毛洪川，許德富，陳曉明*，張良，敖宗華，丁海龍，李河

1(西南科技大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng)，621010) 2(瀘州精圣酒業(yè)有限公司，四川 瀘州，646016)3(瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州，646003) 4(國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川 瀘州，646000)5(四川理工學(xué)院 生物工程學(xué)院，四川 自貢，643000)

·生產(chǎn)與科研經(jīng)驗(yàn)·

整粒高粱釀造濃香型白酒新工藝
——高粱預(yù)處理及產(chǎn)酒發(fā)酵研究

毛洪川1，許德富2，3，陳曉明1*，張良3，4，敖宗華3，4，丁海龍3，4，李河5

1(西南科技大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng)，621010) 2(瀘州精圣酒業(yè)有限公司，四川 瀘州，646016)3(瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州，646003) 4(國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川 瀘州，646000)5(四川理工學(xué)院 生物工程學(xué)院，四川 自貢，643000)

利用整粒高粱為原料開(kāi)發(fā)了一套以剝離產(chǎn)酒與生香發(fā)酵為特點(diǎn)的新型濃香型白酒釀造工藝。利用Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法確定了產(chǎn)酒生香工藝高粱預(yù)處理的最佳工藝參數(shù)：甑體容積4.3 m3，每甑投糧量1 300 kg；泡糧水溫70 ℃，泡糧時(shí)間11.3 h，泡糧水位高度17.8 cm；煮糧時(shí)間114 min，復(fù)蒸時(shí)間10 min。最佳產(chǎn)酒發(fā)酵工藝參數(shù)：糖化箱收箱厚度20 cm，收箱糖化時(shí)間20 h；配糟比1∶1；發(fā)酵周期12 d，酒醅酒精含量可達(dá)(11.40±0.30) mL/100g。以整粒高粱為原料可有效改善粉碎高粱、清蒸糠殼等帶來(lái)的噪音、環(huán)境污染問(wèn)題，經(jīng)生產(chǎn)核算能最大限度降低糠殼使用量71%。

產(chǎn)酒發(fā)酵；整粒高粱；濃香型白酒；高粱浸泡；高粱蒸煮

伴隨生活水平的進(jìn)一步提高，消費(fèi)者對(duì)白酒內(nèi)在品質(zhì)的追求愈加強(qiáng)烈，同時(shí)白酒也開(kāi)始朝著淡雅化、低度化、健康化等方向發(fā)展。綠色生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展也愈來(lái)愈受到行業(yè)及國(guó)家的重視。從釀酒工藝出發(fā)，降低釀造過(guò)程中原輔料、能源、人工等的消耗、降低酒體中的異雜味，開(kāi)發(fā)出年輕態(tài)、積極健康的釀酒工藝是整個(gè)釀酒行業(yè)緊迫的任務(wù)。

濃香型大曲酒的釀造工藝已經(jīng)流傳積淀了數(shù)百年，它是一代代勞動(dòng)人民智慧與技巧的結(jié)晶，但是隨著時(shí)代的進(jìn)步，傳統(tǒng)濃香型大曲酒的釀造工藝不可避免地存在局限性。具體表現(xiàn)如下：①丟糟再利用困難、資金投入大，白酒酒糟是釀酒業(yè)的副產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年產(chǎn)白酒酒糟達(dá)2 100萬(wàn)t，其回收處理難度大，需投入的人力及物力成本高[1]。②糠殼清蒸副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境及人體的副作用大，糠殼含有10%～20%左右的多縮戊糖[2]。在清蒸及釀造過(guò)程中它們會(huì)產(chǎn)生較多的醛類物質(zhì)，不僅污染環(huán)境而且危害人體健康。大量使用糠殼一方面容易將邪雜味帶入酒體，另一方面也增大了丟糟的回收利用難度。③酒損大、產(chǎn)酒量低，傳統(tǒng)濃香型大曲酒生產(chǎn)中的配料、拌糧工藝需要將高粱粉與酒醅拌合均勻以便于蒸酒蒸糧，但是酒醅中的酒精分子以及其他的香味成分往往是易揮發(fā)的化合物，翻拌極易造成該類組分的損失，上述狀況在夏季尤其明顯，故傳統(tǒng)生產(chǎn)中的配料拌糧存在酒損大的缺陷。同時(shí)，出窖糟醅加入較多釀酒原輔料，吸收糟醅中的酒精分子和香味成分并殘留其中，也是影響提取的重要因素。在傳統(tǒng)濃香型大曲酒的釀造中，全程使用中高溫大曲作為發(fā)酵劑，釀酒微生物在酒精發(fā)酵過(guò)程中同時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化較多的其他諸如有機(jī)酸等的組分，不能規(guī)避質(zhì)量型發(fā)酵母糟對(duì)酒精發(fā)酵的制約，影響原料出酒率[3-5]。

