Nguyờn liệu chớnh để sản xuất rượu vang là nho, nhà mỏy được xõy dựng tại tỉnh Ninh Thuận. Nơi trồng nho cú diện tớch và sản lượng lớn nhất của Việt Nam.
Nho để sản xuất rượu vang thường là nho quả nhỏ nhưng cú năng suất cao. Để sản xuất được rượu vang chất lượng cao thỡ nguồn nguyờn liệu đúng gúp vào 60 % thành cụng. Vỡ vậy yờu cầu chất lượng đối với nho:
• Nhỡn bề ngoài nho cú màu vàng hoặc màu tớm tuỳ từng chủng loại.
• Chựm nho khụng cú quả thối, quả bị bệnh; nếu cú thỡ số lượng khụng đỏng kể.
• Hàm lượng đường trong nho cao 100 – 150 g/l, đồng thời hàm lượng axit trong dịch nho thấp từ 5 – 7 g/l. Để làm được điều này ta ộp nho lấy dịch và xỏc định nồng độ chất tan bằng khỳc xạ kế hoặc bằng tỷ trọng kế.
Thành phần hoỏ học của nho:
Trong sản xuất rượu vang, thường người ta hỏi nho theo chựm để trỏnh hư hỏng quả và gõy xấu đến chất lượng của vang sau này. Chựm nho gồm cuống và quả
• Cuống chiếm 2 – 5 % khối lượng.
• Quả chiếm 95 – 98 % khối lượng gồm (vỏ quả 7 – 10 %; thịt quả 83 – 91 %; hạt 2 – 6 %).
Hàm lượng nước chiếm tương đối lớn: 70 – 80 %.
Thành phần chất khụ của nho chủ yếu là đường ( saccarozo, fructozo, glucozo..) phần cũn lại:
• Axit vụ cơ gồm axit sunfuric, a. clohidric, a. photphoric: 0,3 – 1 %. • Axit hữu cơ gồm axit tartaric, axit malic, axit xitric.. 3 – 15 g/l.
• Cỏc chất khoỏng: K2SO4 và CaSO4 0,3 – 1 g/l; NaCl và Na3PO4 0,1 – 0,2 g/l.
( nho để sản xuất vang cú hàm lượng khoỏng ≤ 1,75 g/l )
• Hợp chất phenol: flavoronol (flavonol, flavon, flavonon, catechin, leucoanthocyanin)
Trong đú:
Catechin, leucoanthocyanin, flavonon khụng màu bị oxy hoỏ chuyển sang màu sẫm.
Flavonol, flavon khụng màu bị oxy hoỏ chuyển sang màu vàng. • Anthocyanin cú màu đỏ, xanh, tớm phụ thuộc vào pH và nhiệt độ.
• Enzym gồm oxidore ductaza ( diphenoloxidaza, peroxidaza, cataza..) và hydrolaza ( esteaza, pectinaza ).
• Vitamin cú: vitamin B1 = 0,450 mg/kg; B2 = 0,136 – 92 àg/kg; B6 = 0,16 – 0,53 mg/kg; vitamin C = 2,2 – 4,8 mg/kg; carotenoid = 50 àg/kg; vitamin PP = 3,8 – 6,8 mg/l.
Ngoài ra cũn cú protein, pectin và một số chất thơm. Dựa vào tỷ số giữa đường/axit = k để phõn loại nho
Nho chua k < 22.
Nho cú độ chua ngọt hài hoà k = 22 – 32.
Nho ngọt k > 32.
Chất lượng rượu vang phụ thuộc vào 60 % vào quả nho ( giống, khớ hậu, đất trồng ) và 40 % vào cụng nghệ sản xuất.[1.9]
Bảng 6: Thành phần hoỏ học của nước quả nho ộp ( g/l ) [1.1]
Thành phần g/l Nước 700 – 780 Đường 100 – 150 Phi đường 22 – 29 Axit 9 – 12 Chất khoỏng 2 – 4 Đạm 1 – 2 Tanin 2 Vitamin 1 Chất màu 1 Chất khỏc 1 2. Nước
Trong sản xuất rượu vang khụng cần sử dụng nhiều nước vỡ ở đõy ta đó chọn nguyờn liệu sản xuất chớnh là nho tươi.
Nước dựng cho nhà mỏy cú thể dựng chung với nguồn nước cấp cho khu cụng nghiệp hoặc dựng nước giếng khoan của nhà mỏy.
