一種新型自動(dòng)化淋醋工藝的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

◎ 楊 遠(yuǎn)，李 想，周 銘，李國(guó)順

（1.中國(guó)海誠(chéng)工程科技股份有限公司，上海 200031；2.南通中集安瑞科食品裝備有限公司，江蘇 南通 226010）

醋起源于中國(guó)，是日常生活中必不可少的一種調(diào)味品[1]。隨著工業(yè)化的不斷深入，釀造醋工藝正從人工向機(jī)械化和自動(dòng)化方向演變。傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵釀造醋工藝流程主要包括糧食粉碎、糖化、酒精發(fā)酵、酒醅、拌麩皮、發(fā)酵、醋醅、封醅、淋醋、濃縮及儲(chǔ)存等[2-4]。除淋醋工藝外，其他工藝單元均在醋廠、酒廠或其他食品行業(yè)中有廣泛應(yīng)用。淋醋是將醋醅中的醋酸及有效成分通過(guò)水浸取出來(lái)的過(guò)程，它與食醋的產(chǎn)率直接相關(guān)。目前，已經(jīng)有學(xué)者發(fā)明出機(jī)械化的淋醋設(shè)備，如李楊等借鑒葡萄酒旋轉(zhuǎn)發(fā)酵罐，發(fā)明的一種固態(tài)醋旋轉(zhuǎn)發(fā)酵設(shè)備[5]、秦憲義發(fā)明的一種立式淋醋罐裝置[6]、王金峰發(fā)明的全自動(dòng)立式淋醋設(shè)備[7]以及王玉杰發(fā)明的一種制醋用淋醋裝置[8]均能實(shí)現(xiàn)淋醋工藝的機(jī)械化生產(chǎn)，但這些淋醋設(shè)備均難以放大，無(wú)法取代現(xiàn)有的淋醋工藝。因此現(xiàn)階段，大型醋廠的淋醋工藝仍在敞口淋醋池中進(jìn)行，其自動(dòng)化程度較低，且需大量的人工操作，存在明顯的食品安全和衛(wèi)生問(wèn)題。

本文通過(guò)對(duì)淋醋工藝中的幾個(gè)核心參數(shù)[9-10]，如料液比、攪拌方式、初始浸漬溫度、浸漬時(shí)間和醋醅層厚度等進(jìn)行優(yōu)化，使用優(yōu)化后的工藝參數(shù)在新型淋醋設(shè)備中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與傳統(tǒng)工藝的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以測(cè)試新型淋醋設(shè)備的性能。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

合格醋醅、食鹽等由江蘇恒順醋業(yè)股份有限公司提供；0.1 mol·L-1NaOH、50 g·L-1鉻酸鉀、0.1 mol·L-1AgNO3，深圳市博林達(dá)科技有限公司；純凈水，杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 料液比

分別在4個(gè)燒杯中加入100 g醋醅和2 g食鹽，并依次加入50 mL、100 mL、200 mL和300 mL純凈水，料液配比從左到右依次為：100 g醋醅+50 mL水+2 g食鹽；100 g醋醅+100 mL水+2 g食鹽；100 g醋醅+200 mL水+2 g食鹽；100 g醋醅+300 mL水+2 g食鹽，如圖1所示。

圖1 料液比實(shí)驗(yàn)裝置圖

料液比實(shí)驗(yàn)的浸漬時(shí)間為12 h，每隔4 h用玻璃棒勻速緩慢攪拌5 min，在浸漬結(jié)束后將醋醅與水的混合物過(guò)濾得到生醋。分別取5 mL濾液備用，測(cè)定并計(jì)算濾液的酸度和鹽度。

1.2.2 攪拌方式

使用500 mL燒杯作為容器，分別向?qū)嶒?yàn)組和對(duì)照組加入100 g醋醅、2 g食鹽和200 mL水。兩組同時(shí)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組用玻璃棒以60 r·min-1的速度勻速攪拌，對(duì)照組進(jìn)行靜置處理，30 min后過(guò)濾，分別取5 mL濾液備用，測(cè)定并計(jì)算濾液的酸度和鹽度。

1.2.3 初始浸漬溫度

在4個(gè)500 mL的燒杯中分別加入100 g醋醅、2 g食鹽，并依次加入200 mL水，水溫分別為30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃，浸漬2 h后，分別取5 mL濾液備用，測(cè)定并計(jì)算濾液的酸度和鹽度。

1.2.4 浸漬時(shí)間

浸漬時(shí)間的實(shí)驗(yàn)在淋醋設(shè)備中進(jìn)行，裝置簡(jiǎn)圖如圖2所示。在淋醋設(shè)備中加入20.0 kg醋醅、40.0 kg水和0.4 kg食鹽，實(shí)驗(yàn)溫度為室溫，在浸漬時(shí)間分別為0.5 h、12 h、4 h、8 h、12 h和23 h時(shí)從取樣口取樣。為保證每次取樣的準(zhǔn)確性，每次取樣前使用回流泵將濾出液泵回罐體進(jìn)行循環(huán)，循環(huán)時(shí)間為10 min，循環(huán)結(jié)束后，取濾液50 mL備用，測(cè)定并計(jì)算濾液的酸度和鹽度。

