一种酯香酵母发酵罐的制作方法

[0001]
本实用新型涉及黄酒的发酵装置，尤其是一种酯香酵母发酵罐。


背景技术：

[0002]
酵母体内酯类物质的合成过程如图1所示。葡萄糖和果糖等碳水化合物在酵母细胞中经过糖酵解途径生成丙酮酸。在氧气限制的条件下，一部分丙酮酸由a通路生成乙醇(酒精发酵的主要产物)，另一部分由b通路进入三羧酸循环，再通过丙酮酸的氧化脱羧形成乙酰coa(saerens et al.2010)。乙酰coa通过脂肪合成酶作用生成脂酰coa，脂酰coa与乙醇经过醇酰基转移酶的作用合成酯类，然后分泌到细胞外(styger et al.2011)。
[0003]
酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)一直被认为是葡萄酒、黄酒等发酵酒酿造过程中的优势菌株，酒精转化率高、发酵彻底、过程易于控制，前期可以阻止其他杂菌的污染。但同时快速的发酵也存在香气缺失的问题。非酿酒酵母主要存在于果园的土壤、果皮表面、天然麦曲，以及酿酒厂的发酵容器、储罐、管道等环境中，是一类与酒精发酵相关的天然酵母菌。早期非酿酒酵母被认为是影响酿酒过程的有害菌种，其代谢能力差，产酒精率低3～5％(vol)，耐so2能力差，不能独自完成酒精发酵。非酿酒酵母主要参与自然酒精发酵前期，含量相对较少(103cfu/ml～106cfu/ml)，但随着酒精含量的不断升高会逐渐被酿酒酵母所替代。研究发现，非酿酒酵母在发酵期间会产生乙酸、乙醛、乙偶姻等一些不好的香气物质，但与此同时也能通过自身代谢活动生成醇或酯，或者通过胞外酶的释放产生包括乙酯类、高级醇、甘油、琥珀酸、挥发性酚类、萜烯类、芳香酮等一系列对黄酒质量有益香气物质，增加酒类香气的复杂度和浓郁度。与酿酒酵母不同，非酿酒酵母的新陈代谢偏好有氧环境，当葡萄糖浓度超过10g/l时，非酿酒酵母在氧气作用下开始繁殖，将碳原子转化生成其他代谢物，降低乙醇的产生。
[0004]
2003年rojas等人发现，hanseniaspora guilliermondii(有孢汉逊酵母)、p.anomala(异常毕赤酵母)与s.cerevisiae(酿酒酵母)的混合发酵获得的乙酸酯类化合物比单一酿酒酵母发酵产品有明显提高。2006年jolly等人认为， kloeckera apiculata(柠檬形克勒克酵母)和candida pulchrerima(铁红假丝酵母)能提高挥发性酯类物质含量。2008年moreira等人提出，h.uvarum与 s.cerevisiae进行混合模拟自然发酵，结果是酯类含量增加，提高了香气复杂度。2009年anfang等人发现，pichia kluyveri(克鲁维毕赤酵母)与s. cerevisiae按照1:1接种混合发酵时，葡萄酒中硫醇类香气物质的含量有所提高；按9:1进行混菌发酵时，葡萄酒中乙酸-3-巯基己醇的浓度会增加。2016年王星晨等研究了胶红酵母(rhodotorula mucilaginosa)和酿酒酵母(s. cerevisiae)在葡萄汁中混合发酵，发现酿酒酵母的加入对胶红酵母的生长产生显著的抑制作用，混合发酵能起增香作用，显著提高了c6-化合物、乙酸酯、脂肪酸乙酯、脂肪酸和苯乙基类挥发性成分的含量。2017年李婷、陶永胜从川南白酒窖池中分离出一株高产酯的非酿酒酵母，毕赤酵母(pichia fermentans) 在40℃、ph为5时最大酶活力可达12.68u/g，提前0-96h接种处理的混菌发酵葡萄酒中检出35种香气物质，总含量达70～194mg/l。
[0005]
传统黄酒生产工艺流程图见图2。在前期，尝试将异常汉逊酵母 (cgmcc2.2930)、蒙奇球拟酵母(cicc1019)、鲁氏酵母(cgmc2.180)等酯香酵母添加在实验室卡氏罐完成与酿酒酵母(如安琪黄酒干酵母、85#酵母等)的混合发酵，但是发酵结束时黄酒中总酯的含量提高不显著，总酯含量通常仅能从27～107mg/l提高到49～135mg/l，效果并不如意。
[0006]
酯香酵母与黄酒酵母顺序发酵的黄酒生产工艺，能够有效避开高浓度乙醇对酯香酵母的抑制作用，使得酯香酵母生长和代谢速度较快，大大增强了黄酒的香味。而在酯香酵母与黄酒酵母顺序发酵过程中，采用不同的发酵罐，不仅发酵效率和成本不同，而且对产量和质量的控制都有较大影响。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型的目的是提供一种酯香酵母发酵罐，能够有效避开高浓度乙醇对酯香酵母的抑制作用，使得酯香酵母生长和代谢速度较快，有利于增强黄酒的香味。
[0008]
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0009]
一种酯香酵母发酵罐，包括具有圆锥底的圆筒体，所述圆筒体的径高比为 1:1，圆锥底的夹角为120
°
，锥底设有出料口；圆锥底的高为4a，酯香酵母发酵罐底部有一压缩空气导入管，该压缩空气导入管的管径为15～25mm，管口离锥底高度为2a，在距离圆筒体与圆锥底交线a高度处设有一二平直叶搅拌桨；该二平直叶搅拌桨的驱动电机置于酯香酵母发酵罐的顶盖中心部；酯香酵母发酵罐的圆筒体和圆锥底的外周设有相连通的冷却夹套，通过调节冷却夹套内自来水的流量以调节酯香酵母发酵罐内发酵液的温度压缩空气导入管。
[0010]
所述二平直叶搅拌桨直径为圆筒体内径的1/3，二平直叶搅拌桨高度为a，宽度为a/2；在所述顶盖上还设有酵母入口和糖液入口。
[0011]
冷却夹套下部设有冷却液进口，冷却夹套上部设有冷却液出口，在酯香酵母发酵罐的中部设有温度传感器，冷却液进口前设有电动阀，温度传感器和电动阀通过相应的导线与温度控制器电连接,温度控制器依据温度传感器的数据通过电动阀控制冷却液流量。
[0012]
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：采用所述酯香酵母发酵罐对酯香酵母发酵的有益效果是：在酯香酵母对糖液发酵作用没有黄酒酵母那样剧烈，由还原糖转化成乙醇时释放出的二氧化碳数量比常规酒精发酵少，所以在前发酵罐中有一搅拌器以增加醪液对流；且发酵罐底部有一根压缩空气管，压缩空气管可定期、定量地供应o2。产酯酵母合成酯类物质时，酵母体内的丙酮酸必需由b通路进入三羧酸循环，再通过丙酮酸的氧化脱羧形成乙酰coa
→
脂酰coa，脂酰coa与乙醇经过醇酰基转移酶的作用合成酯类，而黄酒酵母仅仅需要厌氧环境下的a通道(见图1)。所以跟酒精发酵常常在厌氧条件下完成不一样，要使发酵液获得较高的酯类含量，产酯酵母的发酵过程是需要适当供应氧气的。经过反复实践，压缩空气管管口离锥底高度为2a，产酯酵母每4h通气一次，每次通气量与罐的有效容积相等，二平直叶搅拌桨直径为圆筒体内径的1/3，二平直叶搅拌桨高度为a，宽度为a/2，这样的参数效果最佳。
附图说明
[0013]
图1是酵母体内酯类的合成途径示意图；
[0014]
图2是传统黄酒生产工艺流程示意图；
[0015]
图3是本实用新型应用于酯香酵母与黄酒酵母顺序发酵的黄酒生产工艺流程示意图；
[0016]
图4是本实用新型酯香酵母发酵罐的结构示意图。
具体实施方式
[0017]
为了使本实用新型的技术方案更加清晰，以下结合附图1至4，对本实用新型进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型的保护范围。
[0018]
一种酯香酵母发酵罐，包括具有圆锥底1)的圆筒体4)，所述圆筒体4)的径高比为1:1，圆锥底1的夹角为120
°
，锥底设有出料口13；圆锥底1的高为 4a，酯香酵母发酵罐底部有一压缩空气导入管3，该压缩空气导入管3的管径为 15～25mm，管口离锥底高度为2a，在距离圆筒体4与圆锥底1交线a高度处设有一二平直叶搅拌桨5；该二平直叶搅拌桨5的驱动电机6置于酯香酵母发酵罐的顶盖14中心部；酯香酵母发酵罐的圆筒体4和圆锥底1的外周设有相连通的冷却夹套7，通过调节冷却夹套7内自来水的流量以调节酯香酵母发酵罐内发酵液的温度压缩空气导入管。
