一种利用微生物快速催熟白酒的方法及其装置的制作方法

专利名称:一种利用微生物快速催熟白酒的方法及其装置的制作方法
本发明涉及酒精型酒陈酿和催熟中利用微生物使新的白酒中有害成份快速进行生化作用而能变成有益成份的催熟白酒的方法及其生化反应装置。
一般所有刚酿造出的新的白酒(简称新酒)包括名优曲酒，都需要经过一年以上的陈酿才能饮用。陈酿时间愈长，酒色愈澄清、酒质芳香浓郁，酒味柔和佳口。但是，长时间地陈酿，生产周期长，酒的自然蒸发耗损也大，还需要庞大的酒库和许许多多贮存设备，导致资金的大量积压和占地越来越多，还不能满足日益增长的需要。
公知的减少陈酿和催熟酒精型酒的方法是采用冷、热加工;加压、减压;通入能促进酒成熟的某些媒触剂如微量氧气、氧化铝、栎木或栎木汁等，也有用超声、高频各类射线辐射等处理，使酒内的有害成份，例如醛类，杂醇油等有害成份进行氧化还原，发生酯化或分解而使酒成熟。这些处理方法效果并不明显，特别是不稳定，许多酒在处理后会出现有害成份逆转，有些处理方法设备昂贵，还对操作者有危害，例如射线，高频实际使用价值不大。
一九七六年民主德国专利号119614“酒精型酒超声处理”一文中介绍了在有香味的材料;例栎木浸入新酒中后，对酒进行超声处理来加速催熟。这种处理方法实际效果不明显，时间也缩短不多。
一九八四年苏联专利号1035539A介绍“Cognac白兰地陈酿加速剂”是采用低的分子重量的栎木汁、木质酮、芳香醛、芳香酯和鞣酸等媒剂，加入新酒中，陈酿时间比原来缩短5-6倍。经过这种处理的酒，还需要用硅胶清除酒中悬浮杂质。
减少陈酿和加快催熟酒精类酒，特别是白酒包括名优曲酒，含酒精浓度高达55～60%，除用上面物理，化学方法外，人们也普遍研究着利用生物工程的方法。但是一些能用在酒陈酿或催熟的微生物菌种，菌株，例如葡萄霉菌和一般的酵母菌株只能耐15%左右的酒精度，酒精浓度再高一些微生物就难以生长，在酒精度50%以上就几乎全部死亡。因此，其缩短酒令，快速，优质地催熟白酒，一直是酿酒行业亟待解决的问题。
本发明在于提供一种经过特殊处理的微生物，能很快地催熟白酒的方法和装置。该方法特点是选用产酯和产酒能力高的酵母菌株，经过反复驯养，增加其耐酒精能力，能通过透析和包埋型式，将该菌株置于较高酒精度白酒内，仍能保持生物酶的催化作用，在短时间内将酒中的有害成份转变为有益成份。而其装置是利用包埋特性而设计固定化床和流态床生物反应器，并使其能连续操作和生产。
现转入对本发明的详细介绍，利用微生物快速催熟各种白酒，是依据生物细胞内含有的各种酶系，它们能在常温常压下催化新酒中的各种酶系和有害杂质，特别是对人体有害的成份，例如新酒中的醛类有刺眼睛辣喉咙，冲头脑，杂醇油过多使人喝了头脑发胀，甲醇会引起慢性中毒。微生物可使醛类快速氧化生成相应酸、酸与醇反应生成相应的脂，使转变成芳香浓郁，口味醇和的有益成份，使酒具有不同的香型。本方法利用这种微生物特性而选用产酯或产酒精高的酵母菌株H-2、H-3、S-2 S-12、S-6、S-8、S-16，其中产酯和产酒精能力都较强的有酵母菌株H-3、H-2、H-6、S-2、S-6、S-7、S-8，经过多次驯养，然后用置于透析袋中或包埋材料包埋后，就可利用来对各种白酒进行催熟处理。(酵母菌株H-2、S-2等属于Hansenula氏酵母菌。)以上酵母菌株是从生产优质酒成熟的酒酪中采样，通过增殖，分离和筛选而得到的。
增殖，是采用微酸性麦芽汁液体培养基(PH4.5-5)，以获得所需要的菌种。因为在偏酸性环境下细菌繁殖受到限制，霉菌也不易生长，只有酵母菌适宜在偏酸性的液体培养基中迅速生长。具有操作如下，将50毫升麦芽汁培养基装入100毫升三角瓶中，调到Hp4.5-5，用常规灭菌、冷却后将上述酒秤5克投入此培养基中，在28-30℃培养48小时后，观察结果，酵母菌占大多数。
