Thuyết minh quy trình công nghệ

3. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VANG SỦI BỌT

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.2.1 Ép ( tách cuống vỏ và hạt nho ) Mục đích : khai thác

chùm nho khi hái về vẫn còn dính cả cuống và cành,người ta tách những thứ đó để rượu khỏi có vị đắng và chát quá ,thu dịch ép từ nguyên liệu

Các biến đổi của nguyên liệu:

 Vật lý: các biến đổi vật lý giữ vai trò quan trọng nhất

 Nguyên liệu bị giảm kích thước, màng tế bào dịch nho bị phá vỡ tạo điều kiện cho dịch bào thoát ra ngoài

 Nhiệt độ của nguyên liệu tăng nhẹ do ma sát

 Hóa lý : có sự hòa tan của oxy từ môi trường không khí vào trong dịch nho

Nấm men vang

Rót chai và đóng nắp Lên men ethanol lần 2

Làm lạnh

Ủ hoàn thiện

Rượu Vang

Lọc

 Hóa học và hóa sinh: một số chất polyphenol sẽ bị oxy hóa

 Sinh học : khi dịch bào được giải phóng, hệ vi sinh vật trên nguyên liệu sẽ dễ hấp thu cơ chất và phát triển

Phương pháp thực hiện

Thiết bị ép bằng khí nén (Pneumatic press / tank press / bladder press /membrane press ) ( trường hợp sử dụng túi khí )

Thiết bị có dạng hình trụ nằm ngang và có thể xoay xung quanh trục thân trụ. Trên phần thân của thiết bị có 1 cửa để nạp nguyên liệu và để tháo bã ép. Đối diện với của nạp nguyên liệu qua trục thân trụ là các lỗ thoát dịch ép cũng được lắp trên thân trụ .Các lỗ thoát này sẽ được kết nối với đường dẫn dịch ép ra bên ngoài thiết bị. Túi khí được lắp đặt tại phần trục của hình trụ. Đầu tiên người ta sẽ xoay phần thân trụ để cửa nạp nguyên liệu nằm ở phía trên và các lỗ thoát dịch ép nằm ở phía dưới . Nguyên liệu sẽ được nạp vào trong thiết bị . Khi bắt đầu ép, khí sẽ theo cửa được thổi vào trong túi khí và làm cho nó căng phồng. Sự gia tăng thể tích túi khí sẽ sinh lực tác động lên khối nguyên liệu , dịch ép sẽ theo các lỗ thoát ở phía dưới và được dẫn ra bên ngoài thiết bị. Khi kết thúc 1 chu kì ép, người ta sẽ xả khí ra ở túi cũng qua cửa nạp khí nén. Phần thân trụ của thiết bị xoay vòng sẽ hỗ trợ quá trình làm tơi bã. Khi cần tháo bã éo ra khỏi thiết bị, người ta sẽ xoay phần thân trụ sao cho cửa tháo bã nằm ở vị trí phía dưới

Hình 4: Cấu tạo thiết bị ép bằng khí nén 3.2.2Sulfite hóa

Mục đích : chuẩn bị và bảo quản

SO2 có tác dụng ức chế hệ enzyme và vi sinh vật trong nguyên liệu, nhờ đó mà quá trình lên men ethanol tiếp theo bởi nấm men sẽ diễn ra tốt hơn

Biến đổi nguyên liệu

 Hóa học : khí SO2 trong dịch nho sẽ tồn tại ở 2 dạng :10-20% ở dạng tự do ( dạng bisulphite hoặc dạng H2SO3 hòa tan ) và 80-90% ở dạng liên kết ( tạo phức với đường hoặc aldehyde )

Cần lưu ý rằng là chỉ khi SO2 tồn tại ở dạngH2SO3 hòa tan thì nó mới có tác dụng ức chế vi sinh vật . Ngoài ra SO2 còn có tác dụng ngăn ngừa phản ứng oxy hóa một số hợp chất có trong nguyên liệu do nó ức chế enzyme oxydase. Mặt khác acid H2SO3 có thế tác dụng với oxy phân tử tạo thành acid H2SO4, phản ứng này cũng làm giảm nồng độ oxy tự do trong dung dịch và hạn chế hiện tượng oxy hóa

