谷殼用量對多糧濃香型白酒機械化釀造過程的影響研究

周 帥，楊明永，范宏筠，，稅梁揚，袁思棋，張峰華，王浩杰，梁 濼，張?zhí)ぃ?程，薛江林，，王 燕，張世強，張煜亮

(1.瀘州國之榮耀酒業(yè)有限公司，四川瀘州 646000；2.四川輕化工大學(xué)生物工程學(xué)院，四川宜賓 644000；3.瀘州瀘南酒業(yè)有限公司，四川瀘州 646000；4.瀘州老窖集團有限責(zé)任公司，四川瀘州 646000）

中國白酒生產(chǎn)歷史悠久、技藝獨特，是中華民族的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，據(jù)史料記載，我國生產(chǎn)白酒的歷史從漢代開始，到元末明初已經(jīng)開始規(guī)模生產(chǎn)白酒。我國是世界上最早利用蒸餾技術(shù)生產(chǎn)蒸餾酒的國家，也是利用微生物制曲釀酒最早的國家。我國白酒按風(fēng)味特征可分為濃香、清香、醬香、米香四大基本香型，并由此衍生出兼香、鳳香、特香等其余10多種香型。

濃香型大曲酒是大曲酒中的一朵奇葩，第一屆評酒會把瀘州老窖作為濃香型大曲酒的典型代表，因此，濃香型大曲酒又稱為瀘型酒。濃香型大曲酒釀造的基本特點是以高粱為制酒原料，優(yōu)質(zhì)小麥或大麥、小麥、豌豆混合原料培制中、高溫曲，泥窖固態(tài)發(fā)酵，續(xù)糟配料，混蒸混燒，量質(zhì)摘酒，原度酒貯存，精心勾兌，有別于其他諸種香型白酒的工藝特點體現(xiàn)在泥窖固態(tài)發(fā)酵、續(xù)糟配料、混蒸混燒三個方面。

為了適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，濃香型白酒生產(chǎn)必須在保持傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝特點的基礎(chǔ)上，正確掌握和運用現(xiàn)代化科學(xué)手段指導(dǎo)手工操作向釀酒操作工藝機械化、自動化方向發(fā)展。在保持白酒釀造傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)備、技術(shù)手段，不斷改進白酒釀造工藝操作，使機械化設(shè)備最大限度滿足生產(chǎn)工藝要求、發(fā)揮更高效能。白酒機械化生產(chǎn)可顯著減少手工勞動、改善生產(chǎn)環(huán)境、明顯提升生產(chǎn)效能，保證白酒產(chǎn)量和品質(zhì)的穩(wěn)定。

濃香型白酒獨特的工藝特點決定了與其他不同香型的大曲酒配料方法的不同，谷殼作為續(xù)糟配料中不可缺少的輔料，一直在濃香白酒生產(chǎn)中扮演著重要的角色，成為影響濃香型大曲酒產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量的主要因素之一。傳統(tǒng)的多糧濃香型白酒的谷殼用量為25%～28%，當采用機械化生產(chǎn)時，因機械拌料和機械上甑的特性，谷殼用量需進行相應(yīng)的調(diào)整以保障蒸餾效果和適宜的發(fā)酵條件。

本試驗通過改變機械化生產(chǎn)配料中谷殼的使用量，跟蹤發(fā)酵過程的理化參數(shù)，研究不同谷殼使用量對多糧濃香型白酒熱季停產(chǎn)后第一排投糧糟醅發(fā)酵的影響，為多糧濃香型白酒機械化生產(chǎn)配料提供技術(shù)指導(dǎo)和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

酒糟樣品：本項目以瀘州國之榮耀公司熱季停產(chǎn)后出窖母糟為研究對象，根據(jù)機械生產(chǎn)的需求進行糠殼用量的調(diào)整適應(yīng)白酒生產(chǎn)發(fā)酵條件和蒸餾效果，生產(chǎn)出更多的高品質(zhì)多糧濃香型白酒。釀酒原輔料和工藝流程全部以實際生產(chǎn)流程為參考。

