郭蕾，李長(zhǎng)江，孫浩，孫秋婉，洪厚勝,*

(1.南京工業(yè)大學(xué) 生物與制藥工程學(xué)院，南京 211816；2.南京工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院，南京 211816；3.南京匯科生物工程設(shè)備有限公司，南京 210009)

食醋是人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛應(yīng)用的酸性調(diào)味品，在我國(guó)有著悠久的歷史，因地域差異，各具鮮明特色。固態(tài)發(fā)酵制醋是以富含淀粉的谷物、薯類等農(nóng)產(chǎn)品為原料，以大曲、麩曲、酒曲等為糖化發(fā)酵劑，使物料在固體形態(tài)下進(jìn)行有氧或厭氧發(fā)酵的生產(chǎn)工藝[1-2]。固態(tài)發(fā)酵食醋風(fēng)味優(yōu)良，不僅具有獨(dú)特的色、香、味、體，而且具有多種藥用功能和營(yíng)養(yǎng)保健功效，早已成為國(guó)內(nèi)主流工藝[3]。

但目前傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵釀醋技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備仍存在很多弊端，如生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、環(huán)境衛(wèi)生條件差、易受季節(jié)變化影響、勞動(dòng)強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率低、發(fā)酵周期長(zhǎng)等。針對(duì)上述問(wèn)題，研發(fā)自動(dòng)化、機(jī)械化的固態(tài)發(fā)酵設(shè)備以及進(jìn)一步放大用于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的反應(yīng)器具有十分重要的意義。目前固態(tài)反應(yīng)器已有淺盤式反應(yīng)器、填充床式反應(yīng)器、轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器等[4]，但適用于食醋固態(tài)發(fā)酵的反應(yīng)器報(bào)道較少。宋春雪等[5]設(shè)計(jì)了立式固態(tài)發(fā)酵設(shè)備，利用了立體空間，提高了集約化程度；張林[6]設(shè)計(jì)了一種臥式轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)釀醋設(shè)備，解決了釀醋過(guò)程中所需設(shè)備多、填充系數(shù)低、浪費(fèi)資源等問(wèn)題；王文秀等[7]設(shè)計(jì)了一種將入料、出料、接種、發(fā)酵、淋醋等工藝集成的轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器，初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化與一體化；李楊等[8]將葡萄酒旋轉(zhuǎn)發(fā)酵罐和固態(tài)醋釀造工藝結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種集多道工序于一體的固態(tài)醋旋轉(zhuǎn)發(fā)酵設(shè)備，縮短了發(fā)酵周期，提高了出品率；顏文鳳[9]設(shè)計(jì)出了一種可將發(fā)酵時(shí)間縮短、提升經(jīng)濟(jì)效益的半封閉式多功能固態(tài)發(fā)酵罐。上述研究為食醋的自動(dòng)化、機(jī)械化生產(chǎn)提供了解決思路，但在產(chǎn)業(yè)化放大食醋固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的層面上研究頗少。本文根據(jù)銀建中等[10]提出的幾何相似性原則并以轉(zhuǎn)鼓式生物反應(yīng)器為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化放大研究，設(shè)計(jì)出容積為3 m3、18 m3和36 m3的3款食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)主要理化指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，探索其發(fā)酵過(guò)程中的變化規(guī)律，以達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的目的。

1 材料與方法

1.1 材料

大米、麩皮、稻殼：市售；耐高溫α-淀粉酶(酶活20000 U/g)、葡萄糖淀粉酶(酶活200000 U/g)：山東隆科特酶制劑有限公司；活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；大曲粉：河北容城縣恒潤(rùn)酒曲廠；醋酸菌粉：濟(jì)寧玉園生物科技有限公司。

1.2 試劑與儀器

氫氧化鈉(分析純)：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；酚酞(分析純)：天津化學(xué)試劑研究所。

1000 W調(diào)節(jié)式萬(wàn)能電爐 南通市長(zhǎng)江光學(xué)儀器有限公司；79-1型磁力加熱攪拌器 江蘇中大儀器科技有限公司；PHS-3C型精密pH計(jì) 上海雷磁儀器廠；100 ℃溫度計(jì)；0.1%酒精計(jì)。

