专利名称：一种利用葡萄皮渣生产酒精的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用葡萄皮渣生产酒精的方法，属于酿造技术领域。
背景技术：
目前葡萄果汁饮料和葡萄酒(干白、桃红)酿造生产过程中，会产生大量的葡萄皮渣，具体生产工艺流程如下:(I)葡萄果汁饮料葡萄一挑选一清洗一除梗破碎一加热一压榨取汁一杀菌一冷却一酶处理一过滤—调配一过滤一灌装一杀菌一冷却一成品。(2)干白葡萄酒葡萄一去梗破碎一压榨取汁一低温澄清处理一清汁酒精发酵一倒罐储存一稳定性处理一过滤一杀菌一装瓶。上述生产工艺中葡萄压榨取汁后，产生的皮渣中含有大量糖份、香气成分和微量酚类物质。每年我国用于生产饮料和干白葡萄酒的葡萄加工量超过50万吨，可产生的葡萄皮渣10万余吨。当前这些葡萄皮渣主要被作为废料舍弃或用作肥料、饲料处理，资源综合利用率很低，不仅造成资源浪费，而且污染环境。 因此，研究利用葡萄皮渣中的有用成分，开发其潜在的经济价值，使其变废为宝，符合国家节能减排、资源再生利用的政策，更对合理利用及保护自然资源具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用葡萄皮渣生产酒精的方法，主要通过微生物发酵实现对葡萄皮渣中存在的糖分利用转化及香气物质提取，极大提升了葡萄皮渣的经济价值，有效解决葡萄皮渣利用率低、资源浪费问题。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种利用葡萄皮渣生产酒精的方法，包括以下步骤:I)葡萄原料除梗破碎将葡萄原料除梗破碎后进行压榨，收集分离出新鲜葡萄皮渣；2)匀浆破碎将步骤I)中得到的新鲜葡萄皮渣加入酒石酸溶液中，进行匀浆破碎，得到发酵醪，其中，所述新鲜葡萄皮渣与所述酒石酸溶液的质量比为1:1 1:4 ；依据葡萄含糖量而定，将新鲜葡萄皮渣与酒石酸溶液的质量比规定在1:1 1:4之间。 3)加热及酶反应将步骤2)中得到的发酵醪先进行加热，保持10 20分钟后，再进行冷却，主要目的可提高发酵醪中糖分和香气等物质的浸出，同时，可杀死发酵醪中含有的微生物，除去部分不良气味；
然后再添加果胶酶及纤维素酶，进行酶解反应，分解果胶和果皮纤维素，得到酶解后的发酵醪，其中，所述果胶酶及纤维素酶的添加量为所述发酵醪的0.03%。 0.05%。(为质量百分比)；4)酒精发酵将酿酒酵母添加到所述酶解后的发酵醪中，进行发酵，至糖度低于3g/L，结束发酵，得到原料酒，其中，所述酿酒酵母的添加量为所述酶解后的发酵醪的0.02% 0.05%(为质量百分比)；所述原料酒包括未分离皮渣的原料酒和/或发酵结束后分离皮渣得到的清汁；5)蒸馏将步骤4)中得到的原料酒进行蒸馏，即得到所述酒精。本发明的有益效果是:1、原料选用葡萄饮料和葡萄酒生产中产生的新鲜压榨的葡萄皮渣，降低了生产成本，减少了自然资源浪费，可部分代替粮食酒精的生产；2、开发了一种绿色、简便、经济的葡萄皮渣原料酒的生产方法；( I)采用绿色生物发酵工艺首先模拟葡萄汁的环境，利用酒石酸(葡萄中特有的主要有机酸)调整葡萄皮渣发酵醪的PH环境。采用加热和生物酶解(果胶酶和纤维素酶)方法，分解葡萄皮渣中果胶和纤维素等物质，降低葡萄皮渣发酵醪的粘稠度，提高发酵醪的糖度和香气浓度等；(2)操作工艺简便，生产投入低本发明主要生产步骤包括葡萄皮渣匀浆破碎一加热一酶解一酒精发酵一蒸馏，操作工艺简单，设备投入低，具有极好的推广前景。(3)生产周期短，设备利用率高皮渣酒精的生产周期主要制约于酒精发酵过程中，由于皮渣发酵醪营养不足，通常酵母发酵时间在10 15天。本发明通过皮渣发酵醪的pH、氮源、糖度的调整、发酵温度控制、循环通氧等工艺，为酵母提高适宜的生长环境，可将酒精发酵时间缩短到4 6天，极大提高生产效率，增强了设备的利用率。(4)综合利用率高发酵原料酒经过酒精蒸馏后，由于含有大量死酵母，蛋白含量丰富，可作为饲料和辅料使用。3、生产出的酒精产品，醇香浓郁，带有葡萄果实香气，可用于白兰地和果酒等产品的生产，带来极高的经济价值。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，在步骤3)及步骤4)之间还包括糖浓度调整步骤及氮浓度调整步骤；其中，所述糖浓度调整步骤的具体工艺流程为:将步骤3)中得到酶解后的发酵醪进行糖浓度测定，发酵醪中糖度应在100 150g/L，对于糖浓度低于100g/L的发酵醪，利用蔗糖调整，使其糖浓度在100 110g/L之间；
