豉香型白酒生料發酵技術的研究

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）

豉香型白酒生料發酵技術的研究

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目生米粉直接發酵，不僅減少了原料中營養物質的流失，而且降低了原料預處理成本，使生產總成本每噸降低9.38%。通過投料方式、攪拌方式、料水比、發酵溫度、發酵時間等工藝參數的優化，以及釀造工藝的在線監測驗證，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，酒體口感更加協調，飲后不易上頭。

豉香型白酒； 液態發酵； 生料發酵； 節能工藝； 低耗工藝

國內的液態法白酒生產工藝在國內和國際上處于先進水平,且相對于固態法釀造更高效節能。其釀造工藝主要是以液態大罐釀造方式為主，原料需經過洗米、蒸煮等工序的預處理之后，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，液態法釀造工藝單位能耗依然較高，且洗米和蒸煮等工藝產生的廢水、廢渣等造成了較大的環境污染，也造成了營養物質的流失，同時存在工藝調控不細致、能耗高、設備自動化難提升等問題。節能降耗是我國國情和社會發展的迫切需求，也是企業應對激烈的市場競爭、原材料及人力成本的不斷攀升和不斷加大的環保壓力的迫切需求[2-3]。通過釀造工藝的革新實現高效、節能、低耗是白酒釀造行業發展的重要方向。液態法酒精釀造工藝技術成熟、質量穩定、效率高，借鑒液態法酒精釀造技術創新白酒釀造工藝是未來的發展趨勢。

生料發酵因世界能源危機、節能環保理念應運而生，最早由日本人提出，應用于釀酒工業。我國的生料發酵研究起步較晚但應用早、發展快，并且隨著酶工程的發展，取得了實質性進展[1]。“生料發酵”是發酵原料不經過高溫蒸煮，而直接通過微生物進行發酵。與傳統熟料發酵相比，生料發酵條件溫和，免除了原料的蒸煮工序，節省了大量的能源及成本費用，從而增強了產品和企業的競爭力[2]。然而，目前豉香型白酒應用的是熟料蒸煮工藝，該工藝穩定，酒體質量好，出酒率穩定。應用生料發酵工藝的同時，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水平實現質的提升。

1 材料與方法

1.1 原料預處理方法的確定

（1）原料預處理方式的選擇：不蒸煮（生料）與蒸煮（熟料）。

（2）采用單因素試驗，分別對比傳統的直接蒸煮和不經蒸煮的生料經過粉碎后，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處理方式較好。

（3）試驗方案設計見表1。

1.2 攪拌方式及參數的確定

表1 原料預處理方式試驗設計

（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）試驗設計見表2。

表2 攪拌方式試驗設計

（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）試驗設計見表3。

表3 投料方式試驗設計

（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）試驗設計見表4。

表4 料水比試驗設計

（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 釀造各參數的確定

（1）各參數：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）試驗設計見表5。

1.6 縮短釀造周期驗證試驗

（1）根據上述試驗方案得出各參數最佳方案后，進行驗證試驗。

（2）在線監測釀造過程中醪液酒度、還原糖、酵母數量等指標。

（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 結果與分析

2.1 原料預處理方法試驗結果與分析

表5 釀造各參數的正交試驗設計

2.1.1 原料蒸煮加熱與不蒸煮粉碎工藝的試驗結果（表6）

表6 原料不同預處理方式的淀粉利用率及口感品評結果

結果分析：

①原料經粉碎至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果均較接近，其中，大米經粉碎至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處理過程所超出的成本。

因此，確定原料預處理的最佳方式為大米經粉碎至40目，不經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濟可行性，原料粉碎40目不經蒸煮的生料成本均低于經蒸煮后的熟料成本，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出先增加后降低的趨勢，粉碎粒度越細，越容易糖化，發酵速度越快，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，豐滿度和協調性好。

表9 不同攪拌方式的酒體口感品評結果

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，且達到了優級的規格，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的生成，故能使齋酒理化指標達到優級的水平。

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，豐滿度和協調性好。

分析：由于生料的米粉未經過蒸煮過程，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，且達到了優級的規格。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方案。

表11 不同投料方式的酒體口感品評結果

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果

結果表明，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，豐滿度和協調性好。

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）

結果分析：由于生料米粉未經過蒸煮過程，其投料后不會出現吸水膨脹現象，故可以通過降低料水比，來降低生產成本，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，導致單位體積內的酶濃度、底物濃度以及酵母數量相對較低，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 釀造各參數正交試驗結果與分析（表16、表17）

通過正交試驗得出，試驗12號方案最優，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）試驗樣結果與分析

表16 釀造工藝參數正交試驗結果

表17 釀造工藝參數試驗的方差分析

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據得出，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）酵母數量變化情況（圖6）

圖6 試驗樣與對照樣酵母數量變化情況

分析：

①從圖6可看出，整個發酵過程中，酵母數量基本維持在108數量級，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，不同稀釋倍數方便數菌所致。

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

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果

表19 生料釀造工藝與傳統熟料釀造工藝齋酒的理化指標

分析：從口感品評結果可以得出，13 d試驗樣總體協調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 結論

3.1 項目結論

該試驗主要通過對原料粉碎目數、攪拌方式、投料方式、料水比及其他各釀造參數等進行探究，原料預處理方式為原料經粉碎至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%。

酒體的口感品評結果：香氣更加濃郁，口味更加醇和，口感醇甜，豐滿度和協調性好。

能夠保證酒體的理化指標達到優級水平，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酒體能耗節約144.01元；即由原來的2875元/t降低至2731元/t；按年產6萬t酒計算，可節約5%的生產成本（8640000元/年）。

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

3.2 項目創新點

（1）在白酒行業內，在保證白酒傳統風味的基礎上，首次成功開發50 m3大罐生料（不蒸煮）釀造工藝，實現傳統液態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%，遠遠高于國內的平均水平（淀粉利用率一般為87%～90%之間），接近國內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，提高生產效率。

3.3 項目展望

（1）在300 m3大罐設計安裝之后，進行更大規模的放大試驗，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，降低企業的環保壓力，實現節能減排。

[1] 沈怡方.白酒生產技術全書[M].北京：中國輕工業出版社,1998：379-385.

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

[3] 黑龍江省輕工業研究所.液態發酵白酒的研究[J].黑龍江發酵,1979(4)：1-16.

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

[5] 阮彩彪,何建,李文華,等.生料發酵技術應用概述[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

優先數字出版時間：2017-08-17；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170817.1357.003.html。