圖2 淋醋設(shè)備簡(jiǎn)圖

1.2.5 醋醅層高度

醋醅層高度實(shí)驗(yàn)同樣在淋醋設(shè)備中進(jìn)行，醋醅層高度設(shè)定為200 mm和400 mm，按比例為100∶100∶2（醋醅∶水∶食鹽）進(jìn)行投料，浸漬溫度為室溫，浸漬時(shí)間為4 h，浸漬結(jié)束后，使用回流泵將濾液進(jìn)行循環(huán)，循環(huán)時(shí)間為10 min，循環(huán)結(jié)束后，取濾液50 mL備用，測(cè)定并計(jì)算濾液的酸度和鹽度。

1.2.6 總酸測(cè)定

取1 mL樣品置于500 mL錐形瓶中，加60 mL水，滴入2～3滴酚酞指示劑，采用0.1 mol·L-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅，30 s不褪色，記錄標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉的消耗量，總酸含量計(jì)算如公式（1）所示。

1.2.7 鹽度測(cè)定

取1 mL樣品置于500 mL錐形瓶中，加60 mL水和5%鉻酸鉀指示劑1 mL，用0.1 mol·L-1AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至橙紅，記錄AgNO3溶液的消耗量，鹽度含量計(jì)算如公式（2）所示。

1.2.8 醋糟殘酸測(cè)定

稱50 g醋糟，加150 mL水，置容器中浸泡4 h，中間攪拌3次。過(guò)濾出清液，移取5 mL清液，按1.2.6中方法進(jìn)行測(cè)定，殘酸含量計(jì)算如公式（3）所示。

1.2.9 醋糟殘鹽測(cè)定

稱50 g醋糟，加150 mL水，置容器中浸泡4 h，中間攪拌3次。過(guò)濾出清液，移取清液5 mL，按1.2.7中方法進(jìn)行測(cè)定，殘鹽含量計(jì)算如公式（4）所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液比對(duì)淋醋工藝的影響

料液比對(duì)淋醋工藝影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著料液比減小，過(guò)濾后生醋的酸度值和鹽度值逐漸降低。根據(jù)江蘇恒順醋業(yè)股份有限公司提供的數(shù)據(jù)（酸度在4.5～6.3 g/100 mL范圍內(nèi)為頭醋；酸度在3.0～4.0 g/100 mL范圍內(nèi)為二醋；酸度小于3.0 g/100 mL的為三醋）進(jìn)行劃分，從圖3中可以看出不同料液比條件下濾出液顏色之間的差距，料液比越高濾出液的顏色越深。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選擇不同比例的醋醅與水可以得到不同酸度的生醋。

表1 不同料液比對(duì)淋醋工藝的影響表

圖3 濾液顏色對(duì)比圖

2.2 攪拌方式對(duì)淋醋工藝的影響

攪拌方式對(duì)淋醋工藝影響的實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果如表2所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，采用不同的攪拌方式，對(duì)應(yīng)的酸度值和鹽度值并無(wú)明顯差異，從控制生產(chǎn)成本角度出發(fā)，在淋醋工藝中優(yōu)先選用不攪拌的方式進(jìn)行。

表2 攪拌方式對(duì)淋醋工藝的影響表

2.3 初始浸漬溫度對(duì)淋醋工藝的影響

初始浸漬溫度對(duì)淋醋工藝影響的實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果如表3所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，采用不同初始溫度的水對(duì)醋醅進(jìn)行浸漬，其對(duì)應(yīng)的酸度值和鹽度值并無(wú)明顯差異。綜上，初始處理溫度選用常溫（30 ℃）即可達(dá)成淋醋工藝的要求。

表3 初始浸漬溫度對(duì)淋醋工藝的影響表

2.4 浸漬時(shí)間對(duì)淋醋工藝的影響

浸漬時(shí)間對(duì)淋醋工藝影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，隨著浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)，淋醋的酸度值和鹽度值趨于穩(wěn)定，在0～4 h，濾出生醋的酸度值從1.78 g/100 mL升高到1.87 g/100 mL，鹽度值從1.14 g/100 mL下降到0.67 g/100 mL，4 h后濾出生醋的酸度值和鹽度值均趨于穩(wěn)定。醋酸和食鹽均易溶于水，在浸漬初期，由于醋醅、食鹽和水混合不充分，隨著浸漬時(shí)間的增加濾出生醋的酸度逐漸增加。當(dāng)浸漬時(shí)間超過(guò)4 h后，由于水與醋醅充分接觸，濾出生醋的酸度和鹽度基本保持穩(wěn)定。此外，將新型淋醋設(shè)備中得到的數(shù)據(jù)與燒杯實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果進(jìn)行比較可以得出，在同一料液比條件下，以上兩種淋醋設(shè)備淋出醋的酸度和鹽度無(wú)明顯差別，故通過(guò)燒杯進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)對(duì)于設(shè)備的放大具有一定的指導(dǎo)作用。

