Kỹ thuật sản xuất rượu vang và Lên men sinh cồn etylic

Sự phát triển của rượu vang. Rượu vang đã xuất hiện ở Ai Cập từ khoảng 2000 năm tr.CN Đến thế kỷ thứ 6 tr.CN, cây nho xuất hiện ở vùng địa Trung Hải thuộc Pháp bây giờ Rượu vang (từ tiếng Pháp vin) là một loại thức uống có cồn được lên men từ nước nho. Đặc điểm của rượu vang là lên men không qua chưng cất. Nồng độ rượu dao động từ 818 độ, là sản phẩm có hương vị đặc trưng và có giá trị dinh dưỡng cao.

Kỹ thuật sản xuất rượu vang

Lên men sinh cồn etylic

PHẦN II

Giới thiệu chung về rượu vang

Sự phát triển của rượu vang.

-Rượu vang đã xuất hiện ở Ai Cập từ khoảng

Tác dụng của rượu vang.

- R vang đỏ sẽ giúp giảm được lão hoá khi sử dụng điều độ

- Rượu vang có lợi cho tim mạch

- Rượu vang chống vi khuẩn gây bệnh

- Rượu vang BQ trong thùng gỗ sồi có khả năng chống ung thư

 Flavonoid trong vang đỏ cao gấp 10-20 lần so với rau quả.

 Resveratrol có nhiều trong vỏ quả nho là một chất chống lão hoá

 Resveratrol còn có khả năng chống nhiễm khuẩn.

• Theo KQ NC của TS David Sinclair tại đại học Harvard vào tháng 11/2006, chất Resveratrol trong rượu vang đỏ có tác dụng ngăn cản quá trình oxy hoá của Lipoprotein - chất gây nên mảng xơ vữa động mạch, ngăn cản sự hình thành LDL (cholesterol xấu), làm tăng HDL (cholesterol tốt) đến 12%.

• Resveratrol giúp ức chế hoạt tính của enzym α-Glucosidase, làm giảm hấp thu glucose của ruột non, hạ đường huyết Resveratrollàm giảm quá trình kết dính tiểu cầu có tác dụng chống đông máu do Thí nghiệm trên chuột cho thấy chất này có thể làm tăng tuổi thọ của nhóm chuột béo phì lên đến 30% so với nhóm đối chứng.

• Trên thị trường có thuốc BoniOxy1 chứa Resveratrol, hàm lượng 250 mg, SX tại

Canada, được cấp giấy phép của Bộ Y tế BoniOxy1 giúp tránh được các nguy cơ bị bệnh tiểu đường, nhồi máu cơ tim, tai biến mạch máu não.

Rượu vang có lợi cho tim mạch

• Kết quả Điều tra dịch tễ học

• Tỷ lệ người bị bệnh tim mạch ở đối tượng uống rượu vang điều độ (1- 3 ly/

ngày) thấp hơn rất nhiều so với những người chưa bao giờ uống rượu vang

• Trong rượu vang đỏ có chứa chất chống lão hóa và chất chát

Rượu vang khi tàng trữ trong các

thùng gỗ sồi tạo ra

• Acutissimin A là một chất chống ung thư rất hiệu quả.

Trong bình thí nghiệm vô trùng, Acutissimin A có hiệu quả gấp 200 lần một loại thống chống ung thư hiện nay (thuốc Etopisode VP16)

 Rượu vang được giữ trong thùng gỗ sồi sẽ làm cho vị rượu mềm mại hơn, và ở một

số trường hợp, tạo ra hương vị ngon hơn: Chất phenol trong gỗ sồi khi tác dụng với rượu vang sẽ tạo ra mùi vanilla và vị ngọt chát của trà hay vị ngọt của hoa quả

 Gỗ sồi cũng tác động lên màu sắc của rượu: vang trắng khi lên men trong thùng gỗ

sồi sẽ có màu vàng rơm và trắng đục còn khi lên men trong thùng inox rồi ủ trong thùng gỗ sồi sẽ có màu vàng hổ phách.

Tình hình sản xuất rượu vang trên

thế giới

Thị trường rượu vang

(Theo số liệu thống kê của FAO năm 2001):

Tình hình sản xuất rượu vang ở Việt Nam.

- Rượu vang khá mới mẻ chưa được dùng phổ biến ở nước ta

- Ngành sản xuất rượu vang mới chỉ bắt đầu khoảng 20 năm trở lại đây với các sản phẩm như: vang Thăng Long,vang Thanh Ba, vang Gia Lâm…

Khái niệm

Rượu vang là loại đồ uống

có cồn được lên men trực tiếp từ quả nho hoặc dịch quả nho không qua chưng cất có độ cồn thấp (10 – 18

0)

Phân loại rượu vang.

- Phân loại theo độ ngọt:

-Phân loại theo quá trình lên men:

-Phân loại theo lượng CO 2

- Phân loại theo màu sắc

- Phân loại theo địa danh/nơi sản xuất/ quốc gia (chỉ dẫn địa lí)

Theo độ ngọt

• Rượu vang khô (dry wine)

• Rượu vang bán ngọt (semi-dry wine)

• Rượu vang ngọt (sweet wine)

Quá trình lên

men

• Rượu vang tự nhiên (Natural wine)

• Rượu vang cao độ (Fortified wine)

Rượu vang hồng (Rose wine): Rose, Vonorosso

Rượu vang đỏ (Red wine): Barbera, Cabernet Sauvignon, Claret, Carnelian

• Rượu vang không có gas (table wine)

Rượu vang có gas (sparkling wine): 2 loại Rượu vang có gas tự nhiên (do lên men tạo ra):

Champagne

Rượu vang có gas nhân tạo: Carbonated wine

Theo quốc gia

Vang đỏ: Nho Bordeaux ở Pháp

Cabernet Sauvignon ở california: vỏ dày

Merlot : vỏ mỏng

Vang trắng: Chardonnay

NGUYÊN LIỆU/ GIỐNG NHO

Wine grapes belong to the genus Vitis Within the genus, the main species are vinifera (by far the

most important), lubruscana and rotundifolia

Commercial vines tend to be Vitis vinifera grafter onto rootstocks of the other Vitis species Of

course within the species is a diversity of varieties

(cultivars) – for example, V vinifera var Cabernet

Sauvignon.

It takes approximately 4–5 years from the first

planting to yield the first truly good crop of grapes.

Harvesting of grapes is usually in the period from August through

September and October The time of harvesting has a significant role to play

in determining the sweetness/acid balance of grapes Grapes grown in warmclimates tend to lose their acidity more rapidly than do those in cooler

environs

This loss of acidity is primarily due to respiratory removal of malic acid

during maturation The other key acid, tartaric, is less likely to change in level

Ripe fruit should be picked immediately before it is to be crushed If white

grapes are picked on a hot day, they should be chilled to less than 20◦C prior to crushing, but it may be preferable to pick them by night However,

this is not the same for red wine grapes as the fermentation temperature ishigher Fruit destined for white table wine is picked when its sugar content is23–26◦Brix Grapes for red table wine have a longer hang time These valuesare selected such that there is an optimal balance between alcohol yield,

flavour and resistance to spoilage The pH values in these grapes will be 3.2–3.4 and 3.3–3.5, respectively

Harvesting is increasingly mechanical While more physical damage occurs,

it can be performed under cooler night-time conditions which is desirable,

especially for white cultivars Sulphur dioxide may be added during

mechanical harvesting

The structure of the grape is illustrated in Fig 3.5 The main features are

the skin and the flesh The skin comprises an outer 1-cell deep epidermis and

an inner 4–20-cell deep hypodermis, which is the origin of the colour and most

of the flavour compounds in the grape Sugar and acid are concentrated in theflesh The sugar content may reach as high as 28% Tartaric and malic acidsaccount for 70% of the total acids in the grape

Fig 3.5

Cấu tạo

của quả

nho

Nguyên liệu

• Thu hoạch

Sản xuất nước nho ép

• Phương pháp truyền thống/thủ công: Cho nho vào

thùng chứa lớn rồi dẫm đạp lên nho bằng chân trần nhờ vậy cuống và hạt không bị dập nát và những chất có vị lạ không tan vào nước nho.

• Máy nghiền có hai trục bằng kim loại, cao su hoặc

gỗ được trang bị thêm động cơ điện và máy sàng Bằng cách này người ta thu được bột nho nghiền

không lẫn cuống và nước nho ép không lẫn các chất

có hại cho bắt nguồn từ cuống nho.

Xử lí hỗn hợp nho nghiền

• Đối với vang đỏ, trước khi ép người ta để hỗn hợp này tự

lên men một thời gian nhằm hoà tan các hợp chất màu từ

vỏ nhờ vào sự xuất hiện của cồn

• Nếu là hỗn hợp nho có màu dùng để sx vang trắng phải

đưa vào ép ngay lập tức.

• Để hỗn hợp nho nghiền 2-3 giờ trong không khí trước CB

tiếp sẽ làm cho bột nho hoà tan và ép dễ hơn Ngoài ra,

nước nho ép còn nhận được nhiều chất thơm từ các tế bào thịt quả Nếu tiếp xúc lâu với không khí bột nho có thể bị oxy hoá quá mạnh làm ảnh hưởng tới màu sắc của vang trắng (đậm màu) Trong trường hợp này một lượng không mong muốn các chất như tanin… sẽ hoà tan vào nước nho ép.

• Xông SO2 sẽ hạn chế được hiện tượng oxy hoá không mong muốn và đôi khi cũng ức chế quá trình lên men 100 lít bột nho cần 5g SO2 (T/ư với10g kaliumpyrosulfit hoặc 100ml dung dịch H2SO3 5%).

• Các loại máy ép thường được sử dụng trong các xưởng

ép nho đều làm việc theo nguyên tắc gián đoạn:

• Máy ép thuỷ lực

• Máy ép gói

• Máy ép nằm ngang.

Yếu tố ảnh hưởng đến Hiệu suất thu hồi

• Trung bình cứ 100 kg nho cho 75-80 lít nước nho ép hay để có 100 lít nước

nho ép phải dùng tới 125-135 kg nho

Sulfurdiocide (S0 2 )trong dung dịch tồn

tại ở dạng acid sulfuro (H 2 S0 3

• sẽ hoà tan vào phức chất protein-lipit của tế bào vi sinh vật và làm chết tế bào.

• alhydrit sulfuro còn cản trở sự hô hấp của vi sinh vật, phản ứng với các sản

phẩm trung gian của các hoạt động sống của vi sinh vật, phá hoại quá trình trao đổi chất.

• SO2 Có tác dụng chủ yếu lên Vi khuẩn, nấm mốc và một

số nấm men VK lactic và acetic rất dễ bị tiêu diệt bởi

axit sulfuaro (H2S03).

• Tác dụng tiêu diệt VSV của H2S03 không chỉ phụ thuộc vào dạng vi sinh vật mà còn phụ thuộc vào lượng vi sinh vật có trong dịch

• H2S03 chỉ có hiệu lực khi ở dạng không phân li

• Tác dụng của H2S03 đồng biến với nhiệt độ nhưng nếu nhiệt độ quá cao thì dẫn tới tổn thất SO2 lớn

• H2S03 kìm hãm các enzyme xúc tác không thuận nghịch với vitamin C cho nên có tính bảo vệ vitamin C nhưng lại phá huỷ vitamin B1 kìm hãm hoạt động của các

enzyme pectinase và không ảnh hưởng tới thành phần pectin

Lượng muối chứa lưu huỳnh các loại dùng để

tương đương 1g SO2

• Natri bisunfit NaHSO 3 1,8g

• Kali bisunfit KHSO 3 3,1g

• Canxi bisunfit Ca(HSO 3 ) 2 2,0g

• Natri bisunfit Na 2 SO 3 2,5g

• Kali sunfit K 2 SO 4 1,6g

Lượng SO 2 dùng phải được kiểm

soát chặt chẽ

• Úc không qua 100mg/l,

• Anh Không lớn hơn 200ml/l

Vi sinh vật sử dụng trong sản

xuất rượu vang

• Đa số nấm men có cấu tạo đơn bào

• Sinh sản theo lối nảy chồi mỗi tế

bào có thể nảy chồi nhiều lần và ở nhiều vị trí khác nhau

• Sinh trưởng được trong điều kiện

kỵ khí

Nấm men

Đặc điểm chung

Sinh sản theo hình thức nảy chồi của nấm men

4 pha sinh trưởng của nấm men

• Pha tiềm sinh: NM thích nghi với môi trường.

