* Giai đoạn hình thành rượu: Là giai đoạn từ lúc cấy men giống vào, cho lên men đến khi dịch lên men hết sủi bọt mạnh. Nếu giữ được nhiệt độ ổn định, thời
gian lên men này kéo dài từ 4 – 5 ngày. Kết quả của giai đoạn này người ta gọi là “rượu non”.
Trong thời gian này nấm men hoạt động mạnh nhất, tiêu thụ nguyên liệu ( đường, đạm, vitamin) mạnh, biến đường thành rượu, giải phóng CO2. Kết thúc giai đoạn này thành phần nước quả thay đổi rất lớn.
* Giai đoạn phát triển: Khi kết thúc lên men ở giai đoạn một, người ta tiến hành gạn cặn, tách xác quả bằng biện pháp lọc (đối với vang đỏ - vang thu được do lên men dịch quả có kèm xác quả). Trong cơ sở lên men ở quy mô lớn người ta dùng hệ thống ống hút xiphông để hút dịch lên men sang nồi hay bể lên men khác. Đây là lần gạn thứ nhất.
Khi được “rượu non”, ta tiếp tục cho lên men, nhưng ở giai đoạn này quá trình lên men xảy ra không ồ ạt - người ta gọi là lên men phụ - phân hủy những gam đường cuối cùng có trong dịch lên men. Đồng thời ở giai đoạn này có quá trình lên men malolactic. Kết quả quá trình này, acid malic được chuyển thành acid lactic, làm cho rượu được chuyển từ vị chua gắt sang vị chua nhẹ dễ chịu (của acid lactic), CO2 còn được tiếp tục giải phóng nhưng có xu hướng ít dần. Dung dịch lên men ở trạng thái tĩnh lặng, xác men lắng xuống đáy bình hay bể.
Tiếp theo, thực hiện gặn cạn lần 2 (sau lần 1 khoảng từ 20 – 30 ngày), lần 3 (sau lần 2 hơn 30 ngày). Nếu rượu còn đục ta lai gạn tiếp …để có dung dịch trong suốt. Sau lần gạn cuối cùng rượu cơ bản ổn định về thành phần.
Ở giai đoạn này nếu nếm thử ta thấy rượu chưa thể uống được, vì có vị cay, đắng, hơi chua. Ta gọi là “rượu sống”.
Lưu ý: Sau mỗi lần gạn cặn, các dụng cụ đựng dung dịch lên men như chai,
bình, (lên men ở quy mô nhỏ), nồi lên men (ở quy môn công nghiệp) được đổ dịch lên men đầy hơn, tạo điều kiện lên men yếm khí nghiêm ngặt hơn. Đến lần cuối cùng đậy kín hoàn toàn, tạo sự cách li nghiêm ngặt với O2.
* Giai đoạn vang chín:
Sau giai đoạn 2, “rượu non” đã ổn định thành phần nhưng rượu vẫn còn “sống”, người ta phải áp dụng một số biện pháp kĩ thuật để làm tăng chất lượng của
rượu, để rượu được “chín”. Những biện pháp này rất đơn giản nhưng lại quyết định chất lượng của rượu thành phẩm.
Trong thời gian chuyển từ rượu vang “sống” sang rượu vang “chín” đã xảy ra rất nhiều biến đổi sinh hóa phức tạp để chuyển từ rượu ít ngọt, ít thơm có vị chua lấn át, có vị đắng của CO2, của aldehyde sang rượu chín trong vắt, có màu đỏ (hoặc vàng), có vị chua – ngọt cân đối của cồn – đường, vị đắng nhẹ của glycerin, vị chát của polyphenol. Khi có đầy đủ những tính chất như vậy ta được rượu thành phẩm.
I.4.3.2. Theo dõi quá trình lên men qua một số chỉ tiêu sau
- Hàm lượng đường: Khi lên men phải tạo điều kiện cho nấm men hoạt động mạnh, cho lên men nhanh, tiêu thụ hết đường. Vì vậy cần theo dõi hàm lượng đường thay đổi trong quá trình lên men. Nếu vì một lí do nào đó nấm men ngưng hoạt động, trong môi trường còn nhiều đường khử, các vi inh vật khác (không phải nấm men) phát triển dễ dàng, đưa đến thành phần rượu không còn như bình thường.
- Nhiệt độ: Nếu thực hiện lên men trong những thiết bị có dung tích lớn, người sản xuất phải đo nhiệt độ vài lần trong ngày, vì trong quá trình lên men nhất là giai đoạn đầu, quá trình lên men mạnh, sủi bọt nhiều, năng lượng tỏa ra nhiều, lúc ấy nhiệt độ cũng tăng nhiều. Quá trình lên men thích hợp vào khoảng t0 = 200C – 300C.
- Hàm lượng oxy: Mặc dù lên men rượu là một quá trình yếm khí nhưng nhất thiết trong giai đoạn đầu của qúa trình lên men phải cho nước quả tiếp xúc với oxy không khí bằng cách sục khí, nhằm cung cấp oxy cho nấm men tiếp tục tăng sinh khối. Giai đoạn sau cho lên men yếm khí.
I.4.3.3. Các tác nhân ảnh hưởng đến lên men vang
* Nhiệt độ:
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng bậc nhất đối với nấm men nói chung và lên men vang nói riêng. Nó có tác dụng rõ rệt đến khả năng lên men của chủng nấm men và chất lượng của rượu vang (độ rượu, đường sót, chất thơm,…). Lên men rượu vang thường thực hiện ở khoảng nhiệt độ 10 – 300C. Chúng ta cũng đã xác định được rằng, ở nhiệt độ cao lên men bắt đầu sớm, xảy ra mạnh mẽ, nhưng dễ bị
dừng lại ngang chừng và kết thúc lên men khi đường sót còn lại ở dịch lên men là khá lớn. Với đường này dễ được vi khuẩn lactic sử dụng. Do vậy, trong vang có nhiều acid lactic và acid axetic. Ngoài ra, trong dịch quả có sẵn frutoza tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic sử dụng và tạo thành rượu C6 – mannit và acid axetic. Những chất này với đường sót làm cho vang có vị chua – ngọt khó chịu. Nhiệt độ càng cao càng tạo điều kiện kỵ khí cho lên men, nhưng lại gây khó khăn cho lên men thứ cấp (lên men phụ) từ các đường sót, đặc biệt là lên men được tiến hành không có oxy của không khí, với hàm lượng ban đầu lên men tương đối cao. Nhiệt độ có ảnh hưởng không những tới cường độ lên men, tốc độ sinh sản của men giống mà còn đến sinh tổng hợp các sản phẩm thứ cấp. Cho nên mỗi loại vang cần phải có một quy trình công nghệ riêng thích hợp, nhất là nhiệt độ lên men.
Người ta cho rằng, lên men ở nhiệt độ ổn định là hợp lý hơn cả: nấm men hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ 350C từ đầu cho đến cuối lên men so với nuôi cấy ở 250C rồi chuyển sang 350C.
Có thể tính nhiệt độ tối thích T0 cho hấp Pasteur rượu vang theo công thức: T0 = 75 - 1,5Q
75 – nhiệt độ hấp dịch quả. 1,5 – hệ số thực nghiệm.
Q – hàm lượng rượu etylic (%V).
Như vậy, hấp Pasteur rượu vang có 17 – 200 rượu ở 45 – 500C. hấp Pasteur rượu vang có 13 – 160 rượu ở 50 – 550C. hấp Pasteur rượu vang có 9 – 140 rượu ở 55 – 650C. Để cho tiện lợi có thể hấp vang đóng chai với biểu:
Nhiệt độ (0C) 40 43 47
Hàm lượng rượu (%V) 10 9 8
* Oxy của không khí:
Oxy được đưa vào môi trường khi bắt đầu lên men bằng những bọt không khí nhỏ có tác dụng kích thích sinh sản cho tế bào nấm men. Như vậy không khí có
tác dụng khuấy đảo môi trường làm cho tế bào tiếp xúc được với chất dinh dưỡng của môi trường và giải phóng được các sản phẩm trao đổi chất tốt hơn. Oxy cần cho tế bào nấm men sinh sản. Nếu trong môi trường chỉ có 1mg O2 trong 1 lít thì sự sinh sản bị ngừng lại.
Oxy là một trong những nhân tố cơ bản xác định sự sinh sản của nấm men. Trong môi trường càng nhiều tế bào nấm men càng lên men mạnh. Sinh trưởng và phát triển của nấm men trong thời gian lên men rượu vang (đặc biệt là lên men dịch quả có nồng độ đường cao) phụ thuộc vào số lượng oxy của không khí.
Oxy rất cần cho lên men vang ở một vài giai đoạn, đặc biệt là giai đoạn sinh trưởng logarit được đưa không khí vào môi trường sẽ nâng cao được nồng độ tế bào và phần trăm đường đầu lên men, thậm chí chỉ cần thêm một lượng nhỏ (0,15 m3 không khí cho 1 lít môi trường hoặc khoảng 0,2 mg O2) cũng đã ảnh hưởng rõ rệt đến tốc độ lên men và tăng sinh khối đáng kể. Trong lên men khi đã sinh ra một lượng lớn rượu thì hiệu quả không khí đưa vào không làm tăng sinh sản, mặc dù nấm men vẫn sử dụng không khí như giai đoạn đầu lên men. Vai trò của oxy đặc biệt quan trọng và cần thiết trong giai đoạn nhân giống và giai đoạn đầu lên men.
