Chương 2: Công nghệ sản xuất rượu vang

Chương 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU VANG 1 Bài 1: GiỚI THIỆU  Rượu vang:  Nguyên liệu phổ biến nhất:  Yêu cầu nguyên liệu trái cây trong sản xuất rượu vang: - Hàm ẩm: sự phân bố ẩm: - Thành phần đường: - Thành phần acid hữu cơ: - Các thành phần khác:  Chất màu:  Chất tạo mùi và vị đặc trưng:  2 Bài 1: GiỚI THIỆU  Phân loại rượu vang: 2 khóa phân loại:  Khóa 1: áp dụng cho người tiêu dùng - Vang lên men từ nho: vang trắng, vang đỏ, vang hồng - Vang không lên men:  Khóa 2: Pháp - Rượu vang không chứa CO2:  Rượu vang phổ thông: ethanol 10-13% phân lọai tiếp theo đường sót: 0,3%, 1-3%, 3-8%  Rượu vang cao độ tự nhiên: ethanol 13-16%, đường 10-16% 3 Bài 1: GiỚI THIỆU  Rượu vang có bổ sung cồn tinh luyện: vang nặng (ethanol 16-18%, đường 5-8%), vang bán ngọt (ethanol 14-16%, đường 5-12%), vang ngọt (ethanol 14-16%, đường 10-18%), liqueur (ethanol 13-16%, đường 20-30%)  Vang mật: nặng (ethanol 16-18%, đường 8-40%), ngọt (ethanol 14-16%, đường 16-20%), liqueur (ethanol 14%, đường 30%)  Vang từ các loại trái cây khác: nặng (ethanol 16-19%, đường 0,2-8%), không nặng (ethanol 14-17%, đường 0,2- 8%) 4 Bài 1: GiỚI THIỆU - Rượu vang có chứa CO2:  Rượu vang được nạp CO2 : ethanol 10-13%, đường 3-5%. Đối với sản phẩm cider: ethanol <5%, đường 0,3-5%  Rượu vang qua lên men lần 2: ethanol 11-12%, đường 1-5%. Đối với sản phẩm cider: ethanol >7%, đường 0,3-5% 5 Bài 1: GiỚI THIỆU  Các nước sản xuất rượu vang hàng đầu TG: Châu Âu (Pháp, Ý, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Nga..) Châu Mỹ (Mỹ, Argentina..) Châu Phi (Nam Phi, Algerie..)  Úc, châu Á (Thổ Nhĩ Kỳ..)  Các nước tiêu thụ rượu vang: châu Âu (Pháp, Ý, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Luxembourg..) 6 Bài 2: NGUYÊN LiỆU 2.1. NGUYÊN LIỆU NHO - Nguyên liệu phổ biến nhất:    - Các loại nho: nho trắng, nho đỏ và nho đen: 7 2.1: NGUYÊN LiỆU NHO  Thành phần khối lượng trái nho: - Cuống: 2-5% - Vỏ: 7-11% - Thịt: 80-85% - Hạt: 2-6%  Thành phần hóa học nước nho: Nước: 70-78% Acid hữu cơ: 0,2-0,5% Đường: 20-25% Hợp chất chứa N: 0,05- 0,1% Khoáng: 0,2-0,3% Pectin: 0,1-0,3% Các vitamin Thành phần hóa học vỏ nho: Nước Cellulose Polyphenol Acid hữu cơ…. 8 2.1: NGUYÊN LiỆU NHO  Đường: - Lên men: glucose, fructose, sucrose… - Không lên men: Acid hữu cơ: - 90%: acid tartric (tartaric)và malic - 10% :acid citric, lactic, oxalic, fumaric, pyruvic,.. 9 Acid tartaric Acid malic Acid fumaricAcid oxalic Acid citric Acid lactic Acid pyruvic 2.1: NGUYÊN LiỆU NHO  Pectin: pectin và protopectin  Hợp chất chứa N: vô cơ (NH4 +), hữu cơ (acid amin, polypeptide, protein, enzyme..)  Enzyme: hydrolase, oxydase..  