陶洪馳，李 星，趙榮壽，高占爭，朱 云，楊 果，楊 柳，趙江華，李 捷，趙 玲

（1.四川郎酒股份有限公司，四川瀘州 646523；2.四川省古藺郎酒廠（瀘州）有限公司，四川瀘州 646601）

中國白酒是我國特有的傳統(tǒng)酒種，具有悠久的歷史，在其漫長的發(fā)展過程中形成了獨(dú)特的工藝和風(fēng)格[1]，按香型分為十二大香型，濃香型白酒（也稱為瀘香型白酒）[2]是典型代表之一。濃香型白酒采用“泥窖固態(tài)發(fā)酵、續(xù)糟配料、混蒸混燒”的傳統(tǒng)釀造工藝，其整個(gè)發(fā)酵過程處于密封條件下，這種發(fā)酵環(huán)境對研究窖內(nèi)發(fā)酵動(dòng)態(tài)過程造成極大困難。因此對濃香型白酒發(fā)酵過程的研究多數(shù)是通過定期取樣對糟醅進(jìn)行靜態(tài)研究[3-7]，結(jié)果具有滯后性，而且固體糟醅的取樣具有很大的偶然性，對發(fā)酵結(jié)果的預(yù)測和判斷不一定準(zhǔn)確，具研究大多對糟醅理化指標(biāo)進(jìn)行研究，窖內(nèi)各種氣體成分含量較少有人研究。窖內(nèi)各種物質(zhì)的變化與窖池中存在的微生物緊密關(guān)聯(lián)[8]，通過對各種物質(zhì)不同時(shí)間內(nèi)量的變化情況來掌握窖內(nèi)釀酒有益微生物的生長代謝情況，從而判斷窖內(nèi)糟醅發(fā)酵是否正常具有重要意義。

本研究對連續(xù)動(dòng)態(tài)發(fā)酵過程中窖內(nèi)各種氣體成分、物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行研究，目的在于探索窖內(nèi)各物質(zhì)成分隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，進(jìn)一步掌握濃香型白酒窖內(nèi)發(fā)酵規(guī)律和機(jī)理，為生產(chǎn)操作的優(yōu)化調(diào)整提供參考依據(jù)，實(shí)現(xiàn)提高出酒率和酒質(zhì)的目的。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

原料和樣品：糟醅、窖泥、封窖泥、大曲，取自四川郎酒公司；高粱、大米、糯米、小麥、玉米、稻殼，市購；水。

儀器設(shè)備：數(shù)據(jù)采集桿、數(shù)據(jù)傳感器、數(shù)據(jù)顯示屏，深圳農(nóng)博創(chuàng)新科技；酒甑、冰缸、冷卻器、過氣管，四川華宇瑞得；攤晾機(jī)，山東普瑞特；窖池（濃香型白酒發(fā)酵設(shè)備）；雙梁式行車。

1.2 試驗(yàn)方法

在濃香型白酒生產(chǎn)過程中，選取多個(gè)結(jié)構(gòu)、大小相同，環(huán)境相似，產(chǎn)質(zhì)量、窖泥質(zhì)量等因素基本相同，且開窖時(shí)間節(jié)點(diǎn)相同的窖池作為試驗(yàn)窖池。按照濃香型白酒正常生產(chǎn)，糟醅加糧粉取酒、蒸糧、攤晾、加曲拌和后轉(zhuǎn)至發(fā)酵設(shè)備窖池內(nèi)，封窖完成后將數(shù)據(jù)采集探桿插入窖池中實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并記錄，通過數(shù)據(jù)采集對濃香型白酒發(fā)酵過程中窖池內(nèi)不同時(shí)空中物質(zhì)變化（非酒糟）規(guī)律進(jìn)行探究。測量桿分為三層，每層包含氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、含水量傳感器、氣壓傳感器、酒精氣體傳感器、溫度傳感器6 個(gè)測量要素，用于采集窖池內(nèi)氧氣、二氧化碳、酒精含量，見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)采集探桿示意圖

