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.. Thiết bị và [r]
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
NHO
1.1 Giới thiệu chung về nho
Nho là loại quả thuộc họ Vitaceae, mọc trên cây dạng dây leo thân gỗ Quả nho thường phát triển thành chùm, với số lượng từ 6 đến 300 quả, có màu sắc đa dạng như đen, lam, vàng, lục, đỏ-tía và trắng Khi chín, nho có thể được ăn tươi hoặc sấy khô để làm nho khô, và còn được sử dụng để sản xuất rượu vang, thạch nho, nước quả và dầu hạt nho.
Phân loại khoa học của nho:
Hiện nay, có nhiều loài nho như Vitis vinifera, Vitis labrusca, Vitis riparia và Vitis lincecumii, nhưng Vitis vinifera là loài phổ biến nhất, chiếm hơn 90% tổng sản lượng nho thu hoạch hàng năm trên toàn cầu.
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 Grenache, hay còn gọi là Garnacha trong tiếng Tây Ban Nha, là loại nho chủ yếu được sử dụng để sản xuất rượu vang hồng Giống nho này được trồng phổ biến ở Tây Ban Nha, miền Nam nước Pháp, Ý, California và Australia.
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.
Cuống nho chiếm từ 3-6% trọng lượng quả và chứa các hợp chất hóa học quan trọng như tannin và muối kali Tannin trong cuống nho có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hương vị của rượu vang thành phẩm.
Hình 3: Cấu tạo của quả nho
Vỏ nho: chiếm 7 – 11% quả gồm:
Lớp vỏ cutin của nho được bao phủ bởi một lớp sáp bên ngoài, giúp chống thấm nước và bảo vệ trái cây khỏi các chấn thương cơ học, thời tiết khắc nghiệt, mất nước, nhiễm nấm mốc và tác động của 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) của nho bao gồm hai vùng khác nhau: vùng tế bào hình chữ nhật và vùng tế bào hình đa giác Khi nho chín, các tế bào này chứa lượng hợp chất phenolic cao, chủ yếu là tanin, chất màu và chất hương Hàm lượng các hợp chất này ảnh hưởng trực tiếp đến hương, vị và màu sắc của quả nho, do đó chúng có vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng và cảm quan của rượu.
Thành tế bào của vỏ nho (CW) bao gồm các polysaccharide trung tính như cellulose, xyloglucan, arabinan, galactan, xylan và manan, chiếm 20% là các chất pectin acid (trong đó 62% là dạng methyl ester), khoảng 15% proanthocyanidin không tan và dưới 5% protein cấu trúc CW được cấu tạo từ ba lớp màng chính: lớp phiến mỏng bên ngoài, CW chính và CW thứ cấp.
- Phiến mỏng bên ngoài có chức năng liên kết các tế bào với nhau, chủ yếu được cấu thành từ pectin
CW là thành tế bào dày hơn so với phiến mỏng bên ngoài, bao gồm ba thành phần chính Thành phần đầu tiên là cellulose cơ bản (8-25%) và xyloglucan (25-50%), đóng vai trò như lớp khung sườn cho thành tế bào Thành phần này xen kẽ trong một mạng lưới của thành phần thứ hai, polysaccharide pectin (10-35%) Cuối cùng, phần thứ ba bao gồm các protein cấu trúc (10%).
CW thứ cấp là lớp thành dày hơn lớp thành chính, chủ yếu cấu thành từ vi sợi cellulose tổ chức thành các bó song song (40-80%) Nó cũng chứa hemicellulose (10-40%), pectin và một số lignin (5-25%) Nghiên cứu gần đây cho thấy các hợp chất phenol có liên kết phức tạp với polysaccharide của CW, được lưu giữ trong các không bào hoặc liên kết với nhân tế bào thông qua các liên kết hóa học và tương tác vật lý.
Thịt nho chiếm 80 – 85% trọng lượng quả và là thành phần chính tạo ra dịch nho Thịt nho được chia thành hai phần: phần bên ngoài gồm các mô giữa hypodermis và bộ phận ngoại biên, và phần bên trong là các mô giữa bộ phận ngoại biên và bộ phận quanh trục Hầu hết các tế bào trong phần thịt có hình tròn hoặc dạng trứng, chứa không bào lớn và các hợp chất phenol.
Hạt nho chiếm 2-6% trọng lượng của quả, bao gồm ba phần chính: vỏ hạt, nội nhũ và phôi Nội nhũ là phần lớn của hạt nho, có vai trò nuôi dưỡng phôi thai trong giai đoạn đầu phát triển Vỏ hạt chứa lượng tannin cao, và nếu tannin này được chiết xuất vào dịch nho, sẽ tạo ra rượu vang có vị chát mạnh Hơn nữa, hạt nho còn chứa dầu, và nếu dầu này lẫn vào rượu vang, sẽ làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm.
Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g nho
Năng lượng 288 kJ (69 kcal) Carbohydrates 18.1 g Đường 22 g
Thiamine (vit B1) 0.069 mg Riboflavin (vit B2) 0.07 mg Niacin (vit B3) 0.188 mg Pantothenic acid (B5) 0.05 mg
Bảng 2: Thành phần hóa học trong 100g nho
Nước 75.0 Đường (fructose, glucose và một ít saccharose) 22.0 Alcohols (ethanol với hàm lượng vết của terpenes, glycerols và rượu bậc cao) 0.1
Acid hữu cơ (tartaric, malic, và một ít lactic, succinic, oxalic,…) 0.9Khoáng (potassium, calcium và một ít sodium, magnesium, iron,…) 0.5
Phenols (các flavonoid như là các chất màu cùng các nonflavonoid như connamic acid vanillin) 0.3
Các hợp chất chứa nitơ (protein, amino acid, humin, amide, ammonia,…) 0.2
Các hợp chất hương (các ester như ethyl caproate, ethyl butyrate,
Nho chủ yếu chứa hai loại đường là glucose và fructose, với tỷ lệ thường bằng nhau khi trái chín Mặc dù còn có các loại đường khác, nhưng hàm lượng của chúng trong nho là không đáng kể.
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.
Trong dịch nho, đường được phân thành hai nhóm chính: đường lên men và đường không lên men Nhóm đường lên men bao gồm glucose, fructose và saccharose, trong khi nhóm đường không lên men chủ yếu là đường pentose như L-arabinose, D-xylose và D-ribose.
1.4.2 Pectin, gum, và các polysaccharide có liên quan
Pectin, gum và các polysaccharide liên quan là các polymer có vai trò liên kết tế bào thực vật Pectin, thuộc nhóm carbohydrate, là hỗn hợp phức tạp của polysaccharide và các dẫn xuất của chúng Hầu hết pectin có tính chất keo và có thể đông tụ dưới những điều kiện nhất định Sự hiện diện của pectin ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất và độ nhớt của rượu vang thành phẩm.
