一種新的威士忌酒糖化發(fā)酵工藝

楊國棋,湯 艷,顏 芳,潘春芳

(浙江致中和實(shí)業(yè)有限公司,浙江 建德 311607)

威士忌原起源于蘇格蘭,其以大麥為主要原料,糖化發(fā)酵后經(jīng)蒸餾、貯存和勾兌等工藝釀造而成[1-2]。威士忌不僅被英國人稱之為“生命之水”,而且更被世界各地的人們將其與“品味”“成就”聯(lián)系在一起。威士忌作為英國的國酒,是與中國白酒、白蘭地、伏特加、朗姆酒和金酒齊名的世界最著名的六大優(yōu)質(zhì)蒸餾酒[3],在國際市場上十分暢銷,除蘇格蘭外,愛爾蘭、美國、加拿大和日本都生產(chǎn)威士忌。中國快速成長起來的高凈值人群,給威士忌消費(fèi)市場帶來了發(fā)展?jié)摿4],尤其是單一純麥威士忌。優(yōu)質(zhì)的單一麥芽威士忌[5],色澤深沉,香味濃郁,口感圓潤甘醇。在威士忌的世界,不同年份的酒有著各自的風(fēng)味特質(zhì),各家酒廠的釀造工藝和技巧也各不相同。宗緒巖等[6]以玉米為主要原料,搭配麥芽,研究玉米威士忌酒的生產(chǎn)工藝;林灼華[7]以高粱為主要原料,探究其整個(gè)加工工藝中的相關(guān)技術(shù),提升威士忌酒制作中的高粱原料出酒率;王準(zhǔn)生[8]以紅薯和小麥為主要原料,結(jié)合啤酒制麥芽和糖化工藝,研究薯糧威士忌生產(chǎn)工藝。

筆者系統(tǒng)研究了單一麥芽糖化工藝及其對威士忌酒發(fā)酵效果的影響,分析了不同料水比例對威士忌酒糖化發(fā)酵特性的影響,篩選出適合釀造威士忌酒新的料水比例,以期在提高發(fā)酵醪液酒精體積分?jǐn)?shù)的同時(shí)減少了蒸餾總量,在節(jié)省能源消耗的同時(shí)降低了廢水排放量。本研究始于2018年3月,為驗(yàn)證大生產(chǎn)可行性,于2018年11月組織車間中試,通過麥芽粉碎、蒸煮、定容、糖化、發(fā)酵、蒸餾和貯存等一系列工序,釀造生產(chǎn)威士忌。

1 材料與方法

1.1 材 料

澳洲一級(jí)麥芽(干物質(zhì)浸出率為80%,水分為5%,利用率為98%);安琪耐高溫活性干酵母。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)室設(shè)備:60 L 304不銹鋼桶,木鋒五金制品有限公司;JYC-21PS37九陽電磁爐,九陽股份有限公司;自制實(shí)驗(yàn)室銅蒸餾器;F-90粉碎機(jī),科達(dá)糧儀廠。

中試設(shè)備:60 K沙盤淀粉磨,浙江寧波市糧食機(jī)械廠;YC1408046酵母培養(yǎng)罐(可控溫發(fā)酵,帶冷媒冷卻、蒸汽盤管加熱、無菌壓縮空氣攪拌功能),普瑞特機(jī)械制造股份有限公司;AZG增強(qiáng)聚丙烯廂式壓濾機(jī),浙江隆源壓濾機(jī)有限公司;ZJ201805-006多功能蒸餾器,杭州正九機(jī)械制造有限公司;225 L法國橡木桶。

1.3 工藝流程與方法

1.3.1 工藝流程

單一麥芽威士忌釀造與啤酒釀造類似,麥芽粉碎,一般料水比例為1∶4[9-10]進(jìn)行糊化、糖化,過濾取汁進(jìn)入發(fā)酵罐發(fā)酵,酒醪發(fā)酵成熟后蒸餾。利用公司現(xiàn)有發(fā)酵設(shè)備,優(yōu)化傳統(tǒng)糖化發(fā)酵工藝,尋找最優(yōu)料水比例,以期達(dá)到節(jié)能增效目的,其工藝流程如下:麥芽粉碎→與50 ℃溫水按工藝要求混勻→62 ℃蒸煮糊化→60～65 ℃定溫糖化1.5 h→降溫至28～30 ℃→接種0.5%已活化酵母→30 ℃控溫發(fā)酵3 d→壓榨→蒸餾→調(diào)整酒精體積分?jǐn)?shù)為60%→橡木桶貯存。

1) 將澳洲一級(jí)麥芽進(jìn)行粉碎。

2) 將麥芽與溫水以工藝要求置于容罐中浸泡,攪拌均勻。

3) 設(shè)置溫度為62 ℃,對麥芽料漿進(jìn)行蒸煮。

4) 蒸煮結(jié)束后,定溫60～65 ℃,糖化1.5 h,糖化期間間斷性攪拌,取樣檢測糖度。

5) 糖化結(jié)束后,控溫28～30 ℃,接種0.5%已活化的耐高溫活性干酵母,攪拌均勻,蓋上容罐蓋子,發(fā)酵3 d,接種后約8 h,發(fā)酵旺盛(期間注意降溫),取樣檢測發(fā)酵液酒精體積分?jǐn)?shù)、糖度、酸度,殘?zhí)窃?0 g/L以下時(shí),發(fā)酵結(jié)束。

