CN110184165A - 多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋工艺方法及加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于食品发酵工程技术领域，涉及一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋工艺方法及加工装置。包括大米蒸熟、冷却搭窝、发花糖化、冲缸加水即酒精发酵与醋酸发酵、翻缸管理即发酵控制、压榨后熟，其特征在于在冲缸加水后，当醋醪酸度在1.5～3.5g/100ml时补加酒醪多次进行补料发酵，具体为将陶缸内醋醪分出1/3～1/2，加入等量的酒醪。提高了玫瑰醋的生产效率延长了玫瑰醋的生产季节，克服了玫瑰醋生产受季节限制的瓶颈，带来更大的经济效益；补料发酵理论上可以解除高浓度酒精对醋酸菌的抑制作用。

Description

多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋工艺方法及加工装置

技术领域

本发明属于食品发酵工程技术领域，涉及一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋工艺方法及加工装置。

背景技术

传统浙江玫瑰醋的生产，主要通过浸米、蒸饭、发花、冲缸放水、翻缸、加盐后熟等步骤，依靠来自环境中的野生菌株(包括发花过程生长的米曲霉、黑曲霉、红曲霉等，翻缸过程中落入的酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等)，采用静置表面发酵的方法(表面有典型的醋酸菌膜)完成从淀粉转变成酒精、从酒精转变成醋酸的发酵过程。

传统浙江玫瑰醋生产工艺流程如图4所示。

(1)大米蒸熟：先冲洗早籼米，倒入缸内，加水至高出米粒15cm左右。缸的中央插入空心竹萝桶，高出水面，浸米要求米粒浸透，定时换水，浸泡时间足够，米粒缓慢吸水以形成适合微生物生长的pH环境。浸泡总时间与气温有关，江浙春醋酿制期间平均温度在22～25℃。捞出米粒，用清水洗净。常压或高压蒸煮，饭粒要达到颗粒完整、手捻无白心，掌握合理的出饭率甚为重要。

(2)冷却搭窝：将蒸熟的米饭转入大缸中，中间搭成圆形窝。

(3)发花(糖化)：浙江玫瑰醋传统工艺中的糖化时间不少于12天。过程中采用纯天然固态糖化，生产上通常形象地描述为“发花”。利用草盖中长期生产积累的自然菌群和外界微生物落到缸中米饭表面混合发花，使米饭与外界最大面积接触培养各种微生物。待米饭面上长满红色、黑色、黄色、绿色、灰白色等各类杂色微生物，发花就算完成。因此玫瑰香醋属多菌共酵，最后使醋中的有机酸非常丰富，醋味浓郁。发花时间一般在10～15d，前期米饭经过浸泡产生一定酸度，有益于霉菌在此环境和温度中充分繁殖，促进糖化。

(4)冲缸加水(酒精发酵与醋酸发酵)：冲缸放水后玫瑰醋生产即进入酒精发酵与醋酸发酵阶段，持续3个多月的发酵过程中，淀粉的分解与酒精发酵是连续而又交叉发生的，淀粉糖化先进行产生部分糖，糖在酵母菌作用下发生酒精发酵，同时由于空气和工具中带入到醪缸中的醋酸菌繁殖，逐步将醪液中生成的酒精氧化为醋酸。

(5)翻缸管理(发酵控制)：醪中霉菌所分泌的淀粉酶、蛋白酶及肽酶等各类酶，将淀粉、蛋白质分解产生小分子的糖分及氨基酸等，再被酵母菌发酵生成乙醇，乙醇又被醋酸菌分泌的酒精氧化酶氧化成醋酸。这个过程除产生有机酸、挥发性香气等呈味物质外，也有大量生化反应热放出使醪温升高。传统的方法是人工开耙(翻缸)降温增加空气中氧气的溶入，并利于醋酸菌耗氧发酵。传统玫瑰醋的翻缸操作处于炎热的夏季，工人在翻缸时劳动强度很大。

(6)压榨后熟：当醪液酸度达到5-6g/100ml而且酸度不随时间上升时，添加2-3％食盐结束醋酸发酵，进入后期陈酿，最后经压榨、杀菌得玫瑰醋成品。

浙江玫瑰醋生产普遍生产规模小，采用天然接种发酵的工艺，在搭窝、翻缸操作中以手工操作为主，劳动强度大，生产效率低。浙江玫瑰醋采用天然混合菌种(包括霉菌、酵母、醋酸菌)，历经长达半年时间(5月开酿——10月榨醋)的自然发酵，产品具有浅玫瑰色、酸味柔和爽快、略带鲜甜的呈味特点。由于玫瑰醋具有上述风味特征，玫瑰醋的品质是深层发酵食醋无法比拟的，近年来玫瑰醋的销售区域有从江浙一带逐渐向华东、华南、华北扩展之势，玫瑰醋的生产量已经不能适应日益增长的消费需求。

