Đồ án Công nghệ sản xuất rượu vang có gas

Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa – Ñaïi hoïc Quoác gia Tp. Hoà Chí Minh Khoa Kyõ thuaät Hoùa hoïc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm c³c³c³c³c³c³d³d³d³d³d³d Báo cáo môn công nghệ chế biến rau trái RƯỢU VANG CÓ GAS Sinh vieân : HC07TP GVHD: ThS. Tôn Nữ Minh Nguyệt Naêm hoïc: 2010 – 201 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Chỉ tiêu của nước sử dụng trong sản xuất rượu vang 8 Bảng 2: Tiêu chuẩn sản phẩm sản xuất theo phương pháp truyền thống [4] 27 Bảng 3: Tiêu chuẩn sản phẩm sản xuất theo phương pháp lên men trong bồn [15] 28  DANH MỤC HÌNH Hình 1: Nho Chardonnay: 7 Hình 2: Nho Pinot Noir 7 Hình 3: Nho Pinot Meunier 8 Hình 4: Nho Chenin Blanc 8 Hình 5: Nho Pinot Blanc 8 Hình 6: Saccharomycesae cerevisiae 10 Hình 7: Saccharomyces vini 11 Hình 8: Saccharomycesae oviormis 11 Hình 9: Saccharomycesae uvarum 12 Hình 10: Quá trình lên men ethanol 12 Hình 11: Chu trinh EMP 14 Hình 12: Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men malo – lactic [7] 15 Hình 13: Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang có gas 16 Hình 14: Quy trình thiết bị sản xuất rượu vang có gas 17 Hình 15: Quá trinh thu hoạch nho bằng tay 18 Hình 16: Quá trình xử lý sơ bộ nho 19 Hình 17: Bồn lên men vang nho kiểu “universal” 22 Hình 18: Bồn lên men vang nho kiểu hình trụ đáy nghiêng 22 Hình 19: Hệ thống bồn lên men liên tiếp 23 Hình 21: Sơ đồ quá trình lên men lần 2 theo phương pháp truyền thống [15] 25 Hình 22: Quy trình lắc đảo chai [18] 26 Hình 23: Lấy xác nấm men theo phương pháp thủ công (trái) và tự động (phải) [18] 27 Hình 24: Sơ đồ quá trình lên men lần 2 theo phương pháp lên men trong bồn [15] 28 Hình 25: Sơ đồ quá trình lên men lần 2 theo phương pháp kết hợp [15] 30 Hình 26: Sơ đồ quá trình lên men lần 2 theo phương pháp nạp CO2 [18] 31 Hình 27: Hệ thống bồn lên men sử dụng trong phương pháp liên tục 32 Hình 28: Nấm men được cố định trong 1 lớp gel alginate (trái) và được cố định trong 2 lớp gel alginate (phải) 33 Hình 29: Ảnh hưởng của phương pháp cố định lên tốc độ tạo CO2 của sản phẩm 34 Hình 30: Nấm men cố định trong chai rượu vang 35 Hình 31: Sơ đò tiến hành thí nghiệm 36 Hình 32: Thành phần hóa học của rượu sau lên men lần 2 37 Hình 33: Ảnh hưởng của phương pháp cố định lên tốc độ tạo CO2 của sản phẩm 37 Hình 34: Champagne Moet & Chandon 38 Hình 35: Crémant d'Alsace 39 Hình 36: Blanquette de Limoux 39 Hình 37: Blanquette de Limoux 40 Hình 38: Mionetto Il Moscato 40 Hình 39: Sekt 41 Hình 40: Cava 41 Hình 41: Espumante 42 Hình 42: Pezsgő 42 Hình 43: Sovetskoye Shampanskoye 43 Hình 44: Domaine Chandon 44 Hình 45: Sparkling Shiraz 45 Giới thiệu [2], [3], [9] Khái niệm Rượu vang có gas (sparkling wine): Loại đồ uống có cồn được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các loại trái cây và không qua chưng cất. CO2 được tạo ra bằng cách lên men tự nhiên hoặc bằng cách bơm vào rượu. Phân loại rượu vang có gas Phân loại dựa vào phương pháp tạo CO2: Phương pháp truyền thống: lên men trong chai. Phương pháp lên men trong bồn (tank). Phương pháp kết hợp lên men trong bồn và lên men trong chai. Phương pháp nạp CO2… Phân loại dựa theo độ ngọt: Brut: 0 ÷15 g đường/L (rất khô) Sec: 17 ÷ 35 g đường/L (hơi ngọt) Demi-sec: 33 ÷ 50 g đường/L (ngọt) Doux: hơn 50 g đường/L (rất ngọt) Thành phần của rượu vang có gas Ethanol: độ cồn từ 10 – 14. Đường: Chủ yếu là fructose và glucose Các loại acid: pH của rượu vào khoảng 2. 9 – 3. 9 Các loại muối: hàm lượng thấp, làm tăng hương vị của rượu. Vitamin các loại: B1, B2, B6, PP, Biotin… Nồng độ CO2: Tùy thuộc loại rượu. Nguyên liệu [1], [2], [12] Quả nho Hình dạng:hình tròn hoặc hình bầu dục Màu sắc: đen, xanh, đỏ Chứa nhiều vitamin C, B6, tananh. Nên có tác dụng chữa bệnh, tăng sức đề kháng cho cơ thể, chống sự mệt mỏi, đau nhức…. Các loại nho chủ yếu dùng trong rượu vang có gas Hình 1: Nho Chardonnay: Loại nho vỏ xanh tạo ra loại rượu vang trắng Hình 2: Nho Pinot Noir Tạo ra rượu vang đỏ Hình 3: Nho Pinot Meunier Tạo ra rượu vang đỏ Hình 4: Nho Chenin Blanc Nho vỏ xanh Hình 5: Nho Pinot Blanc Tạo ra rượu vang trắng Nước Nước là loại nguyên liệu khó khống chế các chỉ tiêu chất lượng. Các muối khoáng trong nước sẽ tham gia phản ứng với muối photphat, các acid hữu cơ của dịch đường, làm thay đổi độ acid, độ pH ngoài ý muốn. Các anion NO3-, NO2- ở nồng độ lớn hơn 0. 