生料酿酒工艺研究.docx

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生料酿酒工艺研究

生料酿酒工艺研究

学生姓名：

指导教师：

摘要：

本文对生料酿酒进行研究，通过检测发酵缪液的酒精度、糖度、总酸度及观察其物理变化来了解整个发酵过程的状况。

对成品进行甲醇，总酯含量检测。

为今后研究提供一些参考。

关键字：

生料酿酒；发酵；酵母菌

ResearchonLiquor-makingwithuncookedmaterils

Student:

Teacher:

Abstract:

Thispaperstudiedwithuncookedmaterials,throughthetestoftheliquidfermentationalcohol,Samuelsugarcontent,totalacidityandobservethephysicalchangetounderstandthefermentationprocesscondition.Forthefinishedproductsformethanol,newly-producedcontentdetection.Forfutureresearchprovidessomereferences.

Keywords:

Withuncookedmaterials;fermentation;yeast

前言

生料酿酒就是微生物利用生淀粉直接进行生长、繁殖及代谢的过程。

在这个过程中,首先微生物利用自身所产的酶将生淀粉转化成葡萄糖,提供微生物生长、繁殖所需要的能量。

同时在酒化酶的作用下,将葡萄糖转化成酒精,排出细胞外。

生料酿酒工艺与传统发酵酒精工艺比较,具有节约能源,提高出酒率,操作简便,便于工业化生产。

全球性的能源危机,使生料酿酒项目的研究愈来愈迫切。

自20世纪20年代Stamberg等人提出。

α-淀粉酶能水解4%～10%的小麦生淀粉以来,各国科学家在此方面做了大量的研究工作。

[1]

生料液态发酵法酿酒,即原料+水+曲→发酵→蒸馏→白酒。

工艺流程简单,易操作。

其实质是将原料中的生淀粉直接水解,在糖化淀粉酶和酵母的作用下直接进行酒精发酵,蒸馏而成。

它摒弃了传统白酒高温蒸煮工艺,出酒率提高20%,设备利用率提高30%,每吨酒耗煤降低35%,单位成本大大降低,是酿酒行业的一大突破，生料酿酒必将给今后酿酒业带来巨大的经济效益。

[2]

白酒生产过程中,消耗能量最大的两个工序是蒸饭（粮）工序和蒸酒工序。

蒸饭工序所消耗的蒸汽占整个生产过程中蒸汽消耗的25%~30%,如果能采用某种新的生产工艺,将这部分蒸汽消耗全部或大部分节省下来,对减少白酒生产过程的能量投入将起到重要作用,熟料工艺因浸泡及蒸料时间长,可发酵性物质损失大。

据酒精生产测定,可发酵性糖的损失随温度的升高和时间的延长而增加。

在温度130e、原料颗粒直径为1.5mm、蒸煮时间30min条件下,可发酵性物质的损失可达2.6%。

[3]

生料工艺与熟料工艺相比,可将淀粉不彻底糊化的损失降到等于或低于熟料工艺的可发酵性物质损失量。

在生料酿造中所用的酶制剂有糖化酶和根霉淀粉酶等。

黑曲糖化酶系除具有高活性的淀粉酶系外,还有相当活力的纤维素酶和果胶酶系,这种较全面的酶系为生料工艺奠定了良好的基础。

此外,根霉淀粉酶系中含有比黑曲糖化酶生淀粉分解能力强3倍的淀粉酶系,两种酶系配合使用,可大幅度提高淀粉利用率,提高出酒率。

[4]由于生料酿酒的特殊工艺,发酵期较熟料要长一倍以上,并在发酵后期添加生香酵母来提高酒质,酒质与熟料工艺没有明显差异。

经贮存半年品尝鉴定,香、味均达到米香型白酒优级标准。

1生料酿酒基本原理

1.1生淀粉的结构

生淀粉常以颗粒状态积蓄于植物的种子、茎、根中,细胞壁和外膜保护。

淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。

直链淀粉由葡萄糖以α-1,4糖苷键缩合而成,聚合度较小。

在水溶液中不是线型分子,而是由分子内的氢键作用卷曲成螺旋状,每个环含有6个葡萄糖残基。

支链淀粉是葡萄糖经α-1,4和α-1,6糖苷键连接而成很多分支结构,每个分支含30个左右的葡萄糖残基,分支卷曲成螺旋状,聚合度较大。

直链淀粉分子间在氢键作用下形成束状结构,不易分散于水中;支链淀粉由于高度的分支性,结构比较开放,有利于与水分子形成氢键,而易于分散在水中。

1.2生淀粉酶

生淀粉酶至今还没有一个严格的定义,它为哪一种酶,一般来说是指可以直接作用、水解或糖化未经蒸煮的淀粉颗粒的酶。

此生淀粉酶所涉及的酶有好几种,α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱枝酶中都有对生淀粉作用的成分。

