圆盘制曲机在浓酱兼香型白酒生产中的应用

曹敬华，张明春，朱正军，伍洋，陈茂彬*

(1.湖北工业大学湖北省工业微生物重点实验室工业发酵湖北省协同创新中心发酵工程教育部重点实验室，湖北武汉430068；2.湖北白云边酒业股份有限公司，湖北松滋434200)

圆盘制曲机在浓酱兼香型白酒生产中的应用

曹敬华1，张明春2，朱正军1，伍洋1，陈茂彬1*

(1.湖北工业大学湖北省工业微生物重点实验室工业发酵湖北省协同创新中心发酵工程教育部重点实验室，湖北武汉430068；2.湖北白云边酒业股份有限公司，湖北松滋434200)

以圆盘制曲机作为浓酱兼香型白酒高温堆积的场地，从堆积酒醅的堆积时间、理化指标、微生物数量、原酒酒质以及出酒率等方面与传统场地堆积工艺进行对比。结果表明，从第二轮到第七轮的酿造过程中，两种工艺堆积酒醅的水分含量、酸度、淀粉含量变化趋势一致，水分含量和酸度分别在40.2%～51.9%和0.59～1.95 mmol/10 g范围内逐渐增加，淀粉含量在31.3～15.1 g/100 g范围内缓慢下降；圆盘堆积酒醅中酵母菌数量（1.5×107CFU/g）优于传统堆积（8×105CFU/g），细菌数量变化趋势一致；圆盘堆积和传统堆积的全年出酒率分别为37.2%和36.4%，酒质相似。圆盘堆积和传统堆积的酒醅品质差别不明显，在保证酿酒质量和产量的同时，圆盘堆积工艺各轮次堆积时间平均缩短了14 h。

圆盘制曲机；白酒；高温堆积

堆积发酵工序是大曲酒工艺中罕见的独特方式，由于高温大曲中基本上没有酵母，发酵产酒所需要的酵母要靠堆积过程进行网罗和富集[1]，堆积结束时，不但活菌数大量增加，微生物种类也有明显增加[2]。有研究结果表明，在堆积过程中酵母数量实现了显著性的增长，而且增长速度比细菌和霉菌快[3]，同时，酒醅的水分、酸度、淀粉、总酸下降，糖分、总酯上升，这表明微生物在堆积酒醅中繁殖旺盛。此外，较高温度的堆积是产生酱香物质的重要条件，生产过程通过堆积积累大量香味物质及香味的前体物质，为下一道发酵工序产香、提质创造了必要条件。

可以说堆积发酵工序是兼香型白酒或酱香型白酒生产过程中不可忽略的重要环节，对白酒风格的形成十分关键[4]。目前，生产企业普遍采用传统的堆积方式，一般是将酒醅运至堆积场地收成圆锥形堆，经3 d左右的堆积后入窖池发酵[5-6]，但是在实际生产过程中，由于第四、五、六、七轮次处于全年气温最低的季节，堆积的酒醅降温快，还会出现堆积酒醅不升温或者升温非常缓慢的情况，继而影响入窖后的发酵状态，导致出酒率低，甚至不出酒等极端情况出现。此外，白酒生产的传统工艺流程逐步采用了机械化技术[7]，而传统的堆积工序不能够利用机械装备衔接摊凉与发酵工序，切断了整个机械化生产流程的完整性。

经过长期实践和总结，本研究以圆盘制曲机作为堆积发酵的场地，利用圆盘制曲机的机械化入料、出料以及自动化控温、控湿的特点，为堆积酒醅提供合适的生长环境，并与传统堆积方式进行堆积时间、理化指标、微生物数量、原酒酒质以及出酒率等方面的对比，以期为圆盘制曲机在白酒酿造生产中的应用提供理论基础和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红高粱、高温大曲、谷壳：湖北白云边酒业股份有限公司。

氢氧化钠、酚酞指示剂、斐林试剂、葡萄糖、1∶4盐酸溶液：国药集团化学试剂有限公司。

酵母浸出粉胨葡萄糖（yeast extract peptone dextrose，YEPD）培养基：酵母膏1%，蛋白胨2%，葡萄糖2%，琼脂粉2%。灭菌条件：121℃、20 min。

牛肉膏蛋白胨培养基：牛肉膏3g/L，蛋白胨10g/L，琼脂15～20 g/L，水1 L，pH 7.4～7.6。灭菌条件：121℃、20 min。1.2仪器与设备

YPZQ-6圆盘制曲机：烟台良荣机械精业有限公司；Focus 8890气相色谱仪：德国PAS公司；HH-4水浴锅：常州国华电器有限公司；AR 1140电子分析天平：奥克斯国际贸易有限公司；PHX智能生化恒温培养箱：宁波莱福科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 浓酱兼香型白酒的酿造