圖4 浸漬時(shí)間對(duì)淋醋工藝的影響圖

2.5 醋醅層高度對(duì)淋醋工藝的影響

醋醅層高度對(duì)淋出醋液和醋糟的酸度、鹽度和pH的影響如表4和表5所示。在料液比相同的條件下，不同的醋醅層高度對(duì)淋出生醋的酸度和鹽度無(wú)明顯影響。從淋出醋液的澄清度變化可看出，增加醋醅層高度可以使濾出生醋的澄清度更好，見(jiàn)圖5。其原因可能是醋醅層高度增加后，在篩板上形成了更厚的濾餅層。

圖5 醋醅層厚度對(duì)淋出液澄清度的影響圖

表4 醋液中的酸度和鹽度表

表5 醋糟中的酸度和鹽度表

2.6 淋醋自動(dòng)化工藝驗(yàn)證

傳統(tǒng)淋醋工藝主要分3個(gè)步驟，①將前批二醋（酸度為3.0～4.0 g/100 mL）作為醋醅和炒米色混合物的浸提液淋得本批次的頭醋（酸度為4.5～6.3 g/100 mL）。②用前批三醋（酸度小于3.0 g/100 mL）作為本批頭淋糟的浸提液以淋得本批二醋。③用清水作本批二淋糟的浸提液，以淋得本批三醋。

為驗(yàn)證淋醋自動(dòng)化工藝，采用改進(jìn)后的套淋工藝與傳統(tǒng)工藝對(duì)比，具體步驟如圖6所示。新型套淋工藝分為3個(gè)部分。①采用料液比約為100∶200∶2（醋醅∶水∶食鹽），在新型淋醋設(shè)備中獲得酸度為（1.84±0.06）g/100 mL、鹽度為（0.67±0.01）g/100 mL的三醋。②更換新的醋醅并用第1部分淋出的三醋進(jìn)行套淋，得到酸度為（3.08±0.03）g/100 mL、鹽度為（1.26±0.01）g/100 mL的二醋。③更換新的醋醅并用第2部分淋出的二醋進(jìn)行套淋，得到酸度為（4.93±0.01）g/100 mL、鹽度為（1.96±0.03）g/100 mL的頭醋，淋出醋的酸度和鹽度符合傳統(tǒng)淋醋工藝標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 淋醋自動(dòng)化工藝驗(yàn)證圖

在傳統(tǒng)工藝中將醋糟酸度小于0.2 g/100 mL作為衡量醋醅中的醋被完全浸出的標(biāo)準(zhǔn)。在新型淋醋設(shè)備中采用傳統(tǒng)套淋方式，先用二醋進(jìn)行套淋，再用三醋進(jìn)行套淋，最后采用自來(lái)水進(jìn)行套淋，醋糟中的酸度和鹽度如表6所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，采用新型淋醋工藝淋醋后，醋糟的酸度為（0.20±0.11）g/100 mL，因此可認(rèn)為醋醅中的醋已被全部淋出。

表6 醋糟中的酸度和鹽度表

與現(xiàn)有參數(shù)相比，新型淋醋工藝具有替代傳統(tǒng)淋醋工藝的潛力，能夠極大地縮短生產(chǎn)周期，減少人工成本，提高淋醋工藝的自動(dòng)化程度，并有效改善傳統(tǒng)淋醋工藝存在的食品安全和衛(wèi)生問(wèn)題。但仍然需要對(duì)新型淋醋工藝進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化探索，例如，本次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有加入炒米色，新型淋醋工藝生產(chǎn)的醋的色澤是否滿足要求尚不清楚；另外本次實(shí)驗(yàn)所用的醋醅層厚度較薄，與實(shí)際工業(yè)上所用的厚度存在差異，放大淋醋設(shè)備并增加醋醅層厚度后，工藝條件是否依然沒(méi)有變化等。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)淋醋工藝的幾個(gè)核心參數(shù)，如料液比、攪拌方式、初始浸漬溫度、浸漬時(shí)間和醋醅層厚度等進(jìn)行研究，結(jié)果表明，料液比不同淋出醋液的酸度不同，攪拌方式和初始浸漬時(shí)間對(duì)淋醋工藝無(wú)明顯影響，浸漬時(shí)間對(duì)淋醋工藝影響顯著，在新型淋醋設(shè)備中浸漬時(shí)間選擇4 h為最佳，醋醅層厚度對(duì)濾出液的酸度和鹽度無(wú)明顯影響，但對(duì)澄清度影響較大，醋醅層越厚，澄清度越好。采用自動(dòng)化淋醋工藝淋出醋的酸度和鹽度與傳統(tǒng)工藝所得結(jié)果類似。與現(xiàn)有參數(shù)相比，新型淋醋工藝具有替代傳統(tǒng)淋醋工藝的潛力。