02% có thể ức chế hoạt động của nấm men. nước dùng cho lên men phải đạt yêu cầu tối thiểu là dùng để uống được. d0ộ cứng nên nằm trong giới hạn từ trung bình đến rất mềm (0 – 12 ppm), không được phép có các khí gây mùi như: Cl2, H2S. Nước dùng cho lên men phải đạt yêu cầu tối thiểu là dùng để uống được và phải đảm bảo những yêu cầu sau: Nước trong suốt, không màu, mùi, vị lạ Không chứa ccác loại vi sinh vật Độ cứng nằm trong giới hạn:0-12 ppm. Hàm lượng muối, kim loại nằm trong giới hạn cho phép Đường Nước quả trích ra thường không đủ độ đường để lên men. Đường saccaro được bổ xung vào nước quả nhằm nâng độ cồn và CO2 trong lên men. Bảng 1: Chỉ tiêu của nước sử dụng trong sản xuất rượu vang Chỉ tiêu Đơn vị tính Đường RE Hàm lượng saccaro % >99. 65 Độ ẩm % < 0. 07 Hàm lượng đường khử % < 0. 15 Hàm lượng tro % < 0. 1 Nấm men Nấm men là tác nhân chính của quá trình lên men rượu. Nấm men trong sản xuất rượu vang thuộc giống Saccharomycesae. Trong điều kiện yếm khí, nấm men chuyển hoá đường thành etanol và CO2. Dựa vào các đặc tính quá trình lên men mà nấm men được chia làm hai loại chính: nấm men nổi và nấm men chìm. + Nấm men nổi: gây ra sự lên men nổi ở nhiệt độ cao từ 20 =>280C. Quá trình lên men nhanh tạo thành nhiều bọt. Nấm men nổi trên bề mặt hoặc lơ lững trong dịch lên men và chỉ lắng xuống bình thành một lớp xốp khi lên men kết thúc. + Nấm men chìm: Gây ra sự len men chậm, lặng lẽ ở nhiệt độ tương đối thấp từ 5 => 100C Trong quá trình lên men, nấm men nằm dưới đáy bình, có khả năng lên men đường rafinoraza. Quá trình trao đổi chất của nấm men xảy ra dưới tác dụng của các enzim nội bào và ngoại bào. Nước trong môi trường lên men giúp chất dinh dưỡng đi vào trong tế bào và thải các sản phẩm trao đổi chất ra môi trường, màng tế bào nấm men có tác dụng như màng bán thấm sinh học, thu nhận đường và chất dinh dưỡng. Etanol và CO2 hình thành sẽ đi ra khỏi tế bào và tích tụ trong môi trường. Việc di chuyển CO2 trong môi trường giúp tế bào nấm men trao đổi chất nhanh hơn thúc đẩy quá trình lên men triệt để hơn Một số loại nấm men thường được sử dụng trong sản xuất rượu vang: + Saccharomycesae cerevisiae: thuộc loại nấm men nổi, được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất rượu bia, bánh mì. Hình 6: Saccharomycesae cerevisiae Tế bào hình cầu, hình bầu dục, elip, kích thước (5-7) x (8-10) micromet, sinh sản theo lói nảy chồi. Tế bào nấm men chứa 75% nước, chất khô chủ yếu là protein và hidratcacbon: Protein: 45 => 60%. Hidratcacbon: 25 => 35% Chất béo: 4 => 7% Chất khoáng: 6 =>9%. Ngoài ra tế bào nấm men chứa hàm lượng vitamin cao, đặc biệt là B1, B6 và nhiều enzym Nấm men Saccharomycesae cerevisiae có khả năng lên men ở nhiệt độ cao từ 28 => 32oC, năng lực lên men mạnh, biến đường thành rượu nhanh và hoàn toàn. Sau khi lên men nấm men lắng chậm. Saccharomyces vini: Đa số tế bào loại này có dạng hình ôvan, kích thước (3-8) x (5-12) micromet, sinh sản theo lối nảy chồi và tạo thành bào tử Có khả năng tạo cồn, chịu sulfit tổng hợp các cấu tử bay hơi và các sản phẩm thứ cấp khác tạo cho vang có mùi vị đặc trưng riêng biệt. Khả năng kết lắng của loài này phụ thuộc vào từng nòi, tạo thành dạng bông hoặc sợi Hình 7: Saccharomyces vini Saccharomycesae oviormis: có hình dạng giống Saccharomycesae vini, có khả năng chịu dược nồng độ đường và cồn cao, có khả năng lên men kiệt đường. Các nòi thuần chuẩn của giống này được lên men dịch quả có hàm lượng đường cao Hình 8: Saccharomycesae oviormis Saccharomycesae oviormis: lên men được