专利名称：可用于白酒固态发酵自控窖池装置及其白酒酿制方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于白酒固态发酵自控窖池装置及其白酒酿制方法，属于白酒的酿制领域。
背景技术：
中国传统的固态发酵制造白酒，以独特的酿酒工艺和风味特点，在世界酿酒史上占有重要的地位，被称为世界六大蒸馏酒之一。传统的白酒固态发酵的特点是密封发酵，在长达1～3个月的发酵过程中，填装于地下泥窖、石窖或陶缸中的各种粮食原料，在曲药微生物、环境微生物以及窖泥微生物及其所产各种酶的先后和共同作用下，在窖池糟醅的固、液、气三相界面发生复杂的物质能量代谢反应，以淀粉质成分为主的各种大分子物质不断降解和转化，以酒精及多种酸、醛、醇、酯为特征的各种香味物质不断生成，形成了中国传统的固态发酵制白酒的独特产品风格和质量特征。
然而，由于人文历史因素，我国酿酒技术发展独树一帜，取得了丰硕的实践成果，但对各类窖池固态发酵的学术研究开展不多，对密封窖池内部的发酵进程知之甚少，生产及技术管理大多依赖于经验判断，针对性的有效调整和预测控制则相对困难，从而阻碍了传统白酒学术研究水平的提升，也不利于发酵生产技术的进一步发展及传统白酒生产效率的更大提高。因此，对传统白酒窖池固态发酵过程中物质代谢及能量转换规律、功能性微生物的主要代谢途径等的认识显得非常重要。通过原材料质量评价及配方试验、酿酒发酵过程的机械化及自控研究，对于中国传统白酒质量的稳定和生产力的提高，以及推动中国传统白酒走向千家万户，普及全世界具有积极的意义。
由于大型酒厂实用生产窖池投料大都在10吨以上，规模很大，白酒生产质量和数量与酿酒经验、气候季节、地理环境等关系很大，从经济学角度以及生产计划的稳定性来讲显然不适合于作为研究探讨使用；而采用小型地埋泥窖、石窖或陶缸用于酿酒研究，从环境条件、控制手段、使用方便性、实验准确性等各方面来看也难于满足不同类型研究人员实验室配备需要。因此，设计一种不受环境、气候、季节和地理限制的固态发酵酿酒模拟系统，以适合于各种类型基础研究和小批量新型白酒的制备，则显得非常必要和意义重大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种可用于白酒固态发酵自控窖池装置及其白酒酿制方法。其特点是在固态发酵窖池装置中加入粮食及辅料，通过糖化发酵微生物菌剂的固态发酵制备白酒。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
白酒固态发酵自控窖池装置白酒固态发酵自控窖池装置含有窖盖、窖体，窖盖通过螺栓与窖体密封连接，窖盖上设置手柄、压力表、温度表、进样漏斗、两歧集气采气口，两歧集气口与气体收集装置连接，气体收集装置分别收集瞬时气体和阶段气体用于气体成分分析。
窖体壁设夹套、进水口、出水口和温度探头，循环水加热降温装置与温度控制装置连接，能进行温度自控保温；窖体的底部设pH探头、取样和排污口、滑轮，pH探头与pH检测装置连接，用于监控发酵过程中pH变化情况，取样排污口用于发酵过程的瞬时及阶段采集黄水，了解窖池中物料的代谢情况以及发酵结束后窖池的清洗，用滑轮移动窖池。
白酒固态发酵自控窖池装置的酿制方法1、糖化发酵微生物菌剂的制备(1)功能型复合菌株的筛选从浓香型白酒窖池中分离出的近千株细菌、酵母、霉菌菌株中，分别根据不同种类菌株在窖池发酵中的主要功能性作用进行了选择，6株产酸、消耗淀粉等能力较强的细菌菌株，7株产醇、产酯等能力较强的酵母菌菌株，4株液化淀粉、液化明胶能力较强的霉菌菌株分别被选择作为糖化发酵微生物菌剂的出发菌株；(2)纯化菌株的培养被选出的细菌、酵母、霉菌菌株分别在经灭菌的液态或固态培养基中培养，细菌菌株分别在牛肉膏蛋白胨培养基(牛肉膏0.3％、蛋白胨1％、NaCl0.5％、pH7.0～7.2、120～123℃灭菌20～25分钟)中于温度35～38℃厌氧或好氧培养1天，至细菌浓度达到1010～1012个/ml；酵母菌株分别在YPD培养基(葡萄糖2％、蛋白胨2％、酵母膏1％、pH自然、110～113℃灭菌25～30分钟)或米曲汁培养基(米曲1∶3在60～65℃水浴中糖化12～16小时，糖化液滤纸过滤，清液稀释到10波美度，pH自然，120～123℃灭菌20～25分钟)中于温度25～28℃静置培养2天，至酵母浓度达到108～1010个/ml；霉菌菌株分别在淀粉培养基(牛肉膏0.5％、蛋白胨1％、NaCl 0.5％、可溶性淀粉0.2％、pH自然、120～123℃灭菌20～25分钟)上于温度30～32℃好氧培养4～5天，制备孢子浓度达到108～1010个/ml的孢子悬液；(3)纯化菌株种曲的培养小麦加10％热水润湿混匀，堆积3～4小时后适度粉碎，于温度120～123℃灭菌20～25分钟后用于接种制备种曲，被培养好的细菌、酵母、霉菌菌株分别按等量方式接种碎麦，细菌菌悬液总量2～6％、酵母菌菌悬液总量2～4％、霉菌孢子悬液总量2～5％分别加入碎麦中，经温度35～38℃好氧培养4～5天备用。
(4)糖化发酵微生物菌剂的扩大培养将上述纯化菌株种曲既可直接作为糖化发酵微生物菌剂使用，用于新型白酒制备，也可进一步接种碎麦扩大培养，经过正交实验证实，接种量为3～4％，温度36～38℃，培养4～5天，获得糖化力、发酵力、综合评价指标均最佳的糖化发酵微生物菌剂产品。
2、固态发酵制备白酒(1)备料粮食、辅料、酒醅、自来水、糖化发酵剂分别按4～6∶1.0∶18～22∶1.7～2.5∶1.0重量比例准备。
(2)蒸粮蒸酒粮食4～6份、自来水0.4～0.6份混匀润湿后，于蒸煮蒸馏器中加热至冒大气计时预蒸40～60分钟；辅料1.0份、自来水0.1～0.2份混匀润湿后，于高压锅中加热至100～110℃计时排气清蒸40～60分钟；已预蒸粮食及辅料与出窖酒醅18～22份混合均匀，堆放30～60分钟，于蒸煮蒸馏器中蒸粮蒸酒，摘酒60～90分钟至出酒浓度45～50％v/v止。
(3)发酵蒸粮蒸酒后的粮糟与50～60℃温水1.2～1.7份充分混合均匀，冷却至25～30℃后与糖化发酵剂1.0份(大曲或糖化发酵微生物菌剂)拌合均匀，堆放于不锈钢窖池中，加盖密封发酵30～90天。
(4)发酵管理每天按时监测温度、产气量等各项参数，不定期取样检测黄水及气体的生化成分。发酵前期，来自于糖化发酵剂的淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等多种水解酶以及霉菌等好氧微生物的生长繁殖作用，原料淀粉、蛋白质等大分子物质不断降解转化，寡糖、单糖类、氨基酸等小分子物质以及各种代谢衍生物不断生成；随着厌氧程度的上升，酵母类微生物开始大量将葡萄糖等糖类物质转化为酒精类物质，以乙醇为主的醇类物质扩散在酒醅空隙、溶解于降解液体之中；发酵中、后期，主要由细菌等微生物产生的各种酸类物质积累到较高浓度，在酵母、霉菌等产生的酯化酶的作用下，各种醇类、酸类物质发生酯化反应生成乙酯类为主的各种酯类物质。
(5)出窖开窖之前，先滴窖3～6小时，尽可能滴干黄水；开窖之后，酒醅堆放于加盖储备箱中备用及防止酒精挥发。
(6)蒸酒重复前述的蒸粮蒸酒过程，粮食、辅料及酒醅经蒸煮蒸馏时，酒精成分及各种香味物质、水分等经挥发、冷凝成为白酒原酒。酒头、酒尾都比较浑浊，酒头存放于实验室内作为调味酒使用，停止接酒后约20分钟所得酒尾还原到下一轮窖池内发酵。
其中粮食为高粱、麦类、稻米、玉米、薯类中的至少一种。
辅料为米糠、麦糠、谷壳、高粱壳、淀粉渣中的至少一种。
本发明具有的优点1、改地窖泥窖窖池为可移动窖池，适合于在更广泛的场合下开展相关科学研究、教学实践及酿酒实验；采用复配糖化发酵剂代替酿酒曲药和窖泥，可以免去复杂成分对窖池发酵过程的复合影响，有利于进行发酵分析测试；加样、取样方便，可动态地认识窖池密封发酵过程中的物质能量转换和新产品的开发。
2、采用夹层恒温水流代替地温，温度控制更可靠；采用密封采气代替塑料布泥封，对发酵气体的收集和窖压控制更严密。
3、本发明生产的白酒，具有浓香型、酱香型、汾香型以及米香型白酒的风格。
图1为白酒固态发酵自控窖池装置的结构示意图1.窖盖、2.窖体、3.螺栓、4.手柄、5.压力表、6.温度表、7.进样斗、8.采气口、9.夹套、10.进水口、11.出水口、12.温度计探头、13.pH探头、14.取样排污口、15.滑轮。
具体实施例方式
实施例1采用酒厂酿造原材料(高梁∶小麦＝3∶1，需常温预蒸1小时)22.50kg，辅料(谷壳等需清蒸1小时、105℃)4.50kg，实验室发酵酒糟90kg，自来水2.75kg，分十批次混匀。各种原料混匀堆积1小时后，分别入蒸煮蒸馏锅中蒸煮摘酒约90分钟，酒头较混浊，单独收集备用，收集原酒至出酒浓度45％v/v止，酒尾回投次轮发酵酒醅。已蒸酒糟醅摊凉至25～27℃，加入酒厂大曲粉10次共4.50kg，加入自来水10次共6.75kg，混匀，23℃入窖发酵1个月。
发酵结束后，经上述同样蒸煮蒸馏过程，收获60％v/v白酒原酒5.36kg，纯酒精收率32.15％，淀粉转化率56.61％，白酒原酒pH4.5。
白酒原酒感官评价为无色透明，香气略显不纯、不足，有新酒味，欠绵甜、后味短、香味稍淡，不能认定为典型浓香型白酒。
白酒原酒成分分析结果见表1，尽管己酸乙酯、丁酸乙酯含量未能检测出(无窖泥)，但乙酸乙酯、乳酸乙酯含量与几种浓香型白酒基本相同；醇类成分含量与几种浓香型白酒也基本相同，其中异戊醇含量明显高于几种浓香型白酒；醛类成分含量明显低于几种浓香型白酒；可以被认为是一种新型白酒。
实施例2采用酒厂酿造原材料(高梁∶小麦＝3∶1，需常温预蒸40分钟)22.50kg，辅料(谷壳等需清蒸1小时、105℃)4.50kg，实验室发酵酒糟90.00kg，自来水2.75kg，分十批次混匀。各种原料混匀堆积30～45分钟后，分别入蒸煮蒸馏锅中蒸煮摘酒约75分钟，酒头较混浊，单独收集备用，收集原酒至出酒浓度低于50％v/v止，酒尾回投次轮发酵酒醅。已蒸酒糟醅摊凉至25～27℃，加入实验室配制糖化发酵剂10次共4.50kg，加入自来水10次共6.75kg，混匀，23℃入窖发酵1个月。
发酵结束后，经上述同样蒸煮蒸馏过程，收获52％v/v白酒原酒2.14kg，纯酒精收率6.25％，淀粉转化率11.00％，白酒原酒pH3.8。
白酒原酒感官评价为无色透明，放香不足、不够纯净，有不愉快的新酒气味，欠绵甜、后味略微苦涩，稍有邪味，不能认定为典型浓香型白酒。
白酒原酒成分分析结果见表1，尽管总酯含量较低(无窖泥、无大曲)，但乙酸乙酯、丁酸乙酯含量与几种浓香型白酒相近；醇类成分含量与几种浓香型白酒也基本相近，其中异戊醇含量更加显著高于几种浓香型白酒；醛类成分含量略低于几种浓香型白酒；可以被认为是一种新型白酒。
实施例3采用酒厂和自购酿造原材料(高梁∶小麦∶糯米∶大米∶玉米＝6∶2∶1∶0.5∶0.5，需常温预蒸50分钟)22.50kg，辅料(谷壳等需清蒸1小时、105℃)4.50kg，实验室发酵酒糟90.00kg，自来水2.75kg，分十批次混匀。各种原料混匀堆积45～60分钟后，分别入蒸煮蒸馏锅中蒸煮摘酒约80～90分钟，酒头较混浊，单独收集备用，收集原酒至出酒浓度低于55％v/v止，酒尾回投次轮发酵酒醅。已蒸酒糟醅摊凉至25～27℃，加入实验室配制糖化发酵剂10次共4.50kg，加入自来水10次共6.75kg，混匀，20～25℃入窖发酵1个月。