 Hóa lý : SO2 thúc đẩy quá trình lắng trong dịch nho Phương pháp thực hiện

Sử dụng metabisulfite, châm dung dịch metabisulfite trên đường ống dẫn hỗn hợp nước nho, thịt nho, vỏ nho và hạt nho từ thiết bị chà tách cuống sang thiết bị xử lý tiếp theo. Cần hiệu chỉnh lưu lượng bơm hỗn hợp nho và metabisulfite sao cho chúng phải hoạt động đồng bộ, đến khi kết thúc bơm hỗn hợp nho thì quá trình bơm metabifulfite cũng kết thúc. Tuy nhiên, giải pháp này, tổn thất SO2 là khá cao do sự bay hơi và do tác động của bề mặt lớp vật liệu kim loại của thiết bị chứ hỗn hợp nho. Do đó, cần khắc phục hiện tượng này bằng cách tiến hành bơm đảo trộn, tháo hỗn hợp từ cửa đáy rồi cho hỗn hợp hồi lưu trở về thiết bị qua cửa đỉnh.

Hình 5: Thiết bị sulfit hóa 3.2.3 Làm trong dịch nho

Mục đích: Hoàn thiện

Quá trình xử lí enzyme và ly tâm giúp cải thiện chỉ tiêu độ trong của sản phẩm. Vì sau quá trình xử lý enzyme, mạch pectin bị cắt nhỏ làm giảm độ nhớt, các cấu tử lơ lửng trong dung dịch bị kết lắng xuống và tạo thành một lớp cặn. Quá trình ly tâm giúp loại bỏ lớp cặn này, giúp không bị đục trở lại

Các biến đổi của nguyên liệu

 Vật lý: độ trong dịch sau ly tâm tăng, độ nhớt dịch sau ly tâm giảm do quá trình ly tâm đã phân riêng cặn và dịch nho. Đồng thời cũng làm thay đổi tỷ trọng của dịch nho.

 Hóa lý: sự tách pha xảy ra

 Các biển đổi khác không đáng kể Phương pháp thực hiện

Hình 6 : Thiết bị phối trộn

Hình 7: thiết bị ly tâm dịch nho Thông số công nghệ

 Tốc độ quay của lồng : 900 vòng / phút 3.2.4 Lên men ethanol

Mục đích: chế biến

chuyển hóa đường thành ethanol và các sản phẩm trao đổi chất khác.

Biến đổi của nguyên liệu

 Vật lý: Nhiệt độ tăng dần trong quá trình lên men.

 Hóa học và hóa sinh:Hệ enzyme của nấm men xúc tác các phản ứng chuyển hóa đường ( chủ yếu là đường glucose và fructose) thành ethanol và carbon dioxide.

Nhiều sản phẩm trao đổi chất khác cũng được sinh ra trong quá trình chuyển hóa đường trong điều kiện kỵ khí như glycerol, ester, rượu cao phân tử, acid hữu cơ…

 Hóa lý: Lượng nhỏ protein đông tụ, CO2 sinh ra hòa tan vào dịch lên men.

 Sinh học: Nấm men giống trao đổi chất và sinh trưởng làm tăng sinh khối nấm men. Ở giai đoạn cuối quá trình lên men, quá trình tự phần diễn ra là cho các tế bào nấm men chết dần.

Phương pháp thực hiện

Sử dụng thiết bị lên men làm bằng thép không gỉ có chứa nấm men cố định trong chất mang.Thiết bị có dạng hình trụ đứng đáy côn, có nắp đậy ở phía trên và có lớp vỏ áo hiệu chỉnh nhiệt độ, ổn định nhiệt độ lên men.

Hình 8: Thiết bị lên men Thông số công nghệ

Nhiệtđộlên men: 15 – 20 oC Lươngđườngsótxấpxỉ 2g/L 3.2.5 Lên men malolactic Mục đích:

 Chuẩn bị :ổn định pH cho rượu trước khi ủ.

 Hoàn thiện: làm trong rượu,cải thiện vị chua, tăng cấu tử hương cho rượu.

Các biến đổi của nguyên liệu:

 Vật lý:các hạt lơ lửng, các tanat và muối tartrat được lắng xuống.

 Hóa học và hóa sinh:Phần đường còn lại sẽ bị phân giải, các cấu tử thơm được tạo ra. Chuyển hóa acid malic thành acid lactic, giảm độ chua của tannin không đối chọi với acid malic. Xảy ra vài ngày hay vài tuần sau khi lên men rượu.

Quá trình lên men malolactic tạo ra nhiều phân tử chất thơm làm thay đổi tính chất cảm quan của vang, làm cho vang “êm dịu, tinh tế”

hơn.. Mùi hoa quả được tăng cường do sự tạo thành các este. Mùi bơ được tăng cường do sự tạo thành diacetyl từ lên men axit citric bởi vi khuẩn lactic (axit citric là một trong ba axit hữu cơ chính trong nho và trong vang sau axit malic và axit tartric). Sự giảm mùi cỏ tươi là do sự đồng hóa các aldehit của vi khuẩn lactic trong vang để tạo thành ethanol và axit axetic. Andehit chủ yếu trong dịch nho là acetaldehit được tạo thành trong quá trình lên men rượu dưới tác dụng của nấm men.

HOOC-CH2-CHOH-COOHenzyme malolactic H3C-CHOH-COOH +CO2

(Axit malic) (Axit lactic)

(Axit citric) enzyme malolactic diacetyl, acetoin, 2,3butylen glycol

 Hóa lý: Các cấu tử hương bay hơi, các chất keo đông tụ.

 Sinh học: Vi khuẩn lên men malolactic sử dụng lượng đường sót trong dịch nho để sinh trưởng và tích lũy đủ lượng sinh khối cần thiết để chuyển hóa acid malic thành acid lactic.

Phương pháp thực hiện

Quá trình lên men malolactic thực hiện trong thiết bị thép không gỉ có cấu tạo như thiết bị lên men ethanol. Trên đường bơm rượu vang non vào thiết bị, chế phẩm vi khuẩn sẽ được bổ sung vào rượu.

Thông số công nghệ:

 Nhiệt độ 16 – 18oC

 Thời gian: kéo dài từ một tuần đến vài tuần 3.2.6 Ủ rượu vang nguyên liệu

Mục đích:

 hoàn thiện : lắng trong những phần tử gây đục rượu, làm tăng thêm

Các biến đổi của nguyên liệu:

 Sinh học:Nấm men vang tiếp tục quá trình trao đổi chất để sản sinh rượu và CO2 nhưng tốc độ thấp hơn nhiều so với giai đoạn lên men do nhiệt độ, nồng độ cơ chất ( nồng độ đường) thấp, còn chất ức chế (ethanol, acid hữu cơ…) tăng. Bên cạnh đó, nồng độ rượu khoảng 16- 17% sẽ ức chế hoạt động của nhóm vi khuẩn malolactic.

 Hóa sinh và hóa học: Phần đường còn sót lại trong rượu vang non được chuyển hóa thành ethanol và carbon dioxide.Nấm men chuyển hóa một phần ethanol thành các ester. Ngoài ra, các phản ứng trao đổi chất của nấm men vang cũng tạo ra các sản phẩm phụ như aldehyde, acid hữu cơ, rượu cao phân tử…

Tanin tham gia phản ứng tạo phức với protein và làm giảm vị chát của rượu

 Hóa lý: Một số cấu tử hương bay hơi, một số chất keo đông tụ làm độ trong của rượu vang được cải thiện.

 Vật lý: Cấu tử lơ lửng lắng xuống đáy thiết bị.

Phương pháp thực hiện

Quá trình ủ rượu được thực hiện trong thiết bị bằng thép không rỉ.Trong quá trình ủ cần thực hiện các giải pháp sau để cải thiện chất lượng của rượu.Tách bỏ cặn ở phần đáy của thiết bị bằng cách bơm phần dịch ở phía trên vào thiết bị khác.Châm thêm rượu vang định kỳ vào thiết bị để giảm đi không gian trống ở phía trên bề mặt lên men.

Hình 9: Thùng ủ rượu inox Thông số công nghệ:

 Nhiệt độ: 10 – 15oC

 Thời gian: 15 tháng hoặc lâu hơn.

3.2.7 Làm trong Mục đích:

hoàn thiện: tách cặn để làm tăng độ trong của rượu Các biến đổi của nguyên liệu:

 Hóa lý: phân riêng lỏng - rắn, không có sự chuyển pha, một số cấu tử bay hơi

 Sinh học: quá trình lọc không gây ra biến đổi sinh học vì tiến hành lọc trong điều kiện kín.

Phương pháp thực hiện

 Xử lý bằng tác nhân hóa học: Sử dụng thạch keo với hàm lượng 1,5 – 2,5 g/hL hoặc gelatin với hàm lượng 4 – 7 g/hL để loại bỏ tannin ra khỏi rượu. Ngoài ra còn dung tannin với hàm lượng 2 – 4 g/hL để tách triệt để các protein gây đục rượu.

 Xử lý bằng phương pháp vật lý:

Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc ép ( lọc khung bản). Trên lớp vật liệu

lưu dịch lọc cho đến khi dịch lọc trở nên trong suốt thì bắt đầu thu nhận sản phẩm.

Nguyên tắc hoạt động

Thiết bị gồm có các khung(1) và các bản (2) được xếp xen kẽ nhau.

Chen giữa một khung và một bản là màng lọc (3).Khung và bảng điều có tiết diện hình vuông, Được đục lỗ ở phần góc. Khi ép các khung và bản sát vào nhau trên giá đỡ, Các lỗ ở phần góc khung và bảng sẽ hình nên đường dẫn huyền phù (4) thiết bị.

Khi bơm huyền phù vào thiết bị, huyền phù sẽ lắp đầy khỏng không gian trong các khung. Phần bã lọc sẽ bị giữ lại trong khung còn phần dịch lọc sẽ đi qua màng lọc và theo các cửa (5) để thoát ra khỏi thiết bị.

Hình 10:Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc khung bản

1- Khung; 2- Bảng; 3- Màng lọc; 4- Cửa vào của huyền phù; 5- Cửa tháo dịch lọc

Hình 11: Máy lọc khung bản Thông số công nghệ:

Ápsuấtlọctối đa 4 at 3.2.8 Chuẩn bị cuvée Mục đích:

chuẩn bị cho quá trình lên men lần 2 Các biến đổi của nguyên liệu:

 Vật lý: Rượu vang nguyên liệu được thêm syrup và một số hợp chất khác.

 Sinh học: Nấm men được cấy vào rượu vang nguyên liệu bắt đầu chuyển hóa đường để sinh trưởng.

Phương pháp thực hiện

Thiết bị: sử dụng thiết bị nằm ngang, có cánh khuấy, có lớp vỏ áo cách nhiệt.

Hình 12: Thiết bị phối trộn

1- Thân thùng; 2- Cửa vệ sinh; 3- Ống dẩn syrup; 4- Ống dẫn canh trường nấm men;5- Ống dẫn vang nguyên liệu; 6- Van lấy mẫu; 7- Van tháo sản

phẩm; 8- Cánh khuấy.

Nguyên tắc hoạt động:

Khi pha chế, syrup được hòa tan vào vang nguyên liệu để tạo thành cuvée theo tỷ lệ phụ thuộc vào lượng carbon dioxide cần sinh ra để tạo áp lực trong chai, nếu rượu vang nguyên liệu còn chưa nhiều đường sót thì lượng syrup cần giảm để đảm bảo lượng đường lên men theo yêu cầu. Ngoài ra, syrup có bổ sung thêm diammonium phosphate ( 100mg/L), thiamin ( 0,5mg/L) và acid citric để quá trình lên men lần 2 diễn ra nhanh. Sau đó, cuvée sẽ được cấy giống nấm men đã qua hoạt hóa với hàm lượng xấp xỉ 1,5.106 tế bào/mL.

Thông số công nghệ:

 Nhiệt độ thấp

 Lượng saccharose trong cuvée 20 – 24 g/L 3.2.9 Lên men ethanol lần 2

Mục đích:

chế biến : nấm men chuyển hóa đường trong cuvee sinh ra ethanol và carbon dioxide.

Các biến đổi của nguyên liệu:

 Vậtlý: Nhiệt độ tăng dần trong quá trình lên men

 Sinh học:nồng độ cồn cao, pH thấp và nhiệt độ thấp làm quá trình lên men lần 2 diễn ra chậm .Các tế bào nấm men chết tự phân và giải phóng các thành phần như mannoprotein, acid amin,…vào rượu.

 Hóa học và hóa sinh:Hệ enzyme của nấm men xúc tác các phản ứng chuyển hóa đường thành ethanol và carbon dioxide.

 Hóa lý: Một số hợp chất keo (protein, lipoprotein,…) phân tán trong rượu vang tiếp xúc, kết hợp với nhau và chuyển dạng pha rắn.

Phương pháp thực hiện

Sử dụng hệ thống lên men liên tục gồm hai thiết bị làm bằng thép không gỉ có chứa nấm men cố định trên bề mặt chất mang. Dịch nho sẽ đươc bơm vào phần đỉnh thiết bị lên men thứ nhất.Dịch nho đạt yêu cầu sẽ được tháo ra ở đáy thiết bị lên men thứ nhất để bơm vào vùng đáy của thiết bị thứ hai.Bán thành phẩm tháo ra từ phần đỉnh của thiết bị lên men thứ hai.