纯种分离是取麦芽汁琼脂培养基加热融化，冷却到50℃左右，用无菌吸管在无菌操作下，吸取增殖培养液0.1毫升加入此基，摇匀后，倒到无菌培养皿中，摊平，待冷却后，在28-30℃保温箱内培养24-28小时。观察菌落生长的情况，挑选菌落较大，香味浓的乳白色菌落。另取麦芽汁琼脂平皿，取增殖液进行划线分离，培养条件同上。接入试管斜面培养后取生长丰满的放入冰箱内，留作产酯和产酒精的试验用。
筛选分初筛和复筛试验。初筛是将上面选出的菌株分别接入制备好的经常规灭菌，冷却的麦芽汁培养液(加10%蔗糖混合液)15ml内，放入28-30℃保温箱内，培养48-72小时，测定酯和酒精的含量。
以上获得或选取的酵母菌株有H-2、H-3、S-2、S-12、S-6、S-16，其中产酯和酒精能力都较强的有H-3、H-2、S-2、S-6、S-8。对这些菌株在同样麦芽汁培养基和蔗糖的混合液中进行复筛试验，进一步确定产酒和产酯能力最好的待驯养用。在28-30℃下培养48小时，取出秤重。用失重和感官的方法测定酯和酒精的生产情况。凡是香气突出的，表明产酯能力高，其结果见表一。
备注其中+++、++、+、-分别表示最优，优，良，一般。
表2表示微生物细胞对各种糖的利用。+++、++、+、-与上述表示相同，麦芽糖虽不及葡萄糖的利用好，但麦芽糖有多种营养对微生物强壮有利，所以本发明培养基选用麦芽汁。
在对白酒进行微生物催化之前，必需对上述所选的酵母菌株H-2等进行驯养，它是提高菌株耐酒精能力重要步骤之一。具体操作如下配制含酒精度不同的麦芽汁液体培养基，然后将上面分离和筛选获得的菌株H-2、H-3、S-2等分别接入含有5%、10%、15%酒精浓度的麦芽汁培养基中，在28～30℃保温箱内培养24～48小时，观察有无气泡发生，底部有无白色沉淀和液体表面有无菌膜形成。这些现象表现该菌种能否在含有15%酒精度的培养液中生成。
表三，表示在5%、10%、15%酒精度下，48小时酵母菌株H-2、H-3、S-2、S-6、H-6、S-7、S-8的耐酒精能力情况其中++、+、-分别表示优、良、一般。
为了更好地提高酵母菌株的耐酒精能力，驯养一般在三次以上。所得的抗酒精能力强的酵母菌株H-2Ar、H-3Ar、S-2Ar、S-6Ar、H-4Ar、H-8Ar，待透析或包埋催化各种的酒用。
透析法催化白酒是一种非固定细胞的催化，它将驯养过的酵母菌株H-2Ar、H-3Ar等分别接于已灭菌过的麦芽汁琼脂斜面试管中，在28～30℃培养48、60、72小时，观察菌态长足，酶系成熟其中培养时间为60～72小时更好，并将产酯和产酒精能力不同互混把混合后的菌泥括入准备好的透析袋中，封住袋口，即可放入新酒中进行催熟处理。分别18、24、48、72小时，并重复进行30余次，其平均结果与原酒比较其结果见表四、表五。
通过表四、五所示的24、48、72小时透析法处理的白酒，总脂提高较多，甲醇和杂醇油下降较明显，其中以24和48小时处理情况较好，时间再长效果下降。表六表示不同菌量的活细胞透析处理结果比较，说明菌量在1.5克左右效果比较好。菌的存活率情况测定;分别将18、48、72小时对58～60%酒精度新酒中处理过的菌泥，放入含有玻璃球的20ml无菌水中，振动5分钟，制成悬浮液，用血
球计算器计算每毫升中细胞总数。同时将溶液0.1ml涂在平板上，在28～30℃培养24～84小时，数出平板上的菌落数，该菌落数与悬浮液中细胞数之比即为存活率;其结果如表七所示。
表七说明透析法催熟白酒时间在24～48小时酵母菌株活细胞存活率也比较高。所以透析法处理白酒的时间最好24～48小时。
透析法熟催白酒的效果显着，经过短短24～28小时处理，其处理过酒的质量达到自然阵酿二年以上的水平。除了用上面表五常规的方法测试外还做了气相色谱分析，见表八。