500kg陶缸用于玫瑰醋酿造已经具有数百年成功的经验。对于陶缸发酵体系(结构解析图见图5)：高度0.80米，上口沿直径1.00米，底部直径0.60米，500kg缸总体积为0.5m³(装液量0.4m³)。玫瑰醋发酵时，实际装液高度约0.66米，实际饭醪密度1.316kg/cm²。

罐体高径比λ₀＝0.80：1＝1：1.25

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋工艺方法及加工装置。(传统)玫瑰醋生产过程中，选择恰当的时间点，用一定浓度的酒醪(或黄酒)进行多次补料发酵，实现玫瑰醋的半连续化生产，以延长玫瑰醋的生产季节、扩大玫瑰醋产量的技术。

一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，包括大米蒸熟、冷却搭窝、发花糖化、冲缸加水即酒精发酵与醋酸发酵、翻缸管理即发酵控制、压榨后熟，当醋醪酸度在1.5～3.5g/100ml时补加酒醪多次进行补料发酵，具体为将陶缸内醋醪分出1/3～1/2，加入等量的酒醪。

进一步的，所述的多次补料发酵过程中发酵温度范围为28℃-33℃。

进一步的，所述的酒醪为后发酵醪，后发酵醪的酒精度为16％、还原糖8～9g/L、酸度5.0～5.5g/L，加适量热水调节酒精度为6-7％。

进一步的，所述的酒醪采用前发酵醪，所述的前发酵醪的酒精含量为13％、还原糖浓度为15g/L、酸度为5.0g/L，加适量热水调节酒精度为6-7％。

进一步的，所述的补料时间点选择在醋醪酸度在1.5～2.5g/100ml左右补加酒醪。

进一步的，当醋醪的酸度上升到1.5g/100ml，补加酒醪继续发酵，之后补料的酸度点呈梯度上升，共补加六次，最后一次补料的酸度为2.75g/100ml。

进一步的，所述的前发酵酒醪的加工方法为使用籼米为原料，浸米蒸饭后，加水并落入20吨黄酒发酵罐，添加适量干酵母，6.5kg酒母，在30～33℃发酵7天后的酒醪。

进一步的，所述的总发酵时间为150天-165天。

一种用于加工多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的发酵罐，发酵罐材质为PE塑料罐；圆台结构,底部出料管为三通；顶部带草缸盖，用早稻草编织，罐内设有温度控制系统。

进一步的，所述的温度控制系统为内置式蛇管冷却装置，当温度≥33℃时，管内通入自来水，进行降温操作；当温度≤28℃时，管内通入热水，其他温度均不进行控温操作。

这样的改进：①提高了玫瑰醋的生产效率：酿酒过程不需要经过较长时间的发花(糖化)，直接使用曲和酒母在20～100吨的发酵罐中进行，生产周期短(传统玫瑰醋的发花和酒化约需要4周时间，而酿酒过程的主发酵只需要1周时间)，生产效率高。②延长了玫瑰醋的生产季节，特别是采用多次分缸多次补料发酵模式，在很大程度上克服了玫瑰醋生产受季节限制的瓶颈，不仅在相同的时间内扩大了玫瑰醋的产量，更重要的是提高了全年的总产量，从而促进了玫瑰醋的行业发展，带来更大的经济效益。③一般醋酸菌仅能耐受6～7％的酒精度，补料发酵理论上可以解除高浓度酒精对醋酸菌的抑制作用。

附图说明

图1为玫瑰醋补料发酵工艺；

图2为本发明发酵罐结构与尺寸示意图；

图3为实施例1玫瑰醋发酵工艺；

图4为陶缸发酵体系结构示意图；

图5为现有玫瑰醋发酵工艺。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本技术完成了采用补加酒醪进行玫瑰醋补料发酵的增产增效技术。整个玫瑰醋的发酵理论上分为淀粉的糖化、可发酵糖转化为酒精、酒精氧化为醋酸这三个阶段，实际上在传统玫瑰醋的生产过程中，醪液中的物质变化并不完全有序地遵循这个次序，存在双边发酵、甚至三边发酵。从图1可以看出，在适当的时间点补加饭、补加糖或补加酒精都可以完成补料发酵，但是补加酒醪环节更接近反应的终点，所以补加酒醪是实现扩产增效的最简捷途径。

