Đề tài Hoàn thiện công nghệ xử lý nước quả bằng phương pháp công nghệ sinh học dùng cho sản xuất rượu vang chất lượng cao

Bộ KHOA HọC Và CÔNG NGHệ VIệN CÔNG NGHIệP THựC PHẩM 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Dự án cấp nhà n−ớc hoàn thiện công nghệ xử lý n−ớc quả bằng ph−ơng pháp công nghệ sinh học dùng cho sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao M∙ số: KC.04.da01 Chủ nhiệm dự án: Th.S. Trần Thị Châu Cơ quan chủ trì: Viện Công nghiệp thực phẩm 5687 Hà Nội: năm 2005 Bản quyền: Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện tr−ởng Viện Công nghiệp Thực phẩm, trừ trong tr−ờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu. B .K H & C N V C N T P B .K H & C N V C N T P VCNTP B.KH&CN 1 Bộ KHOA HọC Và CÔNG NGHệ VIệN CÔNG NGHIệP THựC PHẩM 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Dự án cấp nhà n−ớc hoàn thiện công nghệ xử lý n−ớc quả bằng ph−ơng pháp công nghệ sinh học dùng cho sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao M∙ số: KC 04 – da 01 Chủ nhiệm dự án: Th.S. Trần Thị Châu Cơ quan chủ trì: Viện Công nghiệp thực phẩm Hà Nội: năm 2005 Tài liệu này đ−ợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện dự án cấp nhà n−ớc , Mã số: KC 04 - DA 01 2 3 Danh sách tác giả tham gia dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà n−ớc 1. Tên Dự án: Hoàn thiện công nghệ xử lý n−ớc quả bằng ph−ơng pháp công nghệ sinh học dùng cho sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao. 2. Thuộc ch−ơng trình Khoa học công nghệ cấp Nhà n−ớc: “Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ sinh học, giai đoạn 2001-2005” Mã số: KC.04. 3. Thời gian thực hiện: 2 năm từ tháng 3 năm 2002 đến tháng 3 năm 2004. 4. Cơ quan chủ trì: Viện Công nghiệp thực phẩm 5. Cơ quan chủ quản: Bộ Công nghiệp 6. Danh sách các tác giả tham gia dự án: TT Học hàm, Học vị, Họ và tên Chữ ký 1. Th.S. Trần Thị Châu 2. Th. S. Nguyễn Thuý H−ờng 3. TS. Lê Việt Nga 4. KS. Trần Hoàng Quyên 5. Th.S. Đàm Lam Thanh 6. KS. Phan Xuân Định 7. KS. Trần Mỹ Linh 8. CN. Nguyễn Thị Liên Hà 9. KS. Trần Thị Nguyệt Thu 10. KS. Nguyễn Văn Ngũ 11. KS. Hoàng Ngọc Văn Thủ tr−ởng cơ quan chủ trì dự án Viện tr−ởng Viện Công nghiệp thực phẩm TS. Lê Đức Mạnh 4 Bài tóm tắt Mục tiêu của dự án: “Hoàn thiện công nghệ xử lý n−ớc quả bằng ph−ơng pháp công nghệ sinh học dùng cho sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao” là xây dựng đ−ợc quy trình công nghệ và mô hình dây chuyền sản xuất dịch quả và r−ợu vang chất l−ợng cao tại Viện Công nghiệp thực phẩm. Triển khai áp dụng ở nhiều cơ sở sản xuất trong cả n−ớc nhằm tạo sản phẩm mới có giá trị đ−ợc chế biến từ nông sản góp phần phát triển kinh tế của Việt nam. Ph−ơng pháp nghiên cứu: Để thực hiện thành công dự án này, chúng tôi đã ứng dụng các công nghệ hiện đại cũng nh− truyền thống và thông dụng nh−: Công nghệ enzim, vi sinh, lên men và các ph−ơng pháp hóa học, lý học, các ph−ơng pháp phân tích cần thiết khác. Đối t−ợng nghiên cứu chính của dự án là các loại quả sẵn có ở Việt nam bao gồm: Dâu tằm, nho, mận, dứa và táo mèo… Kết quả nổi bật của dự án: 1. Đã nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ xử lý quả nhằm nâng cao hiệu suất trích ly và làm trong dịch quả quy mô x−ởng thực nghiệm quy mô 500kg/ca và 1000kg/ca. 2. Đã nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao quy mô x−ởng thực nghiệm và quy mô công nghiệp với công suất 5.000, 10.000 và 25.000 lít/mẻ. 3. Đã xây dựng đ−ợc quy trình công nghệ và mô hình dây chuyền thiết bị đồng bộ cho xử lý dịch quả và lên men r−ợu vang tại x−ởng thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm. 4. Đã ký đ−ợc 10 hợp đồng (Hợp đồng kinh tế, hợp đồng hợp tác nghiên cứu và hợp đồng chuyển giao công nghệ) với tổng giá trị là 714.200.000 đồng với các doanh nghiệp: Công ty TNHH Pháp Quốc, Công ty Tân Thịnh và Công ty TNHH Ngân Hạnh và đã sản xuất đ−ợc 266.900 lít dịch quả và 352.000 lít r−ợu vang, v−ợt so với kế hoạch ban đầu là 96.900 lít dịch quả 5 và 92.000 lít r−ợu vang. Trong quá trình phối hợp nghiên cứu và chuyển giao công nghệ, Dự án đã cùng các công ty đầu t− kinh phí mua nguyên vật liệu, nhân công, thiết bị sản xuất v−ợt kế hoạch, đồng thời cùng tiêu thụ sản phẩm, thu hồi vốn nộp Ngân sách Nhà n−ớc. Sản phẩm của Công ty Pháp Quốc đã đ−ợc bán rộng khắp trên thị tr−ờng toàn quốc và đ−ợc ng−ời tiêu dùng đánh giá cao. Công ty đã tham gia hội chợ “Hàng hoá đ−ợc ng−ời tiêu dùng −a thích 2002”. Tại hội chợ này, 2 sản phẩm hợp tác với Dự án đã đạt huy ch−ơng vàng (Vang Gouga và Tháp Chàm) và một sản phẩm đ−ợc tặng bằng khen (Vang Pháp Quốc). Trong năm 2003 công ty đã đ−a sản phẩm tham gia hội thi r−ợu vang Quốc tế tại Việt nam. Sản phẩm của Công ty đ−ợc đánh giá cao và đã đạt giải khuyến khích. 5. Đã đào tạo đ−ợc 4 kỹ s− chuyên ngành công nghệ sinh học và 11 công nhân kỹ thuật cho các cơ sở sản xuất. Những kết quả nổi bật trên đây sẽ đ−ợc trình bày trong báo cáo Tổng kết khoa học và kỹ thuật, Báo cáo tóm tắt tổng kết khoa học kỹ thuật, Báo cáo thống kê và các báo cáo khác 6 Trích l−ợc những đIểm chính của thuyết minh dự án Theo biểu B1-2-Tmđt 7 B1-2-TMĐT thuyết minh dự án Nghiên cứu Khoa học và phát triển công nghệ I. Thông tin chung về dự án 1. Tên Dự án: Hoàn thiện công nghệ xử lý n−ớc quả bằng ph−ơng pháp công nghệ sinh học dùng cho sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao. 2. Thuộc ch−ơng trình KHCN cấp Nhà n−ớc KC-04 “Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ sinh học”, giai đoạn 2001-2005. 3. M∙ số: KC.04.DA01 4. Cấp quản lý: Nhà n−ớc 5. Thời gian thực hiện: 24 tháng (từ tháng 3/2002 đến tháng 3/2004) 6. Kinh phí: Tổng số: 3,400,000,000,0 đồng cho 2 năm Trong đó, từ ngân sách SNKH: 1,200,000,000,0 đồng 7. Cơ quan chủ trì: Viện Công nghiệp thực phẩm Địa chỉ: 301, Đ−ờng Nguyễn Trãi, Thanh xuân, Hà nội Điện thoại: 8584 318 hoặc 8583 983 8. Chủ nhiệm dự án: Trần Thị Châu. Học vị: Thạc sỹ Chức vụ: Tr−ởng Phòng Kế hoạch Khoa học và Hợp tác Quốc tế Địa chỉ: Viện Công nghiệp thực phẩm 301 Đ−ờng Nguyễn Trãi, Thanh xuân, Hà nội. Điện thoại: CQ: 858 3983 NR: 858 2464 8 II. Mục tiêu, nội dung và các kết quả của dự án 1. Mục tiêu của dự án: Xây dựng đ−ợc quy trình công nghệ và mô hình dây chuyền sản xuất dịch quả và lên men r−ợu vang tại Viện Công nghiệp thực phẩm, tạo điều kiện để triển khai áp dụng ở nhiều cơ sở sản xuất trong cả n−ớc. Quy mô sản xuất: - 85.000 lít dịch quả/năm - 130.000 lít r−ợu vang chất l−ợng cao/năm 2. Nội dung của dự án: - Phân tích tổng hợp công nghệ enzim trong xử lý dịch quả. - Xác định điều kiên thích hợp cho từng loại enzim: Pectinex Ultra SPL, Pectinex 3XL, Rohapect B1L, Rohapect DA61, Xenlulaza, Amylaza - Lựa chọn, thiết kế, chế tạo các thiết bị bổ sung phù hợp cho trích ly và xử lý dịch quả bằng ph−ơng pháp enzim công suất 85.000 lít/năm và các thiết bị cho lên men r−ợu vang chất l−ợng cao từ dịch quả đã qua xử lý công suất 130.000 lít/năm. - Lắp đặt dây chuyền sản xuất đảm bảo công suất đề ra của dự án: chạy không tải và sản xuất thử nghiệm. - Hoàn chỉnh công nghệ sản xuất trên dây chuyền tạo sản phẩm dịch quả và r−ợu vang chất l−ợng cao t−ơng đ−ơng với chất l−ợng vang nhập ngoại. - Sản xuất thử nghiệm một số loại r−ợu vang chất l−ơng cao từ nguồn nguyên liệu quả trong n−ớc. - Đào tạo cán bộ 3. Dự kiến các kết quả của dự án: - Quy trình công nghệ sản xuất các loại sản phẩm dịch quả, r−ợu vang - N−ớc quả dùng cho lên men r−ợu vang - R−ợu vang chất l−ợng cao - Có dây chuyền xử lý dịch quả và sản xuất r−ợu vang 9 III. Ph−ơng án sản phẩm thực nghiệm Bảng 1 TT Tên sản phẩm Đ.v đo Số l−ợng Tổng số Cơ sở 2002 2003 tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 7 1 N−ớc dâu Lít 40.000 40.000 80.000 2 N−ớc nho Lít 10.000 10.000 20.000 3 N−ớc mận Lít 10.000 10.000 20.000 4 N−ớc táo mèo Lít 10.000 10.000 20.000 5 N−ớc dứa Lít 15.000 15.000 30.000 - Công ty Pháp Quốc - CT R−ợu, Bia, NGK Quảng Ninh - CT R−ợu Đồng xuân 6 R−ợu vang Lít 130.000 130.000 260.000 Cả n−ớc IV. Tổng vốn đầu t− Bảng 2 Trong đó Vốn cố định Vốn l−u động TT Nguồn vốn Tổng cộng (tr. đồng) Thiế t bị máy moc Hoàn thiện công nghệ Xây dựng cơ bản L−ơng thuê khoán Nguyên vật liệu, N. l−ợng Khấu hao thiết bị, nhà x−ởng đ∙ có+thuê thiết bị Khác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tổng số 3.400 592 245 138 300 1.819 200 106 Trong đó 1 Kinh phí từ NSNN (35,3% so với tổng số) 1.200 70 245 60 749 76 2 Nguồn khác (64,7%) 2.200 522 138 240 1.070 200 30 Cộng 3.400 592 245 138 300 1.819 200 106 10 V. Danh mục sản phẩm và chỉ tiêu chất l−ợng Bảng 3 Tên sản phẩm Mức chất l−ợng Ghi TT và chỉ tiêu chất l−ợng Đ.v Cần Mẫu t−ơng tự chú chủ yếu đo đạt Trong n−ớc Thế giới 1 2 3 4 5 6 7 1 N−ớc quả dùng cho lên men r−ợu vang - Dịch quả nguyên chất - Đ−ờng oBx % 7 - 18 4 - 13 Ch−a có 7 - 18 4 - 13 2 R−ợu vang chất l−ợng cao - Hàm l−ợng etanol (đo ở 200C) - Đ−ờng khử - Axit chuẩn - pH - SO2 - Độ trong - Vị Chỉ tiêu vi sinh - Tổng số vi khuẩn hiếu khí không lớn hơn - E. coli - Cl. Perfringens - St. aureus - Nấm men, mốc %v/v % g/l mg/l KL/ml TS/ml TS/ml TS/10ml TS/ml 13-14 1-2 4,0-4,5 3,5-4,5 30 Trong suốt Chát 100 không có không có không có không có 13-14 1-2 4,0-4,5 3,5-4,5 30 Trong suốt Chát 100 không có không có không có không có 13-14 1-2 4,0-4,5 3,5-4,5 30 Trong suốt Chát 100 không có không có không có không có 3 Quy trình công nghệ sản xuất các loại sản phẩm: dịch quả, r−ợu vang Quy trình Đồng bộ từ xử lý dịch quả, thiết bị và sản xuất r−ợu vang - - 11 Mục lục TT Nội dụng Trang Mở đầu 1 I Tổng quan 3 1.1 Tổng quan về sản xuất r−ợu vang 3 1.1.1. Tình hình phát triển ngành công nghiệp vang trên thế giới 3 1.1.2. Tình hình phát triển ngành công nghiệp vang Việt Nam 4 1.1.3. Định h−ớng phát triển ngành R−ợu-Bia-N−ớc giải khát Việt Nam đến năm 2010 của Chính phủ 5 1.1.4. Dự báo về tình hình cạnh tranh trên thị tr−ờng tiêu thụ r−ợu vang tại Việt Nam 7 1.1.5. Dự báo xu h−ớng thị hiếu sử dụng vang của ng−ời tiêu dùng trong và ngoài n−ớc 9 1.2 Nguyên liệu quả cho sản xuất r−ợu vang 12 1.2.1. Dâu 12 1.2.1.1 Phân loại và xuất xứ 13 1.2.1. 2 Thành phần hoá học của dâu 13 1.2.2 Dứa 13 1.2.2.1. Các giống dứa phổ biến ở Việt Nam 14 1.2.2.2. Thành phần hoá học của quả dứa 14 1.2.3. Mận 15 1.2.4. Nho 16 1.2.5. Sơn tra (Táo mèo) 17 1.3. Các yếu tố công nghệ trong quá trình sản xuất r−ợu vang 18 1.3.1 Chủng nấm men 18 1.3.1.1. Nấm men r−ợu vang tự nhiên 18 12 1.3.1.2. Nấm men r−ợu vang nuôi cấy thuần chủng 18 1.3.2. Môi tr−ờng lên men 20 1.3.2.1. Công nghệ chuẩn bị dịch lên men truyền thống 20 1.3.2.2. Công nghệ chuẩn bị dịch lên men cải tiến 21 1.3.2.3. Công nghệ chuẩn bị dịch lên men qua xử lý enzim 24 1.3.3. Một số biện pháp xử lý nâng cao chất l−ợng dịch quả tr−ớc khi lên men 25 1.3.4. Biện pháp xử lý hoàn thiện vang 26 1.3.4.1. Lắng gạn 26 1.3.4.2. Ly tâm 27 1.3.4.3. Sử dụng các chất phụ gia nâng cao chất l−ợng vang 27 1.3.4.4. Lọc trong 29 1.3.5. Các yếu tố ảnh h−ởng đến quá trình lên men r−ợu vang 29 1.3.5.1 ảnh h−ởng của nồng độ cồn. 29 1.3.5.2. ảnh h−ởng của thời gian lên men. 30 1.3.5.3. ảnh h−ởng của nhiệt độ 30 1.3.5.4. ảnh h−ởng của oxy 31 1.3.5.5. ảnh h−ởng của pH 31 1.3.5.6. ảnh h−ởng của các yếu tố khác 31 1.4. sử dụng enzim trong sản xuất r−ợu vang 32 1.4.1. Giới thiệu về các hệ enzim dùng trong quá trình sản xuất r−ợu vang 32 1.4.1.1. Enzim pectinaza 33 1.4.1. 2. Hệ enzim xenlulaza 35 13 1.4.2. Sử dụng enzim trong quá trình chuẩn bị dịch quả lên men 37 1.4.2.1. Sử dụng enzim trong quá trình trích ly n−ớc quả 37 1.4.2.2. Sử dụng enzim trong quá trình làm trong n−ớc quả 39 1.4.3. Sử dụng enzim trong quá trình lên men r−ợu vang 41 II Nguyên liệu và ph−ơng pháp 42 2.1. Nguyên vật liệu 42 2.1.1 Quả các loại 42 2.1.2. Vi sinh vật 42 2.1.3. Enzim 42 2.1.4. Hoá chất 42 2.2. Thiết bị 43 2.2.1 Thiết bị trong phòng thí nghiệm 43 2.2.2. Thiết bị ở x−ởng thực nghiệm 44 2.3. Ph−ơng pháp nghiên cứu 45 2.3.1. Ph−ơng pháp vật lý 45 2.3.1.1 Xác định nồng độ chất khô hoà tan bằng chiết quang kế (Refractometer). 