CN108841509A - 米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺及专用生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺及专用生物反应器，属于白酒酿造技术领域。所述生产工艺包括以下步骤：蒸饭加曲、铺料、培菌糖化和发酵等步骤。本发明的专用生物反应器包括罐体、入料口、排料口、加水口、排气口、供气装置、温度计、夹套、夹套入水口、夹套出水口和支脚，罐体底部可以是圆锥形、椭圆形或平底形封头，供气装置位于罐体底部正上方的0.02～0.2m位置，在培菌糖化阶段提供充足的氧气，有利于后期的发酵并提高产酒率和改善酒的风味。本发明将培菌糖化、发酵二道工序在同一个的生物反应器上进行，大幅提高了设备利用率，节省了空间，同时也降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及白酒酿造技术领域，特别是涉及一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺及专用生物反应器。
背景技术
米香型白酒的生产方法分为先糖化后发酵和边糖化边发酵二种。通常先糖化后发酵法，需要先将摊凉并拌入小曲的大米饭置于一个糖化容器中进行不通气的培菌糖化，达到糖化要求后将糖化醅转入发酵容器中再加水进行发酵。目前对于先糖化后发酵法所用的糖化设备主要有陶质糖化缸、不锈钢等金属材质糖化桶、糖化槽、糖化车等。
案例1：先糖化后发酵小曲酒培菌糖化发酵典型工艺
(1)原料：大米淀粉含量71％～73％，水分含量≤14％；碎米淀粉含量71％～72％，水分含量≤14％；
(2)蒸饭：大米用50～60℃温水浸泡1h，淋干后倒入甑内，扒平加盖进行蒸饭，圆气后蒸20min；将饭粒搅松、扒平续蒸，待园气后再蒸20min，至饭粒变色；再搅拌饭粒并泼水后续蒸，待米粒熟后泼第2次水，并搅拌疏松饭粒，继续蒸至米粒熟透为止。蒸熟的饭粒饱满，含水量为60％～63％；
(3)拌料加曲：蒸熟的饭料，倒入拌料机中，将饭团搅散扬晾；再鼓风摊冷至36～37℃后，加入原料量0.8％～1％的药小曲拌匀；
(4)下缸：拌料后及时倒入饭缸内，每缸约15～20公斤(原料计)，饭的厚度约为10～13厘米，中央挖一空洞，以利有足够的空气进行培菌和糖化。通常待品温下降至32～34℃时，将缸口的簸箕逐渐盖密，使其进行培菌糖化，糖化进行时，温度逐渐上升，约经20～22小时，品温达到37～39℃为适宜，根据气温，做好保温和降温工作，使品温最高不得超过42℃，糖化总时间共约20～24小时左右，糖化达70～80％左右即可。
(5)发酵：下缸培菌、糖化约24小时后，结合品温和室温情况，加水拌匀，使品温约为36℃左右(夏天在34～35℃，冬天36～37℃)，加水量为原料的120～125％，泡水后醅料的糖分含量应为9～10％，总酸不超过0.7，酒精含量2～3％(容量)为正常，泡水拌匀后转入醅缸，每个饭缸装入两个醅缸，入醅缸房发酵，适当做好保温和降温工作，发酵时间约6～7天。成熱酒醅的残糖分接近于0，酒精含量为11～12％(容量)，总酸含量不超过1.5g/100g为正常。
(参见《酒精与白酒工艺学》，华南工学院等四院校，轻工业出版社)
以上现有技术在生产米香型白酒过程中，由于培菌阶段没有得到足够的供氧，由于米饭的糖化需要培养好氧的根霉菌，因而采用通常的容器进行培菌糖化时饭层不能铺得太厚，一般只能在30厘米以下，且发酵醪的发酵为兼性厌气且需要减少蒸发损失，发酵的过程通常在相对密闭的环境中进行，目前采用的设备主要有陶质酒坛酒缸、不锈钢等金属材质发酵罐等，导致根霉菌的培养增殖和米饭淀粉的糖化效果往往不理想且难以控制，导致最终原料出酒率和产品风味受到影响，且传统的糖化、发酵容器为陶缸,糖化缸约为200L，发酵缸约为500L，熟饭进入糖化缸经固态培菌糖化后,转入发酵缸接水发酵，前后二道工序分别使用二个不同的设备容器，物料需要从一个设备转移至另一个设备，转移过程产生了能源和工时消耗。