[0019]
作为优选，所述二平直叶搅拌桨直径为圆筒体4内径的1/3，二平直叶搅拌桨5高度为a，宽度为a/2，；在所述顶盖14上还设有酵母入口15和糖液入口 16。冷却夹套7下部设有冷却液进口8，冷却夹套7上部设有冷却液出口9，在酯香酵母发酵罐的中部设有温度传感器10，冷却液进口8前设有电动阀11，温度传感器10和电动阀11通过相应的导线与温度控制器12电连接,温度控制器12依据温度传感器10的数据通过电动阀11控制冷却液流量。
[0020]
实施例1
[0021]
本实用新型的酯香酵母发酵罐在酯香酵母与黄酒酵母顺序发酵的黄酒生产中的应用，包括如下步骤：
[0022]
步骤一：酯香酵母发酵罐的配备
[0023]
所述酯香酵母发酵罐包括具有圆锥底1的圆筒体4，所述圆筒体4的直径优选为2250mm，圆筒体4的径高比为1:1，圆锥底1的夹角为120
°
，锥底设有出料口13；圆锥底1的高为4a，a＝162mm，酯香酵母发酵罐底部有一压缩空气导入管3，该压缩空气导入管3的管径为20mm，管口离锥底高度为2a，在距离圆筒体4与圆锥底1交线a高度处设有一二平直叶搅拌桨5；该二平直叶搅拌桨5 的驱动电机6置于酯香酵母发酵罐的顶盖14中心部；酯香酵母发酵罐的圆筒体 4和圆锥底1的外周设有相连通的冷却夹套7，通过调节冷却夹套7内自来水的流量以调节酯香酵母发酵罐内发酵液的温度压缩空气导入管；
[0024]
步骤二：糖液的制备
[0025]
糯米浸米72h后，先按1:2.5的比例加水磨浆，搅拌均匀后按30u/g大米的比例加入α-淀粉酶，cacl2用量2.5g/kg大米，90℃温度液化60min，冷却到50℃后按5kg/100kg大米的比例加麦曲，用乳酸或磷酸调节ph值在4.5
±
0.2，在50℃下糖化4～8h，经袋式过滤器过滤获得糖液，调整糖液浓度至20～22
°ꢀ
bx，121℃灭菌20min后冷却备用；
[0026]
步骤三：酯香酵母前发酵
[0027]
a.将5％糖液送入酒母罐ⅰ，按5％比例接种异常汉逊酵母cgmcc2.2930，在 26
±
1℃下在培养20～24h，使细胞达到对数生长期，酵母细胞浓度控制在 1.0
×
107个/ml；
[0028]
b.将80％的糖液泵入已经灭菌的所述酯香酵母发酵罐，添加来自酒母罐ⅰ的酯香酵母种子，在26
±
1℃条件下发酵，发酵过程每4h通入无菌压缩空气1次，通气量与罐的有效容积相等，72h发酵液酒精度上升到2.5～3.5％(vol)范围；
[0029]
步骤四：黄酒酵母主、后发酵
[0030]
c.将5％的糖液送入酒母罐ⅱ，按3％的比例接种普通黄酒酵母，在26
±
1℃下培养20～24h，使细胞达到对数生长期，酵母浓度控制在1.0
×
107个/ml；
[0031]
d.用酯香酵母前发酵72h以后，补加10％浓度为20～22
°
bx的糖液，接种来自酒母罐ⅱ的黄酒酵母种子，在26
±
1℃下主发酵6d，当糖度小于4
°
bx时降温至10～12℃继续后发酵12d，发酵结束时发酵液中的总酯浓度可达到315～ 545mg/l(对照组27～107mg/l)。
[0032]
所述二平直叶搅拌桨直径为圆筒体4内径的1/3，二平直叶搅拌桨5高度为 a，宽度为a/2，；在所述顶盖14上还设有酵母入口15和糖液入口16。冷却夹套7下部设有冷却液进口8，冷却夹套7上部设有冷却液出口9，在酯香酵母发酵罐的中部设有温度传感器10，冷却液进口8前设有电动阀11，温度传感器10 和电动阀11通过相应的导线与温度控制器12电连接,温度控制器12依据温度传感器10的数据通过电动阀11控制冷却液流量。
[0033]
实施例2
[0034]
本实用新型的酯香酵母发酵罐在酯香酵母与黄酒酵母顺序发酵的黄酒生产中的应用，包括如下步骤：
[0035]
步骤一：酯香酵母发酵罐的配备
[0036]
所述酯香酵母发酵罐包括具有圆锥底1的圆筒体4，所述圆筒体4的直径优选为2250mm，圆筒体4的径高比为1:1，圆锥底1的夹角为120
°
，锥底设有出料口13；圆锥底1的高为4a，a＝162mm，酯香酵母发酵罐底部有一压缩空气导入管3，该压缩空气导入管3的管径为20mm，管口离锥底高度为2a，在距离圆筒体4与圆锥底1交线a高度处设有一二平直叶搅拌桨5；该二平直叶搅拌桨5 的驱动电机6置于酯香酵母发酵罐的顶盖14中心部；酯香酵母发酵罐的圆筒体 4和圆锥底1的外周设有相连通的冷却夹套7，通过调节冷却夹套7内自来水的流量以调节酯香酵母发酵罐内发酵液的温度压缩空气导入管；
[0037]
步骤二：糖液的制备
[0038]
糯米浸米72h后，先按1:2.5的比例加水磨浆，搅拌均匀后按30u/g大米的比例加入α-淀粉酶，cacl2用量2.5g/kg大米，90℃温度液化60min，冷却到50℃后按5kg/100kg大米的比例加麦曲，用乳酸或磷酸调节ph值在4.5
±
0.2，在50℃下糖化4～8h，经袋式过滤器过滤获得糖液，调整糖液浓度至20～22
°ꢀ
bx，121℃灭菌20min后冷却备用；
[0039]
步骤三：酯香酵母前发酵
[0040]
a.将7.5％糖液送入酒母罐ⅰ，按5％比例接种蒙奇球拟酵母cicc1019，在 27
±
1℃下在培养20～24h，使细胞达到对数生长期，酵母细胞浓度控制在 1.0
×
107个/ml；
[0041]
b.将70％的糖液泵入已经灭菌的所述酯香酵母发酵罐，添加来自酒母罐ⅰ的酯香酵母种子，在27
±
1℃条件下发酵，发酵过程每4h通入无菌压缩空气1次，通气量与罐的有效容积相等，66h发酵液酒精度上升到2.5～3.5％(vol)范围；
[0042]
步骤四：黄酒酵母主、后发酵
[0043]
c.7.5％的糖液送入酒母罐ⅱ，按3％的比例接种普通黄酒酵母，在27
±
1℃下培养20～24h，使细胞达到对数生长期，酵母浓度控制在1.0
×
107个/ml；
[0044]
d.用酯香酵母前发酵66h以后，补加15％浓度为20～22
°
bx的糖液，接种来自酒母罐ⅱ的黄酒酵母种子，在28～30℃下主发酵5d，当糖度小于4
°
bx时降温至10～12℃继续后发酵11d，发酵结束时发酵液中的总酯浓度可达到315～ 545mg/l(对照组27～107mg/l)。
[0045]
所述二平直叶搅拌桨直径为圆筒体4内径的1/3，二平直叶搅拌桨5高度为 a，宽度为a/2，；在所述顶盖14上还设有酵母入口15和糖液入口16。
[0046]
冷却夹套7下部设有冷却液进口8，冷却夹套7上部设有冷却液出口9，在酯香酵母发酵罐的中部设有温度传感器10，冷却液进口8前设有电动阀11，温度传感器10和电动阀11通过相应的导线与温度控制器12电连接,温度控制器 12依据温度传感器10的数据通过电动阀11控制冷却液流量。
[0047]
实施例3
[0048]
本实用新型的酯香酵母发酵罐在酯香酵母与黄酒酵母顺序发酵的黄酒生产中的应用，包括如下步骤：
[0049]
步骤一：酯香酵母发酵罐的配备
[0050]
所述酯香酵母发酵罐包括具有圆锥底1的圆筒体4，所述圆筒体4的直径优选为2250mm，圆筒体4的径高比为1:1，圆锥底1的夹角为120
°
，锥底设有出料口13；圆锥底1的高为4a，a＝162mm，酯香酵母发酵罐底部有一压缩空气导入管3，该压缩空气导入管3的管径为20mm，管口离锥底高度为2a，在距离圆筒体4与圆锥底1交线a高度处设有一二平直叶搅拌桨5；该二平直叶搅拌桨5 的驱动电机6置于酯香酵母发酵罐的顶盖14中心部；酯香酵母发酵罐的圆筒体 4和圆锥底1的外周设有相连通的冷却夹套7，通过调节冷却夹套7内自来水的流量以调节酯香酵母发酵罐内发酵液的温度压缩空气导入管；
[0051]
步骤二：糖液的制备
[0052]