45 2.3.1.2. Xác định độ trong của dịch bằng cách đo độ truyền quang T (transmittance) ở b−ớc sóng 590 nm 45 2.3.1.3. Thử định tính pectin bằng kết tủa với cồn 45 2.3.1.4. Ph−ơng pháp xác định các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men: bằng sắc ký lỏng cao áp (HPLC) 46 2.3.1.5. Ph−ơng pháp xác định các sản phẩm tạo thành trong quá trình lên men: bằng sắc ký lỏng cao áp (HPLC) 46 2.3.1.6. Xác định độ cồn (hàm l−ợng r−ợu etylic) theo ph−ơng pháp đo 46 14 trực tiếp bằng cồn kế gay Lussac ở 15oC sau khi đã tiến hành cất mẫu. 2.3.1.7. Ph−ơng pháp xác định c−ờng độ màu của dịch quả và r−ợu vang 46 2.3.2. Ph−ơng pháp hoá học 46 2.3.2.1. Xác định hàm l−ợng axít toàn phần bằng ph−ơng pháp trung hoà 46 2.3.2.2. Ph−ơng pháp xác định hàm l−ợng đ−ờng tổng số 46 2.3.3. Ph−ơng pháp vi sinh vật 48 2.3.3.1. Môi tr−ờng 48 2.3.3.2. Các ph−ơng pháp vi sinh 50 2.3.4. Ph−ơng pháp phân tích và đánh giá cảm quan. 51 2.3.5. Ph−ơng pháp công nghệ 50 2.3.5.1 Sơ chế quả tr−ớc khi làm thí nghiệm 51 2.3.5.2 Nghiên cứu sử dụng enzim để tăng hiệu suất trích ly dịch quả 51 2.3.5.3 Nghiên cứu sử dụng enzim để làm trong dịch quả 52 2.3.5.4 Nghiên cứu tạo thành phẩm r−ợu vang 54 2.3.5.4 Nghiên cứu bao bì thích hợp cho sản phẩm r−ợu vang 54 III Kết quả và bàn luận 55 3.1 Phân tích tổng hợp công nghệ enzim trong xử lý dịch quả 56 3.1.1. Một số kết quả trong các nghiên cứu đã thực hiện về sử dụng enzim để trích ly và làm trong dịch quả 56 3.1.2. Một số vấn đề ch−a đ−ợc đề cập tới đối với dịch quả dùng cho sản xuất r−ợu vang 56 3.1.3. Nghiên cứu quy trình sơ chế quả 56 3.1.3.1. Quy trình sơ chế đối với quả: Dâu; Nho 57 15 3.1.3.2. Quy trình sơ chế đối với quả : Mận ; Táo mèo 58 3.2. Xác định điều kiện thích hợp cho từng loại enzim (Pectinex Ultra SPL, Pectinex 3XL, Rohapect B1L, Rohapect DA61, Xenlulaza, Amylaza) và nghiên cứu hoàn thiện công nghệ cho sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao sử dụng dịch quả đã qua xử lý bằng enzim 59 3.2.1. Nghiên cứu sử dụng enzim trích ly dịch quả 59 3.2.1.1. Khảo sát ảnh h−ởng của tỉ lệ enzim đối với hiệu suất trích ly dịch quả và các tính chất lý hoá khác 60 3.2.1.2. Khảo sát ảnh h−ởng của nhiệt độ đối với hiệu suất trích ly dịch quả và các tính chất lý hoá khác 61 3.2.1.3. Khảo sát ảnh h−ởng của thời gian đối với hiệu suất trích ly dịch quả và các tính chất lý hoá khác 62 3.2.1.4. Nghiên cứu sử dụng kết hợp xenlulaza và amylaza trong quá trình trích ly dịch quả 64 3.2.2. Nghiên cứu quá trình làm trong dịch quả 66 3.2.2.1. Khảo sát ảnh h−ởng của tỉ lệ enzim đối với quá trình làm trong dịch quả và các tính chất lý hoá khác 66 3.2.2.2. Khảo sát ảnh h−ởng của nhiệt độ đối với quá trình làm trong dịch quả 67 3.2.2.3. Khảo sát ảnh h−ởng của thời gian đối với quá trình làm trong dịch quả 68 3.2.2.4. Khảo sát ảnh h−ởng của pH đối với quá trình làm trong dịch quả 70 3.2.3. Nghiên cứu công nghệ lên men r−ợu vang tại phòng thí nghiệm 73 3.2.3.1. Tuyển chọn chủng nấm men 73 3.2.3.2. Khả năng tạo cồn và sinh h−ơng của 2 chủng chọn lựa 74 16 3.2.3.3. Xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình lên men r−ợu vang 76 3.2.3.4. Nghiên cứu động học của quá trình lên men r−ợu vang của chủng 709 ở 25oC 86 3.3. Nghiên cứu lựa chọn thiết kế, chế tạo thiết bị bổ sung phù hợp cho quy trình công nghệ xử lý dịch quả và lên men r−ợu vang 88 3.3.1. Máy xé 88 3.3.2. Máy chà 90 3.3.3. Thiết bị gia nhiệt 92 3.3.4. Thiết bị ly tâm 94 3.4. Lắp đặt dây chuyền sản xuất đảm bảo công suất đề ra của dự án: chạy không tải và sản xuất thử nghiệm 96 3.5. Hoàn chỉnh công nghệ sản xuất trên dây chuyền tạo sản phẩm dịch quả và r−ợu vang chất l−ợng cao t−ơng đ−ơng với chất l−ợng vang nhập ngoại. 98 3.5.1. Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ và mô hình dây chuyền thiết bị cho xử lý dịch quả và lên men r−ợu vang tại Viện Công nghiệp thực phẩm 98 3.5.1.1. Quy trình công nghệ xử lý dịch quả 98 3.5.1.2. Quy trình công nghệ lên men r−ợu vang 100 3.5.2. Sản xuất thử nghiệm dịch quả ở quy mô x−ởng thực nghiệm 101 3.5.3. Lên men r−ợu vang tại x−ởng thực nghiệm 103 3.6. Phối hợp với các cơ sở để sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao quy mô công nghiệp 105 3.6.1. Kết hợp với Công ty TNHH Pháp Quốc 105 3.6.2. Kết hợp với Công ty TNHH Ngân Hạnh 108 3.6.3. Nghiên cứu sử dụng bao bì cho sản phẩm 111 17 3.6.4 Phân tích chất l−ợng và tính giá thành sản phẩm 112 3.6.4.1. Phân tích chất l−ợng sản phẩm 112 3.6.4.2. Tính toán giá thành sản phẩm 115 3.7. Đào tạo cán bộ, công nhân 116 IV Khái quát hóa và đánh giá kết quả đạt đ−ợc 118 V Kết luận 120 Lời cảm ơn 123 Tài liệu tham khảo 124 Phụ lục 127 18 Danh mục các bảng TT Tên bảng Trang Bảng 1.1. Sản l−ợng vang tại một số quốc gia trên thế giới từ 1995 đến 2000. 3 Bảng 1.2. Sản l−ợng vang sản xuất tại Việt Nam 1997-2001 8 Bảng 1.3. Các loại r−ợu vang th−ờng gặp trên thị tr−ờng 10 Bảng 1. 4. Thành phần chính của một số loại quả dùng cho sản xuất r−ợu vang 12 Bảng 2.1 Danh sách các loại hóa chất dùng trong quá trình thí nghiệm 43 Bảng 3.1. Tổng màu (CD) của dịch quả dâu đ−ợc xử lý bằng kali bisunfit tr−ớc khi ép 57 Bảng 3.2. Tổng màu của dịch quả nho đ−ợc xử lý bằng kali bisunfit tr−ớc khi ép 57 Bảng 3.3. Chế độ xử lý mận bằng nhiệt tr−ớc khi ép 58 Bảng 3.4. Chế độ xử lý táo mèo bằng nhiệt tr−ớc khi ép 58 Bảng 3.5. Tỷ lệ enzim thích hợp nhất để nâng cao hiệu suất trích ly và các thông số lý, hoá của dịch quả. 60 Bảng 3.6. Nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình trích ly và các thông số lý, hoá của dịch quả. 62 Bảng 3.7. Thời gian thích hợp nhất cho quá trình trích ly và các thông số lý, hoá của dịch quả. 63 Bảng 3. 8. Trích ly dịch quả bằng enzim Pectinex Ultra SPL 64 Bảng 3.9. Kết hợp enzim Pectinaza và Amylaza trong chế biến dịch quả táo mèo 65 Bảng 3.10. Kết quả sử dụng enzim pectinex Ultra SPL với Xenlulaza trong quá trình trích ly dịch quả 65 Bảng 3.11. Tỷ lệ enzim thích hợp cho quá trình làm trong dịch quả 67 Bảng 3.12. Nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình làm trong dịch quả 68 19 Bảng 3.13. Thời gian thích hợp nhất cho quá trình làm trong dịch quả 69 Bảng 3.14. pH thích hợp nhất cho quá trình làm trong dịch quả 70 Bảng 3.15. Sử dụng enzim làm trong dịch quả 71 Bảng 3.16. Năng lực lên men của 4 chủng nghiên cứu 74 Bảng 3.17. Khả năng lên men và tạo cồn của hai chủng chọn lựa 75 Bảng 3.18. Khả năng sinh h−ơng của chủng chọn lựa 76 Bảng 3.19. ảnh h−ởng của pH đến quá trình lên men của chủng 709 77 Bảng 3.20. Chất l−ợng r−ợu vang sau lên men ở các pH khác nhau 78 Bảng 3.21. L−ợng CO2 sinh ra ở các nhiệt độ và nồng độ đ−ờng khác nhau 79 Bảng 3.22. Tốc độ tiêu thụ đ−ờng ở các nhiệt độ và nồng độ đ−ờng khác nhau 80 Bảng 3.23. ảnh h−ởng của nhiệt độ và nồng độ đ−ờng đến chất l−ợng r−ợu vang 80 Bảng 3.24. ảnh h−ởng của tỷ lệ dịch ép quả dâu đến mầu sắc và chất l−ợng r−ợu vang 82 Bảng 3.25. ảnh h−ởng của tỷ lệ dịch ép quả nho đến mầu sắc và chất l−ợng r−ợu vang 83 Bảng 3.26. ảnh h−ởng của SO2 lên quá trình lên men 84 Bảng 3.27. ảnh h−ởng của SO2 đến hàm l−ợng cồn trong r−ợu vang 84 Bảng 3.28. ảnh h−ởng của SO2 lên mầu sắc của r−ợu vang dâu 85 Bảng 3.29. Động học của quá trình lên men r−ợu của chủng 709 ở 250C 87 Bảng 3.30. ảnh h−ởng của khe hở tĩnh của thiết bị xé đến hiệu suất ép 89 Bảng 3.31. Thử nghiệm sử dụng enzim trong quá trình trích ly và làm trong dịch quả tại x−ởng thực nghiệm quy mô 500 kg nguyên liệu/ca 96 Bảng 3.32. Thử nghiệm sử dụng enzim trong quá trình trích ly và làm trong dịch quả tại x−ởng thực nghiệm quy mô 1000 kg nguyên liệu/ca 101 20 Bảng 3.33. Khối l−ợng các loại quả đã đ−ợc xử lý dùng cho sản xuất r−ợu vang tại các cơ sở sản xuất. 103 Bảng 3.34. Theo dõi quá trình lên men r−ợu của chủng 709 ở 250C quy mô 5000 lít 104 Bảng 3.35. Đánh giá chất l−ợng r−ợu vang. 105 Bảng 3.36. Đánh giá cảm quan chất l−ợng r−ợu vang 106 Bảng 3.37. Theo dõi quá trình lên men r−ợu của chủng 709 ở 250C quy mô 25.000 lít/mẻ 107 Bảng 3.38. Đánh giá chất l−ợng r−ợu vang 108 Bảng 3.39 Đánh giá cảm quan sản phẩm r−ợu vang bảo quản trong các loại bao bì 111 Bảng 3.40. Thành phần hoá lý của một số loại r−ợu vang 114 Bảng 3.41. Điểm cảm quan của một số loại r−ợu vang 115 Bảng 3.42. Bảng giá thành của một số loại dịch quả 115 Bảng 3.43. Bảng tính giá thành sản phẩm r−ợu vang 116 Bảng 3.44. Danh sách kỹ s−, cử nhân đ−ợc đào tạo trong Dự án KC.04.DA01 117 Bảng 3.45. Danh sách cán bộ kỹ thuật của các doanh nghiệp đ−ợc đào tạo trong Dự án KC.04.01 117 21 Danh mục các hình TT Tên hình Trang Hình 3.1. Máy xé bánh răng 90 Hình 3..2. Máy chà một cấp 92 Hình 3.3. Thiết bị gia nhiệt 94 Hình 3.4. Thiết bị ly tâm 95 Hình 3.5. Mô hình dây chuyền thiết bị xử lý dịch quả và lên men r−ợu vang tại x−ởng thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm 97 Hình 3.6. Mô hình dây chuyền thiết bị xử lý dịch quả và lên men r−ợu vang tại Công ty Pháp Quốc 109 Hình 3.7. Mô hình dây chuyền thiết bị xử lý dịch quả và lên men r−ợu vang tại Công ty Ngân Hạnh 110 22 Danh mục các đồ thị TT Tên đồ thị Trang Đồ thị 3.1 Tốc độ sinh CO2 của hai chủng nghiên cứu 75 Đồ thị 3.2 Tốc độ sinh cồn của hai chủng nghiên cứu 75 Đồ thị 3.3 Tốc độ tiêu thụ đ−ờng trong quá trình lên men 75 Đồ thị 3.4 Hàm l−ợng axit lactic sinh ra trong quá trình lên men 75 Đồ thị 3.5 ảnh h−ởng của pH đến tốc độ lên men 77 Đồ thị 3.6 ảnh h−ởng của nồng độ đ−ờng đến tốc độ lên men của chủng Y709 81 Đồ thị 3.7 ảnh h−ởng của nồng độ đ−ờng và nhiệt độ đến hàm l−ợng cồn và hiệu suất lên men 81 Đồ thị 3.8 ảnh h−ởng của nhiệt độ lên men, nồng độ đ−ờng và độ cồn trong r−ợu vang. 81 Đồ thị 3.9 ảnh h−ởng của tỷ lệ dịch dâu đến quá trình lên men 82 Đồ thị 3.10 ảnh h−ởng của tỷ lệ dịch nho đến quá trình lên men 82 Đồ thị 3.11 ảnh h−ởng của SO2 đến tốc độ lên men 84 Đồ thị 3.12 ảnh h−ởng của SO2 đến hàm l−ợng cồn trong r−ợu vang 85 Đồ thị 3.13 Động học lên men r−ợu của chủng Y709 86 23 Danh mục các quy trình TT Tên quy trình Trang Quy trình 3.1 Quy trình công nghệ xử lý dịch quả 98 Quy trình 3.2 Quy trình công nghệ lên men r−ợu vang quả 100 Quy trình 3.3 Quy trình kiểm tra chất l−ợng của quá trình sản xuất dịch quả 112 Quy trình 3.4 Quy trình kiểm tra chất l−ợng của quá trình sản xuất r−ợu vang 113 24 Mở đầu Những năm gần đây, r−ợu vang sản xuất tại Việt Nam là một mặt hàng có tiềm năng phát triển khá lớn. Hiện nay trên toàn quốc có khoảng 10 cơ sở có th−ơng hiệu sản xuất r−ợu vang và hàng trăm cơ sở sản xuất r−ợu vang với quy mô nhỏ. Quy trình công nghệ sản xuất r−ợu vang quả đang đ−ợc sử dụng ở đa số các cơ sở nghiên cứu và sản xuất tại n−ớc ta là gần giống nhau ở chỗ sử dụng siro quả làm nguyên liệu ban đầu. Siro thu đ−ợc bằng cách ngâm các loại quả vào đ−ờng saccaroza nhằm thực hiện quá trình trích ly dịch từ quả. Ph−ơng pháp này cho hiệu quả kinh tế không cao, do hiệu suất trích ly đạt đ−ợc thấp, chiếm dụng không gian nhà x−ởng, thùng chứa, lại rất khó khăn cho các quá trình công nghệ sau đó nh−: lọc dịch, thu hồi đ−ờng từ bã… Mặt khác, quá trình chế biến lại gây mất vệ sinh. Để khắc phục những khó khăn và kém hiệu quả của ph−ơng pháp này, một số cơ sở đã bắt đầu áp dụng ph−ơng pháp ép thu dịch quả trực tiếp từ quả t−ơi. Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi dịch quả bằng cách ép trực tiếp rất thấp là do trong quả có chứa các chất protopectin, pectin, xelluloza, tinh bột… là các thành phần tạo các mối liên kết vững chắc làm cho dịch quả khó thoát ra. Mặt khác hàm l−ợng pectin cao là một trong các nguyên nhân gây cho r−ợu vang bị đục lại trong quá trình bảo quản và l−u thông phân phối. Để khắc phục các nh−ợc điểm nêu trên thì việc sử dụng enzim đã trở nên không thể tách rời đ−ợc trong quá trình chế biến n−ớc quả. Sử dụng enzim sẽ nâng cao đ−ợc hiệu suất thu hồi dịch quả, trích ly đ−ợc các chất màu, tanin và những chất hoà tan khác một cách triệt để hơn dẫn đến chất l−ợng sản phẩm sẽ đ−ợc nâng cao. Mặt khác việc sử dụng enzim đặc hiệu cho quá trình loại bỏ pectin và các chất gây đục khác có trong dịch quả sẽ góp phần giải quyết đ−ợc hiện t−ợng đục lại của vang. Trên thế giới, từ lâu ng−ời ta đã nghiên cứu để áp dụng công nghệ sản xuất r−ợu vang mới có sử dụng enzim pectinaza. Hệ enzim pectinaza đ−ợc sử dụng ở rất nhiều khâu trong quá trình sản xuất r−ợu vang với thành phần, tỉ lệ và hàm l−ợng khác nhau. Và điều này đã giải quyết đ−ợc những khó khăn kể trên cho ngành công nghiệp chế biến quả và sản xuất r−ợu vang. 25 ở Việt nam trong những năm gần đây cũng đã có nhiều nhà khoa học ở các cơ quan nghiên cứu cũng nh− các truờng đại học: nh− Viện Công nghiệp thực phẩm, Viện nghiên cứu R−ợu Bia N−ớc giải khát, Viện Công nghệ sau thu hoạch, Tr−ờng Đại học Bách khoa Hà nội… quan tâm nghiên cứu trong lĩnh vực này và đã có những thành công b−ớc đầu. Viện Công nghiệp thực phẩm cũng đã đạt đ−ợc một số thành tựu nổi bật trong việc áp dụng enzim cho quá trình chế biến quả. Nhằm mục đích giải quyết các vấn đề khó khăn về công nghệ, sản xuất và nâng cao chất l−ợng sản phẩm r−ợu vang và áp dụng vào thực tế quy trình công nghệ hiện đại, có hiệu quả kinh tế, chúng tôi đã tiến hành thực hiện dự án: “Hoàn thiện công nghệ xử lý n−ớc quả bằng ph−ơng pháp công nghệ sinh học dùng cho sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao”. Dự án đ−ợc thực hiện với một số nội dung sau: 1. Phân tích tổng hợp công nghệ enzim trong xử lý dịch quả. 2. Xác định điều kiện thích hợp cho từng loại enzim (Pectinex Ultra SPL, Pectinex 3XL, Rohapect B1L, Rohapect DA61, Xenlulaza, Amylaza) và nghiên cứu hoàn thiện công nghệ cho sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao sử dụng dịch quả đã qua xử lý bằng enzim 3. Lựa chọn, thiết kế, chế tạo các thiết bị bổ sung phù hợp cho trích ly và xử lý dịch quả bằng ph−ơng pháp enzim công suất 85.000 lít/năm và các thiết bị cho lên men r−ợu vang chất l−ợng cao từ dịch quả đã qua xử lý công suất 130.000 lít/năm. 4. Lắp đặt dây chuyền sản xuất đảm bảo công suất đề ra của dự án: chạy không tải và sản xuất thử nghiệm. 