Trong nho, hai loại acid hữu cơ chủ yếu là acid tartaric và acid malic, chiếm hơn 90% tổng lượng acid có trong trái nho Bên cạnh đó, nho còn chứa các acid khác như acid citric, acid acetic và acid gluconic Đặc biệt, acid acetic là loại acid dễ bay hơi, trong khi các acid còn lại không có tính chất này.
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
Tính chất sinh học của Saccharomyces cerevisiae cho thấy nó có khả năng ức chế các vi sinh vật khác và phát triển vượt trội trong môi trường dịch nho nghiền.
Saccharomyces cerevisiae là loại nấm men dại có khả năng thích nghi nhanh chóng với môi trường Nó có thể chịu được nhiệt độ trong khoảng từ 10 đến 35 độ C Mặc dù thành phần dinh dưỡng của nó đơn giản, nhưng cần bổ sung thêm nitrogen do hàm lượng nitơ trong nho không đủ để hỗ trợ sự phát triển của nấm men.
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.
Rượu vang có nồng độ cồn 14% với acid dễ bay hơi từ 0.2 đến 0.4g/l Quá trình lên men malolactic diễn ra hiệu quả khi sử dụng giống men ICV D47, góp phần cải thiện tính chất cảm quan của rượu nhờ sự tham gia của enzyme β-glucosidase.
Non-saccharomyces: sử dụng các chủng thuần khiết như Torulaspara delbrueekii, Candida stellata, Kloeckera, Pichia,…
Vi khuẩn lên men malolactic chủ yếu là các chủng thuộc loài Oenococcus oeni, trong đó chế phẩm LALVIN 31 được nhóm chọn lựa để sử dụng.
Nguồn gốc: LALVIN 31 là chế phẩm thuộc viện Kỹ thuật Vin (ITV), Pháp
Chất sinh học của vi sinh vật này cho thấy khả năng chịu đựng pH thấp (từ 3.1 trở lên) và nhiệt độ thấp trong khoảng 13°C đến 24°C Nó cũng có khả năng chịu cồn tốt với nồng độ tối đa lên đến 14% v/v Tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật này được đánh giá là vừa phải, đồng thời khả năng hình thành biogenic amine rất thấp.
Rượu vang LALVIN 31 có tính chất giúp kiểm soát màu sắc sản phẩm một cách dễ dàng và ổn định Ngoài ra, quá trình lên men ở nhiệt độ thấp còn mang lại sự cân bằng cảm quan tốt hơn cho rượu.
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.
Tất cả các tinh thể đều có màu trắng ngà, không chứa hạt có màu sẫm hơn Khi hòa tan trong nước cất, dung dịch sẽ trở nên trong suốt.
Bảng 4: Chỉ tiêu hóa lý
Chỉ tiêu Đường cát trắng hạng 2
Hàm lượng saccharose, tính bằng % chất khô, không nhỏ hơn 99.48 Độ ẩm, tính bằng % khối lượng, không lớn hơn 0.08
Hàm lượng đường khử, tính bằng % khối lượng, không lớn hơn 0.13
Hàm lượng tro, tính bằng % khối lượng, không lớn hơn 0.10 Độ màu, tính bằng độ Stame, không lớn hơn 5.00
Mục đích sử dụng: hiệu chỉnh dịch nho trước khi lên men
Bảng 5: Chỉ tiêu chất lượng của (NH 4 ) 2 HPO 4 Đặc điểm Giá trị
Thành phần không hòa tan trong nước % < 0.1
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 Đặc điểm Giá trị
Cảm quan Tinh thể không màu, trong mờ hoặc bột tinh thể, hạt nhỏ màu trắng; không mùi. Hàm lượng acid tartaric > 99,5 %
3.4 Chất hỗ trợ kỹ thuật
Mục đích sử dụng của sản phẩm bao gồm việc ức chế vi sinh vật, ngăn chặn sự thay đổi màu sắc, và kiềm chế quá trình oxy hóa 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 4-
12:2010/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - Chất bảo quản.
Bảng 7: Chỉ tiêu chất lượng của K 2 S 2 O 5 Đặc điểm Giá trị
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 của việc bổ sung vào dịch nho là nhằm ngăn ngừa sự đông tụ của một số protein trong quá trình bảo quản, từ đó giúp duy trì sự trong suốt của sản phẩm.
Dạng bột màu trắng hoặc trắng nhạt, có cấu trúc rỗng, xốp
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
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI THÍCH QUY TRÌNH
NGHIỀN/CHÀ VÀ TÁCH CUỐNG
Quá trình này có mục đích công nghệ là khai thác.
Quá trình này phá vỡ mô và tế bào nho, giải phóng dịch bào và các chất chiết, đồng thời tách một phần cuống nho 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.
Khi dịch bào được giải phóng, hệ vi sinh vật trên nguyên liệu sẽ dễ dàng hấp thu cơ chất và phát triển Tuy nhiên, nếu quá trình nghiền diễn ra nhanh, những biến đổi sinh học sẽ không đáng kể.
1.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Thiết bị bao gồm các bộ phận chính như thùng nạp nguyên liệu, hai trục nghiền và thùng chà tách cuống Thùng chà tách cuống có hình trụ nằm ngang, với thân lưới và các thanh gạt trên trục quay Khi hoạt động, chùm nho được đưa vào giữa hai trục nghiền, làm giảm kích thước nguyên liệu Sau khi nghiền, sản phẩm sẽ trượt qua máng và vào thùng chà tách cuống, nơi nguyên liệu tiếp tục được chà và tách cuống nhờ vào tác động của các thanh gạt Hỗn hợp thịt nho, vỏ, hạt và nước sẽ đi qua các ô lưới và được vis tải đưa ra ngoài, trong khi cuống nho được lấy ra qua cửa thoát.
Hình 5: Thiết bị nghiền/chà và tách cuống
Thùng chứa nguyên liệu là nơi lưu trữ nguyên liệu trước khi chế biến, trong khi trục nghiền giúp nghiền nát nguyên liệu thành dạng nhỏ hơn Máng dẫn nguyên liệu đóng vai trò chuyển tiếp nguyên liệu đến thùng quay có thân lưới, nơi diễn ra quá trình tách lọc Thùng quay và trục quay hoạt động cùng nhau để tạo ra chuyển động cần thiết cho quá trình này Trục vis hỗ trợ trong việc vận chuyển nguyên liệu, trong khi cửa tháo cuống nho và cửa tháo hỗn hợp dịch nho, thịt nho, vỏ nho và hạt nho giúp quá trình thu gom và xử lý sản phẩm cuối cùng diễn ra hiệu quả.
Lực tác động của thiết bị nghiền/chà lên trái nho càng lớn, kích thước bán thành phẩm thu được sẽ càng nhỏ Mặc dù hiệu suất thu hồi chất chiết tăng lên, nhưng chất lượng dịch nho lại giảm đi.