所述氮浓度调整步骤的具体工艺流程为:将步骤3)中得到酶解后的发酵醪进行葡萄发酵醪的α-氨基氮含量，发酵醪中α -氨基氮含量应大于150mg/L，对于α -氨基氮对于氮浓度低于150g/L的发酵醪，利用磷酸氢二铵调整，使其氮浓度高于150g/L。采用上述进一步方案的有益效果是，采用酿酒酵母进行酒精发酵，调整葡萄皮渣糖度和氮源含量，为酵母发提供适宜的环境，提高酵母发酵速率，并得到理想酒度的发酵原料酒。进一步，所述蒸馏包括塔式蒸馏及壶式蒸馏。进一步，采用所述塔式蒸馏的原料酒为未分离皮渣的原料酒和/或发酵结束后分离皮渣得到的清汁；采用壶式蒸馏的原料酒为发酵结束后分离皮渣得到的清汁。采用上述进一步方案的有益效果是，按照酒精的生产目的，分别采用塔式蒸馏和壶式蒸馏两种方式。如需得到纯度较高的酒精，采用塔式蒸馏，可将发酵原料酒带皮渣一起蒸馏，也可将原料酒皮渣分离后只蒸馏发酵汁；如需得到果香浓郁的酒精，采用壶式蒸馏，采用二次蒸馏方法，只蒸馏原料酒皮渣分离后的发酵汁。进一步，在步骤2)中，所述酒石酸溶液的pH为3.0 4.0。采用上述进一步方案的有益效果是，模拟葡萄汁的环境，利用酒石酸(葡萄中特有的主要有机酸)将葡萄皮渣发酵醪PH环境调到3.0 4.0。进一步，在步骤3)中，所述加热后的温度为120°C ;所述冷却后的温度为40 45。。。进一步，在步骤3)中，所述进行酶解反应的时间为10 12小时。进一步，在步骤4)中，所述进行发酵的发酵温度为20 25°C。进一步,在步骤5)中，所述酒精的酒精度为68 72%v/v。
图1为本发明利用葡萄皮渣生产酒精的方法的工艺流程具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。一种利用葡萄皮渣生产酒精的方法，包括以下步骤:I)葡萄原料除梗破碎将葡萄原料除梗破碎后进行压榨，收集分离出新鲜葡萄皮渣；2)匀浆破碎将步骤I)中得到的新鲜葡萄皮渣加入到pH为3.0 4.0的酒石酸溶液中，进行匀浆破碎，得到发酵醪，其中，所述新鲜葡萄皮渣与所述酒石酸溶液的质量比为1:1 1:4 ；依据葡萄含糖量而定，将新鲜葡萄皮渣与酒石酸溶液的质量比规定在1:1 1:4之间。3)加热及酶反应将步骤2)中得到的发酵醪先加热到120°C，保持10 20分钟后，再冷却到40 45°C，主要目的可提高发酵 醪中糖分和香气等物质的浸出，同时，可杀死发酵醪中含有的微生物，除去部分不良气味；
然后再添加果胶酶及纤维素酶，酶解10 12小时，分解果胶和果皮纤维素，得到酶解后的发酵醪，其中，所述果胶酶及纤维素酶的添加量为所述发酵醪的0.03%。 0.05%o(为质量百分比)；4)酒精发酵将酿酒酵母添加到所述酶解后的发酵醪中，进行发酵，通过循环搅拌、降温等方式，将发酵温度控制在20 25°C。每日监测发酵醪糖度、温度，糖度低于3g/L，发酵结束，得到原料酒，其中，所述酿酒酵母的添加量为所述酶解后的发酵醪的0.02% 0.05% ；所述原料酒包括未分离皮渣的原料酒和/或发酵结束后分离皮渣得到的清汁；5)蒸馏将原料酒进行蒸馏，所述蒸馏包括塔式蒸馏及壶式蒸馏，采用所述塔式蒸馏的原料酒为未分离皮渣的原料酒和/或发酵结束后分离皮渣得到的清汁；采用壶式蒸馏的原料酒为发酵结束后分离皮渣得到的清汁，蒸馏得到酒精度为68 72%v/v的酒精。