发酵过程温度、pH、采气量、气味等各项检测指标正常。
实施例4采用自购酿造原材料(高梁∶小麦∶糯米＝7∶2∶1，需常温预蒸40～45分钟)22.50kg，辅料(谷壳等需清蒸1小时、105℃)4.50kg，实验室发酵酒糟90kg，自来水2.75kg，分十批次混匀。各种原料混匀堆积40～50分钟后，分别入蒸煮蒸馏锅中蒸煮摘酒约75～85分钟，酒头较混浊，单独收集备用，收集原酒至出酒浓度低于50％v/v止，酒尾回投次轮发酵酒醅。己蒸酒糟醅摊凉至25～27℃，加入实验室配制糖化发酵剂10次共4.50kg，加入自来水10次共6.75kg，混匀，20～25℃入窖发酵1个月。
发酵过程温度、pH、采气量、气味等各项检测指标正常。
表1 新型白酒与浓香型大曲酒香味成分比较
ND未检测出
权利要求
1.可用于白酒固态发酵自控窖池装置，其特征在于该窖装置含有窖盖(1)和窖体(2)，窖盖通过螺栓与窖体密封连接；窖盖(1)上设手柄(4)、压力表(5)、温度表(6)、进样漏斗(7)和两歧集气采气口(8)，两歧集气采气口与气体收集装置连接，窖体(2)壁设夹套(9)、进水口(10)、出水口(11)和温度探头(12)，循环水加热或降温与温度控制装置连接；窖体(2)的底部设pH探头(13)、取样和排污口(14)、滑轮(15)，pH探头(13)与pH检测装置连接。
2.如权利要求1所述可用于白酒固态发酵自控窖池装置的白酒酿制方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)白酒固态发酵自控窖池装置的白酒酿制方法a、功能型复合菌株的筛选从浓香型白酒窖池中分离出的近千株细菌、酵母、霉菌菌株中，分别根据不同种类菌株在窖池发酵中的主要功能性作用进行了选择，6株产酸、消耗淀粉能力较强的细菌菌株，7株产醇、产酯能力较强的酵母菌菌株，4株液化淀粉、液化明胶能力较强的霉菌菌株分别被选择作为糖化发酵微生物菌剂的出发菌株；b、纯化菌株的培养被选出的细菌、酵母、霉菌菌株分别在经灭菌的液态或固态培养基中培养，细菌菌株分别在牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏中于温度35～38℃厌氧或好氧培养1天，至细菌浓度达到1010～1012个/ml；酵母菌株分别在YPD培养基或米曲汁培养基中于温度25～28℃静置培养2天，至酵母浓度达到108～1010个/ml；霉菌菌株分别在淀粉培养基中于温度30～32℃好氧培养4～5天，制备孢子浓度达到108～1010个/ml的孢子悬液；c、纯化菌株种曲的培养小麦加10％热水润湿混匀，堆积3～4小时后适度粉碎，于温度120～123℃灭菌20～25分钟后用于接种制备种曲，被培养好的细菌、酵母、霉菌菌株分别按等量方式接种碎麦，细菌菌悬液总量2～6％、酵母菌菌悬液总量2～4％、霉菌孢子悬液总量2～5％分别加入碎麦中，经温度35～38℃好氧培养4～5天备用；d、糖化发酵微生物菌剂的扩大培养将上述纯化菌株种曲既可直接作为糖化发酵微生物菌剂使用，用于新型白酒制备，也可进一步接种碎麦扩大培养，经过正交实验证实，接种量为3～4％，温度36～38℃，培养4～5天，获得糖化力、发酵力、综合评价指标均最佳的糖化发酵微生物菌剂产品；(2)白酒固态发酵的制备a、备料粮食、辅料、酒醅、自来水、糖化发酵剂分别按4～6∶1.0∶18～22∶1.7～2.5∶1.0重量比例准备；b、蒸粮蒸酒粮食4～6份、自来水0.4～0.6份混匀润湿后，于蒸煮蒸馏器中加热至冒大气计时预蒸40～60分钟；辅料1.0份、自来水0.1～0.2份混匀润湿后，于高压锅中加热至100～110