何松貴，劉幼強，曹榮冰

（廣東省九江酒廠有限公司，廣東佛山528203）

豉香型白酒生料發(fā)酵技術(shù)的研究

何松貴，劉幼強，曹榮冰

（廣東省九江酒廠有限公司，廣東佛山528203）

以40目生米粉直接發(fā)酵，不僅減少了原料中營養(yǎng)物質(zhì)的流失，而且降低了原料預(yù)處理成本，使生產(chǎn)總成本每噸降低9.38%。通過投料方式、攪拌方式、料水比、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間等工藝參數(shù)的優(yōu)化，以及釀造工藝的在線監(jiān)測驗證，證實該工藝的淀粉利用率為93.20%，釀造周期從15 d縮短至13 d，釀造的豉香型基酒提高了總酯含量，降低了雜醇油含量，酒體口感更加協(xié)調(diào)，飲后不易上頭。

豉香型白酒； 液態(tài)發(fā)酵； 生料發(fā)酵； 節(jié)能工藝； 低耗工藝

國內(nèi)的液態(tài)法白酒生產(chǎn)工藝在國內(nèi)和國際上處于先進水平,且相對于固態(tài)法釀造更高效節(jié)能。其釀造工藝主要是以液態(tài)大罐釀造方式為主，原料需經(jīng)過洗米、蒸煮等工序的預(yù)處理之后，再與曲、水混合投料入罐進行釀造，采用邊糖化邊釀造的模式[1]。然而，液態(tài)法釀造工藝單位能耗依然較高，且洗米和蒸煮等工藝產(chǎn)生的廢水、廢渣等造成了較大的環(huán)境污染，也造成了營養(yǎng)物質(zhì)的流失，同時存在工藝調(diào)控不細致、能耗高、設(shè)備自動化難提升等問題。節(jié)能降耗是我國國情和社會發(fā)展的迫切需求，也是企業(yè)應(yīng)對激烈的市場競爭、原材料及人力成本的不斷攀升和不斷加大的環(huán)保壓力的迫切需求[2-3]。通過釀造工藝的革新實現(xiàn)高效、節(jié)能、低耗是白酒釀造行業(yè)發(fā)展的重要方向。液態(tài)法酒精釀造工藝技術(shù)成熟、質(zhì)量穩(wěn)定、效率高，借鑒液態(tài)法酒精釀造技術(shù)創(chuàng)新白酒釀造工藝是未來的發(fā)展趨勢。

生料發(fā)酵因世界能源危機、節(jié)能環(huán)保理念應(yīng)運而生，最早由日本人提出，應(yīng)用于釀酒工業(yè)。我國的生料發(fā)酵研究起步較晚但應(yīng)用早、發(fā)展快，并且隨著酶工程的發(fā)展，取得了實質(zhì)性進展[1]?！吧习l(fā)酵”是發(fā)酵原料不經(jīng)過高溫蒸煮，而直接通過微生物進行發(fā)酵。與傳統(tǒng)熟料發(fā)酵相比，生料發(fā)酵條件溫和，免除了原料的蒸煮工序，節(jié)省了大量的能源及成本費用，從而增強了產(chǎn)品和企業(yè)的競爭力[2]。然而，目前豉香型白酒應(yīng)用的是熟料蒸煮工藝，該工藝穩(wěn)定，酒體質(zhì)量好，出酒率穩(wěn)定。應(yīng)用生料發(fā)酵工藝的同時，如何最大限度保留白酒原有風味是前所未有的考驗，將推動白酒釀造工藝技術(shù)水平實現(xiàn)質(zhì)的提升。

1 材料與方法

1.1 原料預(yù)處理方法的確定

（1）原料預(yù)處理方式的選擇：不蒸煮（生料）與蒸煮（熟料）。

（2）采用單因素試驗，分別對比傳統(tǒng)的直接蒸煮和不經(jīng)蒸煮的生料經(jīng)過粉碎后，制備出不同顆粒度的原料，通過對比原料淀粉利用率和酒體口感來衡量哪一種預(yù)處理方式較好。