在步骤3)及步骤4)之间还包括糖浓度调整步骤及氮浓度调整步骤；其中，所述糖浓度调整步骤的具体工艺流程为:将步骤3)中得到酶解后的发酵醪进行糖浓度测定，发酵醪中糖度应在100 150g/L，对于糖浓度低于100g/L的发酵醪，利用蔗糖调整，使其糖浓度在100 110g/L之间；所述氮浓度调整步骤的具体工艺流程为:将步骤3)中得到酶解后的发酵醪进行葡萄发酵醪的α-氨基氮含量，发酵醪中α -氨基氮含量应大于150mg/L，对于α -氨基氮对于氮浓度低于150g/L的发酵醪，利用磷酸氢二铵调整，使其氮浓度高于150g/L。以下通过几个具体的实施例以具体对本发明进行说明。实施例1将IOOOkg玫瑰香葡萄(Muscat)除梗破碎，得到清汁约700kg，分离得到约200kg新鲜的葡萄皮渣；按物液料比为1:1加入200L酒石酸溶液(pH=3.0)，进行匀浆破碎，得到约400kg发酵醪；将发酵醪加热到120°C，保持10分钟后，热交换冷却到30°C后，分别添加0.05%的果胶酶和纤维素酶，即各添加20g，反应10小时；测定发酵醪的糖度为97g/L，用蔗糖将糖度调整为105g/L，即添加蔗糖3.2kg ;测定发酵醪中α-氨基氮含量为121mg/L，用磷酸氢二铵将糖度调整为150mg/L，即添加磷酸氢二铵 54.8g ；接种商业化活性干酿酒酵母，用量250mg/L，即需要IOOg干酵母，使用前将酵母经过活化后，添加到发酵醪中，酒精发酵温度控制在20 25度；酒精发酵过程中，每8小时监测发酵温度和糖度I次；每4小时搅拌I次，每次搅拌时间5分钟；当糖度低于3g/L时，即发酵结束，浸溃2天；得到酒精度为5.8%v/v原料酒。将原料酒直接进入酒精蒸馏塔中进行酒精蒸馏，得到33.2L酒精度为68%v/v酒精产品ο上述实施例1得到的葡萄皮渣酒精产品，呈无色透明液体，醇香纯正、浓郁，并具有典型葡萄品种香气；口感纯净、微甜。实施例2
将1000kg贵人香葡萄(Italy Riesling),除梗破碎后进行压榨,收集分离出的新鲜葡萄皮渣200kg ;按物液料比为1:2加入400L酒石酸溶液(pH=3.5)，进行匀浆破碎，得到约600kg发酵醪；将发酵醪加热到120°C，保持10分钟后，热交换冷却到35°C后分别添加0.02%的果胶酶和纤维素酶，即各添加12g，反应12小时；测定发酵醪的糖度为114g/L，不需添加蔗糖调整糖度；测定发酵醪中α -氨基氮含量为131mg/L，用磷酸氢二铵将糖度调整为160mg/L，即添加磷酸氢二铵82.2g ；接种商业化活性干酿酒酵母，用量250mg/L，即需要150g干酵母，使用前将酵母经过活化后，添加到发酵醪中，酒精发酵温度控制在20 25度。酒精发酵过程中，每8小时监测发酵温度和糖度I次；每4小时搅拌循环I次，每次循环时间8分钟。当糖度低于3g/L时，即发酵结束，浸溃2天。得到酒精度为6.2%v/v原料酒。将原料酒直接进入酒精蒸馏塔中进行酒精蒸馏，得到约50L酒精度为70%v/v酒
不目ο上述实施例2得到的葡萄皮渣酒精，呈无色透明液体，醇香纯正、浓郁，并具有典型葡萄品种香气；口感纯净、微甜。实施例3将IOOOkg霞多丽葡萄 (Chardonnay),除梗破碎后进行压榨,收集分离出的新鲜葡萄皮渣200kg ;按物液料比为1:4加入800L酒石酸溶液(pH=4.0)，进行匀浆破碎，得到约IOOOkg发酵醪；将发酵醪加热到120°C，保持20分钟后，热交换冷却到40°C后分别添加0.03%的果胶酶和纤维素酶，即各添加30g，反应12小时；测定发酵醪的糖度为104g/L，不需添加蔗糖调整糖度；测定发酵醪中α -氨基氮含量为106.5mg/L，用磷酸氢二铵将糖度调整为150mg/L，即添加磷酸氢二铵205.5g ；接种商业化活性干酿酒酵母，用量250mg/L，使用前将酵母经过活化后，添加到发酵醪中，酒精发酵温度控制在20 25度。酒精发酵过程中，每8小时监测发酵温度和糖度I次；每4小时搅拌循环I次，每次循环时间10分钟。当糖度低于3g/L时，即发酵结束，浸溃2天，分离皮渣取清汁，得到酒精度为5.7%v/v原料酒。将原料酒入壶式锅中进行酒精蒸馏，经过二次蒸馏后，得到约70L酒精度为72%v/V酒精。上述实施例3得到的葡萄皮渣酒精，呈无色透明液体，醇香纯正、浓郁，并具有浓郁葡萄品种香气；口感纯净、微甜。