Để điều chỉnh mức độ nghiền nho trong sản xuất, cần thay đổi vận tốc quay của trục lăn và khoảng cách giữa hai trục lăn Vận tốc quay cao hơn và khoảng cách giữa các trục lăn nhỏ hơn sẽ dẫn đến kích thước nho sau quá trình nghiền giảm xuống.
Module cắt (M) khi nghiền nho bằng thiết bị nghiền hai trục có tốc độ quay khác nhau được tính như sau:
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.
SULFITE HÓA
Quá trình này có mục đích công nghệ là chuẩn bị và bảo quản.
SO2 giúp ức chế hệ enzyme và vi sinh vật trong nguyên liệu, từ đó cải thiện quá trình lên men ethanol bởi nấm men giống Đồng thời, nó cũng ngăn chặn sự thay đổi màu sắc do các phản ứng enzyme và phi enzyme.
2.2 Các biến đổi trong quá trình
Trong dịch nho, khí SO2 tồn tại chủ yếu dưới hai dạng: khoảng 10-20% ở dạng tự do (bao gồm bisulfite hoặc H2SO3 hòa tan) và 80-90% ở dạng liên kết, tạo phức với các phân tử chứa nhóm carbonyl như aldehyde, ketone, đường và các dẫn xuất của đường Sản phẩm của SO2 ở dạng liên kết sẽ khác nhau tùy thuộc vào bản chất hóa học của các phân tử chứa nhóm carbonyl tham gia phản ứng.
Chỉ có SO2 ở dạng tự do mới có khả năng ức chế vi sinh vật và ngăn chặn quá trình oxy hóa, trong khi SO2 ở dạng liên kết không có những đặc tính này.
SO2 đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình lắng của dịch nho bằng cách ức chế hệ vi sinh vật có trong nguyên liệu, ngăn chặn hiện tượng lên men tự nhiên sau khi nghiền xé Theo Navarre (1994), sự can thiệp này giúp tăng cường hiệu quả và tốc độ lắng của các cấu tử lơ lửng trong dịch nho.
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.
NGÂM
Quá trình này có mục đích công nghệ là khai thác và hoàn thiện.
Quá trình ngâm giúp nâng cao hiệu suất trích ly các chất chiết từ thịt và vỏ nho vào dịch nho, đồng thời cải thiện các chỉ tiêu hóa lý của dịch nho.
3.2 Các biến đổi trong quá trình
Các hợp chất hòa tan trong nước từ phần thịt và vỏ nho sẽ được chiết xuất vào dịch nho, bao gồm các chất có phân tử lượng nhỏ như đường đơn giản, acid amin, acid hữu cơ, muối khoáng, và các phân tử lớn như pectin, enzyme, hợp chất phenolic, cùng với các cấu tử hương và tiền hương.
Một số chất chiết có khả năng tái hấp phụ lên bề mặt pha rắn trong hỗn hợp, chẳng hạn như vỏ nho Hiện tượng này gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất thu hồi chất chiết trong quá trình ngâm.
- Hóa học: có thể xảy ra một số phản ứng hóa học.
Trong môi trường có oxy, các hợp chất phenolic trong dịch nho sẽ bị oxy hóa, dẫn đến sự hình thành các sản phẩm oxy hóa Những sản phẩm này có khả năng tham gia vào các phản ứng ngưng tụ, từ đó làm thay đổi giá trị cảm quan của dịch nho, bao gồm màu sắc và vị.
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.
Enzyme pectinase thuộc nhóm depolymer hóa có khả năng xúc tác phản ứng phân cắt mạch phân tử pectin, giúp giảm phân tử lượng và độ nhớt của hỗn hợp Sự biến đổi này mang lại lợi ích trong việc tăng cường quá trình trích ly chất chiết khi độ nhớt giảm.
Enzyme pectin esterase xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester trong phân tử pectin, dẫn đến việc giải phóng methanol Hệ quả của quá trình này là hàm lượng methanol trong dịch nho tăng lên.
Hỗn hợp nho sau khi nghiền và tách cuống chứa hệ vi sinh vật, chủ yếu là nấm men và vi khuẩn, sẽ tiêu thụ chất dinh dưỡng trong nước nho để phát triển và tạo ra các sản phẩm trao đổi chất ngoại bào Những biến đổi sinh học này có thể gây hại, ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu vang và chất lượng sản phẩm cuối cùng.
3.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Thiết bị hình trụ đứng này được trang bị bộ phận khuấy đảo và chứa tác nhân hiệu chỉnh nhiệt độ ở phía trên, cùng với trục vít ở phía dưới để tháo bã Thân trụ có hai đáy hình côn, trong đó đáy bên trong có mặt lưới ngăn bã khi tháo dịch lỏng Vỏ áo không liên tục xung quanh thân và đáy giúp hiệu chỉnh nhiệt độ trong quá trình ngâm Động cơ gắn trên đỉnh thiết bị kết nối với trục thân trụ để truyền động cho bộ phận khuấy.
Sau khi quá trình ngâm kết thúc, dịch nho sẽ được tháo ra qua cửa đáy, trong khi phần bã gồm vỏ và hạt nho sẽ tập trung ở khu vực trên đáy lưới Tiếp theo, nhờ vào hoạt động của vít tải, phần bã này cũng sẽ được tháo ra ngoài qua cửa đáy.
Quá trình ngâm nho để sản xuất rượu vang đỏ và vang hồng diễn ra ở nhiệt độ thấp, không vượt quá 20 độ C, trong khoảng thời gian từ 10 đến 36 giờ Sau khi ngâm, một phần dịch nho rỉ được tách ra để sản xuất vang hồng, trong khi phần rắn được ép để thu hồi dịch ép Phần dịch nho rỉ còn lại kết hợp với dịch ép sẽ được dùng để sản xuất rượu vang đỏ.
Trục vis tháo bã là một phần quan trọng trong thiết bị, kết hợp với thùng hình trụ để chứa nguyên liệu Bộ phận khuấy và điều chỉnh nhiệt độ giúp kiểm soát quá trình sản xuất hiệu quả Dao tháo bã được sử dụng để tách bã ra khỏi sản phẩm, trong khi van lấy mẫu cho phép kiểm tra chất lượng Ống xoắn hỗ trợ trong việc điều chỉnh nhiệt độ, đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu Cuối cùng, cửa tháo bã và sản phẩm giúp quá trình thu hồi và xử lý diễn ra thuận lợi.
TÁCH DỊCH NHO RỈ
Quá trình có mục đích công nghệ là chuẩn bị và hoàn thiện.
Quá trình tách biệt dịch nho và bã nho rất quan trọng, nhằm thu được dịch nho rỉ giàu dinh dưỡng, đặc biệt là các loại đường cần thiết cho quá trình lên men của nấm men vang Việc này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tối ưu hóa giá trị dinh dưỡng của dịch nho.