（3）試驗方案設(shè)計見表1。

1.2 攪拌方式及參數(shù)的確定

表1 原料預(yù)處理方式試驗設(shè)計

（1）攪拌方式的選擇：CO2攪拌、機械攪拌。

（2）采用單因素試驗，分別對比CO2、機械攪拌兩種方式對原料淀粉利用率和酒體口感的影響。

（3）試驗設(shè)計見表2。

表2 攪拌方式試驗設(shè)計

（4）酒體口感品評分值范圍為0～4分，從香氣特征、口味特征、口感特征3個大項綜合考量酒體的口感情況。

1.3 投料方式的確定

（1）投料方式的選擇：1次投料、分2批投料和分3批投料。

（2）采用單因素試驗，分別對比3種投料方式對原料淀粉利用率和酒體口感的影響。

（3）試驗設(shè)計見表3。

表3 投料方式試驗設(shè)計

（4）酒體口感品評分值范圍為0～4分，從香氣特征、口味特征、口感特征3個大項綜合考量酒體的口感情況。

1.4 料水比例的確定

（1）料水比的設(shè)定：1∶1、1∶2、1∶3。

（2）采用單因素試驗，分別對比3種不同料水比例對原料淀粉利用率和酒體口感的影響。

（3）試驗設(shè)計見表4。

表4 料水比試驗設(shè)計

（4）酒體口感品評分值范圍為0～4分，從香氣特征、口味特征、口感特征3個大項綜合考量酒體的口感情況。

1.5 釀造各參數(shù)的確定

（1）各參數(shù)：釀造時間、溫度、糖化酶使用量、活性干酵母使用量。

（2）采用正交試驗，通過檢測各參數(shù)對原料淀粉利用率和酒體口感的影響來確定釀造時間、糖化酶使用量及活性干酵母使用量。

（3）試驗設(shè)計見表5。

1.6 縮短釀造周期驗證試驗

（1）根據(jù)上述試驗方案得出各參數(shù)最佳方案后，進行驗證試驗。

（2）在線監(jiān)測釀造過程中醪液酒度、還原糖、酵母數(shù)量等指標。

（3）將縮短釀造周期試驗樣與日常對照樣進行對比，分別測定兩者的理化指標、色譜指標，并進行口感品評。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料預(yù)處理方法試驗結(jié)果與分析

表5 釀造各參數(shù)的正交試驗設(shè)計

2.1.1 原料蒸煮加熱與不蒸煮粉碎工藝的試驗結(jié)果（表6）

表6 原料不同預(yù)處理方式的淀粉利用率及口感品評結(jié)果

結(jié)果分析：

①原料經(jīng)粉碎至40目和60目的淀粉利用率均高于熟料的淀粉利用率，且齋酒的口感品評結(jié)果均較接近，其中，大米經(jīng)粉碎至40目的淀粉利用率和酒體口感均好于熟料工藝。

②大米經(jīng)粉碎至60目時，其淀粉利用率和口感均好于熟料樣品，但是由于其預(yù)處理階段的成本較高，而提高淀粉利用率和酒體口感帶來的利潤不足以彌補預(yù)處理過程所超出的成本。

因此，確定原料預(yù)處理的最佳方式為大米經(jīng)粉碎至40目，不經(jīng)蒸煮直接投料糖化釀造。

2.1.2 原料蒸煮加熱與不蒸煮粉碎之間的成本分析（表7）

表7 原料不同預(yù)處理方式的成本比較

由表7可知，原料粉碎不蒸煮的工藝具有經(jīng)濟可行性，原料粉碎40目不經(jīng)蒸煮的生料成本均低于經(jīng)蒸煮后的熟料成本，且釀造后齋酒口感較好。

2.1.3 熟料與生料不同粉碎度試驗色譜指標(表8)

表8 原料熟料與生料不同粉碎度試驗齋酒的理化指標

由表8可知，4個試驗樣的酒體均為優(yōu)級，其中，粉碎至40目的2#樣釀造后的總酸含量為1.03 g/L，雜醇油含量為1.57 g/L，理化指標較為理想，其淀粉利用率最高，生料釀造的淀粉利用率高于熟料，且出酒率隨著粉碎顆粒度的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，粉碎粒度越細，越容易糖化，發(fā)酵速度越快，淀粉利用率越高，但當粉碎粒度達到60目時，由于太細，沉降后形成的米粉層厚實，局部溫度過高現(xiàn)象越嚴重，反而導致原料淀粉利用率降低，故粉碎至40目的米粉淀粉利用率最高，效果最好。