1.3 主要設(shè)備

本研究利用南京匯科生物工程設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)的臥式滾筒固態(tài)發(fā)酵罐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，食醋釀造反應(yīng)器系統(tǒng)實(shí)物見圖1～圖3。

圖1 3 m3食醋釀造反應(yīng)器系統(tǒng)實(shí)物照片F(xiàn)ig.1 The photo of 3 m3 vinegar brewing reactor system

圖2 18 m3食醋釀造反應(yīng)器系統(tǒng)實(shí)物照片F(xiàn)ig.2 The photo of 18 m3 vinegar brewing reactor system

圖3 36 m3食醋釀造反應(yīng)器系統(tǒng)實(shí)物照片F(xiàn)ig.3 The photo of 36 m3 vinegar brewing reactor system

3種規(guī)模食醋釀造反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)比見表1。

表1 3種規(guī)模反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)比Table 1 The comparison of structural parameters of three scale reactors

1.4 實(shí)驗(yàn)工藝與方法

“前液后固”法工藝流程簡(jiǎn)圖見圖4。

圖4 “前液后固”法工藝流程簡(jiǎn)圖Fig.4 The process flow chart of “l(fā)iquid-solid” fermentation method

1.4.1 原料的選擇

原料選擇經(jīng)過(guò)篩選的優(yōu)質(zhì)大米、麩皮、稻殼、全小麥制作的大曲。

1.4.2 調(diào)漿液化和糖化

向三化罐中加入足量水，加水量通過(guò)流量計(jì)計(jì)量，同時(shí)開啟攪拌，打開蒸汽升溫，水溫在45 ℃左右加入大米。碎米通過(guò)絞龍和氣流輸送系統(tǒng)送入三化罐中，邊加米邊攪拌。開啟外半管蒸汽加熱閥，待三化罐中溫度升至60 ℃時(shí)加入耐高溫α-淀粉酶，繼續(xù)將溫度升至95～98 ℃，維持1 h左右。碘試法檢驗(yàn)液化徹底后關(guān)閉蒸汽閥門，開啟外半管冷卻水閥降溫至60 ℃，加入糖化酶，保溫50～60 ℃糖化1 h左右，無(wú)水酒精法判斷糖化徹底后，打開自來(lái)水閥向三化罐中加入自來(lái)水，將糖化醪溫度降至35 ℃左右，加入活性干酵母和大曲粉攪拌均勻，將糖化醪泵入酒精發(fā)酵罐進(jìn)行酒化。

1.4.3 米酒發(fā)酵

糖化醪泵入米酒發(fā)酵罐中，設(shè)定發(fā)酵溫度(31±1) ℃，自動(dòng)控溫發(fā)酵；發(fā)酵2～4 d，酒精濃度達(dá)到10%～12%停止發(fā)酵。

1.4.4 食醋的固態(tài)發(fā)酵

通過(guò)帶變頻器調(diào)速的定量絞龍，將麩皮、稻殼、大曲、醋酸菌粉4種原料經(jīng)由混料絞龍混合后，再通過(guò)氣流輸送進(jìn)入固態(tài)醋發(fā)酵罐進(jìn)料人孔；固態(tài)料投料結(jié)束后，由管道將成熟酒醪泵入固態(tài)罐。轉(zhuǎn)動(dòng)固態(tài)罐，基本混勻之后，取樣檢測(cè)醋醅中酒精濃度，根據(jù)酒精濃度計(jì)算加水量使醅料酒精濃度控制在6%～8%，完成初始制醅開始醋酸發(fā)酵。醋酸發(fā)酵階段，表層通風(fēng)常開，約每日轉(zhuǎn)罐1次，轉(zhuǎn)罐時(shí)開深層通風(fēng)約20 min，打開控溫水閥，溫度設(shè)置為約40 ℃自動(dòng)控溫，當(dāng)酒精度<0.5%時(shí)，醋酸發(fā)酵結(jié)束，進(jìn)行加鹽后熟。以加入輔料當(dāng)天記為0 d，固態(tài)發(fā)酵開始后每日定時(shí)打開出醋閥分別從5個(gè)出醋管中各取50 mL醪液，混勻后進(jìn)行理化指標(biāo)測(cè)定。

1.5 理化指標(biāo)的測(cè)定

總酸：參考國(guó)標(biāo)GB 5009.225-2016，用酸堿滴定法測(cè)定；酒精度：參考國(guó)標(biāo)GB/T 12456-2008，用酒精計(jì)法測(cè)定。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel和Origin 2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 m3固態(tài)發(fā)酵罐食醋發(fā)酵過(guò)程中酒精度和酸度變化趨勢(shì)

圖5 3 m3固態(tài)罐中酒精度和酸度變化Fig.5 Changes of alcohol and acidity in 3 m3 solid tank

總酸是食醋中各種酸性物質(zhì)的總量，其含量是發(fā)酵過(guò)程中的一個(gè)重要理化指標(biāo)，是檢驗(yàn)發(fā)酵是否完成的標(biāo)志[11]?？偹嶙兓厔?shì)與代鑫鵬[12]在自動(dòng)化機(jī)械發(fā)酵食醋過(guò)程中品質(zhì)變化規(guī)律的研究一文中基本一致，呈先快速上升后緩慢上升的趨勢(shì)。酒精體積分?jǐn)?shù)在發(fā)酵0～2 d內(nèi)快速增加，第2天達(dá)到最高值，隨后逐漸下降，這與張奶英等[13]對(duì)四川麩醋發(fā)酵過(guò)程中酒精變化趨勢(shì)的研究基本一致。由圖5可知，3 m3固態(tài)罐固態(tài)釀醋第1#批發(fā)酵完成時(shí)，酸度為7.32 g/dL；第2#批發(fā)酵完成時(shí)，酸度為7.2 g/dL；第3#批發(fā)酵完成時(shí)，酸度為6.96 g/dL；第4#批發(fā)酵完成時(shí)，酸度為7.14 g/dL，發(fā)酵終止酸度差異的原因是初始酒精濃度不同，初始酒精濃度與最終酸度成正比，且酒精濃度與酸度的總值維持大致恒定；第2#批發(fā)酵初始，酒精度和酸度都低于第1#批，可能原因是對(duì)輔料干蒸時(shí)，蒸汽通入量過(guò)大，多余蒸汽冷凝水將底物濃度稀釋。第3#批歷時(shí)15 d發(fā)酵才結(jié)束，可能原因是液態(tài)醋酸種子對(duì)3 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器醋酸發(fā)酵有抑制作用。4批實(shí)驗(yàn)產(chǎn)酸速率最高時(shí)間段均為2～4 d，且產(chǎn)酸速率穩(wěn)定，同時(shí)隨著發(fā)酵周期的延長(zhǎng)，原料利用率越來(lái)越高。4批實(shí)驗(yàn)發(fā)酵到中后期產(chǎn)酸速率減緩，分析可能是到了發(fā)酵后期，由于有機(jī)酸的累積和大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗，各種微生物的代謝活動(dòng)變得遲緩，因此總酸含量呈緩慢上升趨勢(shì)。

2.2 18 m3固態(tài)發(fā)酵罐食醋發(fā)酵過(guò)程中酒精度和酸度變化趨勢(shì)

圖6 18 m3固態(tài)罐中酒精度和酸度變化Fig.6 Changes of alcohol and acidity in 18 m3 solid tank

由圖6可知，第1#批發(fā)酵第28天酒精度已低于0.5%，第2#批發(fā)酵第22天酒精度已低于0.5%，第3#批發(fā)酵第31天酒精度已低于0.5%，第4#批發(fā)酵第19天酒精度已低于0.5%，可見隨著工藝條件的不斷改進(jìn)，醋酸發(fā)酵周期逐漸縮短，其中第3#批發(fā)酵周期延長(zhǎng)，其原因在于醋酸菌粉與酒醪一同泵入反應(yīng)器內(nèi)，此時(shí)酒精的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到了11%，較高的酒精含量抑制了醋酸菌的活性，另外，分批補(bǔ)料泵入酒醪的時(shí)間點(diǎn)不佳，酒醪的加入使酒精含量再次達(dá)到一個(gè)較高值，醋酸菌再次受到抑制，間接影響了產(chǎn)酸量；醋酸菌粉的投料量較少，醋酸是乙醇在醋酸菌的作用下轉(zhuǎn)化而來(lái)的，醋酸菌粉的量直接關(guān)系到醋酸的產(chǎn)量；發(fā)酵前期未轉(zhuǎn)動(dòng)反應(yīng)器，因?yàn)楣虘B(tài)物料中O2的補(bǔ)充需要將物料翻動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)罐體過(guò)程中使之與空氣充分接觸，將物料中存儲(chǔ)的CO2置換掉，達(dá)到補(bǔ)充物料中O2的目的，從而保證醋酸菌的正常生長(zhǎng)繁殖。第3#批實(shí)驗(yàn)中酒精度和總酸在個(gè)別時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)大起大落的趨勢(shì)，一個(gè)原因是在發(fā)酵到第8天時(shí)補(bǔ)入剩余的酒醪和稻殼，造成酒精度的再次升高，食醋原料的加入，增加了發(fā)酵液的體積，間接地減少了總酸的質(zhì)量濃度；另一個(gè)原因是發(fā)酵第15天，通過(guò)加水降低酒精度，預(yù)期緩解高酒精度形成的底物抑制，效果不明顯?？傮w來(lái)說(shuō)，通過(guò)不斷地優(yōu)化工藝，18 m3固態(tài)罐生產(chǎn)周期縮短。第1#批發(fā)酵終止時(shí)，酸度為6.04 g/dL；第2#批發(fā)酵終止時(shí)，酸度為5.52 g/dL；第3#批發(fā)酵終止時(shí)，酸度為6.02 g/dL；第4#批發(fā)酵終止時(shí)，酸度為5.98 g/dL，最終酸度低分析可能是季節(jié)因素，已有研究表明，鎮(zhèn)江香醋在夏季的產(chǎn)酸量是一年四季中最低的[14-15]。4批實(shí)驗(yàn)中均在醋酸發(fā)酵階段后期總酸含量上升趨勢(shì)減緩，分析可能是因?yàn)榇姿峋谝掖疾淮嬖诘那闆r下，NADP(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)、NADH2的抑制作用被解除，乙酰CoA合成酶被激話，從而分解基質(zhì)中的乙酸。

2.3 36 m3固態(tài)發(fā)酵罐食醋發(fā)酵過(guò)程中酒精度和酸度變化趨勢(shì)

圖7 36 m3固態(tài)罐中酒精度和酸度變化Fig.7 Changes of alcohol and acidity in 36 m3 solid tank

由圖7可知，從36 m3固態(tài)發(fā)酵罐食醋發(fā)酵過(guò)程中酒精含量的變化看，酒精含量呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，這種趨勢(shì)與衡小成等[16]對(duì)川南麩醋理化指標(biāo)變化規(guī)律研究一文相似。4批實(shí)驗(yàn)中總酸呈先快速增長(zhǎng)后緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，與王超等[17]對(duì)鎮(zhèn)江香醋醋酸發(fā)酵過(guò)程中理化指標(biāo)的動(dòng)態(tài)分析研究一文中變化規(guī)律一致。第1#批和第2#批發(fā)酵第27天酒精度已低于0.5%，第3#批發(fā)酵第19天酒精度已低于0.5%，第4#批發(fā)酵第25天酒精度已低于0.5%，可看出隨著工藝過(guò)程的不斷優(yōu)化，固態(tài)發(fā)酵罐完成酒精向醋酸徹底轉(zhuǎn)化的時(shí)間逐漸縮短，固態(tài)反應(yīng)器生產(chǎn)效率越來(lái)越高，第3#批發(fā)酵周期縮短，原因在于第11天時(shí)醋液通過(guò)篩板抽出1000 L?？傮w來(lái)說(shuō)，36 m3固態(tài)罐生產(chǎn)周期穩(wěn)定，工藝基本成熟。第1#批發(fā)酵終止時(shí)，酸度為6.84 g/dL；第2#批發(fā)酵終止時(shí)，酸度為6.06 g/dL；第3#批發(fā)酵終止時(shí)，酸度為5.88 g/dL；第4#批發(fā)酵終止時(shí)，酸度為6.24 g/dL，4批實(shí)驗(yàn)中最終酸度不同在于初始酒精度和補(bǔ)充不同濃度的液態(tài)醋。在發(fā)酵的第1～2 d，酒精度略有增加，酸度增加緩慢，是因?yàn)榻湍妇杏谢盍?，麩皮中淀粉被大曲糖化劑降解成酵母能利用的糖，隨后酵母因糖分耗盡而活力減弱，充分的氧氣與酒精原料使醋酸菌大量增殖，酒精度漸降，酸度上升。發(fā)酵的第3～6 d醋酸增長(zhǎng)速率較快，第25天左右酒精轉(zhuǎn)化基本完成，加鹽終止發(fā)酵。