4.2 Các biến đổi trong quá trình
Sau khi tách, chúng ta thu được dịch nho và bã nho, trong đó dịch nho có sự khác biệt so với hỗn hợp ban đầu về các chỉ tiêu vật lý như màu sắc, độ trong và 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 hình trụ đứng với đáy nón có cửa đáy rộng, giúp dễ dàng tháo sản phẩm Bên trong, ống lưới được thiết kế để tạo kênh thoát dịch nho rỉ và có khả năng tháo ráp tiện lợi.
Trước khi bắt đầu quá trình, ống lưới (3) được lắp vào thiết bị Hỗn hợp dịch nho, vỏ và hạt nho được nạp qua cửa số (2) Dưới tác động của trọng lực, pha rắn tập trung ở đáy nón, trong khi pha lỏng đi qua ống lưới (3) và thoát ra qua cửa (5) Sau khi hoàn tất quá trình tách dịch nho, ống lưới (3) được tháo ra, và pha rắn gồm vỏ và hạt nho được lấy ra qua cửa (6) để ép tách dịch nho ép.
Áp suất là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trở lực trong quá trình tách dịch nho rỉ Khi áp suất tăng từ 0 đến 100 kPa, trở lực R cũng tăng nhưng tốc độ thu hồi dịch nho rỉ vẫn cải thiện Tuy nhiên, khi áp suất vượt quá 100 kPa, trở lực R tăng đáng kể, dẫn đến sự giảm tốc độ thu hồi dịch nho rỉ.
Tỷ lệ phần diện tích được đục lỗ so với tổng diện tích bề mặt đáy lưới: 10%, = 4-5mm.
TÁCH CẶN VÀ LÀM TRONG
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
Sau khi xử lý, cặn sẽ được tách ra khỏi dịch trong, dẫn đến sự khác biệt về các đại lượng vật lý như tỷ trọng và độ nhớt của dịch so với trạng thái ban đầu.
Nếu thời gian xử lý kéo dài, nhiều biến đổi hóa sinh và sinh học có thể xảy ra.
Trong quá trình lắng, enzyme từ nguyên liệu nho xúc tác các phản ứng quan trọng như thủy phân pectin và protein, giúp giảm độ nhớt và tăng độ bền keo của sản phẩm Phản ứng thủy phân protein còn làm tăng hàm lượng peptide mạch ngắn và acid amin, cung cấp nguồn nitơ cho nấm men trong quá trình lên men Tuy nhiên, phản ứng oxi hóa các hợp chất phenolic lại có tác động tiêu cực đến chất lượng rượu vang.
Các vi sinh vật có trong dịch nho sẽ hoạt động trong suốt thời gian xảy ra quá trình lắng.
Do quá trình sulfite hóa trước đó, hầu hết các enzyme và vi sinh vật đã bị ức chế, dẫn đến 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 hình trụ đứng này được thiết kế với cửa nạp dịch lỏng và cửa tháo bã ở đáy Sau khi quá trình lắng kết thúc, dịch lỏng sẽ được bơm ra qua một đường dẫn từ bên ngoài.
1-Cửa nạp nguyên liệu; 2-Cửa tháo pha lỏng; 3-Cửa tháo bã
Để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật và các phản ứng hóa học không mong muốn, dịch nho thường được làm lạnh xuống 5 – 10 độ C trước khi đưa vào thiết bị lắng Tuy nhiên, nhiệt độ thấp làm tăng độ nhớt, dẫn đến giảm tốc độ lắng Để khắc phục tình trạng này, bentonite được sử dụng để hỗ trợ quá trình lắng, khi hòa tan trong nước, bentonite tạo ra huyền phù với các phân tử tích điện âm, liên kết với protein tích điện dương trong dịch nho.
Sử dụng bentonite trong quá trình lắng giúp tách protein và enzyme tyrosinase khỏi pha lỏng, đồng thời giảm nồng độ anthocyanin, làm giảm cường độ màu của rượu vang Các protein hòa tan trong dịch nho làm tăng độ nhớt, từ đó làm chậm quá trình lắng của các cấu tử rắn Độ đục của dịch nho sau xử lý với bentonite dao động từ 50 – 250 NTU; nếu thấp hơn 50 NTU, quá trình lên men diễn ra chậm, còn nếu cao hơn 250 NTU, rượu vang có thể phát sinh mùi cỏ Bentonite cũng có khả năng hấp phụ thuốc diệt nấm, giúp loại bỏ tạp chất trong dịch nho.
(*Tùy theo chất lượng của huyền phù ban đầu và cấu hình thiết bị sử dụng mà thời gian lắng thường dao động trong khoảng 8 – 16h.)
HIỆU CHỈNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ HỢP CHẤT TRƯỚC KHI LÊN MEN VANG
Quá trình hiệu chỉnh hàm lượng một số chất trước khi lên men vang để chuẩn bị cho quá trình lên men được diễn ra thuận lợi hơn.
6.2 Các biến đổi trong quá trình
Chủ yếu là các biến đổi về hóa lý như độ chua (pH) dịch nho, hàm lượng đường, hàm lượng các hợp chất N…
Mục đích của việc hiệu chỉnh độ chua của dịch nho là nhằm đạt được pH tối ưu cho sự phát triển của nấm men vang Độ chua này được đo bằng số gram axit sulfuric hoặc axit tartaric có trong một lít mẫu dịch nho.
Tăng độ chua dịch nho
Dịch nho có độ chua thấp dễ bị nhiễm vi sinh vật, điều này ảnh hưởng đáng kể đến giá trị cảm quan và độ bền sinh học của vang hồng thành phẩm.
Phương pháp sử dụng acid hữu cơ để tăng độ chua đang trở nên phổ biến, trong đó tartaric acid là loại acid thường được sử dụng nhất Đây là một trong hai loại acid đường có hàm lượng cao nhất trong quả nho Tartaric acid ít bị vi sinh vật chuyển hóa, vì vậy việc sử dụng loại acid này giúp tăng độ chua mà không ảnh hưởng xấu đến chất lượng của vang thành phẩm.
Giảm độ chua dịch nho
Khi nho chưa đạt độ chín tối ưu, hàm lượng acid hữu cơ, đặc biệt là acid malic, sẽ tăng cao hơn so với acid tartaric Để giảm độ chua của dịch nho, cần phải giảm lượng hai loại acid này trong dịch.
Phương pháp phổ biến hiện nay để xử lý là sử dụng hóa chất, đặc biệt là calcium carbonate (CaCO3) và kali bicarbonate (KHCO3) Hai loại muối này sẽ kết tủa khi phản ứng với acid tartaric.
6.2.2 Hiệu chỉnh hàm lượng đường
Nhà sản xuất thường tăng hàm lượng đường trong dịch nho để thúc đẩy quá trình lên men, đạt độ cồn mong muốn và điều chỉnh vị ngọt Để tạo ra nồng độ ethanol 1% v/v, nồng độ đường cần đạt 18 g/l Tuy nhiên, trong một số trường hợp, dịch nho có thể có nồng độ đường thấp hơn yêu cầu, buộc các nhà sản xuất phải bổ sung đường vào dịch nho.