glucose, fructose, manose, saccharose, maltose và 1/3 rafinose không lên men được lactose và pentose. Giống nấm men trong rượu vang cần phải đạt những yêu cầu: Chủng thuần khiết, không chứa vi sinh vật gây nhiễm khác, đặc biệt là không có vi sinh vật kí sinh. Có năng lực lên men cao đối với nước quả, chuyển hoá sâu sắc các loại đường Kết lắng nhanh và triệt để, là trong dịch rượu nhanh. Bền vững với rượu, acid và chất sát trùng Phải ổn định đặc tính trong suốt quá trình sử dụng. Saccharomycesae uvarum: nấm men này được phân lập từ nước nho, rượu và nước quả phúc bồn từ lên men tự nhiên. Về hình thái, nó không khác với những loài khác. Có thể lên men đạt 12 – 13 độ cồn trong dịch nước nho. Hình 9: Saccharomycesae uvarum Ngoài ra còn có một số loại như: Saccharomycesae pombe. . . Cơ chế của quá trình lên men rượu vang [1], [2], [7], [9] Lên men ethanol Lên men rượu là một quá trình phức tạp đã được ngiên cứu từ lâu về bản chất của quá trình lên men. Kết quả cuối cùng của quá trình lên men tinh bột là rượu ethanol Thực chất của quá trình lên men là quá trình OXH khử sinh học cung cấp năng lượng cho VSV. Trong lên men rượu, Etanol và CO2 là sản phẩm tích tụ chiếm ưu thế, ngoài ra còn nhiều sản phẩm phụ khác như acid, este, alderhit, rượu cao phân tử Nấm men là tác nhân chính của quá trình lên men, đường là cơ chất chủ yếu. Quá trình lên men rượu liên quan mật thiết đến quá trình phosphoryl hoá các hợp chất hữu cơ Hình 10: Quá trình lên men ethanol Sơ lược quy trình lên men rượu Phương trình tổng quát của quá trình lên men rượu là C6H12O6+ H3PO4+ ADP àC2H5OH+ CO2+ ATP Đường và các chất dinh dưỡng khác được nấm men hấp thụ sau đó đươc chuyển hóa trong con đường EMP Nấm men phát triển tốt trong môi trường hiếu khí nhưng khi gặp điều kiện kị khí thì bắt đầu lên men. Đường và chất dd đựoc nấm men hấp thụ qua màng tế bào. Trong tế bào đường được chuyển thanh pyruvat. Piruvat trong điều kiện yếm khí, dưới tác dụng của E. piruvat decarbonxidase sẽ bị khủ thành acetaldehyl và CO2. Sau đó acetaldehyl dưới tác dụng của E. ancodehydrogenase có trong nấm men sẽ chuyển hoá thành rượu etylic. Etylic và CO2 được hinh thành sẽ thoát ra khỏi tế bào, khuyếch tán nhanh vao môi trường xung quanh. Nhiệt độ tối ưu cho lên men là 20-3oC Quá trình lên men rượu yếm khí xảy ra trong môi trường acid trải qua hai giai đoạn:thời kỳ cảm ứng và thời kỳ tĩnh Thời kỳ cảm ứng: H2 sẽ được chuyển từ NADH2 đến glyceraldehyd-3 phosphat. Dưới tác dụng của E. phosphotase chất này bị chuyển hoá thành glyceryl, acetaldehid và CO2 Thời kỳ tĩnh: lượng acetaldehyd sẽ được nấm men chuyển hoá thành etanol. Hình 11: Chu trinh EMP Lên men malo-lactic Ngoài quá trình chính trong khi ủ vang là lên men rượu, đồng thời xảy ra quá trình lên men khác là lên men malo-lactic. Tác nhân gây ra lên men malo-lactic là vi khuẩn lactic. Quá trình xảy ra đại thể như sau: C4H6O5 ® C3H6O3 +CO2 Acid malic acid lactic Chuyển hoá acid malic thành acid lactic qua acid piruvic được thực hiện nhờ enzym-malic do vi khuẩn sinh ra trong môi trường có chất cảm ứng là acid malic. Hình 12: Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men malo – lactic [7] Để nâng cao được hương vị và chất lượng của vang (không quá chua, hoặc chua- ngọt hài hoà, thơm ngon) chỉ cần có qua trình phân giải acid malic(acid này làm vị chua gắt) mà các acid khác không bị phân giải và tiêu hao rất ít đường trong dịch lên men. Như vậy, cần tuyển chọn những chủng vi khuẩn lactic dùng trong mục đích này là chủng vi khuẩn phân giải mạnh acid malic, không hoặc ít sử dụng các acid khác và tiêu tốn ít năng lượng nhờ nguồn đường cơ bản glucose và fructose. Như: vi khuẩn lactic len men đồng hình: lactobacillus plantrum, L. casei, vi khuẩn lên men dị hình: lactobacillus buchneri, L. brevis. . . Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang có gas [2], [4], [7], [10], [12], [14], [15], [16], [18] Nho Rửa, phân loại Xé, tách cuống Sulfit hóa Ép Lắng trong Lên men Lắng trong Tàng trữ SO2 Bentonit Nấm men Nhân giống Syrup Nho hư Cuống Bã Cặn Cặn Rót chai Sản phẩm Lên men phụ Hoàn thiện Hình 13: Quy trình công nghệ sản xuất rượu vang có gas Hình 14: Quy trình thiết bị sản xuất rượu vang có gas Các quá trình chính 1 – Băng tải rửa nho 2 – Thiết bị nghiền xé,tách cuống 3 – Thiết bị ép 4 – Bồn trung gian 5 – Thiết bị sulfit hóa 6 – Thiết bị Phối trộn A – Bơm 7 – Bồn lên men chính 8 – Thiết bị Tàng trữ 9 – Thiết bị Lọc khung bản 10 – Tank lên men phụ 11 – Thiết bị Rót chai,đóng nắp 12 – Thiết bị Dán nhãn Quá trình thu hoạch nho chín Những quả nho tươi và chín điều là nguyên liệu thích hợp cho quá trình làm rượu ở những vùng khí hậu thấp. Tuy nhiên ở những nơi này nhiệt độ không đủ để cho ra nhưng quả nho chín muồi. Nho chưa đạt độ chín muồi nên lượng đường trong nho thấp, vì vậy khi đưa vào làm rượu, để khắc phục hiện tượng này bằng cách cho thêm đường hoặc dung dịch nước nho vào. Nho làm rượu được thu hoạch đúng thời điểm đạt độ chín kĩ thuật, tại thời điểm này trong trái nho phải có lượng đường và acid theo một tỉ lệ cân đối và thích hợp nhất cho mục đích sản xuất vang nho. Có những quả nho chín trực tiếp trên cây, những phần bị khô đi bởi ánh sáng mặt trời hoặc là sau khi thu hoạch có một số chùm và quả nho bị dập nát, nên việc tách và xử lí riêng những chùm và quả nho bị dập là cần thiết, để đảm bảo cho sảm phẩm có chất lượng cao. Hình 15: Quá trinh thu hoạch nho bằng tay Nho chín sau khi thu hoạch được chuyển đến nhà máy. Nguyên liệu được tiến hành cân, phân loại theo từng loại giống nho, loai nho (nho chín kĩ thuật, nho chưa chín và nho quá chín). Mỗi loại giống nho sẽ cho ra những sản phẩm có hương vị riêng biệt, mang những dấu hiệu cảm quan cho những giống nho đó. Để cho hương vị hài hòa hơn ta thường kết hợp hai hay ba loại giống nho khác nhau để tạo ra một sản phẩm như ý, hấp dẫn. Kết quả của quá trình thu hoạch vội vàng là năng suất thấp. Thu hoạch kĩ thì rượu sẽ có lượng cồn cao và lượng acid thấp, ta cần phải lấy mẫu, ép tách nước và xác định hàm lượng đường và acid có trong nguyên liệu. Ghi nhận và chuyển kết quả các mẫu cho bước tiếp theo. Tại các xưởng rượu nho, nho được để trực tiếp vào máy nghiền hoặc đưa vào hầm chứa để từ đó chuyển tới máy nghiền bằng các băng chuyền. Nho được sử dụng làm nguyên liệu cho rượu vang là những quả chín tươi và hoàn thiện. Tuỳ theo điều kiện khí hậu và môi trường mà nho có lượng đường và acid không đạt yêu cầu người ta có thể bổ sung thêm đường hay có thể phơi nho dưới ánh mặt trời để nâng cao lượng đường. Nho được thu hoạch nhanh chóng được đưa về nhà máy sản xuất rượu vang, sau đó nho được xử lý sơ lược và phân loại theo giống nho, loại nho (nho chín kỹ thuật, nho chín tới, nho qua chín, nho dập…). Quá trình phân loại theo giống nho rất quan trọng bởi vì mỗi giống nho riêng biệt cho ra sản phẩm vang có hương vị riêng biệt và sẽ mang những dấu hiệu cảm quan đặc trưng cho giống đó. Sau đó nho được lấy mẫu ép tách nước nho và xác định hàm lượng đường acid trong nguyên liệu, ghi nhận và chuyển kết quả phân tích cho các bước tiếp theo Hình 16: Quá trình xử lý sơ bộ nho Quá trình xé dập và ép dịch nho Nho sau khi được tiếp nhận và kiểm tra mẫu cần nhanh chóng được đưa sang máy xé dập tránh kéo dài thời gian lưu giữ ở nơi tiếp nhận(bởi vì có thể dẫn đến hiện tượng lên men tự phát đặc biệt là khi nhiệt độ môi trường trên 30C) Nho được cho vào máy xé dập cần chú ý đến việc tránh tối đa bằm qua nát các cuống chùm nho trái nho, không làm dập hạt hạn chế việc gia tăng chất chát trong dịch nước nho (bởi vì điều này có thể làm giảm chất lượng của sản phẩm) nhưng đồng thời cũng cần xé nhuyễn phần thịt nho thì ta mới thu được nhiều dịch nước nho. Ngày nay, trong công nghệ sản xuất rượu vang nói chung, người ta thường xử dụng những thiết bị xé, ép nho hiện đại, vừa đảm bảo không làm dập nát những phần gây chát cho dịch nho, đồng thời hiệu xuất thu được dịch nước nho cũng rất cao. Sau khi xé