这是8406酒原酒和处理后酒各种指标平均值比较，其中甲醇和杂醇油异戊醇等下降，乙酸、乙脂、己酸乙脂等上升。
处理白酒经评酒专家品尝酒味入口醇和绵软、酒香、色仍保持清干，也认为已达到自然阵酿二年左右的标准。
但是，透析法应用受到菌株中活细胞死亡的限制。为此，我们进一步考虑和研究固定化细胞的方法，使活细胞在处理新酒的过程中死亡减小到最少。我们采用的是固定化的方法中的一种，即包埋法。它是把已经驯养过的酵母菌株，再经培养，包埋于包埋材料中，组成包埋剂来处理白酒的方法。把包埋剂装入反应器内，经多次对白酒进行催化试验，效果极好。这样的细胞可以反复使用，利用率大大提高，同时为生产连续化和自动化打下基础。
包埋法细胞的制备是将已驯养过的酵母菌株分别培养于0.3%的酵母膏，0.5%蛋白胨的麦芽汁培养基中，在28℃～30℃培养24～48小时或72小时，培养液用离心机(3000转/分)分离10分钟，倾除上面的清液，用生理食盐水洗1～2次(每次用离心机分离)，然后用清液生理食盐水制备固定化细胞，制成2×103-2×1010个/毫升的细胞悬浮液，放入冰箱备用。
包埋材料必须选用无毒、无嗅、无异味、无腐蚀的，另外还要对人的皮肤及消化道均无任何刺激损害的。这种材料有琼脂、明胶、海藻酸
钠、角叉菜胶、二醋酸纤维、聚乙酸乙稀脂等，我们主要选用琼脂、明胶、角叉菜胶和海藻酸钠作包埋材料，以角叉菜胶、海藻酸钠最佳。
把制备好的固定化细胞混合于上述各种包埋材料中，待使其凝固后，就可制成各种颗粒状包埋剂，颗粒以园形为最好。选取某种包埋剂放到生化反应器反应区中，即可实现对新酒的催熟的连续处理。
本发明于是提供了一种利用包埋剂催熟白酒的反应装置，它包括一个生化反应器和二个储存桶。生化反应器主要由相套的内外管组成，内管中装包埋剂，其两端分别与二个储存桶相连，内管与外管之间的空间形成一个夹套，其两端用档圈密封，夹套通过外壁上的两个开孔与恒温水浴相连。储存桶用来储存白酒。在催化过程中白酒由一个储存桶通过泵或液体自重，经连接管流经内管中包埋剂反应区，白酒在这过程中不断被包埋剂中菌株催化，然后流到另一个储存桶，这样不断重复最后把白酒催熟。
反应器的内管和外管可以用金属、非金属或其它材料制成。例如不锈钢，有机玻璃，陶瓷等。为节约场地，反应器的长边一般垂直于地面，也可以不垂直地面，甚至长边平行于地面。
图一 包埋法催熟白酒生化反应装置示意图。
图二 二个生化反应器组成的循环型反应装置示意图。
图一的生化反应装置具体有一个产物储存桶(1)，一个底物储存桶(2)，它们基本上做成园形的，一个生化反应装置(3)，一个泵(4)，一个恒温水浴(5)。产物储存桶上有灌注新酒的开口(6)灌注后可以用盖子盖住，其下端有一个出口(7)通过管子与生化反应器的进口(8)相通，管子上设阀(9)控制流入反应器的流量，反应器主要由两个相套的内管(21)和外管(22)组成，其内外管中间形成夹套(23)从恒温水浴送入的水能在夹套中流动，水从进口(20)流入，从出口(19)流出，反应器入口处有一盖子(10)使反应器与外界隔离，盖子下装一个均匀带孔的板(11)，当使酒液通过时均匀地进入内管的生化反应区而与包埋剂(12)作用，包埋剂的两端有筛网〔13〕〔14〕来支持和限制包埋剂的运动范围，经过包埋剂的白酒最后从出口〔15〕流到产物储存桶。处理好的白酒从产物储存桶下面的出口〔18〕放出或直接装瓶。恒温水浴为反应器提供必要的反应温度、酵母菌株处于较低的温度，其催化速度较慢，温度太高菌株又会受到损伤，一般水浴循环水的温度控制在10℃～15℃为宜。