3. Sử dụng chế phẩm enzym
Một số enzym thường được sử dụng để phõn giải pectin trong dịch quả:
• Pectinetyl esteraza (Pectinhydrolaza): là cỏc enzym xỳc tỏc sự thuỷ phõn liờn kết este trong phõn tử pectin hoặc axit pectinic, sự thuỷ phõn chỉ xảy ra ở liờn kết este liền kề với nhúm cacboxyl tự do, cho nờn số liờn kết este trong phõn tử pectin và axit pectinic cú thể bị thuỷ phõn hoàn toàn hoặc một phần.
• Polygalacturonaza (Polygalacturoonit-glucanhydrolaza): là cỏc enzym xỳc tỏc sự thuỷ phõn liờn kết 1 – 4 glucoza trong phõn tử pectin. Cỏc enzym của nhúm này cú tớnh đặc hiệu khỏc nhau (chẳng hạn polymetyl galacturonaza tỏc dụng chủ yếu lờn cỏc este metylic của cỏc axit polygalacturonic).
• Cũn một số enzym khỏc như Protopectinaza, transelimilaza..
Hầu hết cỏc enzym đều cú tỏc dụng tối ưu trong những điều kiện nhất định của nhiệt độ, pH, bản chất của cơ chất..Nhưng nhỡn chung cỏc enzym pectin pectinaza hoạt hoỏ được trong những điều kiện cơ bản sau:
• Độ pH thớch hợp để phõn giải axit pectic trong dịch quả là 3,5 – 4,5. • Nhiệt độ thớch hợp 45 – 54oC.
• Thời gian tỏc dụng 90 – 120 phỳt.
Hoạt động của pectinaza được nõng cao khi cú mặt của Ca2+ và Mg2+..pectin cú độ nhớt càng thấp thỡ hiệu quả tỏc dụng càng tăng. Trong sản xuất vang ta lựa chọn loại enzym giữ được hoạt độ trong điều kiện cú cồn ( tới 14 % ) và pH phự hợp của vang (3,0 – 4,0). Cỏc chế phẩm hay được sử dụng trong sản xuất rượu vang là Proteolytic và Petolytic, tờn thương mại Pectinex – 3XL ( hóng NOVO – Đan Mạch ) với lượng dựng 0,08 g/l.
4. Sử dụng chất khử trựng
Trong cụng nghệ sản xuất rượu vang, người ta thường dựng SO2 để ức chế sự phỏt triển của vi sinh vật (trong dịch nú ở dạng axit sunfurơ, axit này hoà tan vào phức chất protein-lipit của tế bào vi sinh vật và làm chết tế bào; ngoài ra SO2 cũn cản trở sự hụ hấp của vi sinh vật, phản ứng với cỏc chất trung gian của cỏc hoạt động sống của vi sinh vật phỏ hoại quỏ trỡnh trao đổi chất ) nhưng nấm men cú thể thớch ứng và phỏt triển trong mụi trường cú SO2, SO2 cũn cú tỏc dụng chống oxy hoỏ vỡ nú kết hợp với oxy khụng khớ tạo ra cỏc muối sunfat.
Ta cú thể bổ sung SO2 dạng khớ hoặc cũng cú thể dựng cỏc loại muối để sinh sản ra SO2, lượng muối cỏc loại dựng tương đương 1 g SO2 là:
Kalimetabisunfit ( K2S2O5 ) 2,0 g Natri bisunfit ( KHSO3 ) 1,8 g Canxi bisunfit ( Ca(HSO3)2) 3,1 g Natri bisunfit ( Na2SO3 ) 2,0 g
Trong sản xuất vang nho, người ta thấy rằng cho SO2 vào đồng thời với việc nghiền nho thỡ cho chất lượng vang cao hơn. Một cỏch nữa để ngăn ngừa cỏc phản ứng oxy hoỏ là sử dụng thiết bị yếm khớ ở dịch hốm bằng cỏch duy trỡ lượng CO2 ở phần trống của nho, trước, trong và sau quỏ trỡnh nghiền. Do đú mà vang thành phẩm khụng nhhững cú màu nhẹ hơn mà cũn giữ được độ tươi và mựi thơm của quả.