利用整粒高粱作為釀酒原料可以最大限度地降低輔料糠殼的使用量，理論上可以明顯降低丟糟回收利用的難度。同時(shí)，降低糠殼用量、采用單獨(dú)浸泡清蒸高粱等工藝可以從根本上減少原輔料的邪雜味被引入酒體。同時(shí)采用剝離產(chǎn)酒與生香工藝即組合利用小曲產(chǎn)酒率高、大曲及泥窖生香能力強(qiáng)的特點(diǎn)釀造濃香型白酒可以最大化的縮短釀造周期，提高出酒率，降低酒體邪雜味。

產(chǎn)酒及生香工藝如圖1所示。本研究將就高粱預(yù)處理及產(chǎn)酒發(fā)酵研究部分做相應(yīng)報(bào)道，生香工藝將另文報(bào)道。

圖1 產(chǎn)酒生香雙型發(fā)酵工藝流程圖Fig.1 The flow diagram of alcohol and flavor sdouble fermentation craft

1材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

糯紅高粱：瀘州市宏興糧貿(mào)有限責(zé)任公司；釀酒小曲：四川瀘州華達(dá)生物工程有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

分析天平(CP-214)，奧豪斯儀器(上海)有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥(101-0413)，北京中興偉業(yè)有限公司；4支組精密酒精計(jì)，青縣燕河儀器儀表有限公司。

1.3 高粱預(yù)處理工藝優(yōu)化

以整粒高粱為原料生產(chǎn)濃香型白酒的預(yù)處理包括高粱的浸泡及蒸煮兩個(gè)步驟，根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn),石板窖池容積設(shè)定每甑投糧量為1 300 kg，以蒸酒冷凝熱水浸泡高粱，縮短后期高粱蒸煮時(shí)間。在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)選最佳泡糧工藝條件及最佳蒸煮工藝條件。使用Design Expert8.0.6軟件對(duì)各因素進(jìn)行二次多元回歸擬合，并對(duì)模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，作出相應(yīng)的曲面圖和等高線圖，并對(duì)曲面圖和等高線圖進(jìn)行分析，優(yōu)化泡糧及蒸煮工藝。

1.3.1 高粱泡粱工藝優(yōu)化

以泡糧水溫(A)、泡糧時(shí)間(B)、糧面水位高度(C)為因素。以糧粒含水率(%)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行Box-behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，即設(shè)計(jì)3因素3水平17個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析。因素及水平見(jiàn)表1。

表1 高粱泡粱工藝的因素水平表

1.3.2 高粱蒸煮工藝優(yōu)化

用Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)選最佳蒸煮工藝條件。即以糧食含水率(A)、煮糧時(shí)間(B)、復(fù)蒸時(shí)間(C)為因素。以糧粒裂口率(%)評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)3因素3水平17個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析。因素及水平見(jiàn)表2。

表2 高粱蒸煮工藝的因素水平表

1.4 產(chǎn)酒發(fā)酵參數(shù)優(yōu)化

產(chǎn)酒發(fā)酵以傳統(tǒng)川法小曲酒釀酒工藝為參考，結(jié)合感官分析、利用單因素全實(shí)驗(yàn)的方式確定各季度最佳的糖化培菌指標(biāo)。產(chǎn)酒發(fā)酵主要受小曲糖化培菌、晾堂攤晾等操作影響，同時(shí)發(fā)酵過(guò)程中成分的變化是窖池內(nèi)微生物生長(zhǎng)代謝的結(jié)果，通過(guò)測(cè)定糟醅理化參數(shù)可以判定發(fā)酵狀況的優(yōu)劣[6]。