[5]浓香型白酒酿造工艺流程进行试验，分为两组试验，两组的全年投粮量均为1 100 kg高粱，第一组采用传统堆积方式（摊凉加曲后运送至车间场地上堆积）进行试验，第二组采用圆盘制曲机（摊凉加曲后输送至圆盘制曲机中堆积）进行试验，其他工艺步骤和参数均保持一致。

1.3.2 堆积时间的比较

以第2轮至第7轮为试验轮次，记录两组试验分别在堆积过程中升至工艺要求顶温所需要的时间。其中，第2、3、4、5、6、7轮堆积顶温分别为52℃、40℃、43℃、42℃、42℃、40℃（以工艺要求的最低堆积顶温为记录点）。

1.3.3 堆积过程理化指标测定

每轮次到达1.3.2所规定的堆积顶温时，分别取样检测两组试验糟醅的水分、酸度、淀粉含量[8]，水分采用常压干燥法测定，酸度采用酸碱中和法测定，淀粉含量采用盐酸水解，标准葡萄糖液反滴定法测定。

1.3.4 堆积过程微生物分析

每轮次到达1.3.2所规定的堆积顶温时，取10 g酒醅于装有90 mL无菌生理盐水的三角瓶中（瓶中装有少许玻璃珠），摇床转速200 r/min，振荡浸提15 min。取上清液，梯度稀释后各取10-3、10-4、10-5浓度梯度菌液0.1 mL涂布平板培养，各平板作3次重复，酵母菌计数用YEPD培养基，细菌计数用牛肉膏蛋白胨培养基。分别取样检测两组试验糟醅中的酵母、细菌数量[9-11]。

1.3.5 出酒率及酒质分析

从第三轮开始出酒，蒸馏接酒至55%（V/V），分别记录第三至八轮两组试验的原酒产量，取样利用气相色谱分析酒质[12]，出酒率计算公式为：出酒率=原酒产量（kg）/投粮量（kg）×100%。以上实验方法得到的数据均由3次重复实验得到。

2 结果与分析

2.1 堆积时间对比分析

图1 圆盘堆积和传统堆积所需时间对比Fig.1 Comparison of required time of disk machine and traditional stacking process

在第二轮至第七轮的试验中，圆盘堆积和传统堆积两组试验的入堆温度基本保持一致，由图1可知，各轮次中，圆盘堆积至顶温所需时间均小于传统堆积，最大时间差达22 h，这是由于圆盘制曲机可根据气温环境的实际情况设置自动升温以及保温程序，为酒醅中微生物生长以及环境微生物富集提供了合适的环境，微生物生长代谢旺盛并产生热量，酒醅中的霉层也迅速形成，因此可在较短时间内（与传统堆积相比）达到堆积顶温，继而进入发酵工序，极大的节省了宝贵的生产时间，提高生产效率。传统堆积方式由于缺乏行之有效的控温措施，在第三、四、五轮的寒冷气候条件下，堆积酒醅的温度从入堆开始就快速的下降，通常在24 h内降至室温，酒醅内的微生物在低温条件下生长代谢缓慢，热量无法快速集聚，往往会导致如图1所示的第三轮传统方式堆积酒醅无法升温的不利情况出现。

2.2 堆积过程理化指标的分析

2.2.1 入池水分

水分是固态发酵酒醅的主要控制指标，入池水分直接影响酒醅的酸度，并为酿酒微生物生长提供适宜的环境[13-14]。入池水分过低，酒醅太干，无法起酵；过高则升温猛、生酸快，不利于正常发酵。由图2可知，圆盘堆积和传统堆积两组酒醅随着试验轮次而逐渐升高，增加的水分一方面是每轮次蒸馏结束后打量水和入池时泼洒的少量酒尾，一方面是随着试验轮次而逐渐剧烈的发酵产生的水分。其中，圆盘堆积试验每轮次的入池水分均低于传统堆积，可能是因为圆盘制曲机在保温过程中通过加湿器补充的水分少于通入蒸汽转化成的热风带走的水分，但其每轮次的水分含量基本处于工艺要求范围。稍低于传统堆积试验的水分是否对酒率和酒质产生影响，还需要进一步验证。

图2 圆盘堆积和传统堆积的入池水分含量Fig.2 Water contents of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

2.2.2 入池酸度

图3 圆盘堆积和传统堆积的入池酸度Fig.3 Acidity of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

微生物代谢产生的酸既对白酒风格产生影响：可增加白酒的后味，又对微生物的生长代谢起着重要的调控作用：有利于淀粉糊化，以酸抑酸[15]，高酸也是兼香型白酒的一个重要特征。由图3可知，两组试验的入池酸度从第三轮开始均开始上升并成递增趋势，但两组试验的酸度都在工艺控制范围内，其中，圆盘堆积试验组的酸度略高于传统堆积，可能是圆盘堆积升温迅速、幅度大，微生物生长代谢更加活跃。