Vitamin: C, B1, B2, PP…  Khoáng: K, Ca dưới dạng muối sulphate, chlorua và phosphate  Polyphenol:  Chất màu: Flavones (màu vàng)  Anthocyanes (đỏ, xanh..): pH acid : đỏ, pH acid yếu: không màu, pH tăng cao: xanh da trời, xanh lục  Chất không màu: acid phenolic, polyphenol, tanin (M=500-3000) 10 2.1: NGUYÊN LiỆU NHO  Thu hoạch nho: - Độ chín:  - Điều kiện ngoại cảnh:  Phương pháp thu hoạch: thủ công, cơ giới  Tiếp nhận nho: - Phân loại, loại tạp và nho dập - Lấy mẫu  Bảo quản: 11 2.2: CÁC NGUYÊN LiỆU KHÁC Nấm men: - Tên cũ: S.vini, S. oviformis, S.bayanus, S.ellipsoideus, S. cerevisiae  Tên mới: S. cerevisiae SO2: - Tác dụng: - Các dạng bổ sung:  Dạng rắn: K2S2O5 (potassium metabisulfite): K2S2O5 SO2 + K2SO3 Cho vào dịch nho ở dạng dung dịch 10%  phổ biến Vấn đề tổn thất:  Dạng lỏng: dung dịch SO2 5% hay dạng lỏng trong bình cao áp  Dạng liên kết với phosphate: thổi SO2 qua dd phosphate amone  Dạng khí: đốt cháy khí lưu huỳnh trong oxy  Pectinase: 12 BÀI 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Sơ đồ khái quát quy trình sản xuất rượu vang nho trắng phổ thông 13 Tàng trữ Lên men Sulfite hóa Tách và ép bã Sulfite hóa Làm lạnh Lắng cặn Sản phẩm Nghiền xé, tách cuống Nho Xử lý Bã Sơ đồ khái quát quy trình sản xuất rượu vang nho đỏ phổ thông 14 Sulfite hóa Nghiền xé, tách cuống Nho Xử lý pectinase Lên men Tách và ép bã Tàng trữ Xử lý Vang đỏ Xử lý nhiệt Lắng và ép bã Sulfite hóa Làm lạnh Lên men Tàng trữ Xử lý Vang đỏ Lên men Trích ly bã Tách ép bã Tàng trữ Xử lý Vang đỏ CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG 15 3.1. QUÁ TRÌNH NGHIỀN XÉ VÀ TÁCH CUỐNG  Mục đích: - Giải phóng dịch nho -Trộn đều hỗn hợp - Tách cuống - Làm thoáng khí cho dịch nho Nguyên tắc: - Tránh làm tổn thương cuống và hạt nho - Giảm kích thước phần thịt nho Các biến đổi: -Vật lý: - Hóa học và hóa sinh: 16 3.1. QUÁ TRÌNH NGHIỀN XÉ VÀ TÁCH CUỐNG Vấn đề tách cuống nho: - Cách thực hiện: - Ưu điểm:  Độ đắng:  Độ cồn:  Độ màu: - Nhược điểm:  Ảnh hưởng quá trình ép: Hao hụt khối lượng - Thiết bị: Máy nghiền xé dạng thùng quay: 260-600rpm, 6-20t/h Máy nghiền xé dạng ly tâm: 450-500rpm, 20-45t/h 17 3.2. QUÁ TRÌNH SULFITE HÓA Mục đích: - Tiêu diệt, ức chế VSV - Làm chậm sự oxy hóa - Acid hóa nhẹ dịch nho Phạm vi thực hiện: - Nguyên liệu sau khi nghiền, dịch nho - Rượu sau khi lên men Ảnh hưởng tiêu cực: - Enzyme desacidificateur và quá trình lên men phụ - Chất lượng sản phẩm Ảnh hưởng tích cực: - Lên men tạp - Chất lượng sản phẩm: màu, vitamin, mùi vị sản phẩm 18 3.2. QUÁ TRÌNH SULFITE HÓA Xác định hàm lượng SO2 bổ sung: - Chất lượng dịch nho  Hàm lượng đường  Độ chua  Tình trạng VSV - Nhiệt độ dịch nho - Loại rượu vang Liều lượng thông dụng: Vang đỏ: 3-8g/L  Vang trắng/hồng: 3g/L  Vang hương: 3-5g/L - Dư lượng SO2 trong sản phẩm : càng thấp càng tốt Đường <5g/L: vang đỏ 160mg/L, vang trắng và hồng 210mg/L  Đường >=5g/L: vang đỏ 210mg/L, vang trắng và hồng 260mg/L - Hóa chất thay thế:  Acid sorbic: vi khuẩn Acid ascorbic: 19 3.3. QUÁ TRÌNH ÉP Mục đích:  Phạm vi thực hiện: Vang trắng: sau khi nghiền xé Vang đỏ: Bản chất: Quá trình cơ học Mối quan hệ giữa hiệu suất ép và chất lượng dịch nho  Đánh tơi bã (cặn tăng 20-25%)  Các yếu tố ảnh hưởng:  Kích thước nguyên liệu sau nghiền xé:  Các phương pháp xử lý: sử dụng enzyme, sulfite hóa,…  Áp lực: tăng dần áp lực 30kPa  130-145kPa 1600-2000kPa  Thời gian:  Nhiệt độ: 20 3.3. QUÁ TRÌNH ÉP Thiết bị: Thiết bị ép với trục ép thẳng đứng hay nằm ngang Thiết bị ép trục vis  Phân loại dịch nho: Dịch nho rĩ:  Dịch nho ép: Lọai I: 27% Loại II: 11% Loại III: 4% 21 3.4. QUÁ TRÌNH KHÁC XỬ LÝ NGUYÊN LiỆU SAU NGHIỀN Xử lý hỗn hợp bằng chế phẩm enzyme: - Mục đích: Tăng hiệu suất trích ly và thể tích dịch nho rĩ  Giảm độ nhớt  Tăng giá trị dinh dưỡng  Tăng độ trong và độ bền keo - Chế phẩm thường sử dụng: pectinase - Các yếu tố ảnh hưởng:  Lượng chế phẩm  Nhiệt độ, pH Thời gian xử lý 22 3.4. QUÁ TRÌNH KHÁC XỬ LÝ NGUYÊN LiỆU SAU NGHIỀN Xử lý nhiệt: - Mục đích: Tăng hiệu suất trích ly, đặc biệt là các hợp chất polyphenol  Thanh trùng nhẹ dịch trích - Phạm vi thực hiện:  Thường là sau quá trình nghiền xé  Có thể sau quá trình lên men chính - Biến đổi quan trọng: - Các yếu tố ảnh hưởng:  Nhiệt độ:  Thời gian: - Nguyên tắc chọn chế độ xử lý nhiệt: 23 3.4. QUÁ TRÌNH KHÁC XỬ LÝ NGUYÊN LiỆU SAU NGHIỀN Tách dịch nho rĩ: - Nguyên tắc: sử dụng trọng lực hay lực ly tâm - Thiết bị tách dịch nho bằng trọng lực: Sử dụng lưới đường kính= 4-5mm Có bộ phận đánh tơi bã - Thiết bị tách dịch nho bằng lực ly tâm: Hiệu quả tách cao hơn - Yếu tố ảnh hưởng: Trở lực bã  Áp lực tách -Tỷ lệ thu hồi: Dịch nho: 80%  Dịch nho rĩ: 58%  Dịch nho ép: 24 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Nấm men: - Giống S.cerevisae - Nguồn:  Tự phân lập và nhân giống  Nấm men khô Lượng giống cấy: 2-3*106 TB/mL Mục đích - Biến đổi - Trích ly chất màu, chất chát (vang đỏ) Các giai đọan trong quá trình lên men: tương tự lên men bia - Bắt đầu - Lên men nhanh - Lên men chậm 25 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men: - Nồng độ chất khô: 18-25% - pH đầu: 4 - 4,5 - Lượng giống cấy: 2-3*106 TB/mL - Nhiệt độ:  Vang đỏ: min 250C, max 320C, opt 28-300C  Vang trắng: min 160C, max 220C, opt 18-200C -Thời gian: 7-10 ngày - Độ cồn trong dịch lên men: - Sự khuấy trộn:  Các thông số theo dõi: nhiệt độ, nồng độ chất khô, sinh khối nấm men,… 26 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Chuyển hóa chính: - Vi sinh vật: 27 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Vi sinh vật: 28 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Đặc điểm sinh trưởng O.oeni : - pH: 4.5 – 5.5 - Nhiệt độ: 30oC -Môi trường sinh trưởng thích hợp cho O.oeni chứa polysorbate, acetate, magnesium, manganese. Peptone từ casein 10.0 g/l Dịch trích thịt 8.0 g/l Dịch trích nấm men 4.0 g/l D(+)-glucose 20.0g/l Dipotassium hydrogen phosphate 2.0 g/l Tween® 80 1.0 g/l Di-ammonium hydrogen citrate 2.0 g/l Sodium acetate 5.0 g/l Magnesium sulfate 0.2 g/l Manganese sulfate 0.04 g/l 29 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Đặc điểm O.oeni :  Tröôùc kia tên là Leuconostoc oenos nay thuộc giống Oenococcus oeni Vi khuẩn kỵ khí tùy ý  Gram dương, hình que  Chịu được pH thấp (pH = 3.0 – 4.0) của rượu tốt nhất.  Ưa thích chuyển hóa acid malic hơn chuyển hóa đường glucose và acid citric O.oeni sử dụng và làm giảm acid malic trước khi lên men lactic bất kỳ phân tử đường glucose nào hiện diện trong môi trường Là tác nhân chính của lên men malolactic. 