6) 發(fā)酵結(jié)束后,對麥芽發(fā)酵液進(jìn)行壓榨。

7) 壓榨液經(jīng)多功能蒸餾器二次蒸餾,得酒精體積分?jǐn)?shù)60%左右麥芽蒸餾酒后,入橡木桶貯存。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)室小試

1) 粉碎糖化:澳洲一級(jí)麥芽粉碎后,分別按料水比例1∶4至1∶1.5,放入60 L不銹鋼桶中,電磁爐加熱至50 ℃[11],攪拌均勻,升溫至62 ℃,定溫60～65 ℃糖化1.5 h[12]。

2) 發(fā)酵:糖化結(jié)束后,降溫至28～30 ℃,接種0.5%已活化的耐高溫活性干酵母,控溫30 ℃發(fā)酵3 d[13-14],每天定時(shí)取樣化驗(yàn),直至殘?zhí)窃?0 g/L以下。

3) 蒸餾:發(fā)酵結(jié)束后壓榨,用自制實(shí)驗(yàn)室銅蒸餾器蒸餾。

1.3.3 車間中試

1) 粉碎定容:澳洲一級(jí)麥芽真空輸送至酵母培養(yǎng)罐,經(jīng)沙盤淀粉磨粉碎,以料水比例為1∶2定容。

2) 糖化:設(shè)置蒸煮溫度為62 ℃,用蒸汽對麥芽料漿進(jìn)行蒸煮[15],定溫62 ℃,糖化1.5 h。

3) 發(fā)酵:糖化結(jié)束后,降溫至28～30 ℃,接種0.5%已活化的耐高溫活性干酵母,控溫30 ℃發(fā)酵3 d,每天定時(shí)取樣化驗(yàn),直至殘?zhí)窃?0 g/L以下。

4) 蒸餾:發(fā)酵結(jié)束后,麥芽發(fā)酵液壓榨,經(jīng)500 L多功能蒸餾器蒸餾。

5) 橡木桶貯存:蒸餾結(jié)束,調(diào)整酒精體積分?jǐn)?shù)60%,灌入225 L橡木桶貯存。

1.3.4 檢測方法

1) 酒精體積分?jǐn)?shù)測定:依據(jù)GB 5009.225—2016《酒中乙醇濃度的測定》(酒精計(jì)法)。

2) 糖度測定:依據(jù)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》(直接滴定法)。

3) 酸度測定:依據(jù)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》(電位滴定法)。

4) 感官評價(jià):依據(jù)GB/T 33404—2006《白酒感官品評導(dǎo)則》和GB/T 11857—2008《威士忌》。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室結(jié)果分析

2.1.1 不同料水比例發(fā)酵特性分析

實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過多輪次實(shí)驗(yàn),剔除發(fā)酵異常的實(shí)驗(yàn),在其他相同實(shí)驗(yàn)條件下,不同料水比例發(fā)酵特性如表1所示。由表1可知:隨著料水比例的減少,發(fā)酵時(shí)間會(huì)延長[16],酒精體積分?jǐn)?shù)呈逐漸上升趨勢,殘?zhí)呛退岫瘸试黾于厔?出酒率呈先穩(wěn)定后下降趨勢,特別是當(dāng)料水比例為1∶1.7～1∶1.5時(shí),醪液的流動(dòng)性較差,酵母菌生長代謝不旺盛,發(fā)酵醪液局部升溫過高,產(chǎn)酸菌大量繁殖,且到96 h后發(fā)酵還未結(jié)束,出酒率明顯下降。

表1 不同料水比例實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵終止時(shí)檢測數(shù)據(jù)

2.1.2 不同料水比例對酒精體積分?jǐn)?shù)的影響

麥芽與水以不同料水比例,按1.3.2節(jié)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每組實(shí)驗(yàn)在發(fā)酵18 h后,定時(shí)測定發(fā)酵醪液酒精體積分?jǐn)?shù)及糖度,直至殘?zhí)窃?0 g/L以下,發(fā)酵結(jié)束,不同料水比例酒精體積分?jǐn)?shù)變化如圖1所示。由圖1可知:隨著發(fā)酵時(shí)間的延長,不同料水比例的酒精體積分?jǐn)?shù)呈先上升后穩(wěn)定趨勢。當(dāng)料水比例為1∶4～1∶2.1時(shí),醪液流動(dòng)性較好,發(fā)酵旺盛,酒精體積分?jǐn)?shù)上升明顯;當(dāng)料水比例繼續(xù)下降時(shí),醪液流動(dòng)性下降,發(fā)酵時(shí)間延長,酒精體積分?jǐn)?shù)上升緩慢。

