CN106367298B

CN106367298B - 一种高酸度苹果醋补料发酵工艺

Info

Publication number: CN106367298B
Application number: CN201610935363.3A
Authority: CN
Inventors: 熊贤平; 李炜炤; 朱娅媛
Original assignee: Guangdong Tiandiyihao Food Research Institute Co Ltd; TIANDIYIHAO BEVERAGE CO Ltd
Current assignee: Guangdong Tiandiyihao Food Research Institute Co Ltd; TIANDIYIHAO BEVERAGE CO Ltd
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2036-11-01
Also published as: CN106367298A

Abstract

本发明公开一种高酸度苹果醋补料发酵工艺，包括以下步骤：1)将物料装入醋酸发酵罐中，所述物料为苹果酒；2)向醋酸发酵罐中接种种子获得发酵配料，进行发酵，获得发酵液；所述发酵配料中的酒精体积含量小于等于6.5％，发酵配料中醋酸的起始浓度小于等于3g/100mL；3)当发酵液中醋酸的浓度升高到2.0g/100mL时进行分割补料；补料所补物料为酒精体积含量为9％‑10％的苹果酒；分割补料的分割体积为20％‑35％。该工艺通过控制发酵配料中的酒精和醋酸的起始浓度，生产出了高浓度的醋酸发酵液，具有口感风味稳定、节约成本的优点。

Description

一种高酸度苹果醋补料发酵工艺

技术领域

本发明涉及食品生产领域，具体涉及一种高酸度苹果醋补料发酵工艺。

背景技术

在研究中发现目前市场绝大部分酿造苹果醋的总酸(以乙酸计)在4.1g/100mL～5.7g/100mL，在果醋饮料加工企业，低酸度果醋将大大增加企业的存储和运输成本，且企业为了实现可持续发展或市场战略规模，势必会在不同地区增设果醋发酵环节或考虑购买外来供应果醋，故难以保证果醋饮料的风味稳定性、一致性，从而影响了企业的战略发展。作为饮料用苹果醋，《苹果醋饮料》国家标准GB/T30884-2014对饮料用苹果醋的要求：1.在发酵过程中不得使用粮食及其副产物、糖类、酒精、有机酸及其他碳水化合物类辅料；2.除乙酸外，同时含有苹果酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸等不挥发有机酸，其中苹果酸含量不低于0.08％(总酸按4％计时)，柠檬酸、酒石酸、琥珀酸应全部检出；乳酸含量不高于0.05％。高酸度果醋能够有效地弥补这一不足，而采用专用果醋酿造高酸度发酵果醋酿造工艺技术是实现高酸度果醋发酵的关键，因此本发明旨在根据某公司发酵饮料用苹果醋的生产菌种和发酵设备的现状，通过优化发酵工艺和控制手段，保证醋酸菌的正常生长，实现高酸度饮料用苹果醋的生产。

目前国外采用的液态发酵高酸度醋的发酵方式，其研究的关注点主要集中于氧气供给、温度调控及最优分割比3个方面。连续稳定的通气对发酵非常重要，通气中断不仅会造成菌体生长，且还会造成大量菌体死亡，从而使醋化作用无法恢复；温度是另一个影响醋酸菌发酵产酸速率的因素，通过对发酵各阶段温度调控能够有效提高其产酸速率和降低高温对醋酸菌的损伤作用；还有补料比例决定了发酵液中初始的酒精和醋酸浓度，高浓度酒精和醋酸对醋酸菌生长有负作用，进而影响液态醋的发酵。另外补料发酵前需要先进行发酵启动，目的是在正式发酵开始时能够获得足量的且处于较高代谢水平的菌体，从而决定了后续发酵能否顺利进行。因此要通过研究菌株耐酸耐酒精试验，实现总酸浓度≥7.0g/100mL高酸度苹果醋的发酵工艺。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种高酸度苹果醋补料发酵工艺，该工艺通过控制发酵配料中的酒精和醋酸的起始浓度以及分割补料，生产出了高浓度的醋酸发酵液，具有口感风味稳定、节约成本的特点。

实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

1.一种高酸度苹果醋补料发酵工艺，包括以下步骤：

1)将物料装入醋酸发酵罐中，所述物料为苹果酒；

2)向醋酸发酵罐中接种种子获得发酵配料，进行发酵，获得发酵液；所述发酵配料中的酒精体积含量小于等于6.5％，发酵配料中醋酸的起始浓度小于等于3g/100mL；

3)当发酵液中醋酸的浓度升高到2.0g/100mL时进行分割补料；分割补料所补物料为酒精体积含量为9％-10％的苹果酒；分割补料的分割体积为醋酸发酵罐体积的20％-35％。

优选地，步骤2)所述的种子为培养24h后的一级种子。

优选地，所述一级种子培养在装有培养配料的容积为100L的一级种子发酵罐中，培养时的通气量为0.8-1.2m³/h；所述培养配料为苹果酒，培养配料的酒精的体积含量为4.5％-5.5％。

优选地，步骤2)所述的种子为培养30h后的二级种子。

优选地，所述二级种子培养在装有培养配料的容积为1m³的二级种子发酵罐中，培养时的通气量为4-6m³/h；所述培养配料为苹果酒，培养配料的酒精的体积含量为4.5％-5.5％。

优选地，步骤2)中发酵配料总体积占醋酸发酵罐总体积的80％。

优选地，步骤2)所述发酵配料中的酒精体积含量为4.5％-6.5％，发酵配料中醋酸的起始浓度为0-2g/100mL。

优选地，所述步骤3)具体操作为抽去占醋酸发酵罐总体积的30％-35％的发酵液，向醋酸发酵罐中加入等体积的苹果酒，所加入的苹果酒的酒精体积含量为9％。

优选地，所述步骤3)具体操作为抽去占醋酸发酵罐总体积的20％-30％的发酵液，向醋酸发酵罐中加入等体积的苹果酒，所加入的苹果酒的酒精体积含量为10％。

优选地，步骤2)中所述发酵配料中的酒精体积含量等于6％，物料体积占醋酸发酵罐总体积的60％，接种量占物料体积的20％；所述步骤3)具体操作为抽去占醋酸发酵罐总体积的25％的发酵液，向醋酸发酵罐中加入等体积的苹果酒，所加入的苹果酒的酒精体积含量为10％。

在本发明中的种子为醋酸菌，具体为奥尔兰醋杆菌(A.orleanense)、许氏醋杆菌(A.schutzenbachii)、恶臭醋杆菌(A.rancens)、AS 1.41醋酸菌中的一种。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过控制发酵过程中发酵配料中酒精浓度、醋酸浓度的含量，获得了一种能够提高发酵过程中醋酸含量的工艺，使发酵后醋酸浓度≥7.0g/100mL；通过提高发酵液的醋酸的浓度从而减少了运输的成本；同时本发明还保证了产品风味的稳定性和良好的口感，产品中的有机酸含量符合国标的规定。

2、本发明通过控制一级种子、二级种子的生长条件和用于接种的时间以及接种量，再控制分割体积和所补配料中酒精的浓度，实现了产酸量高、污染率低、生产工序简单的有益效果。主要是由于采用补料苹果酒酒精浓度偏低，需要分割出大体积才能实现，增加工业生产的繁琐性，且容易造成酒醋的污染；若补料苹果酒酒精浓度太高，又因为发酵苹果酒酒精浓度不能稳定控制每批次高浓度的苹果酒酒精浓度，容易造成苹果醋的质量不稳定。