30 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Các yếu tố ảnh hưởng: glucose, fructose và citrate H 31 Cột 1: Không bổ sung thêm đường Cột 2: Có bổ sung glucose Cột 3: Bổ sung glucose và 45mM citrate Cột 4: Bổ sung glucose và 45mM fructose 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Các yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ 32 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Các yếu tố ảnh hưởng: hàm lượng SO2 tổng 33 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Các yếu tố ảnh hưởng: pH ban đầu 34 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Các yếu tố ảnh hưởng: nồng độ ethanol 35 Lên men malolactic tốt nhất ở nồng độ ethanol trong rượu là 6% nhưng có thể chịu được ở các nồng độ cao hơn đến 12%. 3.5. LÊN MEN RƯỢU VANG Lên men malolactic: - Các yếu tố ảnh hưởng: - Vấn đề cần chú ý: Điều kiện lên men:  Thực trạng về điều khiển trao đổi chất lên men malolactic: 36 - Nồng độ SO2 tổng <=50ppm - pH 3.5 - Nồng độ ethanol <= 12% - Nhiệt độ 20 o C 3.6. TÀNG TRỮ RƯỢU VANG Mục đích:  Thiết bị tàng trữ:  Các biến đổi quan trọng:  Sự kết tủa cặn  Sự tổn thất một số chất dễ bay hơi  Sự trích ly  Biến đổi hóa sinh: Các yếu tố ảnh hưởng:  Nhiệt độ:  Kỹ thuật tàng trữ:  Thời gian: 37 3.7. LÀM TRONG VÀ ỔN ĐỊNH RƯỢU VANG THÀNH PHẨM Các kỹ thuật phổ biến:  Vật lý: lắng, lọc, ly tâm, nhiệt Lọc: màng lọc vải, ceramic…có thể kết hợp sử dụng bột trợ lọc  Hóa lý: hấp phụ, trao đổi ion  Hóa sinh: dùng enzyme  Hóa học: sử dụng hóa chất Chất vô cơ: bentonit, diatomit…. Chất hữu cơ: gelatin, casein, tanin… 38 CÁC THIẾT BỊ TRONG CNSX RƯỢU VANG 39 THIẾT BỊ NGHIỀN XÉ VÀ TÁCH CUỐNG 40 THIẾT BỊ TÁCH DỊCH NHO 41 THIẾT BỊ TÁCH DỊCH NHO SAU QUÁ TRÌNH NGHIỀN XÉ 42 THIẾT BỊ ÉP DỊCH NHO 43 THIẾT BỊ LÊN MEN 44 Bài 4: SẢN PHẨM RƯỢU VANG TCVN 7045 : 2002 45 Tên chỉ tiêu Yêu cầu Màu sắc Đặc trưng cho từng loại vang Mùi Thơm đặc trưng của nguyên liệu và sản phẩm lên men, không có mùi lạ Vị Chua chát, có hoặc không có vị ngọt, không có vị lạ Trạng thái Trong, không vẩn đục Bài 4: SẢN PHẨM RƯỢU VANG TCVN 7045 : 2002 46 Tên chỉ tiêu Mức 1. Hàm lượng ethanol (cồn) ở 20oC, % (v/v) 6 – 18 2. Hàm lượng methanol trong 1 lít ethanol 100o,g/l, không lớn hơn 3,0 3. Hàm lượng acid bay hơi, tính theo acid acetic, g/l, không lớn hơn 1,5 4. Hàm lượng SO2, mg/l, không lớn hơn 350 5. Cyanur và các phức Cyanur, mg/l, không lớn hơn 0,1 6. Hàm lượng CO2 Theo tiêu chuẩn đã được công bố của nhà sản xuất Bài 4: SẢN PHẨM RƯỢU VANG TCVN 7045 : 2002 47 Tên kim loại Giới hạn tối đa (mg/l) 1. Asen (As) 1,1 2. Chì (Pb) 0,2 3. Thủy ngân (Hg) 0,05 4. Cadimi (Cd) 1,0 5. Đồng (Cu) 5,0 6. Kẽm (Zn) 2,0 Bài 4: SẢN PHẨM RƯỢU VANG TCVN 7045 : 2002 48 Chỉ tiêu Giới hạn tối đa 1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1 ml sản phẩm 102 2. E.coli, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0 3.Coliforms, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 10 4.Cl. perfringens, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0 5.S.aureus, số vi khuẩn trong 1 ml sản phẩm 0 3.Tổng số nấm men- nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1 ml sản phẩm 10 Bài 4: SẢN PHẨM RƯỢU VANG THÀNH