圖1 不同料水比例酒精體積分?jǐn)?shù)時(shí)間曲線Fig.1 Time curve of different water ratio

2.1.3 不同料水比例對出酒率的影響

麥芽與水以不同料水比例,按1.3.2節(jié)方法進(jìn)行4次試驗(yàn),每組試驗(yàn)蒸餾結(jié)束后,測定麥芽蒸餾酒酒精體積分?jǐn)?shù)及質(zhì)量,經(jīng)查閱《新編酒精密度濃度和溫度常用數(shù)據(jù)表》,可計(jì)算酒精體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)的出酒率,不同料水比例出酒率變化如圖2所示。由圖2可知:隨著料水比例的降低,出酒率呈現(xiàn)出先穩(wěn)定后下降趨勢。當(dāng)料水比例為1∶1.9時(shí),出酒率開始下降。分析原因:當(dāng)料水比例下降到1∶1.9后,因醪液黏稠而導(dǎo)致散熱不暢,溫度高達(dá)37 ℃以上,酵母衰老發(fā)酵力下降,發(fā)酵時(shí)間延長,同時(shí)產(chǎn)酸菌大量繁殖,消耗醪液中的糖份,產(chǎn)生乙酸、乳酸等有機(jī)酸,總酸上升趨明顯,減少了乙醇產(chǎn)生量。經(jīng)過分析測算,綜合發(fā)酵時(shí)間、出酒率和設(shè)備利用率等方面,麥芽與水的料水比例為1∶2.1時(shí),效果最好,因此選擇按料水比例1∶2.1進(jìn)行車間中試。

圖2 不同料水比例同等發(fā)酵終止時(shí)間出酒率曲線Fig.2 Curve of liquor yield terminated by different feed-water ratio fermentation

2.2 車間中試結(jié)果分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果分析及結(jié)合車間中試實(shí)際情況,蒸汽蒸煮麥芽料漿過程中,蒸汽會(huì)增加水量,經(jīng)計(jì)算中試方案按料水比例1∶2實(shí)施。3次試驗(yàn)投料質(zhì)量分別為1 000,1 000,3 000 kg,其結(jié)果如表2所示。由表2可知:第1次投料,因麥芽粉碎細(xì)度[12]不夠,在麥糟中還有未糖化的麥芽顆粒,出酒率偏低;后2次增加粉碎細(xì)度,出酒率明顯提高,與實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)相符,印證了此工藝可行,可應(yīng)用于大生產(chǎn)。

表2 3次中試發(fā)酵檢測數(shù)據(jù)結(jié)果

新工藝將料水比例從傳統(tǒng)的1∶4降到1∶2,因每噸麥芽發(fā)酵醪液減少了40%,蒸餾階段、糖化階段可以節(jié)省約40%的蒸汽,蒸餾結(jié)束后的廢水排放,相比傳統(tǒng)工藝減少了40%,同時(shí)發(fā)酵設(shè)備、蒸餾設(shè)備的利用率提高了40%。在糖化結(jié)束后進(jìn)行帶麥糟發(fā)酵,可賦予酒體圓潤、豐滿和悠雅的麥芽芳香;經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐,每噸麥芽出酒率不低于傳統(tǒng)的工藝。

2.3 中試產(chǎn)品貯存與品評

至2018年11月底,3次中試結(jié)束共得酒精體積分?jǐn)?shù)60%的麥芽蒸餾酒3 130 L,分別灌入12個(gè)225 L法國進(jìn)口新橡木桶和4個(gè)美國波本桶[17],入庫貯存。經(jīng)2年貯存,公司挑選專業(yè)品酒師,組織感官評定小組,與中國臺(tái)灣和廈門以及日本產(chǎn)地的威士忌進(jìn)行對比品評,品評意見:金黃色、澄清透明,有悅?cè)说柠溠肯?、橡木香和純凈酒?醇和爽凈、酒體豐滿甘冽,具有獨(dú)特的風(fēng)味和威士忌典型性,特別是用法國進(jìn)口新橡木桶貯存的酒樣,濃郁醇厚,口感較甜美。

3 結(jié) 論

以單一麥芽威士忌酒的糖化發(fā)酵工藝為研究對象,用酒精體積分?jǐn)?shù)、糖度、酸度、出酒率和感官評價(jià)作為評價(jià)指標(biāo),對麥芽與水的料水比例進(jìn)行篩選。結(jié)果表明:在盡量保證威士忌酒的風(fēng)味前提下,多輪篩選,麥芽與水的最優(yōu)料水比例為1∶2.1,經(jīng)中試實(shí)驗(yàn)和感官評價(jià),證明該工藝可應(yīng)用于威士忌酒的生產(chǎn)。生產(chǎn)中將料水比例從傳統(tǒng)的1∶4降到1∶2,可達(dá)到節(jié)能、減排、低碳、環(huán)保和增效的目標(biāo),具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)效益。目前在國內(nèi)興起的威士忌開發(fā)潮中,筆者所闡述的新糖化工藝在技術(shù)路線方面是一次有益的嘗試。