1.4.1 糧糟糖化培菌參數(shù)分析

以還原糖含量及感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，以糖化箱厚度、糖化時(shí)間2個(gè)因素開(kāi)展2因素4水平的全實(shí)驗(yàn)，厚度設(shè)置為10、15、20、25 cm，糖化時(shí)間水平設(shè)置為12、20、28、36 h。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)置2個(gè)平行，于1、4、7、10月分別開(kāi)展4輪次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)感官及理化分析最終確定各季度下最佳的收箱厚度及糖化時(shí)間。

1.4.2 酒醅理化指標(biāo)分析

糖化結(jié)束后，糧糟經(jīng)攤晾冷卻后先后投入3口相同規(guī)格的石板窖池中進(jìn)行產(chǎn)酒發(fā)酵，從封窖開(kāi)始每間隔12 h測(cè)定一次酒醅溫度，每輪記錄15天。

從入窖開(kāi)始，用取樣器分別于發(fā)酵第3、6、9、12、15天取糟醅并按如下方法測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)：酒醅淀粉含量、酒醅還原糖含量等采用菲林試劑法測(cè)定，酒醅酸度采用酸堿中和滴定測(cè)定，酒醅酒精含量采用蒸餾法配合酒精計(jì)測(cè)定，酒醅水分含量采用恒溫烘干法測(cè)定[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 高粱浸泡工藝的確定

2.1.1 高粱浸泡工藝的Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

高粱浸泡過(guò)程涉及的工藝參數(shù)有泡糧水溫、泡糧時(shí)間、用水量(糧面水位高度)3者，可利用Box-Behnken響應(yīng)面法求得各因素均在較低水平時(shí)的最優(yōu)泡糧工藝參數(shù)組合，從而縮短生產(chǎn)時(shí)間、降低能耗。浸泡高粱BBD設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 高粱浸泡工藝的BBD設(shè)計(jì)響應(yīng)面設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.1.2 浸泡工藝的響應(yīng)面分析

應(yīng)用Design-Expert8.0.6對(duì)表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到含水率對(duì)浸泡水溫(A)、浸泡時(shí)間(B)、糧面水位高度(C)的回歸方程模型：含水率/%=40.57+1.04A+1.24B+2.69C-0.85AB+0.24AC-0.12BC+0.66A2+0.45B2-0.26C2。

圖2 不同因素對(duì)高粱含水率影響的響應(yīng)面曲面圖Fig.2 Response surface plot aboutthe interaction effects of different processes on sorghum`s moisture content

由圖2中等高線及曲面圖可知，泡糧時(shí)間與泡糧水溫的交互作用影響顯著，同時(shí)，高粱含水率伴隨泡糧時(shí)間的延長(zhǎng)或泡糧水溫的增加而增加。當(dāng)浸泡時(shí)間保持在低水平時(shí)，泡糧水溫對(duì)含水率的影響更為顯著。泡糧水位高度與泡糧時(shí)間或泡糧水溫之間的交互影響顯著，并且兩者的影響作用更為相似，在一定范圍內(nèi)，高粱含水率與泡糧時(shí)間或糧面水位高度均表現(xiàn)為正相關(guān)，同時(shí)糧面水位高度對(duì)含水率的影響大于泡糧時(shí)間或泡糧水溫。

2.1.3 浸泡工藝的確定及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

周天銀[9]指出泡糧應(yīng)使糧粒吸水均勻，水分含量達(dá)到43%～45%。為了降低用水量、縮短生產(chǎn)時(shí)間，分別將泡糧時(shí)間、泡糧溫度、糧面水位高度設(shè)置為最小值對(duì)回歸方程求解獲得響應(yīng)值分別為43%、44%、45%時(shí)最優(yōu)泡糧參數(shù)，如表4所示。