PHẦN HÓA HỌC RƯỢU VANG 49 Loại rượu Thành phần (mg/100ml) Amylic Isoamylic N-butylic 2-butylic Iso-butylic Propylic Glycerin 2,3-butanediol 10 – 175 10 – 175 10 – 175 10 – 175 10 – 175 10 – 175 0,5 – 1,5 0,01 – 0,15 Bài 4: SẢN PHẨM RƯỢU VANG THÀNH PHẦN HÓA HỌC RƯỢU VANG 50 Loại rượu Acetaldehyde Acetatethyl (ppm) Tannin % Rượu cherry Vang trắng Vang đỏ Sparkling wines Rượu tráng miệng 300 mg/l 0 – 7 ppm 0 – 7 ppm _ 30 – 40 ppm 150 150 150 150 150 _ 0,01 0,14 – 0,30 0,01 _ Bài 4: SẢN PHẨM RƯỢU VANG THÀNH PHẦN HÓA HỌC RƯỢU VANG 51 Vitamin (µg/l) Vang trắng Vang đỏ Thiamine (B1) 2 - 58 103 - 245 Riboflavine(B2) 8 -133 0,47 -1,90 Acid pantothenic 0,55 - 1,20 0,12- 0,68 Pyridoxine (B6) 0,12 - 0,67 0,13 - 0,68 Nicotinamide (pp) 0,44 -1,30 0,79 - 1,70 Biotin (H) 1,00 - 3,60 0,60 - 4,60 Mesoinositola, mg/l 220 - 730 290 - 334 Cobalamine (B12) 0 - 0,16 0,04- 0,10 Acid P-aminobennzoic 15- 133 15 -133 Acid P-teroilglutamic 0,40- 4,50 0,4 - 4,5 Choline 19 - 27 20 - 43 Ngoại quan 52 • More colour in a white wine usually indicates more flavour and age • You can guess the age of a red wine by the "rim.“ • Purple may indicate youth -orange to brown indicates age. • Swirling - "Good legs" may indicate a thicker body and a higher alcohol content and/or sweetness level. Ngoại quan 53 • Swirl your wine to release the molecules • Take a quick whiff then take a second deeper whiff or • Take only one deep whiff. • It may be difficult to describe in words • By labelling you will remember it better. Hương vị Aroma Examples Mint Basil Magnolia Blackcurrant Grapefruit Fig Peach Melon Nutmeg Smoky Flinty 54 Humans can perceive only four tastes: • Sweet, (on the tip of the tongue) • Sour, (on the sides of the tongue) • Bitter, (at the extreme rear of the tongue) • Salty (front, upper sides of tongue) Try focusing your attention on one sensation at a time by taking a sip of wine, and swallowing or discarding immediately, then followed by another sip. Taste 55 Balance of …Tannins Come from pips, skins,stalks – preservative (Puckering of gums or furring of mouth). The backbone of ageing, tannins decompose, wine mellows. …Acids Gives refreshing flavourful sensation….If low, tastes flat and dull… if high, tastes sour and bitter …Alcohol Arises from the sugar levels. Gives body to wine. …Flavour Structure 56 WHITE 1 Arinto Portugal 57 WHITE 3 Verdelho Spain 58 WHITE 4 Chardonnay France 59 WHITE 5 Riesling Australia 60 RED 1 Pinot Noir New Zealand Bordeaux Burgundy Rhone61 Enjoy 1 2 3 4 5 New Zealand USA South Africa Chile Argentina Pinot Noir Zinfandel Shiraz Carmenère Cabernet Sauvignon 2006 2004 2006 2006 2006 1 2 3 4 5 Portugal Italy Spain France Australia Arinto Pinot Grigio Verdelho Chardonnay Riesling 2006 2007 2006 2005 2005 62 1 Bottle Bottle 2 Bottles Magnum 4 Bottles Jeroboam 200ml Piccolo 8 Bottles Methuselah 12 Bottles Salamanzar 16 Bottles Balthazar 20 Bottles Nebuchadnezzar 63 France 5.3 million tonnes Italy 5.1 Spain 3.9 USA 2.2 Argentina 1.6 China 1.3 Australia 1.2 South Africa 1.1 Germany 1.0 Chile 0.8 Top 10 Wine Producers 64