5. Hoàn chỉnh công nghệ sản xuất trên dây chuyền tạo sản phẩm dịch quả và r−ợu vang chất l−ợng cao t−ơng đ−ơng với chất l−ợng vang nhập ngoại. 6. Sản xuất thử nghiệm một số loại r−ợu vang chất l−ợng cao từ nguồn nguyên liệu quả trong n−ớc. 7. Đào tạo cán bộ, công nhân 26 Phần I: Tổng quan 1.1. Tổng quan về sản xuất r−ợu vang 1.1.1. Tình hình phát triển ngành công nghiệp vang trên thế giới: [2], [7], [25] Trải qua lịch sử 5000 năm ra đời và phát triển, ngày nay công nghiệp sản xuất r−ợu vang thế giới đã thực sự trở thành một ngành sản xuất mang tính th−ơng mại, đem lại hiệu quả kinh tế rất cao, đặc biệt là ở các quốc gia nh−: Pháp, ý, Mỹ, Tây Ban Nha, Achentina, úc… Hàng năm có tới hơn 20 triệu tấn nho đ−ợc sử dụng để sản xuất hàng trăm loại vang khác nhau với tổng sản l−ợng lên đến hàng chục tỷ lít/năm. Vang trở thành một loại đồ uống quen thuộc với ng−ời dân ở nhiều quốc gia ở khắp các châu lục. Hiện nay, một số n−ớc nh− Italia, Mỹ, úc, Chi Lê… cũng đang đẩy mạnh việc xuất khẩu vang ra thị tr−ờng thế giới. Nhờ vậy thị tr−ờng vang ngày càng phong phú hơn. Sản l−ợng vang tại một số quốc gia trên thế giới đ−ợc trình bày trong bảng 1.1: Bảng 1. 1. Sản l−ợng vang tại một số quốc gia trên thế giới từ 1995 đến 2000. (triệu hectolít) Quốc gia 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Thế giới 252,25 270,15 265,39 267,62 282,23 279,50 Pháp 55,60 60,03 55,10 54,45 63,76 57,04 Italia 56,20 58,78 50,56 56,91 57,00 58,06 Tây Ban Nha 21,04 30,40 33,22 33,72 32,98 37,60 Mỹ 18,67 18,67 26,18 22,86 23,10 24,00 Đức 8,36 8,64 8,50 10,83 11,89 12,28 Trung Quốc 3,00 3,40 4,20 4,75 5,20 5,75 Ôxtrâylia 5,03 6,30 6,17 7,01 7,22 7,42 (Nguồn: Theo số liệu thống kê của Tổ chức l−ơng thực thế giới FAO) 27 Các quốc gia lớn về sản xuất vang tại châu âu nh−: Pháp, ý, Tây Ban Nha và Đức với tổng sản l−ợng vang năm 2000 là khoảng 165 triệu hectolit, chiếm 60% tổng sản l−ợng vang thế giới. Đứng đầu thế giới về xuất khẩu r−ợu vang là Pháp với mức xuất khẩu 14,8 triệu hectolít vào năm 2000. Trong khi đó, hiện trạng sản xuất vang ở khu vực châu á -Thái Bình D−ơng vẫn còn rất khiêm tốn. Trong đó, lớn nhất là Trung Quốc (có sản l−ợng là 5,75 triệu hectolít vào năm 2000) và úc (sản xuất 7,24 triệu hectolít r−ợu vang vào năm 2000). Tuy nhiên, tốc độ phát triển của ngành công nghiệp vang tại khu vực này lại khá nhanh. Trong vòng 10 năm từ 1999 đến 2000, sản l−ợng vang sản xuất ở Trung Quốc và úc có chiều h−ớng tăng rõ rệt (gần gấp đôi), trong khi đó sản l−ợng vang sản xuất tại châu Âu chỉ luôn duy trì ở mức ổn định. Điều này chứng tỏ ngành sản xuất r−ợu vang tại khu vực kinh tế châu á hiện đang có mức tăng tr−ởng rất cao và đang ở trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ. 1.1.2. Tình hình phát triển ngành công nghiệp vang Việt Nam: [6], [7], [8] Vang du nhập vào Việt nam từ đầu thế kỷ 20. Từ đó, việc sản xuất vang đã đ−ợc tiến hành, nh−ng chủ yếu vẫn trong qui mô gia đình. Ngành sản xuất vang Việt Nam mới thực sự đ−ợc khai sinh vào khoảng những năm 80. Năm 1984, Công ty Vang Thăng Long đã có những b−ớc tiến đầu tiên trong ngành sản xuất vang non trẻ với sản l−ợng 10.000 lít/năm. Đến năm 1986, một số cơ sở sản xuất vang nh− Hồng Hà, Gia Lâm tiếp tục ra đời nâng sản l−ợng vang cả n−ớc đạt 100.000 lít. Từ năm 1992 đến 1996 là thời gian đánh dấu sự ra đời của một loạt các cơ sở sản xuất vang qui mô vừa và nhỏ với những th−ơng hiệu vang mới nh− HaBa, Hà Nội, Đông Đô, Tây Đô, Hoàn Kiếm… Tổng sản l−ợng vang của Việt Nam đã đạt 7.000.000 lít năm vào năm 1996. Từ năm 1997 đến 2002, nhiều cơ sở sản xuất r−ợu vang mới trên toàn quốc đã bắt đầu khẳng định tên tuổi nh− vang Ninh Thuận, Bắc Đô, Hùng V−ơng, Vang Đà Lạt, vang vải Thanh Hà, vang nho của Viện nghiên cứu R−ợu, Bia và N−ớc giải khát, vang Pháp Quốc… góp phần nâng tổng sản l−ợng r−ợu vang Việt Nam lên con số −ớc tính 12.500.000 lít r−ợu vang vào năm 2002. Trong số đó, 2.500.000 lít thuộc về nhóm các 28 cơ sở t− nhân, hộ kinh tế gia đình sản xuất vang (−ớc khoảng 100 hộ) sử dụng trang thiết bị công nghệ thô sơ để sản xuất ra loại vang có chất l−ợng thấp, giá rẻ, phục vụ chủ yếu cho các dịp lễ, tết tại các vùng nông thôn. So sánh tổng sản l−ợng r−ợu vang của năm 2002 với năm 1996 cho thấy: ngành sản xuất r−ợu vang Việt Nam hiện đang phát triển rất nhanh chóng. Theo khảo sát thị tr−ờng, mức tiêu thụ vang tại Việt Nam tăng bình quân khoảng 5% năm. L−ợng tiêu thụ vang tại Việt Nam năm 1990 mới đạt đ−ợc 300.000 lít/năm, năm 2002 đạt khoảng 8,5 đến 12 triệu lít/năm (bình quân 0,1 lít/ng−ời/năm) và đ−ợc dự đoán đang tiếp tục tăng nhanh trong những năm tới. Tuy nhiên, mức bình quân đầu ng−ời về tiêu thụ vang Việt Nam còn cách xa mức tiêu thụ r−ợu vang tại các quốc gia khác trong và ngoài khu vực (tại Thái Lan, một n−ớc phát triển của khối ASEAN, mức tiêu thụ vang hiện tại khoảng 8 đến 10 lít/ ng−ời/ năm; tại Trung Quốc, bình quân đầu ng−ời đạt 0,28 lít/ ng−ời/ năm; mức tiêu thụ vang hiện nay của các n−ớc phát triển nh− Pháp, Anh, Italia là 55,0 lít/ ng−ời/ năm). Triển vọng phát triển thị tr−ờng tiêu thụ r−ợu vang tại Việt Nam là rất khả quan do các yếu tố nh−: Kinh tế Việt Nam đang phát triển nhanh với mức 7-8%/ năm làm tăng thu nhập của dân c−, ng−ời Việt Nam đã và đang chuyển dần từ thói quen uống r−ợu mạnh sang r−ợu vang, dân số Việt Nam đến năm 2010 sẽ đạt khoảng 90 triệu ng−ời; Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới, đồ uống thích hợp là vang nho và các loại n−ớc giải khát khác… 1.1.3. Định h−ớng phát triển ngành R−ợu-Bia-N−ớc giải khát Việt Nam đến năm 2010 của Chính phủ: [7], [8] Quy hoạch tổng thể phát triển ngành r−ợu bia n−ớc giải khát Việt Nam đến năm 2010 do Thủ t−ớng Chính phủ ban hành theo quyết định số 58/2003/QĐ-TTg ngày 17 tháng 4 năm 2003 thể hiện định h−ớng rõ ràng của Nhà n−ớc Việt nam trong việc phát triển, xây dựng ngành Bia - R−ợu - N−ớc Giải khát Việt Nam thành một ngành kinh tế mạnh. Nhà n−ớc Việt Nam khuyến khích sử dụng tối đa nguyên liệu trong n−ớc để sản xuất các sản phẩm chất l−ợng cao đa dạng hoá về chủng loại, cải tiến bao bì, mẫu mã, phấn đấu hạ giá thành, nâng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu trong n−ớc và 29 có sản phẩm xuất khẩu, tăng nguồn thu ngân sách, hội nhập vững chắc kinh tế khu vực và thế giới. Chính phủ định h−ớng ngành công nghiệp r−ợu bia n−ớc giải khát phải hiện đại hoá công nghệ; từng b−ớc thay thế công nghệ, thiết bị hiện có bằng công nghệ, thiết bị tiên tiến, hiện đại của thế giới, đảm bảo các tiêu chuẩn chất l−ợng, an toàn vệ sinh thực phẩm, môi tr−ờng theo qui định của Việt Nam và quốc tế để sản phẩm có khả năng cạnh tranh ngày càng cao trên thị tr−ờng trong và ngoài n−ớc. Cụ thể với ngành r−ợu cần phải: - Tập trung đổi mới thiết bị và công nghệ, đẩy mạnh sản xuất r−ợu công nghiệp chất l−ợng cao, giảm tối đa thành phần độc hại. - Đề xuất việc hợp tác hoặc liên doanh với n−ớc ngoài sản xuất một số loại r−ợu chất l−ợng cao sử dụng các nguyên liệu trong n−ớc nhằm thay thế nhập khẩu. Chính phủ định h−ớng tiến hành đầu t− mở rộng năng lực của một số nhà máy hiện có trên cơ sở đa dạng hoá hình thức đầu t−, ph−ơng thức huy động vốn, khuyến khích huy động nguồn vốn của các thành phần kinh tế trong n−ớc, phát hành trái phiếu, cổ phiếu. Ngoài ra, Chính phủ cũng đã ban hành chính sách khuyến khích các cơ sở sản xuất n−ớc giải khát, sử dụng hoa quả trong n−ớc đ−ợc h−ởng −u đãi về đầu t− và thuế. Hiện tại, các cơ quan chức năng đã và đang đẩy mạnh hoạt động kiểm tra việc thực hiện đăng ký kinh doanh và đăng ký chất l−ợng của các cơ sở kinh doanh r−ợu- bia-n−ớc giải khát, kể cả các cơ sở có vốn đầu t− n−ớc ngoài, tuyệt đối phải bảo đảm yêu cầu vệ sinh theo quy định của Nhà n−ớc, không cho phép các cơ sở vi phạm đ−ợc tiếp tục sản xuất – kinh doanh. Các cấp chính quyền đang tăng c−ờng các biện pháp cụ thể nhằm thực hiện chính sách khuyến khích đầu t− trong n−ớc, hỗ trợ các thành phần kinh tế kinh doanh đúng pháp luật, tạo tâm lý thuận lợi cho các doanh nghiệp mạnh dạn bỏ vốn đầu t− dài hạn. Đây thực sự là môi tr−ờng pháp lý thuận lợi để thực hiện các dự án đầu t− sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao từ nguồn quả trong n−ớc. 30 1.1.4. Dự báo về tình hình cạnh tranh trên thị tr−ờng tiêu thụ r−ợu vang tại Việt Nam: [7] Theo dự báo về thị tr−ờng vang thế giới, nhu cầu về vang t−ơng đối ổn định trong những năm vừa qua và sẽ biến động ít trong những năm sắp tới. Thị tr−ờng vang châu Âu sẽ phải chịu sự xâm nhập của vang Mỹ, vang Chi Lê, úc. Tại thị tr−ờng châu Mỹ: mức sản xuất và tiêu thụ của các loại vang châu Mỹ dần dần cân bằng với các loại vang châu Âu. Để từng b−ớc xâm nhập thị tr−ờng vang thế giới và khu vực, sản phẩm vang chất l−ợng cao từ các loại quả có khả năng lên men r−ợu Việt Nam (nh− nho, dâu, mơ, mận, xoài, vải, đào lộn hột…) cần phải đ−ợc quan tâm xúc tiến nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ để có thêm nguồn ngoại tệ, góp phần vào cân bằng cán cân xuất nhập khẩu. Đại đa số các doanh nghiệp sản xuất vang Việt Nam đều xác định lấy thị tr−ờng tiêu thụ nội địa là chính. Tuy nhiên, đây hiện đang là thị tr−ờng cạnh tranh quyết liệt giữa r−ợu nội với r−ợu nội, giữa r−ợu nội với r−ợu ngoại, giữa các hãng r−ợu ngoại với nhau; giữa các đại lý của cùng một hãng r−ợu với nhau, giữa hàng nhập lậu với hàng r−ợu ngoại chính hãng, giữa ng−ời mua với các hãng…. Theo thống kê của Hiệp Hội R−ợu - Bia - N−ớc giải khát năm 2003, số cơ sở sản xuất vang tại Việt Nam hiện nay gồm khoảng 30 doanh nghiệp sản xuất có tên tuổi trong đó gần 20% nhà máy có công suất lớn hơn 0.5 triệu lít/năm và có hơn 80% nhà máy có công suất nhỏ hơn 0,5 triệu lít/năm. Ngoài ra, có khoảng 100 cơ sở sản xuất vang thủ công chất l−ợng thấp ở khắp các tỉnh thành trên cả n−ớc (Bảng 1.2). 31 Bảng 1. 