2.2.3 入池淀粉含量

图4 圆盘堆积和传统堆积的入池淀粉含量Fig.4 Starch contents of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

淀粉消耗量与出酒率密切相关，由图4可知，随着发酵轮次的增加，酒醅中淀粉含量逐渐下降，圆盘堆积试验组由于每轮次堆积升温和发酵状态良好，淀粉含量逐步降低；传统堆积试验组由于第三轮堆积升温异常，酒醅淀粉几乎没有被利用，导致第三轮至第四轮淀粉含量仅下降0.2%，积累的残余淀粉在第五轮和第六轮得到利用，淀粉含量显著下降，这种不正常的淀粉利用率很有可能影响酒质酒率。

2.3 堆积过程微生物的分析

2.3.1 酵母菌

图5 圆盘堆积和传统堆积的酵母菌数量对比Fig.5 Comparison of yeast number of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

刘明明[6]研究指出，不同轮次堆积起始时酵母的含量在2×102～1×106CFU/g，堆积达到顶温时酵母的含量大概维持在106～107CFU/g，可见高温堆积的确起到了类似二次制曲的效果，酵母大量增殖，减少了高温大曲中酵母数量不足的劣势。圆盘堆积和传统堆积的酵母对比情况，结果见图5。由图5可知，由于在圆盘中酒醅上层和下层均与外界空气接触，加上圆盘制曲机的保温作用，在气温较低的第三、四、五轮次，圆盘堆积的酵母菌数量高于传统堆积，此后两者逐渐趋于一致。因此，圆盘堆积的酒醅酵母菌生长代谢情况更稳定。

2.3.2 细菌

图6 圆盘堆积和传统堆积的细菌数量对比Fig.6 Comparison of bacterial number of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

由图6可知，两种试验各轮次的细菌总数差别不大，圆盘堆积试验在细菌数量上并未显示出优势或者异常。总的来看，堆积过程酒醅中的细菌呈现出增长趋势，增殖倍数在1.5～5.0之间，增长幅度远低于酵母。堆积过程合适的水分令高温大曲中由于水分含量低导致活性受到抑制的细菌逐步活化，这对下一步细菌发酵产香无疑是非常有必要的。

2.4 出酒率及酒质分析

2.4.1 出酒率对比

图7 圆盘堆积和传统堆积的出酒率对比Fig.7 Comparison of liquor yield of fermented grains of disk machine and traditional stacking process

由图7可知，圆盘堆积与传统堆积试验的各轮次出酒率变化趋势是一致的，出酒率在第五、六、七轮最高。传统堆积由于在第三轮出现堆积不升温的异常情况，影响了酵母菌的正常增殖、代谢，导致第四、五轮出酒率偏低，而在第六轮爆发式的达到17.5%。圆盘堆积的出酒率比较符合经验上的出酒率，显得更加平稳。从总的出酒率上看，圆盘堆积和传统堆积分别为37.2%和36.4%，差距并不大，传统堆积试验组最后轮次（第九轮）的酒醅残余淀粉含量高于圆盘堆积，圆盘堆积试验组的淀粉利用率更加彻底，出酒率稍高。

2.4.2 酒质对比

两种堆积方式原酒的气相色谱分析结果见表1。

表1 圆盘堆积和传统堆积第七轮原酒酒质分析Table 1 Analysis of liquor quality of fermented grains of the seventh round in disk machine and traditional stacking process

由表1可知，两组试验的原酒酒质基本一致，原酒中主要的四种酯类（乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙脂）含量相近，兼香型白酒中重要成分糠醛和2,3-丁二醇含量也保持在同一水平。两种堆积方式尽管在理化指标、微生物数量等方面存在一定的差异，但酒质似乎并未受到影响，这可能与酒醅中优势功能菌的分布情况密切相关，将开展进一步的研究工作。

3 结论

圆盘堆积和传统堆积两种方式的酒醅各轮次的水分、酸度、淀粉含量等理化指标变化趋势一致，水分含量均在40.2%～51.9%范围内逐渐增加，酸度均在0.59～1.95 mmol/10 g范围内升高，淀粉含量在31.3～15.1 g/100 g范围内缓慢下降；圆盘堆积酒醅的酵母菌数量增长趋势好于传统堆积，在第三轮达到1.5×107CFU/g，高于传统堆积酒醅的8×105CFU/g，两者细菌数量变化趋势则一致；圆盘堆积和传统堆积两种工艺的全年出酒率十分接近，分别为37.2%和36.4%，酒质也基本一致。由此可见，圆盘堆积并未导致酒醅品质下降。利用圆盘制曲机进行浓酱兼香型大曲酒的高温堆积，可在气温最低的第三至第五轮的堆积过程中使酒醅处于保温、保湿、加热的环境，保证了酒醅的正常升温，而且在保证酿酒质量和产量的同时，各轮次堆积时间平均缩短14 h。相比传统堆积，圆盘制曲机的使用缩短了堆积时间，保证了堆积酒醅的品质，有机衔接了已实现机械化的摊凉加曲和入池发酵两个工艺环节，显著提高了生产效率。

参考文献：

[1]肖冬光，赵树欣，陈叶福，等.白酒生产技术[M].北京：化学工业出版社，2011：57-60.