2.4 3 m3、18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)對(duì)比

從上述3 m3、18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器共12批次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中選取發(fā)酵穩(wěn)定的3批次進(jìn)行比較，結(jié)果見圖8。

圖8 3 m3、18 m3和36 m3反應(yīng)器的產(chǎn)酸量對(duì)比Fig.8 Comparison of acid production in 3 m3，18 m3and 36 m3 reactors

由圖8可知，3 m3反應(yīng)器醋酸固態(tài)發(fā)酵時(shí)間為9 d，18 m3反應(yīng)器醋酸固態(tài)發(fā)酵時(shí)間為19 d，36 m3反應(yīng)器醋酸固態(tài)發(fā)酵時(shí)間為25 d，表明小容積的食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)生產(chǎn)周期更短；3 m3、18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器在前2 d產(chǎn)酸速率相同且平緩，表明醋酸菌處于啟動(dòng)狀態(tài)，以糖化、酒化發(fā)酵為主。3 m3反應(yīng)器醋酸在2～4 d產(chǎn)酸速率高，18 m3和36 m3反應(yīng)器醋酸固態(tài)發(fā)酵時(shí)間均在3～6 d產(chǎn)酸速率高，表明在大容積的食醋釀造反應(yīng)器系統(tǒng)中，醋酸的生長(zhǎng)繁殖過(guò)程需要更長(zhǎng)時(shí)間，生長(zhǎng)增殖過(guò)程時(shí)間的加長(zhǎng)提高了原料中淀粉的利用率；3 m3反應(yīng)器中，醋酸均以接近每天1 g/dL的速度增長(zhǎng)，而18 m3反應(yīng)器中，酸度的增長(zhǎng)速度時(shí)升時(shí)降，原因在于酒精度低于3%進(jìn)行補(bǔ)酒醪和稻殼處理，以補(bǔ)充碳源加快醋酸后期發(fā)酵。3 m3、18 m3和36 m3反應(yīng)器醋酸產(chǎn)酸速率較高，時(shí)間均為3 d，但18 m3反應(yīng)器最終酸度低的原因是液化、糖化、酒化和醋化過(guò)程不徹底，可發(fā)酵性原料沒(méi)有徹底轉(zhuǎn)化，醋酸發(fā)酵到后期反應(yīng)速度變緩，表明醋酸產(chǎn)物的積累和底物的消耗對(duì)食醋固態(tài)發(fā)酵有抑制作用。3 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)淀粉轉(zhuǎn)化率高，原因可能是3 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)體積小，物料層高度低，通入空氣能更好地在物料層擴(kuò)散，提高了淀粉轉(zhuǎn)化為醋酸的轉(zhuǎn)化率。而且18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)的生產(chǎn)能力比3 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)低約15%，這是反應(yīng)器放大后發(fā)酵周期延長(zhǎng)所致。

2.5 食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)放大結(jié)果對(duì)比

本文固態(tài)發(fā)酵罐食醋發(fā)酵探索采用“前液后固”工藝，選取山東富氏食品有限公司某批次實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與本文固態(tài)罐食醋發(fā)酵進(jìn)行對(duì)比。實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為：食醋釀造時(shí)間30 d，產(chǎn)物以3.5 g/dL食醋計(jì)，每1 kg主原料可轉(zhuǎn)化為10 kg食醋，發(fā)酵池為1.5 m×23.7 m×0.6 m長(zhǎng)條形水泥發(fā)酵池，每批產(chǎn)醋18000 kg。比較傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備、3 m3、18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 各生產(chǎn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Table 2 Comparison of experimental results of various production equipment

由表2可知，與傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備相比，3 m3、18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)的單位主原料產(chǎn)醋量均有提升，容積越大，生產(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，單位主原料產(chǎn)醋量越低。本次實(shí)驗(yàn)是18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)的初步探索實(shí)驗(yàn)，使醋酸固態(tài)發(fā)酵單位主原料產(chǎn)醋量下降，相比傳統(tǒng)設(shè)備沒(méi)有明顯的提升，因?yàn)閺膶?shí)驗(yàn)室規(guī)模到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，最主要的難題是生物反應(yīng)器的放大問(wèn)題，原因在于隨著反應(yīng)器的放大，物料的流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)等影響因素會(huì)發(fā)生變化[18]。因此需進(jìn)一步優(yōu)化基于18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)的發(fā)酵工藝和設(shè)備結(jié)構(gòu)。具體將需要繼續(xù)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化：

(1)原料預(yù)處理方式、淀粉酶和大曲的添加量等工藝參數(shù)的優(yōu)化。

(2)酒精發(fā)酵溫度、酒精發(fā)酵時(shí)間、酵母接種量、酒精發(fā)酵物料混合方式等工藝參數(shù)的優(yōu)化。

(3)醋酸固態(tài)發(fā)酵溫度、醋酸菌接種量、醋酸固態(tài)發(fā)酵物料混合方式、通氣量等工藝參數(shù)的優(yōu)化。若優(yōu)化發(fā)酵工藝后，36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)的發(fā)酵時(shí)間縮短至20 d，將能大幅度地提高產(chǎn)能。既能實(shí)現(xiàn)食醋固態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)業(yè)化，又能改善生產(chǎn)環(huán)境，降低人工成本，對(duì)食醋行業(yè)有巨大的促進(jìn)作用。

3 結(jié)論與展望

本文研究了臥式滾筒反應(yīng)器發(fā)酵食醋過(guò)程中主要理化指標(biāo)的變化規(guī)律，對(duì)反應(yīng)器性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示：

利用3 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，歷時(shí)9 d，發(fā)酵完成，最終得酸度為7.5 g/dL，投入主糧90 kg，折算成3.5 g/dL的醋總量為1185.3 L；18 m3固態(tài)發(fā)酵罐的發(fā)酵周期為20 d左右，最終酸度為6.06 g/dL，投入主糧700 kg，得3.5 g/dL的醋7861 L；36 m3固態(tài)發(fā)酵罐發(fā)酵25 d結(jié)束，最終酸度為6.24 g/dL，投入1200 kg主糧，得3.5 g/dL的食醋約12600 L。

對(duì)比3 m3、18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)。3 m3的食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)生產(chǎn)周期更短，產(chǎn)量更高；將3 m3放大至18 m3和36 m3的食醋釀造反應(yīng)器系統(tǒng)時(shí)，醋酸菌的生長(zhǎng)繁殖需要更長(zhǎng)時(shí)間，提高大型反應(yīng)器生產(chǎn)效率是進(jìn)一步研究的重要課題。

與傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備相比，3 m3、18 m3和36 m3食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)的單位主原料產(chǎn)醋量均有提升，但目前反應(yīng)器容積越大，生產(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，單位主原料產(chǎn)醋量越低，食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器系統(tǒng)的工藝與設(shè)備都必須進(jìn)一步優(yōu)化研究。

以上3種不同規(guī)模的臥式滾筒固態(tài)反應(yīng)器發(fā)酵食醋可對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控溫，對(duì)醋醅的含氧量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，大大改善了勞動(dòng)環(huán)境，穩(wěn)定了食醋的質(zhì)量，縮短了發(fā)酵周期，節(jié)省了勞動(dòng)成本。本研究結(jié)果為反應(yīng)器固態(tài)法釀醋產(chǎn)業(yè)化放大提供了數(shù)據(jù)參考和技術(shù)支撐，接下來(lái)將進(jìn)一步優(yōu)化該固態(tài)發(fā)酵工藝，努力實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)食醋釀造過(guò)程中微生物功能可控、釀造過(guò)程可控和產(chǎn)品品質(zhì)可控3個(gè)目標(biāo)。然而新型食醋固態(tài)釀造反應(yīng)器的優(yōu)化是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、功能的多樣化、智能化等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都需要我們堅(jiān)持不懈地探索。