2. Sản l−ợng vang sản xuất tại Việt Nam 1997-2001 (đơn vị tính: lít) TT Công ty 1997 1998 1999 2000 2001 1 Công ty Cổ phần Thăng Long X 4.916.192 4.995.298 5.032.610 5.625.000 2 Công ty Thực phẩm Lâm Đồng 220.000 250.000 307.075 317.039 450.000 3 Công ty thực phẩm Miền Bắc 420.000 510.000 520.000 678.000 820.000 4 Công ty R−ợu Hà Nội 45.000 50.000 70.000 73.000 75.000 5 Công ty R−ợu Đồng Xuân X X X X <50.000 6 Công ty 319 Bộ Quốc Phòng 562.000 870.000 950.000 1.100.000 7 Công ty PTCN châu âu 89.000 120.000 130.000 8 Công ty Camin X 250.000 280.000 340.000 325.000 9 Công ty R−ợu-NGK Anh Đào X 400.000 420.000 550.000 525.000 10 Công ty th−ơng mại Sestra X 40.500 45.300 50.000 11 Công ty NGK Tr−ờng Xuân X X X X <50.000 12 Công ty Cổ phần TPCN Gia Lâm 78.000 97.000 98.000 32.500 20.000 13 Công ty Liên doanh Việt- France X X X X 65.000 14 Công ty Liên doanh r−ợu Việt Pháp 52.000 65.000 72.000 15 Công ty vang Việt úc X X X X <50.000 16 Công ty R−ợu Biên Hoà X X X X <50.000 17 Công ty vang Chateau Ninh Thuận X X X X <50.000 18 Công ty vang Phú Diễn X X X X <50.000 19 Công ty vang Tây Đô X X X X <50.000 20 Công ty vang Bắc Đô X X X X <50.000 21 Công ty Bia Thanh Hoá X X X X <50.000 22 Công ty Việt Năng X X X X <50.000 23 Công ty Pháp Quốc X X X X <50.000 24 Công ty Cổ phần VIAN X X 25.000 28.240 23.410 25 Viện nghiên cứu RBNGK X X X X <15.000 26 Công ty Liên Hiệp thực phẩm Hà Tây X X X X <50.000 27 Công ty Bia Hải D−ơng X 3000 4000 4500 5000 28 Viện Công nghiệp thực phẩm X X X X <50.000 29 Công ty NGK Vĩnh H−ng X X X X <50.000 30 Công ty r−ợu bia HABA X X X X <50.000 Tổng số 9.757.000 31 Các cơ sở t− nhân, hộ kinh tế gia đình khác và các loại vang nhái, vang giả l−u hành trên thị tr−ờng (−ớc khoảng 100 cơ sở) X X X X 2.500.000 Tổng cộng 12.257.000 32 (Nguồn: Theo số liệu thống kê của Hiệp Hội R−ợu Bia-N−ớc Giải Khát, năm 2003) Theo dự báo của các nhà phân tích thị tr−ờng r−ợu vang Việt Nam, trong một vài năm tới, các cơ sở sản xuất công suất nhỏ với công nghệ lạc hậu sẽ rất khó phát triển thị tr−ờng (nhất là ở các thành phố lớn), sẽ phải nh−ờng chỗ cho các nhà máy công suất lớn (từ 1,0 triệu lít/năm trở lên) có chất l−ợng sản phẩm đảm bảo, đ−ợc sản xuất bằng công nghệ tiên tiến, giá cả cạnh tranh và hợp thị hiếu ng−ời tiêu dùng. Trong bối cảnh quá trình hội nhập quốc tế đang đến gần, sự canh tranh dữ dội hơn về chất l−ợng, mẫu mã, bao bì, giá cả giữa các loại vang nội với vang ngoại tất yếu sẽ xảy ra. Ngoài ra, để tham gia vào quá trình hội nhập kinh tế thế giới AFTA, APEC, WTO theo từng giai đoạn phù hợp với tiến trình cắt giảm thuế nhập khẩu, các sản phẩm của các doanh nghiệp trong n−ớc cần phải có đủ sức cạnh tranh với hàng nhập ngoại, tiến tới kiểm soát phần lớn thị tr−ờng vang nội địa. Trong đó, hiệp định AFTA cũng có ảnh h−ởng quan trọng đến vấn đề cạnh tranh giữa hàng vang nội và hàng vang ngoại. Theo danh mục hàng hoá và thuế suất của Việt Nam để thực hiện Hiệp định CEPT/AFTA, chúng ta có thể thấy mức giảm thuế nhập khẩu các mặt hàng r−ợu vang sẽ giảm từng b−ớc từ 20% năm 2003 xuống 15% năm 2004, 10% năm 2005 và chỉ còn 5% trong năm 2006. Đây là một thách thức mới trong cuộc chiến cạnh tranh giữa hàng nội và hàng ngoại chất l−ợng cao chính hãng của các doanh nghiệp r−ợu vang Việt Nam [2], [7], [8] Do vậy, để Việt Nam tham gia đầy đủ các điều kiện hội nhập, các công ty sản xuất vang trong n−ớc cần phải tìm ra h−ớng đi thích hợp để tăng c−ờng sức cạnh tranh của sản phẩm, phù hợp với xu thế phát triển chung của toàn ngành, ổn định và phát triển bền vững, hạn chế đ−ợc hàng ngoại nhập, đẩy mạnh xuất khẩu. 1.1.5. Dự báo xu h−ớng thị hiếu sử dụng vang của ng−ời tiêu dùng trong và ngoài n−ớc: [6], [20], [27] Tr−ớc đây, định nghĩa r−ợu vang là sản phẩm lên men từ dịch quả nho nguyên chất không qua ch−ng cất. Theo quan điểm hiện đại, từ “vang” đ−ợc dùng cho tất cả các sản phẩm lên men không qua ch−ng cất từ nhiều loại nguyên liệu: dịch quả, dịch quả pha loãng, siro quả, dịch đ−ờng hoá của các loại gạo. Phân loại r−ợu vang đ−ợc dựa trên 33 màu sắc, độ ngọt và hàm l−ợng ga trong vang. Ngoài ra, ng−ời ta còn phân biệt giữa vang nho và vang làm từ các loại quả khác (Bảng 1.3). Bảng 1.3: Các loại r−ợu vang th−ờng gặp trên thị tr−ờng Các kiểu và hạng của r−ợu vang Độ cồn (% v/v) Độ đ−ờng (% w/v) 1. R−ợu vang không ga 1.1. R−ợu vang bàn ăn 1.1.1. Cay 9-14 < 0,3 1.1.2. Nửa cay 9-12 0,5-0,3 1.1.3. Nửa ngọt 9-12 3,0-8,0 1.2. R−ợu vang nặng 1.2.1. Nặng 17-20 1-14 1.2.2. Điểm tâm a. Nửa ngọt 14-16 5-12 b. Ngọt 15-17 14-20 c. R−ợu ngọt 12-17 21-35 1.2.3. Tạo h−ơng 16-18 6-16 2. R−ợu vang có ga 2.1. Sâm banh 2.1.1. Brut 10,5-12,5 < 0,3 2.1.2. Rất cay 10,5-12,5 0,8 2.1.3. Cay 10,5-12,5 3,0 2.1.4. Nửa cay 10,5-12,5 5,0 2.1.5. Ngọt 10,5-12,5 8,0 2.2. R−ợu vang bọt 2.2.1. Đỏ 11-13,5 7-8 2.2.2. Hồng 10,5-12,5 6-8 2.2.3. Muxcat 10,5-12,5 9-12 2.2.4. R−ợu vang bọt 9-12 3-8 Nếu phân loại dựa trên vị của các loại vang thì trên thế giới có ba loại vang: vang ngọt, vang chát, vang chua. Mỗi loại lại có các dòng vang trắng, vang đỏ. 34 Thông th−ờng, ng−ời ta sản xuất r−ợu vang trắng từ nho trắng hoặc các loại quả có thịt màu trắng (vải, táo…). Tuy nhiên, r−ợu vang trắng cũng có thể sản xuất đ−ợc từ nho đỏ nếu tách bã khỏi dịch ngay sau khi ép và sau đó tẩy màu dịch nho tr−ớc khi lên men. Vang đỏ hoặc vang hồng phải đ−ợc lên men cả dịch lẫn bã, vì các chất màu từ nho và một số loại quả có màu đỏ (dâu tây, dâu ta, mận,…) sẽ đ−ợc trích li vào dịch vang. Để sản xuất vang ít chát, ng−ời ta tách bỏ cuống quả và lên men trong thời gian ngắn. [6], [27] Hiện nay, xu h−ớng sử dụng r−ợu vang ngày càng đ−ợc phát triển trên thế giới. ở Việt Nam, tr−ớc năm 1980, ng−ời dân ch−a có thói quen uống vang. Thời kỳ những năm 1980 đến đầu những năm 1990, vang ngọt chiếm lĩnh chủ yếu trên thị tr−ờng. Từ cuối những năm 1990 đến nay, thị tr−ờng vang ngày càng sôi động, phát triển rộng khắp trong phạm vi cả n−ớc, nhất là tại các thành phố lớn nh− Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Đà Nẵng… Vang đã trở thành thứ đồ uống khá phổ biến trong xã hội. Gần đây, ở các thành phố đã xuất hiện nhu cầu tiêu dùng các loại vang chát, vang có chất l−ợng cao. Sản phẩm vang đỏ chát chất l−ợng cao mới đạt khoảng 3,5% tổng sản l−ợng của các cơ sở sản xuất vang hiện nay ở Việt Nam và hầu hết là sản phẩm đóng chai từ dịch vang nho nhập khẩu (nh− vang Pháp đóng chai của công ty TNHH Hoà Bình, Công ty R−ợu Bình Tây…) hoặc một số loại r−ợu vang nội sản xuất theo gu vang chát nh−: Vang Đà Lạt. Các loại vang chát nội địa này đang bị sức ép cạnh tranh của các dòng vang thuộc các hãng có tên tuổi của n−ớc ngoài, nhất là các loại vang Pháp, Mỹ, ý, úc…Tuy nhiên, các sản phẩm vang ngoại nhập này có giá thành cao so với thu nhập của đại bộ phận ng−ời tiêu dùng Việt Nam. [7], [8] Trong những năm tới, theo tốc độ phát triển của nền kinh tế Việt Nam, tầng lớp trung l−u trong n−ớc sẽ chiếm tỷ lệ ngày càng cao, làm thay đổi cơ cấu nhu cầu tiêu thụ các loại r−ợu vang: hàng r−ợu vang đỏ chát có chất l−ợng cao sẽ dần dần chiếm −u thế trên thị tr−ờng tiêu thụ nội địa thay cho dòng vang ngọt hiện nay đang chủ yếu đ−ợc tầng lớp bình dân và thị tr−ờng nông thôn sử dụng. Vì vậy, nghiên cứu công nghệ, triển khai dự án sản xuất r−ợu vang chất l−ợng cao theo gu vang đỏ chát từ nguồn nguyên liệu trong n−ớc có giá thành hạ, đáp ứng mọi đối t−ợng tiêu dùng là rất cần thiết đối với ngành r−ợu vang Việt Nam. 35 1.2. nguyên liệu quả cho sản xuất r−ợu vang: [3], [4], [9], [21], [23] ở các n−ớc ph−ơng Tây và các n−ớc Châu Âu, r−ợu vang quả th−ờng đ−ợc sản xuất bằng cách lên men các loại dịch quả nh−: táo, anh đào, nho, lê, mận và dâu. Mặt khác, rất nhiều loại quả dại cũng đ−ợc dùng để sản xuất r−ợu vang nh−: quả việt quất, quả anh đào đen, quả cây cơm cháy. Những năm gần đây có nhiều xu h−ớng sử dụng các loại quả nhiệt đới và bán nhiệt đới để sản xuất r−ợu vang ví dụ nh−: Mơ, chuối, kiwi, cam,… Thành phần chính của một số loại quả dùng để sản xuất r−ợu vang đ−ợc trình bày ở bảng sau: Bảng 1.4: Thành phần chính của một số loại quả dùng cho sản xuất r−ợu vang TT Tên quả Đ−ờng tổng số (g/100ml) Axit tổng (g/l) 1 Táo 10,0 – 11,2 6,0 – 7,0 2 Anh đào đen 5,5 – 12,8 9,0 – 12,0 3 Anh đào ngọt 9,5 – 16,6 6,0 – 12,0 4 Anh đào chua 10,0 – 112,2 13,0 – 18,0 5 Quả việt quất 7,0 – 15,4 10,0 – 21,0 6 Mận 9,3 – 12,0 9,0 – 12,0 7 Dâu đất 4,7 – 11,6 13,5 – 16,0 8 Mơ 6,7 – 8,5 7,0 – 13,0 9 Đào 7,8 – 12,8 8,0 – 9,0 10 Lê 9,5 – 13,0 3,0 – 5,0 11 Xoài 11,3 – 15,4 2,4 – 6,8 1.2.1. Dâu [3], [4], [9] Cây dâu có tên la tinh là Morusalba mọc khá rộng rãi khắp từ Đông Âu đến ấn Độ. ở Việt Nam, lá dâu đ−ợc làm thức ăn cho tằm, quả có thể ăn t−ơi hoặc qua chế biến. Quả dâu là thứ nguyên liệu để chế biến r−ợu vang rất đặc biệt ở một số vùng trên 36 thế giới. Quả dâu chứa nhiều chất dinh d−ỡng và khá ngon. Ngoài ra quả dâu còn đ−ợc làm thuốc dân gian để chữa các vết s−ng tấy, mụn nhọt. 1.2.1.1. Phân loại và xuất xứ Dâu gồm các loài: Dâu trắng (morusalba1), dâu đen (morusnigral),đâu đỏ (morusalbal), dâu Mỹ, và loại lai giữa dâu trắng và dâu đỏ. Dâu là loại quả không hạt, có dạng chùm quả trông gần giống quả mâm xôi. Sau khi kết thúc quá trình thay đổi về hình dạng và màu sắc, quả dâu trở nên mọng và nhiều n−ớc. Quả dâu trắng rất ngọt, dâu đỏ và dâu đen có h−ơng vị gần giống nhau nh−ng quả dâu đen to hơn và mọng n−ớc hơn. Tất cả các quả đều chín hầu nh− cùng một thời kỳ. Ng−ời ta thu hoạch dâu bằng cách trải một tấm thảm d−ới gốc cây và rung cành. Dâu trắng là loại ra quả rất sai, ngay khi còn nhỏ chúng đã cho một l−ợng quả đáng kinh ngạc. Quả dâu đen khi chín thì chứa khoảng 9% đ−ờng với axit malic và axit xitric. Do vậy quả dâu là nguyên liệu rất quý để sản xuất r−ợu vang, nó cho sản phẩm vang có h−ơng vị giống nh− h−ơng vị ban đầu của quả. 1.2.1.2. Thành phần hoá học của dâu: Trong 100g có chứa 87,5g n−ớc; 1,5g protein; 0,4g chất béo; 8,3g cacbonhydrat; 1,4g chất xơ; 4,9 àg thiamine; 184 àg riboflavin; 0,8 mg nicotinic acid; 13 mg vitamin C; 0,4g tanin; 9,2g đ−ờng. 1.2.2. Dứa [3], [4], [9], [10], [23] Cây dứa có tên khoa học là Ananas Comesus Merr hay là Ananasslivus Schult. Cây dứa có nguồn gốc ở miền nhiệt đới châu Mỹ – Brazin dần dần đ−ợc mang sang các n−ớc ở Nam Mỹ, ở Tây ấn Độ và sau đó phát triển sang các vùng nhiệt đới và á nhiệt đới khác. Dứa là loại quả đặc sản ở tất cả các n−ớc vùng nhiệt đới. Một số địa danh đã gắn liền với dứa và nổi tiếng vì dứa nh−: Mỹ (Hawaii), Thái Lan... Dứa phân bố ở hầu khắp các lục địa, đặc biệt tập trung vào 10 vùng sau: Hawaii, Philipin, Malayxia, Nam Phi, Puerto, Rico, Kenya, Mehicô, Cuba, Đài Loan. Sản l−ợng dứa của châu á chiếm tới 60% tổng sản l−ợng toàn thế giới. 37 1.2.2.1. Các giống dứa phổ biến ở Việt Nam. Hiện nay, ở Việt Nam có một số giống dứa đ−ợc trồng phổ biến nh− sau: Nhóm Queen (Hoàng hậu): th−ờng đ−ợc gọi là dứa hoa hay dứa khóm, thu hoạch vào tháng 4 đến tháng 5, khối l−ợng quả 0,3 đến 0,6 kg/1quả. Loại dứa này là loại dứa có phẩm chất cao nhất, chịu đ−ợc vận chuyển. Thịt quả vàng đậm, giòn, h−ơng thơm, vị chua ngọt đậm đà. Trên thế giới, giống dứa Queen th−ờng đ−ợc sử dụng để ăn t−ơi. Đây là giống dứa đ−ợc trồng lâu đời ở n−ớc ta, các nhóm tiêu biểu thuộc giống này là: Goldenqueen, Giptal, Abaci, Blarcheply, Green, Ruby, Singapore - Coneory. Nhóm Cayene (Cayen): thu hoạch chính vụ vào tháng 7 tới tháng 8. Quả có khối l−ợng lớn nhất trong các giống cây dứa, khoảng 1,5 đến 2 kg/1quả, cá biệt có quả nặng 3 kg nên gọi là dứa độc bình. Thịt quả màu vàng ngà có nhiều n−ớc, thơm và mềm, ăn không rát l−ỡi, mắt phẳng và nông chế biến thuận lợi, ít hao tốn. Chính vì vậy mà giống dứa Cayene chiếm 80% diện tích trồng dứa trên thế giới và đ−ợc trồng ở các vùng nổi tiếng trên thế giới. ở n−ớc ta giống này đang đ−ợc khuyến khích phát triển. Nhóm Spainish (Tây Ban Nha): thu hoạch chính vụ tháng 5 ữ 6. Quả có khối l−ợng từ 0,8 ữ1,5 kg/1quả, thịt quả màu vàng nhạt đến trắng, ít chua, ít ngọt, kém thơm mắt to và sâu. Loại dứa này có chất l−ợng thấp và đ−ợc trồng lâu đời ở vùng Liễn Sơn, Tam D−ơng, Vĩnh Phúc. 1.2.2.2. Thành phần hoá học của quả dứa: Thành phần hoá học của quả dứa biến động theo giống, thời vụ điều kiện canh tác và các vùng canh tác. Nh−ng các thành phần hóa học của dứa chủ yếu bao gồm: - N−ớc: 72ữ78%. - Đ−ờng: 8ữ18,5 (70% Sacaroza). - Axit: 0,3ữ0,8%, chủ yếu là axit xitric (65%) còn lại là axit malic(20%), axit tatric (10%),… - Protein: 0,25ữ0,5% . - Muối khoáng: 0,25%. - Vitamin C: 13ữ15 mg%, Vitamin A 0,06 mg%, Vitamin B1 0,09 mg%, Vitamin B2: 0,04 mg%,… 38 Ngoài ra, thành phần hoá học của quả dứa còn thay đổi theo giống, độ chín, thời vụ, và điều kiện trồng trọt. 1.2.3. Mận [3],[4],[9] Mận có tên khoa học là Prunus Salicina. Mận là cây ăn quả đ−ợc trồng ở các vùng ôn đới và á nhiệt đới. Theo tài liệu của Tổ chức L−ơng thực Thế giới FAO (1976) thì trong 100g thịt quả mận có chứa: - N−ớc: 85,1% - Protit: 0,7% - Lipit: 0,25% - Gluxit: 13,5% - Canxi: 16 mg% - Phospho: 32mg% - Kali: 145mg% - Axit: 0,6-1,7% (chủ yếu là axit xitric, axit tatric) - Vitamin: A, B1, B2, C... Mận đ−ợc dùng chính để ăn t−ơi, ngoài ra còn có thể chế biến thành một số mặt hàng; mận −ớp đ−ờng, r−ợu mận, ô mai mận, mứt mận... đặc biệt là mận phơi khô là một sản phẩm quý có tác dụng nhuận tràng, dễ tiêu, kích thích thần kinh... ở n−ớc ta chỉ có ở miền Bắc nhất là ở các vùng cao mới có điều kiện để trồng, vì tại đây mận dễ trồng, quả sai, hiệu quả kinh tế cao, do