[2]熊子书.酱香型白酒酿造[M].北京：中国轻工业出版社，1994：119-125.

[3]陈美竹，邱树毅，胡宝东，等.酱香白酒酿造体系中酵母菌的研究进展[J].中国酿造，2015,34(6):5-10.

[4]尚柯，韩兴林，王德良，等.酱香型白酒堆积酒醅挥发性风味物质的检测分析[J].中国酿造，2016，35（2）:145-149.

[5]严楠峰.兼香型白云边酒不同工艺高温大曲差异性分析[J].武汉：华中农业大学，2013.

[6]刘明明.兼香型白酒工艺研究[D].济南：齐鲁工业大学，2013.

[7]毛劲.酿酒自动化生产线及关键工艺设备的研究与设计[D].成都：西华大学，2014.

[8]沈怡方.白酒生产技术全书[M].北京：中国轻工业出版社，2013：20-25.

[9]傅金泉.中国酿酒微生物研究与应用[M].北京：中国轻工业出版社，2008：215-220.

[10]曾驰，张明春，刘婷婷，等.兼香型白云边酒高温堆积过程主要细菌的分子鉴定[J].中国酿造，2010，29（4）：39-41.

[11]杜连祥，路福平.微生物学实验技术[M].北京：中国轻工业出版社，2011：150-170.

[12]徐国俊，张玉，蔡雄，等.大小曲混合发酵苦荞酒工艺研究及风味成分分析[J].食品工业科技，2015，36（6）：225-229.

[13]唐圣云，乔宗伟，李海龙，等.基于酒醅乙醇含量和含湿量的白酒蒸馏工艺条件优化研究[J].中国酿造，2014,33（8）：104-107.

[14]王晓丹，张小龙，陈孟强，等.酱香白酒窖内发酵过程中酒醅的理化指标与细菌的变化趋势研究[J].酿酒，2013，4（3）：21-25.

[15]黄治国，侯海波，罗惠波，等.浓香型白酒酒醅发酵过程中淀粉和还原糖的变化规律研究[J].中国酿造，2012，31（7）：111-114.

Application of disk starter propagation machine in the production of Moutai-Luzhou-flavorBaijiu

CAO Jinghua1,ZHANG Mingchun2,ZHU Zhengjun1,WU Yang1,CHEN Maobin1*(1.Key Laboratory of Fermentation Engineering(Ministry of Education),Hubei Provincial Cooperative Innovation Center of Industrial Fermentation,Hubei Key Laboratory of Industrial Microbiology,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China; 2.Hubei Baiyunbian Liquor Industry Co.,Ltd.,Songzi,434200,China)

Using the starter-making disk machine as high temperature stacking process site in the production of Moutai-Luzhou-flavorBaijiu,the stacking process with the machine was compared with traditional stacking process through detection of stacking time,physicochemical indexes, microbe quantity,base liquor quality,liquor yield.The results showed that the changes trend of water content,acidity and starch content in fermented grains produced by two kinds of stacking process was same during the brewing process from the second round to the seventh round.The water content and acidity were increased gradually in the range of 40.2%-51.9%and 0.59-1.95 mmol/10 g,respectively.But the starch contents were decreased gradually in the range of 31.3-15.1 g/100 g.Yeast number(1.5×107CFU/g)in fermented grains of disk machine stacking process was more than that(8×105CFU/g)of traditional stacking process,and the changes trend of bacteria number was same.The liquor yield of disk machine stacking process and traditional stacking process were 37.2%and 36.4%,respectively,and the base liquor quality was similar during a whole year.The fermented grains quality of disk machine and traditional stacking process had no significant difference.With guarantee of the liquor quality and yield, the average stacking time of each round of disk machine stacking process was shortened 14 h.

starter-making disk machine;Baijiu;high temperature stacking peocess

TS261.4

0254-5071（2017）01-0070-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.014

2016-09-17

国家重点研发计划重点专项（2016YFD0400500）；湖北省科技支撑计划（2014BBB005）

曹敬华（1986-），男，工程师，硕士，研究方向为酿造工艺及微生物。

*通讯作者：陈茂彬（1965-），男，博士，教授，研究方向为酿酒工程。