dập hoặc ép trái nho, dịch nho cần phải nhanh chống được tách ra khỏi phần bã (gồm cuống, vỏ, hạt nho), ngặn chặn sự lên men tự phát có thể xảy ra. Quá trình tách cặn nước nho Dịch nước nho sau khi sau khi ép song thường có thường khá đục bởi những phân tử bị dập từ cuống, vỏ, hạt và cả phần thịt quả chưa bị ép kiệt… Do đó để có được quá trình lên men tốt và sản phẩm có chất lượng cao cần phải làm trong dịch nước nho. Có nhiều phương pháp làm trong nước nho khác nhau: + Phương pháp tách cặn tự nhiên: khi bơm dịch nho vào bôn lên men thi ta bơm từ đáy bồn đến khi đầy. Khi quá trình lên men xảy ra, CO2 được sinh ra có xu hướng đi lên bề mạt bồn len men, đồng thời kéo theo những phân tử cặn của cuống, vỏ, hạt bị dập. Ở thời điểm lên men mạnh nhất, CO2 được sinh ra nhiều nhất tạo thành lưới bọt do đó phần lớn cặn được loại ra theo bọt. + Phương pháp dùng máy li tâm: tách cặn hiệu quả nhung có nhiều khuyết điểm là làm cho dịch nước nho dẽ bị ôxi hoá, không loại được nhiều vi sinh vật dại dễ dẫn tới quá trình lên men tự phát. + Phương pháp sunfit hoá nước nho trước khi lên men:quá trình này thường kéo dài từ 12-24h và tiến hành ngay sau khi tách nứơc nho ra khỏi bã. Lượng SO2 thường dùng để cho vào 1lít dịch nho là 15-30mg có thể ở dưới dạng lỏng hoặc muối sunfit. Trong vòng 12-24h những phân tử cặn sẽ từ từ lắng xuống đáy bồn, phần dịch nho trong sẽ ở bên trên lớp cặn. Phần cặn chia làm 2 lớp: một lớp cặn nhẹ nằm trên gồm chủ yếu là hợp chất của pectin ; một lớp cặn nặng nằm ở dưới gồm cuống dập, vỏ qủa nho và hạt nho. Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến. Sau khi được nghiền nước nho được dẫn ra bên ngoài máy ép nho, vào một chiếc thùng có hai đáy đặt cạnh nhau, nước nho chảy xuống ngăn dưới, thời gian chảy hết nước nho phải đảm bảo nước nho không bị chua và không còn vỏ. Thông thường máy ép được đặt bên trong máy nghiền. Những máy ép truyền thống dần được thay bằng những máy ép nằm ngang hiện đại, áp dụng sức ép của cả hai phía, thay nhau ép liên tục. Loại máy ép Willmes được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất nước nho, gồm hai trụ tròn đứng rỗng ở giữa, những quả nho ép được đưa vào trụ và nén lai, nước nho sẽ chảy qua lỗ những lỗ thủng được đục sẵn, việc điều khiển quá trình này đòi hỏi phải tốn nhiêu lao động. Để giảm thời gian là trong nước nho thường sử dụng các chất hấp phụ và chất bột trợ lắng, ngoài ra có thể sử dụng polyacrylamic gelatin, tamin, các chế phẩm enzym pectinase…. Quá trình lên men chính Sau khi đã xử lý cặn dịch nước nho, cần được bơm nhẹ nhàng phần dịch trong sang các bồn lên men (cần lưu ý tránh làm xáo động lớp cặn nằm ở đáy bồn). Song song với việc bơm dịch nho sang bồn lên men, cần nạp vào bồn lên men ngay một lượng tanin tinh khiết được hoà tan với nước nóng hoặc nước nho nóng, với liều lượng 10g tanin trong 100 lít dịch nước nho. Tanin có tác dụng kết tủa những thành phần protein có trong nước, giúp cho sự tự trong của rượu vang trong tương lai dễ dàng và hiệu quả hơn. Ngoài ra tanin đóng vai trò ngăn chặn một một loại bệnh thường gặp ở rượu vang với tên gọi là “bệnh nghèo tanin”, thể hiện qua hiện tượng đục của sản phẩm. Khi đã hoàn tất việc bơm dịch nho trong và tanin hoá dịch nho ở bồn lên men, ta tiếp men giống thuần theo tỷ lệ 2% thể tích dịch nước nho. Quá trình lên men vang nho có thể tiến hành ở các bồn gỗ, bê tông cốt thép, hoặc thùng kim loại với nhiều kích thước, hình dạng khác nhau. Cần lưu ý là quá trình lên men vang nho được tiến hành ở chế độ nhiệt độ càng ổn định (tốt nhất từ 18 => 22o C) thì chất lượng vang càng tốt, vì vậy mọi điều kiện khách quan đều phải nhắm đến mục tiêu chính là đạt được chế độ nhiệt độ lên men tối ưu và thật ổn định. Thông thường sau khi tiếp giống men thuần vào bồn lên men, khoảng 12h thì xuất hiện những dấu hiệu đầu tiên của quá trình lên men, đó là những bọt khí CO2 bám ở thành bồn lên men và từ từ hình thành những “ốc đảo” bọt trên bề mặt nước nho, các “ốc đảo” bọt này lớn dần và bao phủ các bề mặt. Quá trình lên men sẽ mạnh dần lên ở những giờ tiếp theo. Thông qua việc theo dõi tiếng động của nhiệt độ, lượng CO2 thoát ra, độ dày và màu sắc của lớp bọt và nhất là tốc độ giảm dần của hàm lượng đường. Ta sẽ xác định được thời điểm cực đại của quá trình lên men vang. Sau đó quá trình lên men sẽ yếu dần cho đến khi kết thúc quá trình lên men chính (đồng nghĩa với quá trình lên men phụ hay còn gọi là lên men tĩnh). Một chu kỳ lên men chính dài từ 7 => 10 ngày. Trong quá trình lên men cần chú ý những chỉ tiêu quan trọng như hàm lượng đường, nhiệt độ bồn lên men, cần phải kiểm tra hằng ngày, mỗi ngày hai lân vào buổi sáng và chiều. Ngoài ra còn phảilấy mẫu kiểm tra vi sinh vậtđể xác định chất lượng của nấm men giống với các thông số: -Tổng lượng tế bào nấm men có trong 1ml dịch đang lên men -Tỉ lệ tế bào sống trên tổng số tế bào đếm được -Tỉ lệ tế bào nấm men đang nảy chồi trên tổng số tế bào nấm men sống -Phát hiện vi sinh vật dại nhiệm trong dịch đang lên men. Một vài kiểu bồn lên men vang nho thế hệ mới: Hình 17: Bồn lên men vang nho kiểu “universal” 1-Động cơ nhiệt phục vụ cho việc cấy bã 2-Van tháo rượu non 3-Thân bồn lên men 4-Bơm để hoàn lưu 5- Ống dẫn để hoàn lưu dịch nho 6- Cửa nạp liệu 7-Cơ cấu phun đều cho dịch nho 8-Cơ cấu tháo bã 9-Cửa tháo bã Bơm (4) có thể có năng suất từ 0, 14-0, 56 dm3/s tuỳ theo thể tích của bồn, mỗi vòng tuần lưu mất 5-10 phút. Quá trình bơm hoàn lưu có thể kéo dài tư 2-4 giờ. Thông thường bồn lên men kiểu này có thể tích từ 50-100 m3 Hình 18: Bồn lên men vang nho kiểu hình trụ đáy nghiêng 1 và 3- Các vị trí đặt nghiêng bồn 2- Các vị trí chụi tải bằng bê tong 4- Vị trí chịu tải bằng kim loại 5 và 9- Sàn phục vụ cho các thao tác 6- Nắp 7- Các bộ phận thông với khí quyển 8 và 11- Các cửa lớn để nhập liệu và tháo bã 10- Van tháo rượu non 12- Van xả đáy Hình 19: Hệ thống bồn lên men liên tiếp Hình 20: Bồn lên men kép kiểu “erika”. Quá trình lên men lần 2 tạo CO2 Gồm các phương pháp sau: Phương pháp truyền thống (Methode Champenoise) [4], [10], [15], [18] Chuẩn bị Hạ nhiệt độ dịch sau lên men lần 1 để loại bỏ tinh thể acid tartaric. Bổ sung hỗn hợp rượu, đường, nấm men, các chất dinh dưỡng khác vào dịch sau lên men lần 1. Hỗn hợp sau đó được rót chai, đóng nắp và tàng trữ. Hình 21: Sơ đồ quá trình lên men lần 2 theo phương pháp truyền thống [15] Quá trình tàng trữ (ít nhất 15 tháng) chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn tạo CO2: 4g đường/l tạo ra CO2 với áp suất 1 bar ở 20oC → để đạt áp suất 6 bar (11. 9 g CO2/l) cần 24 g đường/l. Thông thường bổ sung 20 – 26 g đường. 16. 8g đường/l tạo ra 1% cồn (v/v) → 24g đường/lit tạo ra 1. 5% cồn. Rượu sau lên men lần 1 đạt 11% cồn, sản phẩm sẽ có 12. 5% cồn. Giai đoạn tạo hương vị: xảy ra quá trình tự phân nấm men → tạo hương vị đặc trưng cho từng sản phẩm. Quá trình lắc đảo chai trong quá trình tàng trữ: thủ công hoặc tự động Hình 22: Quy trình lắc đảo chai [18] Sau khi tàng trữ ta lấy xác nấm men ra khỏi chai, bổ sung lượng rượu bị mất, điều chỉnh độ ngọt bằng phương pháp: thủ công hoặc tự động. Đối với phương pháp thủ công ta ngâm chai rượu sau tàng trữ vào nước ở -35 đến -250C, sau đó bật nút chai ra tách xác nấm men. Hình 23: Lấy xác nấm men theo phương pháp thủ công (trái) và tự động (phải) [18] Bảng 2: Tiêu chuẩn sản phẩm sản xuất theo phương pháp truyền thống [4] Phương pháp lên men trong bồn (Charmat Method) [12], [15], [18] Sau khi áp suất đạt khoảng 5 atm, rượu được làm lạnh, lọc và điều chỉnh độ ngọt trước khi đóng chai Hình 24: Sơ đồ quá trình lên men lần 2 theo phương pháp lên men trong bồn [15] So sánh với phương pháp truyền thống Ưu điểm Tiết kiệm nhân công, chất lượng ổn định. Phù hợp với quy mô công nghiệp. Nhược điểm Ít hương vị tạo từ các amino acid của nấm men. Bồn lên men ở áp suất cao và máy rót đắt tiền. Bảng 3: Tiêu chuẩn sản phẩm sản xuất theo phương pháp lên men trong bồn [15] Sản phẩm Thể tích (mL) Khối