浓香型白酒固态发酵工艺各生产要素间的关系

向双全，张志刚（1.甘肃省固态发酵工程技术研究中心，甘肃徽县742308；2.金徽酒股份有限公司，甘肃徽县742308）



浓香型白酒固态发酵工艺各生产要素间的关系

向双全1，2，张志刚1，2
（1.甘肃省固态发酵工程技术研究中心，甘肃徽县742308；2.金徽酒股份有限公司，甘肃徽县742308）

摘要：我国传统固态酿酒工艺确定了白酒生产是以预先配制好一定比例的粮、糠、水、曲、母糟以及适当的入窖温度作为入窖发酵的主要前置控制条件。通过对窖池内糟醅发酵温度进行实时监测、并同步自动绘制发酵温度曲线图，结合发酵温度曲线图预判窖内糟醅发酵情况，在出窖前10 d做好下一轮入窖配料准备工作，使入窖糟醅的前置控制条件始终处于最佳状态。阐述了中国浓香型白酒传统固态生产工艺要素与发酵温度变化之间的关系，并将传统酿酒工艺模式总结为“前置条件控制工艺模式”。

关键词：固态发酵；前置控制；窖池心电图；白酒

优先数字出版时间：2015-12-01；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151201.1310.003.html。

“边糖化、边发酵，固态糖化发酵、固态蒸馏”是近代白酒科研工作者对我国传统白酒生产的精辟总结，其中固态糖化发酵又是我国传统白酒生产最核心的特点。其主要体现为预先配制好一定比例的粮、糠、水、曲、母糟以及适当的入窖温度作为入窖发酵的主要前置控制条件，一旦糟醅入窖封窖开始发酵后，生产中无法再对窖内发酵情况施加任何影响，只能任其发展，直到发酵期结束，因此将传统固态发酵工艺特点总结为“前置控制发酵”。所以对发酵前置控制条件的调整是整个传统固态白酒生产环节中的核心所在，只有把控好前置控制条件，才能生产出优质的原酒。

固态白酒前置控制发酵最核心的表现形式为发酵温度。多年的白酒酿造实践表明，理想的优质固态白酒发酵温度曲线应符合“前缓、中挺、后缓落”的规律。增减入窖淀粉、曲药、糠壳、水分、入窖温度等任一生产要素都会引起窖内发酵温度的变化。温度是影响窖内酿酒微生物生长代谢的重要因素之一，窖内固态糟醅发酵温度的变化主要由酿酒微生物生长代谢的呼吸热量、发酵热量和环境温度（入窖温度、地温）共同作用的结果。目前，了解窖内固态糟醅发酵情况最主要的手段还是人工间断性监测窖内发酵温度的变化，因此精确绘制每口窖池的实时发酵温度曲线对于指导生产实践将具有重要意义。有关酿造发酵温度的研究已有相关报道[1-13]。该课题采用物联网无线测温技术对生产区域1168口窖池内糟醅发酵温度进行实时在线监测，并同步绘制窖内糟醅发酵温度曲线图。工艺管理人员“人性化把脉”每口生产窖池的发酵情况，把每口窖池的发酵温度曲线图称为“窖池心电图”，结合每口窖的“窖池心电图”，出窖前预判窖内糟醅发酵情况，预先针对性地做好下一轮入窖配料工作，使入窖糟醅的前置控制条件始终处于最佳状态，为逐步稳定提高酿酒车间白酒产、质量提供一个良好的可控操作平台。

1发酵温度曲线即“窖池心电图”的在线绘制

在生产车间4个区内的1168口窖池内安装1168个高精度无线温度计，统一安插位置为每口窖池中心点往下插入1.5 m处（离窖底0.5 m）。从封窖开始每支温度计每隔2 h自动采集1次糟醅发酵温度数据，并自动生成每口窖池的实时发酵温度曲线图即“窖池心电图”（已获得国家创新专利授权），同时该图同步生成入窖温度、到达顶温时间、升温幅度、升温速率、挺温时间等重要发酵温度信息，并显示在生产区域的LED大屏上供生产管理人员以及酿酒工人查看。

生产工艺管理人员利用工作站软件操作系统，结合每口窖池的“窖池心电图”（见图1）与发酵相关的温度参数进行分析，判定糟醅发酵情况，在出窖前10 d作出最终“诊断评估”，优化下一轮每口窖池的配料（粮、糠、曲、水）比例，并传送至配料部门做好配料发放工作，使入窖糟醅的配料比例始终处于最佳状态，糟醅发酵始终处于良性循环状态中，大大减小了生产中各生产要素不协调引起糟醅发酵的波动性，为酿酒生产精细化管理、精细化操作提供了可控平台，为生产优质基酒以及提高优质品率打下坚实的基础。

