春夏季節(jié)食醋發(fā)酵過(guò)程中的溫度監(jiān)控與分析

夏 蓉，林 浩，卞晶晶，王婷婷

（江蘇恒順醋業(yè)股份有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212043）

作為四大名醋之一的鎮(zhèn)江香醋是我國(guó)典型的傳統(tǒng)釀造調(diào)味食品，其中代表性企業(yè)江蘇恒順醋業(yè)股份有限公司至今有著173年的歷史，產(chǎn)品銷售不但遍及全國(guó)，而且還遠(yuǎn)銷歐美、日本等國(guó)家，在調(diào)味品市場(chǎng)享有很高聲譽(yù)。多年的研究我們發(fā)現(xiàn)，影響傳統(tǒng)釀造調(diào)味食品的因素眾多，除原料外，生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化和技術(shù)參數(shù)進(jìn)一步細(xì)化是提升產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵。醋醅發(fā)酵是制醋工藝中的重要環(huán)節(jié)，也在很大程度上決定了香醋成品的最終口感及風(fēng)味。在食醋發(fā)酵過(guò)程中，微生物的活動(dòng)最直觀表現(xiàn)為產(chǎn)熱，溫度變化是微生物代謝的重要指標(biāo)，如果對(duì)微生物活動(dòng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)溫控情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，并以此指導(dǎo)機(jī)械翻醅，將對(duì)食醋標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、進(jìn)一步提升食醋的品質(zhì)有著重要意義?；诖?，本研究通過(guò)智能溫控系統(tǒng)，在食醋發(fā)酵過(guò)程中全程在線監(jiān)控醋醅溫度狀況，并根據(jù)相應(yīng)情況實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)控制參數(shù)，為實(shí)現(xiàn)智能翻醅奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)在江蘇恒順醋業(yè)股份有份公司手工醋制醋車間進(jìn)行，分別在春末（5.08-29）以及夏季（7.24-8.15）進(jìn)行醋醅溫度監(jiān)控實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)季節(jié)均醋在手工制醋醋醅發(fā)酵中進(jìn)行，分別在醋醅發(fā)酵的不同階段（接種、提熱、過(guò)杓、露底）放置不同數(shù)量的溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)在線溫度監(jiān)控實(shí)驗(yàn)。

1.2 設(shè)備與方法

所采用的溫度檢測(cè)為PT100鉑電阻熱電阻溫度巡檢儀（上儀集團(tuán)），每個(gè)溫度探測(cè)器表面進(jìn)行抗酸化處理，使得溫度探頭可以持續(xù)的在高酸度環(huán)境下進(jìn)行工作，而不影響靈敏度。每個(gè)溫度傳感器所采集到的醋醅溫度可通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至溫度處理模塊，溫度模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并通過(guò)RS232傳輸?shù)街鳈C(jī)中，主機(jī)中設(shè)有信號(hào)采集程序，可實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)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(fā)酵過(guò)程中的21d中，每天24h不間斷的記錄。

圖1 醋醅溫度檢測(cè)系統(tǒng)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(fā)酵缸中分別放置1個(gè)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(guò)杓階段將3根傳感器位置錯(cuò)開，分為3層監(jiān)測(cè)，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(jiān)測(cè)，15cm、30cm、45cm、60cm。

2 結(jié)果與分析

2.1 提熱階段醋醅溫度狀況分析

圖2中實(shí)線為5月份提熱階段醋醅溫度圖，從對(duì)環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)中可以看出，醋醅的溫度在20℃～28℃之間。在固態(tài)發(fā)酵接種初期，醋醅溫度分別在33℃和35℃左右，經(jīng)過(guò)8h左右，即凌晨0點(diǎn)左右，醋醅溫度達(dá)到最高，溫度接近50℃，然后開始自然下降，在第2d 9點(diǎn)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(shí)環(huán)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(shuō)明在春夏季節(jié)，由于受室溫的影響，醋醅中微生物在短時(shí)間內(nèi)可以很快的進(jìn)行繁殖，導(dǎo)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(jiān)控及理化指標(biāo)分析

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)多個(gè)批次多個(gè)發(fā)酵缸均出現(xiàn)了50℃的高溫，這個(gè)是以前從未報(bào)道過(guò)的。以前在溫度監(jiān)測(cè)和相關(guān)報(bào)道中，通常認(rèn)為溫度超過(guò)43℃（特別在提熱和過(guò)杓階段），醋醅發(fā)酵就很難進(jìn)行。在提熱階段對(duì)在以往的研究報(bào)道中，一般認(rèn)為37℃～41℃是醋酸菌的最佳生長(zhǎng)活動(dòng)溫度，當(dāng)溫度超過(guò)41℃時(shí)，醋酸菌很難存活。為了驗(yàn)證醋醅中產(chǎn)酸菌在不同溫度下的生長(zhǎng)情況，本實(shí)驗(yàn)對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行調(diào)整，即在提熱階段，當(dāng)溫度超過(guò)45℃立即開始翻醅，結(jié)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(dāng)溫度超過(guò)45℃即開始強(qiáng)制翻醅，醋醅溫度在一定程度上可以下降，但在非常短時(shí)間內(nèi)又迅速的上升，基本在2h之內(nèi)溫度就上升到45℃，當(dāng)在提熱結(jié)束后也停止溫度控制，醋醅的溫度還是需經(jīng)歷50℃高溫，然后開始自降。

為了進(jìn)一步了解醋醅中微生物在提熱階段的活動(dòng)狀況，本研究對(duì)這個(gè)階段的微生物指標(biāo)和理化指標(biāo)進(jìn)行了比較，研究結(jié)果如附表所示。從附表可以看出，經(jīng)過(guò)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(lái)看，發(fā)現(xiàn)在50℃的高溫下雖然細(xì)菌量不多，但是存留的基本上是醋酸菌，相比之下，同期發(fā)酵的到45℃就翻醅的雜菌很多，醋酸菌卻相對(duì)很少。通過(guò)分析我們認(rèn)為，醋醅發(fā)酵的過(guò)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(jìng)爭(zhēng)又共生的關(guān)系，在這情況下，部分醋酸菌逐漸適應(yīng)了高溫的環(huán)境。但從表中還可以看出，人為降溫后產(chǎn)酸值和酶活均比自然降溫有所提高，通過(guò)分析我們認(rèn)為，醋醅發(fā)酵過(guò)程中一些雜菌也可能參與產(chǎn)酸，導(dǎo)致產(chǎn)酸量增加，但對(duì)最終成品食醋風(fēng)味影響有利還是有弊，需要進(jìn)一步研究。

附表 自然降溫和人為強(qiáng)制降溫醋醅中理化及生化指標(biāo)簡(jiǎn)況Attached table Profiles of vinegar grains in physical,chemical and biochemical indicators during natural cooling and artificially forced cooling process

2.3 過(guò)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(guò)杓階段一個(gè)醋醅缸中醋醅和環(huán)境溫度圖，從圖中可以看出，雖然5月份和7月份外界環(huán)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(wěn)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(shí)，在過(guò)杓的中后期，醋醅上、中、下層開始出現(xiàn)了溫差，上層的溫度比較高，中下層的溫度相對(duì)較低。此外，在圖中還可以觀察到，在過(guò)杓階段，醋醅溫度基本處于持續(xù)上升階段，直到翻醅時(shí)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(xiàn)自降的趨勢(shì)，研究認(rèn)為，可能是醋酸菌在此溫度下活動(dòng)能力較弱，處于暫時(shí)休眠的狀態(tài)，直到翻醅，補(bǔ)充氧氣，溫度下降，醋酸菌再次活躍起來(lái)。

圖4 過(guò)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(guò)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(jiān)控醋醅的溫度，通過(guò)標(biāo)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(dāng)進(jìn)行翻醅時(shí)，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(fā)酵的繼續(xù)進(jìn)行，上次的醋酸菌接觸氧氣，又開始變?yōu)榛钴S，溫度持續(xù)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?yōu)橛缮系较乱来蜗陆?。在露底過(guò)程中，醋醅的溫度一直上下交替，直到露底結(jié)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(jié)論

本文利用智能溫控系統(tǒng)，在春、夏季節(jié)對(duì)食醋發(fā)酵過(guò)程中醋醅溫度進(jìn)行全程不間斷監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能有效地對(duì)醋醅發(fā)酵溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，該系統(tǒng)的建立有利于在食醋的不同發(fā)酵階段監(jiān)測(cè)微生物的活性，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，并可根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行情況建立食醋發(fā)酵預(yù)警系統(tǒng)，有助于確保食醋產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)一步提升食醋的品質(zhì)。

（略）