* Đường:
Trong dịch quả hàm lượng đường không lên men tới 20% tổng lượng đường. Như vậy, nồng độ đường còn sót lại là khá cao trong lên men và làm chất ức chế cho việc tạo thành rượu. Ảnh hưởng của nồng độ đường trong môi trường đến việc tạo thành cồn là như sau:
Nồng độ đường (%) 37 42 47 55 75
Lượng rượu tạo thành (%V) 8,6 6,3 5,9 3,4 0 * Độ acid của môi trường:
Độ pH của dịch quả nằm trong khoảng pH = 2,8 ÷ 3,8. Loài S. vini phát triển bình thường ở pH 3,5. So với S. cerevisiae và S. carlbergensis thì S. vini chịu được độ chua cao hơn.
Nếu nâng cao độ chua môi trường lên nữa nấm men sẽ thay đổi hình thái; tế bào nhỏ hơn, dạng cầu vượt trội, trong tế bào chất tích tụ chất béo.
* Các chất phenol:
Ảnh hưởng của polyphenol đến sinh trưởng của nấm men đã được nghiên cứu từ rất lâu. Người ta thấy rằng, các loài thuộc giống Saccharomyces tương đối chịu được polyphenol hơn các giống Pichia, Hanseniaspora, Kloeckera. Những
nấm men tạo màng mọc trên bề mạt vang đỏ. Hàm lượng tanin trong vang đỏ tới 0,3%. Những tế bào nấm men trong lên men vang đỏ hấp phụ antoxian và phụ thuộc vào các loài nấm men. Antoxian ảnh hưởng đến phát triển của men rượu vang và vi khuẩn lactic phát triển ở trong vang. Trong dịch có hàm lượng cồn cao (11%V) tất cả các acid phenolcacbonic kìm hãm quá trình lên men và gây thoái hóa tế bào nấm men. Petunidin gây tác dụng ức chế mạnh hơn đến tế bào nấm men so với malvidin, delfinidin và petunidin. Acid galac và tanin chỉ ức chế phát triển của giống khi nồng độ của chúng trong dịch cao (800mg/l hoặc cao hơn).
* Khí CO2:
Dưới áp suất của khí CO2 sinh trưởng của nấm men và lên men hầu như không bị ảnh hưởng. Loại CO2 từ môi trường lên men bằng nitơ hoặc bằng không khí quá trình lên men không rút ngắn được thời gian. Nếu rút dần CO2 bằng bơm chân không thì lên men mạnh lên nhưng không nhiều.
Dưới áp lực dư của CO2 những tế bào nấm men rượu vang tăng kích thước là đáng kể và ngả sang hình tròn.
CO2 như là một chất trao đổi, trong nồng độ xác định nó có tác dụng kìm hãm hoặc làm ngưng sinh sản của nấm men. Tính chất của khí CO2 làm ức chế lên men được ứng dụng trong hàng loạt các quá trình công nghệ: bảo quản dịch quả, lên men vang trắng dưới áp suất CO2, lên men vang bán ngọt dưới áp suất dư CO2 trong các thiết bị đặc biệt.
CHƯƠNG II
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
II.1. Đối tượng nghiên cứu
II.1.1. Lê ( tên khoa học: Pyrus communis)
Hình 2.1: Hình ảnh trái lê
Lê nguyên liệu chọn quả đạt độ chín kỹ thuật, không bị sâu bệnh, bầm dập, thối cuống, nấm cuống,… Với đầy đủ các tính chất như đã giới thiệu ở chương I.
II.1.2. Đường
Đường được sử dụng với mục đích làm tăng hàm lượng đường có trong dịch quả dùng để lên men. Đường được sử dụng là đường trắng và thỏa mãn các yêu cầu sau:
Hàm lượng saccharose > 99 %.
Lượng nước < 0,2 %.
Đường phải trắng, tinh thể, không có tạp chất, lượng đường khử < 0,1 %.
Hàm lượng tro < 0,03 %.
II.1.3. Acid citric
Acid citric được dùng để làm tăng độ chua của dịch quả lên men, giảm pH của dịch. Acid citric được dùng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
Hàm lượng acid citric > 99 %.
Lượng nước < 0,2 %.
II.1.4. Nước
Nước được sử dụng để rửa nguyên liệu và dụng cụ, thiết bị trong quá trình thực hiện thí nghiệm. Nước sử dụng phải đạt tiêu chuẩn nước sạch sử dụng trong sản xuất và sinh hoạt, được lấy từ công ty nước tỉnh Khánh Hòa.