lượng (g) Nồng độ CO2 (g/L) Spumantino 200 190 8.5 max Tappo Raso SE 750 475 5.8 max S Reggiana 95 750 500 5.8 max Spumante Extra SE 750 550 8.5 max S Frizz Collina 750 600 5 Spumante Asti SE 750 700 8.5 S Prosecco 750 730 8.5 Magnum CC Reserve 1500 1250 10 max Cuvee Close SP 750 560 10 max Spumante Premium SE 750 650 8.5 max Phương pháp kết hợp (Transfer Method) [10], [15], [18] Tương tự phương pháp truyền thống (lên men lần 2 trong chai). Thời gian tàng trữ ít nhất 6 tháng. Sự khác biệt so với phương pháp truyền thống: Không có quá trình lắc đảo và lấy xác nấm men ra khỏi chai Áp suất CO2 đạt 6 atm. Hình 25: Sơ đồ quá trình lên men lần 2 theo phương pháp kết hợp [15] Phương pháp nạp CO2 [18] CO2 được nạp vào rượu. Áp suất CO2 trong chai đạt khoảng 3 atm. Phương pháp này đơn giản và rẻ tiền nhất tuy nhiên chất lượng rượu tạo thành không cao (bong bóng CO2 tạo ra rất nhỏ và mất đi trước khi chạm tới bề mặt, làm cản trở hương tỏa ra) Hình 26: Sơ đồ quá trình lên men lần 2 theo phương pháp nạp CO2 [18] Phương pháp transversage [6] tương tự phương pháp truyền thống (lên men lần 2, lắc đảo và lấy xác nấm men ra khỏi chai trong chai) nhưng đưa rượu vào bồn trước khi điều chỉnh độ ngọt → Dùng để sản xuất những chai có thể tích lớn. Phương pháp liên tục [11] Sử dụng 5 bồn lên men liên tục trong 3 – 4 tuần Bồn 1: Bổ sung rượu, đường, nấm men Bồn 2 và 3 chứa gỗ sồi Bồn 4 và 5 không chứa nấm men Hình 27: Hệ thống bồn lên men sử dụng trong phương pháp liên tục Thành tựu công nghệ [5] [14] Sử dụng nấm men cố định trên 2 lớp gel Na-alginate trong lên men lần 2 theo phương pháp truyền thống [14] Sử dụng chủng Saccharomyces cerevisiae NT45 Cách tiến hành: lên men trong chai như phương pháp truyền thống. Nấm men được cố định trong 2 lớp gel alginate với các nồng độ lần lượt là 2.5/2.0; 2.5/1.0; 2.5/0.5 Hình 28: Nấm men được cố định trong 1 lớp gel alginate (trái) và được cố định trong 2 lớp gel alginate (phải) Kết quả: Không có sự khác nhau về khả năng tạo CO2 (4.9 – 5.2 bar) cũng như hương vị giữa các mẫu → dùng nấm men cố định cho sản phẩm có chất lượng tương tự sản phẩm truyền thống nhưng tạo được độ trong tốt hơn. Hình 29: Ảnh hưởng của phương pháp cố định lên tốc độ tạo CO2 của sản phẩm Hình 30: Nấm men cố định trong chai rượu vang Sử dụng nấm men cố định để thực hiện lên men lần 2 liên tục theo phương pháp lên men trong bồn [5] Cách tiến hành: Chuẩn bị 4 mẫu Mẫu chuẩn: lên men theo phương pháp thông thường Mẫu 1: Sử dụng 250 g nấm men cố định trên gel Ca-alglnate Mẫu 2: Sử dụng 250 g nấm men cố định đặt tại 5 vị trí Mẫu 3: Sử dụng 500 g nấm men cố định đặt tại 5 vị trí Các mẫu được tiến hành cho lên men lần 2 theo phương pháp lên men trong bồn và xác định lượng CO2 tạo ra trong quá trình lên men cũng như tính chất cảm quan của sản phẩm Hình 31: Sơ đò tiến hành thí nghiệm A – Bồn lên men B – Bồn chứa rượu sau khi lên men lần 1 C – Bồn chứa dịch đường và các chất dinh dường Hình phải: Cách bố trí các đĩa chứa nấm men cố định dùng trong mẫu 2 và 3 Hình 32: Thành phần hóa học của rượu sau lên men lần 2 Hình 33: Ảnh hưởng của phương pháp cố định lên tốc độ tạo CO2 của sản phẩm Kết quả: Tốc độ tạo CO2 của mẫu 3 cao nhất (sau 72 h lên men) trong khi tính chất cảm quan không đổi. Sản phẩm thực tế [4], [6], [8], [12], [15], [17], [18] Champagne (Pháp) Hình 34: Champagne Moet & Chandon Champagne được làm từ vùng Champagne của Pháp, thực hiện theo phương pháp truyền thống do AOC quy định từ 3 loại nho Chardonnay, Pinot Noir và Pinot Meunier. Các loại nho này phải được thu hoạch bằng tay. Áp suất CO2 trong Champagne khoảng 5 – 6 atm, trong khi các loại khác như Crémant là từ 3. 