发明内容
本发明的目的在于提出一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺及专用生物反应器，以解决上述现有技术存在由于培菌糖化阶段供氧不足，导致糖化效果不理想，影响出酒率和酒的风味，且传统工艺糖化、发酵两道工序需要使用不同的设备，存在耗时耗能等问题，本发明提供一种操作简便、易于控制、能耗较低，不仅在糖化阶段通风培菌促进根霉菌增殖，促进糖化反应，还能在同一个设备上完成培菌糖化和发酵二道工序，较好的解决了先糖化后发酵法米香型白酒生产中由于供氧不足导致培菌糖化效果差以及需要多个设备和物料二次转移的问题。
为此，本发明提出一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，包括以下步骤：
(1)蒸饭加曲：将浸泡后的大米采用蒸汽蒸炊或加水焖煮的方法进行熟化，控制米饭粒粒饱满，米饭含水量为55～65％；待米饭冷却至32～40℃后，拌入小曲粉，小曲粉用量是大米量的0.05～2.5％；
(2)铺料：将拌有小曲粉的米饭投入到专用生物反应器中，铺平，饭层厚度控制在2.3米以下，控制入料温度为30～40℃；
(3)通风培菌糖化：开启供气阀，通入洁净空气，进行通风培菌和糖化，培菌糖化过程根据物料温度调节通风量，温度控制在35～40℃，培菌糖化20～48小时后饭料转化为糖化醅；
(4)发酵：培菌糖化结束后，关闭供气阀，不用转移物料，直接向糖化醅中加入洁净水，加水量为大米量的100～150％，并用器械搅拌松动醅料即为发酵醪，然后静置发酵。
优选地，步骤(1)中所述小曲粉可以是加入中草药的药小曲，不加中草药的无药小曲或者采用米粉、米糠、麸皮、高岭土等为原料制成的球状、饼状、块状及粉状、糠状的小曲中的一种。
优选地，步骤(1)中所述大米包括籼米、粳米和糯米。
优选地，步骤(3)中所述培菌糖化过程中以人工通入洁净空气，通风量0.1～0.8立方米/吨大米·min。
优选地，步骤(3)中所述培菌糖化结束时糖化醅可溶性固形物含量为12～27％(折光计法)。
优选地，步骤(4)中所述发酵醪发酵温度控制在35℃以下，发酵时间5～7天，检查醪液酒精度大于8％(vol)，残糖接近于0即可结束发酵，得到成熟酒醪。
优选地，所述成熟酒醪的可溶性固形物含量为3～18％，酒精度为8～15％(vol)。
优选地，步骤(2)中所述的专用生物反应器，包括罐体、入料口、排料口、加水口、排气口、供气装置、温度计、夹套、夹套入水口、夹套出水口和支脚，所述罐体底部可以是圆锥形、椭圆形或平底形封头，所述供气装置位于罐体底部正上方的0.02～0.2m位置。
优选地，所述供气装置由进气管、配气鼓、分气歧管和曝气头组成，所述进气管的一端与罐体外部的供气阀联通，供气阀另一端连接至有流量控制装置的洁净空气源，所述进气管的另一端与配气鼓的一端连接，所述配气鼓的另一端与分气歧管相连接，所述分气歧管以配气鼓为中心呈辐射状均匀分布。
优选地，所述曝气头位于分气歧管末端，所述曝气头可以是微孔不锈钢曝气头或微孔钛棒，微孔孔径0.5～100μm，孔隙度35～50％。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：
(1)本发明的生产工艺，率先在培菌糖化过程中进行通风培养根霉菌，不仅能快速促进根霉菌的生长繁殖，还能促使根霉菌产生更多的糖化酶，使糖化更充分，耗时更短，使后期发酵快速进行，提高出酒率并使酒的口感更加米香浓郁。
(2)本发明提供一种操作简便、易于控制、能耗较低，不仅在糖化阶段通风培菌促进根霉菌增殖，促进糖化反应，还能在同一个设备上完成培菌糖化和发酵二道工序的生产工艺，较好的解决了先糖化后发酵法米香型白酒生产中由于供氧不足导致培菌糖化效果差以及需要多个设备和物料二次转移的问题，减少了设备投资和能源工时的消耗。