在上述優(yōu)化參數(shù)下對(duì)每組最優(yōu)解進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，重復(fù)3次，測(cè)得含水率分別為(43.12±0.26)%、(44.03±0.34)%、(45.07±0.41)%。結(jié)果表明經(jīng)過(guò)響應(yīng)面擬合出的理論值與實(shí)際值較為吻合，證明上述參數(shù)可靠。同時(shí)將上述最優(yōu)解作為泡糧工藝的備用參數(shù)留存，待整合蒸煮工藝后確定最優(yōu)解。

2.2 高粱蒸煮工藝的確定

2.2.1 高粱蒸煮工藝的Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

川法小曲酒高粱的蒸煮分為初蒸、悶水、復(fù)蒸3個(gè)步驟[10]。在本研究中，為了縮短生產(chǎn)時(shí)間、充分利用熱水資源，故將高粱蒸煮改良為兩段式操作，高粱經(jīng)過(guò)浸泡后直接通入蒸汽進(jìn)行煮糧，然后再排出泡糧水復(fù)蒸高粱。李大和[11]認(rèn)為高粱蒸煮的感官標(biāo)準(zhǔn)為熟糧不頂手、已完全柔熟、“陽(yáng)水”少，表面輕泫。出甑后檢查糧食應(yīng)收汗，糧食裂口率達(dá)85%以上即可。

在蒸汽壓力一定時(shí)，蒸煮高粱過(guò)程涉及的工藝參數(shù)有高粱含水率、復(fù)蒸時(shí)間、煮糧時(shí)間3者，同樣可利用Box-Behnken響應(yīng)面法求得各因素均在較低水平時(shí)的最優(yōu)蒸煮工藝參數(shù)，從而縮短生產(chǎn)時(shí)間、減少能源消耗。高粱蒸煮BBD設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 高粱蒸煮工藝BBD設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)安排與結(jié)果

2.2.2 蒸煮工藝的響應(yīng)面分析

應(yīng)用Design-Expert8.0.6對(duì)表5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到裂口率(%)對(duì)含水率(A)、煮糧時(shí)間(B)、復(fù)蒸時(shí)間(C)的回歸方程模型：裂口率/%=90.16+1.04A+8.1B+2.84C+0.073AC-0.55BC+0.33A2-5.49B2-0.62C2。

由圖3可知，僅有復(fù)蒸時(shí)間與煮糧時(shí)間的交互作用極顯著，高粱裂口率隨著復(fù)蒸或煮糧時(shí)間的增加而增加，含水率對(duì)復(fù)蒸或煮糧過(guò)程高粱的裂口率的貢獻(xiàn)不大，故可以不考慮含水率在該范圍內(nèi)對(duì)裂口率的影響。

2.2.3 蒸煮工藝的確定及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了降低能源消耗、縮短生產(chǎn)時(shí)間，以85%糧食裂口率為響應(yīng)面最低優(yōu)化指標(biāo)，分別將含水率、復(fù)蒸時(shí)間、煮糧時(shí)間設(shè)置為最小值對(duì)回歸方程求解獲得最優(yōu)蒸煮參數(shù)為含水率43%，煮糧時(shí)間113.94 min，復(fù)蒸時(shí)間10 min，在此條件下的理論糧食裂口率為85%。在上述優(yōu)化參數(shù)下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，重復(fù)3次測(cè)得裂口率為(85.12±0.44)%。結(jié)果表明經(jīng)過(guò)響應(yīng)面擬合出的理論值與實(shí)際值較為吻合，證明上述參數(shù)可靠。同時(shí)，在此蒸煮條件下糧粒性狀表現(xiàn)為糧粒柔熟，滋潤(rùn)，糧粒裂口大，有利于接種小曲釀酒微生物、便于糖化培菌時(shí)菌絲向糧粒內(nèi)部生長(zhǎng)。

圖3 不同因素對(duì)高粱裂口率影響的響應(yīng)面曲面圖Fig.3 Response surface plot aboutthe interaction effects of different processes on sorghums` cracking ratio