II.1.5. Nấm men
Nấm men sử dụng là loại sacchromyces cerevisae thuần chủng, được cung cấp bởi viện Công nghệ sinh học Hà Nội.
Hình 2.2: Ống men giống
II.1.6. Vitamin C
Vitamin C được sử dụng nhằm chống quá trình oxy hóa làm biến màu của dịch quả trong quá trình ép. Vitamin C sử dụng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
Hàm lượng vitamin C >99,7%.
Hàm lượng Al: 0,0003%.
Hàm lượng Fe: 0,0005%.
Hàm lượng kim loại nặng (như Pb): 0,001%.
Khối lượng riêng: 176,14.
II.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
Các thiết bị và dụng cụ cần thiết cho các thí nghiệm như:
Tủ cấy vô trùng.
Que cấy.
Máy ép.
Lam đếm.
Nồi thanh trùng.
Máy đo pH.
Cân kỹ thuật.
Khúc xạ kế 1E.
Dụng cụ để chưng cất như: đèn cồn, giá đỡ, bình tam giác chịu nhiệt 100ml,…
Các dụng cụ khác của phòng thí nghiệm như: pipet, ống nghiệm, bình tam giác, cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, buret,…
II.3. Phụ gia và hóa chất
Vitamin C.
Acid citric.
Đường.
Các hóa chất để xác định các chỉ tiêu hóa học của lê và rượu.
II.4. Phương pháp nghiên cứu
II.4.1. Các phương pháp phân tích định lượng
Phương pháp xác định hàm lượng ẩm của lê bằng cách sấy ở nhiệt độ cao (1000C – 1050C).
Phương pháp xác định hàm lượng tro của lê bằng cách nung ở nhiệt độ cao (5500C – 6000C).
Phương pháp xác định hàm lượng tro sunfat.
Phương pháp xác định hàm lượng acid.
Phương pháp xác định hàm lượng glucid theo phương pháp Bertrand.
Xác định pH.
Xác định nồng độ cồn của sản phẩm.
II.4.2. Phương pháp đánh giá cảm quan
Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm thực hiện theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215 – 79. Đây là tiêu chuẩn sử dụng hệ điểm 20 xây dựng trên một thang 6 bậc 5 diểm (từ 1 đến 5), trong đó điểm 0 ứng với chất lượng sản phẩm “bị
hỏng”, còn từ điểm 1 đến điểm 5 ứng với mức khuyết tật giảm dần. Ở điểm 5, sản phẩm coi như không có sai lỗi, khuyết tật nào, trong tính chất đang xét, sản phẩm có tính tốt đặc trưng và rõ rệt cho chỉ tiêu đó. Tổng hệ số trọng lượng của tất cả các chỉ tiêu được đánh giá cho 1 sản phẩm bằng 4.
Sau đây là các bảng điểm về các chỉ tiêu cần đánh giá của rượu vang nói chung và của rượu vang lê nói riêng.
Bảng 2.1: Hệ số trọng lượng của rượu vang theo TCVN 3215-79
Chỉ tiêu Hệ số trọng lượng Độ trong và màu sắc 0,8
Mùi 1,2
Vị 2,0
II.5.2.1. Bảng điểm về độ trong và màu sắc của vang lê
Bảng 2.2: Bảng điểm về độ trong và màu sắc của vang lê
Bậc đánh giá
Điểm chưa có trọng lượng
Hệ số
quan trọng Cơ sở đánh giá chất lượng.
1 5
Chất lỏng trong suốt, không vẩn đục và vật thể lạ nhỏ. Màu hoàn toàn đặc trưng cho sản phẩm.
2 4
Chất lỏng trong suốt, không vẩn đục, có ít vật thể lạ nhỏ. Màu đặc trưng cho sản phẩm.
3 3
Chất lỏng trong, có tương đối nhiều vật thể lạ nhỏ. Màu sắc hơi đục và khác so với màu đặc trưng của sản phẩm.
4 2
Chất lỏng hơi đục, có khá nhiều vật thể lạ nhỏ, thô. Màu sắc mờ đục và khác nhiều so với màu sắc đặc trưng của sản phẩm.
5 1
Chất lỏng đục, nhiều lắng cặn, có nhiều vật thể lạ nhỏ, thô. Màu sắc đục, không đặc trưng.
6 0
0,8
II.4.2.2. Bảng điểm về mùi của vang lê
Bảng 2.3: Bảng điểm về mùi của vang lê
Bậc đánh giá Điểm chưa có trọng lượng Hệ số quan