• Pha logarit: NM tăng trưởng rất nhanh Trong khoảng 24 – 32 giờ, lượng sinh khối

đạt giá trị cao nhất.

• Pha cân bằng: mật độ tế bào hầu như k o thay đổi.

• Pha suy vong: Số tế bào chết đi ngày càng nhiều hơn tế bào sống.

Hoạt động của nấm men trong sản

xuất rượu vang

• Giai đoạn phát triển tăng sinh khối

• Giai đoạn hoạt động lên men rượu

• Giai đoạn kết lắng sau khi lên men.

Tốc độ kết lắng

phụ thuộc vào

Thành phần hoá học của vỏ tế bào Khi lớp

tế bào càng ít hydratcacbon manan và hàm lượng axit amin càng lớn, NM kết lắng càng nhanh.

Điều kiện môi trường khi kết thúc quá trình lên men Khi độ cồn càng cao, độ pH càng thấp, nấm men càng dễ dàng lắng xuống đáy thùng lên men

Nấm men trong sản xuất rượu vang

Schizosaccharomyces pombe Nmen

sinh màng có khả năng phân giải axit malic thành axit lactic làm cho rượu có vị chát

Các loài khác như Hancelnula, Pichia…

tạo màng trắng trên mặt rượu.

Nấm

men

thuần

khiết

 Saccharomyces vini hay S ellipsoideus chiếm tỷ lệ cao

trong nước quả lên men tự nhiên, tới 80 % tổng số các chủng thuộc giống Saccharomyces

 Saccharomyces cerevisiae hay S cerevisiae var elipsoideus chịu được nồng độ đường cao nhất, thường được dùng trong sản xuất bánh mỳ và cả trong sản xuất rượu vang

 Saccharomyces oviformis : thường được tách từ nước

quả nho cho lên men tự nhiên Được dùng để lên men dịch quả có hàm lượng đường cao để chế rượu vang chát cho chất lượng rất tốt

 Saccharomyces chevalieri : Được tách từ nước quả nho cho lên men tự nhiên hoặc từ vang non được lên men từ nước dừa hay nước cọ.

 Saccharomyces bayanus : có khả năng sinh trưởng tốt và

có thể sử dụng glyxerin để tiếp tục sinh trưởng khi môi trường cạn đường

Các yêu cầu chọn chủng nấm

men trong sản xuất vang

Có khả năng lên men tốt trong môi trường có nồng độ đường cao, cho độ cồn cao.

Có thể lên men kiệt đường.

Chịu được độ cồn cao, lên men tốt trong những khoảng pH nhất định.

Có khả năng kết lắng tốt, làm trong rượu nhanh.

Tạo cho rượu hương vị thơm ngon, không bị nhiễm mùi lạ, tạo váng trên mặt rượu.

Vi Khuẩn Leuconostoc oenos

Một loại liên cầu khuẩn Gram dương (Gr+) nằm trong hệ

vi khuẩn sinh acid lactic chịu được độ cồn và acid tương đối cao (pH tương đối thấp)

có kích thước nhỏ nhất trong các loài vi khuẩn lactic có ở trong vang

đường kính tế bào của chúng thường nhỏ hơn 0,7 µm

Sau 5 ngày nuôi cấy trên môi trường đặc Leuconostoc

oenos tạo ra các khuẩn lạc rất bé, trong mờ

Phát triển thích hợp trên môi trường acid nhưng rất khó nuôi cấy trên môi trường nhân tạo

Có khả năng lên men D-glucose thành D-lactic lượng D-lactic tạo thành so với lượng acid tổng số của loài