儀器設(shè)備：DHG-9123A 電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司；BSA822-CW 感量天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；100 mL 瓷蒸發(fā)皿；DL-1 萬用電爐，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；酸堿滴定儀器；6890N 氣相色譜儀（U.S.Agileat Technologies）；釀酒機械化設(shè)備一套，包括自動在線配料系統(tǒng)、上甑機器人、翻轉(zhuǎn)甑桶、移動出糟機、自動攤晾機及自動潤糧機。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗時間

多糧濃香型白酒熱季停產(chǎn)后第一排生產(chǎn)時間（2021年10月）。

1.2.2 實驗要點

（1）實驗操作工藝嚴格按生產(chǎn)工藝執(zhí)行。

（2）選用4口熱季停產(chǎn)前正常生產(chǎn)的窖池。

（3）實驗窖池谷殼用量分別為：34 %、32 %、30%、28%（以投糧量計）。

1.2.3 分析方法

通過對出池和入池糟醅理化指標的檢測，監(jiān)控和保證窖池的正常生產(chǎn)。糟醅水分、酸度、淀粉等采用近紅外光譜分析法；還原糖采用斐林試劑法；香味物質(zhì)的測定采用氣相色譜法。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵過程溫度變化

谷殼作為濃香型白酒發(fā)酵的疏松劑，主要是作為糟醅的骨架成分，也是填充物質(zhì)。白酒釀造中適量的谷殼使得酒醅有適宜的縫隙，為微生物生長和繁殖提供必要的氧氣；同時，微生物代謝活動使得窖內(nèi)糟醅發(fā)酵并伴隨能量釋放，保證窖內(nèi)溫度處于動態(tài)變化。針對夏季高溫停產(chǎn)后的窖池復(fù)生產(chǎn)工藝，本研究采用了不同谷殼用量，其對應(yīng)的窖池內(nèi)溫度變化的結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同谷殼用量對窖內(nèi)溫度變化的影響

在相同的入窖溫度和操作工藝條件下，不同谷殼用量使得窖內(nèi)溫度的變化有較為明顯的差異：①谷殼用量為34%的窖池，窖內(nèi)升溫速度快，發(fā)酵頂溫較高（約35 ℃），且溫度回落較快，中挺的時間不長（圖1）；②谷殼用量為28 %的窖池，窖內(nèi)的升溫速度較為緩慢，頂溫不高（約31 ℃），升溫幅度??；③谷殼用量為30%和32%的窖池升溫趨勢基本一致，即速度平緩，中挺時間較長，溫度回落速度也緩慢。相較于32 %的谷殼用量，30 %的谷殼用量的窖池在前期升溫緩慢且更低（同樣的發(fā)酵天數(shù)其溫度要低2～3 ℃）；溫度回落過程30%谷殼用量的窖池溫度回落更加緩慢（同樣發(fā)酵天數(shù)其溫度要高1～2 ℃）。所以，本研究選用30%谷殼用量作為夏季高溫停產(chǎn)后的白酒釀造復(fù)生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化值。谷殼用量的多少會直接影響窖內(nèi)微生物的生長繁殖和代謝活動，從而影響窖內(nèi)糟醅的發(fā)酵情況。

2.2 發(fā)酵過程糟醅水分含量的變化

按照傳統(tǒng)的工藝要求，入窖糟醅的水分在53%～55%。在發(fā)酵前期，糟醅入窖發(fā)酵，窖內(nèi)富含有大量的氧氣，窖內(nèi)微生物大量繁殖，當氧氣消耗殆盡，窖內(nèi)呈現(xiàn)厭氧或者微氧環(huán)境，微生物開始厭氧呼吸進行乙醇發(fā)酵。微生物的代謝活動產(chǎn)生水分，使得糟醅中水分的含量發(fā)生變化（圖2）。

圖2 不同谷殼用量對發(fā)酵過程中水分變化的影響

由圖2 可知，不同谷殼用量水分的變化規(guī)律大體相同，說明發(fā)酵過程中水的生成機理是相同的。在發(fā)酵過程的前15 d，糟醅中含水量增加的速度加快，在30 d 左右，糟醅中的含水量達到最大值（圖2）。34 %谷殼的糟醅含水量始終比30 %、32 %的糟醅含水量低，可能是谷殼量大使得升溫幅度過大，導(dǎo)致糟醅的水分用于后續(xù)散熱保證發(fā)酵環(huán)境溫度的動態(tài)平衡，以保證窖內(nèi)正常發(fā)酵。谷殼使用量為28 %的糟醅含水量不高，可能與窖內(nèi)微生物的代謝活動不強有一定關(guān)系。

2.3 發(fā)酵過程糟醅酸度變化

入窖發(fā)酵糟醅具有一定的酸度，用于抑制雜菌的生長，為酵母菌的生長繁殖提供良好的生存環(huán)境，保證窖內(nèi)糟醅發(fā)酵的正常進行。在日常生產(chǎn)工藝流程中，糟醅以相同酸度入窖，在不同谷殼用量下發(fā)酵過程中糟醅酸度變化趨勢基本一致（圖3）。

圖3 不同谷殼用量對發(fā)酵過程中酸度變化的影響

由圖3 可知，在發(fā)酵期的前20 d 左右，酸度的變化比較緩慢，主要原因在于這段時間屬于主發(fā)酵期，微生物代謝活動的產(chǎn)物主要是乙醇。隨著發(fā)酵的進行，主發(fā)酵期結(jié)束，隨著營養(yǎng)物質(zhì)及氧氣的消耗，酵母菌逐漸衰亡，部分厭氧和兼性厭氧的細菌大量增殖產(chǎn)生大量有機酸，使得進入產(chǎn)酸期后糟醅內(nèi)的丁酸、乳酸、己酸等酸類物質(zhì)大量生成（酒醅酸度迅速升高），最后在酯化酶作用下生成酯類物質(zhì)。發(fā)酵后期，糟醅中的酸度基本持平或有所下降。谷殼用量為34 %的糟醅中的酸度較大，并且升酸速度明顯快于其他谷殼用量的發(fā)酵窖池。谷殼量的加大使得窖內(nèi)氧氣含量充足，各類好氧微生物快速繁殖，代謝過程使得糟醅中酸度增大，酸度過高抑制有益微生物（主要是酵母菌）的生長和代謝活動，使得發(fā)酵受阻，嚴重影響產(chǎn)量和質(zhì)量。

2.4 發(fā)酵過程糟醅中淀粉含量的變化

在發(fā)酵過程中前20 d 左右，糟醅中的淀粉含量快速減少，后期發(fā)酵的淀粉含量變化不是很大（10%左右），主要是發(fā)酵的前期，以霉菌、酵母菌為主的微生物代謝旺盛，促進淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性葡萄糖（轉(zhuǎn)化速率高），使淀粉含量大幅度下降（圖4）。谷殼用量為34 %的糟醅中淀粉含量下降最快，谷殼使用量越少，淀粉的消耗越緩慢。谷殼使用量大，使得糟醅空隙度變大，糟醅中的氧含量增大有利于微生物的大量繁殖，使得糟醅中的淀粉糖化速度加快，淀粉的含量快速減少，隨著溫度逐漸降低、酸度升高影響酵母菌、細菌等微生物，淀粉含量逐漸降低趨于平穩(wěn)狀態(tài)（圖4）。

圖4 不同谷殼用量對發(fā)酵過程中淀粉含量變化的影響

2.5 出窖糟醅感官評定

以公司技術(shù)中心國家評委2 名、省級評委3 名和一級品酒師2 名組成評審品鑒小組。發(fā)酵期結(jié)束后，取出發(fā)酵糟醅，對糟醅進行感官鑒定,相關(guān)評審結(jié)果如表1 所示。通過感官鑒定谷殼使用量為30%時出窖糟醅在色澤、香氣、形態(tài)三個方面的質(zhì)量綜合比較，明顯優(yōu)于谷殼用量為34 %、32 %、28%的糟醅質(zhì)量。