图二由二个生化反应器〔3〕和〔3′〕互相串联构成固定床和流态化床催熟白酒的装置，其中流态化床优点是使包埋剂始终处于悬浮状态，固定化细胞与酒液接触面大，有利于提高催化效率，缩短催熟时间。酒是从产物储存桶〔2〕的底部出口〔7〕，由泵〔5〕通过管子从反应器〔3〕的下部流入反应区，再由反应器〔3〕的上部由管子送到反应器〔3′〕顶部流过反应区，最后返回产物储存桶。这种反应器也可以做成2个以上互相串联，酒可以在各个反应器内连续催化循环，大幅度提高酒的生产率。
利用包埋法催熟白酒的装置操作过程是，首先启动恒温水浴，使恒温水冷却内管到规定温度，打开反应器上盖装包埋剂于反应区内管内，然后封住上盖，把新酒装入底物储存桶，打开底物储存桶的阀门，酒从底物储存桶经反应区包埋剂流到产物储存桶，然后由泵输回底物储存桶，这样不断重复24～48小时，新酒就催熟。表九列出，用不同菌令的固定化细胞处理“口子”酒的比较表。表中“对照”是指原酒的总酸，总酯等数据。
从表九可以看出菌令分别为24、48、60、72小时的固定化细胞(组成包埋剂)作用效果不相同，其中以菌令60～72小时最好。菌令短催化作用小，菌令太长对甲醇等作用减慢。
表十表示用固定化细胞处理白酒不同时间的结果。
固定化细胞催熟白酒不同时间与原酒对照，可见处理时间24～48小时较好，这种方法处理的酒经品尝也证明，从色、香、味三方面都已达到自然陈酿2年以上的曲酒。
采用包埋法处理白酒，催化时间大大缩短，外界污染小，损害也小，固定化细胞经包埋后避免了高浓度酒精对细胞(菌株)的损失，延长了菌株的使用寿命，可以反复使用，对连续生产创造很好条件。
本微生物催熟白酒的方法和装置，可以用于汾香型，茅香型和泸香型白酒等。具有投资小，周期短，见效快，质量稳定，对制酒行业装备和结构的改进有重大意义，可收到巨大的经济效益。
实施例1、琼脂包埋剂，取已备制好的固定化细胞混合液5ml加入到5%琼脂20ml搅匀后，倒入无菌培养皿内，凝固后，在无菌操作下，切成3×3mm的小放块，用生理食盐水洗2～3次稍风干水份装入反应器备用。琼脂的弱点，强度不够。
实施例2，明胶包埋法取固定化细胞混合悬浮液5ml加入到20ml 11%的明胶液中倒入无菌培养皿内，待凝固后在无菌操作下切成3×3mm3的小方块，加入20ml 0.5%戊二醛液，在15～20℃下胶联1～2小时，分别用生理盐水和蒸馏水各洗2～3次。风干装入反应器备用。
明胶容易被细胞所分泌的蛋白酶分解。
实施例3，海藻酸钠包埋剂取固定化细胞混合悬浮液5ml加入到50ml 2.5%海藻酸钠溶液中，搅拌匀后用φ1.5mm的喷咀滴入2% Cacl2溶液中成型。
海藻酸钠是一种很好的包埋剂，但它的化学稳定性不够强。我们就采用1%的多乙烯多胺处理2小时和再用1%戊二醛胶联1～2分钟，经过这样的处理后，它的强度增加了好几倍。在洗涤后，我们进行了一次干燥处理，发现强度增强。
实施例4，角叉菜胶包埋剂取固定化细胞混合悬浮液5ml，28℃时加入到50ml 4%的角叉菜胶溶液中，搅匀后，在26℃时用注射器滴入2%的kcl溶液中，即可制得角叉菜胶凝固小株，放入冰箱内作硬化处理，最后除去kcl溶液，用蒸溜水洗2～3次装入反应器备用，角叉菜胶是一种良好的包埋材料。
实施例5，一种利用包埋法催熟白酒的反应装置主要由生化反应器和二个储存桶组成，生化反应器的内管φ18，外管φ22各长1米，内管分别与二个储存桶相连，内管内装满包埋剂，二个储存桶之间的另两端与泵连接，泵容量2公斤/小时，内外管的夹套供通恒温水浴的水。新酒液从上面储存桶流入反应器的内管，经过包埋剂催化，从下端流入下面储存桶，再用泵输送往复，每24小时可以催熟2公斤新酒。
权利要求
1.一种从优质酒成熟的酒醅中采样，在营养基中培养和筛选得到的酵母菌株H-2、H-3、H-6、S-2、S-6、S-7、S-8等，其特征在于所说的酵母菌株分别接入含有5%～15%酒精浓度的麦芽汁培养基中驯养，得到经驯养过的酵母菌株，然后采用透析法和包埋法对白酒进行催熟处理。