5 – 6 atm. Thời gian tàng trữ tối thiểu 15 tháng trong khi Crémant chỉ là 1 năm. Giá:từ $30 đến $180/ chai Phân loại Champagne: Non Vintage: làm từ nhiều loại nho của nhiều năm Vintage: làm từ nho của năm có chất lượng nho tốt nhất. Prestige: “vua của Champagne”, làm từ loại nho tốt nhất của năm có chất lượng nho tốt nhất Blanc de Blancs (trắng từ trắng): làm từ nho Chardonnay Blanc de Noir (trắng từ đen): làm từ nho Pinot Noir và Pinot Meunier. Rose: có màu hồng do bổ sung thêm rượu vang đỏ hoặc ngâm nước nho với nho đỏ trước khi lên men rượu Các loại rượu vang có gas khác của Pháp: Hình 35: Crémant d'Alsace Giá: $25 /chai Hình 36: Blanquette de Limoux Giá: $25/ chai Rượu vang có gas của Italia Hình 37: Blanquette de Limoux Giá: $15- $35/ chai Hình 38: Mionetto Il Moscato Giá: khoảng $15- $25/chai Làm từ nho Prosecco và Moscato theo phương pháp Charmat. Chỉ được sản xuất tai một số vùng được quy định của DOCG ở phía Bắc Venice. Thời gian tàng trữ tối thiểu 25 tháng. Rượu vang có gas của Đức Hình 39: Sekt Giá: $30-$75/chai Chủ yếu (95%) là theo phương pháp Charmat theo quy mô lớn. Loại nho sử dụng: Riesling, Pinot noir, Pinot blanc, một số loại nho từ Ý, Tây Ban Nha hoặc Pháp. Rượu vang có gas của Tây Ban Nha Hình 40: Cava Giá: $15-25$/chai Sản xuất ở vùng Catalonia (phía Bắc Tây Ban Nha). Nồng độ rượu thấp và có vị chua. Loại nho sử dụng: Xarel-lo, Macabeo, Parellada, Chardonnay, Pinot Noir, Subirat. Phương pháp sản xuất tương tự phương pháp truyền thống, chỉ khác về thiết bị. Thời gian tàng trữ: ít nhất 15 tháng đối với Reserva, 30 tháng đối với Grand Reserva. Rượu vang có gas của Bồ Đào Nha Hình 41: Espumante Giá: $20/chai Sử dụng phương pháp truyền thống Rượu vang có gas của Hungary Hình 42: Pezsgő Sản xuất tại Budafok (gần thủ đô Hungary). Sử dụng các loại nho: Chardonnay, Pinot noir, Riesling, Hárslevelű, Királyleányka, Furmint, Muscat Lunel, Kéknyelű và Juhfark. Dùng phương pháp Charmat hoặc hỗn hợp. Sovetskoye Shampanskoye Hình 43: Sovetskoye Shampanskoye Giá: $15/ chai Tên gọi chung của các loại rượu vang có gas sản xuất tại khu vực Đông Âu. Thực hiện theo phương pháp liên tục. Rượu vang có gas của Mĩ Hình 44: Domaine Chandon Giá: $30-$70/chai Moët & Chandon, một nhà sản xuất rượu vang của Pháp đã phát triển sang California, tạo ra thương hiệu Domaine Chandon. Loại nho sử dụng: Pinot Noir (blanc de noir), Chardonnay. Sản xuất theo phương pháp kết hợp. Rượu vang có gas của Úc Hình 45: Sparkling Shiraz Giá: $25-40$/ chai Sử dụng nho Shiraz, lên men theo phương pháp kết hợp, rượu có màu đỏ và vị chát đặc trưng Tài liệu tham khảo Bùi Ái. Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. NXB Đại học Quốc gia TPHCM. 2005. Lê Văn Việt Mẫn, Lâm Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Trần Thị Thu Trà. Công nghệ chế biến thực phẩm. NXB Đại học Quốc gia TPHCM. 2009. Tiêu chuẩn Việt Nam. Rượu vang – Qui định kỹ thuật. TCVN 7045 : 2002 Bruce Zoecklein. A review of Methode Champenoise production. Vỉgina Polytechnic Institute and State University. 2002. E.T. Nerantzis. Production of sparkling wine with immobilized yeast fermentation. Technological Educational Institution of Athens, Department of Oenology and Beverage Technology. E.W.G.A. Wine tutorial. Certificate Course of the Wine and Spirits Education Trust. Ellen Butz. The Joy of Malolactic Fermentation. Dept. of Food Science, Purdue University. Frazier. Wine catalogue. 2010. Heather Wansbrough. Chemistry in winemaking. Ian Hornsey. The Chemistry and Biology of Winemaking. The Royal Society of Chemistry. 2007 Institut Oenologique de Champagne. Bulbbly around the world. i-winereview. The World of Sparkling Wines and Champagne. The International Wine Review. 2008. Keith Grainger. Wine Production – Vine to Bottle. Food industry briefing series. 2005. M.D. Fumi. Bulk sparkling wine production by external encapsulated yeast bioreactor. Biotechnology Letters Vol 11 No 11, pp. 821-824. 1989. Mornington Peninsula Vignerons Association Cellar Door Club. Sparkling wines. Foxey’s Hangout. 2007. O-I Europe sarl. Sparkling Wine. 2009. Paul E Brock II. Production of Sparkling Wines. Tom Stevenson. Champagne & Sparkling Wine Guide. 2003. Tsuneo Kita. Bottle Fermented Sparkling Wine; Process and Equipments. 2009.