春夏季節食醋發酵過程中的溫度監控與分析

夏 蓉，林 浩，卞晶晶，王婷婷

（江蘇恒順醋業股份有限公司，江蘇 鎮江 212043）

作為四大名醋之一的鎮江香醋是我國典型的傳統釀造調味食品，其中代表性企業江蘇恒順醋業股份有限公司至今有著173年的歷史，產品銷售不但遍及全國，而且還遠銷歐美、日本等國家，在調味品市場享有很高聲譽。多年的研究我們發現，影響傳統釀造調味食品的因素眾多，除原料外，生產工藝進一步優化和技術參數進一步細化是提升產品品質的關鍵。醋醅發酵是制醋工藝中的重要環節，也在很大程度上決定了香醋成品的最終口感及風味。在食醋發酵過程中，微生物的活動最直觀表現為產熱，溫度變化是微生物代謝的重要指標，如果對微生物活動狀況進行實時監控，根據溫控情況進行系統分析，并以此指導機械翻醅，將對食醋標準化生產、進一步提升食醋的品質有著重要意義。基于此，本研究通過智能溫控系統，在食醋發酵過程中全程在線監控醋醅溫度狀況，并根據相應情況實時調整生產控制參數，為實現智能翻醅奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗在江蘇恒順醋業股份有份公司手工醋制醋車間進行，分別在春末（5.08-29）以及夏季（7.24-8.15）進行醋醅溫度監控實驗。兩個季節均醋在手工制醋醋醅發酵中進行，分別在醋醅發酵的不同階段（接種、提熱、過杓、露底）放置不同數量的溫度傳感器，實現在線溫度監控實驗。

1.2 設備與方法

所采用的溫度檢測為PT100鉑電阻熱電阻溫度巡檢儀（上儀集團），每個溫度探測器表面進行抗酸化處理，使得溫度探頭可以持續的在高酸度環境下進行工作，而不影響靈敏度。每個溫度傳感器所采集到的醋醅溫度可通過數據線傳輸至溫度處理模塊，溫度模塊將模擬信號轉化為數字信號并通過RS232傳輸到主機中，主機中設有信號采集程序，可實時記錄并存儲溫度信息，供下一步分析。醋醅的溫度每分鐘記錄1次，在醋醅發酵過程中的21d中，每天24h不間斷的記錄。

圖1 醋醅溫度檢測系統示意圖Fig.1 Schematic diagram of the vinegar grains temperature detection system

在接種的第1d分別在1#和2#醋醅發酵缸中分別放置1個溫度傳感器（深度15cm）；在提熱階段在醋缸中放置第3根溫度傳感器（25cm）；在過杓階段將3根傳感器位置錯開，分為3層監測，在醋醅中深度分別為15cm、25cm、35cm；在露底階段放置第4根傳感器，分4層監測，15cm、30cm、45cm、60cm。

2 結果與分析

2.1 提熱階段醋醅溫度狀況分析

圖2中實線為5月份提熱階段醋醅溫度圖，從對環境溫度的監測中可以看出，醋醅的溫度在20℃～28℃之間。在固態發酵接種初期，醋醅溫度分別在33℃和35℃左右，經過8h左右，即凌晨0點左右，醋醅溫度達到最高，溫度接近50℃，然后開始自然下降，在第2d 9點翻醅后，溫度再次小幅度上升，但基本都在45℃以下，且到了最高溫度后，自然下降。圖2中虛線為7月份醋醅在提熱階段的溫度變化狀況，此時環境溫度處于一年的最高期，溫度約為35℃左右，醋醅溫度在提熱階段變化情況和5月份基本一致，說明在春夏季節，由于受室溫的影響，醋醅中微生物在短時間內可以很快的進行繁殖，導致溫度急劇上升。

圖2 提熱階段醋醅溫度狀況Fig.2 Temperature condition of vinegar grains in heating stage

2.2 提熱階段醋醅溫度監控及理化指標分析

在實驗中發現多個批次多個發酵缸均出現了50℃的高溫，這個是以前從未報道過的。以前在溫度監測和相關報道中，通常認為溫度超過43℃（特別在提熱和過杓階段），醋醅發酵就很難進行。在提熱階段對在以往的研究報道中，一般認為37℃～41℃是醋酸菌的最佳生長活動溫度，當溫度超過41℃時，醋酸菌很難存活。為了驗證醋醅中產酸菌在不同溫度下的生長情況，本實驗對發酵工藝進行調整，即在提熱階段，當溫度超過45℃立即開始翻醅，結果如圖3所示。