糯米浸米72h后，先按1:2.5的比例加水磨浆，搅拌均匀后按30u/g大米的比例加入α-淀粉酶，cacl2用量2.5g/kg大米，90℃温度液化60min，冷却到50℃后按5kg/100kg大米的比例加麦曲，用乳酸或磷酸调节ph值在4.5
±
0.2，在50℃下糖化4～8h，经袋式过滤器过滤获得糖液，调整糖液浓度至20～22
°ꢀ
bx，121℃灭菌20min后冷却备用；
[0053]
步骤三：酯香酵母前发酵
[0054]
a.将10％糖液送入酒母罐ⅰ，按5％比例接种异常汉逊酵母cgmcc2.2930，在 28
±
1℃下在培养20～24h，使细胞达到对数生长期，酵母细胞浓度控制在 1.0
×
107个/ml；
[0055]
b.将60％的糖液泵入已经灭菌的所述酯香酵母发酵罐，添加来自酒母罐ⅰ的酯香酵母种子，在28
±
1℃条件下发酵，发酵过程每4h通入无菌压缩空气1次，通气量与罐的有效容积相等，60h发酵液酒精度上升到2.5～3.5％(vol)范围；
[0056]
步骤四：黄酒酵母主、后发酵
[0057]
c.将10％的糖液送入酒母罐ⅱ，按3％的比例接种普通黄酒酵母，在28
±
1℃下培养20～24h，使细胞达到对数生长期，酵母浓度控制在1.0
×
107个/ml；
[0058]
d.用酯香酵母前发酵60h以后，补加20％浓度为20～22
°
bx的糖液，接种来自酒母罐ⅱ的黄酒酵母种子，在28
±
1℃下主发酵4d，当糖度小于4
°
bx时降温至10～12℃继续后发酵9d，发酵结束时发酵液中的总酯浓度可达到315～ 545mg/l(对照组27～107mg/l)。
[0059]
所述二平直叶搅拌桨直径为圆筒体4内径的1/3，二平直叶搅拌桨5高度为 a，宽度为a/2，；在所述顶盖14上还设有酵母入口15和糖液入口16。
[0060]
冷却夹套7下部设有冷却液进口8，冷却夹套7上部设有冷却液出口9，在酯香酵母发酵罐的中部设有温度传感器10，冷却液进口8前设有电动阀11，温度传感器10和电动阀11通过相应的导线与温度控制器12电连接,温度控制器 12依据温度传感器10的数据通过电动阀11控制冷却液流量。
[0061]
采用所述酯香酵母发酵罐对酯香酵母发酵的有益效果是：在酯香酵母对糖液发酵作用没有黄酒酵母那样剧烈，由还原糖转化成乙醇时释放出的二氧化碳数量比常规酒精发酵少，所以在前发酵罐中有一搅拌器以增加醪液对流；且发酵罐底部有一根压缩空气管，压缩空气管可定期、定量地供应o2。产酯酵母合成酯类物质时，酵母体内的丙酮酸必需由b通路进入三羧酸循环，再通过丙酮酸的氧化脱羧形成乙酰coa
→
脂酰coa，脂酰coa与乙醇经过醇酰基转移酶的作用合成酯类，而黄酒酵母仅仅需要厌氧环境下的a通道(见图1)。所以跟酒精发酵常常在厌氧条件下完成不一样，要使发酵液获得较高的酯类含量，产酯酵母的发酵过程是需要适当供应氧气的。经过反复实践，产酯酵母每4h通气一次，每次通气量与罐的有效容积相等，这样的参数效果最佳。
[0062]
实际上，大多数酯香酵母在生长与代谢方面与黄酒酵母(s.cerevisiae) 有不一样的习性：(1)酒精发酵能力弱，产酒精率仅3～5％(vol)，不耐更高浓度乙醇；(2)新陈代谢偏好有氧环境。本技术引入酯香酵母、黄酒酵母的顺序发酵技术，80％的原料经酯香酵母发酵罐发酵72h后(这时后发酵液酒精度在 2.5～3.5％(vol)范围)，再进行由黄酒酵母主导的后发酵，整个过程中酯香酵母避开了高浓度乙醇对酯香酵母的抑制作用，酯香酵母在前发酵罐中生长和代谢速度较快，酵母的浓度较容易控制在1.0
×
106个/ml(在同时混合发酵醪液中产酯酵母维持1.0
×
106个/ml的时间不超过8-12h)。使用本实用新型酯香酵母发酵罐的酯香酵母发酵罐在酯香酵母与黄酒酵母顺序发酵的黄酒生产工艺，酯香酵母在生长和代谢过程中不会受到黄酒酵母对其的抑制(见图3)，使得酯香酵母生长和代谢速度较快，黄酒发酵结束时总酯浓度可达到315～545mg/l，大大增强了黄酒的香味。