在本工藝中，設(shè)計(jì)采用蒸餾取酒過(guò)程的冷卻熱水泡糧，既回收利用了冷卻熱水、縮短了高粱蒸煮時(shí)間，又實(shí)現(xiàn)了原料的浸泡除雜、除澀，還可以達(dá)到淀粉粒預(yù)膨化等目的。

同時(shí)，整粒高粱自身具有較大的孔隙度，使用它作為釀酒原料可大幅降低輔料糠殼的用量(僅需鋪墊部分甑底，每甑糠殼使用量可最大限度降低71%)，據(jù)實(shí)際調(diào)研，目前糠殼市場(chǎng)售價(jià)約為1 800元/t，按年產(chǎn)1 000 t原酒計(jì)算，新工藝便可減少糠殼使用量525 t，糠殼購(gòu)置成本可節(jié)約費(fèi)用93余萬(wàn)元，以2.4 m3甑容計(jì)，可節(jié)約清蒸糠殼所用蒸汽39.37 t。

2.3 糧糟糖化培菌參數(shù)的確定

根據(jù)酒廠的實(shí)際情況，每甑下糧1 300 kg，高粱經(jīng)蒸煮攤晾冷卻后加小曲糖化培菌。以曲藥為微生物菌種，以熟糧為培養(yǎng)基，接種根霉和酵母等微生物。糖化培菌目的是為糖化產(chǎn)酒獲取一定的酶，從而滿足后期微生物生長(zhǎng)的需要。在熟糧水分一定的情況下，收箱溫度應(yīng)以滿足微生物最適生長(zhǎng)溫度為宜，據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)調(diào)研得知，根霉及酵母等菌最適生長(zhǎng)溫度為30 ℃左右，故本研究將收箱溫度設(shè)定為30 ℃，同時(shí)在不同季節(jié)選擇性的覆蓋糟醅或麻袋進(jìn)行保溫，分別考察糖化箱厚度和糖化時(shí)間對(duì)小曲糖化的影響，以還原糖含量及感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)。

圖4 不同糖化條件下的還原糖含量Fig.4 The changes of reducing sugar under different saccharificationconditions

不同收箱厚度及糖化時(shí)間對(duì)糖化效果的影響見(jiàn)圖4。由圖4可知，糧糟還原糖含量均隨糖化時(shí)間或糖化箱厚度的增加而增加。在較短糖化時(shí)間或薄糖化箱下的培菌狀況均不理想，糟醅還原糖含量較低，表明根霉、酵母等菌復(fù)壯活化程度不高。其可能的原因是糖化箱過(guò)薄不利于保溫，遲遲不能達(dá)到微生物的最適生長(zhǎng)溫度。同時(shí)，由于攤晾過(guò)薄會(huì)占用較大的生產(chǎn)場(chǎng)地，增加勞動(dòng)成本。故就培菌及生產(chǎn)效率而言應(yīng)盡量選擇較厚的糖化箱。不同厚度、糖化時(shí)間下糧糟的感官分析見(jiàn)表6。

表6 不同糖化條件下的感官分析

其中以糖化時(shí)間20 h、糧糟厚度20 cm最佳，其還原糖含量為(2.42±0.14)%，其出箱感官是絨籽，有曲香，無(wú)餿、悶、酒氣，味稍甜微酸，全箱均勻，老嫩符合發(fā)酵的要求。出箱還原糖含量的高低即培菌箱的老嫩，一般認(rèn)為還原糖含量低于1.5%則為嫩箱，同時(shí)一般還原糖含量高于5%則認(rèn)為是老箱。箱老糖化淀粉無(wú)形中損失大，箱老酵母多，發(fā)酵快，影響出酒率[9]，并且長(zhǎng)期的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明緩慢發(fā)酵生產(chǎn)的原酒甜醇香、發(fā)酵快則苦辣麻。嫩箱發(fā)酵過(guò)于遲緩，拖長(zhǎng)生產(chǎn)周期，不利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

2.4 酒醅發(fā)酵參數(shù)分析

產(chǎn)酒發(fā)酵是糧食在根霉菌、酵母菌等微生物的作用下，將糧食中淀粉分解成乙醇的過(guò)程，在本工藝中，首先利用小曲作為糖化發(fā)酵劑，糧食經(jīng)收箱糖化、攤晾冷卻后置入石板窖池中密閉發(fā)酵即可完成產(chǎn)酒發(fā)酵。

2.4.1 產(chǎn)酒發(fā)酵糟醅溫度分析

發(fā)酵溫度是直接反應(yīng)發(fā)酵正常與否的指標(biāo)之一，發(fā)酵溫度要求先升后穩(wěn)，符合前緩、中挺時(shí)間長(zhǎng)，后緩降的變化趨勢(shì)[10]。4輪生產(chǎn)試驗(yàn)的糟醅溫度變化如圖5所示。

圖5 產(chǎn)酒發(fā)酵酒醅溫度變化圖Fig.5 Fermented grains`changes of tempetature in alcohol brewing

由圖5可以看出，4輪產(chǎn)酒發(fā)酵糟醅前期品溫上升較平穩(wěn)，第61 h左右依次達(dá)到平均(37.62±0.86) ℃的最高品溫，此后糟醅溫度逐漸回落并最終穩(wěn)定在(27±1.84) ℃左右。在本研究中酒醅溫度變化情況與傳統(tǒng)工藝中酒醅溫度變化基本一致，符合前緩升，中挺時(shí)間較長(zhǎng)，后緩落的溫度變化特點(diǎn)，故僅就溫度變化情況來(lái)看，本研究所確定的培菌、配料等工藝參數(shù)合理可行。

2.4.2 產(chǎn)酒發(fā)酵糟醅理化分析

本研究較傳統(tǒng)川法小曲酒生產(chǎn)工藝較大幅度地減少了配糟的比例，傳統(tǒng)川法小曲酒糖化培菌配糟量為糧食的3～4倍[9]，在本工藝中特將配糟比改良為1∶1，主要考慮因素如下：⑴產(chǎn)酒發(fā)酵酒醅，下一道工序要配伍進(jìn)入生香發(fā)酵工序，其未發(fā)酵利用的殘余淀粉，還可以在生香發(fā)酵階段得以進(jìn)一步利用。⑵減少配糟數(shù)量可增加窖池單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)酵效率，即相同時(shí)間、同一發(fā)酵容器較傳統(tǒng)工藝可發(fā)酵成熟更多的糟醅，提高窖池的利用率及產(chǎn)能。同時(shí)采用石板窖池作為發(fā)酵容器，可有效降低發(fā)酵積熱避免糟醅升溫過(guò)猛。

在上述配糟比的前提下，考察了產(chǎn)酒發(fā)酵糟醅酸度、還原糖、水分含量、酒精含量等理化指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化情況。以糟醅酒精含量為糟醅發(fā)酵成熟與否的主要標(biāo)志，具體內(nèi)容如下。

2.4.2.1 酒精含量

由圖6可知，在產(chǎn)酒發(fā)酵過(guò)程中，酒醅酒精含量伴隨發(fā)酵時(shí)間的增加而增加。前5天糟醅酒精含量增加較快，當(dāng)發(fā)酵達(dá)到約12天時(shí)糟醅酒精含量達(dá)到最大值(11.40±0.30) mL/100g，酒精含量從第13天開(kāi)始呈下降趨勢(shì)。產(chǎn)酒發(fā)酵旨在主體完成糟醅淀粉的酒精發(fā)酵，縮短發(fā)酵時(shí)間，提高窖池的周轉(zhuǎn)利用率，當(dāng)酒精含量達(dá)到最大值時(shí)應(yīng)考慮結(jié)束產(chǎn)酒發(fā)酵并開(kāi)始進(jìn)入生香發(fā)酵環(huán)節(jié)。綜上所述，在此確定產(chǎn)酒發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)為12 d。