đó cần định h−ớng và có chính sách phát triển nhằm khai thác loại quả có giá trị này. Các giống mận đ−ợc trồng ở n−ớc ta hiện nay có nguồn gốc ở Bắc Trung Quốc và Nhật Bản. Mận Trung Quốc (Prunus sabicina), đây là giống đòi hỏi nhiệt độ thấp và đ−ợc trồng nhiều ở Trung Quốc, Nhật Bản, Bắc Việt Nam, vùng Địa Trung Hải... Loại mận này th−ờng có tán hình mâm xôi hay hình tháp, hoa ra nhiều và cho quả rất sai. Các giống mận trồng phổ biến ở Việt Nam là: - Mận chua: là giống đựơc trồng phổ biến ở đồng bằng và trung du. Quả chín đỏ hoặc vàng, hoa ra sớm, quả chín vào tháng 5-6. Chất l−ợng trung bình hoặc xấu, 39 vị rất chua, chát và đắng. Giống này giá trị sử dụng thấp, sản phẩm chủ yếu để làm ô mai. - Mận thép: đ−ợc trồng phổ biến ở Yên Bái, Bắc Cạn, Phú Thọ. Đây là giống chín sớm (vào đầu tháng 5); loại này cho quả nhỏ, hạt nhỏ, vỏ quả màu xanh – vàng, thịt giòn, hơi chua. - Mận hậu: là giống đ−ợc trồng nhiều ở Bắc Hà, M−ờng Kh−ơng tỉnh Lào Cai. Quả to, khối l−ợng 20-30g; khi chín vỏ xanh vàng thịt quả giòn và ngọt; đây là giống có chất l−ợng tốt vì quả to và có vị ngọt. - Mận máu: là giống trồng nhiều ở Cao Bằng. Loại này cho quả to khối l−ợng từ 20-30 quả/kg. Khi chín vỏ và thịt quả có màu đỏ tím, vị ngọt sắc, quả đẹp do đó đ−ợc nhiều ng−ời sử dụng rất −a chuộng. - Mận Tam Hoa: là giống mận của vùng Quảng Đông (Trung Quốc) đ−ợc di thực vào Việt Nam, thích hợp với vùng núi phía bắc. Đây là giống cho năng suất cao, cho chất l−ợng quả tốt có màu vàng phớt tím, ruột đỏ thắm và dóc hột. Loại này dùng để ăn t−ơi hay đóng hộp đều tốt. 1.2.4. Nho [3], [4], [9], [21] Cây nho có tên khoa học là Vitis vinifera, thuộc họ Vitaceac và bộ táo ta (Rhamnales). Nho là một loại quả của các vùng ôn đới ấm nh− ý, Pháp. Trên phạm vi toàn thế giới, nho là cây ăn quả quan trọng nhất; sản l−ợng năm 1983 là 65.167.000 tấn (hơn một nửa dùng chế r−ợu vang) hơn cả cam quýt và chuối. Nho trồng ở các n−ớc nhiệt đới chỉ chiếm một phần rất nhỏ, khoảng hơn 30 vạn tấn, trong đó ấn Độ sản xuất gần nửa, với diện tích gần 1 vạn hecta, với năng suất 15 - 20 tấn/ha, là năng suất đ−ợc xếp vào loại cao trên thế giới. Ngoài ấn Độ, Thái Lan và Philippin cũng phát triển khá mạnh nghề trồng nho với mục đích cung cấp cho thị tr−ờng trong n−ớc. Hiện nay, giá 1kg nho ở thị tr−ờng Bangkok chỉ còn 0,5 USD vào mọi thời điểm trong năm. ở Việt Nam, ch−a nói tới các vùng cao, nho đ−ợc trồng từ Nam chí Bắc. Hiện nay, nho đ−ợc trồng tập trung chủ yếu ở tỉnh Ninh Thuận cũ, diện tích lên tới 2000 hecta và năng suất trung bình 30 - 40 tấn/ha/năm. Những năm gần đây, nho đã đ−ợc 40 trồng thử tại đồng bằng sông Cửu Long (tỉnh An Giang và Tiền Giang) và năng suất của cây nho ở đây cũng rất khả quan. Riêng ở Bắc Thuận Hải nho sinh tr−ởng và cho thu hoạch 3 vụ/năm đạt năng suất nho trung bình 30 - 40 tấn/ha/năm, gần gấp đôi năng suất trung bình trên thế giới (15 - 20 tấn/ha/năm). Ng−ời ta đã chọn quả nho để sản xuất r−ợu vang từ mấy ngàn năm nay, vì các lý do sau : - Nho chứa nhiều đ−ờng, khoảng 15-20%; đ−ờng lại ở d−ới dạng dễ lên men, nhiều muối khoáng nhất là K, P, Mg, Ca, S.... thích hợp cho quá trình lên men dễ dàng, tạo độ r−ợu cao, ức chế đ−ợc hoạt động của các vi khuẩn có hại, r−ợu bảo quản đ−ợc lâu. - Chất l−ợng r−ợu nho tốt hơn các loại vang quả khác vì có h−ơng vị đậm đà, hài hòa giữa vị ngọt với vị chua của axit, vị chát của tanin, lại thêm các vị phong phú khác của glixerin, axit amin, muối khoáng. Màu sắc r−ợu nho hấp dẫn nhờ có các chất tạo màu anto-xian, tanin v.v... - Sản l−ợng quả nho trên đơn vị diện tích cao và hiệu suất trích ly dịch quả lớn nên cung ứng dồi dào nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất r−ợu vang. 1.2.5. Sơn tra (táo mèo): [3], [4], [9] Sơn tra tên khoa học là Crataegus thuộc họ Roseceae, có rất nhiều chi nhỏ: đ−ợc trồng nhiều ở Bắc Mỹ, châu Âu và Tây á. ở Việt Nam, sơn tra còn có tên là cây chua chát, cây gan hay táo mèo. Sơn tra đ−ợc dùng làm thuốc ở cả ph−ơng Đông và ph−ơng Tây hàng chục thế kỷ qua, chữa các bệnh về tim mạch và đ−ờng tiêu hóa. Sơn tra ở Việt Nam đ−ợc trồng chủ yếu ở các tỉnh miền núi phía Bắc. Tr−ớc đây, sơn tra chủ yếu đ−ợc dùng ngâm r−ợu, làm thuốc, ngâm đ−ờng thu siro và sản xuất r−ợu vang. Đã có một số dự án sản xuất r−ợu vang sơn tra nh−ng cho chất l−ợng ch−a cao và sản phẩm ch−a đ−ợc phố biến trên thị tr−ờng 1.3. Các yếu tố công nghệ trong quá trình sản xuất r−ợu vang. [12], [13], [15], [19], [26], [29] 41 1.3.1. Chủng nấm men: [12], [13], [15] 1.3.1.1. Nấm men r−ợu vang tự nhiên: [12], [13] Khi phân loại nấm men tìm thấy trong n−ớc quả lên men tự nhiên, ng−ời ta thấy có nhiều loài, nh−ng phổ biến hơn cả là một số loài nh− Saccharomyces ellipsoideus có thể cho độ r−ợu cao, Kloeckera apiculata có khả năng lên men từ 4-5 độ r−ợu. Một vài nấm men sinh màng khác có tên là Schizosaccharomyces pombe có khả năng phân giải axit malic thành axit lactic và cồn làm cho r−ợu có vị chát. Ngoài ra còn có các loài khác nh− Hancelnula, Pichia ... tạo màng trắng trên mặt r−ợu. ở một số nơi ng−ời ta sản xuất r−ợu vang bằng cách lên men tự nhiên dịch quả t−ơi cùng với xác quả. Lúc đó nấm men tốt ức chế nấm men không tốt và thực hiện quá trình lên men. ở Việt Nam, lên men tự nhiên chỉ đ−ợc ứng dụng tại các cơ sở vang nho qui mô gia đình ở vùng nho Ninh Thuận. Để ổn định chất l−ợng vang, thay vì để quá trình lên men r−ợu vang diễn ra một cách tự nhiên, các nhà công nghệ ngày nay đã điều khiển quá trình lên men theo ý muốn bằng chủng nấm men đ−ợc tuyển chọn cẩn thận. 1.3.1.2. Nấm men r−ợu vang nuôi cấy thuần chủng. [15] Nấm men có thể dùng trong sản xuất r−ợu vang rất phong phú và đa dạng. Do đó khi sản xuất cần tiến hành tuyển chọn chủng phù hợp nhằm đạt đ−ợc hiệu quả cao và chất l−ợng r−ợu tốt. Để chọn chủng hoàn toàn thích hợp, ng−ời ta cấy chủng đó lên môi tr−ờng dịch quả định dùng và đánh giá các chỉ tiêu sau : - Lên men tốt trong môi tr−ờng đ−ờng nồng độ cao, cho độ cồn cao; - Có thể lên men kiệt đ−ờng. - Chịu đ−ợc độ cồn cao, lên men tốt trong những khoảng pH nhất định. - Có khả năng kết lắng tốt, làm r−ợu trong nhanh. - Tạo cho r−ợu h−ơng vị thơm ngon, không nhiễm mùi lạ, không tạo váng trên mặt r−ợu. Lên men tự nhiên th−ờng cho độ cồn không cao, nhỏ hơn 10% theo thể tích và rất dễ bị nhiễm. Trái lại men nuôi cấy thuần khiết có nhiều −u điểm nh− lên men nhanh, 42 cho độ cồn cao, h−ơng vị vang thanh khiết hơn, màu sắc đẹp, dễ lắng và dễ tách cặn men hơn. Do vậy việc sử dụng các chủng nấm men thuần khiết trong ngành công nghiệp lên men nói chung và lên men r−ợu vang nói riêng đã sớm đ−ợc áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới. Nấm men thuần chủng dùng trong sản xuất r−ợu vang thuộc giống Saccharomyces - Lớp Ascomycetes - Họ Saccharomyceteae Giống Saccharomyces có tới 18 loài trong đó chỉ có một số loài hay đ−ợc dùng để sản xuất r−ợu vang nh−: • Saccharomyces vini: Saccharomyces vini chiếm tỷ lệ cao trong n−ớc quả lên men tự nhiên, tới 80% tổng các chủng thuộc giống Saccharomyces. Nấm men này sinh ra enzim ngoại bào invectaza có khả năng thuỷ phân đ−ờng sacaroza thành glucoza và fructoza. Vì vậy trong lên men có thể bổ sung thêm sacaroza. Nấm men này có thể chịu đ−ợc độ cồn tới 17 - 18% v/v. ở giai đoạn lên men cuối, S. vini kết lắng rất nhanh, làm trong r−ợu một cách dễ dàng. Nó có thể tổng hợp các cấu tử bay hơi, các sản phẩm thứ cấp làm cho vang có mùi vị đặc tr−ng riêng biệt. Chủng này đ−ợc −a chuộng và sử dụng nhiều nhất ở Việt Nam. • Saccharomyces cerevisiae Đây là loại nấm men rất hay đ−ợc dùng trong sản xuất bánh mỳ và cả trong sản xuất r−ợu vang. Tr−ớc đây có tên gọi là Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus. Tế bào có hình trứng, ovan, kích th−ớc vào khoảng (3-7) x (4-12,5)àm. Khi lên men trong một số tr−ờng hợp có thể tạo cồn đến 18 - 20% v/v. Và cũng nh− chủng S. vini, S. cerevisiae cũng đ−ợc sử dụng rất nhiều trong sản xuất r−ợu vang ở n−ớc ta. • Saccharomyces oviformis Chủng nấm men này th−ờng đ−ợc tách từ n−ớc quả nho lên men tự nhiên. Nó có hình dáng giống với S. vini. Chúng phát triển tốt trên môi tr−ờng n−ớc nho và n−ớc quả khác, chịu đ−ờng cao, cồn cao, lên men kiệt đ−ờng, cho độ cồn cao, có khi tới 18% v/v. Chủng này hay đ−ợc dùng để lên men dịch quả có hàm l−ợng đ−ờng cao để chế r−ợu vang khô chất l−ợng rất tốt. 43 • Sacchromyces chevalieri Sacchromyces chevalieri đ−ợc tách từ n−ớc quả nho lên men tự nhiên hoặc từ vang non lên men từ n−ớc dừa hay n−ớc cọ. Tế bào hình trứng, ovan, kích th−ớc vào khoảng (3-6) x (4-8)àm. Chúng lên men tốt đ−ờng sacaroza và tạo tới 16%v/v cồn. • Sacchromyces bayanus Đây là giống nấm men có nguồn gốc từ vùng r−ợu vang Jura - Pháp. Tế bào hình trứng, kích th−ớc (3-6) x (5-14)àm. Nấm men này có khả năng sinh tr−ởng tốt và có thể sử dụng glyxerin để tiếp tục sinh tr−ởng khi môi tr−ờng cạn đ−ờng. Chúng có lên men tốt trong môi tr−ờng có nồng độ đ−ờng cao và cho độ cồn cao. 1.3.2. Môi tr−ờng lên men: [6], [9], [27], [28], [29] R−ợu vang đ−ợc lên men từ dịch quả. Tuy nhiên, mỗi công nghệ sản xuất r−ợu vang đều có một quy trình xử lý dịch quả riêng. 1.3.2.1. Công nghệ chuẩn bị dịch lên men truyền thống: [6], [9] R−ợu vang thực ra không phải là một phát minh của trí tuệ loài ng−ời. Ng−ời ta tình cờ phát hiện ra r−ợu vang khi dịch nho để trong bình lên men một cách tự nhiên, hoàn toàn không có tác động của con ng−ời. Do vậy, từ buổi sơ khai và trong suốt lịch sử phát triển của ngành sản xuất r−ợu vang, các loại r−ợu vang có chất l−ợng cao, đắt tiền và nổi tiếng nhất vẫn đ−ợc sản xuất từ dịch quả đ−ợc sơ chế theo ph−ơng pháp cổ điển. Chuẩn bị lên men theo ph−ơng pháp cổ điển rất đơn giản: Nho sau khi đ−ợc hái chọn rất công phu sẽ đ−ợc đổ vào bồn gỗ và làm nát hoàn toàn thủ công. Sau đó, tuỳ theo loại r−ợu vang mà ng−ời ta loại bã nho, thu lấy dịch hèm và lên men (sản xuất vang trắng), hoặc lên men cả khối dịch bao gồm cả vỏ, hạt và cuộng (vang đỏ chát)… Dịch lên men theo ph−ơng pháp này là dịch nho hoàn toàn nguyên chất không qua pha chế hay bổ sung các chất dinh d−ỡng, đ−ờng… Tuy nhiên, công nghệ này chỉ thích hợp với một số vùng đất có các điều kiện thích hợp nh−: thu hoạch và chế biến nho ngay tại chỗ, thời tiết thích hợp, sau đó địa điểm lên men cũng tại ngay nơi sơ chế dịch quả, có các chủng nấm men truyền thống, khoẻ với các tính chất rất phù hợp cho sản xuất r−ợu vang, có các nguyên phụ liệu đặc biệt nh− các loại gỗ dùng làm ph−ơng tiện chứa đựng… Đồng thời công nghệ này có 44 năng suất không cao, đòi hỏi diện tích sử dụng lớn, và rất khó kiểm soát chất l−ợng, vì vậy giá thành sản xuất khá cao. Nói chung là công nghệ này chủ yếu đ−ợc sử dụng tại các vùng có lịch sử sản xuất truyền thống lâu đời (quê h−ơng của vang) và dùng cho sản xuất các loại vang đắt tiền, chất l−ợng cao. 1.3.2.2. Công nghệ chuẩn bị dịch lên men cải tiến: [9], [27],[29] Trong quá trình phát triển của ngành công nghiệp sản xuất r−ợu vang, để nâng cao sản l−ợng và năng suất, giảm giá thành sản phẩm, ng−ời ta đã thay đổi quy trình chuẩn bị dịch hèm cho lên men r−ợu vang. Nho đã đ−ợc xay nát bằng thiết bị công nghiệp: máy nghiền, sau đó tuỳ theo loại vang sản xuất mà ng−ời ta pha chế dịch lên men. ở các n−ớc có ngành nông nghiệp trồng nho phát triển, ng−ời ta vẫn lên men r−ợu vang từ dịch nho nguyên chất và lên men dịch quả ngay sau khi ép. ở Việt Nam, và một số n−ớc phát triển, do nguyên liệu quả chỉ có tính chất mùa vụ, mặt khác thời tiết phù hợp cho quá trình lên men cũng chỉ là một thời điểm nhất định trong năm, đồng thời để giảm giá thành sản phẩm nên đã xuất hiện một công nghệ chuẩn bị dịch lên men cải tiến. Quả sau khi thu hoạch có thể đ−ợc xử lý bằng hai cách: ngâm với đ−ờng, tỷ lệ 1 kg quả/1 kg đ−ờng. Sau một thời gian, dịch quả sẽ đ−ợc chiết rút và ng−ời ta thu đ−ợc siro quả với nồng độ khoảng 60-700Bx. Bán thành phẩm này sẽ đ−ợc bảo quản và đến thời điểm lên men sẽ đ−ợc pha chế thành dịch lên men. Sau đó, ng−ời ta tiến hành pha chế, bổ sung, điều chỉnh một số chỉ tiêu cho dịch tr−ớc khi lên men: • Điều chỉnh axit: Phần lớn các loại quả có độ axit cao nh− dâu ta 1,5% (theo axit malic), mận 1,1%; mơ 1,1% ... với loại quả thông th−ờng chứa từ 0,3 - 3% axit. Để đảm bảo quá trình lên men diễn ra chính xác với khả năng nhiễm tạp tối thiểu cũng nh− đảm bảo đặc tính cảm quan của vang thì điều cần