(3)本发明提供的专用生物反应器，供气装置的曝气头，微孔孔径0.5～100μm，孔隙度35～50％，该设计可以有效保证适宜的通风量，当通入洁净的空气流时，空气缓慢的穿过饭层，使饭层中的根霉菌可以充分接触到氧气，有利于通风培养根霉菌，促进根霉菌快速繁殖；且该供气装置上的曝气头，孔隙度适宜，通入的空气流细小而分布均匀，既可有效增加供气密度，又可防止风速过快导致水分蒸发而带走过多热量，有效解决了糖化醅供氧需求和保温保湿的问题。
附图说明
图1是本发明专用生物反应器的结构示意图。
图2是本发明专用生物反应器中的供气装置结构示意图。
图中标记为：加水口1；罐体2；夹套水出口3；夹套4；供气装置5；排料口6；夹套水进口7；支脚8；温度计9；入料口10；排气口11；进气管51；配气鼓52；分气歧管53；曝气头54。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。
实施例1
一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，包括以下步骤：
(1)蒸饭加曲：将浸泡后的籼米采用蒸汽蒸炊或加水焖煮的方法进行熟化，控制米饭粒粒饱满，米饭含水量为60％左右；待米饭冷却至37℃后，拌入中草药的药小曲，药小曲用量是大米量的1.5％；
(2)铺料：将拌有小曲粉的20吨米饭投入到体积为60m3的专用生物反应器中，铺平，控制入料温度为35℃；
(3)通风培菌糖化：开启供气阀，人工通入洁净空气，进行通风培菌和糖化，培菌糖化过程根据物料温度调节通风量为0.5立方米/吨大米·min，温度控制在37℃，培菌糖化时间30小时后饭料转化为糖化醅，测定糖化醅可溶性固形物含量为15％(折光计法)；
(4)发酵：培菌糖化结束后，关闭供气阀，不用转移物料，直接向糖化醅中加入洁净水，加水量为大米量的150％，并用器械搅拌松动醅料即为发酵醪，然后静置发酵，发酵温度控制在35℃以下，发酵时间6天，残糖0.3g/L，结束发酵，得到可溶性固形物含量为5％，酒精度为13.4％(vol)的成熟酒醪；
一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺专用生物反应器，包括加水口1，罐体2，夹套水出口3，夹套4，供气装置5，排料口6，夹套水进口7，支脚8，温度计9，入料口10，排气口11；所述罐体2底部为圆锥形封头，所述供气装置5位于罐体2底部正上方的0.02m位置；所述供气装置5由进气管51、配气鼓52、分气歧管53和曝气头54组成；所述分气歧管53以配气鼓52为中心呈辐射状均匀分布，所述曝气头54为微孔不锈钢曝气头，孔隙度45％，微孔孔径50μm位于分气歧管53末端；
当物料米饭投入到反应器中时，待物料铺平后，关闭罐体2顶部，打开底部供气阀，通入有流量控制装置的洁净空气，此时空气从罐体2外部的供气阀进入到进气管51，并进入配气鼓52中，再流经分气歧管53后，从曝气头54中以细小的气流进入到米饭中，米饭随着空气的带动不停的上下翻动，使得反应器上部和下部形成空气流，从而促进根霉菌快速繁殖，根据温度计测量物料温度，从而控制通风量，糖化结束后关闭供气阀。
对比例1与实施例1的区别在于，培菌糖化过程为封罐，没有通入空气进行通风培养，其他工艺条件一样，与本实施例1得到的基酒各项指标对比如下：
由此可见，利用本发明生产工艺所制备的白酒，米香味浓郁，出酒率有一定提升，口感醇厚，回味甘甜。
实施例2
一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，包括以下步骤：
(1)蒸饭加曲：将浸泡后的籼米采用蒸汽蒸炊或加水焖煮的方法进行熟化，控制米饭粒粒饱满，米饭含水量为65％左右；待米饭冷却至40℃后，拌入米糠饼状小曲，用量是大米量的2.5％；
(2)铺料：将拌有小曲粉的15吨米饭投入到体积为60m3的专用生物反应器中，铺平，控制入料温度为40℃；
(3)通风培菌糖化：开启供气阀，人工通入洁净空气，进行通风培菌和糖化，培菌糖化过程根据物料温度调节通风量为0.8立方米/吨大米·min，温度控制在35℃，培菌糖化时间48小时后饭料转化为糖化醅，测定糖化醅可溶性固形物含量为12％(折光计法)；
(4)发酵：培菌糖化结束后，关闭供气阀，不用转移物料，直接向糖化醅中加入洁净水，加水量为大米量的120％，并用器械搅拌松动醅料即为发酵醪，然后静置发酵，发酵温度控制在35℃以下，发酵时间5天，残糖0.1g/L，结束发酵，得到可溶性固形物含量为3％，酒精度为15％(vol)的成熟酒醪；
一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺专用生物反应器，包括加水口1，罐体2，夹套水出口3，夹套4，供气装置5，排料口6，夹套水进口7，支脚8，温度计9，入料口10，排气口11；所述罐体2底部为椭圆形封头，所述供气装置5位于罐体2底部正上方的0.1m位置；所述供气装置5由进气管51、配气鼓52、分气歧管53和曝气头54组成；所述分气歧管53以配气鼓52为中心呈辐射状均匀分布，所述曝气头54为微孔钛棒，孔隙度为35％，微孔孔径0.05μm位于分气歧管53末端；
当物料米饭投入到反应器中时，待物料铺平后，关闭罐体2顶部，打开底部供气阀，通入有流量控制装置的洁净空气，此时空气从罐体2外部的供气阀进入到进气管51，并进入配气鼓52中，再流经分气歧管53后，从曝气头54中以细小的气流进入到米饭中，米饭随着空气的带动不停的上下翻动，使得反应器上部和下部形成空气流，从而促进根霉菌快速繁殖，根据温度计测量物料温度，从而控制通风量，糖化结束后关闭供气阀。
对比例2与实施例2的区别在于，培菌糖化过程为封罐，没有通入空气进行通风培养，且糖化和发酵过程是采用不同的设备，其他工艺条件一样，与本实施例2得到的基酒各项指标对比如下：
由此可见，利用本发明生产工艺所制备的白酒，米香味浓郁，出酒率更高，口感醇厚，回味甘甜。
实施例3
一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，包括以下步骤：
(1)蒸饭加曲：将浸泡后的籼米采用蒸汽蒸炊或加水焖煮的方法进行熟化，控制米饭粒粒饱满，米饭含水量为55％左右；待米饭冷却至32℃后，拌入无药小曲，用量是大米量的0.05％；
(2)铺料：将拌有小曲粉的10吨米饭投入到体积为60m3的专用生物反应器中，铺平，控制入料温度为30℃；
(3)通风培菌糖化：开启供气阀，人工通入洁净空气，进行通风培菌和糖化，培菌糖化过程根据物料温度调节通风量为0.1立方米/吨大米·min，温度控制在40℃，培菌糖化时间20小时后饭料转化为糖化醅，测定糖化醅可溶性固形物含量为27％(折光计法)；
(4)发酵：培菌糖化结束后，关闭供气阀，不用转移物料，直接向糖化醅中加入洁净水，加水量为大米量的100％，并用器械搅拌松动醅料即为发酵醪，然后静置发酵，发酵温度控制在35℃以下，发酵时间7天，残糖3.5g/L，结束发酵，得到可溶性固形物含量为18％，酒精度为8％(vol)的成熟酒醪；
一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺专用生物反应器，包括加水口1，罐体2，夹套水出口3，夹套4，供气装置5，排料口6，夹套水进口7，支脚8，温度计9，入料口10，排气口11；所述罐体2底部为平底形封头，所述供气装置5位于罐体2底部正上方的0.2m位置；所述供气装置5由进气管51、配气鼓52、分气歧管53和曝气头54组成；所述分气歧管53以配气鼓52为中心呈辐射状均匀分布，所述曝气头54为微孔钛棒，孔隙度50％，微孔孔径100μm位于分气歧管53末端；
当物料米饭投入到反应器中时，待物料铺平后，关闭罐体2顶部，打开底部供气阀，通入有流量控制装置的洁净空气，此时空气从罐体2外部的供气阀进入到进气管51，并进入配气鼓52中，再流经分气歧管53后，从曝气头54中以细小的气流进入到米饭中，米饭随着空气的带动不停的上下翻动，使得反应器上部和下部形成空气流，从而促进根霉菌快速繁殖，根据温度计测量物料温度，从而控制通风量，糖化结束后关闭供气阀。
对比例3与实施例3的区别在于，培菌糖化过程为封罐，没有通入空气进行通风培养，其他工艺条件一样，与本实施例3得到的基酒各项指标对比如下：
