圓盤制曲機在濃醬兼香型白酒生產中的應用

曹敬華，張明春，朱正軍，伍洋，陳茂彬*

(1.湖北工業大學湖北省工業微生物重點實驗室工業發酵湖北省協同創新中心發酵工程教育部重點實驗室，湖北武漢430068；2.湖北白云邊酒業股份有限公司，湖北松滋434200)

圓盤制曲機在濃醬兼香型白酒生產中的應用

曹敬華1，張明春2，朱正軍1，伍洋1，陳茂彬1*

(1.湖北工業大學湖北省工業微生物重點實驗室工業發酵湖北省協同創新中心發酵工程教育部重點實驗室，湖北武漢430068；2.湖北白云邊酒業股份有限公司，湖北松滋434200)

以圓盤制曲機作為濃醬兼香型白酒高溫堆積的場地，從堆積酒醅的堆積時間、理化指標、微生物數量、原酒酒質以及出酒率等方面與傳統場地堆積工藝進行對比。結果表明，從第二輪到第七輪的釀造過程中，兩種工藝堆積酒醅的水分含量、酸度、淀粉含量變化趨勢一致，水分含量和酸度分別在40.2%～51.9%和0.59～1.95 mmol/10 g范圍內逐漸增加，淀粉含量在31.3～15.1 g/100 g范圍內緩慢下降；圓盤堆積酒醅中酵母菌數量（1.5×107CFU/g）優于傳統堆積（8×105CFU/g），細菌數量變化趨勢一致；圓盤堆積和傳統堆積的全年出酒率分別為37.2%和36.4%，酒質相似。圓盤堆積和傳統堆積的酒醅品質差別不明顯，在保證釀酒質量和產量的同時，圓盤堆積工藝各輪次堆積時間平均縮短了14 h。

圓盤制曲機；白酒；高溫堆積

堆積發酵工序是大曲酒工藝中罕見的獨特方式，由于高溫大曲中基本上沒有酵母，發酵產酒所需要的酵母要靠堆積過程進行網羅和富集[1]，堆積結束時，不但活菌數大量增加，微生物種類也有明顯增加[2]。有研究結果表明，在堆積過程中酵母數量實現了顯著性的增長，而且增長速度比細菌和霉菌快[3]，同時，酒醅的水分、酸度、淀粉、總酸下降，糖分、總酯上升，這表明微生物在堆積酒醅中繁殖旺盛。此外，較高溫度的堆積是產生醬香物質的重要條件，生產過程通過堆積積累大量香味物質及香味的前體物質，為下一道發酵工序產香、提質創造了必要條件。

可以說堆積發酵工序是兼香型白酒或醬香型白酒生產過程中不可忽略的重要環節，對白酒風格的形成十分關鍵[4]。目前，生產企業普遍采用傳統的堆積方式，一般是將酒醅運至堆積場地收成圓錐形堆，經3 d左右的堆積后入窖池發酵[5-6]，但是在實際生產過程中，由于第四、五、六、七輪次處于全年氣溫最低的季節，堆積的酒醅降溫快，還會出現堆積酒醅不升溫或者升溫非常緩慢的情況，繼而影響入窖后的發酵狀態，導致出酒率低，甚至不出酒等極端情況出現。此外，白酒生產的傳統工藝流程逐步采用了機械化技術[7]，而傳統的堆積工序不能夠利用機械裝備銜接攤涼與發酵工序，切斷了整個機械化生產流程的完整性。

經過長期實踐和總結，本研究以圓盤制曲機作為堆積發酵的場地，利用圓盤制曲機的機械化入料、出料以及自動化控溫、控濕的特點，為堆積酒醅提供合適的生長環境，并與傳統堆積方式進行堆積時間、理化指標、微生物數量、原酒酒質以及出酒率等方面的對比，以期為圓盤制曲機在白酒釀造生產中的應用提供理論基礎和依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅高粱、高溫大曲、谷殼：湖北白云邊酒業股份有限公司。

氫氧化鈉、酚酞指示劑、斐林試劑、葡萄糖、1∶4鹽酸溶液：國藥集團化學試劑有限公司。

酵母浸出粉胨葡萄糖（yeast extract peptone dextrose，YEPD）培養基：酵母膏1%，蛋白胨2%，葡萄糖2%，瓊脂粉2%。滅菌條件：121℃、20 min。

牛肉膏蛋白胨培養基：牛肉膏3g/L，蛋白胨10g/L，瓊脂15～20 g/L，水1 L，pH 7.4～7.6。滅菌條件：121℃、20 min。1.2儀器與設備

YPZQ-6圓盤制曲機：煙臺良榮機械精業有限公司；Focus 8890氣相色譜儀：德國PAS公司；HH-4水浴鍋：常州國華電器有限公司；AR 1140電子分析天平：奧克斯國際貿易有限公司；PHX智能生化恒溫培養箱：寧波萊福科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 濃醬兼香型白酒的釀造

[5]濃香型白酒釀造工藝流程進行試驗，分為兩組試驗，兩組的全年投糧量均為1 100 kg高粱，第一組采用傳統堆積方式（攤涼加曲后運送至車間場地上堆積）進行試驗，第二組采用圓盤制曲機（攤涼加曲后輸送至圓盤制曲機中堆積）進行試驗，其他工藝步驟和參數均保持一致。

1.3.2 堆積時間的比較

以第2輪至第7輪為試驗輪次，記錄兩組試驗分別在堆積過程中升至工藝要求頂溫所需要的時間。其中，第2、3、4、5、6、7輪堆積頂溫分別為52℃、40℃、43℃、42℃、42℃、40℃（以工藝要求的最低堆積頂溫為記錄點）。

1.3.3 堆積過程理化指標測定

每輪次到達1.3.2所規定的堆積頂溫時，分別取樣檢測兩組試驗糟醅的水分、酸度、淀粉含量[8]，水分采用常壓干燥法測定，酸度采用酸堿中和法測定，淀粉含量采用鹽酸水解，標準葡萄糖液反滴定法測定。

1.3.4 堆積過程微生物分析

每輪次到達1.3.2所規定的堆積頂溫時，取10 g酒醅于裝有90 mL無菌生理鹽水的三角瓶中（瓶中裝有少許玻璃珠），搖床轉速200 r/min，振蕩浸提15 min。取上清液，梯度稀釋后各取10-3、10-4、10-5濃度梯度菌液0.1 mL涂布平板培養，各平板作3次重復，酵母菌計數用YEPD培養基，細菌計數用牛肉膏蛋白胨培養基。分別取樣檢測兩組試驗糟醅中的酵母、細菌數量[9-11]。

1.3.5 出酒率及酒質分析

從第三輪開始出酒，蒸餾接酒至55%（V/V），分別記錄第三至八輪兩組試驗的原酒產量，取樣利用氣相色譜分析酒質[12]，出酒率計算公式為：出酒率=原酒產量（kg）/投糧量（kg）×100%。以上實驗方法得到的數據均由3次重復實驗得到。

2 結果與分析

2.1 堆積時間對比分析

圖1 圓盤堆積和傳統堆積所需時間對比Fig.1 Comparison of required time of disk machine and traditional stacking process

在第二輪至第七輪的試驗中，圓盤堆積和傳統堆積兩組試驗的入堆溫度基本保持一致，由圖1可知，各輪次中，圓盤堆積至頂溫所需時間均小于傳統堆積，最大時間差達22 h，這是由于圓盤制曲機可根據氣溫環境的實際情況設置自動升溫以及保溫程序，為酒醅中微生物生長以及環境微生物富集提供了合適的環境，微生物生長代謝旺盛并產生熱量，酒醅中的霉層也迅速形成，因此可在較短時間內（與傳統堆積相比）達到堆積頂溫，繼而進入發酵工序，極大的節省了寶貴的生產時間，提高生產效率。傳統堆積方式由于缺乏行之有效的控溫措施，在第三、四、五輪的寒冷氣候條件下，堆積酒醅的溫度從入堆開始就快速的下降，通常在24 h內降至室溫，酒醅內的微生物在低溫條件下生長代謝緩慢，熱量無法快速集聚，往往會導致如圖1所示的第三輪傳統方式堆積酒醅無法升溫的不利情況出現。

2.2 堆積過程理化指標的分析

2.2.1 入池水分

水分是固態發酵酒醅的主要控制指標，入池水分直接影響酒醅的酸度，并為釀酒微生物生長提供適宜的環境[13-14]。入池水分過低，酒醅太干，無法起酵；過高則升溫猛、生酸快，不利于正常發酵。由圖2可知，圓盤堆積和傳統堆積兩組酒醅隨著試驗輪次而逐漸升高，增加的水分一方面是每輪次蒸餾結束后打量水和入池時潑灑的少量酒尾，一方面是隨著試驗輪次而逐漸劇烈的發酵產生的水分。其中，圓盤堆積試驗每輪次的入池水分均低于傳統堆積，可能是因為圓盤制曲機在保溫過程中通過加濕器補充的水分少于通入蒸汽轉化成的熱風帶走的水分，但其每輪次的水分含量基本處于工藝要求范圍。稍低于傳統堆積試驗的水分是否對酒率和酒質產生影響，還需要進一步驗證。

圖2 圓盤堆積和傳統堆積的入池水分含量Fig.2 Water contents of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

2.2.2 入池酸度

圖3 圓盤堆積和傳統堆積的入池酸度Fig.3 Acidity of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

微生物代謝產生的酸既對白酒風格產生影響：可增加白酒的后味，又對微生物的生長代謝起著重要的調控作用：有利于淀粉糊化，以酸抑酸[15]，高酸也是兼香型白酒的一個重要特征。由圖3可知，兩組試驗的入池酸度從第三輪開始均開始上升并成遞增趨勢，但兩組試驗的酸度都在工藝控制范圍內，其中，圓盤堆積試驗組的酸度略高于傳統堆積，可能是圓盤堆積升溫迅速、幅度大，微生物生長代謝更加活躍。

2.2.3 入池淀粉含量

圖4 圓盤堆積和傳統堆積的入池淀粉含量Fig.4 Starch contents of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

淀粉消耗量與出酒率密切相關，由圖4可知，隨著發酵輪次的增加，酒醅中淀粉含量逐漸下降，圓盤堆積試驗組由于每輪次堆積升溫和發酵狀態良好，淀粉含量逐步降低；傳統堆積試驗組由于第三輪堆積升溫異常，酒醅淀粉幾乎沒有被利用，導致第三輪至第四輪淀粉含量僅下降0.2%，積累的殘余淀粉在第五輪和第六輪得到利用，淀粉含量顯著下降，這種不正常的淀粉利用率很有可能影響酒質酒率。

2.3 堆積過程微生物的分析

2.3.1 酵母菌

圖5 圓盤堆積和傳統堆積的酵母菌數量對比Fig.5 Comparison of yeast number of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

劉明明[6]研究指出，不同輪次堆積起始時酵母的含量在2×102～1×106CFU/g，堆積達到頂溫時酵母的含量大概維持在106～107CFU/g，可見高溫堆積的確起到了類似二次制曲的效果，酵母大量增殖，減少了高溫大曲中酵母數量不足的劣勢。圓盤堆積和傳統堆積的酵母對比情況，結果見圖5。由圖5可知，由于在圓盤中酒醅上層和下層均與外界空氣接觸，加上圓盤制曲機的保溫作用，在氣溫較低的第三、四、五輪次，圓盤堆積的酵母菌數量高于傳統堆積，此后兩者逐漸趨于一致。因此，圓盤堆積的酒醅酵母菌生長代謝情況更穩定。

2.3.2 細菌

圖6 圓盤堆積和傳統堆積的細菌數量對比Fig.6 Comparison of bacterial number of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

由圖6可知，兩種試驗各輪次的細菌總數差別不大，圓盤堆積試驗在細菌數量上并未顯示出優勢或者異常。總的來看，堆積過程酒醅中的細菌呈現出增長趨勢，增殖倍數在1.5～5.0之間，增長幅度遠低于酵母。堆積過程合適的水分令高溫大曲中由于水分含量低導致活性受到抑制的細菌逐步活化，這對下一步細菌發酵產香無疑是非常有必要的。

2.4 出酒率及酒質分析

2.4.1 出酒率對比

圖7 圓盤堆積和傳統堆積的出酒率對比Fig.7 Comparison of liquor yield of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

由圖7可知，圓盤堆積與傳統堆積試驗的各輪次出酒率變化趨勢是一致的，出酒率在第五、六、七輪最高。傳統堆積由于在第三輪出現堆積不升溫的異常情況，影響了酵母菌的正常增殖、代謝，導致第四、五輪出酒率偏低，而在第六輪爆發式的達到17.5%。圓盤堆積的出酒率比較符合經驗上的出酒率，顯得更加平穩。從總的出酒率上看，圓盤堆積和傳統堆積分別為37.2%和36.4%，差距并不大，傳統堆積試驗組最后輪次（第九輪）的酒醅殘余淀粉含量高于圓盤堆積，圓盤堆積試驗組的淀粉利用率更加徹底，出酒率稍高。

