dụng nấm men cố định trên miếng táo và quá trình lên men tĩnh sử dụng nấm men tự do. Quá trình lên men được thực hiện ở 30oC [112]
Rượu vang Acetaldehyde (ppm) Ethyl acetate (ppm) Propanol – 1 (ppm) Isobutyl alcohol (ppm) Amyl alcohols (ppm) Methanol (ppm) Lên men liên tục
Lên men tĩnh 27 64 59 31 22 10 19 54 123 169 39 Không có
Ogbonna và cộng sự (1989) đã tiến hành quá trình lên men rượu vang theo phương pháp liên tục trong thiết bị phản ứng sinh học nhiều cấp (multistage bioreactor) sử dụng các đĩa sinh học (bioplate) làm tác nhân lên men. Các đĩa sinh học này chính là nấm men cố định trên các đĩa thủy tinh đã được gia công tạo mặt lưới. Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình lên men liên tục sử dụng nấm men cố định trên đĩa thủy tinh không những có tính ổn định cao, bền trong thời gian dài sử dụng mà còn có khả năng tạo sản phẩm có chất lượng không thua kém sản phẩm tạo ra theo phương pháp lên men truyền thống [152].
2.4.3 Dùng kỹ thuật cố định trong sản xuất một số loại rượu vang vang
2.4.3.1 Lên men rượu vang phổ thông ngọt
Như đã biết, rượu vang khai vị ngọt (sweet dessert wine) là rượu vang có độ bền vi sinh cao vì hàm lượng ethanol xấp xỉ khoảng 17% hoặc cao hơn. Tuy nhiên, rượu vang phổ thông ngọt (sweet table wine) thì lại không đạt được độ bền sinh học vì hàm lượng đường cao và hàm lượng ethanol thấp (nhỏ hơn 15%). Do đó, rượu vang phổ thông ngọt thường rất dễ bị lên men lại trong suốt quá trình bảo quản nếu như không được tiệt trùng. Để tiệt trùng loại rượu vang này, người ta thường bổ sung vào rượu vang acid sorbic, SO2 hoặc là tiến hành gia nhiệt rượu vang. Tuy nhiên, bổ sung acid sorbic SO2 sẽ làm cho rượu vang có mùi như mùi bơ. Còn sử dụng nhiều SO2 sẽ làm cho rượu vang có mùi hăng, mùi H2S hoặc mùi mercaptan [213].
Dừng quá trình lên men trước khi đường trong dịch lên men được sử dụng hết (quá trình lên men không hoàn thành) là một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu vang phổ thông ngọt. Các nhà sản xuất rượu vang cho rằng phương pháp này sẽ tạo ra rượu vang ngọt tự nhiên và có chất lượng cao hơn so với rượu vang được tạo ta bằng phương pháp làm ngọt rượu vang khô (bằng cách thêm dịch nho hoặc dịch nho đã được lên men một phần vào rượu vang khô). Phương pháp hữu hiệu để tạo ra rượu vang phổ thông ngọt với hàm lượng đường mong muốn bằng cách dừng quá trình lên men gồm nhiều bước:
Làm lạnh để giảm tốc độ lên men.
Tách dịch lên men ra khỏi nấm men (bằng cách xử lý với bentonite rồi lọc).
Có thể dừng lên men chỉ bằng quá trình lọc nhưng điều này rất khó khăn bởi vì các tế bào nấm men sẽ nhanh chóng làm nghẽn lớp vật liệu lọc. Vì quá trình lên men không dừng ngay lập tức sau khi làm lạnh, tách hoặc sulphite hóa, cho nên phương pháp trên khó mà đạt được hàm lượng rượu như mong muốn [213].
Cách tốt nhất là sử dụng nấm men cố định, nhờ đó có thể bắt đầu hoặc kết thúc quá trình lên men bằng cách thêm các hạt nấm men cố định trong gel alginate vào bình lên men hoặc loại các hạt nấm men ra khỏi bình tại thời điểm mong muốn, và tốc độ lên men có thể kiểm soát bằng cách thay đổi lượng tế bào nấm men cố định thêm vào. Vì rượu vang lên men bởi nấm men cố định rất trong suốt và lượng tế bào tự do trong dịch lên men chỉ khoảng 102 - 105 tế bào/mL, cho nên các tế bào nấm men có thể tách ra bằng phương pháp lọc mà không gặp bất cứ vấn đề gì, tương tự như trong trường hợp của rượu vang khô [213].
2.4.3.2 Lên men rượu vang có gas theo phương pháp Champenoise
Điểm đặc trưng của phương pháp này là quá trình lên men được tiến hành trong chai và sau khi hoàn thành quá trình lên men, các tế bào nấm men sẽ được tách ra khỏi chai. Thông thường, quá trình này được tiến hành bằng phương pháp cơ học bằng cách xoay và chúi đầu chai xuống từ từ cho đến khi tất cả các tế bào nấm men tập trung ở cổ chai. Cuối cùng, tiến hành đông đá cổ chai, rồi mở nắp chai, khi đó phần đông đá ở cổ chai sẽ bị tách ra khỏi chai nhờ áp lực khí ở bên trong chai [83, 193].