2.根据权利要求
1所说的催熟白酒的方法，其特征是驯养的温度在28℃～30℃，时间为24～48小时。
3.根据权利要求
1、2所说的催熟白酒的方法，其特征在于所说的驯养一般在三次以上，得到驯养的酵母菌株为H-2Ar、H-3Ar、H-6Ar、S-2Ar、S-6Ar、S-8Ar。
4.根据权利要求
1所说的催熟白酒的方法，其特征在于所说的透析法是将上述经过驯养的酵母菌株接种于麦芽汁琼脂中培养，待酶系成熟，放入透析袋中并封口。
5.根据权利要求
1或4所说的催熟白酒的方法，其特征为在所说的麦芽汁琼脂中培养菌株的温度为28℃～30℃，时间为48小时～72小时，其中培养时间为60小时～70小时更好。
6.根据权利要求
1或4所说的催熟白酒的方法其特征在于所说的以透析法处理白酒的时间为18～70小时/每次，最好24～48小时/每次。
7.根据权利要求
1所说的催熟白酒的方法，其特征在于所说的历埋法是把驯养过的酵母菌株分别培养于0.3%的酵母膏，0.5%蛋白胨麦芽汁培养基中，备制成固定化细胞，然后用材料包埋成包埋剂。
8.根据权利要求
7所说的催熟白酒的方法，其特征为在所说的酵母膏，蛋白胨麦芽汁培养基中培养，温度为28℃～30℃，时间为24小时～48小时或72小时。
9.根据权利要求
7、8所说的催熟白酒的方法，其特征在于制备成固定化细胞浓度在2×103-2×1010个/毫升。
10.根据权利要求
1、7、8所说的催熟白酒方法，其特征为包埋材料有琼脂、明胶、海藻酸钠、角叉菜胶、二醋酸纤维、聚乙酸乙稀酯、其中以海藻酸钠、角叉菜胶为最佳。
11.根据权利要求
10所说的催熟白酒的方法，其特征在于包埋剂，可以制成颗粒状、一般以圆形最好。
12.根据权利要求
1、7、11所说催熟白酒的方法，其处理时间为24小时～48小时。
13.一种采用包埋剂催熟白酒的装置，包含两个储存桶〔1〕〔2〕，其特征在于还具有一个主要由二个相套的内管〔21〕和外管〔22〕组成的生化反应器，内管中装包埋剂，其上端进口〔8〕和下端出口〔15〕分别与储存桶〔2〕、〔1〕相通。内外管之间空间形成的夹套〔23〕、其两端用档圈〔6〕密封，夹套通过外壁二个开孔〔19〕〔20〕与恒温水浴〔5〕相连通。
14.根据权利要求
13所说的装置，其特征在于所说的生化反应器可以二个以上，互相串联使用。
15.根据权利要求
13所说的装置，其特征在于所说的储存桶〔1〕〔2〕还可以分别通过其输料口〔18〕、〔24〕与泵〔4〕连接，使与生化反应器构成一个连续重复进行催化的装置。
16.根据权利要求
13所说的装置，其特征在于反应器的内管、外管可以用金属、非金属或其它材料制成，例如不锈钢、有机玻璃、陶瓷等。
17.根据权利要求
13-16所说的装置，其特征在于反应器的长边基本垂直地面。
专利摘要
一种酒精型酒的陈酿和催熟中利用微生物使新酒快速催熟方法和生化反应装置。该方法是从优质酒成熟的酒醅中采样，经过培养、多次驯养等，得到产酯高、产酒精多，耐酒精能力强的酵母菌株，分别用透析袋形式的透析法和包埋剂形式的包埋法，并借助生化反应装置对新酒进行催熟，其处理新酒24-48小时，可相当于自然陈酿二年以上的酒质，大大缩短酒的陈酿时间，而且质量稳定可靠，包埋等形式细胞又可重复使用，设备简单，占地小，经济效益显著。
文档编号C12N1/18GK85102852SQ85102852
公开日1986年9月10日 申请日期1985年4月1日
发明者石代光 申请人:石代光导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan