH và độ acid, độ cồn của rượu

 Lên men phụ, tàng trữ và lọc trong.

Sau khi kết thúc lên men chính, rượu được tách cặn, chiết đầ chai, nút kín và trữ ở

Trong thời gian nà, cần tiến hành gạn lọc, để lắng, chiết chai vài lần để loại hết xác nấm men dưới đáy chaai, hoặc có thể lọc chân không để làm rượu trong nhanh hơn

1.3 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

1.3.1 Đánh giá chỉ tiêu cảm quan rượu vang.

Kết quả đánh giá cảm quan:

Trạng thái Chất lỏng, hơi đục, không có vật thể lạ

men, không có mùi lạ

Vị Vị chua nhẹ

Hình 5: Sản phẩm rượu vang thu được sau khi lọc.

1.3.2 Định lượng độ cồn ethanol

Cách tiến hành:

1

Lấy 250ml rượu cho vào hệ thống chưng cất Sau khi kết thúc chưng cất được

khoảng 200 ml rượu thì ngừng quá trình

Hình 6: Hệ thống chưng cất cồn

Tiếp đó, lấy rượu vừa chưng cất cho vào ống đong rồi định mức lên 100 ml bằng nước cất đã chuẩn bị sẵn trong tủ lạnh, kiểm tra nhiệt độ của rượu bằng nhiệt

Hình 8: Cồn kế đo độ cồn của rượu

Lúc này giá trị của cồn kế hiển thị ở vạch 22 Vậy mẫu rượu có độ cồn 22 độ

1.3.3 Định lượng đường khử theo phương pháp DNS.

Đường khử là các đường chứa nhóm aldehyde (-CHO) hoặc ketone (-CO) như glucose, fructose, arabinose, maltose, lactose, trong khi đó saccharose, trehalose không phải đường khử

Nguyên tắc: dựa trên cơ sở phản ứng tạo màu giữa đường khử với thuốc thử DNS.

Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử trong một phạm

vi nhất định Dựa theo đồ thị đường chuẩn glucose tinh khiết với thuốc thử DNS sẽ tinh được hàm lượng đường khử của mẫu nghiên cứu

Hóa chất: Dung dịch DNS.

+ Lấy vào becher 60 – 70 ml nước cất và 1,6g NaOH khuấy đều trên máy khuấy từ + Khi NaOH tan hết cho tiếp vào becher 1g DNS, khuấy cho tan hết

+ Sau cùng bổ sung vào dung dịch 30g muối Tatrat Na – K

+ Cho toàn bộ dung dịch vào bình định mức 100 ml, định mức đến vạch bằng nước cất

+ Đem dung dịch bảo quản trong chai nâu ở nhiệt độ 6 – 80C (dung dịch dùng trong

15 ngày)

- Dung dịch glucose 2g/l

Từ dung dịch glucose chuẩn 2g/l ta lần lượt pha thêm dung dịch chuẩn glucose với 4 loại nồng độ 0.5; 1; 1.5.Có tổng cộng 4 nồng độ glucose chuẩn để dựng đường chuẩn

Hình 9: Các nồng độ glucose chuẩn khác nhau.

Cách tiến hành:

− Pha loãng mẫu rượu khoảng 20-50 lần.

dung dịch về nhiệt độ phòng ( lặp lại 3 lần )

phân lớp

đường): lấy 5 ống nghiệm sạch, khô, trong đó có 1 ống dùng làm mẫu trắng

Hình 10: Mẫu rượu với các độ pha loãng và mẫu glucose chuẩn đem đo quang.

Kết quả đo quang:

Độ hấp thu Dung dịch glucose với các nồng độ Mẫu Dung dịch mẫu rượu