理论上，补加前发酵酒醪、后发酵酒醪、陈酿酒醪以及酒精都可以完成醋酸发酵阶段的补料发酵，以延长醋酸发酵时间，扩大玫瑰醋产量。经过多次实验，(1)如果采用“一次分割一次补料发酵模式”，以补加后发酵酒醪、陈酿酒醪为便捷，这样米酒大罐发酵和玫瑰醋生产在时间上可以不关联，便于组织生产；(2)如果采用“多次分割多次补料发酵模式”，以补加前发酵酒醪为宜，因为前发酵酒醪中糖分充足，可支持多次补料发酵过程对糖分的要求，但是要求酿酒与制醋同步进行；(3)如果补加酒精，会使成品风味欠缺，一般情况不加考虑。

本发明采用在冲缸放水后，根据醋醪中三边发酵的基本要求，当醪液内酸度达到1.5-1.8g/100ml时，在此条件时补料，成品的色泽与传统玫瑰醋最接近，将陶缸内醋醪分出1/3～1/2，加入等量的酒醪(或坛酒)，来完成物料的均匀性、补充氧气、散失生物反应热等任务。所述酸度为醋酸的含量，该方法一方面突破了玫瑰醋生产受季节性限制的瓶颈；另一方面酒醪可以由机械化大罐发酵获得，该变革也大大提高了传统玫瑰醋的生产效率。

本发明补料发酵法生产玫瑰醋的技术，包括半连续式补料发酵罐的结构、酒醪的选择、补料时间点的确定、发酵温度的控制、补料量的确定。具体方案如下：

(1)发酵罐的结构：

发酵罐材质为PE塑料罐；圆台结构,筒体上直径2000mm，下直径1400mm，筒体高800mm；底部出料管为三通；顶部带草缸盖，草缸盖半径2100mm，厚度70mm，用早稻草编织。

(2)温度调节装置与方法：传统的陶缸没有温度调节系统，所以玫瑰醋只能季节性生产，一年只投料生产一个批次。本发明对醪液进行多次分割、多次补料，延长了玫瑰醋发酵生产时间，同时提高产量。这样发酵罐必须配置温度控制系统，能跨越季节完成玫瑰醋的发酵过程。图2中内置式蛇管冷却装置,也可结合具体情况配置夹套冷却装置。当温度≥33℃时，管内通入自来水，进行降温操作；当温度≤28℃时，管内通入热水，进行加热操作；其他温度均不进行控温操作。

(3)酒醪：醋酸菌细胞内含有乙醇脱氢酶，可以将酒精氧化成乙酸。但是无论是醋化醋杆菌(Acetobacteraceti)、巴氏醋杆菌(Acetobacter pasteurianus)、或葡萄糖醋酸菌(Gluconobacter liquefaciens)，醋酸菌都有一定的耐酒精极限，发酵液中酒精度达到7～9％就会抑制醋酸菌的生长。补加酒醪的酒精度不宜超过6～7％(v/v)。

酒醪分为前发酵醪和后发酵醪，前发酵醪的酒精13％左右、还原糖15g/L、酸度5.0g/L，后发酵醪的酒精16％左右、还原糖8～9g/L、酸度5.0～5.5g/L。要实现多次分割-多次补料的半连续式发酵，必须保持罐中料液内的多边发酵状态，这就要求补加的酒醪中糖分、酒精、酸有一个恰当的比例，多次实践证明，对于半连续式发酵，采用糖分稍高的前发酵酒醪更为合适。

(4)补料时间点：补料时间点过早，会产生高浓度酒精效应，抑制醋酸菌的生长；补料时间点过迟，醋酸菌活性会变弱，对玫瑰醋的色泽也会影响较大。本发明经过反复实验得出结论在醋醪酸度在1.5～3.5g/100ml时补加酒醪，不会引起杂菌污染，可顺利完成醋酸发酵，最终醪液酸度可达5.5g/100ml左右。