猪胰脏α-淀粉酶对生淀粉具有较好的水解能力,霉菌的α-淀粉酶分解生淀粉的能力较弱,倒是其葡萄糖淀粉酶能较好地分解生淀粉。

1.3生淀粉糖化机理

生淀粉糖化酶水解生淀粉与水解糊化淀粉的机理与方式虽然有相同的地方,即都是从非还原末端外切淀粉的α-1,4葡糖苷键和α-1,6葡糖苷键,但也存在着很大的差别。

对于

糊化淀粉和可溶性淀粉来说,由于在水中水分子可以直接渗透到淀粉分子内部,淀粉分子在水中呈松散状态,酶极容易切断糖苷键。

而生淀粉颗粒在水中由于其表面与水分子形成氢键,从而形成水束,生淀粉颗粒表面大量的水束形成了一层水分子无法通过的水束层。

只有当温度升高时水束层被破坏,水分子渗入淀粉颗粒,使淀粉颗粒膨胀、糊化人们称之为“水束隔离模式”。

因此,酶是否能与生淀粉颗粒表面结合是水解生淀粉的关键。

生淀粉糖化酶的亲合位不仅与肽链的氨基酸残基有关,而且与亲合位点中的碳水化合物有关,当含量高时有利于生淀粉的吸附和水解。

淀粉本身具有一定的吸附能力,当它遇水时,水分子会逐步侵入其内部,与一部分淀粉分子结合,淀粉胶束间隙逐渐扩大,体积膨胀,其淀粉卷绕螺旋圈伸展,暴露出许多羟基,它能与其他有机物质以氢键连结,吸附物质。

由于淀粉的吸附作用,加上糖化酶中有生淀粉亲和力位置存在,使糖化酶更易接近淀粉粒而催化水解成葡萄糖。

总之,生淀粉糖化酶的水解过程是:

吸附,形成酶-淀粉复合体,复合体中水分子破坏维系淀粉分子螺旋结构的氢键,水解糖苷键。

2实验部分

2.1材料、试剂与仪器

2.1.1实验原料

1．糖化酶北京奥博星生物技术有限公司。

2．活性酵母广州丹宝利公司

3．生香酵母湖北安琪酵母股份有限公司产。

4．大米市售颗粒饱满，无霉变，无杂质，大米淀粉含量≥69%的大米

5．细菌培养基、酵母培养基

2.1.2主要试剂

1％的柠檬酸酚酞0.102mol/LNaOH标准溶液0.0495mol/L硫酸标准溶液高锰酸钾—磷酸溶液草酸—硫酸溶液品红—亚硫酸溶液甲醇标准溶液甲醇标准使用液

2.1.3主要仪器

量筒烧杯三角瓶试管无菌操作箱糖度计酒精计旋转蒸发仪等恒温培养箱等。

2.2操作方法

2.2.1发酵前准备

1取粉碎后的大米（40目以上）100g，两份，再取500ml三角烧瓶两个，各加300ml水，然后将称好的大米加入其中，充分搅拌，用1％的柠檬酸调pH值4.0-5.0，温度控制在26～30℃。