5. Sử dụng nấm men và vi khuẩn lactic
Một số giống nấm men thường dựng trong sản xuất rượu vang ở nước ta:
• Saccharomyces Vini: giống này chiếm tỷ lệ cao trong nước quả lờn men tự nhiờn, tới 80 % tổng số cỏc chủng thuộc giống Saccharomyces. Nấm men này sinh ra enzym ngoại bào invertaza cú khả năng thuỷ phõn đường saccaroza thành glucoza và fructoza. Vỡ vậy trong dịch lờn men ta cú thể bổ sung loại đường này. Nấm men này cú thể chịu được nồng độ cồn tới
17 – 18 % v/v.
Ở giai đoạn cuối lờn men, S. vini kết lắng rất nhanh và làm trong rượu dễ dàng. Nú cú thể tập hợp cỏc cấu tử bay hơi, cỏc sản phẩm thứ cấp làm cho vang cú mựi vị đặc trưng riờng biệt. Chủng này rất được ưa chuộm ở nước ta.
• Saccharomyces cerevisiae: nấm men này cú tế bào hỡnh trứng, ovan, kớch thước vào khoảng (3 – 7) x (4 – 12) àm. Khi lờn men trong một số trường hợp cú thể tạo đến 18 – 20 % cồn theo thể tớch.
• Saccharomyces oviformis: chủng nấm men này thường được tỏch từ nước quả nho cho lờn men tự nhiờn. Chỳng cú khả năng chịu đường cao, chịu nồng độ cồn cao, lờn men kiệt đường cho độ cồn cao cú khi tơi 18 % theo thể tớch. Chủng này hay được dựng để lờn men dịch quả cú hàm lượng đường cao để chế rượu vang khụ cho chất lượng tốt.
Một số chủng vi khuẩn lactic thường dựng trong quỏ trỡnh lờn men phụ:
Ở nước ta cũng như trờn thế giới thường dựng chủng Leuconostoc oenos, nú cú khả năng chuyển hoỏ axit malic ( vị chua gắt ) thành axit lactic ( vị hài hoà ) và chuyển hoỏ đường glucoza thành etanol, axit lactic, CO2 và axetat.
Cỏc điều kiện thớch hợp cho leuconostoc oenos phỏt triển
• Axit malic là chất cảm ứng cho quỏ trỡnh lờn men malolactic.
• pH của mụi trường thớch hợp cho quỏ trỡnh chuyển hoỏ axit malic thành axit lactic là 3,2 – 3,8.
• Đường fructoza cú tỏc dụng kớch thớch sinh trưởng mạnh vi khuẩn
leuconostoc oenos.
• Axit lactic với hàm lượng ≥ 5 g/l sẽ ức chế vi khuẩn lờn men malolactic.
6. Cỏc nguyờn liệu khỏc
• Axit tartaric, CaCO3.. được dựng để điều chỉnh pH = 3,5 – 4 tạo pH tối ưu khi chuẩn bị dịch cho quỏ trỡnh lờn men.
• Cỏc hoỏ chất vệ sinh tẩy rửa thiết bị, chai, thựng chứa, đường ống.. thường dựng NaOH, HCl, cloramyl.. và chỳng được chứa trong cỏc CIP.
• Cỏc chất trợ lọc
Gelatin: được sử dụng khi vang cú nhiều tanin, gelatin là chất chứa protein hoà tan tốt trong vang và tớch điện dương. Trong vang cú nhiều tanin tớch điện õm, kể cả cỏc chất giống với chất mựn màu đen của vang đó bị biến màu nõu. Cỏc chất cú điện tớch trỏi dấu sẽ hỳt nhau, kộo theo cả cỏc chất cặn khỏc như nấm men, vi khuẩn, protein, thịt quả cũn sút và
nhanh chúng lắng xuống đỏy thiết bị, nhờ vậy vang trong nhanh và vang đỡ chỏt, đỡ khộ cổ hơn do hàm lượng tanin đó giảm đi khỏ nhiều.
Thạch ( Aga aga ): là chất tớch điện õm, cú thể dựng để sửa chữa sai lầm khi dựng quỏ liều gelatin. Lượng dựng khoảng 20 – 30 g/100 lit vang.
Bentonit: là một loại đất cú khả năng trương nở, cú thể hấp thụ protein và cỏc hợp chất chứa nitơ và loại chỳng ra khỏi vang. Một trong những loại đất đú cú tờn thương phẩm là “ Deglutan “.
• Dung dịch KMnO4 và cột bụng: để tạo khụng khớ sạch cung cấp O2 cho quỏ trỡnh lờn men ban đầu, khụng khớ sạch thu được bằng cỏch thổi qua cột nhồi bụng sau đú khớ được lội qua dung dịch KMnO4.
• Nguồn nitơ: cú thể bổ sung thờm nguồn nitơ cho nấm men phỏt triển mạnh tăng lượng sinh khối ở giai đoạn đầu, thường dựng ( NH4)2SO4, ( NH4)2HPO4 cho vào xấp xỉ 0,1 – 0,3 g/lit dịch hốm.
• Màu thực phẩm: sử dụng chất màu Anthoxyanin (đõy là chất màu chớnh của hầu hết cỏc loại quả cú màu đỏ ), một lượng lớn chất này được chiết suất từ vỏ nho.
7.Qui trỡnh cụng nghệ sản xuất rượu vang của nhà mỏy Nghiền nho Bổ sung enzym Pectinaza 0,2 g/l Nho tươi Chọn lọc, bẻ hoa, cuống.. Dịch quả pH = 3,5 – 4 Tiếp men giống
8 – 10%Lờn men chớnh Lờn men chớnh 28 – 30oC Nuụi lắc 220 vũng/ phỳt, to = 28 – 30oC. Trong 30h Dịch nho, đường ∼ 120 g/l. pH = 2,8 – 4,2 Vang non Rửa sạch, để rỏo sunfit hoỏ SO2 200 mg/l Men giống 106 – 108 tế bào/ml Lờn men phụ Bổ sung Leuconostoc oenos ∼ 106 tb/ml Vang thành phẩm Bổ sung enzym Pectin và Bentonit 2 g/l, trong 5 – 10 ngày thỡ tỏch cặn Vang thụ tàng trữ 3 – 6 thỏng ( tỏch cặn 2 – 3 lần )
Tàng trữ Đúng chai và boxđưa tiờu thụ Thạch nghiờng Bổ sung đường đạt 220 g/l. Axit tartaric đạt 0,7 %, màu thực phẩm, (NH4)2HPO4. Thu lấy dịch Bó nho Lờn men bó
• Một số ưu điểm chớnh khi lựa chọn qui trỡnh trờn
Nõng cao chất lượng của rượu vang của Việt Nam lờn ngang tầm khu vực và thế giới.
Sử dụng nguyờn liệu chủ yếu trong nước để sản xuất.
Qui trỡnh sản xuất vang nho bao gồm 4 giai đoạn chớnh
Giai đoạn 1: chế biến dịch lờn men rượu vang Giai đoạn 2: lờn men chớnh rượu vang
Giai đoạn 3: lờn men phụ và ủ chớn vang
Giai đoạn 4: hoàn thiện chất lượng và tiờu thụ sản phẩm
Giai đoạn 1: Chế biến dịch lờn men
Mục tiờu chớnh của giai đoạn này là chế biến dịch quả và cỏc nguyờn liệu khỏc thành dịch để lờn men vang, nờn qui trỡnh kỹ thuật của giai đoạn này được tiến hành như sau: chọn những quả nho chớn, loại bỏ hết những quả dập nỏt, bị nhiễm nấm mốc và cỏc loại vi khuẩn khỏc. Sau đú quả được rửa kỹ bằng nước sạch (theo nguyờn tắc bể tràn) nhiều lần, để khụ hết nước ở ngoài quả.
Nghiền nho đó sạch và khụ bằng mỏy nghiền trục, gom bó và tiếp tục nghiền lại và bổ sung enzym pectinaza ở nhiệt độ tối ưu trong thời gian 100 – 120 phỳt. Do nho ở Ninh Thuận cú thành phần màu, tanin..kộm so với nho trờn thế giới vỡ vậy chỳng ta cần bổ xung thờm một lượng Anthoxyanin 1 – 2 g/l. Tiến hành sunfit hoỏ dịch lờn men bằng SO2 (dạng K2S2O5 hàm lượng 0,1 – 0,2 g/l), tiếp tục phõn tớch cỏc chỉ tiờu cơ bản cú trong dịch ộp và bổ sung thờm đường, axit ( nếu cần ). Sau 2 – 3h thỡ tiến hành bổ sung nấm men với lượng 10 %v/v ( hoặc 107 tb/ml ).
Giai đoạn 2: Lờn men rượu vang
Đặc trưng quan trọng nhất của giai đoạn này là quỏ trỡnh chuyển hoỏ đường thành rượu nhờ xỳc tỏc sinh học là cỏc enzym do nấm men sinh ra, ngoài ra cũn cú một số quỏ trỡnh biến đổi của nhiều loại axit hữu cơ, axit amin, vitamin khỏc nữa. Giống nấm men để sản xuất được nhõn giống từ trước trờn mụi trường nhõn giống và để thớch nghi với mụi trường lờn men cho đến khi giống đó đạt yờu cầu về số lượng và chất lượng, thỡ tiến hành bổ sung nấm men vào dịch lờn men (thường từ 8 – 10% ).
Tiến hành sục khớ oxi (hoặc khụng khớ sạch) vào tank lờn men để tăng nồng độ oxi hoà tan trong dịch lờn men cho đến khi đạt: 7,5 mg/l, kết hợp cựng với đảo trộn đều nấm men trong dịch lờn men.
Điều chỉnh nhiệt độ phự hợp cho quỏ trỡnh lờn men vang nho là 28 – 30oC, thường điều chỉnh nhiệt độ bằng cỏc ỏo làm lạnh bằng dung dịch glycol. Để xỏc định nhiệt độ chớnh xỏc ta dựng nhiệt kế được đưa vào sõu trong tank lờn men.
Trong suốt quỏ trỡnh lờn men vang phải tiến hành phõn tớch mẫu và kiểm tra nấm men thường xuyờn để điều chỉnh quỏ trỡnh lờn men cho phự hợp và để hạn
chế sự thất thoỏt cồn, hương thơm..Trong quỏ trỡnh lờn men vang, cần thiết phải lờn men gần đầy tank và nờn giữ ỏp lực ở mức thấp nhất.
Quản lý bó và ộp bó nho: một lượng nhỏ bong búng CO2 được tạo thành trong suốt hoạt động lờn men, trong lờn men rượu vang đỏ bọt CO2 đi vào vỏ nho, bọt liờn kết với vỏ nổi lờn trờn bề mặt. Một thời gian sau nú tạo ra lớn vỏ, hạt và cuống tớch tụ thành lớn dày trờn dịch lờn men. Khi lớp vỏ dày lờn, dịch chảy xuống theo đường mao dẫn và lớp bó vỏ trở lờn khụ. Lớp vỏ khụ cú thể tạo điều kiện cho vi khuẩn giấm phỏt triển và làm hỏng rượu vang, vỡ vậy để trỏnh điều này xảy ra. Ta dựng bơm ly tõm bơm dịch tuần hoàn và tưới đều dịch lờn lớp bó để cho nú luụn ướt.
Khi tỷ trọng kế ở mức khụng thỡ người ta tiến hành ộp để tỏch bó nho. Thụng thường màu sắc và tanin được tớch tụ trong suốt quỏ trỡnh lờn men, nhưng ở ngày thứ tư đến ngày thứ mười là đó đạt cực đại. Cường độ màu của dịch giảm sau 10 ngày và đến ngày thứ 20 thỡ giảm cũn 3/4 so với giỏ trị cực đại ban đầu, tanin tiếp tục tớch tụ cho đến 30 ngày sau.
Giai đoạn 3: Lờn men phụ và ủ chớn vang
Nếu rượu vang non cú pH thấp, ta hạ nhiệt độ của tank lờn men xuống 16 – 20oC và bổ sung một lượng vi khuẩn Lactobacillus hoặc Leuconostoc oenos với lượng khoảng 107 tb/ml (lờn men phụ cú thể tiến hành sau 9 ngày lờn men chớnh). Mục đớch của quỏ trỡnh lờn men phụ là giảm độ chua gắt của vang, và tạo hương thơm cho sản phẩm. Ở đõy diễn ra quỏ trỡnh chuyển hoỏ axit malic thành axit lactic và một số quỏ trỡnh tạo tiền chất của hương thơm. Để cho vi khuẩn cú thể thớch nghi được với điều kiện nồng độ cồn cao ta chọn vi khuẩn cú khả năng chịu được nồng độ cồn cao và dựng phương phỏp cấy trước, tức là nuụi vi khuẩn trong cỏc mụi trường giàu chất dinh dưỡng cú bổ sung cồn ở pH khoảng 4,5 trong 5 - 7 ngày để vi khuẩn thớch ứng dần rồi sau đú mới đưa vào vang non. Khi cần ức chế quỏ trỡnh lờn men malolactic ta cú thể duy trỡ pH thấp hơn 3,2; giữ nồng độ cồn lớn