Phương pháp đơn giản nhất để bổ sung đường vào dịch nho là sử dụng đường saccharose tinh luyện, vì giá thành của nó thấp hơn so với glucose và fructose Nấm men có khả năng chuyển hóa saccharose nhờ enzyme β-fructofuranosidase Để tạo ra 1% v/v ethanol, cần bổ sung từ 16 đến 19 g/l saccharose, tuy nhiên cần tính toán lượng saccharose sao cho nồng độ ethanol không vượt quá 2% v/v.
Thời điểm bổ sung: trước khi cấy giống hoặc cuối pha sinh trưởng logarith của nấm men vang.
6.2.3 Hiệu chỉnh hàm lượng hợp chất nitrogen
Khi hàm lượng nitrogen trong dịch nho thấp, quá trình lên men vang diễn ra chậm Để cải thiện tình trạng này, nhà sản xuất có thể bổ sung hợp chất chứa nitrogen, thường là các nguồn vô cơ giá rẻ như diammonium phosphate (NH4)2HPO4 hoặc ammonium sulfate (NH4)2SO4.
Các hợp chất nitrogen được bổ sung vào dịch nho ở 2 thời điểm: trước khi cấy giống và sau khi cấy giống 2 – 3 ngày.
Oxygen là yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng và tăng sinh khối của nấm men vang, thường được bổ sung từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 3 của quá trình lên men Đây là giai đoạn cuối của pha sinh trưởng logarith, lúc này cũng là thời điểm thích hợp để bổ sung các hợp chất nitrogen hoặc đường saccharose vào dịch lên men.
6.2.5 Bổ sung một số thành phần khác
Các thành phần bổ sung như vitamin, khoáng chất và yếu tố sinh trưởng vào dịch nho giúp nấm men phát triển nhanh chóng và hiệu quả.
6.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Quá trình hiệu chỉnh diễn ra trong thùng chứa dịch nho trước khi lên men, bằng cách hòa tan hóa chất vào nước và trộn hỗn hợp này vào dịch nho để chuẩn bị cho quá trình lên men.
LÊN MEN ETHANOL
Quá trình lên men ethanol là một bước quan trọng trong sản xuất rượu vang, nhằm chế biến dịch nho Sau khi trải qua quá trình này, thành phần hóa học của dịch nho sẽ được biến đổi sâu sắc, dẫn đến sự hình thành rượu vang.
7.2 Các biến đổi trong quá trình
- Vật lý: có sự thay đổi về thể tích và tỷ trọng của dịch nho, nhiệt độ tăng do sự phát triển của nấm men.
Trong quá trình lên men ethanol, độ chua (pH) của dịch nho sẽ có sự thay đổi đáng kể, dẫn đến sự biến đổi sâu sắc về thành phần hóa học Quá trình này chủ yếu diễn ra qua sự chuyển hóa từ đường sang ethanol, đồng thời hình thành các sản phẩm phụ như acetaldehyde và rượu cao phân tử Ngoài ra, trong quá trình lên men còn diễn ra các chu trình chuyển hóa quan trọng như chu trình đường phân.
Trong quá trình lên men, nhiều sản phẩm trao đổi chất được sinh ra và thải ra ngoài, bao gồm acid hữu cơ, acid béo, rượu cao phân tử, methanol, polyol, các hợp chất carbonyl, ester, hợp chất chứa lưu huỳnh, urea, bioamine và ethylcarbamate.
- Các acid hữu cơ được tổng hợp là pyruvic, lactic, acetic, succinic, fumaric, oxaloacetic… Các acid béo cần quan tâm là ba acid béo no: caproic (C6), caprylic (C8) và capric (C10).
Acetic acid Lactic acid Succinic acid
- Các rượu cao phân tử được tổng hợp là n-propanol, isobutyl alcohol (2-methyl- propan-1-ol), amyl alcohol (2-methyl-butane-1-ol, 3-methyl-butane-1-ol)…
CH 3 n-propanol 2-methyl-butane-1-ol 3-methyl-butane-1-ol
- Methanol có mặt trong rượu vang có nguồn gốc từ thành phần pectin trong nho nguyên liệu Đây là sản phẩm thủy phân các gốc methoxyl trong pectin.
- Các polyol trong rượu vang đáng chú ý là glycerol và butane-2,3-diol.
- Các hợp chất carbonyl trong rượu vang rất đa dạng Người ta đã phát hiện khoảng
25 aldehyde và 20 ketone trong rượu vang Tiêu biểu là acetaldehyde (aldehyde), butane-2,3-dione và pentane-2,3-dione (ketones).
Acetaldehyde Butane-2,3-dione (Diacetyl) Pentane-2,3-dione
Trong rượu vang, đã phát hiện ra 163 loại hợp chất esters, tương tự như các hợp chất carbonyl Các esters này có thể được phân chia thành hai nhóm chính: esters giữa ethanol và axit, cùng với esters giữa axit acetic và các loại rượu khác.
- Các hợp chất chứa lưu huỳnh bao gồm hydrogen sulfide, alkyl thiol, alkyl thioketone, alkyl thioester…
SH4-mercapto-4-methylpentane-2-ol 3-mercaptohexane-1-ol
- Một số hợp chất chứa nitrogen được nấm men tổng hợp bao gồm urea, các bioamine Urea có thể phản ứng với ethanol sinh ra ethyl carbamate.
Bảng 8: Tóm tắt về một số hợp chất trong rượu vang
Hợp chất Nguồn gốc Ảnh hưởng đến chất lượng vang
- Acetic acid ảnh hưởng xấu đến mùi vị.
- Succinic acid tạo vị mặn và đắng.
- Acid béo có khả năng ức chế hoạt tính lên men.
- Quá trình dị hóa đường
Cấu tử hương khi nồng độ < 300 mg/l.
Nồng độ cao hơn gây mùi khó chịu.
Methanol Thủy phân pectin Chất độc LD50 = 350 mg/kg.
- Cấu trúc (độ nhớt) và vị ngọt.
- Phụ phẩm trong quá trình sinh tổng hợp Val, Ile
- Nồng độ cao: mùi cỏ/mùi lá xanh.
- Tạo mùi “bơ” (butter flavor) cho rượu vang.
Ester Phản ứng ester hóa giữa alcohol và acid hữu cơ
Tạo hương, tăng giá trị cảm qua ở nồng độ nhất định
- Chuyển hóa cơ chất chứa S
- Mùi khó chịu Một vài hợp chất có mùi hương ở nồng độ rất thấp. Hợp chất chứa N
- Chuyển hóa thành ethyl carbamate.
- Ảnh hưởng xấu, chất độc.