圖6 產(chǎn)酒發(fā)酵酒醅酒精含量變化圖Fig.6 Fermented grains`changes of alcohol in alcohol brewing

2.4.2.2 水分含量

酒醅水分含量變化與酒精含量趨勢(shì)一致，均隨著發(fā)酵時(shí)間的增加而增加。入窖水分含量為(44.03±0.44)%，前4天水分含量增加最快，當(dāng)發(fā)酵進(jìn)行至第10天左右時(shí)，水分含量趨于平穩(wěn)。以12天為一個(gè)發(fā)酵周期，發(fā)酵結(jié)束時(shí)酒醅水分含量為(65.56±0.50)%。

圖7 產(chǎn)酒發(fā)酵酒醅水分含量變化圖Fig.7 Fermented grains`changes of moisture content in alcohol brewing

2.4.2.3 酒醅酸度

在產(chǎn)酒發(fā)酵中，入窖酸度(0.78±0.04) mmol/10 g，在固態(tài)法自然發(fā)酵過(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生各種酸類，它們多伴隨乙醇而生成，故在產(chǎn)酒發(fā)酵中酒醅酸度與酒精含量變化趨勢(shì)大致相同，均隨著發(fā)酵時(shí)間的增加而增加。以12天為一個(gè)發(fā)酵周期，發(fā)酵結(jié)束時(shí)酒醅酸度為(0.97±0.03) mmol/10g。同時(shí)可以看出產(chǎn)酒發(fā)酵階段酸度的絕對(duì)增加量不大，以根霉、酵母菌等為主體的釀酒微生物具有高度的酒精發(fā)酵專一性，致使該階段升酸幅度小而糟醅酒精含量增幅較大。

圖8 產(chǎn)酒發(fā)酵酒醅酸度變化圖Fig.8 Fermented grains changes of acidity in alcohol brewing

2.4.2.4 淀粉

產(chǎn)酒發(fā)酵中淀粉含量呈逐漸降低的趨勢(shì)，入窖淀粉含量為(44.64±0.12)%。較高的淀粉含量有利于酒醅酒精含量的富集，同時(shí)增加淀粉含量在一定程度上可以加快發(fā)酵速率、增加窖池的周轉(zhuǎn)率。結(jié)合圖9分析可知，發(fā)酵前期窖池內(nèi)仍殘存一定的氧氣，根霉、酵母菌等微生物主要以有氧呼吸、生長(zhǎng)繁殖為主，此時(shí)曲線斜率最大、淀粉消耗速度最快。當(dāng)發(fā)酵至48 h時(shí)，根霉菌因缺氧而衰老死亡，酵母菌則轉(zhuǎn)入主體厭氧酒精發(fā)酵，整個(gè)糟醅體系淀粉含量開(kāi)始平穩(wěn)且迅速的下降。發(fā)酵至第9天時(shí)，淀粉消耗速率開(kāi)始減小，結(jié)合圖6酒精含量分析可知，此時(shí)糟醅體系產(chǎn)酒發(fā)酵進(jìn)程開(kāi)始減緩，整個(gè)糟醅體系即將步入以生香發(fā)酵為主的發(fā)酵階段。

圖9 產(chǎn)酒發(fā)酵酒醅淀粉含量變化圖Fig.9 Fermented grains`changes of starch in alcohol brewing

2.4.2.5 還原糖

酒醅中糖類的變化情況能間接地反應(yīng)窖池中產(chǎn)酒精狀況，還可以特征性地反應(yīng)窖池中微生物的生長(zhǎng)消亡狀況。由圖10可知，還原糖含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。入窖還原糖含量為(2.12±0.12)%，與周天銀[5]所總結(jié)較一致。在第3天時(shí)還原糖含量增加至頂峰值，分別為(6.84±0.04)%、(7.01±0.04)%、(8.16±0.03)%、(7.35±0.04)%，在第15天時(shí)其含量分別降低至(2.00±0.05)%、(1.65±0.04)%、(1.44±0.03)%、(1.54±0.03)%。這可能是發(fā)酵起始酒醅中含有大量R.oryzae，其糖化作用將大顆粒淀粉物質(zhì)水解成還原糖類物質(zhì)[12]，使得酒醅中還原糖含量增加，從而促進(jìn)酵母的生長(zhǎng)繁殖。發(fā)酵3天后，由于微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)消耗還原糖，使得還原糖含量呈下降趨勢(shì)。