2按粮、酶比例加入0.3%的糖化酶，同时加入0.2%的活性干酵母和0.1％生香酵母，搅拌均匀，做到不成团，不起疙瘩即可，封闭进行发酵。

3定时搅拌发酵前期每天搅拌一次，使发酵瓶底部的原料与糖化、发酵剂充分接触，均匀彻底发酵，使所有淀粉能充分利用。

发酵中期，搅拌醪液时一定要注意封闭隔氧。

搅棒要清洗干净，以免发酵醪液染菌，升酸较快、较大，影响出酒率。

发酵后期，不宜频繁搅拌，以减少酒精分的挥发损失。

4发酵控制室温在28～32℃为宜，我们控制在30℃，整个发酵期控制在8天。

5发酵期间检测：

发酵前期，进行一次染菌情况检查；发酵中期，每天一次酒精度、总酸度及糖度的检测；发酵后期，每两个小时检测一次酒精度、总酸度及糖度。

2.2.2发酵液的成熟检查

1感官检查：

一看、二闻、三尝。

眼看液面料糟是否都沉入瓶底，醪液由浑浊变清，发酵终止醪液呈淡茶色，整个发酵醪液呈静止状态，无气泡现象。

闻有舒畅的香味和冲鼻的香味逸出。

口尝微酸不甜。

2.理化检测（见表１）

表1理化检测指标

名称

酒精分（%）

还原糖

总酸

含量

9～12

<0.35

<0.50

2.2.3蒸馏

采用旋转蒸发仪，将酒蒸出，酒精度在40～50°之间；掐去酒头（前4～5ml），取酒，去尾（30°以下的酒）。

2.2.4成品检验

1官无色透明，无沉淀，无悬浮物

2香气具有本产品固有的香气。

3口味味醇和，净爽，无邪杂味。

4总酯的测定

5甲醇含量测定

2.3检测原理和方法：

2.3.1检测原理

1总酸度测定原理

食品中的有机弱酸用标准碱液进行滴定时，被中和生成盐类：

RCOOH+NaOH→CH3COONa+H2O以酚酞作为指示剂，滴定至溶液显淡红色，30s不褪色为终点。

根据所消耗的标准碱液的浓度和体积。

计算出样品中酸的含量。

2总酯测定原理

先用NaOH中和酒样中的酸性物质，然后加入过量且定量的NaOH标准溶液使之与酒样中的酯类起皂化反应:

CH3C00C2H5+Na0H→CH3COONa+C2H5OH剩余的碱再用硫酸标准溶液滴定至终点，根据皂化反应所消耗碱量计算酯类总量。

3甲醇含量测定原理

甲醇在磷酸酸性条件下，被高锰酸钾氧化为甲醛。

过量的高锰酸钾及在反应中产生的二氧化锰被草酸—硫酸溶液除去。

然后，加入无色的品红—亚硫酸试剂，使之与氧化生成的甲醛作用生成蓝紫色醌形色素。

根据颜色深浅与标准曲线比较定量。

2.3.2测定方法

.1总酸度测定方法

（1）NaOH的标定

精确称取0.6克的基准物邻苯二甲酸氢钾，于250ml锥形瓶中，加50ml蒸馏水溶解，加酚酞2滴作指示剂，用配置的NaOH标准溶液滴定至显淡红色，30秒不退色，同时做空白实验，利用公式计算出氢氧化钠标准溶液浓度：

C—氢氧化钠标准溶液浓度；

M—基准物邻苯二甲酸氢钾的质量；

V1--滴定时所消耗的氢氧化钠标准溶液体积；

V2—空白试验所消耗氢氧化钠标准溶液体积。

（2）总酸度的测定

对于酒类物质，混匀样品直接取样．准确吸取已制备的滤液15ml于250ml锥形瓶中滴加2滴酚酞作指示剂，用0.1mol／L氢氧化钠标准溶液滴定至溶液显淡红色，30秒不褪色，记录消耗0.1mol／L氢氧化钠标准溶液的量，利用下公式计算总酸度。

其中：

X－总酸度％；

C－氢氧化钠标准溶液浓度，mol/L；

V－消耗氢氧化钠标准溶液体积，ml；

M－样品的体积，ml；

V0－样品稀释液总体积；

V1－滴定时吸取样品液的体积；

K=0.06．

2总酯测定方法：

方法：

取酒样12.5ml（V3），注入250m1具塞锥形瓶中，加2-3滴酚酞作指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至溶液微红，30秒不褪色．

准确加入0.1mol/L氢氧化钠标准溶液12.5ml摇匀，加塞在水浴上回流30分钟，用0.05mol/L硫酸标准溶液（用标定后的0.1mol/L的NaOH标定）滴定至溶液红色刚褪。

计算：

总酯（g/L以乙酸乙脂计）=

式中：

C1一氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L；

C2—硫酸标准溶液的浓度，mol/L;

V3—酒样的体积，ml;

V4—滴定消耗硫酸标准溶液的体积，m1。

3甲醇含量测定方法：

1）高锰酸钾—磷酸溶液：

称取3克KMnO4，加入15毫升H3PO4（85%）与70毫升水的混合物中，溶解后加水至100毫升，贮于棕色瓶内，为防止氧化能力降低，保存时间不宜过长.

2）草酸—硫酸溶液：

称取5克H2C2O4或7克H2C2O4·2H2O，溶于H2SO4（1:

1）中至100毫升

3）品红—亚硫酸溶液：

称取0.1克碱性品红研细后，分批加入共60毫升80℃的水，边加入水边研磨使其溶解，用滴管吸取上层溶液过滤于100毫升容量瓶中，冷却后加人10毫升10%Na2SO3溶液，1毫升浓HCI，再加水至刻度，充分混匀，放置过夜，如溶液有颜色，可加少量活性炭搅拌后过滤，贮于棕色瓶中，置暗处保存，溶液呈红色时，应弃去重新配制。

