生料酿酒工艺研究.doc

桂林理工大学生物工程专业技能实习报告生料酿酒工艺研究学生姓名： 指导教师： 摘要：本文对生料酿酒工艺进行了研究，大米粉碎后按粮酶比加入0.3%的糖化酶， 0.2%的活性干酵母和0.1生香酵母进行发酵，结果表明，在各项指标均合格的情况下大米产酒率可达29%。关键词：酵母、发酵、蒸馏、总酸度、总酯度、酒精度Study of the brewing process of the raw materialStudent: Teacher:Abstract: This paper with uncooked materials technology, rice after smashing in proportion to add 0.3% of saccharifying enzyme, 0.2% of active dry yeast and 0.1% of the fermented chao yeast, and the results show that, in all the indexes of qualified in rice wine rate can amount to 29%.Key words: Yeast, fermentation, distillation, total acidity, alcohol, degree newly-produced前言生料酿酒是微生物利用生淀粉直接进行生长、繁殖及代谢的过程1。在这个过程中, 首先微生物利用自身所产的酶将生淀粉转化成葡萄糖, 提供微生物生长、繁殖所需要的能量。同时在酒化酶的作用下, 将葡萄糖转化成酒精, 排出细胞外。加水糖化发酵、蒸馏而成，其特点是采用生原料，不经蒸煮糊化，不需配糟，整个发酵过程是在液态中进行。此法具有投资省，操作简便，清洁卫生，出酒率高的特点，效益较明显。又因为在其酿造过程中不需添加稻壳等辅料， 所以其酿酒废酒糟可直接作饲料一种营养价值较高的优质饲料。在某些地区甚至出现了以生产饲料喂猪为主、 产酒为辅的现象。总之，生料酿酒项目是特别适合在我国农村大力推广的项目。生料酿酒工艺与传统发酵酒精工艺比较, 具有节约能源,提高出酒率, 操作简便, 便于工业化生产2。全球性的能源危机, 使生料酿酒项目的研究愈来愈迫切。生料酒曲是一种含有多菌种、多酶系的复合霉曲,它具有较强的糖化力、发酵力。运用现代生物工程手段,采用具有高生淀粉分解力的优良活性酵母、生香酵母进行纯种培养、分别制曲, 再和多种酿酒酶系混合配制而成, 它含有糖化淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等较全面的酿酒酶系和活性酵母、生香酵母等多种菌系。可用于生料酿酒的原料多种多样，大米、玉米、高粱、小麦、粉渣、青稞、小米、薯干均可。原料不同，工艺也不尽相同，本文主要探讨以大米为原料的生产工艺。大米的淀粉含量比其它原料要高，发酵容易，出酒率高。大米质地柔软，易于糖化发酵，可免去粉碎工序，发酵周期短，单位成本较低，是生料酿酒最佳原料。自20世纪20年代Stamberg等人提出。 -淀粉酶能水解 4%10%的小麦生淀粉以来3, 各国科学家在此方面做了大量的研究工作。生料液态发酵法酿酒, 即原料+水+曲发酵蒸馏白酒。工艺流程简单, 易操作。其实质是将原料中的生淀粉直接水解, 在糖化淀粉酶和酵母的作用下直接进行酒精发酵, 蒸馏而成。它摒弃了传统白酒高温蒸煮工艺, 出酒率提高 20%，设备利用率提高30%, 吨酒耗煤降低35%, 单位成本大大降低, 是酿酒行业的一大突破4。在传统操作中，熟料工艺因浸泡及蒸料时间长, 可发酵性物质损失大。