一种基于香气增强的苹果酒发酵方法

本发明涉及苹果酒的制备，更具体地说，本发明涉及一种基于香气增强的苹果酒发酵方法。

背景技术：

1、苹果酒作为一种古老而受欢迎的酿造酒类，其口感和品质在很大程度上取决于发酵过程中的各种因素。传统的苹果酒发酵方法存在一些局限性，例如香气不足以及口感平淡等问题，具体为：香气不足：传统的苹果酒发酵方法所使用的天然酵母菌产生的香气有限，苹果酒的香气复杂度和持久性不够；发酵过程控制不精确：传统的发酵方法中温度和ph的控制通常依赖于经验和人工监测，存在操作难度大、控制精度低等问题，容易导致发酵过程的不稳定性和品质波动；缺乏营养物质供应：传统的发酵方法中缺乏对发酵液中营养物质的精确调控，影响了酵母菌的生长和代谢活动，限制了苹果酒的发酵效率和品质提升。现有的苹果香气增加多为高浓缩的苹果汁而成，高浓缩的苹果汁普遍糖分较高，与现在饮品不想符合；此外，打开后瞬间的天然香气充足的果酒更受欢迎，而现有的苹果香气缺少提取模型，没有简单有效的提取控制方法。而浓缩的因此，需要一种新的发酵方法，以天然香气改善苹果酒的风味和香气，并提高其质量和竞争力。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种综合的苹果酒发酵方法，通过建立香气生成的动态过程模型，利用超临界流体提取公式指导香气物质的提取，对香气强度进行分类并添加，以增强苹果的香气成分，改善了苹果酒的风味和香气。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于香气增强的苹果酒发酵方法，包括以下步骤：

3、步骤一，原料准备：选取新鲜成熟的苹果作为原料，并进行清洗、切碎预处理工序；

4、步骤二，果汁提取：将预处理后的苹果进行榨汁得到苹果汁，一部分用于香气提取，一部分用于发酵；

5、步骤三，香气提取分类：利用超临界流体提取公式指导香气物质的提取，对香气强度进行分类并添加，以增强苹果的香气成分；

6、步骤四，发酵过程：将苹果汁放入发酵装置中，在发酵过程中，利用发酵剂和发酵调控措施实现苹果汁中自然香气物质浓度的生成，同时监测发酵过程用于对发酵参数(如酵母菌数量)进行调整；香气物质浓度的调控公式为：

7、dx/dt＝α·(dn/dt)-δ·x；

8、dn/dt＝r·n·(1-n/k)-β·n·(1-n/γk)·x；

9、dx/dt香气化合物浓度随时间t的变化率，dn/dt表示酵母菌数量随时间的变化率，x是香气物质的浓度，t是时间，n是酵母菌数量，k是环境支持的最大酵母菌数量，r是最大生长速率，γ是酵母数量影响香气物质产生的饱和度，α和β为示酵母数量对香气产生的影响因子，δ是香气物质浓度的降解速率。

10、步骤五，过滤和储存：在发酵结束后，将发酵液进行过滤和澄清处理，去除悬浮物和杂质；然后将过滤后的苹果酒储存在容器中；

11、步骤六，香气增强处理：将提取的香气添加回发酵后的苹果汁中，控制添加的量以达到所需的香气强度；具体的香气添加过程如下：将经过发酵的苹果酒转移到香气添加装置中；根据苹果酒的体积和所需的香气浓度，确定添加的香气原料量；将选定的香气原料逐渐加入香气添加装置中，同时进行搅拌，以保证均匀混合。

12、作为本发明进一步的方案，步骤三中香气提取分类如下：

13、步骤(1)，酵母菌选取：选择酿酒酵母和葡萄汁有孢汉逊酵母加入苹果汁中，葡萄汁有孢汉逊酵母用于生成乙酸乙酯类的酯类物质，酿酒酵母用于生成苹果酯和芳香醇类物质；