4）甲醇标准溶液配制：

称取1.0000g甲醇，置于100ml容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度。

5）甲醇标准使用液的配制：

吸取10ml甲醇标准液，置于100ml容量瓶中，加水稀释至刻度。

6）甲醇标准曲线的制备：

吸取0.0，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00ml甲醇标准使用液（相当于0，0.2，0.4，0.6，0.8，l.0mg甲醇）分别置于25ml具塞比色管中，并加入0.5m160％不含甲醇的乙醇溶液。

各加水至5ml，再依次各加2ml高锰酸钾—磷酸溶液，混匀，放置10min，各加2ml草酸—硫酸溶液，混匀使之褪色，再各加5ml品红—亚硫酸溶液，混匀，于20℃以上静置0.5h，用2cm比色皿，以零管调节零点，于波长590nm处测吸光度，绘制标准曲线。

根据样品中乙醇浓度适当取样（乙醇浓度30%取1.0ml，40％取0.8ml，50％取0.6ml，60％取0.5m1），置于25ml具塞比色管中。

加水至5ml按标准曲线再依次加2ml高锰酸钾－磷酸····方法，测波长590nm处吸光度值。

计算：

甲醇（g／100ml）=

式中：

C—测定样品中甲醇的含量，mg。

V5—样品体积，ml

3结果与讨论

3.1发酵前期染菌情况检测

细菌培养基配置：

牛肉膏1.5g，蛋白胨5g，氯化钠2.5g，水500ml，ph调到7.2.

酵母菌培养基配置：

马铃薯100g，蔗糖10g，水500ml，ph调为7.2.

接种后30℃恒温培养2天，镜检未发现杂菌感染，酵母菌数量较少，生长状况良好。

3.2发酵中期各项指标检测值

表2发酵中期各项指标检测

时间

酒精度（%）

糖度（%）

总酸度（%）

现象

第3天

1.90

1.35

0.228

醪液浑浊，无气泡产生

第4天

4.00

5.40

0.256

醪液浑浊，无气泡产生

第5天

5.00

5.30

0.244

醪液浑浊，少量泡产生

第6天

5.10

6.10

0.256

醪液呈乳黄色，有酒香味，有气泡产生并逸出液面

第7天

5.00

6.10

0.262

少量的气泡产生，醪液呈透明的黄色

第8天

9.90

6.00

0.256

无气泡产生，醪液呈淡茶色，有很浓的酒香

3.3发酵液的成熟检测

发酵进行到第八天时，液面料糟都已经沉入瓶底，醪液由浑浊变清，醪液呈淡茶色，整个发酵醪液呈静止状态，无气泡现象。

闻有舒畅的香味和冲鼻的香味逸出，口尝微酸不甜。

理化检测指标已达到可蒸馏值，开始采用旋转蒸发仪蒸馏。

3.4成品检测

3.4.1成品感官检测及酒精度、糖度测定

经旋转蒸发仪蒸馏2.5小时得酒样成品150ml，酒精度为16%，酒样糖度为4.7%。

成品酒样无色透明，无沉淀，无悬浮物，具有酒特有的芳香。

品尝时口味醇和，净爽，无邪杂味。

3.4.2总酯的测定

表3总酯含量的测定数据表

酒样（ml）

硫酸校正值（mol/l）

NaOH校正值（mol/l）

硫酸消耗量（ml）

12.5

0.0495

0.0986

11.4

根据表3中数据，由总酯计算公式

总酯（g/L以乙酸乙脂计）=

可得总酯含量为：

0.7315g/l

3.4.3甲醇含量检测

表4甲醇标准液的吸光值

甲醇标准液mg

0.0

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

吸光值

0.0

0.0359

0.1150

0.2143

0.3213

0.4507

图1甲醇标准曲线

实验测得样品在波长590nm处平均吸光度为3.04,，根据标准曲线，可得样品甲醇为0.749782mg。

由公式甲醇（g／100ml）=

得样品甲醇含量为0.000375g/100ml。

结论

本次生料酿酒发酵持续到第八天时，醪液由浑浊变清，发酵醪液呈淡茶色，整个发酵醪液呈静止状态，无气泡现象，各项指标已达到蒸馏值。

蒸馏成品酒样酒精度为16度，糖度为4.7%，总酸度为0.0177%，总酯为0.7315g/l，甲醇的含量为0.000375g/100ml.

参考文献

[1]刘义刚.无蒸煮原料液态法酿酒技术初探[J].酿酒科技,1999,（5）:

49～50.

[2]余乾伟.生料酿酒技术雏议[T].四川食品与发酵.第38卷（总第112期）

[3]章克昌.酒精与蒸馏酒工艺学[M].北京:

轻工业出版社,1995.

[4]刘义刚.生料糖化与酿酒研究概述[J].酿酒科技2000.05