- Ethyl carbamate - Dẫn xuất của urea và EtOH - Có khả năng gây bệnh ung thư.
- Hóa lý: Có sự hòa tan một phần CO2 vào dịch lên men.
- Sinh học: sự tăng sinh khối nấm men.
Bảng 9: Hàm lượng một số hợp chất trong rượu vang
- Vài mg/l Rượu cao phân tử
Ester 50 – 80 mg/l (ethyl acetate), vài mg/l (các ethyl esters và acetate esters) Hợp chất chứa S
- Hàm lượng được kiểm soát
- Hàm lượng được kiểm soát
7.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Thiết bị lên men rượu vang hồng là một thiết bị hình trụ đứng bằng thép không rỉ, có nắp đậy và hệ số sử dụng thể tích đạt 90% Với hai lớp vỏ áo, thiết bị giúp điều chỉnh nhiệt độ hiệu quả Ngoài ra, nó được trang bị cảm biến định mức, cảm biến nhiệt độ và pH, cho phép kiểm soát chính xác thể tích dịch lên men, nhiệt độ bên trong và độ pH Quá trình lên men sẽ kết thúc khi lượng đường sót không còn thay đổi.
- Áp suất: áp suất khí quyển.
- Thời gian lên men: 7 – 10 ngày.
Hình 9: Cấu tạo thiết bị lên men vang
Hình 10: Thùng lên men bằng thép không rỉ
LÊN MEN MALOLACTIC
Mục định công nghệ của quá trình lên men malolactic là hoàn thiện.
Trước đây, nhiều nhà sản xuất cho rằng rượu vang hồng không cần trải qua quá trình lên men malolactic để giữ lại hương trái cây và độ tươi Tuy nhiên, hiện nay, các nhà khoa học khẳng định rằng quá trình lên men malolactic không làm ảnh hưởng xấu đến hương vị của rượu, mà ngược lại, nó còn cải thiện vị của sản phẩm.
8.2 Các biến đổi trong quá trình
- Vật lý: nhiệt độ tăng do hoạt động vi sinh vật.
- Hóa học và hóa sinh: sự trao đổi chất của vi sinh vật.
Quá trình lên men malolactic được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn lactic, chủ yếu là Oenococcus oeni, nhờ vào enzyme malolactic Khi lượng sinh khối đạt ít nhất 10^6 cfu/ml, các vi khuẩn bắt đầu quá trình chuyển hóa Biến đổi quan trọng nhất trong quá trình này là chuyển hóa acid malic thành acid lactic và carbon dioxide.
Malic acid (1g) Lactic acid (0.67g) Carbon dioxide (0.33g)
Trong quá trình lên men malolactic, vi khuẩn lactic chuyển hóa malic acid thành lactic acid và cũng sử dụng các cơ chất khác trong dịch lên men để hỗ trợ trao đổi chất Việc kiểm soát tốt quá trình này là cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Oenococcus oeni là một loại vi khuẩn dị hình có khả năng dị hóa hexose trong dung dịch lên men thông qua chu trình pentose phosphate, tạo ra xylulose-5-phosphate Chất này sau đó được chuyển hóa thành acid lactic hoặc ethanol.
NADP + CH 3 -CHOH-COO - + 2ATP
Hình 11: Chuyển hóa xylulose-5-phosphate thành acid lactic và ethanol ở vi khuẩn
Glycerol đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện cấu trúc và hương vị của rượu vang thành phẩm Vì vậy, các chuyển hóa glycerol có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến giá trị cảm quan của sản phẩm.
Một số loài vi khuẩn lactic có khả năng chuyển hóa glycerol, điển hình là L hilgardii và L diolivorans.
OH OH Glycerol dehydratase OH
Hình 12: Chuyển hóa glycerol ở vi khuẩn lactic
Một số loài vi khuẩn lactobacilli có khả năng lên men dị hình không bắt buộc, trong khi đó, một số chủng thuộc loài Oenococcus oeni có thể chuyển hóa arginine thông qua chu trình arginine deiminase.
Hình 13: Chu trình arginine deiminase
Một số sản phẩm phụ khác: ammonia, carbon dioxide, ornithine Citrulline được xem là tiền chất tổng hợp ethyl carbamate.
Một số chủng Oenococcus oeni có enzyme histidine decarboxylase, chuyển hóa histidine thành histamine, trong khi một số giống L brevis và L hilgardii có enzyme tyrosine decarboxylase, chuyển hóa tyrosine thành tyramine Mặc dù các bioamine này có độc tính, nhưng hàm lượng của chúng trong rượu vang rất thấp và không gây hại cho sức khỏe.
Sinh tổng hợp polysaccharide ngoại bào
Trong quá trình lên men malolactic của rượu vang, loài vi khuẩn Pediococcus damnosus có khả năng tổng hợp glucan, một polysaccharide ngoại bào Sự hiện diện của glucan với nồng độ khoảng 100 mg/l có thể làm tăng độ nhớt của sản phẩm, từ đó ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng rượu vang.
Hình 14: Polysaccharide ngoại bào được sinh tổng hợp bởi Peiococcus damnus
Hóa lý trong sản xuất rượu vang liên quan đến sự thay đổi về độ chua và độ bền keo của sản phẩm Khi 1g acid malic được chuyển hóa thành acid lactic, độ chua của rượu vang sẽ giảm xuống khoảng 0.4 g/l tính theo acid sulfuric hoặc 0.6 g/l tính theo tartaric acid.
- Sinh học: sự sinh trưởng của các vi khuẩn lactic.
8.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Quá trình lên men malolactic diễn ra trong cùng thiết bị với quá trình lên men ethanol Sau khi hoàn tất quá trình lên men ethanol, vi khuẩn lên men malolactic được cấy vào thùng lên men để khởi động quá trình lên men malolactic.
- Thời gian lên men: 5 -6 ngày.
Ủ RƯỢU
Mục đích công nghệ của quá trình ủ chín là hoàn thiện Sau quá trình ủ, các chỉ tiêu cảm quan của vang sẽ được cải thiện.
9.2 Các biến đổi trong quá trình
- Vật lý: độ trong được cải thiện.
Trong quá trình sản xuất vang hồng, nhiều phản ứng hóa học có thể làm thay đổi cường độ màu sắc, nhưng sự tăng cường độ màu không được mong muốn vì nó có thể làm biến đổi màu sắc đặc trưng của loại vang này Biến đổi của tannin là yếu tố quan trọng nhất cần được chú ý trong quá trình này.
Phản ứng tạo phức giữa tannin với protein và polysaccharide
Tannin có khả năng tạo phức với protein, dẫn đến hình thành kết tủa Phản ứng kết tủa giữa tannin và protein xảy ra khi hai thành phần này có nguồn gốc khác nhau.
Các procyanidin cũng có thể tạo phức với polysaccharide trung tính, polysaccharide acid và glycoprotein.
Hàm lượng tannin trong sản phẩm giảm làm giảm độ chát của sản phẩm.
Phản ứng polymer hóa procyanidin
Các procyanidin có thể tham gia phản ứng polymer hóa đồng thể hoặc dị thể.
Các procyanidin có thể kết hợp với nhau, tạo ra các homopolymer (phản ứng polymer hóa đồng thể).
Phản ứng polymer hóa dị thể trong rượu vang tạo ra heteropolymer khi các gốc tự do kết hợp với tannin Quá trình này có thể dẫn đến sự hình thành dodecamer, chúng có khả năng kết tụ nhờ tương tác kị nước và tạo kết tủa Kết quả là hàm lượng tannin trong rượu vang giảm, làm thay đổi độ chát của rượu.
Hình 15: Tetrameric procyanidin – sản phẩm của phản ứng polymer hóa đồng thể
Phản ứng ngưng tụ giữa tannin và anthocyanin
Có ba dạng phản ứng ngưng tụ giữa tannin và anthocyanin:
- Dạng 1 (A-T): phản ứng ngưng tụ trực tiếp
- Dạng 2 (T-A): phản ứng ngưng tụ trực tiếp tương tự như dạng 1.
- Dạng 3: phản ứng ngưng tụ gián tiếp.
Các phản ứng ngưng tụ giữa tannin và anthocyanin có khả năng thay đổi màu sắc của rượu vang, đồng thời làm cho màu sắc sản phẩm bền hơn trước tác động của oxygen, sulfur dioxide và sự thay đổi pH Điều này mang lại ảnh hưởng tích cực đến giá trị cảm quan của rượu vang.
Phản ứng oxy hóa tannin
Các hợp chất phenolic, đặc biệt là tannin, dễ bị oxy hóa do sự tác động của enzyme hoặc không có enzyme Enzyme có thể xuất phát từ trái nho, như tyrosinase, hoặc từ vi sinh vật như laccase từ Botrytis cinerea Phản ứng oxy hóa này rất phổ biến trong quá trình sản xuất rượu vang Trong môi trường acid, sản phẩm chính của phản ứng oxy hóa tannin là các polymer và chất không tan có màu nâu.
Các phản ứng chuyển hóa anthocyanin
- Phản ứng phân hủy bởi nhiệt: những phản ứng này làm mất màu anthocyanin.
- Phản ứng phân hủy oxy hóa: tạo sản phẩm có màu (đỏ).
Phản ứng với các hợp chất có liên kết đôi phân cực dẫn đến sự hình thành các chất có màu với hàm lượng rất thấp, nhưng màu sắc của chúng lại bền vững trước tác động của pH và SO2.
Các phản ứng chuyển hóa cấu tử hương
Một số cấu tử hương bị biến đổi trong quá trình ủ vang Ví dụ ester bị thủy phân trở lại thành acid và rượu.
Hợp chất hương từ trái nho có thể bị biến đổi, điều này gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng vang hồng Hương vị đặc trưng của vang hồng phụ thuộc vào các cấu tử trái cây, nên sự thay đổi này là điều không mong muốn.
- Hóa lý: có sự thay đổi về độ bền các hệ keo trong vang, một số hợp chất kết tủa, hàm lượng tannin trong vang giảm.
9.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Do có hương vị trái cây nên quá trình ủ rượu vang hồng thường được thực hiện trong thiết bị bằng thép không rỉ và thời gian ủ không kéo dài.
Hình 16: Thiết bị ủ vang bằng thép không rỉ
Trong quá trình ủ rượu, thời gian ủ là thông số quan trọng, đặc biệt đối với vang hồng Thời gian ủ của vang hồng thường ngắn hơn nhiều so với vang đỏ, thường không vượt quá 2 năm.
ỔN ĐỊNH RƯỢU
Mục đích của quá trình xử lý với hóa chất là để hoàn thiện và bảo quản sản phẩm.
Trong quá trình ủ rượu, các thành phần của rượu vang trải qua nhiều biến đổi, dẫn đến sự thay đổi trong hệ keo của vang Một số chất sẽ kết tủa, làm thay đổi thành phần và kích thước các hạt keo Vì vậy, việc giảm nồng độ các hợp chất này là cần thiết để ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn trong chai khi bảo quản sản phẩm.
Một số thành phần trong rượu vang có khả năng gây nên hiện tượng lắng cặn:
Tannin trong rượu vang có khả năng oxi hóa để hình thành chất keo, dễ gây ra cặn Ngoài ra, tannin và anthocyanin có thể phản ứng polymer hóa, tạo ra chất keo và kết tủa Protein trong rượu vang cũng tồn tại ở dạng keo, và khi điều kiện hóa lý thay đổi, protein có thể đông tụ, dẫn đến sự hình thành cặn.
Sắt và đồng là các ion có nguồn gốc từ thiết bị chứa và ống dẫn bằng thép không gỉ, cũng như từ các hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý rượu vang.
Khi hàm lượng kali bitartrate trong rượu vang vượt quá giá trị bão hòa, hiện tượng kết tinh muối sẽ xảy ra, tạo ra những tinh thể được gọi là "wine diamonds".
Hình 17: Wine diamonds 10.2 Các biến đổi trong quá trình
- Hóa học: phản ứng giữa các cấu tử trong rượu vang với các tác nhân hóa chất.
- Hóa lý: sự đông tụ, chuyển pha của một vài cấu tử trong rượu vang.
Quá trình xử lý với hóa chất được dùng để xử lý các thành phần tannin, protein và các ion kim loại sắt, đồng.
Để ngăn ngừa sự lắng cặn do tannin trong rượu vang, các nhà sản xuất thường sử dụng các tác nhân hóa học có chứa protein Tannin có khả năng tương tác với protein, tạo thành phức hợp lớn sẽ kết tủa và được loại bỏ trong quá trình làm trong Một số chế phẩm phổ biến được sử dụng để xử lý tannin bao gồm gelatin, thạch keo, albumin và PVPP.
Xử lý protein trong rượu vang
Có nhiều tác nhân hóa học hạn chế hiện tượng đông tụ protein trong rượu vang, hai tác nhân thường được sủ dụng hiện nay là tannin và bentonite.
Citric acid và calcium phytate là hai tác nhân hóa học được sử dụng để tách sắt khỏi rượu vang, vì chúng phản ứng với sắt và tạo thành kết tủa.
Cặn đồng màu đỏ hình thành trong rượu vang khi không có oxy sau khi được rót vào chai thủy tinh Hiện nay, bentonite được sử dụng để loại bỏ protein có khả năng kết hợp với đồng, nhằm ngăn ngừa sự xuất hiện của cặn đồng trong rượu.
10.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Sau khi ủ, dịch nho được dẫn đến thùng xử lý qua hệ thống đường ống Thiết bị xử lý thường là thùng chứa bằng thép không gỉ, có thể trang bị cánh khuấy hoặc không, tùy thuộc vào thể tích rượu vang cần xử lý.
Khi xử lý thể tích rượu vang lên đến vài ngàn lít, các nhà sản xuất sẽ bổ sung dung dịch các tác nhân hóa học qua đường dẫn từ thùng chứa vào thiết bị xử lý Việc tính toán công suất bơm rượu vang và bơm tác nhân hóa học cần phải phù hợp với thể tích khối rượu vang để đảm bảo hiệu quả xử lý.
Thời gian xử lý bằng hóa chất: có thể kéo dài từ 1 đến 5 tuần.
LÀM TRONG RƯỢU VANG
Gồm 2 giai đoạn là Racking và lọc
Trong quá trình lên men malolactic và ủ, nấm men, vi khuẩn lactic và các cặn không hòa tan sẽ lắng xuống đáy thiết bị Sau khi hoàn tất quá trình lên men malolactic, rượu sẽ được bơm ra khỏi cặn và chuyển sang thiết bị xử lý khác Trong giai đoạn ủ, rượu tiếp tục được bơm qua một thiết bị khác để duy trì quá trình ủ Số lần racking phụ thuộc vào thời gian ủ và loại rượu vang.
Tương tự như quá trình xử lý hóa chất, quá trình làm trong cũng có mục đích công nghệ là hoàn thiện và bảo quản sản phẩm.
Trong quá trình ủ vang, nấm men và các thành phần không hòa tan lắng xuống đáy thiết bị Các nhà sản xuất thường thực hiện quy trình chắt rượu (racking) để tách phần rượu vang trong ở phía trên, loại bỏ nấm men và những thành phần không tan khỏi rượu.
Sau khi xử lý bằng hóa chất, các nhà sản xuất thường áp dụng phương pháp racking để loại bỏ cặn thừa Phần cặn còn lại trong rượu sẽ được tách ra thông qua các phương pháp lọc hoặc ly tâm.
11.2 Các biến đổi trong quá trình
Biến đổi chủ yếu trong quá trình là biến đổi hóa lý, sự phân riêng 2 pha lỏng và rắn.
11.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Dòng rượu vang được đưa vào qua cửa nạp liệu ở trên, trong khi các cấu tử rắn sẽ bị giữ lại trên bề mặt đĩa lọc Dịch lỏng sẽ chảy qua vách ngăn vào kênh dãn bên trong đĩa và tập trung tại ống thu hồi (4) để thoát ra ngoài Trong quá trình hoạt động, ống thu hồi (4) và các đĩa lọc có thể xoay nhờ động cơ (5) Sau một thời gian lọc, các cấu tử rắn sẽ bám đầy bề mặt vách ngăn trên đĩa lọc, và để vệ sinh, cần tháo thân trụ (2) và sau đó là các đĩa ra khỏi ống hình trụ.
1 – Cửa qun sát, 2 – Thân thiết bị, 3 – Dĩa lọc, 4 - Ống trung tâm để thu hồi dịch lọc, 5 – Động cơ, 6 – Bộ truyền động, 7 – Khớp trục
Kớch thước lỗ lọc: 1 – 5 àm Độ đục: < 5NTU
RÓT SẢN PHẨM
Quá trình rót sản phẩm là bước cuối cùng trong quy trình sản xuất rượu vang, nhằm hoàn thiện sản phẩm trước khi đến tay người tiêu dùng.
Sau khi hoàn tất quá trình lên men, ủ chính và ổn định, rượu vang được đóng vào chai thủy tinh Hình dạng của chai có thể khác nhau tùy thuộc vào từng nhà sản xuất, nhưng thể tích phổ biến thường là khoảng 750ml.
12.2 Các biến đổi trong quá trình
- Vật lý: màu sắc của rượu vang thay đổi nhẹ do tiếp xúc với oxy trong không khí.
- Hóa lý: độ bền hóa lý của rượu vang giảm nhẹ do tiếp xúc với ánh sáng.
12.3 Thiết bị và thông số công nghệ
Chai thủy tinh được sản xuất từ hỗn hợp silicon dioxide (SiO2), sodium carbonate (Na2CO3), calcium oxide (CaO) cùng với một lượng nhỏ magnesium oxide (MgO) và aluminum oxide (Al2O3) Hỗn hợp này được nung nóng đến nhiệt độ 1.500 o C để nóng chảy, sau đó được thổi vào khuôn để tạo hình chai.
Hình 19: Một số sản phẩm rượu vang hồng đóng chai
Chai thủy tinh trong suốt giúp người tiêu dùng dễ dàng nhận biết màu sắc của rượu vang Tuy nhiên, việc sử dụng chai này cũng khiến sản phẩm bên trong tiếp xúc với ánh sáng, dẫn đến sự biến đổi của các thành phần trong rượu vang, ảnh hưởng đến độ bền hóa lý và cảm quan của sản phẩm.
Chai thủy tinh màu giúp giảm tác động của ánh sáng đến chất lượng rượu vang Để tạo màu cho chai thủy tinh, người ta bổ sung một lượng nhỏ các oxit kim loại chuyển tiếp như oxit sắt, oxit mangan, oxit nickel và oxit crom vào hỗn hợp nguyên liệu trước khi gia nhiệt và tạo hình.
- Tùy theo hàm lượng FeO và Fe2O3 mà chai có màu từ vàng đến xanh lá.
- Nickel oxide và manganese oxide làm chai có màu nâu.
- Chromium oxide (Cr2O3) làm chai có màu xanh ngọc bích.
Hình 20: Một số vỏ chai thủy tinh có màu
Quá trình rót và bảo quản rượu vang có thể dẫn đến oxy hóa, làm thay đổi màu sắc của sản phẩm Để ngăn ngừa hiện tượng này, rượu vang thường được sulfite hóa trước khi rót, giúp bảo vệ chất lượng trong suốt giai đoạn rót và bảo quản.
Hình 21: Thiết bị rót và đóng nắp sản phẩm
Thiết bị rót rượu vang hiện đại sử dụng công nghệ rót tự động để bảo vệ chất lượng rượu Trước khi rót, không khí trơ như N2 và CO2 được bơm vào chai nhằm ngăn chặn sự tiếp xúc của rượu với oxy Sau khi rót, CO2 tiếp tục được nạp vào phần không gian trống ở cổ chai trước khi đóng nắp, giúp giảm thiểu oxy hóa và bảo quản rượu vang hiệu quả hơn.
Hình 22: Công đoạn rót sản phẩm
Sau khi rượu vang được rót vào chai, các chai sẽ được chuyển đến thiết bị đóng nắp qua băng chuyền Nắp chai được làm từ polymer tổng hợp, phù hợp với thời gian ủ ngắn của vang hồng, do đó không cần sử dụng nắp gỗ từ cây sồi Quercus suber.
Hình 23: Công đoạn đóng nắp sản phẩm