对于玫瑰醋来说，仅仅达到5.5g/100ml的酸度是不够的，玫瑰醋的色泽和风味是更加难以控制的指标。在本世纪初就有工厂为了缩短玫瑰醋的生产周期扩大产量，让发花-冲缸放水后的米醪在深层发酵大罐中进行通风发酵，发酵结束时酸度能达标，但是产品的色泽和风味跟传统玫瑰醋大相径庭。

为了获得理想的成品色泽和风味，补料时间点选择在醪液酸度在1.5～2.5g/100ml左右补加酒醪。玫瑰醋的天然发酵处于夏季，气温高达35℃，时间约有100天，料液内的糖分与氨基酸类物质会发生marllard反应。反应的中间产物会呈无色、红色、褐色等一系列颜色；酵母、乳酸菌、醋酸菌的代谢产物，会在高温下发生酯化反应等：

C₂H₅OH+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂O

酯化反应的产物酯类物质，有助于提升玫瑰醋的香气物质。酒醪添加后，缸内料液所经历的反应温度和反应时间会与成品的色泽和风味直接关联。所以，理论和实践都表明，补料时间点越靠前，缸内料液的条件越接近对照组(不补加酒醪)，发酵结束时样品的风味也愈接近传统玫瑰醋。

(5)分割量与补料量：

通过一次分缸一次补料实验可证明，分割量可以是醪液的33.3％～50％范围内的任意比例，当然，分割量愈大，发酵效率愈高。

对于多次分割多次补料的半连续发酵来说，同样是分割量愈大发酵效率愈高。但是如果分割量(补料量)超出这个范围，多边发酵的状态(糖度、酒度、酸度、温度、固形物浓度)偏离值太大，会影响糖化作用-酒精发酵-醋酸发酵这三边发酵的相对强弱，就会破坏自然发酵的状态。例如补醪后糖度太低，酵母菌因缺少糖分很快衰败，那么后期的发酵就转变成醋酸菌的单边发酵，成品醋的风味就接近深层发酵醋；例如前述补醪后温度过低(低于28℃)，则酒精发酵和醋酸发酵都会减弱，轻则产生发酵升酸不稳定现象，重则受杂菌污染而倒罐。

实施例一：

本发明是一种多次分割多次补料半连续玫瑰醋发酵的方法，包括玫瑰醋制作的浸米步骤，蒸饭步骤，冷却步骤，搭窝与发花步骤，冲缸放水步骤，发酵步骤，分割步骤，补料步骤，继续发酵步骤，后熟步骤，压榨及杀菌步骤(见图4)。分割后罐内物料为原先的2/3体积，补料实施的关键点在于：

(1)使用4月底以前投料的批次。

(2)采用坛酒(后发酵结束后经过滤的黄酒，酒精度≤17％,还原糖≥5g/L，酸度约0.5％)，黄酒后发酵醪事先用1倍60℃热水调整酒醪的酒精度在6～8％，调整稀释酒醪温度在38～40℃。

(3)当醋醪的酸度上升到1.5，补加坛装黄酒继续发酵，之后补料的酸度点呈梯度上升，一共补加六次，最后一次补料的酸度为2.75。

(4)补料量为罐体积的30～35％，补加后进行“翻缸”等操作管理与传统玫瑰醋相同。

作为优选，采用坛装黄酒，玫瑰醋的生产和黄酒的生产关联性小，便于生产的调度。补料后，醪液品温控制在31～37℃，总发酵时间控制在156～165天左右。发酵结束时收获约4.5吨玫瑰醋。

实施例二：

补料量为罐体积的40～50％。

实施过程与结果

1试验环境与条件

·地点：湖州市禹越镇，浙江五味和食品有限公司

·实验室条件：在醋车间内任取12只传统发酵陶缸(0.5m³/只)，和其他陶缸发酵具有相同的发酵室温、空气相对湿度，发酵过程中与之接触的微生物群落状态也基本相同。

·前发酵酒醪：使用籼米为原料，浸米蒸饭后，加水并落入20吨黄酒发酵罐，添加适量干酵母，6.5kg酒母，在30～33℃发酵7天后的酒醪，糖度趋于零，酒精度约7.2％。