附图说明

图1为菌株在不同酒精浓度下的生长情况。

图2为菌株在不同酒精浓度下的乙醇转化率。

图3为菌株在不同醋酸浓度下生长情况。

图4为菌株在不同醋酸浓度下的产酸量。

图5为一级种子生长曲线及其产酸量的结果图。

图6为一级种子罐中不同通气量对产酸影响结果。

图7为二级种子生长曲线及其产酸量的结果图。

图8为二级种子罐中不同通气量对产酸影响结果。

图9为高酸度苹果醋补料发酵工艺的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例1：

一种高酸度苹果醋补料发酵工艺，包括以下步骤：

1)将物料装入醋酸发酵罐中，所述物料为苹果酒；

2)向醋酸发酵罐中接种种子获得发酵配料，进行发酵，获得发酵液；所述发酵配料中的酒精体积含量分别为4.5％、5.5％、6.5％、7.5％、8.5％、9.5％；不同酒精含量的发酵配料对醋酸菌生长的影响及其乙醇转化为醋酸的转化率结果如图1、图2所示。随着初始酒精浓度增加，该菌株的OD值与酒精转化率逐渐下降，当醋基初始酒精体积浓度比达到9.5％时仍能生存，但此时乙醇转化率大大降低，在实际生产时容易造成高酒精度的浪费。在试验过程中发现当初始酒精体积浓度比超过5.5％时，虽然该菌仍能生存，且乙醇转化率超过50％，但此时乙醇浓度已不利于菌株的增值；而当酒精体积浓度比达到6.5％时，则出现菌株死亡，乙醇转化率降低明显。另外乙酸浓度过高会抑制细胞的氧吸收能力，影响菌体的生长和产酸量。

实施例2：

一种高酸度苹果醋补料发酵工艺，包括以下步骤：

1)将物料装入醋酸发酵罐中，所述物料为苹果酒；

2)向醋酸发酵罐中接种种子获得发酵配料，进行发酵，获得发酵液；发酵配料中醋酸的起始浓度分别为1g/100mL、2g/100mL、3g/100mL、4g/100mL、5g/100mL、6g/100mL。不同的浓度的醋酸对醋酸菌的生长影响及产酸量(g/100mL)的结果如图3、图4所示。初始醋酸浓度超过3g/100mL，表现出明显的抑制作用，出现了细胞死亡现象，其产酸量也大大降低。因此该菌株的初始酒精耐受体积浓度比不应超过6.5％与醋酸耐受浓度不超过3g/100mL。

实施例3：

将一级种子培养在一级种子发酵罐中，一级种子发酵罐容积为100L；培养所用的物料为苹果酒。检测醋酸菌的生长速度与醋酸含量变化之间的关系。如图5所示，图中左侧为产酸量(g/100mL)，右侧为生长速度(OD600)。种子罐酸度达到2.0g/100mL时，对应的一级种子发酵液的发酵时间为24h，种子罐中发酵液OD600值的增长幅度开始降低，酸度继续升高，说明此时种子罐中菌正处于代谢的旺盛期，适合用于下一级种子转接。控制培养时候的通气量为0.2m³/h、0.4m³/h、0.8m³/h、1.2m³/h、1.6m³/h，观察通气量对酸产量的影响，结果如图6所示。通气量速率过高或过低，都将影响发酵液中的产酸速率，这可能是因为通气率过高加速了乙醇的非生产性消耗，而过低抑制了菌株的生长。当一级种子罐通气量分别在0.8-1.2m³/h时，其产酸速度最快，说明该通气量下有利于菌株的生长，适合后续种子发酵液的发酵。

实施例4：

将二级种子培养在二级种子发酵罐中，二级种子发酵罐容积为1m³；培养所用的物料为苹果酒。检测醋酸菌的生长速度与醋酸含量变化之间的关系。如图7所示；种子罐酸度达到2.0g/100mL时，对应的二级种子发酵液的发酵时间为30h，种子罐中发酵液OD600值的增长幅度开始降低，酸度继续升高，说明此时种子罐中菌正处于代谢的旺盛期，适合用于下一级种子转接。控制培养时候的通气量为2m³/h、3m³/h、4m³/h、6m³/h、8m³/h，观察通气量对酸产量的影响，结果如图8所示。通气量速率过高或过低，都将影响发酵液中的产酸速率，这可能是因为通气率过高加速了乙醇的非生产性消耗，而过低抑制了菌株的生长。当二级种子罐通气量分别在4-6m³/h时，其产酸速度最快，说明该通气量下有利于菌株的生长，适合后续种子发酵液的发酵。