由此可见，利用本发明生产工艺所制备的白酒，米香味浓郁，出酒率有一定提升，口感甘甜。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。
Claims (10)
1.一种米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)蒸饭加曲：将浸泡后的大米采用蒸汽蒸炊或加水焖煮的方法进行熟化，控制米饭粒粒饱满，米饭含水量为55～65％；待米饭冷却至32～40℃后，拌入小曲粉，小曲粉用量是大米量的0.05～2.5％；
(2)铺料：将拌有小曲粉的米饭投入到专用生物反应器中，铺平，饭层厚度控制在2.3米以下，控制入料温度为30～40℃；
(3)通风培菌糖化：开启供气阀，通入洁净空气，进行通风培菌和糖化，培菌糖化过程根据物料温度调节通风量，温度控制在35～40℃，培菌糖化20～48小时后饭料转化为糖化醅；
(4)发酵：培菌糖化结束后，关闭供气阀，不用转移物料，直接向糖化醅中加入洁净水，加水量为大米量的100～150％，并用器械搅拌松动醅料即为发酵醪，然后静置发酵。
2.根据权利要求1所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，步骤(1)中所述小曲粉可以是加入中草药的药小曲，不加中草药的无药小曲或者采用米粉、米糠、麸皮、高岭土等为原料制成的球状、饼状、块状及粉状、糠状的小曲中的一种。
3.根据权利要求1所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，步骤(1)中所述大米包括籼米、粳米和糯米。
4.根据权利要求1所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，步骤(3)中所述培菌糖化过程中以人工通入洁净空气，通风量0.1～0.8立方米/吨大米·min。
5.根据权利要求1所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，步骤(3)中所述培菌糖化结束时糖化醅可溶性固形物含量为12～27％(折光计法)。
6.根据权利要求1所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，步骤(4)中所述发酵醪发酵温度控制在35℃以下，发酵时间5～7天，检查醪液酒精度大于8％(vol)，残糖接近于0即可结束发酵，得到成熟酒醪。
7.根据权利要求6所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，所述成熟酒醪的可溶性固形物含量为3～18％，酒精度为8～15％(vol)。
8.根据权利要求1所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，步骤(2)中所述的专用生物反应器，其特征在于，包括罐体、入料口、排料口、加水口、排气口、供气装置、温度计、夹套、夹套入水口、夹套出水口和支脚，所述罐体底部可以是圆锥形、椭圆形或平底形封头，所述供气装置位于罐体底部正上方的0.02～0.2m位置。
9.根据根据权利要求8所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，所述供气装置由进气管、配气鼓、分气歧管和曝气头组成，所述进气管的一端与罐体外部的供气阀联通，所述进气管的另一端与配气鼓的一端连接，所述配气鼓的另一端与分气歧管相连接，所述分气歧管以配气鼓为中心呈辐射状均匀分布。
10.根据根据权利要求9所述的米香型白酒通风培菌糖化发酵一体化生产工艺，其特征在于，所述曝气头位于分气歧管末端，所述曝气头可以微孔不锈钢曝气头或微孔钛棒，微孔孔径0.5～100μm，孔隙度35～50％。
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