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将葡萄原料除梗破碎后进行压榨，收集分离出新鲜葡萄皮渣； 2)将步骤I)中得到的新鲜葡萄皮渣加入酒石酸溶液中，进行匀浆破碎，得到发酵醪，其中，所述新鲜葡萄皮渣与所述酒石酸溶液的质量比为1:1 1:4 ； 3)将步骤2)中得到的发酵醪先进行加热，保持10 20分钟后，再进行冷却；然后再添加果胶酶及纤维素酶，进行酶解反应，得到酶解后的发酵醪，其中，所述果胶酶及纤维素酶的添加量为所述发酵醪的0.03%。 0.05% ； 4)将酿酒酵母添加到所述酶解后的发酵醪中，进行发酵，至糖度低于3g/L，结束发酵，得到原料酒，其中， 所述酿酒酵母 的添加量为所述酶解后的发酵醪的0.02% 0.05% ； 所述原料酒包括未分离皮渣的原料酒和/或发酵结束后分离皮渣得到的清汁； 5)将步骤4)中得到的原料酒进行蒸馏，即得到所述酒精。
2.根据权利要求1所述的利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于:在步骤3)及步骤4)之间还包括糖浓度调整步骤及氮浓度调整步骤；其中， 所述糖浓度调整步骤的具体工艺流程为:将步骤3)中得到酶解后的发酵醪进行糖浓度测定，发酵醪中糖度应在100 150g/L，对于糖浓度低于100g/L的发酵醪，利用蔗糖调整，使其糖浓度在100 110g/L之间； 所述氮浓度调整步骤的具体工艺流程为:将步骤3)中得到酶解后的发酵醪进行葡萄发酵醪的α -氨基氮含量，发酵醪中α -氨基氮含量应大于150mg/L，对于α -氨基氮对于氮浓度低于150g/L的发酵醪，利用磷酸氢二铵调整，使其氮浓度高于150g/L。
3.根据权利要求1所述的利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于:在步骤5)中，所述蒸馏包括塔式蒸馏法及壶式蒸馏法。
4.根据权利要求3所述的利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于:采用所述塔式蒸馏的原料酒为未分离皮渣的原料酒和/或发酵结束后分离皮渣得到的清汁；采用壶式蒸馏的原料酒为发酵结束后分离皮渣得到的清汁。
5.根据权利要求1至4任一项所述的利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于:在步骤2)中，所述酒石酸溶液的pH为3.0 4.0。
6.根据权利要求1至4任一项所述的利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于:在步骤3)中，所述加热后的温度为120°C ;所述冷却后的温度为40 45°C。
7.根据权利要求1至4任一项所述的利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于:在步骤3)中，所述进行酶解反应的时间为10 12小时。
8.根据权利要求1至4任一项所述的利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于:在步骤4)中，所述进行发酵的发酵温度为20 25°C。
9.根据权利要求1至4任一项所述的利用葡萄皮渣生产酒精的方法，其特征在于:在步骤5)中，所述酒精的酒精度为68 72%v/v。
全文摘要
本发明涉及一种利用葡萄皮渣生产酒精的方法，包括葡萄皮渣的榨取、稀释匀浆、加热、酶解、调整糖度和氮源、酵母发酵、蒸馏等工艺步骤。该方法采用葡萄皮渣为原料生产酒精，通过简便、合理、无污染的生产工艺实现了对葡萄皮渣资源的变废为宝，高值化利用。采用该方法得到的酒精带有典型的葡萄果香。
文档编号C12R1/865GK103194492SQ201310072020
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者孙舒扬 申请人:鲁东大学