Trong suốt giai đoạn này, quá trình tự phân của nấm men cũng có thể diễn ra, tạo ra một lượng lớn các chất làm giảm hương và vị của rượu vang. Bên cạnh đó, quá trình lắng cặn nấm men phải tốn mất nhiều tuần, cùng với một lượng nhân công đáng kể và phải có hầm chứa đủ lớn. Mặc dù đã có những palette xoay tự động thay thế cho công nhân nhưng quá trình tách nấm men này đòi hỏi phải xử lý rất chính xác và cần có một dây chuyền lạnh đông, vì thế đã làm tăng thêm chi phí đáng kể cho các nhà sản xuất. Bên cạnh đó, nhiều nhà sản xuất rượu vang cũng nhân thấy rằng, hương vị của rượu vang bị giảm đi khi xử lý bằng palette xoay tự động so với việc xử lý bằng tay. Vì thế, đã có nhiều nghiên cứu để thay thế cho phương pháp này: sử dụng các chất phụ gia hoá học, sử dụng các chủng nấm men có khả năng kết bông cao và sử dụng nấm men cố định [83, 193, 214].
Trong đó, phương án sử dụng nấm men cố định là phương án cho hiệu quả cao nhất. Nếu sử dụng nấm men cố định thì sẽ bỏ qua được giai đoạn tách nấm men phức tạp này và làm giảm thời gian tách cặn nấm men xuống chỉ còn vài giây. Việc sử dụng kỹ thuật này có nhiều ưu điểm liên quan đến chi phí, khả năng kiểm soát quá trình lên men và giảm thiểu tối đa thời gian. Bên cạnh đó, quá trình lên men cũng diễn ra dễ dàng hơn do các tế bào nấm men được bảo vệ một phần khỏi độc tính của ethanol [193].
Fumi và cộng sự (1988, 1989) đã nghiên cứu về việc sử dụng nấm men cố định trong gel alginate trong sản xuất rượu vang có gas và kết luận rằng [71, 72]:
Sử dụng nấm men cố định không gây ra bất cứ sự thay đổi đáng kể nào trong quá trình lên men.
Tế bào giải phóng ra không ảnh hưởng đến độ trong của rượu vang.
Các thành phần chính như ethanol, acid hữu cơ, nitơ tổng và rượu bậc cao không có sự khác biệt đáng kể khi so sánh rượu vang tạo ra bởi nấm men cố định và rượu vang tạo ra bởi nấm men tự do.
Tuy nhiên, ngay cả nếu như rượu vang thực sự trong suốt thì vẫn có các tế bào tự do bị thoát ra khỏi hạt gel. Nếu các tế bào nấm men thoát khỏi hạt gel ra ngoài môi trường, chúng sẽ tồn tại trong rượu vang và có thể lên men lượng đường được bổ sung vào để điều chỉnh độ ngọt của sản phẩm cuối cùng. Có thể thêm acid sorbic và SO2 như là tác nhân bảo quản trong trường hợp nấm men tự do còn sót lại. Tuy nhiên, việc bổ sung chất này có thể gây ra mùi vị không ưa thích [214].
Vì thế, cần có các biện pháp khác để khắc phục hiện tượng tế bào thoát ra khỏi hạt gel. Hiện tượng tế bào thoát ra khỏi hạt gel diễn ra là do ban đầu trong hạt mật độ nấm men thấp, sau đó do tốc độ sinh trưởng cao đã làm giải phóng ra một lượng CO2 khổng lồ làm phá vỡ các hạt nấm men cố định. Sự phá vỡ hạt diễn ra càng nhiều khi lượng hạt thêm vào chai càng thấp [193].
Do đó, theo Gòdia và cộng sự (1991), trở ngại này có thể được khắc phục dựa trên cơ sở của thuyết sau: nếu mật độ tế bào nấm men ban đầu trong chai đủ cao và tính chất vật lý của hạt (chủ yếu là khả năng khuếch tán đường và kích thước hạt) đủ tốt để thời gian cần thiết cho việc đạt được các điều kiện đồng nhất trong tất cả các hạt ngắn hơn thời gian pha lag của nấm men, thì tổng hàm lượng đường có trong rượu vang (18g/ chai) sẽ được sử dụng trước khi sự phân chia đồng bộ của các tế bào diễn ra. Nói cách khác, nếu tính đồng nhất của hạt đạt được đủ nhanh, thì lượng đường có sẵn cho mỗi tế bào sẽ không đủ cho việc phân chia và do đó nấm men sẽ không thoát ra khỏi hạt gel [83, 193].
Ngoài ra, theo Martynenko và cộng sự (2004), để khắc phục hiện tượng này, có thể bổ sung thêm vào rượu vang 2-(4-hydroxyphenyl)-ethanol để ức chế sự sinh trưởng và quá trình sinh sôi nảy nở của các tế bào nấm men mà không làm ảnh hưởng đến khả năng lên men [137].
Tuy nhiên, cũng theo Gòdia và cộng sự (1991), cách tốt nhất vẫn là sử dụng nấm men cố định 2 lớp, có nghĩa là có thêm lớp áo gel ở bên ngoài. Trong trường hợp này, do có hàng rào gel nên đã ngăn cản được nấm men thoát ra khỏi hạt gel. Yokotsuka và cộng sự đã nghiên cứu và cũng cho kết luận tương tự (1997) [214].
Ngoài ra, cũng có thể cố định nấm men bằng màng vi lọc để lên men theo phương pháp này (Lamonnier và cộng sự, 1989) [197].
Bên cạnh đó, Martynenko và cộng sự (2003) đã cố định nấm men bằng cách đưa nấm men vào mạng cryogel của polyvinyl alcohol để sản xuất rượu Champagne. Kết quả cho thấy chất mang này đã ngăn cản hoàn toàn hiện tượng nấm men thoát ra khỏi hạt gel. Các tác giả cũng nhận thấy rằng chất mang này ức chế sự sinh trưởng và quá trình sinh sôi nảy nở của nấm men nhưng không làm ảnh hưởng đến hoạt tính lên men và tính chất cảm quan của rượu vang [137].
Chương 3: NGUYÊN LIỆU và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU