液態(tài)發(fā)酵法白酒的連續(xù)蒸餾方法研究

郭梅君，劉幼強(qiáng)，曹榮冰，何松貴，陳少平

(廣東省九江酒廠有限公司，廣東佛山 528203)

傳統(tǒng)液態(tài)法白酒蒸餾采用的是間歇式甑式蒸餾[1]，蒸餾環(huán)節(jié)的能耗占總生產(chǎn)能耗的60%～70%，節(jié)能空間很大。具體的蒸餾工藝是將成熟醪液泵入蒸餾甑上方的預(yù)熱甑，蒸餾甑的酒汽管穿過預(yù)熱甑內(nèi)的換熱器，在蒸第一輪醪液時(shí)，用酒汽的熱量預(yù)熱第二輪的醪液，當(dāng)?shù)谝惠喌孽惨赫麴s完畢時(shí)，第二輪的醪液大約能升溫20 ℃。此工藝需要多個(gè)蒸餾甑同時(shí)蒸餾，每個(gè)甑都要單獨(dú)泵料、加熱、測(cè)量酒度、控制蒸餾進(jìn)度、關(guān)汽、排糟[2-3]。由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，醪液沸騰后產(chǎn)生的酒汽，其熱量只有一小部分用于預(yù)熱下一甑的醪液，大部分還需耗費(fèi)大量的冷卻水進(jìn)行冷卻，蒸餾所剩的100 ℃廢糟的熱量也未被利用。因此傳統(tǒng)的間歇式甑式蒸餾不僅占地面積大、自動(dòng)化程度低、操作復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、效率低、人工成本高，而且能耗高、能源浪費(fèi)嚴(yán)重[4]。本研究設(shè)計(jì)了一套液態(tài)蒸餾酒連續(xù)蒸餾設(shè)備，探索一種高效節(jié)能的連續(xù)蒸餾方法，在蒸餾過程中將酒汽的熱量和廢糟的熱量用于醪液連續(xù)進(jìn)料時(shí)的預(yù)熱，不僅大大減少了蒸汽以及冷卻水的用量，而且操作簡(jiǎn)單、效率高，一套設(shè)備就能夠完成多個(gè)蒸餾甑多輪次蒸餾才能完成的蒸餾任務(wù)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

成熟雙蒸醪液：由廣東省九江酒廠有限公司提供。

設(shè)備：圖1 是液態(tài)蒸餾酒連續(xù)蒸餾設(shè)備的組成示意圖；其中，1—原料罐，2—原料泵，3—蒸餾塔，4—廢醪泵，5—一級(jí)預(yù)熱器，6—二級(jí)預(yù)熱器，7—冷凝器，8—冷卻器，9—?dú)庖悍蛛x器，10—?dú)庖悍蛛x器，11—真空泵，12—收酒罐，13—蒸汽管。

儀器：GC1100 氣相色譜儀；色譜柱：2 m×3 mm不銹鋼柱（PEG-20M）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 連續(xù)蒸餾工藝流程概述

醪液從原料罐流出后依次經(jīng)過一級(jí)預(yù)熱器、二級(jí)預(yù)熱器的預(yù)熱，最終從蒸餾塔頂部進(jìn)料；蒸餾塔頂部的酒汽管道與一級(jí)預(yù)熱器相連；蒸餾塔內(nèi)的醪液經(jīng)過蒸汽加熱后，產(chǎn)生的酒汽上行與廢醪液分離，酒汽通往一級(jí)預(yù)熱器作為下一批醪液的預(yù)熱用，酒汽在一級(jí)預(yù)熱器中經(jīng)過換熱后部分冷凝為液體；在一級(jí)預(yù)熱器中未能冷凝的酒汽進(jìn)一步流向冷凝器和冷卻器，在其中冷凝形成液體；一級(jí)預(yù)熱器、冷凝器和冷卻器中冷凝形成的酒液通過底部的管道匯總后通往收酒罐；最后，通過冷卻器后仍不能冷卻的不凝性氣體通過真空泵抽走排入大氣。

蒸餾塔的底部與二級(jí)預(yù)熱器相連，蒸餾塔內(nèi)產(chǎn)生的高溫廢醪液流向二級(jí)預(yù)熱器，為一級(jí)預(yù)熱器出來(lái)的醪液進(jìn)行二次預(yù)熱；完成換熱后，廢醪液流向廢醪池。

1.2.2 連續(xù)蒸餾試驗(yàn)步驟

（1）將醪液裝入原料罐，設(shè)定真空泵的真空度，開啟冷凝器和冷卻器中的冷卻水。

（2）打開蒸汽閥門對(duì)蒸餾塔進(jìn)行蒸汽加熱。

（3）開啟原料泵，控制蒸餾塔的醪液進(jìn)料速度為1.0 m3/h；觀察蒸餾塔底有廢糟液位后，打開廢糟泵連續(xù)排糟。

（4）控制冷卻器的溫度為25～28 ℃，使乙醛等低沸點(diǎn)有害雜質(zhì)揮發(fā)并通過真空管線排出。

（5）蒸餾完畢后，以水代料對(duì)蒸餾塔進(jìn)行清洗，然后關(guān)閉蒸汽閥，關(guān)閉真空泵，最后關(guān)冷卻水。

1.2.3 酒液的后處理、檢測(cè)及口感品評(píng)

（1）降度。由于蒸餾塔有25 層塔板，蒸出的基酒酒度可達(dá)到55%vol 左右，再加水降度到基酒的酒度。

（2）浸肉陳釀。降度完的基酒留樣用于檢測(cè)分析和品評(píng)，其余泵去陳釀陶缸進(jìn)行為期一個(gè)月的浸肉處理。

（3）檢測(cè)分析與口感品評(píng)。浸肉前的齋酒與浸肉后的肉酒，以及從車間取回的同一天的齋酒和肉酒做為空白對(duì)照，均送樣進(jìn)行檢測(cè)和口感品評(píng)。

1.3 分析方法

酒精度，酒精計(jì)法測(cè)定[5]；色譜指標(biāo)，氣相色譜法測(cè)定[5]；總酸、總酯，指示劑法測(cè)定[5]。

感官評(píng)定[5]：由擁有國(guó)家品酒師證的品評(píng)人員從色澤、香氣、滋味、風(fēng)格方面進(jìn)行綜合品嘗鑒定。

2 結(jié)果與分析

蒸餾系統(tǒng)可以在常壓0～-80 kPa 負(fù)壓下蒸餾。取12%的成熟醪液進(jìn)行連續(xù)蒸餾試驗(yàn)，分別設(shè)定真空度為0 kPa 與-80 kPa，對(duì)比常壓和真空條件下的節(jié)能情況以及酒的成分和口感，同時(shí)取車間當(dāng)天的常規(guī)酒樣進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 成本數(shù)據(jù)（表1）

連續(xù)蒸餾本身效率比較高，酒汽和廢糟的熱量均被充分利用，能夠有效地節(jié)約能耗，并且由于蒸餾塔有25 層塔板，蒸出的酒度可達(dá)到55%vol 左右，再通過降度得到30.5%vol 的齋酒，因此節(jié)約能耗成效比較顯著，常壓蒸餾噸酒的耗汽量為0.64 t/t，較常規(guī)節(jié)約了49%。負(fù)壓蒸餾時(shí)又降低了醪液中各個(gè)成分的沸點(diǎn)，節(jié)能效果更好。負(fù)壓蒸餾噸酒的耗汽量為0.506 t/t，較常規(guī)節(jié)約了59.5%。

表1 蒸餾試驗(yàn)成本數(shù)據(jù)

同時(shí)，由于酒汽在進(jìn)入冷卻器之前，與進(jìn)料醪液逆向流動(dòng)充分換熱，從而使冷卻水的用量大大降低。與常規(guī)蒸餾相比，常壓連續(xù)蒸餾的冷卻水用量節(jié)約了43.6%；-80 kPa 連續(xù)蒸餾的冷卻水用量節(jié)約了50.4%。

塔式連續(xù)蒸餾由于是在塔頂進(jìn)料，在下行過程中通過25 層塔板的反復(fù)蒸餾，與蒸汽傳質(zhì)傳熱更加充分，因而能將醪液中的酒分蒸出得更加徹底，傳統(tǒng)甑式蒸餾的廢醪中殘余的酒分一般為2‰，塔式連續(xù)蒸餾的廢醪中殘余的酒分可低至0.5‰。

傳統(tǒng)的間歇式蒸餾工藝控制點(diǎn)多，每一甑都需要泵料、控制蒸汽流量、監(jiān)控蒸餾過程酒度變化、收酒和排糟，多甑同時(shí)開的情況下，每班至少需要6人。塔式連續(xù)蒸餾設(shè)備除了測(cè)酒度外均為自動(dòng)化控制，蒸餾操作簡(jiǎn)單、效率高，不僅出酒質(zhì)量穩(wěn)定，而且每班最多需要2 人，人工成本大大降低。同時(shí)節(jié)約了進(jìn)料、排糟時(shí)間，只需要一個(gè)蒸餾塔即可完成相同時(shí)間內(nèi)多個(gè)蒸餾甑的產(chǎn)量，占地面積也較小。

2.2 齋酒理化及色譜指標(biāo)數(shù)據(jù)（表2）

從表2 數(shù)據(jù)表明，連續(xù)蒸餾齋酒的總酸比常規(guī)齋酒低，總酯和β-苯乙醇也微微偏低。

2.3 肉酒色譜指標(biāo)數(shù)據(jù)（表3）

表3 數(shù)據(jù)表明，連續(xù)蒸餾肉酒的乙酸乙酯與常規(guī)肉酒差別不大，乳酸乙酯和β-苯乙醇含量略偏低。由于連續(xù)負(fù)壓蒸餾可以通過控制冷凝器的溫度，將乙醛等低沸點(diǎn)有害物質(zhì)通過真空排掉，所以乙醛的含量更低。負(fù)壓與常壓連續(xù)蒸餾相比，醇、醛、酸、酯各含量指標(biāo)整體上偏低。

表2 齋酒理化及色譜指標(biāo)數(shù)據(jù)

表3 肉酒理化及色譜指標(biāo)數(shù)據(jù) (mg/L)

2.4 酒樣品評(píng)結(jié)果

齋酒品評(píng)結(jié)果匯總見表4，肉酒品評(píng)結(jié)果匯總見表5。

表4 齋酒品評(píng)結(jié)果匯總

通過對(duì)比品評(píng)，負(fù)壓基酒米香濃郁，花香清新，酯香舒適，醇甜柔和，落口爽凈后苦少。常壓基酒香氣復(fù)合，酸甜協(xié)調(diào)、層次感好、豐滿厚實(shí)、尾凈味長(zhǎng)。不同真空度下的基酒風(fēng)味各有特色。

表5 肉酒品評(píng)結(jié)果匯總

3 結(jié)論

3.1 本研究設(shè)計(jì)的蒸餾設(shè)備和方法大大降低了能耗。首先，充分利用系統(tǒng)內(nèi)部酒汽和廢醪的熱量，不僅減少了熱能用量，而且節(jié)約了冷卻水；其次，在真空條件下，各種成分的沸點(diǎn)均降低，進(jìn)一步降低了熱能需求，從而降低能耗；再次，由于蒸餾塔有25層塔板，蒸出的酒度可達(dá)到55%vol左右，再通過降度得到常規(guī)基酒的酒精度，因此噸酒節(jié)約能耗的成效更加顯著。與現(xiàn)有蒸餾工藝相比，每噸酒最多可節(jié)約59.5%的蒸汽能耗，以及50.4%的冷卻水。

3.2 傳統(tǒng)的間歇式蒸餾工藝控制點(diǎn)多，每一甑都需要泵料、控制蒸汽流量、監(jiān)控蒸餾過程酒度變化、收酒和排糟，多甑同時(shí)開的情況下，每班至少需要6人。塔式連續(xù)蒸餾設(shè)備除了測(cè)酒度外均為自動(dòng)化控制，蒸餾操作簡(jiǎn)單、效率高，不僅產(chǎn)酒質(zhì)量穩(wěn)定，而且每班最多需要2 人，人工成本大大降低。同時(shí)節(jié)約了進(jìn)料、排糟時(shí)間，只需要一個(gè)蒸餾塔即可完成相同時(shí)間內(nèi)多個(gè)蒸餾甑的產(chǎn)量，占地面積也較小。

3.3 蒸餾系統(tǒng)可以在常壓0～-80 kPa 負(fù)壓下蒸餾，因此可以得到不同真空度下的基酒，負(fù)壓基酒米香濃郁，花香清新，酯香舒適，醇甜柔和，落口爽凈后苦少。常壓基酒香氣復(fù)合，酸甜協(xié)調(diào)、層次感好、豐滿厚實(shí)、尾凈味長(zhǎng)。不同真空度下的基酒風(fēng)味各有特色，增加了產(chǎn)品的多樣性和勾調(diào)的靈活度。

3.4 連續(xù)蒸餾的酒質(zhì)量更好，因?yàn)橥ㄟ^控制冷凝器的溫度，可以將乙醛等低沸點(diǎn)有害物質(zhì)通過真空排掉，使酒香氣更加純凈，口感更加柔和。

3.5 連續(xù)蒸餾由于是在塔頂進(jìn)料，在下行過程中通過25 層塔板的反復(fù)蒸餾，與蒸汽傳質(zhì)傳熱更加充分，因而能將醪液中的酒分蒸出得更加徹底，傳統(tǒng)甑式蒸餾的廢醪中殘余的酒分一般為2‰，塔式連續(xù)蒸餾的廢醪中殘余的酒分可低至0.5‰。