实施例5：

如图9所示，一种高酸度苹果醋补料发酵工艺，包括以下步骤：

1)将物料装入醋酸发酵罐(容积10m³)中，所述物料为苹果酒；

2)向醋酸发酵罐中接种种子获得发酵配料，进行发酵，获得发酵液；所述发酵配料中的酒精体积含量小于等于6.5％，发酵配料中醋酸的起始浓度小于等于3g/100mL。

3)发酵过程中通气速量控制在35-40m³/h，温度恒定在30℃，当发酵配料的醋酸浓度升高到2.0g/100mL，终止当前的发酵，同时执行补料操作。具体分割补料方案如表4所示。

在理想状态下，醋酸菌利用酒精发酵转化醋酸，若要实现发酵生成≥7.0g/100mL醋酸，发酵液中初始酒精浓度至少为5.4g/100mL(即6.8％(体积浓度比))，根据前述的乙醇耐受能力实施例发现，此时酒精浓度明显抑制菌体的生长，所以发酵过程中必须通过补料加苹果酒的策略来避免底物酒精浓度对菌体生长的抑制。

按发酵罐控制发酵液体积80％接种，若配料酒精体积浓度比7.0％，则配料量不宜超过70％，否则配料后发酵液酒精体积浓度比超过6.5％，抑制菌种的发酵；同理配料量60％时，其配料酒精体积浓度比不宜超过7.5％，具体如表1所示；

表1不同配料接种方案

注：配料量指物料体积占醋酸发酵罐的体积比；接种量按配料量体积比计算。

一种如表2所示的发酵工艺，具体为为配料量、配料苹果酒浓度、接种二级种子液量对7度醋发酵启动的影响正交试验，以完成发酵启动所需时间进行衡量(即此时发酵液中醋酸浓度2.0g/100mL)，发现各因素从大到小影响的顺序依次是配料苹果酒浓度C＞配料量A＞接种量B＞空列D，且配料苹果酒浓度、配料量、接种量的最佳控制水平依次为6.0％(体积浓度比)、60％、20％。所述配料量指物料体积占醋酸发酵罐的体积比，接种量按配料量体积比计算。

表2发酵启动中各因素正交试验结果

根据前述发酵启动配料苹果酒体积浓度比、配料量、接种量的最佳控制水平依次为6.0％、60％、20％，此时发酵罐中发酵配料体积占醋酸发酵罐的72％，同时按启动完成后底物醋酸浓度2.0g/100mL算，若要实现酸度7.0g/100mL苹果醋，则发酵液的酒精体积浓度比理论上应为4.9％，而此时发酵液的酒精体积浓度比约3.7％，故必须进行补料操作。

目前本发明所用发酵的苹果酒酒精体积浓度比为8.0-11.0％，若保证补料后底物酒精体积浓度比高于4.9％，则补料量的最低量为19.7％，补料后总的发酵液体积超过罐的80％，因此须采用分割补料方法操作，即取出一定量发酵液做酒醋处理，再补加等量的苹果酒。由于补料苹果酒酒精浓度偏低，需要分割出大体积才能实现，增加工业生产的繁琐性，且容易造成酒醋的污染；补料苹果酒酒精浓度偏高，又由于发酵苹果酒酒精浓度不能稳定控制每批次的高酒精浓度，容易造成质量不稳定，故采用的苹果酒酒精体积浓度比为9.0-10.0％来进行分割补料发酵。

表3不同分割体积比实验发酵

注：分割体积比按发酵罐体积计算；

发酵终点以每批次发酵2h酸度增长幅度≤0.10g/100mL，残留酒精度≤0.5％(v/v)。

表4不同分割体积比发酵果醋的有机酸

注：饮料用苹果醋规定苹果酸含量不低于0.08％(总酸按4％计时)，酒石酸、琥珀酸、柠檬酸应全部检出，乳酸含量不高于0.05％。

一种如表3、表4所述的补料方案，可知，采用上述6种分割补料方式发酵苹果醋，其6种有机酸含量都符合饮料用苹果醋对有机酸要求。同时补料苹果酒酒精体积浓度比9.0％、10.0％的分割体积比在25％时，醋酸生产的强度分别在0.196g/100mL·h、0.200g/100mL·h，相对于其它分割比效果较好，但补料苹果酒酒精体积浓度比9.0％、分割体积比25％时，其最终生成的酸度低于7.0g/100mL，主要是因为补入的发酵营养物质少；另外当分割体积比超过30％时，补料后底物酒精浓度过高，且发酵罐中只有低于42％种子液，种子量恢复需要耗费一定时间，所以平均醋酸生产强度偏低。而当补料酒精体积浓度比10.0％、分割体积比20％时，虽然有超过52％种子，但由于底物醋酸浓度相对偏高，在一定程度上影响了种子的增殖速率，从而影响其生产强度。

通过开展原工艺、现工艺条件下(其中补料苹果酒酒精体积浓度比10.0％、分割体积比25％)发酵苹果醋配制的苹果醋饮料三角品评试验，由表5可知，共12人参与品评，其中3人能够品评正确，此时品评人员对品尝正确的确定程度也有些怀疑，同时根据三点检验表中n＝12，可知3小于1％的显著水平临界值9，说明现工艺条件下发酵的高酸度苹果醋配制的饮料与原工艺条件下发酵苹果醋配制的饮料不存在明显差异。

表5三角口感品评

注：A-用补料酒精浓度10％(v/v)、分割体积比25％时发酵苹果醋配制的苹果醋饮料；B-用原工艺生产苹果醋配制的苹果醋饮料。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种高酸度苹果醋补料发酵工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）将物料装入醋酸发酵罐中，所述物料为苹果酒；

2）向醋酸发酵罐中接种种子获得发酵配料，进行发酵，获得发酵液；所述发酵配料中的酒精体积含量小于等于6.5%，发酵配料中醋酸的起始浓度小于等于3g/100mL；

3）当发酵液中醋酸的浓度升高到2.0 g/100mL时进行分割补料；分割补料所补物料为酒精体积含量为9%-10%的苹果酒；分割补料的分割体积为醋酸发酵罐体积的20%-35%；

步骤2）所述的种子为培养24h后的一级种子或培养30h后的二级种子；

所述一级种子培养在装有培养配料的容积为100L的一级种子发酵罐中，培养时的通气量为0.8-1.2 m³/h；所述培养配料为苹果酒，培养配料的酒精的体积含量为4.5%-5.5%；

所述二级种子培养在装有培养配料的容积为1m³的二级种子发酵罐中，培养时的通气量为4-6 m³/h；所述培养配料为苹果酒，培养配料的酒精的体积含量为4.5%-5.5%。

2.根据权利要求1所述的高酸度苹果醋补料发酵工艺，其特征在于：步骤2）中发酵配料总体积占醋酸发酵罐总体积的80%。

3.根据权利要求1所述的高酸度苹果醋补料发酵工艺，其特征在于：步骤2）所述发酵配料中的酒精体积含量为4.5%-6.5%，发酵配料中醋酸的起始浓度为0-2g/100mL。

4.根据权利要求1所述的高酸度苹果醋补料发酵工艺，其特征在于：步骤3）具体操作为抽去占醋酸发酵罐总体积的30%-35%的发酵液，向醋酸发酵罐中加入等体积的苹果酒，所加入的苹果酒的酒精体积含量为9%。

5.根据权利要求1所述的高酸度苹果醋补料发酵工艺，其特征在于：步骤3）具体操作为抽去占醋酸发酵罐总体积的20%-30%的发酵液，向醋酸发酵罐中加入等体积的苹果酒，所加入的苹果酒的酒精体积含量为10%。

6.根据权利要求1所述的高酸度苹果醋补料发酵工艺，其特征在于：

步骤2）中所述发酵配料中的酒精体积含量等于6%，物料体积占醋酸发酵罐总体积的60%，接种量占物料体积的20%；

步骤3）具体操作为抽去占醋酸发酵罐总体积的25%的发酵液，向醋酸发酵罐中加入等体积的苹果酒，所加入的苹果酒的酒精体积含量为10%。