14、步骤(2)，底物优化：优化碳源和氮源，通过调整发酵基质的比例确保酵母菌在发酵过程中有足够的醇和酸作为酯类合成的底物；

15、步骤(3)，香气前体物质的添加：在发酵初期添加天然植物提取物，有利于在发酵过程中被酵母菌转化为更为复杂的酯类香气；

16、步骤(4)，酶活性调控：调控加入的酶使酵母菌能够将底物尽可能多的转化为酯类香气；

17、步骤(5)，反应条件的优化：在发酵过程中，调控温度、ph值和搅拌速度，确保酵母菌在进行代谢活动，最大化酯类香气的产生；

18、步骤(6)，香气实时监测：建立香气生成的动态过程模型，以酵母菌生长速率、代谢产物积累速度、香气生成相关的酶活性、温度、ph值和搅拌速度为参数建立香气产物的产生指标模型，实时监测香气酯类香气的产生，通过香气产物的产生指标调整反应条件以提高酯类香气的产量，香气产物的产生指标公式为：

19、

20、y为香气产物的产生指标，v1为酿酒酵母在发酵过程中的生长速度，v2为葡萄汁有孢汉逊酵母在发酵过程中的生长速度，v3为搅拌速度，r为代谢产物积累速度，k为酶活性系统，t为温度，p为ph值，μ1、μ2、μ3、μ4、均为相应的系数；

21、步骤(7)，香气提取：利用超临界流体提取公式指导香气物质的提取；

22、步骤(8)，香气强度分类：将提取的香气分成三类，一类是低分子量的醇类和酯类，用于清新、轻柔的果香；一类是中分子量的醇类和酯类，用于中分子量的醇类和酯类；一类是高分子量的醇类和酯类，用于突出浓郁、持久的香气。

23、作为本发明进一步的方案，步骤(7)中的香气提取过程包括：

24、步骤(71)，样品准备：将发酵果酒样品经过预处理，确保样品中香气物质处于最佳状态；

25、步骤(72)，填充提取器：将经过预处理的果酒样品填充至超临界流体提取器中；确保填充量和样品均匀性；

26、步骤(73)，设定超临界条件：将二氧化碳以液体的形式注入提取器，通过调节温度和压力将其调整至超临界状态；

27、步骤(74)，提取过程：在超临界条件下，二氧化碳表现为液体和气体的混合物，具有高渗透性；能够穿透样品基质，提取其中的香气物质；

28、步骤(75)，调控提取时间：控制提取时间，以确保充分提取目标香气物质，避免过度提取导致杂质的提取；

29、步骤(76)，减压分离：通过逐渐减小系统压力，将提取得到的香气物质与超临界流体分离；在减压的同时，香气物质从样品中释放；

30、步骤(77)，在线监测：利用在线监测设备实时监测提取过程中香气物质的浓度，以指导操作和调整提取时间；

31、步骤(78)，实时调整：根据实时监测结果调整提取时间和条件，以最大限度地提高提取效率和目标香气物质的纯度；

32、步骤(79)，回收超临界流体：将减压后的超临界流体进行回收，以备后续循环使用。

33、作为本发明进一步的方案，用二氧化碳作萃取剂对样品基质进行溶解和分离，选择二氧化碳的原因是，二氧化碳的临界温度通过在室温左右(约31摄氏度)，二氧化碳的临界温度是31.1摄氏度，临界压力是7.38兆帕，因此容易加压液化，同时二氧化无色、无毒、无味，适合用于酒类的高纯度香气的提取。在提取中，表示了香气化合物在超临界流体萃取过程中的变化，表示了香气化合物浓度的扩散项，用于描述香气物质在超临界流体中的扩散过程，d用于描述香气化合物在超临界流体中的扩散性质，拉普拉斯算子为浓度场的空间变化程度，k1和k2用于描述香气化合物的分解或生成速率，二氧化碳萃取苹果香气的公式为：