thiết là điều chỉnh độ axit đến mức thích hợp từ 6 - 8g/ lít (tính theo axit malic), phần lớn các dịch quả cần phải hạ thấp độ axit nh−ng cũng có một số dịch quả cần phải tăng độ axit bằng cách tăng thêm axit hữu cơ nh− malic, lactic, tartaric và xitric. Để hạ thấp độ axit, cách 45 th−ờng dùng nhất là pha loãng dịch hèm với n−ớc; ở đây n−ớc pha loãng phải đáp ứng yêu cầu về chất l−ợng nh− n−ớc uống về thành phần hoá học và vi sinh vật. Cũng có thể sử dụng hỗn hợp hèm - n−ớc thu đ−ợc từ quá trình ép thứ cấp thay cho n−ớc. Tuy vậy, cách hiệu quả nhất và thông dụng nhất vẫn là phối trộn dịch hèm có độ axit cao với dịch hèm có độ axit thấp. Hiện nay, ng−ời ta dùng ph−ơng pháp trao đổi ion để làm tăng hoặc giảm độ axit của dịch hèm, nh−ng phạm vi ứng dụng của ph−ơng pháp này còn rất hạn chế. • Bổ sung sacaroza: Do đặc điểm của phần lớn các loại quả ôn đới và cận nhiệt đới là hàm l−ợng đ−ờng thấp không đủ để nấm men chuyển hoá tới độ cồn cần thiết, do đó cần phải bổ sung thêm một l−ợng đ−ờng vào. L−ợng đ−ờng này tuỳ thuộc vào loại vang; ví dụ vang nửa ngọt (Semi sweet) cần khoảng 60 - 80 g/lít đ−ờng sót để tạo vị ngọt thì l−ợng đ−ờng tổng số lúc ban đầu cần khoảng 250 g/lít. Vang ngọt (Sweet wine) cần tới 300 g/lít đ−ờng tổng. Tuy nhiên để tránh tác dụng ức chế của nồng độ đ−ờng cao, ng−ời ta có thể bổ sung đ−ờng nhiều lần trong quá trình lên men. Sacaroza có thể bổ sung trực tiếp hoặc d−ới dạng siro. Tuy nhiên bổ sung ở dạng siro làm cho dịch hèm trở nên loãng thêm. Mặt khác trong lên men dịch hèm có hàm l−ợng đ−ờng cao sẽ làm tăng quá mức các axit dễ bay hơi. • Bổ sung nitơ: Dịch hèm của các loại quả mận, mơ, dâu tây, táo, dâu ta chứa rất ít các hợp chất nitơ, đặc biệt là khi dịch đã pha loãng. Hợp chất nitơ cần cho nấm men phát triển thêm l−ợng tế bào. Vì vậy các muối amon nh− (NH4)2HPO4 đ−ợc dùng làm chất dinh d−ỡng cho nấm men. Đồng thời ta cũng có thể sử dụng các loại muối amôn clorua, amôn sunphat, amôn phốt phát. L−ợng (NH4)2HPO4 cho vào xấp xỉ 0,1 - 0,3g/lít dịch hèm. Đôi khi sử dụng các sản phẩm tự phân (autolysate) của nấm men làm nguồn đạm . Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất cho thấy, ph−ơng pháp này có một số nh−ợc điểm nh− sau: - Tỷ lệ dịch quả trong r−ợu vang rất thấp do vậy h−ơng vị của r−ợu không ngon. - Quá trình ngâm và thu dịch yêu cầu thể tích của vật chứa đựng lớn do vậy tốn kém cho trang thiết bị, chiếm nhiều diện tích nhà x−ởng, mặt khác, rất khó kiểm 46 soát vệ sinh vì vậy vấn đề nhiễm tạp khá phổ biến và ảnh h−ởng rất lớn đến chất l−ợng dịch quả. - Quá trình đòi hỏi thời gian rất dài (để trích ly dịch quả) và tiếp xúc với không khí nên màu sắc và h−ơng vị của dịch quả bị biến đổi xấu đi rất nhiều Do vậy, trong những năm gần đây, một số cơ sở sản xuất vang ở Việt Nam đã thay đổi ph−ơng pháp xử lý dịch quả. Quả sau khi thu hoạch đ−ợc đ−a đi ép ngay. Dịch quả sau khi ép đ−ợc sơ chế theo hai cách: một là bổ sung đ−ờng thành siro 40-500Bx, cách thứ hai là cô đặc dịch quả cũng lên đến 40-500Bx. Từ dịch siro quả hoặc dịch quả cô đặc, ng−ời ta sẽ pha loãng khoảng 2-3 lần, (tùy theo chất l−ợng loại vang cần sản xuất) và xử lý t−ơng tự nh− ph−ơng pháp ngâm đ−ờng trích ly dịch quả. Ph−ơng pháp này đã giải quyết đ−ợc một số nh−ợc điểm cơ bản của các ph−ơng pháp cũ, tuy nhiên trong quá trình sản xuất cho thấy ph−ơng pháp này vẫn còn một số nh−ợc điểm lớn, đặc biệt là khi muốn sản xuất r−ợu vang chát có chất l−ợng cao: - L−ợng dịch quả thu đ−ợc rất ít do khó khăn trong quá trình ép nên hiệu quả kinh tế thấp - R−ợu vang thành phẩm bị đục do thành phần pectin và các thành phần keo trong dịch quả, và có h−ơng vị, màu sắc không tốt do không trích ly đ−ợc triệt để h−ơng và màu trong quả. Do vậy, đã có xu h−ớng tìm đến một giải pháp mới, có hiệu quả và chất l−ợng sản phẩm tốt hơn. Đó là công nghệ có sử dụng một số loại enzim trong quá trình trích ly và làm trong dịch quả. 1.3.2.3. Công nghệ chuẩn bị dịch lên men qua xử lý enzim: [14], [22],[23] Quả nguyên liệu có chứa từ 70-95% n−ớc. L−ợng n−ớc này là dung môi hòa tan các thành phần làm nên chất l−ợng dịch quả: đ−ờng, axit hữu cơ, vitamin, khoáng chất, polyphenol, h−ơng, màu, … Tuy nhiên, theo các ph−ơng pháp cũ chỉ có thể trích ly đ−ợc từ 50-60% l−ợng dịch có trong quả. Nguyên nhân là do ngoài thành phần n−ớc tự do có trong quả, phần còn lại là n−ớc ở dạng liên kết, do vậy rất khó chiết rút. Phần lớn l−ợng n−ớc này đ−ợc giữ trong một hệ keo đ−ợc tạo thành bởi đ−ờng, axit hữu cơ và các chất hoà tan khác. Để giải phóng và thu hồi đ−ợc l−ợng n−ớc tối đa trong quả cần thực hiện đ−ợc hai công đoạn chính: 47 - Phá vỡ tế bào thịt quả - Phá vỡ hệ keo của dịch quả. Hiện nay, trong nền công nghiệp sản xuất vang trên thế giới, để giải quyết các vấn đề nêu trên, ng−ời ta đã sử dụng khá phổ biến một số hệ enzim nhằm thủy phân các thành phần trong thành tế bào quả giúp cho dịch quả thoát ra và thủy phân các chất keo pectin, hỗ trợ quá trình ép. Các hệ enzim chủ yếu th−ờng đ−ợc sử dụng là: pectinaza, xenlulaza và hemixenlulaza. Quả đ−ợc sơ chế sau đó nghiền thành khối cháo quả. Các hệ enzim giúp cho quá trình trích ly đ−ợc bổ sung vào khối cháo quả với một tỷ lệ nhất định. Sau một khoảng thời gian ở một nhiệt độ xác định, khối cháo quả đ−ợc đ−a đi ép. Tuỳ thuộc từng loại quả và chế phẩm enzim mà hiệu suất của quá trình ép có thể tăng từ 10-30%. Sau đó, dịch quả đ−ợc đ−a đi lên men hoặc tiếp tục xử lý làm trong tùy theo nhà sản xuất. Nếu xử lý làm trong dịch quả, dịch quả sẽ tiếp tục đ−ợc đ−a vào thùng chứa, bổ sung enzim, sau đó lọc trong. Biện pháp công nghệ này có một số −u điểm nh− sau: - L−ợng dịch quả thu đ−ợc cao hơn rất nhiều so với ph−ơng pháp cũ vì vậy hiệu quả kinh tế cao hơn rất nhiều. - Thời gian xử lý dịch quả tr−ớc khi lên men ngắn hơn nhiều nên dịch quả không bị tác động bởi những ảnh h−ởng xấu đến chất l−ợng - R−ợu vang đ−ợc lên men từ dịch quả xử lý theo ph−ơng pháp này có h−ơng vị, màu sắc tốt do trích ly đ−ợc triệt để các chất hòa tan có trong dịch quả, - Không phải sử dụng thêm nhiều biện pháp hoàn thiện cho r−ợu vang thành phẩm mà vẫn có độ trong ổn định do các thành phần gây đục đã bị thủy phân. 1.3.3. Một số biện pháp xử lý nâng cao chất l−ợng dịch quả tr−ớc khi lên men: [17], [27], [28] Để có đ−ợc r−ợu vang chất l−ợng cao và ổn định trong thời gian dài cần kết hợp một số biện pháp trong quá trình xử lý dịch lên men 48 • Xử lý bằng SO 2 [17] Đối với dịch quả chứa hàm l−ợng đ−ờng cao nh− nho thì dịch quả sau khi ép nếu đ−a đi lên men dịch hèm rất dễ xảy ra phản ứng nâu hoá, đặc biệt là trong quá trình lên men vang trắng. Các phản ứng oxi hoá có thể ức chế đ−ợc bằng cách sử dụng điều kiện yếm khí, sunphua dioxit - một chất ức chế phản ứng nâu hoá rất hữu hiệu th−ờng đ−ợc dùng d−ới dạng K2S2O5, H2SO3) với l−ợng khoảng 340mg/lít, t−ơng đ−ơng 170mg SO2. Sunphua dioxit có tác dụng: trong dịch ở dạng axit sunphuarơ. Axit sunphuarơ hoà tan vào phức chất protein-lipit của tế bào vi sinh vật và làm chết tế bào. Ngoài ra anhydrit sulphuarơ còn cản trở sự hô hấp của vi sinh vật, phản ứng với các sản phẩm trung gian của các hoạt sống của vi sinh vật, phá hoại quá trình trao đổi chất Axit sunphuarơ đ−ợc sử dụng rộng rãi ở Đức, Pháp. Dịch hèm đ−ợc gia nhiệt bằng hơi nóng trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng quay hay trong thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm, rồi cho chảy qua bã để chiết sắc tố. Nhiệt độ, hàm l−ợng SO2 và thời gian cần thiết phải khống chế nghiêm ngặt. Vang sản xuất từ ph−ơng pháp này có chất l−ợng khá cao nh−ng tính chất khác với vang đỏ truyền thống. Xử lý SO 2 cho dịch quả cô đặc: Dịch quả cô đặc đ−ợc pha loãng với n−ớc và xử lý bằng SO2 với l−ợng 35 - 40ppm. L−ợng SO2 tuỳ thuộc vào giá trị pH của dịch quả, đ−ợc thêm vào nhằm ngăn chặn sự hình thành các mùi oxy hoá, hoặc có thể thanh trùng Pasteur nhanh. SO2 đ−ợc cho vào ngay sau khi thanh trùng giúp cho dịch hèm tránh bị caramel. Một số tác giả đã tính toán đ−ợc sự t−ơng quan giữa giá trị pH và l−ợng SO2 cho vào. Nồng độ SO2 cần thiết để giết 50% nấm men trong thời gian 6 giờ đ−ợc gọi là liều chết (lethal death) LD50. LD50 đối với S.ovarum là 1ppm, với S.cerevisiae là 0,33ppm, ở pH bằng 3,0 - 3,3 cần 75ppm. Tuy nhiên, l−ợng SO2 cho vào mặc dù dịch hèm có cùng giá trị pH nh−ng cũng cần cân nhắc nguồn gốc của quả, vì quả khác nhau thì l−ợng cho vào cũng khác nhau. Chẳng hạn với dịch hèm quả lê cần l−ợng nhiều hơn 50ppm so với dịch quả táo bởi vì hàm l−ợng axetaldehyt tự nhiên của nó (36 - 150ppm so với 5ppm của táo) và axeton. Loại sunphua dioxit: 49 Do trong quá trình bảo quản l−ợng SO2 đ−ợc duy trì ở mức 400 - 1200mg/ lít cho nên cần loại bớt SO2 ra khỏi dịch hèm. Việc loại SO2 ở hèm liên quan đến việc cắt đứt liên kết giữa carbohydrat với axit sunphuarơ giúp cho phần lớn sunphua dioxit có thể thoát ra ở dạng tự do. Quy trình sử dụng phổ biến và hiệu quả nhất để hạ thấp nồng độ sunphua dioxit là hâm nóng dịch tr−ớc và sục khí. Do tính chất dễ bay hơi của sunphua dioxit và cũng do sự oxi hóa một phần tạo ra axit sunphuric làm cho hàm l−ợng sunphua dioxit giảm xuống. Cũng có thể dùng ph−ơng pháp thổi dòng khí trơ qua dịch hèm, phổ biến nhất là dùng nitơ. L−ợng SO2 d− sẽ đ−ợc loại trực tiếp bằng cách hâm nóng trong chân không, tuy nhiên cách này làm cho dịch hèm mất đi h−ơng thơm và cồn (do dịch hèm phần nào đã bắt đầu lên men) và mất h−ơng vị do oxy hoá sunphua dioxit bởi hydrogen peroxit tạo ra dạng sunphua dioxit làm h− hỏng vị và h−ơng thơm của hèm. 1.3.4. Biện pháp xử lý hoàn thiện vang. [6], [9], [14], [27], [29] 1.3.4.1. Lắng gạn: [27], [29] Ng−ời ta để cho phần trong (sau khi đã tách nấm men hoặc cặn bã) chảy sang một thùng khác. Để cho việc này diễn ra dễ dàng, ng−ời ta th−ờng bố trí các van xả ở nhiều vị trí khác nhau dọc theo thân thùng. Đầu tiên, một vài tuần sau khi lên men r−ợu kết thúc, ng−ời ta xả cặn nấm men. Qua đó có thể tách đ−ợc phần lớn cặn thô cho vang non. Nếu muốn có vang hoàn toàn “khô” thì tr−ớc khi xả cặn nấm men, ng−ời ta phải tiến hành quá trình kiểm tra xem toàn bộ đ−ờng khử đã đ−ợc chuyển hoá thành cồn và CO2 ch−a. Nếu ch−a thì ch−a đ−ợc phép tách nấm men mà thậm chí còn phải khuấy đảo đôi lần cho tới khi toàn bộ đ−ờng khử đã đ−ợc lên men hết. Ng−ợc lại, nếu muốn để lại một l−ợng đ−ờng d− nào đó thì phải tách nấm men sớm. Những loại vang nh− vậy, còn phải đ−ợc tiệt trùng bằng cách lọc qua lớp lọc vô trùng, tiếp đó đ−a vào dụng cụ chứa đựng cũng d−ới điều kiện vô trùng (thanh trùng bằng hơi nóng). Sau khi tách bỏ nấm men, ng−ời ta tiến hành quá trình tàng trữ trong bồn gỗ hoặc thùng inoc. Trong sản xuất vang theo ph−ơng pháp truyền thống, ng−ời ta th−ờng tàng trữ vang trong nhiều năm cho tới khi vang trong vắt và không còn khả năng lắng 50 cặn nữa mới thôi. Sau đó đóng chai và đ−a ra tiêu thụ trên thị tr−ờng. Vang đã qua tàng trữ lâu năm có màu vàng của vàng. Chỉ tiêu này đ−ợc đánh giá rất cao. 1.3.4.2. Ly tâm: [27],[29] Qua máy ly tâm vang đ−ợc làm trong một cách nhanh chóng. Trong các nhà máy sản xuất vang, ng−ời ta th−ờng dùng máy ly tâm liên tục: dịch trong liên tục chẩy ra ngoài, chất rắn tập hợp lại tại một buồng riêng rồi đ−ợc tháo ra ngoài. Các máy ly tâm kiểu này th−ờng đ−ợc dùng để làm trong sơ bộ dịch quả hoặc làm trong vang non đang còn nhiều tế bào nấm men. Ngoài ra nó còn đ−ợc dùng để tách các chất trợ lắng. Tuy nhiên, ng−ời ta không thể đạt đ−ợc độ trong lý t−ởng chỉ bằng biện pháp ly tâm. Vì vậy, th−ờng không dùng máy ly tâm để làm trong vang sau giai đoạn tàng trữ. 1.3.4.3. Sử dụng các chất phụ gia nâng cao chất l−ợng vang [6], [9], [14], [27], [29] Để rút ngắn thời gian làm trong vang, ng−ời ta có thể dùng một số chất phụ gia hay chất trợ lắng, sau khi vang đã lên men hoàn toàn, không còn CO2 thoát ra. Những chất này sẽ hút tất cả các chất cặn lơ lửng có tích điện, trở nên nặng hơn và nhanh chóng lắng xuống đáy thiết bị làm trong r−ợu vang. D−ới đây là một số chất trợ lắng thông dụng : * Gelatin : Đối với vang có nhiều tanin thì có thể sử dụng gelatin làm chất trợ lắng. Gelatin là hợp chất chứa protein hoà tan tốt trong vang và tích điện d−ơng. Trong vang có nhiều tanin tích điện âm, kể cả các chất giống với chất mùn màu đen của vang đã bị biến màu nâu. Các chất có điện tích trái dấu sẽ hút nhau, kéo theo cả các chất cặn khác nh− nấm men, vi khuẩn, protein, thịt quả còn sót và nhanh chóng lắng xuống đáy thiết bị. Nhờ vậy vang trong mau chóng và vang đỡ chát, đỡ khé cổ hơn do hàm l−ợng tanin đã giảm đi khá nhiều. Nh−ng nếu vang nghèo tanin thì phải bổ sung tanin. * Tanin - gelatin: Tr−ớc khi cho gelatin ng−ời ta phải bổ sung một l−ợng t−ơng ứng tanin tinh khiết về mặt hoá học. Tr−ớc khi cho chất trợ lắng ng−ời ta phải thí nghiệm xem hàm l−ợng tanin hiện có trong vang và phải bổ sung với l−ợng bao nhiêu là 51 thích hợp. Nếu không vang sẽ đục hơn do chất trợ lắng không kết lắng mà chỉ lơ lửng ở trong vang. Đối với vang trắng thì l−ợng tanin và gelatin th−ờng dùng ở giá trị ngang nhau, từ 2 - 10g cho 100 lít vang. Đối với vang táo thì phải dùng l−ợng lớn hơn, tới 30g/100lít vang. Các chất trợ lắng đ−ợc hoà tan trong vang ở hai thiết bị khác nhau: Tanin hoà tan rất nhanh chóng ở nhiệt độ phòng; gelatin cũng hoà tan nhanh nh−ng ở nhiệt độ 400C. Tuỳ theo độ lớn và hình dạng của kết tủa mà thời gian lắng trong có thể rất khác nhau. Nh−ng nhìn chung sau 1 - 2 tuần bổ sung chất trợ lắng vang đã trở nên trong hoàn toàn. Khi dùng hỗn hợp tanin-gelatin không nên kéo dài thời gian lắng quá 6 tuần vì các chất kết lắng chứa protein sẽ bị tái hoà tan và ảnh h−ởng tới vị của vang. * Albumin: Albumin, có thể đ−ợc dùng để làm dịu vị cho vang đỏ giầu tanin. Ng−ời ta cũng có thể dùng gelatin vào mục đích này. * Thạch (Aga agar): Là chất tích điện âm, có thể dùng để điều chỉnh khi dùng quá nhiều gelatin. L−ợng dùng khoảng 20 - 30g/100lít vang. * Bentonit: Th−ờng thì vang chai có xu h−ớng về sau bị đục protein. Lý do là ở chỗ, các protein và hợp chất chứa nitơ mẫn cảm với nhiệt (thermolabiler protein) khi ở thùng lên men thì hoà tan nên không bị loại trừ lúc tiến hành xử lý và lọc theo ph−ơng pháp thông th−ờng và sau này đại đa số là ở trong chai, mới kết tủa và làm đục cho vang. Để khắc phục tình trạng trên ng−ời ta th−ờng bổ sung bentonit, một loại đất có khả năng tr−ơng nở, có thể hấp phụ protein và hợp chất chứa nitơ và loại chúng ra khỏi vang. L−ợng bentonit cần dùng th−ờng từ 50 - 150g/100lít, l−ợng chính xác có thể xác định đ−ợc thông qua biện pháp thử sơ bộ. Hiện nay ng−ời ta th−ờng sử dụng thêm Isinglas và Polyclear để làm trong r−ợu vang. 1.3.4.4. Lọc trong [6], [9], [14], [27], [29] Về nguyên tắc, lọc trong là ph−ơng pháp cơ học. Vang cần lọc đ−ợc cho qua lớp xốp, dịch trong chẩy qua còn cặn bị giữ lại. Thế nh−ng đây không chỉ đơn thuần là phân loại giản đơn. Thông qua lực hấp phụ một số chất rắn có kích th−ớc nhỏ hơn đ−ờng kính lỗ xốp vẫn có thể bị giữ lại. 52 Trong quá trình lọc, ng−ời ta có thể bổ sung đất trợ lọc liên tục thông qua thiết bị định l−ợng vào vang và tạo dần nên những lớp đất có lỗ xốp để lọc trong vang. Có ý kiến cho rằng dùng đất trợ lọc sẽ làm cho vang có vị tanh. Những lo lắng này sẽ không có cơ sở nếu nh− chọn đ−ợc loại đất trợ lọc tốt và tiến hành lọc đúng ph−ơng pháp. Tuy nhiên, nếu ngay sau khi lọc mà thử nếm thì sự hài hoà về h−ơng vị có bị ảnh h−ởng chút ít. Nguyên nhân của hiện t−ợng này ch−a đ−ợc lý giải một cách rõ ràng. Tuy nhiên nếu để vài ba ngày sau, h−ơng vị của vang lại trở về trạng thái bình th−ờng. Nhờ kỹ thuật xử lý và lọc hiện đại, ngày nay ng−ời ta có thể sản xuất vang nhanh hơn và đóng chai sớm hơn tr−ớc đây rất nhiều. Do đó có thể tiết kiệm đ−ợc nhiều khoản chi phí và giảm đáng kể giá thành của sản phẩm. 1.3.5. Các yếu tố ảnh h−ởng đến quá trình lên men r−ợu vang [6], [9], [11], [16], [27], [29] 1.3.5.1. ảnh h−ởng của nồng độ cồn R−ợu là sản phẩm chính của quá trình lên men. Nh−ng khi l−ợng cồn đ−ợc tích tụ tăng dần trong quá trình lên men sẽ ức chế hoạt động của nấm men nên cũng sẽ ảnh h−ởng đến quá trình lên men của r−ợu vang. Khả năng chịu đựng và hoạt động đ−ợc trong môi tr−ờng chứa cồn của mỗi loài nấm men là khác nhau. Do đó, muốn lên men r−ợu vang đạt tới độ cồn cao, cần lựa chọn đ−ợc các chủng nấm men chịu đ−ợc độ cồn cao. 1.3.5.2. ảnh h−ởng của thời gian lên men. Thời gian tiến hành lên men chính là yếu tố rất quan trọng trong quá trình lên men r−ợu vang. Với một nồng độ đ−ờng nhất định trong dịch lên men thì khoảng thời gian thích hợp cho lên men chính là yếu tố rất cần thiết trong quá trình công nghệ. Nó quyết định khả năng lên men kiệt đ−ờng hay không của nấm men. Hoặc nói cách khác nó quyết định hiệu suất lên men. Tuy nhiên thời gian lên men chính thích hợp không chỉ phụ thuộc vào nồng độ dịch ban đầu mà còn phụ thuộc vào cả nhiệt độ lên men. Chính vì vậy mà tuỳ theo khu vực, theo mùa vụ có khí hậu và nhiệt độ khác nhau mà ng−ời ta đã có những quy trình công nghệ thích hợp. ở n−ớc ta có khí hậu nhiệt đới 53 gió mùa, nhiệt độ trong năm thay đổi theo 2 mùa rõ rệt. Do đó với mùa đông hay mùa hè cần xác định rõ khoảng thời gian thích hợp cho lên men r−ợu vang. 1.3.5.3. ảnh h−ởng của nhiệt độ. Nhiệt độ lên men có ảnh h−ởng lớn đến tốc độ lên men, độ cồn đạt đ−ợc và sự tạo thành các sản phẩm phụ. Do đó nó ảnh h−ởng lớn đến chất l−ợng sản phẩm. Nhiệt độ tối thích thay đổi tuỳ theo mỗi loại, chủng men và còn tuỳ thuộc vào từng giai đoạn sinh tr−ởng của nấm men. Qua nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất r−ợu vang cho thấy khoảng nhiệt độ thích hợp cho lên men là 15 - 300C và nhiệt độ càng thấp càng có tác dụng giữ h−ơng cho sản phẩm [5, 17]. Đối với nấm men r−ợu vang, nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của nó trong dịch quả là 20 - 300C. Có giống có khả năng lên men ở nhiệt độ thấp hoặc cao hơn. Nếu nhiệt độ tăng lên đến 30 - 350C, nấm men khó hoạt động, nhiệt độ trên 400C, nấm men ngừng hoạt động. Nhiệt độ không chỉ ảnh h−ởng đến khả năng sinh tr−ởng của nấm men mà còn ảnh h−ởng đến độ cồn đạt đ−ợc và sự tạo thành sản phẩm phụ. Do đó nó góp phần quan trọng quyết định chất l−ợng của r−ợu vang. 1.3.5.4. ảnh h−ởng của oxy. Lên men r−ợu là một quá trình yếm khí nh−ng ở giai đoạn đầu, tế bào nấm men cần oxy để sinh tr−ởng và phát triển số l−ợng tế bào. Nếu l−ợng oxy cung cấp không đủ, số tế bào bị hạn chế sẽ ảnh h−ởng đến khả năng lên men và cho độ cồn thấp. ở giai đoạn sau, nấm men có thể lên men trong điều kiện thiếu oxy là vì trong tế bào men còn có những chất chứa peroxyt có thể nh−ờng lại oxy cho tế bào nấm men. Nếu tăng oxy ở giai đoạn sau, hiệu suất lên men giảm đồng thời trong r−ợu vang sẽ tạo ra nhiều aldehyt, r−ợu bậc cao, axit bay hơi,... làm giảm chất l−ợng của sản phẩm . 1.3.5.5. ảnh h−ởng của pH. Độ pH cũng là một trong các yếu tố gây ảnh h−ởng đến hoạt động của nấm men. Độ pH tối thích cho nấm men hoạt động là 4 - 6. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoảng pH thích hợp nhất cho lên men r−ợu vang là 2,8 - 4,2. Trong khoảng pH này, nấm men 54 vẫn hoạt động tốt nh−ng tạp khuẩn lại bị ức chế. Vì vậy việc điều chỉnh độ pH tr−ớc khi tiến hành lên men là rất cần thiết. 1.3.5.6. ảnh h−ởng của các yếu tố khác : Ngoài các yếu tố kể trên, nấm men còn chịu ảnh h−ởng của một vài yếu tố khác có mặt trong quá trình lên men. Chất khoáng cũng rất cần thiết cho nấm men nhất là trong giai đoạn sinh tr−ởng tăng hàm l−ợng sinh khối. Th−ờng những n−ớc quả tốt có chứa đầy đủ các chất khoáng để lên men. Tuy nhiên khi sử dụng nguyên liệu từ các loại quả có chất l−ợng không cao, ng−ời ta có thể bổ sung các chất khoáng từ ngoài vào nh− KH2PO4, MgSO4, NaCl... nh−ng chỉ với hàm l−ợng nhỏ đủ cho nhu cầu hoạt động sống của nấm men. Ngoài ra nấm men còn chịu ảnh h−ởng của chất kích thích sinh tr−ởng nh− biotin, các vitamin... Nấm men vừa sử dụng vừa tổng hợp đ−ợc vitamin nên nếu sử dụng các n−ớc quả tốt sẽ cho sản phẩm đạt chất l−ợng cao hơn. Sự có mặt của các chất ức chế cũng gây ảnh h−ởng đến sự sinh tr−ởng và hoạt động của nấm men. Các sản phẩm phụ trung gian xuất hiện trong quá trình lên men nếu đ−ợc tích tụ dần có thể ức chế hoạt động của nấm men. Sự khuyếch tán của CO2 vào môi tr−ờng gây kìm hãm sự trao đổi chất. Thêm vào đó, nếu có mặt các chất sát trùng nh− SO2, axit sorbic cũng kìm hãm hoạt động của nấm men. 1.4. sử dụng enzim trong sản xuất r−ợu vang: [11], [14], [21], [22], [31] Giải pháp sử dụng enzim trong quá trình sản xuất r−ợu vang đã đ−ợc phát triển và sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp sản xuất vang trên thế giới. Giải pháp này đem lại khá nhiều lợi ích cho các nhà sản xuất do có nhiều −u điểm về hiệu quả kinh tế và chất l−ợng sản phẩm. Các chế phẩm enzim sử dụng trong công nghiệp r−ợu vang gồm hai nhóm chính: - Các chế phẩm dùng để sản xuất bán thành phẩm dịch quả trong sản xuất r−ợu vang, có tác dụng tăng hiệu suất thu hồi dịch quả và làm trong dịch quả 55 - Các chế phẩm có khả năng ngăn cản quá trình oxy hoá và cản trở sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí trong r−ợu vang trong quá trình lên men. 1.4.1. Giới thiệu về các hệ enzim dùng trong quá trình sản xuất r−ợu vang: [11], [14], [31] Nh− đã trình bày trong phần công nghệ xử lý dịch quả cho sản xuất r−ợu vang, trong quả có chứa nhiều thành phần chất keo gây khó khăn cho quá trình ép dịch quả, đồng thời các thành phần keo này cũng ảnh h−ởng đến độ trong của dịch quả. Nhằm thu hồi đ−ợc tối đa l−ợng dịch chứa trong quả, đồng thời xử lý triệt để các thành phần keo với mục đích giữ chất l−ợng cảm quan của dịch quả và r−ợu vang thành phẩm ổn định trong một thời gian dài, trong công nghiệp sản xuất r−ợu vang trên thế giới, việc sử dụng một số loại enzim đã thu đ−ợc một số kết quả khả quan. Các enzim th−ờng đ−ợc sử dụng trong quá trình xử lý dịch quả là: hệ enzim pectinaza dùng để thủy phân pectin chứa trong dịch quả (pectin hòa tan) và pectin trong thành tế bào quả (protopectin); và hệ enzim xenlulaza dùng để thủy phân các thành phần xenlulo và hemixenlulo trong quả. Tuy hàm l−ợng của pectin trong dịch quả không nhiều nh−ng nó là nguyên nhân gây ra những cản trở lớn tới công nghệ chế biến dịch quả và r−ợu vang quả nh−: - Pectin không hoà tan giữ dịch ở lại trong bã suốt quá trình ép làm giảm sản l−ợng dịch quả. - Pectin hoà tan đi vào dung dịch làm cho độ nhớt tăng lên, cản trở quá trình lọc, ảnh h−ởng tới độ trong của dịch quả - Độ nhớt cao gây khó khăn cho việc cô đặc dịch quả Pectin hoà tan có thể tạo ra các cấu tử bền khiến cho dịch quả bị đục trở lại sau khi đã đ−ợc lọc trong và kết tủa trong cồn khiến r−ợu bị đục sau khi tàng trữ đóng chai. Hiện nay, trên thế giới có một số loại chế phẩm enzim th−ờng đ−ợc dùng phổ biến cho quá trình sản xuất r−ợu vang là pectinaza và xenlulaza. Các enzim này đ−ợc dùng trong nhiều công đoạn khác nhau và có tác dụng khác nhau cho dịch quả. 56 1.4.1.1. Enzim pectinaza [11], [31] • Giới thiệu về enzim pectinaza Theo danh pháp cũ, các enzim phân giải pectin có tên gọi là pectaza và pectinaza. Cho tới ngày nay, ng−ời ta đã biết hệ enzim pectinaza có rất nhiều loại và đặc biệt một số loại đ−ợc nghiên cứu rất kỹ l−ỡng [2]. Pectinaza có nhiều trong: lá, củ khoai tây, chanh, cà chua, cỏ chẽ ba, và một số loại quả khác [5]. Pectinaza rất phổ biến trong thế giới vi sinh vật. Nó đ−ợc tạo thành do một số loại vi khuẩn nh−: B. subtilis, B. mesentericus, B. carotovorus, Clos. felsineum, Fusarium... Nấm mốc có thể tạo đ−ợc nhiều loại pectinaza. Ngày nay công nghiệp sản xuất enzim pectinaza rất phát triển với các loại chế phẩm có độ tinh khiết cao, hoạt lực tốt. Chế phẩm pectinaza th−ờng đ−ợc sản xuất bởi các chủng nấm mốc A. oryzae và A. niger. • Sự phân loại và cơ chế tác dụng của hệ enzim pectinaza: Trong hệ enzim phân giải pectin có nhiều enzim khác nhau và đ−ợc phân loại theo các cách sau: [11] - Dựa vào tính đặc hiệu: phân thành các enzim phân giải pectin, axit pectinic và axit pectic. - Dựa vào cơ chế tác dụng: phân thành enzim phân giải các liên kết trong nội mạch và enzim phân giải các liên kết ngoại mạch. - Dựa vào pH tối −u: phân thành enzim tác dụng ở pH axit và ở pH kiềm. Ngày nay, theo quan điểm hiện đại, trong phức hệ enzim pectinaza có những enzim sau: + Pectinesterraza phân cắt liên kết este giữa metanol và nhóm cacboxyl của axit galacturonic theo sơ đồ: Pectin + nH2O ặ metanol + axit pectinic + Polygalacturonaza thuỷ phân liên kết α- 1,4- D- galactozit giữa các phần tử axit galacturonic trong pectin và trong các axit polygalacturonic khác. + Protopectinaza tách araban và galactan khỏi protopectin để tạo thành dẫn xuất metyl của axit polygalacturonic (tức pectin hoà tan) + Transeliminaza phân huỷ pectin bằng con đ−ờng phi thuỷ phân. 57 • ảnh h−ởng của thành phần hoá học trong nguyên liệu tới hiệu quả tác dụng của các chế phẩm pectinaza: [20] Mục đích chủ yếu khi sử dụng các chế phẩm enzim pectinaza là giảm độ nhớt tuyệt đối của n−ớc quả tới trị số bảo đảm cho l−ợng dịch quả thu đ−ợc tối đa và dễ làm trong nhất. Vì vậy, cần thiết phải xác định ảnh h−ởng của thành phần hoá học của nguyên liệu tới hiệu quả tác dụng của enzim pectinaza. a) ảnh h−ởng của tình trạng chất l−ợng pectin trong dịch quả: Tình trạng chất l−ợng pectin ảnh h−ởng nhiều tới sự tạo độ nhớt và khả năng thuỷ phân do enzim. Pectin có mức độ este hoá càng cao thì độ nhớt càng cao và hiệu quả tác dụng của polygalacturonaza càng thấp. Do đó, chỉ căn cứ theo nồng độ pectin trong nguyên liệu thì không nên đánh giá độ nhớt của n−ớc quả mà cần phải căn cứ vào chất l−ợng của pectin. b) ảnh h−ởng của đ−ờng và axit Đ−ờng và axit trong quả tạo với pectin thành các gel, làm độ nhớt của dung dịch pectin tăng lên. Độ nhớt của n−ớc quả ngoài số l−ợng, chất l−ợng pectin còn phụ thuộc vào dạng đ−ờng và số l−ợng đ−ờng có trong nguyên liệu. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu cho thấy rằng mặc dù có sự khác nhau nhiều giữa các dung dịch ban đầu nh−ng khi xử lý bằng enzim thì hầu hết các dịch quả có độ nhớt bằng nhau. Do đó, có thể kết luận rằng sự có mặt của các dạng đ−ờng trong n−ớc quả chỉ có ảnh h−ởng tới dịch quả ch−a qua xử lý mà không ảnh h−ởng đến hiệu quả tác dụng của enzim pectinaza. Ng−ời ta đã chứng minh đ−ợc rằng với nồng độ H+ nh− nhau, trong dung dịch pectin, axit xitric ức chế các enzim pectinaza mạnh hơn so với axit tactric. Tính chất ức chế của các axit rõ ràng là yếu tố rất quan trọng, nhiều khi là yếu tố quyết định trong ứng dụng các chế phẩm enzim pectinaza nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi và làm trong n−ớc quả [20]. c) ảnh h−ởng của các chất chát Tác dụng ức chế mạnh nhất biểu hiện ở leucoantoxian oxi hoá và catechin oxi hoá, còn tanin có tác dụng yếu hơn. Ng−ời ta đã chứng minh đ−ợc các chế phẩm enzim có độ mẫn cảm khác nhau đối với tác dụng của các chất chát. 58 d) ảnh h−ởng của thành phần khoáng và pH của n−ớc quả Theo nhiều tác giả, các ion K+ , Na+ , Ca2+ , Mg2+ có ảnh h−ởng tới hiệu quả tác dụng của các enzim pectinaza. Ng−ời ta thừa nhận rằng muối Ca2+, Mg2+ nâng cao hoạt độ của enzim, Cu2+ ức chế các enzim pectinaza. 1.4.1.2. Hệ enzim xellulaza: [11], [31] • Cơ chất của enzim xellulaza: a) Xelluloza: Xelluloza là polysacarit chủ yếu của thành tế bào thực vật. Xelluloza có cấu tạo mạch thẳng, liên kết 2000 – 10000 phân tử glucoza theo mối liên kết β -1,4 glucozit. Các phân tử xenluloza hình sợi liên kết với nhau bằng cầu hidro thành bó gọi là mixen. Nhiều mixen liên kết thành chùm sợi, nhiều chùm sợi liên kết với nhau bằng hemixenluloza, protopectin đôi khi cả licnhin và cutin thành mô vỏ rắn chắc và quả cứng khi còn xanh. b) Hemixenluloza: Hemixenluloza là nhóm polysacarit có tính chất đặc biệt là không hoà tan đ−ợc trong n−ớc mà chỉ tan trong dung dịch kiềm. Hemixenluloza cũng là thành phần của thành tế bào thực và tồn tại chủ yếu ở vỏ quả, vỏ hạt. Khác với xenluloza, hemixenluloza vừa là vật liệu cấu trúc vỏ tế bào vừa là nguyên liệu dự trữ năng l−ợng cho các quá trình trao đổi chất trong rau quả. Hemixenluloza không phải là sản phẩm trung gian của xenluloza và có cấu trúc khác biệt xenluloza. Có rất nhiều loại hemixenluloza, phần lớn chúng thuộc loại polyme dị thể và một số loại có 5 ữ 6 loại đ−ờng khác nhau. Hemixenluloza rau quả chủ yếu là pentozan, khi thuỷ phân sẽ cho ra các pentozan nh−: arabinoza, manoza, galactoza và xiloza. Ng−ời ta cũng nhận thấy, ở các hemixenluloza liên kết β- 1,4 là loại liên kết phổ biến nhất để nối các đ−ờng lại với nhau. • Cơ chế tác dụng và đặc điểm của hệ enzim xenlulaza: [36] 59 Xenlulaza là hệ enzim phân giải các liên kết glucozit trong xenluloza, có tên hệ thống là β- 1,4 glucan- 4- glucohydrolaza và tên thông th−ờng là xenlulolaza. Các enzim này có thể tác dụng lên xenlulo theo 2 cơ chế sau: - Thuỷ phân liên kết β- 1,4 một cách ngẫu nhiên dọc theo chuỗi liên kết của xenluloza và gọi là endoxenlulolaza. - Bẻ gãy các đơn phân glucoza từ hai đầu của chuỗi liên kết xenluloza và gọi là exoxenlulolaza. Nhận thấy các chế phẩm enzim chỉ chứa một loại endoxenlulolaza thì có tác dụng rất ít đối với xenluloza. Trái lại. Với các chế phẩm enzim có chứa cả endoxenlulolaza và exoxenlulolaza thì quá trình thuỷ phân diễn ra rất nhanh. Vì vậy, các endoxenlulolaza và exoxenlulolaza có tác dụng t−ơng hỗ nhau. Xenlulolaza th−ờng có tính bền rất cao khi đun nóng và bị kìm hãm bởi các kim loại nặng nh− muối đồng, muối thuỷ ngân. Enzim xenlulolaza có thể thu từ nhiều loại vi sinh vật khác nhau, nh−ng chỉ có một số loại cho enzim có hoạt lực cao. 1.4.2. Sử dụng enzim trong quá trình chuẩn bị dịch quả lên men: [14], [24], [22], [27], [31] 1.4.2.1. Sử dụng enzim trong quá trình trích ly n−ớc quả: Đối với ngành sản xuất n−ớc quả cũng nh− sản xuất r−ợu vang, ép quả là khâu kỹ thuật rất quan trọng bởi chỉ qua công đoạn ép mới thu đ−ợc dịch quả. Hàm l−ợng n−ớc quả chảy ra khi ép phụ thuộc vào sự cấu tạo của mô quả, quá trình xử lý sơ bộ, l−ợng pectin hoà tan trong quả... Với các loại quả nh− cam, chanh, dứa... thì phần n−ớc quả rất dễ thoát ra khỏi phần thịt quả khi ép. Trái lại, những loại quả nh− dâu, táo mèo, mận... nếu ép bằng các ph−ơng pháp truyền thống thì rất khó đạt đ−ợc hiệu suất ép tối đa. Để nâng cao hiệu quả ép n−ớc quả ng−ời ta có thể sử dụng một số ph−ơng pháp xử lý tr−ớc khi ép nh− sau: [21], [31] - Nghiền cơ học: D−ới tác dụng cơ học, các tế bào bị xé nhỏ. Hiệu quả nghiền đạt đ−ợc khi phần lớn tế bào bị phá huỷ. Mức độ nghiền phụ thuộc từng loại quả. 60 Ph−ơng pháp này không lấy đ−ợc hoàn toàn n−ớc quả khi ép nh−ng đơn giản nên đ−ợc ứng dụng rộng rãi. - Đun nóng: D−ới tác dụng của nhiệt độ cao, protit của chất nguyên sinh bị đông tụ và tính thấm của tế bào tăng lên, do đó dịch quả sẽ thoát ra dễ dàng. Ng−ời ta th−ờng đun nóng quả ở nhiệt độ 80 ữ 85 0C. Nếu nhiệt độ thấp hơn thì quá trình đông tụ kéo dài, nếu nhiệt độ cao quá làm mất chất thơm của quả, thay đổi vị, biến màu, gây tổn thất vitamin. - Làm lạnh đông: Tế bào thực vật bị chết khi làm lạnh đông vì ảnh h−ởng chung của sự mất n−ớc, do tinh thể đá chèn ép tế bào, do nồng độ axit, muối trong dịch bào tăng lên. Ph−ơng pháp này bảo đảm chất l−ợng dịch quả nh−ng không kinh tế và khó áp dụng quy mô lớn. - Xử lý bằng dòng điện: Dùng dòng điện xoay chiều có U = 220 V, I = 20 ữ 30A, qua khối quả khoảng 2 ữ 5 giây. Dòng điện có tác dụng phá vỡ tế bào làm n−ớc quả thoát ra nhanh và nhiều khi ép. - Dùng sóng siêu âm: tần số > 20 000 Hz cũng có tác dụng phá vỡ màng tế bào. - Chiếu xạ bằng tia γ: có khả năng phân huỷ protopectin, làm phá vỡ màng tế bào. Các ph−ơng pháp trên đều có −u nh−ợc điểm riêng. Hiện nay do yêu cầu sản xuất của nền công nghiệp hiện đại cùng với sự phát triển của công nghệ sinh học, trên thế giới đang có xu h−ớng sử dụng một ph−ơng pháp xử lý n−ớc quả ép có hiệu quả cao, tăng đáng kể năng suất và hiệu suất trích ly dịch quả, tránh đ−ợc các biến đổi xấu cho dịch quả và có hiệu quả kinh tế cao, đó là ph−ơng pháp sử dụng các chế phẩm enzim pectinaza xử lý khối quả nghiền. Dùng chế phẩm enzim có thể làm phân huỷ các chất protopectin, pectin, xenluloza, tinh bột,... làm giảm mối liên kết giữa các tế bào, phá vỡ một cách nhanh chóng và hàng loạt các mô của quả, giảm độ keo của khối thịt quả và tạo điều kiện cho dịch bào thoát ra một cách dễ dàng. Hơn nữa, do sự phá vỡ mô quả bằng enzim nên các chất màu, tanin và những chất hoà tan trong n−ớc quả đ−ợc chiết rút một cách triệt để, nhờ đó mà tăng thêm chất l−ợng của thành phẩm. Để thu đ−ợc dịch quả trong tr−ờng hợp có sử dụng enzim cũng phải nghiền nhỏ nguyên liệu quả. Bột nghiền đem xử lý bằng enzim sau đó mới ép hoặc ly tâm. Có thể nghiền nhỏ quả đến mức tối đa mà không sợ bị tắc mao quản trong quá trình ép. 61 Nhờ tác dụng của enzim pectinaza, l−ợng dịch quả ép có thể tăng thêm 9,6 ữ 49% tuỳ từng loại quả. Theo kết quả đã nghiên cứu cho thấy: khi xử lý táo nghiền bằng chế phẩm pectinaza với nồng độ 0,025% thì hiệu suất thu hồi dịch quả tăng 14% so với không dùng enzim, còn khi xử lý chuối nghiền với nồng độ enzim 0,025 % thì hiệu suất thu hồi dịch quả tăng đ−ợc thêm 45% . Hiệu suất của quá trình ép dịch quả sử dụng enzim phụ thuộc vào l−ợng enzim, nhiệt độ và thời gian hoạt động của enzim. Tuy nhiên, đối với mỗi loại quả khác nhau cần phải xác định các điều kiện này bằng thực nghiệm để thu đ−ợc hiệu suất ép cao nhất. 1.4.2.2. Sử dụng enzim trong quá trình làm trong n−ớc quả: Dịch quả là dung dịch, trong đó có đ−ờng, axit, muối, protit, chất chát, chất màu và các cấu tử thành phần hoá học khác của nguyên liệu. Dịch quả không chỉ là dịch bào mà còn chứa các phần tử của mô quả. Kích th−ớc và hàm l−ợng của các phần tử này tuỳ thuộc vào nguyên liệu, ph−ơng pháp xử lý và kỹ thuật ép. Dịch quả sau khi ép ra khỏi nguyên liệu, tồn tại ở dạng đa phân tán, gồm những phần tử lơ lửng, phân tán có kích th−ớc khác nhau từ 0,001 àm đến vài trăm àm. Muốn có n−ớc quả trong suốt cần phải loại các hạt lơ lửng trông thấy bằng mắt th−ờng. Song dịch quả là hệ thống keo nên việc tách các hạt lơ lửng gặp khó khăn. Do đó, phải phá huỷ hệ thống keo mới có thể tách đ−ợc hết các hạt lơ lửng và làm cho dịch quả trong. Dịch quả bình th−ờng, nếu không qua một biện pháp xử lý nào thì lọc nhiều lần cũng không thể trong đ−ợc hoàn toàn hoặc nếu có lọc trong đến một mức độ nào đó thì sau một thời gian bảo quản sẽ bị đục trở lại. Tuỳ theo mức độ yêu cầu của thành phẩm mà tr−ớc khi ph−ơng pháp enzim ra đời ng−ời ta có thể sử dụng một số ph−ơng pháp để làm trong dịch quả nh− sau: • Lọc thô: ph−ơng pháp này để loại bỏ các phần tử cặn có kích th−ớc lớn. • Lắng: ph−ơng pháp này dựa vào sự kết tụ các phần tử thịt quả sẽ kéo theo các phần tử khác lắng xuống. Ph−ơng pháp này chỉ dùng đ−ợc trong điều kiện nhiệt 62 độ môi tr−ờng đủ thấp để thời gian lắng không xảy ra các hoạt động của vi sinh vật hoặc áp dụng cho loại sản phẩm có tính ức chế vi sinh vật cao. • Li tâm: là ph−ơng pháp lắng c−ỡng bức, d−ới tác dụng của lực ly tâm tách các phần tử cặn để đạt đến độ trong vừa. Ph−ơng pháp này dùng để tách các phần tử huyền phù có trong n−ớc quả. • Xử lý bằng dòng điện: cho 2 cực của dòng điện một chiều vào dịch quả, tại cực âm sẽ hình thành bọt khí hydro nổi lên và kéo theo các phần tử cặn tạo thành lớp cặn trên bề mặt khối dịch quả. • Dùng đất sét: đất sét có khả năng tạo keo háo n−ớc tích điện âm trung hoà với cặn và các phần tử keo tích điện d−ơng làm kết tủa chúng. • Dùng dung dịch keo: các dung dịch keo nh−: gelatin, aga- aga, cazein, albumin... khi cho vào dịch quả sẽ có tác dụng tạo keo tích điện ng−ợc dấu hoặc tạo thành phức hợp có tỉ trọng lớn lắng xuống. • Đun nóng tức thời: Đun nóng nhanh ở nhiệt độ cao trong vài giây sau đó làm lạnh nhanh dịch quả. Đun nóng làm biến đổi cấu trúc của các phân tử protit, giảm tính háo n−ớc của chúng và làm đông tụ. • Dùng K4[Fe(CN)6] (kali ferocyanic): khi cho vào dịch quả sẽ tạo phức hợp kết tủa nh−ng ít dùng vì là chất độc. • Lọc tinh: là khâu cuối cùng của quá trình làm trong dịch quả. Dùng màng lọc làm từ vật liệu có khả năng tạo độ xốp nhất định nh−: xenlulo, bông, sợi, amiăng... Tuy nhiên, các ph−ơng pháp trên đều có nh−ợc điểm đáng l−u ý là sau một thời gian bảo quản dịch quả bị đục trở lại. Nguyên nhân chủ yếu là do hàm l−ợng pectin khá cao trong n−ớc quả sau khi ép làm cho dịch quả có dạng keo và đục, có độ nhớt cao khó lọc. Ng−ời ta thấy rằng, muốn nhanh chóng thu đ−ợc dịch quả trong và không bị đục trở lại trong suốt thời gian bảo quản thì ph−ơng pháp pháp đơn giản và hiệu quả nhất là sử dụng các chế phẩm enzim pectinaza và xenlulaza. Bởi lẽ, các enzim có tác dụng phá huỷ một phần hoặc hoàn toàn hệ keo của dịch quả. Nếu nh− trong các ph−ơng pháp khác, pectin, xenluloza chỉ bị kết tủa một phần thì khi xử lý bằng các chế phẩm enzim, 63 pectin và xenluloza bị phân giải hoàn toàn thanh các chất hoà tan. Đồng thời, độ nhớt của dịch quả giảm đi nhiều nên rất thuận lợi cho quá trình lọc. Quá trình làm trong dịch quả d−ới tác dụng củ