圖10 產(chǎn)酒發(fā)酵酒醅還原糖含量變化圖Fig.10 Fermented grains`changes of reducing sugar in alcohol brewing

3 結(jié)論

以純整粒高粱為釀酒原料開(kāi)發(fā)出了一套產(chǎn)酒與生香剝離的雙型釀酒工藝：利用Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法確定了最佳的高粱預(yù)處理工藝參數(shù)為每甑投糧量1 300 kg；泡糧水溫70 ℃；泡糧時(shí)間11.3 h；泡糧水位高度17.8 cm；煮糧時(shí)間114 min；復(fù)蒸時(shí)間10 min。以整粒高粱為原料可有效改善粉碎高粱、清蒸糠殼等帶來(lái)的噪音、環(huán)境污染問(wèn)題，經(jīng)生產(chǎn)核算能最大限度降低糠殼使用量71%。

通過(guò)1、4、7、10月分別開(kāi)展的四輪次產(chǎn)酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn)后確定最佳產(chǎn)酒發(fā)酵工藝參數(shù)：收箱厚度20 cm，收箱糖化時(shí)間20 h；配糟比1∶1；發(fā)酵周期12 d，酒醅酒精含量可達(dá)(11.40±0.30) mL/100g，產(chǎn)酒發(fā)酵成熟的糟醅拌合堆積母糟后置入濃香泥窖發(fā)酵即可完成生香發(fā)酵過(guò)程，生香發(fā)酵及原酒理化分析請(qǐng)見(jiàn)后續(xù)報(bào)道。

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Sorghums pretreatment and alcohol brewing for development of Luzhou flavor liquor by using intact sorghums as raw material

MAO Hong-chuan1, XU De-fu2,3, CHEN Xiao-ming1*, ZHANG Liang3,4,AO Zong-hua3,4, DING Hai-long3,4, LI He5

1(School of Life Science and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621000, China)2(Luzhou Jing Shen Liquor Group Co., Ltd, Luzhou 64600, China) 3(Luzhou LaoJiao Co.,Ltd, Luzhou 646003, China)4(National Engineering Research Center of Solid-state Brewing, Luzhou 646000, China)5(College of Bioengineering, Sichuan University of Science and Engineering, Zigong 643000, China)

A new brewing craft for Luzhou flavor liquor using intact sorghums as raw material was developed, wherein the alcohol brewing process was separated from fragrances generation. Using Box-Behnken response surface methodology,the pretreatment of intact sorghums for alcohol brewing and aroma-producing craft were optimized as follows: the volume of caldron was 4.3 m3, the amount of the material was 1 300 kg,the sorghums were soaked in water at 70 ℃ for 11.3 h, water depth was 17.8 cm. The sorghums were boiled for 114 min and steamed for 10 min. Besides, parameters for alcohol brewing were as follows: the height of saccharification box was 20 cm, the time of Saccharification and fermentation was 20 h and 12 d respectively. The proportion of intact sorghums to distilled grains was 1∶1. By using this new technology, the final alcohol content of fermented grains could reach (11.40±0.30) mL/100 g. Taking the intact sorghums as raw materials could effectively solve a set of problems, such as the noise and pollution during crushing sorghum and steaming grainshells. With those improvements, the new craft could reduce usage of grain shells by 71% at most.

alcohol brewing; intact sorghum; Luzhou flavour liquor; soaking sorghums; steaming sorghums

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702018

碩士研究生(陳曉明教授為通訊作者，E-mail：chenxiaoming@swust.edu.cn)。

四川省科技應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目《濃香型白酒釀酒原料前處理方式對(duì)白酒質(zhì)量和安全性影響的研究》(2016JY0025)

2016-09-14，改回日期：2016-10-26