Hình13: Hệ thống lên men liên tục Thông số công nghệ

 Nhiệt độ lên men 6 – 7oC

 Lượng đường sót không quá 6g/l Thiết bị lên men thứ hai:

 Nhiệt độ 10 – 12oC

 Lượng đường sót 3g/l 3.2.10 Làm lạnh

Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lọc Các biến đổi của nguyên liệu:

Hóa lý: một số chất keo không bền ở nhiệt độ thấp sẽchuyển sang pha rắn.

Phương pháp thực hiện

Rươu sau khi lên men sẽ đượcbơm qua thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng để làm lạnh.Sau đó, dòng rượu cần xử lý sẽ đi tiếp vào thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ yêu cầu rồi được đưa vào bồn trữ.

Thông số công nghệ:

Nhiệt độ làm lạnh: -4oC Nhiệt độ bồn trữ: -4 oC Thời gian trữ: 24h 3.2.11 Lọc

Mục đích: hoàn thiện, tách cặn làm tăng độ trong của sản phẩm Các biến đổi của nguyên liệu

Vật lý: độ trong của rượu được cải thiện Hóa lý: phân riêng hai pha lỏng và rắn

Phương pháp thực hiện

Hệ thống thiết bị lọc được thực hiện trong điều kiện kín, trong đó chất trở lọc được bổ sung liên tục vào nguyên liệu trong quá trình lọc.

Hình 14 : Thiết bị lọc

1- Đường nạp nguyên liệu; 2- Bơm nguyên liệu; 3- Cửa kính quan sát dòng nguyên liệu; 4- Thùng lọc bên trong có chứa các tấm lọc nằm ngang; 5 –Cửa tháo cặn lọc; 7- Cửa kính quan sát dòng rượu vang đã tách cặn; 8- Cửa tháo rượu đã tách cặn; 9- Thùng chứa huyền phù bột trợ lọc; 10- Bơm đưa huyền phù bột trợ lọc vào dòng nguyên liệu cần

lọc

Bộ phận chính của hệ thống lọc là thùng lọc (4) có dạng hình trụ đứng. Bên trong thùng có chứa các tấm lọc dạng nằm ngang. Trong quá trình sản xuất, các tấm lọc đã được phủ một lớp bột trợ lọc trên bề mặt và chiếm xấp xỉ 10% khối lượng mỗi tấm.

Trước khi hoạt động người ta chuẩn bị huyền phù bột trợ lọc trong thùng (9) rồi dùng bơm (10) để đưa nó vào thùng (4). Khi đó các tầm lọc sẽ được phủ thêm một lớp bột trợ lọc nữa trên bề mặt của nó. Để chuẩn bị huyền phù bột trợ lọc trong thùng (9) người ta pha bột trợ lọc vào trong nước.

Khi bắt đầu quá trình lọc, nguyên liệu theo cửa (1) sẽ được bơm (2) đưa vào thùng lọc (4). Trên đường vào thùng lọc (4), bơm (10) sẽ bổ sung huyền phù bột trợ lọc từ thùng (9) vào nguyên liệu cần lọc. Rượu vang đã được tách cặn từ thùng lọc (4) sẽ được tháo ra ngoài cửa (8).

Thông số công nghệ

Nhiệt độ rượu trong quá trình lọc: -3oC

3.2.12 Rót chai và đóng nắp Mục đích: Bảo quản

Các biến đổi của nguyên liệu:

Không xảy ra những biến đổi đáng kể trong rượu vang. Tuy nhiên trong quá trình này cần thực hiện trong điều kiện kín để hạn chế vi sinh vật và sự xâm nhập oxy không khí.

Phương pháp thực hiện

Sử dụng thiết bị chiết rót chai đẳng áp để đảm bảo chất lượng cho sản phẩm, tổn thất CO2 ít. Sau khi rót sẽ được dây chuyền đưa đi đóng nắp và dán nhãn. Dây chuyền rót, đóng nắp và dán nhãn được thực hiện theo phương pháp liên tục và tự động hóa.

Hình 15 : Cấu tạo thiết bị rót chai đẳng áp

1- Thùng chứa rượu; 2- Van chiết; 3- Pitton nâng chai; 4- Ống dẫn rượu vào thùng chứa; 5- Khí nén; 6 – Van bảohiểm; 7 – Phao có van

đểđiềuchỉnhápxuất; 8 – Xilanhvòichiết; 9 – Đầuxilanh Nguyên tắc hoạt động:

Dựa trên sự cân bằng áp suất trong chai và trong bồn chứa phân phối để nước ngọt chảy từ từ vào chai. Chai sạch vào máy được piton nâng lên (do áp lực khí nén), khoá tự động mở cho khí nén ở bồn phân phối vào chai, khi