1.3 檢測原理

NDIR 紅外氣體傳感器測定窖池內(nèi)氣體成分。光線穿過光路中的被測氣體，透過窄帶濾波片，到達(dá)紅外探測器，通過測量進(jìn)入紅外傳感器的紅外光強(qiáng)度，判斷被測氣體的濃度。當(dāng)環(huán)境中沒有被測氣體時(shí)，強(qiáng)度最強(qiáng)，當(dāng)有被測氣體進(jìn)入到氣室之中，被測氣體吸收掉一部分紅外光，到達(dá)探測器的光強(qiáng)就減弱，通過標(biāo)定零點(diǎn)和測量點(diǎn)紅外光吸收的程度和刻度變化，儀器儀表就能夠算出被測氣體的濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同糟層發(fā)酵溫度變化

糟醅溫度的變化與窖內(nèi)微生物的生長代謝存在緊密聯(lián)系，生產(chǎn)過程中主要從窖內(nèi)的升溫情況來初步判斷發(fā)酵是否正常，正常糟醅發(fā)酵過程中溫度呈現(xiàn)為“前緩、中挺、后緩落”的規(guī)律[9]，因此，了解不同位置糟醅溫度的變化規(guī)律對進(jìn)一步完善糟醅固態(tài)發(fā)酵機(jī)理具有重要意義。不同層次的發(fā)酵溫度變化如圖2所示。

圖2 不同時(shí)空溫度變化圖

由圖2 可見，不論上層、中層還是下層，糟醅溫度均呈現(xiàn)“先升后降”的規(guī)律，下層糟醅溫度在13 d前均呈上升趨勢，在第13 d 達(dá)到頂溫后開始緩慢下降；中層糟醅溫度在第16 d時(shí)達(dá)到頂溫，穩(wěn)定3 d后開始緩慢下降，且下降幅度小于下層糟醅；上層糟醅升溫幅度最小，在第20 d 達(dá)到頂溫后開始下降，到發(fā)酵后期呈波動(dòng)式變化。窖內(nèi)不同位置的熱量散失不同，上層糟醅受空溫影響較大，以至于上層糟醅在發(fā)酵后期存在波動(dòng)式變化，同時(shí)上層糟醅散熱大于中下層糟醅，故到達(dá)頂溫時(shí)間和頂溫均低于中下層糟醅。

2.2 窖內(nèi)不同時(shí)空水分含量變化

水是釀酒有益微生物生長代謝不可缺少的重要物質(zhì)，白酒發(fā)酵過程的所有生化反應(yīng)均離不開水的直接或間接參與[10]，在糟醅發(fā)酵過程中對窖內(nèi)不同時(shí)空含水量進(jìn)行測定，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同時(shí)空水分含量變化圖

由圖3 可見，通過對窖內(nèi)不同位置空氣中水分含量進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵前期不同位置的水分含量都是隨著發(fā)酵天數(shù)的增加而逐漸升高，在發(fā)酵中后期呈穩(wěn)定趨勢，但不同位置的水分含量上升幅度卻有不同，整個(gè)發(fā)酵周期下層水分含量整體高于中層和上層，上層水分含量整體低于中層和下層。發(fā)酵前9 d下層水分含量急劇上升，第9 d后變化不明顯，逐步趨于穩(wěn)定；中層水分含量在前8 d 急劇上升，8 d 后開始趨于穩(wěn)定；上層水分含量在5 d 前上升，5 d 后趨于穩(wěn)定，這是因?yàn)樵沲虢亚吧蠈釉沲a(bǔ)水量大于中下層，且試驗(yàn)窖在夏季進(jìn)行踩窖，導(dǎo)致上層糟醅較中下層緊實(shí)、空氣含量少且流動(dòng)性差，下層酒醅補(bǔ)水量較少且踩窖力度不大，使得入窖1 d下層水分含量大于中上層；發(fā)酵前期，下層糟醅疏松、氧氣充足，耗氧微生物繁殖迅速，產(chǎn)氣旺盛，使得下層空氣流動(dòng)性強(qiáng)，且微生物呼吸產(chǎn)生水分加上水分逐漸向下層滲透，使得發(fā)酵前期下層水分含量整體高于中上層。

2.3 窖內(nèi)不同時(shí)空二氧化碳和氧氣濃度變化

對發(fā)酵過程窖內(nèi)不同時(shí)空二氧化碳和氧氣濃度進(jìn)行測定，結(jié)果如圖4、圖5 所示。由圖4、圖5 可知，不同層次的二氧化碳濃度在1～8 d 均呈急劇上升趨勢，在8 d 后開始緩慢上升并逐步穩(wěn)定，但在10 d 后中下層二氧化碳濃度開始緩慢下降且下降趨勢基本一致，上層二氧化碳基本不變。分析為發(fā)酵過程中水分下沉后造成下層二氧化碳濃度被變相稀釋，從而出現(xiàn)下降的情況。

圖4 不同時(shí)空氧氣濃度變化圖

圖5 不同時(shí)空二氧化碳濃度變化圖

不同層次的氧氣濃度在1～3 d 均呈急劇下降趨勢，在第5 d下降到最低點(diǎn)后開始穩(wěn)定，整體變化規(guī)律基本一致，下層氧氣濃度較中上層下降偏緩一些。

2.4 窖內(nèi)不同時(shí)空酒精含量變化

糟醅發(fā)酵過程中，對窖內(nèi)不同時(shí)空酒精含量進(jìn)行測定，見圖6。分析發(fā)現(xiàn)，不同層次的酒精含量變化規(guī)律在前25 d 基本一致，在25 d 后下層酒精含量開始低于中上層，但依舊呈上升趨勢。這是因?yàn)樵?5 d 后窖內(nèi)發(fā)酵基本進(jìn)入酯化期，中上層糟醅水分逐步下沉至下層糟醅，造成下層糟醅中的空氣含量少、流動(dòng)性較中上層差，從而導(dǎo)致下層糟醅中被測氣體里的酒精含量低于中上層。

圖6 不同時(shí)空酒精含量變化圖

在發(fā)酵前期上中下層酒精含量均呈先升后降再升的趨勢，在1～3 d 處于上升階段，3～8 d 則呈下降趨勢，8 d 后開始緩慢上升。前3 d 酵母菌等兼性厭氧微生物在有氧情況下大量繁殖，數(shù)量大幅增加，氧氣消耗但二氧化碳濃度增長不多，所以氧氣濃度和二氧化碳濃度較低，在此期間酵母菌產(chǎn)酒量增長較為明顯，在第3 d后氧氣基本消耗殆盡，二氧化碳濃度繼續(xù)大幅增加，從而使被檢測氣體中酒精含量變相被稀釋，故檢測結(jié)果呈下降趨勢，第8 d開始二氧化碳濃度逐步達(dá)到最高點(diǎn)并趨于穩(wěn)定，此時(shí)產(chǎn)酒增加開始表現(xiàn)。

3 結(jié)論

通過對濃香型白酒發(fā)酵過程中窖內(nèi)不同時(shí)空各種物質(zhì)變化規(guī)律的研究，發(fā)現(xiàn)不同層次的物質(zhì)變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律。窖內(nèi)發(fā)酵過程中：（1）上中下層糟醅溫度均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，上層因受空溫影響上升幅度小于中下層；（2）上中下層水分含量變化趨勢一致，均呈現(xiàn)前期上升后期穩(wěn)定的規(guī)律，且上層含水量在發(fā)酵周期內(nèi)均低于中下層；（3）不同層次的酒精含量變化規(guī)律基本一致，表現(xiàn)為發(fā)酵前期先升后降，中后期穩(wěn)步緩慢上升的趨勢；（4）不同層次的二氧化碳濃度和氧氣濃度變化規(guī)律是一致的，而且同一層次的氧氣消耗量與二氧化碳增長量呈正相關(guān)。由此可見，通過對窖內(nèi)氣相成分變化規(guī)律的研究來判斷窖內(nèi)發(fā)酵的情況，可為生產(chǎn)的優(yōu)化調(diào)整措施提供數(shù)據(jù)支撐。