CN113355203A - 一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括：提供发酵完全的酒醪；对所述酒醪进行离心，固液分离后得到酒原液；向所述酒原液中加入助滤剂，然后循环压滤至滤液澄清，得到压滤清液；使用超滤膜对所述压滤清液进行澄清过滤，得到精滤清液；将所述精滤清液用于醋酸发酵。本发明通过特定的复合过滤澄清工艺技术改善酒体的泡持性，有效降低了食醋发酵过程泡沫的产出比，提升了发酵食醋的产能，提高了发酵设备的利用率和生产效率，减小了物料的损耗率，从根本上解决了食醋发酵中存在的泡沫产生量大的技术问题。而且，采用离心工艺对酒醪进行初滤，不仅减少了助滤剂的整体使用量，降低了成本，还提高了酒渣的附加值。
Description
技术领域
本发明属于食醋发酵技术领域，具体涉及一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法。
背景技术
食醋是日常生活中不可或缺的调味品，其发酵方式可分为固态发酵和液态发酵。与固态发酵相比，液态发酵具有发酵周期短、利用率高、劳动强度低等诸多优点，更适合工业化生产。在液态发酵技术中，主要的酿造方法有传统的表面静态发酵法、固定化醋酸菌发酵法和深层液态发酵法等，其中，深层液态发酵法是目前食醋行业较常使用的酿造方法。而根据操作方式的不同，深层液态发酵工艺又可分为分批发酵、连续发酵和半连续发酵3种方式；相比于前两者，半连续发酵不仅提供了充足的菌种及发酵所需的底物和养分，避免了菌种老化，还稀释了发酵液中较高浓度的醋酸，缓解了醋酸对菌体生长的抑制作用，使菌体维持较高的活力，提高产酸速率，更适合大规模的食醋生产，已成为当今食醋工业化生产中较为普遍的发酵方式。
目前，食醋酿造中仍需解决的技术问题是控制食醋发酵过程中产生的泡沫量。在液态发酵过程中，如果产生的泡沫过多，会减小发酵罐的有效容积，降低设备的利用率和生产效率，还会增大物料的损耗率。针对上述问题，目前的应对方式主要有以下几种：
1、机械消泡，即通过对发酵罐结构或消泡装置进行优化，达到减少发酵泡沫溢流的目的；例如，CN201110120848.4公开的发酵泡沫的消除方法，其通过将体积浓度为50％～96％的食用酒精溶液置于喷雾器中，对发酵过程产生的泡沫喷雾消泡。然而，该方法不仅涉及设备的改造，且难以达到控制泡沫溢流的效果，目前最为先进的液态醋发酵设备也无法有效消除食醋发酵泡沫。
2、化学消泡，通过在发酵过程中添加各种消泡剂来达到降低发酵泡沫量的效果；例如，CN201911237900.7公开的一种微生物发酵过程中泡沫的处理方法，其包括：(1)将消泡剂110～120℃高温灭菌30～45分钟；(2)当发酵产生的泡沫达到总体积的1％～5％时，加入体积为0.1％～0.3％的消泡剂；(3)搅拌至泡沫高度稳定时，再次加入体积为0.01％～0.08％的消泡剂；所述的消泡剂各组分的重量份配比为：聚醚改性硅油6～12份、聚氧丙烯四元醇醚3～8份、十二烷基硫酸钠3～5份、海藻酸钠2～5份、山梨酸钾1～2份和去离子水68～85份。这种采用添加消泡剂的消泡方式，会导致食醋中引入其他化学成分，对食醋的感官风味及质量有一定的影响，且不符合绿色安全的食品生产理念。
3、优化发酵工艺，由此减小发酵过程产生的泡沫量；例如，CN202010017299.7公开的一种鼠李糖脂发酵过程中的泡沫控制方法，通过将铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)在发酵培养基中进行发酵培养，发酵前期将发酵液的pH控制在5.0～8.5，发酵罐压力控制在0.01～0.035MPa，发酵中期将发酵液的pH控制在5.0～6.5，发酵罐压力控制在0.015～0.05MPa，发酵后期将发酵液的pH控制在5.0～7.5，发酵罐压力控制在0.015～0.04MPa。该方法的适用范围小，对设备及工艺控制要求高，工艺效果有限，不适用于工业化、规模化生产。
4、对泡沫液进行在线回流使用，从而达到泡沫液减排的目的；例如，CN202010585360.8公开的一种液态食醋发酵泡沫的处理方法，其包括如下步骤：(1)收集发酵过程产生的泡沫液；(2)将泡沫液加热至75～85℃，维持6～10h，然后降温至40～50℃；(3)向步骤(2)处理后的泡沫液中添加复合吸附剂，搅拌均匀，维持30～60min，得到混合液；(4)将步骤(3)得到的混合液进行过滤，得到浊度不超过2.0NTU和总酸含量为7.0g/100mL～8.5g/100mL的清液；(5)将步骤(4)得到的清液回用于液态食醋发酵中。然而，通过收集泡沫集中处理后回流至发酵体系的泡沫处理方式，虽然可减少食醋发酵中泡沫溢流造成的物料损耗，但并未能从根本上解决泡沫量大的问题，还增加了额外的设备和人工投入，导致生产成本提高。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，通过改善发酵酒体的泡持性，从根本上降低食醋发酵过程中泡沫的产生量，并保证食醋的感官风味和质量。
为实现其目的，本发明采取的技术方案如下：
一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括：
提供发酵完全的酒醪；对所述酒醪进行离心，固液分离后得到酒原液；向所述酒原液中加入助滤剂，然后循环压滤至滤液澄清，得到压滤清液；使用超滤膜对所述压滤清液进行澄清过滤，得到精滤清液；将所述精滤清液用于醋酸发酵。
本发明人通过试验研究发现，在食醋酿造中，米酒中未分解完全的大分子蛋白对米酒酒体本身的泡持性有较大影响，继而影响醋酸发酵过程中的泡沫产生量。为此，本发明通过离心、压滤和精滤形成的复合过滤澄清工艺技术来改善酒体的泡持性，从根本上解决食醋发酵中存在的泡沫产生量大的问题，有效降低了食醋发酵过程中泡沫的产生量。
此外，本发明采用离心方式对酒醪进行初滤，在该过程中，无需添加助滤剂等任何添加剂，并能滤出大部分酒渣，提高了酒渣的附加值。
优选地，所述离心所用设备为卧螺离心机，工艺条件为：进料流量0.5～2.0m3/h，转鼓转速4000～6000rpm。
优选地，所述助滤剂为高岭土，其添加量为所述酒原液质量的0.5％～1.5％。
优选地，所述循环压滤所用设备为板框压滤机。
通过添加0.5％～1.5％的高岭土、以及采用板框压滤机进行循环压滤，可得到清液浊度＜2.0NTU和泡持时长＜60s的压滤清液。高岭土添加量过多会导致滤饼层过厚，容易充满滤框，导致批次压滤量降低，影响压滤效率。高岭土添加量过少会导致滤渣偏黏，难以形成有效滤饼层，压滤澄清效率低，工艺效果不显著。此外，相比于其它过滤设备，本发明工艺中采用板框压滤机具有更好的过滤效果。
优选地，所述超滤膜的孔径为2000～3000道尔顿。
优选地，所述澄清过滤的工艺条件为：温度30～45℃，压力0.1～0.6MPa。
通过采用上述超滤膜和澄清过滤工艺，可得到浊度＜1.0NTU和泡持时长＜16s的精滤清液。可见，本发明方法中，澄清过滤处理可显著提高酒体的澄清度和降低酒体的泡持性，由此可有效降低食醋发酵中泡沫的产出比。若采用过滤孔径小于2000道尔顿的超滤膜会导致其他小分子营养成分被截留，影响产品的风味与品质；若采用过滤孔径大于3000道尔顿的超滤膜会导致以蛋白质为主的大分子物质过滤不彻底，影响降低醋发酵泡沫产生量的工艺效果。同时，若采用其它澄清过滤工艺条件，基本无法达到本发明的过滤精度要求。
优选地，所述醋酸发酵采用深层液态发酵工艺。
优选地，所述深层液态发酵工艺为深层液态半连续发酵工艺。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明从食醋发酵的酒体出发，通过特定的复合过滤澄清工艺技术改善了酒体的泡持性，使其浊度＜1.0NTU、泡持时长＜16s，有效降低了食醋发酵过程泡沫的产出比，提升了发酵食醋的产能，使泡沫单批次产出比由进料量的8％～12％降低至2％～4％，发酵食醋日产量提升50％～70％，提高了发酵设备的利用率和生产效率，减小了物料的损耗率，从根本上解决了食醋发酵中存在的泡沫产生量大的技术问题。此外，本发明使用离心工艺对酒醪进行初滤，不仅减少了助滤剂的整体使用量，降低了成本，还避免了助滤剂对酒渣的污染，提高了酒渣的附加值。
具体实施方式
本发明中，发酵完全的酒醪可采用本领域常规的发酵方法获得，例如：常规的醪液糖化及酒化发酵工艺。本领域技术人员应理解，当发酵液的酒度不再上升即为发酵完成，得到发酵完全的酒醪。
现有技术一般通过将发酵完全的酒醪静置沉降数天后，取上层较清的醪液(即发酵酒体)进行醋酸发酵；然而，如此在醋酸发酵过程中会产生大量的泡沫，引发系列技术问题。为此，本发明通过特定的复合过滤澄清工艺技术对发酵完全的酒醪进行了处理，得到了泡持性显著下降的发酵酒体，从根本上解决了醋酸发酵过程中泡沫产生量大的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面通过具体实施例做详细的说明。显然，下列实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。除非特别指明，否则本发明实施例中采用的方法均为本领域的常规方法，所使用的设备均可通过商业途径获得。实施例和对比例中采用的深层液态半连续发酵工艺相同。高岭土的粒度为300目，珍珠岩粉的粒度为300目。
检测方法：
(1)浊度：采用HACH TL2300型浊度仪测定。
(2)泡持时间：参照GB/T 4928-2008 7.2秒表法(第二法)测定。