据酒精生产测定, 可发酵性糖的损失随温度的升高和时间的延长而增加。在温度130e、原料颗粒直径为1. 5mm、蒸煮时间30min条件下, 可发酵性物质的损失可达2.6%。生料工艺与熟料工艺相比, 可将淀粉不彻底糊化的损失降到等于或低于熟料工艺的可发酵性物质损失量。在生料酿造中所用的酶制剂有糖化酶和根霉淀粉酶等。黑曲糖化酶系除具有高活性的淀粉酶系外，还有相当活力的纤维素酶和果胶酶系, 这种较全面的酶系为生料工艺奠定了良好的基础。此外, 根霉淀粉酶系中含有比黑曲糖化酶生淀粉分解能力强3倍的淀粉酶系, 两种酶系配合使用, 可大幅度提高淀粉利用率, 提高出酒率5。生料酒曲是一种多功能微生物复合酶酒曲。含糖化剂、发酵剂和生香剂; 糖化剂要选择适应多种生原料在高浓度、自然pH 和常温情况下直接将糖较彻底的水解成葡萄糖; 发酵剂选择耐高温、耐酸和耐乙醇、抗杂菌能力强、产酒能力强的高活性酵母; 同时应辅以适量的酸性蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等酶系以提高糖化发酵速率。生料酒曲中各组分应比例适当。糖化速率与发酵效率要协调一致。边糖化边发酵。发酵过程符合前缓、中挺、后缓落的要求。因生料酒曲是由多种微生物和复合酶组成。其适用性较强, 既可用于生料酿酒,也可用于熟料, 既可用于大曲酒也可用于小曲酒生产以提高出酒率。还可以用于调味品如制醋、制酱行业。生料酿酒具有节约能源, 工艺设备简单, 投资少,见效快, 易操作等特点, 普遍受到广大中小酿酒厂和小型家庭酿酒作坊的欢迎。生料酿酒发展很快, 全国生料酿制白酒产量已达 20 多万吨。近一段时间, 河南许昌、 商丘等地区, 生料酿酒小作坊很多, 大多采用生料酒曲, 液态发酵酿酒, 酒曲需用量大, 但所用酒曲质量不一, 直接影响到用户的经济利益。酒曲是酿酒发酵的动力, 它直接关系到酿酒的产量和质量。由于淀粉酶能水解自然状态的淀粉颗粒, 对不同原料的淀粉其水解速度不一样, 淀粉颗粒被酶浸蚀,改变颗粒初始状态,其受酶侵蚀速度随淀粉颗粒相对表面积增加而加大。许多研究表明, 葡萄糖淀粉酶能水解各种生淀粉生成葡萄糖, 水解速度与淀粉种类有关, 一般原料被水解的速率依次为: 大米 小麦 玉米 高粱 木薯 甘薯、马铃薯。其中高粱原料含有较多的单宁和色素, 对糖化发酵有一定的抑制作用。 在熟料发酵时, 高温对单宁和色素有一定的破坏作用, 因而熟料发酵的抑制作用相对较低, 生料发酵时原料出酒率会有所下降。 与熟料发酵比较, 高粱原料生料发酵的出酒率下降了13.02%。对于大米和玉米原料, 由于没有熟料发酵中高温所造成的淀粉损失, 生料发酵的原料出酒率比熟料时有所提高6。 就成品质量而言, 大米和高粱原料较好, 而玉米原料酿酒时杂醇油含量较高 ( 同熟料发酵一样) , 酒质较差。 如果将玉米原料和高粱原料混合生料发酵。则可冲淡单宁等有害物质对糖化发酵的影响,既可保证较高的出酒率, 又可获得较好的酒质7。在原料的选择方面，由于对原料出酒率的影响因素依次为: 原料种类 介质 pH发酵菌剂的加入淀粉浓度。原料的种类不同, 发酵液最终的酒精度及原料的出酒率也小同, 大米较其他几种原料的出酒率高, 这与大米中直链淀粉的含量较高有关, 直链淀粉易水解。故为了提高生料酿酒的效率及发酵液的最终酒精度, 应选大米作为原料8。而原料粉碎要求相对细一些, 90%以上过40目筛, 这样可以增加原料与酒曲的接触面积, 加快分解速度, 缩短发酵周期, 减少杂菌污染概率。大米原料也可不粉碎, 但发酵周期相对长一些9。对于国际上对酿酒技术的改进也是与时俱进的，据报道，美国加利福尼亚州索诺马卡特里尔酿酒公司设计了一种模仿人脚踏动作的新型葡萄压榨机，从而大幅度地提高了酿酒 的数量和质量。过去大多数压榨机把葡萄连皮带籽一起压碎，酿出的酒总是有点苦涩味。该公司应用高技术对压榨机进行了改造，使其具有多种特殊功能。首先是制成一种专用模具，可与人脚踩踏葡萄一样灵活且压力适度。第二是增设注氮装置用氮气代替会使酿造汁变味的氧气。第三是用新设计的灌注机，通过一根导管从酒瓶底部开始充灌，不会出现一般从瓶口向下充灌方法所导致的搅动和残留氧气的问题。此外，该公司应用高技术解决了酒装瓶后的沉淀间题。过去要逐渐转动香槟酒和汽酒瓶使沉淀物漂浮到瓶颈以便清除。现在，该公司应用高技术研制成功大型机器，使沉积处理转动 台可同时放置400 瓶酒，由电脑控制徊瓶的 转速和转动时间，使沉积处理这一工序缩短了百分比，大大减少了开支。1. 实验原理1.1生料酿酒的基本原理1.1.1 酿酒原料生料酿酒就是酿酒的原料不需要蒸熟，直接用生料把淀粉转化成糖，再转化成乙醇。只要含有淀粉物质都能转化成食用酒精。本次试验采用生大米作为酿酒原料（粉碎80-90%）。1.1.2 各种用料条件生料曲的用量一般为0.6-0.8%。本次试验采用活性酵母和生香酵母，能生成香味物质，是酒精醇香。室内温度25-30度能发酵出好的食用酒精，所以最适温度为25-30度。粮水的比为100:300。1.2检测原理1.2.1总酸度测定原理食品中的有机弱酸用标准碱液进行滴定时，被中和生成盐类： RCOOH+NaOHCH3COONa+H2O以酚酞作为指示剂，滴定至溶液显淡红色，30s不褪色为终点。根据所消耗的标准碱液的浓度和体积。计算出样品中酸的含量。1.2.2总酯测定原理先用NaOH中和酒样中的酸性物质，然后加入过量且定量的NaOH标准溶液使之与酒样中的酯类起皂化反应：CH3C00C2H5+Na0HCH3COONa+C2H5OH剩余的碱再用硫酸标准溶液滴定至终点，根据皂化反应所消耗碱量计算酯类总量。1.2.3甲醇含量测定原理 甲醇在磷酸酸性条件下，被高锰酸钾氧化为甲醛。过量的高锰酸钾及在反应中产生的二氧化锰被草酸硫酸溶液除去。然后，加入无色的品红亚硫酸试剂，使之与氧化生成的甲醛作用生成蓝紫色醌形色素。根据颜色深浅与标准曲线比较定量。162. 实验部分2.1生料酿酒工艺原料 粉碎 水糖化酶活性干酵母生香酵母搅拌封口发酵蒸馏成品2.2原材料1糖化酶 北京奥博星生物技术有限公司。2活性酵母 广州丹宝利公司3生香酵母 湖北安琪酵母股份有限公司产。4大米 要求颗粒饱满，无霉变，无杂质，大米淀粉含量69%5细菌培养基、酵母培养基2. 3操作方法2.3.1取粉碎后的大米（40目以上）100g，两份，再取500ml三角烧瓶两个 ，各加300ml水，然后将称好的大米加入其中，充分搅拌，用1的柠檬酸调pH值4.0-5.0，温度控制在2630。2.3.2按粮、酶比例加入0.3%的糖化酶，同时加入0.2%的活性干酵母和0.1生香酵母，搅拌均匀，做到不成团，不起疙瘩即可，封闭进行发酵。2.3.3定时搅拌 发酵前期每天搅拌一次，使发酵瓶底部的原料与糖化、发酵剂充分接触，均匀彻底发酵，使所有淀粉能充分利用。发酵中期，搅拌醪液时一定要注意封闭隔氧。搅棒要清洗干净，以免发酵醪液染菌，升酸较快、较大，影响出酒率。发酵后期，不宜频繁搅拌，以减少酒精分的挥发损失。2.3.4发酵 控制室温在2832为宜，我们控制在30，整个发酵期控制在8天。2.3.5发酵期间检测：发酵前期，进行一次染菌情况检查；发酵中期，每天一次酒精度、总酸度及糖度的检测；发酵后期，每两个小时检测一次酒精度、总酸度及糖度。2.3.6发酵液的成熟检查2.3.6.1感官检查：一看、二闻、三尝。眼看液面料糟是否都沉入瓶底，醪液由浑浊变清，发酵终止醪液呈淡茶色，整个发酵醪液呈静止状态，无气泡现象。闻有舒畅的香味和冲鼻的香味逸出。口尝微酸不甜。2.3.6.2理化检测（见表）表1理化检测指标名称酒精分(%)还原糖总酸含量9120.350.502.3.7. 蒸馏采用旋转蒸发仪，将酒蒸出，酒精度在4050之间；掐去酒头（前45ml），取酒，去尾（30以下的酒）。2.3.8成品检验2.3.8.1感官无色透明，无沉淀，无悬浮物。2.3.8.2香气具有本产品固有的香气。2.3.8.3口味味醇和，净爽，无邪杂味。2.3.8.5 总酯的测定2.3.8.4 甲醇含量测定2.4.测定方法2.4.1总酸度测定方法(1)NaOH的标定精确称取0.6克的基准物邻苯二甲酸氢钾，于250ml锥形瓶中，加50ml蒸馏水溶解，加酚酞2滴作指示剂，用配置的NaOH标准溶液滴定至显淡红色，30秒不退色，同时做空白实验，利用公式计算出氢氧化钠标准溶液浓度：C氢氧化钠标准溶液浓度；M基准物邻苯二甲酸氢钾的质量；V1-滴定时所消耗的氢氧化钠标准溶液体积；V2空白试验所消耗氢氧化钠标准溶液体积。(2)总酸度的测定对于酒类物质，混匀样品直接取样准确吸取已制备的滤液15ml于250ml锥形瓶中滴加2滴酚酞作指示剂，用0.1molL氢氧化钠标准溶液滴定至溶液显淡红色，30秒不褪色，记录消耗0.1molL氢氧化钠标准溶液的量，利用下公式计算总酸度。 其中：X总酸度；C氢氧化钠标准溶液浓度，mol/L；V消耗氢氧化钠标准溶液体积，ml；M样品的体积，ml；V0样品稀释液总体积；V1滴定时吸取样品液的体积；K=0.062.4.2总酯测定方法：方法：取酒样12.5ml(V3)，注入250m1具塞锥形瓶中，加2-3滴酚酞作指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至溶液微红，30秒不褪色准确加入0.1mol/L氢氧化钠标准溶液12.5ml摇匀，加塞在水浴上回流30分钟，用0.05mol/L硫酸标准溶液(用标定后的0.1mol/L的NaOH标定)滴定至溶液红色刚褪。计算：总酯(g/L以乙酸乙脂计)=式中：C1一氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L； C2硫酸标准溶液的浓度，mol/L ; V3酒样的体积，ml; V4滴定消耗硫酸标准溶液的体积，m1。2.4.3甲醇含量测定方法：2.4.3.1 甲醇标准曲线的制备1)高锰酸钾磷酸溶液：称取3克KMnO4，加入15毫升H3PO4(85%)与70毫升水的混合物中，溶解后加水至100毫升，贮于棕色瓶内，为防止氧化能力降低，保存时间不宜过长.2)草酸硫酸溶液：称取5克H2C2O4或7克H2C2O42H2O，溶于H2SO4(1:1)中至100毫升3)品红亚硫酸溶液：称取0.1克碱性品红研细后，分批加入共60毫升80的水，边加入水边研磨使其溶解，用滴管吸取上层溶液过滤于100毫升容量瓶中，冷却后加人10毫升10%Na2SO3溶液，1毫升浓HCI，再加水至刻度，充分混匀，放置过夜，如溶液有颜色，可加少量活性炭搅拌后过滤，贮于棕色瓶中，置暗处保存，溶液呈红色时，应弃去重新配制。4）甲醇标准溶液配制：称取1.0000g甲醇，置于100ml容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度。5）甲醇标准使用液的配制：吸取10ml甲醇标准液，置于100ml容量瓶中，加水稀释至刻度。6）甲醇标准曲线的制备：吸取0.0，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00ml甲醇标准使用液(相当于0，0.2，0.4，0.6，0.8，l.0mg甲醇)分别置于25ml具塞比色管中，并加入0.5m1 60不含甲醇的乙醇溶液。各加水至5ml，再依次各加2ml高锰酸钾磷酸溶液，混匀，放置10min，各加2ml草酸硫酸溶液，混匀使之褪色，再各加5ml品红亚硫酸溶液，混匀，于20以上静置0.5h，用2cm比色皿，以零管调节零点，于波长590nm处测吸光度，绘制标准曲线。2.4.3.2 样品甲醇含量的测定根据样品中乙醇浓度适当取样(乙醇浓度30%取1.0ml，40取0.8ml，50取0.6ml，60取0.5m1)，置于25ml具塞比色管中。加水至5ml按标准曲线再依次加2ml高锰酸钾磷酸方法，测波长590nm处吸光度值。计算： 甲醇(g100ml)= 式中：C测定样品中甲醇的含量，mg。 V5样品体积，ml2. 结果与讨论2.1理化检验2.1.1 糖度的检验表2-1 生料酒糖度性质检测天数1234567糖度（%）0.24.87.56.26.05.95.8温度（）27.82828.127.526.927.625.7表2-1生料酒的糖度变化曲线在整个发酵过程中，发酵温度保持在30左右。以上温度为测量糖度的室内温度，从图2-1糖度变化曲线图课看出，在发酵前期糖度的变化比较快，在发酵的第三天糖度达到最大值，而在发酵中期和发酵后期酒精糖都则趋于稳定状态。2.1.2 酸度的检验表2-2 生料酒糖度性质检测天数(d)1234567蒸馏后酸度(%)00.1710.2230.2510.2690.2750.2578.87410-3图2-2生料酒的酸度变化曲线如上图2-2，酒样的酸度在发酵前期变化是最快的，之后趋于平缓并没有明显的上升，有适合的PH环境，本次酒精的酸度含量不高，发酵良好。2.1.3 酒精度的检验表2-2 生料酒糖度性质检测天数(d)1234567蒸馏后酒精度（）0.00.01.04.08.07.09.829图2-3生料酒的酒精度变化曲线由图2-3中看出酒精度随着发酵天数增加而不断增加，在发酵前期酒精度并没有什么变化，说明此时酵母菌正在生长，到了发酵中期和后期，活性酵母和生香酵母开始发挥作用，大米发酵，酒精度成趋势增长，发酵效果显著。2.1.4 蒸馏后酒精度测定结果经蒸馏后，用酒精计测得酒样酒精度的酒精度为29，符合实验预测目的要求。2.1.5 蒸馏后总酸度测定结果 其中：X总酸度；C（氢氧化钠标准溶液浓度）=0.0986mol/L；V（消耗氢氧化钠标准溶液体积）=0.15ml；M（样品的体积）=10ml；V0（样品稀释液总体积）=10ml；V1（滴定时吸取样品液的体积）=10ml；K=0.06故有： 总酸度： 2.1.6 蒸馏后总酯度测定结果总酯(g/L以乙酸乙脂计)=式中：C1(氢氧化钠标准溶液的浓度)=0.0986mol/L； C2(硫酸标准溶液的浓度)=0.495mol/L ; V3(酒样的体积)=12.5ml; V4(滴定消耗硫酸标准溶液的体积)=12.1m1。故得：总酯(g/L以乙酸乙脂计)=（g/L）2.1.7 蒸馏后甲醛含量测定2.1.7.1甲醛标准曲线的制备表2-3 甲醛标准曲线制备数据表甲醛含量(mg)0.0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 样品吸光度(A590)0.000 0.0550.1130.1870.2650.4060.003图2-3 甲醛标准曲线2.1.7.2 甲醛含量的计算已知样品吸光度测得0.003A，代入图2-3标准曲线关系函数y=0.3906x-0.0243的出样品甲醛含量为：0.0629mg。样品体积为1mL，再代入以下公式： 甲醇(g100ml)= 式中：C(测定样品中甲醇的含量)=0.0629 m