Leuconostoc oenos đạt ≥ 95%, còn ở các loài khác chỉ đạt

Vai trò của Leuconostoc oenos

trong quá trình sản xuất vang

acid L- malic bị phân giải thành L- lactic

và CO2 để tạo cho vang có độ chua thích hợp cũng như vị đắng dịu

acid citric được chuyển thành acid acetic,

acetaldehyde, diacetyl, acetoin, butylen glucol và CO2 là những chất quan trọng trong hình thành hương của vang

Theo tiêu chuẩn, hàm lượng cao nhất của axit bay hơi trong vang

Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng

Acid malic là chất cảm ứng cho sự hình thành enzyme

malolactic vì vậy môi trường bắt buộc phải có thành phần

này, đối với dạng D là 10g/l và L là 5g/l Nếu lượng acid

này≥10g/l thì sẽ có tác dụng ức chế

Acid lactic ức chế sự sinh trưởng và phát triển của

Leuconostoc oenos ở nồng độ 0.5g/l

acid citric với nồng độ 2-7.5 g/l có tác dụng kích thích sự sinh

trưởng và phát triển của Lcn oenos

pH 4.5 thích hợp cho sự chuyển hóa glucose để Lcn oenos

phát triển về sinh khối

pH 3.1 thích hợp cho sự chuyển hóa acid malic ở giai đoạn

lên men malolactic

fructose có tác dụng kích thích Lcn oenos sinh trưởng mạnh

nhất, glucose yếu nhất

Làm trong vang

• Yêu cầu đối với vang chai là:

– Trong vắt

• Không bị lắng cặn ngay cả khi bảo quản trong nhiều năm.

• (Đối với vang đỏ thì có ngoại lệ: cho phép chút ít lắng cặn của chất màu, một

trường hợp bất khả kháng).

Một số chất trợ lắng thông dụng

• Gelatin: áp dụng cho vang có nhiều tanin Gelatin là

hợp chất chứa protein hoà tan tốt trong vang và tích điện dương

• Tanin tích điện âm, kể cả các chất giống với chất

mùn màu đen của vang đã bị biến màu nâu Các

chất có điện tích trái dấu sẽ hút nhau, kéo theo các chất cặn khác như nấm men, vi khuẩn, protein,

thịt quả còn sót và nhanh chóng lắng xuống đáy

thiết bị

• Vang trong mau chóng và đỡ chát, đỡ khé cổ

• Nếu vang nghèo tanin thì phải bổ sung tanin.

Tanin – gelatin: Trước khi cho gelatin người ta phải bổ

sung một lượng tương ứng tanin tinh khiết

• Cách tiến hành: Trước khi cho chất trợ lắng phải thí nghiệm xem hàm lượng tanin

hiện có trong vang và phải bổ sung với lượng bao nhiêu là thích hợp Nếu không làm như vậy có thể dẫn đến sai lầm bởi vì dùng sai lượng sẽ không có tác dụng, thậm chí phản tác dụng và vang sẽ đục hơn do chất trợ lắng không kết lắng mà chỉ lơ lửng ở trong vang.

• Đối với vang trắng thì lượng tanin và gelatin thường dùng ở giá trị ngang nhau, từ

2-10 g cho 2-100 lít vang Đối với vang táo thì phải dùng lượng lớn hơn, tới 30 g/2-100 lít vang Các chất trợ lắng được hoà tan trong vang ở hai thiết bị khác nhau: Tanin hoà tan rất nhanh chóng ở nhiệt độ phòng; gelatin cũng hoà tan nhanh nhưng ở nhiệt độ

40 o C.

• Trước hết cho dung dịch tanin vào vang, trộn đều, sau đó mới cho dung dịch gelatin và

khuấy tiếp Sau khi trộn đều nên lấy mẫu cho vào chai trắng để theo dõi kết quả lắng cặn để khỏi phải lấy mẫu nhiều lần từ thùng chứa.

• Tuỳ theo độ lớn và hình dạng của kết tủa mà thời gian lắng có thể rất khác nhau

Nhưng nhìn chung sau 1-2 tuần bổ sung chất trợ lắng vang đã trở nên trong hoàn

toàn Khi dùng hỗn hợp tanin – gelatin không nên kéo dài thời gian lắng quá 6 tuần vì các chất kết lắng chứa protein sẽ bị tái hoà tan và ảnh hưởng tới vị của vang.