2.4.2 酒質對比

兩種堆積方式原酒的氣相色譜分析結果見表1。

表1 圓盤堆積和傳統堆積第七輪原酒酒質分析Table 1 Analysis of liquor quality of fermented grains of the seventh round in disk machine and traditional stacking process

由表1可知，兩組試驗的原酒酒質基本一致，原酒中主要的四種酯類（乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙脂）含量相近，兼香型白酒中重要成分糠醛和2,3-丁二醇含量也保持在同一水平。兩種堆積方式盡管在理化指標、微生物數量等方面存在一定的差異，但酒質似乎并未受到影響，這可能與酒醅中優勢功能菌的分布情況密切相關，將開展進一步的研究工作。

3 結論

圓盤堆積和傳統堆積兩種方式的酒醅各輪次的水分、酸度、淀粉含量等理化指標變化趨勢一致，水分含量均在40.2%～51.9%范圍內逐漸增加，酸度均在0.59～1.95 mmol/10 g范圍內升高，淀粉含量在31.3～15.1 g/100 g范圍內緩慢下降；圓盤堆積酒醅的酵母菌數量增長趨勢好于傳統堆積，在第三輪達到1.5×107CFU/g，高于傳統堆積酒醅的8×105CFU/g，兩者細菌數量變化趨勢則一致；圓盤堆積和傳統堆積兩種工藝的全年出酒率十分接近，分別為37.2%和36.4%，酒質也基本一致。由此可見，圓盤堆積并未導致酒醅品質下降。利用圓盤制曲機進行濃醬兼香型大曲酒的高溫堆積，可在氣溫最低的第三至第五輪的堆積過程中使酒醅處于保溫、保濕、加熱的環境，保證了酒醅的正常升溫，而且在保證釀酒質量和產量的同時，各輪次堆積時間平均縮短14 h。相比傳統堆積，圓盤制曲機的使用縮短了堆積時間，保證了堆積酒醅的品質，有機銜接了已實現機械化的攤涼加曲和入池發酵兩個工藝環節，顯著提高了生產效率。

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Application of disk starter propagation machine in the production of Moutai-Luzhou-flavorBaijiu

CAO Jinghua1,ZHANG Mingchun2,ZHU Zhengjun1,WU Yang1,CHEN Maobin1*(1.Key Laboratory of Fermentation Engineering(Ministry of Education),Hubei Provincial Cooperative Innovation Center of Industrial Fermentation,Hubei Key Laboratory of Industrial Microbiology,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China; 2.Hubei Baiyunbian Liquor Industry Co.,Ltd.,Songzi,434200,China)

Using the starter-making disk machine as high temperature stacking process site in the production of Moutai-Luzhou-flavorBaijiu,the stacking process with the machine was compared with traditional stacking process through detection of stacking time,physicochemical indexes, microbe quantity,base liquor quality,liquor yield.The results showed that the changes trend of water content,acidity and starch content in fermented grains produced by two kinds of stacking process was same during the brewing process from the second round to the seventh round.The water content and acidity were increased gradually in the range of 40.2%-51.9%and 0.59-1.95 mmol/10 g,respectively.But the starch contents were decreased gradually in the range of 31.3-15.1 g/100 g.Yeast number(1.5×107CFU/g)in fermented grains of disk machine stacking process was more than that(8×105CFU/g)of traditional stacking process,and the changes trend of bacteria number was same.The liquor yield of disk machine stacking process and traditional stacking process were 37.2%and 36.4%,respectively,and the base liquor quality was similar during a whole year.The fermented grains quality of disk machine and traditional stacking process had no significant difference.With guarantee of the liquor quality and yield, the average stacking time of each round of disk machine stacking process was shortened 14 h.

starter-making disk machine;Baijiu;high temperature stacking peocess

TS261.4

0254-5071（2017）01-0070-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.014

2016-09-17

國家重點研發計劃重點專項（2016YFD0400500）；湖北省科技支撐計劃（2014BBB005）

曹敬華（1986-），男，工程師，碩士，研究方向為釀造工藝及微生物。

*通訊作者：陳茂彬（1965-），男，博士，教授，研究方向為釀酒工程。