℃计时排气清蒸40～60分钟；已预蒸粮食及辅料与出窖酒醅18～22份混合均匀，堆放30～60分钟，于蒸煮蒸馏器中蒸粮蒸酒，摘酒60～90分钟至出酒浓度45～50％v/v止；c、发酵蒸粮蒸酒后的粮糟与50～60℃温水1.2～1.7份充分混合均匀，冷却至25～30℃后与糖化发酵剂1.0份拌合均匀，堆放于窖池中，加盖密封发酵30～90天；d、发酵管理每天按时监测温度、产气量各项参数，不定期取样检测黄水及气体的生化成分，发酵前期，来自于糖化发酵剂的淀粉酶、糖化酶、蛋白酶和多种水解酶以及霉菌好氧微生物的生长繁殖作用，原料淀粉、蛋白质大分子物质不断降解转化为寡糖、单糖类和氨基酸小分子物质以及各种代谢衍生物不断生成；随着厌氧程度的上升，酵母类微生物开始大量将葡萄糖糖类物质转化为酒精类物质，以乙醇为主的醇类物质扩散在酒醅空隙、溶解于降解液体之中；发酵中、后期，主要由微生物产生的各种酸类物质积累到较高浓度，在酵母、霉菌产生的酯化酶的作用下，各种醇类、酸类物质发生酯化反应生成乙酯类为主的各种酯类物质；e、出窖开窖之前，先滴窖3～6小时，尽可能滴干黄水；开窖之后，酒醅堆放于加盖储备箱中备用及防止酒精挥发；f、蒸酒重复前述的蒸粮蒸酒过程，粮食、辅料及酒醅经蒸煮蒸馏时，酒精成分及各种香味物质、水分经挥发、冷凝成为白酒原酒。酒头、酒尾都比较浑浊，酒头存放于实验室内作为调味酒使用，停止接酒后约20分钟所得酒尾还原到下一轮窖池内发酵。
3.如权利要求2所述可用于白酒固态发酵自控窖池装置的白酒酿制方法，其特征在于牛肉膏蛋白胨培养基为牛肉膏0.3％、蛋白胨1％、NaCl 0.5％、pH7.0～7.2、120～123℃灭菌20～25分钟中于温度35～38℃厌氧或好氧培养1天，至细菌浓度达到1010～1012个/ml；YPD培养基为葡萄糖2％、蛋白胨2％、酵母膏1％、pH自然、于温度110～113℃灭菌25～30分钟或者米曲汁培养基为米曲1∶3在温度60～65℃水浴中糖化12～16小时，糖化液用滤纸过滤，清液稀释到10波美度，pH自然，于温度120～123℃灭菌20～25分钟，在温度25～28℃静置培养2天，至酵母浓度达到108～1010个/ml；淀粉培养基为牛肉膏0.5％、蛋白胨1％、NaCl 0.5％、可溶性淀粉0.2％、pH自然、于温度120～123℃灭菌20～25分钟，在温度30～32℃好氧培养4～5天，制备孢子浓度达到108～1010个/ml的孢子悬液。
4.如权利要求2所述可用于白酒固态发酵自控窖池装置的白酒酿制方法，其特征在于粮食为高粱、麦类、稻米、玉米、薯类中的至少一种。
5.如权利要求2所述可用于白酒固态发酵自控窖池装置的白酒酿制方法，其特征在于辅料为米糠、麦糠、谷壳、高粱壳、淀粉渣中的至少一种。
全文摘要
可用于白酒固态发酵自控窖池装置及其白酒酿制方法，其特点是该装置含有窖盖(1)和窖体(2)，窖盖通过螺栓与窖体密封连接；窖盖(1)上设手柄(4)、压力表(5)、温度表(6)、进样漏斗(7)和两歧集气采气口(8)，两歧集气采气口与气体收集装置连接，气体收集装置分别收集瞬时气体和阶段气体用于气体成分分析；窖体(2)壁设夹套(9)、进水口(10)、出水口(11)和温度探头(12)，循环水与温度控制装置连接；窖体(2)底部设pH探头(13)、取样和排污口(14)、滑轮(15)、pH探头(13)与pH检测装置连接。白酒酿制方法含有功能复合菌株的筛选，培养和糖化发酵微生物菌剂的扩大培养与白酒固态发酵的制备。
文档编号C12G3/02GK1940050SQ200610021979
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者张文学, 杨瑞, 张其圣, 胡承, 王忠彦 申请人:四川大学