2.2 攪拌方式試驗結(jié)果與分析

2.2.1 不同攪拌方式對酒體口感的影響（表9、圖1）

結(jié)果：CO2攪拌的酒體的香氣更加濃郁，口味更加醇和，口感醇甜，豐滿度和協(xié)調(diào)性好。

表9 不同攪拌方式的酒體口感品評結(jié)果

圖1 不同攪拌方式的酒體風味指紋圖譜

分析：CO2攪拌對醪液的破壞性小，醪液由下至上翻滾流動，增加底物的接觸率，促進有效成分物質(zhì)的生成，CO2攪拌不僅不會引入空氣阻礙釀造，反而會排空氣，更加有利于形成宜于釀造的微環(huán)境，而機械攪拌帶來剪切力，會對酵母細胞造成傷害，機械攪拌幅度相對較大，會引入空氣，導致局部發(fā)酵終止，影響原料的淀粉利用率。

2.2.2 不同攪拌方式試驗齋酒理化指標（表10）

表10 不同攪拌方式的齋酒理化指標

結(jié)果：CO2攪拌和機械攪拌的酒體的總酸、總酯以及雜醇油均達標，且達到了優(yōu)級的規(guī)格，原料的淀粉利用率均達到了較高水平。

分析：CO2攪拌和機械攪拌，均增加了醪液流動性，增大了生物酶與底物的接觸幾率，能促進有效成分物質(zhì)的生成，故能使齋酒理化指標達到優(yōu)級的水平。

此外，CO2攪拌不會引入空氣阻礙釀造，反而會排空氣，而機械攪拌帶來剪切力，會對酵母細胞造成傷害，機械攪拌幅度相對較大，會引入空氣，破壞部分厭氧環(huán)境，影響原料的淀粉利用率，故CO2攪拌的淀粉利用率高于機械攪拌，CO2攪拌方式相對機械攪拌更好。

2.3 投料方式對試驗影響的結(jié)果與分析

2.3.1 不同投料方式對酒體口感的影響（表11、圖2）

結(jié)果：分3批投料試驗方案的酒體的香氣更加濃郁，口味更加醇和，口感醇甜，豐滿度和協(xié)調(diào)性好。

分析：由于生料的米粉未經(jīng)過蒸煮過程，故其在投料釀造后，會逐漸沉降至罐底部，容易導致最底層原料無法利用，從而導致原料利用率和出酒率偏低，而酵母利用原料中淀粉的速率遠低于沉降速度，導致發(fā)酵不徹底，酒體口感偏淡薄。

2.3.2 不同投料方式試驗齋酒理化指標（表12）

分析：3個試驗樣的酒體的總酸、總酯以及雜醇油均達標，且達到了優(yōu)級的規(guī)格。其中3#樣的總酸偏高一些，總酯最高，雜醇油最低，在3個試驗樣中，綜合理化指標最好。

此外，分3批的投料方式的淀粉利用率達到了90.98%以上，故分3批投料的試驗效果最佳。3批以下的投料方式其淀粉利用率均低于90%，而大于3批的投料，工藝過于復(fù)雜，人工成本較高，故需減少每次的投料量，降低米粉的相對沉降速度，達到提高原料利用率的目的。因此，分3批投料從原料淀粉利用率和工藝成本方面考慮是最優(yōu)方案。

表11 不同投料方式的酒體口感品評結(jié)果

圖2 不同投料方式的酒體風味指紋圖譜

表12 不同投料方式試驗齋酒理化指標

2.4 料水比試驗的結(jié)果與分析

2.4.1 不同料水比能耗的影響（表13）

表13 不同料水比能耗的對比

分析：從表13可以看出，料水比例越高，蒸餾時單位耗蒸汽量就越大，故在保證酒體口感和淀粉利用率達標的前提下，盡量降低料水比，可以有效降低生產(chǎn)成本。

2.4.2 不同料水比對酒體口感的影響（表14、圖3）

表14 不同料水比的酒體口感品評結(jié)果

結(jié)果表明，1∶2的料水比例試驗方案的酒體的香氣更加濃郁，口味更加醇和，口感醇甜，豐滿度和協(xié)調(diào)性好。

表15 不同料水比試驗齋酒理化指標

圖3 不同料水比的酒體風味指紋圖譜

分析：1∶1料水比例的醪液較黏稠，流動性相對較差，生物酶與底物之間接觸幾率低，發(fā)酵不徹底，酒體口感偏淡薄，而1∶3料水比例的醪液由于水比較多，酶濃度偏低，糖化效率降低，導致發(fā)酵時間延長，酒體容易酸化，導致口感不佳，故1∶2料水比例的方案最佳。

2.4.3 不同料水比試驗齋酒理化指標（表15）

結(jié)果分析：由于生料米粉未經(jīng)過蒸煮過程，其投料后不會出現(xiàn)吸水膨脹現(xiàn)象，故可以通過降低料水比，來降低生產(chǎn)成本，而1∶1水量太少，導致釀造醪液整體的流動性相對較差，釀造出現(xiàn)了局部溫度、出酒率偏低，而1∶3的水比較多，導致單位體積內(nèi)的酶濃度、底物濃度以及酵母數(shù)量相對較低，導致釀造速度偏低，而1∶2的料水比釀造速度和醪液流動性均較好。1∶2和1∶3料水比的淀粉利用率均達到了90%以上，雖然1∶3的淀粉利用率更高，但從能耗上來看，1∶2料水比例最好。

2.5 釀造各參數(shù)正交試驗結(jié)果與分析（表16、表17）

通過正交試驗得出，試驗12號方案最優(yōu)，即釀造時間為13 d，釀造溫度為34℃，糖化酶使用量為0.10%，活性干酵母使用量為0.06%。

2.6 生料米粉釀造（13 d）試驗樣結(jié)果與分析

表16 釀造工藝參數(shù)正交試驗結(jié)果

表17 釀造工藝參數(shù)試驗的方差分析

2.6.1 試驗樣（13 d）與對照樣（15 d）醪液酒精度變化情況（圖4）

試驗樣與對照樣醪液酒精度變化總體趨勢一致，其中試驗樣的酒精度因為分批投料，使得其出現(xiàn)波動，且最終醪液酒精度高于對照樣，由于分批投料工藝能夠使得原料中淀粉更加快速有效的被利用，所以最終的酒精度高于對照樣，故試驗樣提高了出酒率。

圖4 試驗樣與對照樣醪液酒精度變化情況

2.6.2 試驗樣（13 d）與對照樣（15 d）還原糖濃度變化情況（圖5）

圖5 試驗樣與對照樣醪液還原糖濃度變化情況

從還原糖的變化曲線兩者大趨勢基本相符，對照樣的還原糖濃度逐漸降低，而試驗樣由于分批投料，使得前期和中間有所波動，從最終的釀造末期醪液檢測數(shù)據(jù)得出，對照樣醪液中的還原糖濃度為0.1 g/L，而試驗樣僅為0.025 g/L，證明試驗樣在釀造過程中，更有利于原料的利用，提高了出酒率。

2.6.3 試驗樣（13 d）與對照樣（15 d）酵母數(shù)量變化情況（圖6）

圖6 試驗樣與對照樣酵母數(shù)量變化情況

分析：

①從圖6可看出，整個發(fā)酵過程中，酵母數(shù)量基本維持在108數(shù)量級，波動范圍不大，其中有個別時期達到了109，主要是由于平板涂布時，不同稀釋倍數(shù)方便數(shù)菌所致。

②縮短釀造周期13 d的試驗樣在培養(yǎng)過程中酵母的數(shù)量和活力與對照樣相當，酵母數(shù)量和活力均較好，證明此工藝較成熟穩(wěn)定。

2.6.4 試驗樣及對照樣的口感品評和理化指標（表18、表19）

表18 試驗樣(13 d)與對照樣酒體的口感品評結(jié)果

表19 生料釀造工藝與傳統(tǒng)熟料釀造工藝齋酒的理化指標

分析：從口感品評結(jié)果可以得出，13 d試驗樣總體協(xié)調(diào)性和豐滿度均好于對照樣，而總酸和總酯與對照樣相當，但雜醇油遠低于對照樣，故試驗樣好于對照樣。

試驗樣由于是以生料米粉為原料，發(fā)酵過程中不會吸水膨脹，其醪液流動性較好，故原料淀粉利用率較高，達到了93.02%，證明試驗樣方案效果較好。

3 結(jié)論

3.1 項目結(jié)論

該試驗主要通過對原料粉碎目數(shù)、攪拌方式、投料方式、料水比及其他各釀造參數(shù)等進行探究，原料預(yù)處理方式為原料經(jīng)粉碎至40目，不蒸煮；攪拌方式為CO2攪拌；投料方式為分3批進行投料；料水比為1∶2；釀造時間為13 d，釀造溫度為34℃，糖化酶使用量為0.10%，活性干酵母使用量為0.06%。

酒體的口感品評結(jié)果：香氣更加濃郁，口味更加醇和，口感醇甜，豐滿度和協(xié)調(diào)性好。

能夠保證酒體的理化指標達到優(yōu)級水平，總酯含量＞1.25 g/L，雜醇油含量＜1.30 g/L，原料淀粉利用率＞93.20%，原先工藝淀粉利用率為87.44%，在縮短釀造周期由原先的15 d至13 d的同時，還提高了5.76%的淀粉利用，即可多生產(chǎn)出2522.88 t的30%vol酒（7253280元/年）。

利用粉碎生料米粉代替原先的熟料進行釀造后，能耗對照情況見表20。

表20 能耗對照情況

生料米粉代替熟料進行釀造后，每噸30%vol酒體能耗節(jié)約144.01元；即由原來的2875元/t降低至2731元/t；按年產(chǎn)6萬t酒計算，可節(jié)約5%的生產(chǎn)成本（8640000元/年）。

因此，由提高淀粉利用率和節(jié)約能耗兩者帶來的經(jīng)濟效益為15893280元/年。

3.2 項目創(chuàng)新點

（1）在白酒行業(yè)內(nèi)，在保證白酒傳統(tǒng)風味的基礎(chǔ)上，首次成功開發(fā)50 m3大罐生料（不蒸煮）釀造工藝，實現(xiàn)傳統(tǒng)液態(tài)法白酒釀造工藝的變革。

（2）本項目將生料（不蒸煮）釀造原料中的淀粉利用率提高至93.20%，遠遠高于國內(nèi)的平均水平（淀粉利用率一般為87%～90%之間），接近國內(nèi)的熟料釀造工藝的淀粉利用率的水平，但可以大大降低熟料釀造工藝的能耗，且使釀造周期從15 d縮短至13 d，提高生產(chǎn)效率。

3.3 項目展望

（1）在300 m3大罐設(shè)計安裝之后，進行更大規(guī)模的放大試驗，爭取在更大型釀造罐中形成成熟完善的生料釀造配套工藝。

（2）不斷提高原料中的淀粉利用率，爭取降低釀造蒸餾后廢棄酒糟中的可釀造糖分，降低廢糟中的COD值，降低企業(yè)的環(huán)保壓力，實現(xiàn)節(jié)能減排。

[1] 沈怡方.白酒生產(chǎn)技術(shù)全書[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,1998：379-385.

[2] 唐取來,李晶晶,李玲玲,等.新型液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)米香型白酒的研究[J].釀酒科技,2015(9)：8-11.

[3] 黑龍江省輕工業(yè)研究所.液態(tài)發(fā)酵白酒的研究[J].黑龍江發(fā)酵,1979(4)：1-16.

[4] 朱文優(yōu),劉軍.生料發(fā)酵技術(shù)概述[J].糧食與食品工業(yè),2006,13(3)：38-41.

[5] 阮彩彪,何建,李文華,等.生料發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用概述[J].中國釀造,2010(1)：4-8.

Fermentation of Uncooked Grains to Produce Chixiang Baijiu

HE Songgui,LIU Youqiang and CAO Rongbing
(Jiujiang Distillery Co.Ltd.,Foshan,Guangdong 528203,China)

Direct fermentation of forty-mesh uncooked rice flour could not only reduce the loss of nutritional substances but also decrease raw material pretreatment cost(total production cost decreased by 9.38%per ton).Through on-line monitoring&verification and the optimization of materials feeding,materials mixing,ratio of materials to water,fermenting temperature,and fermenting time,it demonstrated that the utilization rate of starch could reach up to 93.20%,and the fermenting cycle shortened from 15 d to 13 d.Total esters content increased and fusel oil content decreased in the produced Chixiang base liquor.Besides,it had better taste than before.

Chixiang Baijiu;liquid-state fermentation;fermentation of uncooked grains;energy-saving technology;low-consumption technology

TS262.3；TS261.4

A

1001-9286（2017）11-0079-08

10.13746/j.njkj.2017162

2017-06-06

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2017-08-17；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170817.1357.003.html。