34、

35、为香气化合物浓度c随时间t的变化率,c是香气化合物在超临界流体中的浓度，是拉普拉斯算子，t是时间，d是扩散系数，k1是一阶反应速率常数，k2是负一阶反应速率常数，c0是香气化合物的初始浓度。

36、作为本发明进一步的方案，发酵过程具体步骤如下：

37、步骤(1)，准备适用于发酵的容器；

38、步骤(2)，选择发酵剂，如酵母菌株，以促进苹果汁中的糖分转化为酒精和二氧化碳；发酵剂的具体的实施过程：根据目标口感和发酵特性，选择适合的酵母菌株；在发酵前进行酵母预培养，以增加酵母的数量和活性；活化培养酵母，使其处于最佳发酵状态；将活化的酵母菌添加到经过酶解处理的苹果汁中，启动发酵过程；

39、步骤(3)，发酵参数设置：温度控制：将发酵温度设置在20℃-25℃范围内以维持酵母活性和发酵速度；ph值控制：保持发酵过程中的ph值在3.5-4.5范围内，以确保酵母菌的生长和代谢正常进行；发酵时间：根据目标口感和发酵效果确定发酵时间；营养剂添加：根据酵母所需的营养物质添加营养剂；

40、步骤(4)，发酵操作：将经过酶解处理的苹果汁倒入发酵容器中，确保容器密封；加入发酵剂，并根据发酵剂的要求进行搅拌；将发酵容器放置在恒温环境中，控制温度在设定的范围内；监测发酵过程中的温度、ph值和发酵活性，进行调整。

41、作为本发明进一步的方案，步骤四中，在发酵过程中监测关键参数：发酵活性、酵母数量和营养状况；根据监测结果进行添加营养剂或控制发酵温度；发酵监测和调整包括：

42、步骤(1)，发酵活性监测：定期采集样品，检测发酵活性指标：酒精浓度、残糖含量和酸度；

43、步骤(2)，酵母数量监测：在发酵过程中定期取样，进行酵母数量和活性的显微观察；

44、步骤(3)，ph值调整：根据监测结果，如ph值偏离目标范围，适时进行调整；

45、步骤(4)，温度调整：监测发酵温度，并根据需要进行调整，以维持适宜的发酵环境；

46、步骤(5)，营养剂添加：根据发酵过程中的监测结果，如酵母活力下降或营养物质缺乏，适时添加适当的营养剂；具体的实施过程：根据发酵过程中缺乏的营养物质，选择酵母营养剂，如酵母活化剂或综合营养剂；营养剂的添加在发酵开始后的第二或第三天进行，或根据监测结果进行调整；根据营养剂的厂家说明或实验室测试结果，确定适宜的添加量；将营养剂溶解在适量的水或苹果汁中，形成溶液。

47、本发明一种基于香气增强的苹果酒发酵方法的技术效果：本发明中引入了香气增强处理，相较于传统的酵母菌，本方案在发酵过程中能够产生更多种类和更丰富的香气化合物。为了充分发挥所选酵母菌品系的优势，我们通过香气产物的产生指标公式，能够确保酵母菌在发酵过程中能够有效产生高质量的酯类香气。香气生成的动态过程模型的建立有助于提高苹果酒的香气层次和品质。同时本方案的香气物质提取的优势在于：高效率：超临界流体的高渗透性和可调控性使得提取效率较高，减少了提取时间，提高了生产效率。选择性提取：可通过调整超临界条件，实现对不同香气成分的选择性提取，使得最终提取物更具有特色和层次感。环保可持续：超临界流体，尤其是二氧化碳，是绿色、环保的溶剂，其在提取过程中不留下有害残留。本方案可以高效而环保地提取发酵果酒中的香气物质，同时最大限度地减少对最终产品的影响。本发明还包括发酵过程的监测与调整，保持发酵过程的温度稳定，从而提高酵母菌的活性和产酒效率；本发明还包括营养剂的添加，进一步改善了苹果酒的质量和口感。