实施例1
一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括如下步骤：
(1)提供发酵完全的米酒酒醪；
(2)采用卧螺离心机对米酒酒醪进行离心，离心机的进料流量为1.5m3/h，转鼓转速为5000rpm，固液分离后得到米酒原液；
(3)向米酒原液中添加米酒原液质量的1％的高岭土，搅拌均匀，然后使用板框压滤机循环压滤至滤液澄清，得到米酒压滤清液，该米酒压滤清液的浊度为1.72NTU，泡持时长为48s；
(4)使用孔径为3000道尔顿的超滤膜对米酒压滤清液进行澄清过滤，过滤的温度为40℃、压力为0.5MPa，得到米酒精滤清液，该米酒精滤清液的浊度为0.613NTU、泡持时长为13s；
(5)将米酒精滤清液用于米醋发酵混合液配制，采用深层液态半连续发酵工艺进行米醋发酵生产，批次进料量为16m3，批次泡沫产出量为0.55m3，泡沫产出比为3.44％，批次排料量为15.45m3，批次发酵周期为11.3h，日产能为32.81m3。
实施例2
一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括如下步骤：
(1)提供发酵完全的米酒酒醪；
(2)采用卧螺离心机对米酒酒醪进行离心，离心机的进料流量为0.5m3/h，转鼓转速为4000rpm，固液分离后得到米酒原液；
(3)向米酒原液中添加米酒原液质量的1.5％的高岭土，搅拌均匀，然后使用板框压滤机循环压滤至滤液澄清，得到米酒压滤清液，该米酒压滤清液的浊度为1.88NTU，泡持时长为49s；
(4)使用孔径为2500道尔顿的超滤膜对米酒压滤清液进行澄清过滤，过滤的温度为30℃、压力为0.6MPa，得到米酒精滤清液，该米酒精滤清液的浊度为0.512NTU、泡持时长为12s；
(5)将米酒精滤清液用于米醋发酵混合液配制，采用深层液态半连续发酵工艺进行米醋发酵生产，批次进料量为16m3，批次泡沫产出量为0.53m3，泡沫产出比为3.31％，批次排料量为15.47m3，批次发酵周期为11.3h，日产能为32.86m3。
实施例3
一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括如下步骤：
(1)提供发酵完全的米酒酒醪；
(2)采用卧螺离心机对米酒酒醪进行离心，离心机的进料流量为2.0m3/h，转鼓转速为6000rpm，固液分离后得到米酒原液；
(3)向米酒原液中添加米酒原液质量的0.5％的高岭土，搅拌均匀，然后使用板框压滤机循环压滤至滤液澄清，得到米酒压滤清液，该米酒压滤清液的浊度为1.67NTU，泡持时长为45s；
(4)使用孔径为2000道尔顿的超滤膜对米酒压滤清液进行澄清过滤，过滤的温度为45℃、压力为0.1MPa，得到米酒精滤清液，该米酒精滤清液的浊度为0.490NTU、泡持时长为10s；
(5)将米酒精滤清液用于米醋发酵混合液配制，采用深层液态半连续发酵工艺进行米醋发酵生产，批次进料量为16m3，批次泡沫产出量为0.49m3，泡沫产出比为3.06％，批次排料量为15.51m3，批次发酵周期为11.2h，日产能为33.24m3。
对比例1
一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括如下步骤：
(1)提供发酵完全的米酒酒醪；
(2)采用卧螺离心机对米酒酒醪进行离心，离心机的进料流量为1.5m3/h，转鼓转速为5000rpm，固液分离后得到米酒原液；
(3)向米酒原液中添加米酒原液质量的1％的高岭土，搅拌均匀，然后使用板框压滤机循环压滤至滤液澄清，得到米酒压滤清液；
(4)将米酒压滤清液用于米醋发酵混合液配制，采用深层液态半连续发酵工艺进行米醋发酵生产，批次进料量为16m3，批次泡沫产出量为1.15m3，泡沫产出比为7.19％，批次排料量为14.85m3，批次发酵周期为14.9h，日产能为23.92m3。
比较实施例1和对比例1可看出，本发明方法中，若缺少澄清过滤处理，会导致米醋发酵过程的批次泡沫产出比由3.44％上升至7.19％，日产能由32.81m3降低至23.92m3。
对比例2
一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括如下步骤：
(1)提供发酵完全的米酒酒醪；
(2)采用卧螺离心机对米酒酒醪进行离心，离心机的进料流量为1.5m3/h，转鼓转速为5000rpm，固液分离后得到米酒原液；
(3)向米酒原液中添加米酒原液质量的1％的珍珠岩粉，搅拌均匀，然后使用板框压滤机进行循环压滤(压滤次数同实施例1)，得到米酒压滤清液，该米酒压滤清液的浊度为3.88NTU，泡持时长为123s；
(4)将米酒压滤清液用于米醋发酵混合液配兑，采用深层液态半连续发酵工艺进行米醋发酵生产，批次进料量为16m3，批次泡沫产出量为1.57m3，泡沫产出比为9.81％，批次排料量为14.43m3，批次发酵周期为16.8h，日产能为20.61m3。
比较对比例1与对比例2可看出，相比于珍珠岩粉，采用高岭土作为助滤剂更能改善发酵酒体的泡持性。
对比例3
一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括如下步骤：
(1)提供发酵完全的米酒酒醪；
(2)向米酒酒醪中添加米酒酒醪质量的1％的高岭土，搅拌均匀，然后使用板框压滤机进行压滤，得到米酒压滤液，该米酒压滤液的浊度为2.21NTU，泡持时长为54s；
(3)将米酒原液用于米醋发酵混合液配兑，混合液中添加0.7‰的高碳醇脂肪酸酯复合物作为消泡剂，采用深层液态半连续发酵工艺进行米醋发酵生产，批次进料量为16m3，批次泡沫产出量为1.54m3，泡沫产出比为9.63％，批次排料量为14.46m3，批次发酵周期为16.5h，日产能为21.03m3。
比较实施例1与对比例3可看出，相比于采用消泡剂进行泡沫控制的传统方法(即对比例3)，本发明的方法能更好地降低米醋发酵过程的泡沫产出量，且米醋产能更高。
对比例4
一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，包括如下步骤：
(1)提供发酵完全的米酒酒醪；
(2)采用卧螺离心机对米酒酒醪进行离心，离心机的进料流量为1.5m3/h，转鼓转速为5000rpm，固液分离后得到米酒原液；
(3)向米酒原液中添加米酒原液质量的1％的高岭土，搅拌均匀，然后使用板框压滤机循环压滤至滤液澄清，得到米酒压滤清液；
(4)使用孔径为4000道尔顿的超滤膜对米酒压滤清液进行澄清过滤，过滤的温度为40℃、压力为0.5MPa，得到米酒精滤清液，该米酒精滤清液的浊度为1.061NTU、泡持时长为23s；
(5)将米酒精滤清液用于米醋发酵混合液配制，采用深层液态半连续发酵工艺进行米醋发酵生产，批次进料量为16m3，批次泡沫产出量为0.83m3，泡沫产出比为5.19％，批次排料量为15.17m3，批次发酵周期为13.7h，日产能为26.58m3。
比较实施例1与对比例4可看出，相比采用分子截留量为4000道尔顿的超滤膜进行过滤澄清的方法(即对比例4)，本发明的方法能更好地澄清米酒，降低米醋发酵过程的泡沫产出量，且米醋产能更高。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，包括：
提供发酵完全的酒醪；
对所述酒醪进行离心，固液分离后得到酒原液；
向所述酒原液中加入助滤剂，然后循环压滤至滤液澄清，得到压滤清液；
使用超滤膜对所述压滤清液进行澄清过滤，得到精滤清液；
将所述精滤清液用于醋酸发酵。
2.如权利要求1所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述离心所用设备为卧螺离心机。
3.如权利要求2所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述离心的工艺条件为：进料流量0.5～2.0m3/h，转鼓转速4000～6000rpm。
4.如权利要求1所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述助滤剂为高岭土。
5.如权利要求4所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述高岭土的添加量为所述酒原液质量的0.5％～1.5％。
6.如权利要求1所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述循环压滤所用设备为板框压滤机。
7.如权利要求1所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述超滤膜的孔径为2000～3000道尔顿。
8.如权利要求7所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述澄清过滤的工艺条件为：温度30～45℃，压力0.1～0.6MPa。
9.如权利要求1所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述醋酸发酵采用深层液态发酵工艺。
10.如权利要求9所述的降低食醋发酵过程中泡沫产生量的方法，其特征在于，所述深层液态发酵工艺为深层液态半连续发酵工艺。
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