2试验过程

·(1)按大生产的方法，投料100kg米饭/缸，搭窝，加盖草缸盖，自然气温下(约26～29℃)进行发花。

·(2)约20d时间饭坯的还原糖含量达到38g/100mol发花结束。

·(3)按米：水(w/w)＝1：3冲缸放水，进行酒精发酵和醋酸发酵。

·(4)二周时间内酒精度可缓慢上升到6-7％，酸度缓慢积累到1.6-1.8g/100ml时，缸内的物质变化由淀粉糖化、酒精发酵逐渐转变为以醋酸发酵为主的三边发酵，当酸度达到理论值时，对缸中的醋液进行分割补料，并进行大罐发酵：先将醋醪分出1/2或1/3，转入预先准备好的大罐内，并向原缸中加入等分割量的已备用的6﹪v/v的酒醪(或不加焦糖色的坛酒)，并搅拌使其混合均匀。

·(5)共计12缸醋醪进行了半连续补料发酵以及大罐发酵。按顺序每6缸为一组，分成2组，分别进行2种补料体积操作。

·(6)补料混合后的醋醪管理和对照组相同，根据菌膜及发酵情况对醋醪进行搅拌。

·(7)90天后酸度达到5-6g/100ml以上，加2～3％食盐终止发酵，醋酸发酵结束。继续在常温下后熟30天。前期浸米10天、发花20天、发酵90天、后熟30天，总发酵周期在150天左右。

3试验结果

注：(1)100kg大米→约220kg酒度为18％的米酒→566kg酒度为7％的酒液，折算回去得：1kg酒度为7％的酒液来源于0.177kg大米；(2)得率即玫瑰醋/大米(kg/kg)。

依据国家酿造食醋标准GB/T 18187-2000，要求酿造食醋的总酸(以乙酸计)≥4.0(g/100ml)、不挥发酸(以乳酸计)≥0.5(g/100ml)、可溶性无盐固形物≥0.5(g/100ml)，从测得的结果看，完全符合国家标准的要求；对照浙江玫瑰醋原行业标准，试验样品的色泽、香气、滋味、体态等感官特征也完全符合浙江玫瑰醋的感官要求。

发明的优点和应用前景

(1)用补料法生产玫瑰醋，大大减轻了玫瑰醋生产过程中的劳动强度，提高了产能和出率；

(2)多次分割-多次补料法生产玫瑰醋技术，解决了因季节限制带来的产量的局限性，采用6次补料法，可使玫瑰醋产量大幅度提高。

Claims (10)

1.一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，包括大米蒸熟、冷却搭窝、发花糖化、冲缸加水即酒精发酵与醋酸发酵、翻缸管理即发酵控制、压榨后熟，其特征在于在冲缸加水后，当醋醪酸度在1.5～3.5g/100ml时补加酒醪多次进行补料发酵，具体为将陶缸内醋醪分出1/3～1/2，加入等量的酒醪。

2.根据权利要求1所述的一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，其特征在于所述的多次补料发酵过程中发酵温度范围为28℃-33℃。

3.根据权利要求1所述的一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，其特征在于所述的酒醪为后发酵醪，后发酵醪的酒精度为16％、还原糖8～9g/L、酸度5.0～5.5g/L，加适量热水调节酒精度为6-7％。

4.根据权利要求1所述的一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，其特征在于所述的酒醪采用前发酵醪，所述的前发酵醪的酒精含量为13％、还原糖浓度为15g/L、酸度为5.0g/L，加适量热水调节酒精度为6-7％。

5.根据权利要求1所述的一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，其特征在于所述的补料时间点选择在醋醪酸度在1.5～2.5g/100ml左右补加酒醪。

6.根据权利要求1所述的一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，其特征在于当醋醪的酸度上升到1.5g/100ml，补加酒醪继续发酵，之后补料的酸度点呈梯度上升，共补加六次，最后一次补料的酸度为2.75g/100ml。

7.根据权利要求3所述的一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，其特征在于所述的前发酵酒醪的加工方法为使用籼米为原料，浸米蒸饭后，加水并落入20吨黄酒发酵罐，添加适量干酵母，6.5kg酒母，在30～33℃发酵7天后的酒醪。

8.根据权利要求1所述的一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的方法，其特征在于所述的总发酵时间为150天-165天。

9.一种用于加工权利要求1至8任一所述的多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的发酵罐，其特征在于发酵罐材质为PE塑料罐；圆台结构,底部出料管为三通；顶部带草缸盖，用早稻草编织，罐内设有温度控制系统。

10.根据权利要求9所述的一种多次补料半连续式发酵生产玫瑰米醋的发酵罐，其特征在于所述的温度控制系统为内置式蛇管冷却装置，当温度≥33℃时，管内通入自来水，进行降温操作；当温度≤28℃时，管内通入热水，其他温度均不进行控温操作。