表1 出窖糟醅感官評價

2.6 原酒酒樣感官評定

發(fā)酵期結(jié)束后，蒸餾取酒，取二段綜合樣，原酒品鑒小組對酒樣進行感官鑒定（表2）。通過感官鑒定谷殼使用量為30 %的酒樣較好，明顯優(yōu)于谷殼用量為34%、32%、28%的原酒酒體質(zhì)量。

表2 原酒酒樣感官評價

2.7 酒樣理化指標

發(fā)酵結(jié)束后，出窖糟醅蒸餾流酒，取二段酒綜合樣進行色譜分析酒體中的香味成分含量（表3）。

表3 原酒酒樣色譜分析 (g/L)

隨著谷殼用量增加，醇類等香味成分含量下降，乙酸、乙酸乙酯、乳酸乙酯含量上升，乳己比先下降后上升（表3）。根據(jù)酒樣中香味成分間的相關(guān)性分析得知，乳酸乙酯與己酸乙酯含量的比值越低，酒樣品質(zhì)越好，在谷殼用量較小或較大時基酒的品質(zhì)下降。由此可知，谷殼用量為30 %時基酒酒樣的質(zhì)量更好，與糟醅、基酒酒樣感官品評結(jié)論一致。

3 結(jié)論

在五糧濃香白酒機械化釀造中，通過改變熱季停產(chǎn)后頭排糧糟生產(chǎn)配料中谷殼用量，跟蹤窖內(nèi)糟醅的理化指標數(shù)據(jù)、出窖糟醅的感官以及基酒理化指標，發(fā)現(xiàn)不同谷殼用量對窖內(nèi)糟醅的發(fā)酵有重大的影響。谷殼用量為34%的窖內(nèi)糟醅升溫幅度較大，升酸較強，基酒品質(zhì)較差；谷殼用量?。?8%）的窖內(nèi)糟醅升溫幅度較小，糟醅現(xiàn)膩、無骨力或骨力較差，發(fā)酵不完全。

本次研究發(fā)現(xiàn)，機械化生產(chǎn)中，五糧濃香型白酒熱季停產(chǎn)后頭排糧糟的谷殼使用量在30%時糟醅的理化指標、出窖糟醅感官、基酒品質(zhì)都明顯優(yōu)于谷殼用量為28 %、32 %和34 %的酒醅。結(jié)合實際生產(chǎn)過程的相關(guān)情況，在機械化生產(chǎn)中，多糧濃香型白酒熱季停產(chǎn)后頭排糧糟的谷殼用量可在30 %～32 %的范圍內(nèi)，谷殼用量不能過低或過高。在機械化生產(chǎn)配料中谷殼用量過低（低于30%），拌料后糟醅骨力較差，不利于蒸餾，入窖糟醅現(xiàn)膩、骨力差，不利于發(fā)酵，給二排的生產(chǎn)帶來影響；谷殼用量較大（高于32 %）時，糟醅疏松，升溫較快，升酸較強，產(chǎn)酒的質(zhì)量較差。谷殼用量較大，量水用量較大，黃水產(chǎn)量多，造成輔料用量和費用、副產(chǎn)物處理費用增加，增加了產(chǎn)酒成本。

因此，適量的谷殼用量給微生物創(chuàng)造適合生長代謝的有利環(huán)境，保障了微生物的正?；顒樱欣诮褍?nèi)糟醅的發(fā)酵，提高基酒的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時能控制相關(guān)的產(chǎn)酒成本。本次研究為多糧濃香型白酒熱季停產(chǎn)后頭排投糧時谷殼的使用量提供了技術(shù)支撐，也為二排及后續(xù)的白酒釀造生產(chǎn)配料提供了指導(dǎo)。