圖3 提熱階段人為翻醅后醋醅溫度狀況Fig.3 Temperature condition of vinegar grains after stirred in heating stage

從圖3可以看出，當溫度超過45℃即開始強制翻醅，醋醅溫度在一定程度上可以下降，但在非常短時間內又迅速的上升，基本在2h之內溫度就上升到45℃，當在提熱結束后也停止溫度控制，醋醅的溫度還是需經歷50℃高溫，然后開始自降。

為了進一步了解醋醅中微生物在提熱階段的活動狀況，本研究對這個階段的微生物指標和理化指標進行了比較，研究結果如附表所示。從附表可以看出，經過50℃高溫后，醋醅中的微生物量明顯減少，但從生物種類和活性來看，發現在50℃的高溫下雖然細菌量不多，但是存留的基本上是醋酸菌，相比之下，同期發酵的到45℃就翻醅的雜菌很多，醋酸菌卻相對很少。通過分析我們認為，醋醅發酵的過程中，在溫度較高的情況下，某些雜菌的代謝被醋酸菌所抑制和利用，形成了既競爭又共生的關系，在這情況下，部分醋酸菌逐漸適應了高溫的環境。但從表中還可以看出，人為降溫后產酸值和酶活均比自然降溫有所提高，通過分析我們認為，醋醅發酵過程中一些雜菌也可能參與產酸，導致產酸量增加，但對最終成品食醋風味影響有利還是有弊，需要進一步研究。

附表 自然降溫和人為強制降溫醋醅中理化及生化指標簡況Attached table Profiles of vinegar grains in physical,chemical and biochemical indicators during natural cooling and artificially forced cooling process

2.3 過杓階段醋醅溫度狀況分析

圖4和圖5分別為5月份和7月份過杓階段一個醋醅缸中醋醅和環境溫度圖，從圖中可以看出，雖然5月份和7月份外界環境溫度有一定的差別（相差5℃～8℃），但是醋醅的溫度基本保持穩定。從圖中可以看出，7月份，醋醅的上、中、下三層溫度差異不大，但是在5月份時，在過杓的中后期，醋醅上、中、下層開始出現了溫差，上層的溫度比較高，中下層的溫度相對較低。此外，在圖中還可以觀察到，在過杓階段，醋醅溫度基本處于持續上升階段，直到翻醅時開始下降。在特殊情況下（醋醅溫度高于45℃），醋醅溫度就不再上升了，而出現自降的趨勢，研究認為，可能是醋酸菌在此溫度下活動能力較弱，處于暫時休眠的狀態，直到翻醅，補充氧氣，溫度下降，醋酸菌再次活躍起來。

圖4 過杓階段醋醅溫度狀況（5月）Fig.4 Temperature condition of vinegar grains in scoop stage(May)

圖5 過杓階段醋醅溫度狀況（7月）Fig.5 Temperature condition of vinegar grains in scoop stage(July)

2.4 露底階段醋醅溫度狀況分析

圖6為露底階段醋缸中醋醅溫度變化圖，在露底階段開始分為4層監控醋醅的溫度，通過標6可以看出，不同層次醋醅的溫度有顯著的差別。在翻醅之前，頂層溫度最高，底層溫度最低，4層的溫度分別由上到下依次下降，當進行翻醅時，由于最底層的醋醅翻到最頂層，醋醅的溫度下層溫度最高，上層溫度最低，隨著發酵的繼續進行，上次的醋酸菌接觸氧氣，又開始變為活躍，溫度持續上升，而下層的醋酸菌由于接觸底層的生料，溫度反而降低，最終變為由上到下依次下降。在露底過程中，醋醅的溫度一直上下交替，直到露底結束。

圖6 露底階段醋醅溫度狀況（5月）Fig.6 Temperature condition of vinegar grains in dumping stage(May)

3 結論

本文利用智能溫控系統，在春、夏季節對食醋發酵過程中醋醅溫度進行全程不間斷監控。實驗結果表明，該系統能有效地對醋醅發酵溫度進行實時監控，該系統的建立有利于在食醋的不同發酵階段監測微生物的活性，根據監測數據及時調節工藝參數，并可根據生產運行情況建立食醋發酵預警系統，有助于確保食醋產品的標準化，進一步提升食醋的品質。

（略）