圓盤制曲機(jī)在濃醬兼香型白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用

曹敬華，張明春，朱正軍，伍洋，陳茂彬*

(1.湖北工業(yè)大學(xué)湖北省工業(yè)微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430068；2.湖北白云邊酒業(yè)股份有限公司，湖北松滋434200)

圓盤制曲機(jī)在濃醬兼香型白酒生產(chǎn)中的應(yīng)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(yè)大學(xué)湖北省工業(yè)微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430068；2.湖北白云邊酒業(yè)股份有限公司，湖北松滋434200)

以圓盤制曲機(jī)作為濃醬兼香型白酒高溫堆積的場(chǎng)地，從堆積酒醅的堆積時(shí)間、理化指標(biāo)、微生物數(shù)量、原酒酒質(zhì)以及出酒率等方面與傳統(tǒng)場(chǎng)地堆積工藝進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，從第二輪到第七輪的釀造過(guò)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(shì)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(nèi)逐漸增加，淀粉含量在31.3～15.1 g/100 g范圍內(nèi)緩慢下降；圓盤堆積酒醅中酵母菌數(shù)量（1.5×107CFU/g）優(yōu)于傳統(tǒng)堆積（8×105CFU/g），細(xì)菌數(shù)量變化趨勢(shì)一致；圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積的全年出酒率分別為37.2%和36.4%，酒質(zhì)相似。圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積的酒醅品質(zhì)差別不明顯，在保證釀酒質(zhì)量和產(chǎn)量的同時(shí)，圓盤堆積工藝各輪次堆積時(shí)間平均縮短了14 h。

圓盤制曲機(jī)；白酒；高溫堆積

堆積發(fā)酵工序是大曲酒工藝中罕見(jiàn)的獨(dú)特方式，由于高溫大曲中基本上沒(méi)有酵母，發(fā)酵產(chǎn)酒所需要的酵母要靠堆積過(guò)程進(jìn)行網(wǎng)羅和富集[1]，堆積結(jié)束時(shí)，不但活菌數(shù)大量增加，微生物種類也有明顯增加[2]。有研究結(jié)果表明，在堆積過(guò)程中酵母數(shù)量實(shí)現(xiàn)了顯著性的增長(zhǎng)，而且增長(zhǎng)速度比細(xì)菌和霉菌快[3]，同時(shí)，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(chǎn)生醬香物質(zhì)的重要條件，生產(chǎn)過(guò)程通過(guò)堆積積累大量香味物質(zhì)及香味的前體物質(zhì)，為下一道發(fā)酵工序產(chǎn)香、提質(zhì)創(chuàng)造了必要條件。

可以說(shuō)堆積發(fā)酵工序是兼香型白酒或醬香型白酒生產(chǎn)過(guò)程中不可忽略的重要環(huán)節(jié)，對(duì)白酒風(fēng)格的形成十分關(guān)鍵[4]。目前，生產(chǎn)企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)的堆積方式，一般是將酒醅運(yùn)至堆積場(chǎng)地收成圓錐形堆，經(jīng)3 d左右的堆積后入窖池發(fā)酵[5-6]，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于第四、五、六、七輪次處于全年氣溫最低的季節(jié)，堆積的酒醅降溫快，還會(huì)出現(xiàn)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(fā)酵狀態(tài)，導(dǎo)致出酒率低，甚至不出酒等極端情況出現(xiàn)。此外，白酒生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝流程逐步采用了機(jī)械化技術(shù)[7]，而傳統(tǒng)的堆積工序不能夠利用機(jī)械裝備銜接攤涼與發(fā)酵工序，切斷了整個(gè)機(jī)械化生產(chǎn)流程的完整性。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和總結(jié)，本研究以圓盤制曲機(jī)作為堆積發(fā)酵的場(chǎng)地，利用圓盤制曲機(jī)的機(jī)械化入料、出料以及自動(dòng)化控溫、控濕的特點(diǎn)，為堆積酒醅提供合適的生長(zhǎng)環(huán)境，并與傳統(tǒng)堆積方式進(jìn)行堆積時(shí)間、理化指標(biāo)、微生物數(shù)量、原酒酒質(zhì)以及出酒率等方面的對(duì)比，以期為圓盤制曲機(jī)在白酒釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

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(yè)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(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

酵母浸出粉胨葡萄糖（yeast extract peptone dextrose，YEPD）培養(yǎng)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(yǎng)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(shè)備

YPZQ-6圓盤制曲機(jī)：煙臺(tái)良榮機(jī)械精業(yè)有限公司；Focus 8890氣相色譜儀：德國(guó)PAS公司；HH-4水浴鍋：常州國(guó)華電器有限公司；AR 1140電子分析天平：奧克斯國(guó)際貿(mào)易有限公司；PHX智能生化恒溫培養(yǎng)箱：寧波萊?？萍加邢薰?。

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(jìn)行試驗(yàn)，分為兩組試驗(yàn)，兩組的全年投糧量均為1 100 kg高粱，第一組采用傳統(tǒng)堆積方式（攤涼加曲后運(yùn)送至車間場(chǎng)地上堆積）進(jìn)行試驗(yàn)，第二組采用圓盤制曲機(jī)（攤涼加曲后輸送至圓盤制曲機(jī)中堆積）進(jìn)行試驗(yàn)，其他工藝步驟和參數(shù)均保持一致。

1.3.2 堆積時(shí)間的比較

以第2輪至第7輪為試驗(yàn)輪次，記錄兩組試驗(yàn)分別在堆積過(guò)程中升至工藝要求頂溫所需要的時(shí)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(diǎn)）。

1.3.3 堆積過(guò)程理化指標(biāo)測(cè)定

每輪次到達(dá)1.3.2所規(guī)定的堆積頂溫時(shí)，分別取樣檢測(cè)兩組試驗(yàn)糟醅的水分、酸度、淀粉含量[8]，水分采用常壓干燥法測(cè)定，酸度采用酸堿中和法測(cè)定，淀粉含量采用鹽酸水解，標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖液反滴定法測(cè)定。

1.3.4 堆積過(guò)程微生物分析

每輪次到達(dá)1.3.2所規(guī)定的堆積頂溫時(shí)，取10 g酒醅于裝有90 mL無(wú)菌生理鹽水的三角瓶中（瓶中裝有少許玻璃珠），搖床轉(zhuǎn)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(yǎng)，各平板作3次重復(fù)，酵母菌計(jì)數(shù)用YEPD培養(yǎng)基，細(xì)菌計(jì)數(shù)用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。分別取樣檢測(cè)兩組試驗(yàn)糟醅中的酵母、細(xì)菌數(shù)量[9-11]。

1.3.5 出酒率及酒質(zhì)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(yàn)的原酒產(chǎn)量，取樣利用氣相色譜分析酒質(zhì)[12]，出酒率計(jì)算公式為：出酒率=原酒產(chǎn)量（kg）/投糧量（kg）×100%。以上實(shí)驗(yàn)方法得到的數(shù)據(jù)均由3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到。

2 結(jié)果與分析

2.1 堆積時(shí)間對(duì)比分析

圖1 圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積所需時(shí)間對(duì)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(yàn)中，圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積兩組試驗(yàn)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(shí)間均小于傳統(tǒng)堆積，最大時(shí)間差達(dá)22 h，這是由于圓盤制曲機(jī)可根據(jù)氣溫環(huán)境的實(shí)際情況設(shè)置自動(dòng)升溫以及保溫程序，為酒醅中微生物生長(zhǎng)以及環(huán)境微生物富集提供了合適的環(huán)境，微生物生長(zhǎng)代謝旺盛并產(chǎn)生熱量，酒醅中的霉層也迅速形成，因此可在較短時(shí)間內(nèi)（與傳統(tǒng)堆積相比）達(dá)到堆積頂溫，繼而進(jìn)入發(fā)酵工序，極大的節(jié)省了寶貴的生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)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(nèi)降至室溫，酒醅內(nèi)的微生物在低溫條件下生長(zhǎng)代謝緩慢，熱量無(wú)法快速集聚，往往會(huì)導(dǎo)致如圖1所示的第三輪傳統(tǒng)方式堆積酒醅無(wú)法升溫的不利情況出現(xiàn)。

2.2 堆積過(guò)程理化指標(biāo)的分析

2.2.1 入池水分

水分是固態(tài)發(fā)酵酒醅的主要控制指標(biāo)，入池水分直接影響酒醅的酸度，并為釀酒微生物生長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境[13-14]。入池水分過(guò)低，酒醅太干，無(wú)法起酵；過(guò)高則升溫猛、生酸快，不利于正常發(fā)酵。由圖2可知，圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積兩組酒醅隨著試驗(yàn)輪次而逐漸升高，增加的水分一方面是每輪次蒸餾結(jié)束后打量水和入池時(shí)潑灑的少量酒尾，一方面是隨著試驗(yàn)輪次而逐漸劇烈的發(fā)酵產(chǎn)生的水分。其中，圓盤堆積試驗(yàn)每輪次的入池水分均低于傳統(tǒng)堆積，可能是因?yàn)閳A盤制曲機(jī)在保溫過(guò)程中通過(guò)加濕器補(bǔ)充的水分少于通入蒸汽轉(zhuǎn)化成的熱風(fēng)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(tǒng)堆積試驗(yàn)的水分是否對(duì)酒率和酒質(zhì)產(chǎn)生影響，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖2 圓盤堆積和傳統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)生的酸既對(duì)白酒風(fēng)格產(chǎn)生影響：可增加白酒的后味，又對(duì)微生物的生長(zhǎng)代謝起著重要的調(diào)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(gè)重要特征。由圖3可知，兩組試驗(yàn)的入池酸度從第三輪開始均開始上升并成遞增趨勢(shì)，但兩組試驗(yàn)的酸度都在工藝控制范圍內(nèi)，其中，圓盤堆積試驗(yàn)組的酸度略高于傳統(tǒng)堆積，可能是圓盤堆積升溫迅速、幅度大，微生物生長(zhǎng)代謝更加活躍。

2.2.3 入池淀粉含量

圖4 圓盤堆積和傳統(tǒng)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(guān)，由圖4可知，隨著發(fā)酵輪次的增加，酒醅中淀粉含量逐漸下降，圓盤堆積試驗(yàn)組由于每輪次堆積升溫和發(fā)酵狀態(tài)良好，淀粉含量逐步降低；傳統(tǒng)堆積試驗(yàn)組由于第三輪堆積升溫異常，酒醅淀粉幾乎沒(méi)有被利用，導(dǎo)致第三輪至第四輪淀粉含量?jī)H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(zhì)酒率。

2.3 堆積過(guò)程微生物的分析

2.3.1 酵母菌

圖5 圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積的酵母菌數(shù)量對(duì)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(shí)酵母的含量在2×102～1×106CFU/g，堆積達(dá)到頂溫時(shí)酵母的含量大概維持在106～107CFU/g，可見(jiàn)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(shù)量不足的劣勢(shì)。圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積的酵母對(duì)比情況，結(jié)果見(jiàn)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(jī)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(shù)量高于傳統(tǒng)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(zhǎng)代謝情況更穩(wěn)定。

2.3.2 細(xì)菌

圖6 圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積的細(xì)菌數(shù)量對(duì)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(yàn)各輪次的細(xì)菌總數(shù)差別不大，圓盤堆積試驗(yàn)在細(xì)菌數(shù)量上并未顯示出優(yōu)勢(shì)或者異常?？偟膩?lái)看，堆積過(guò)程酒醅中的細(xì)菌呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì)，增殖倍數(shù)在1.5～5.0之間，增長(zhǎng)幅度遠(yuǎn)低于酵母。堆積過(guò)程合適的水分令高溫大曲中由于水分含量低導(dǎo)致活性受到抑制的細(xì)菌逐步活化，這對(duì)下一步細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)香無(wú)疑是非常有必要的。

2.4 出酒率及酒質(zhì)分析

2.4.1 出酒率對(duì)比

圖7 圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積的出酒率對(duì)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(tǒng)堆積試驗(yàn)的各輪次出酒率變化趨勢(shì)是一致的，出酒率在第五、六、七輪最高。傳統(tǒng)堆積由于在第三輪出現(xiàn)堆積不升溫的異常情況，影響了酵母菌的正常增殖、代謝，導(dǎo)致第四、五輪出酒率偏低，而在第六輪爆發(fā)式的達(dá)到17.5%。圓盤堆積的出酒率比較符合經(jīng)驗(yàn)上的出酒率，顯得更加平穩(wěn)。從總的出酒率上看，圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積分別為37.2%和36.4%，差距并不大，傳統(tǒng)堆積試驗(yàn)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(yàn)組的淀粉利用率更加徹底，出酒率稍高。

2.4.2 酒質(zhì)對(duì)比

兩種堆積方式原酒的氣相色譜分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積第七輪原酒酒質(zhì)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(yàn)的原酒酒質(zhì)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(biāo)、微生物數(shù)量等方面存在一定的差異，但酒質(zhì)似乎并未受到影響，這可能與酒醅中優(yōu)勢(shì)功能菌的分布情況密切相關(guān)，將開展進(jìn)一步的研究工作。

3 結(jié)論

圓盤堆積和傳統(tǒng)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(biāo)變化趨勢(shì)一致，水分含量均在40.2%～51.9%范圍內(nèi)逐漸增加，酸度均在0.59～1.95 mmol/10 g范圍內(nèi)升高，淀粉含量在31.3～15.1 g/100 g范圍內(nèi)緩慢下降；圓盤堆積酒醅的酵母菌數(shù)量增長(zhǎng)趨勢(shì)好于傳統(tǒng)堆積，在第三輪達(dá)到1.5×107CFU/g，高于傳統(tǒng)堆積酒醅的8×105CFU/g，兩者細(xì)菌數(shù)量變化趨勢(shì)則一致；圓盤堆積和傳統(tǒng)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(zhì)也基本一致。由此可見(jiàn)，圓盤堆積并未導(dǎo)致酒醅品質(zhì)下降。利用圓盤制曲機(jī)進(jìn)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(guò)程中使酒醅處于保溫、保濕、加熱的環(huán)境，保證了酒醅的正常升溫，而且在保證釀酒質(zhì)量和產(chǎn)量的同時(shí)，各輪次堆積時(shí)間平均縮短14 h。相比傳統(tǒng)堆積，圓盤制曲機(jī)的使用縮短了堆積時(shí)間，保證了堆積酒醅的品質(zhì)，有機(jī)銜接了已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的攤涼加曲和入池發(fā)酵兩個(gè)工藝環(huán)節(jié)，顯著提高了生產(chǎn)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)（2016YFD0400500）；湖北省科技支撐計(jì)劃（2014BBB005）

曹敬華（1986-），男，工程師，碩士，研究方向?yàn)獒勗旃に嚰拔⑸铩?/p>

*通訊作者：陳茂彬（1965-），男，博士，教授，研究方向?yàn)獒劸乒こ獭?/p>