图1每口窖内“窖池心电图”以及生产参数显示图

2各生产要素与“窖池心电图”之间的关系

各生产要素之间是相互联系、互相影响的矛盾统一体。各生产要素与“窖池心电图”之间的关系见图2。必须以辩证思维正确处理好相互之间的关系，使窖内糟醅发酵达到“中庸、和谐、共生、共存”的状态，才能使各类有益酿酒微生物均衡协调繁殖生长，生产出优质的基酒。由图2可知，入窖酸度、淀粉、水分、母糟、大曲、糠壳、入窖温度、地温、氧量等生产要素都可以影响酿酒微生物的活动而引起“窖池心电图”的变化，其中酸度、淀粉、水分、母糟、大曲、糠壳要素之间的配比又相互影响，相互牵制，其中一个因素的变化都会或多或少引起其他要素的比例变化；入窖糟醅含氧量直接影响窖池内酵母的繁殖生长，进而表现为窖内糟醅温度的逐渐上升，当氧气耗尽后，窖池内的酵母开始无氧呼吸，进入主发酵期，产生酒精，窖内温度随着酿酒微生物的大量繁殖、代谢而达到窖内顶温。主发酵期过后大量的酵母开始逐渐死亡，窖内温度逐渐下降，此时窖内由兼氧性和厌氧性微生物主导产酸、产酯、生香，一直持续到出窖。整个发酵温度曲线图要达到完美的“前缓、中挺、后缓落”发酵效果，就要综合考虑以上各要素间的相互关系，其最终入窖参数形成整个酿酒发酵的前置控制条件。

注：单向箭头表示单向影响；双向箭头表示相互影响。图2“窖池心电图”与各生产要素之间的关系图

2.1酸度与“窖池心电图”之间的辩证关系

酸度是酿酒生产要素的中心，是衡量糟醅质量的主要参数之一，也是所有前置控制条件的中心参数。在传统固态白酒酿造过程中只有掌控好酸度才能使白酒生产进入良性循环，产出优质基酒。恰恰酸度控制又是生产中的重点和难点。必须围绕酿酒微生物的需求规律，以酸度要素为中心，协调平衡其他生产要素，才能保证实现良好的前置入窖条件。糟醅中适当的酸度可以抑制部分杂菌的生长繁殖，同时为有益微生物提供生长繁殖的有利环境；酸（生酸期）是“主发酵期”和“生香期”之间的纽带，参与酯化过程，促进呈香呈味物质的生成；酸还具有水解淀粉和纤维素的能力，有利于糊化和糖化作用。过高的酸度会抑制酵母和其他有益菌的生长和繁殖，前期升温缓慢或者不升温的情况，使出窖糟醅残糖、残淀高，影响出酒率；酸度过低会导致生酸菌快速生长繁殖，前期发酵升温快，主发酵期短，到达顶温时间短，后期温度快速下落，既影响出酒率也影响基酒口感。适当的酸度是形成发酵温度“前缓、中挺、后缓落”的关键生产要素，其次适当的“底温入窖，缓慢发酵”又是糟醅在窖内控酸的又一关键措施，因此课题组建议浓香型白酒生产正常的入窖酸度为1.7～2.2之间。

当入窖淀粉偏高时，会使发酵升温猛，发酵不完全，出窖残糖、残淀高，升酸快，为避免以上情况，可适当提高入窖酸度控制酵母、生酸菌的繁殖速度，以酸制酸，控制升温速度；反之，亦然。若入窖糟醅酸度偏高，会使曲药中的酶活力受到抑制，升温过程缓慢，应适当补充用曲量；若入窖酸度偏低，曲药中的酶活力增强，会使升温过猛，应适当减少用曲量。当糟醅中含氧量太大，会使有氧呼吸过旺，升温过猛；乙酸菌、乳酸菌活跃，升酸快；酵母早衰，出窖糟醅残糖、残淀、酸度均偏高，出酒率低；此时应提高入窖酸度以抑制酵母菌和生酸菌的快速生长繁殖势头。反之亦是。

2.2水分与发酵温度曲线（“窖池心电图”）的关系

在其他生产要素都稳定的前提下，如果入窖水分小，前期升温猛，温度曲线直线上升，会造成糟醅由于温度过高而结块，微生物生长繁殖受阻，不产酒或产量很低；若入窖水分过大，前期窖内升温非常缓慢，微生物繁殖也很缓慢，还没有达到微生物生长的最佳温度，窖内升温已经停止，这样使得整个发酵过程没有完成，产质量都会受到严重的影响。所以水分过大或者过小都会不利于酿酒发酵，而且会使糟醅结构受损，不利于下排生产调控。课题组建议执行冬季生产工艺时，入窖水分主要随入窖温度变化而变化，入窖温度较低时，水分也低，入窖温度较高时，水分也可偏大，总之冬季入窖水分可控制在50 %～53 %之间；执行夏季生产工艺时，入窖水分也主要参考入窖温度而变化，入窖温度低，水分也走下限，入窖温度高时，水分走上限，夏季入窖水分可控制在52 %～55 %之间。在各要素协调的前置控制条件下，发酵过程就会体现在温度变化上，形成生产需要的工艺控制模式，即温度曲线图就会表现为“前缓、中挺、后缓落”。

2.3入窖淀粉与发酵温度曲线（“窖池心电图”）的关系

淀粉是窖内微生物的营养基质，是窖内发酵升温的动力源，恰当的淀粉比例含量可使窖内微生物生长旺盛，代谢产物丰富，可达到丰产丰收效果。在一定范围内糟醅淀粉浓度的增加，酒精的产量呈增长趋势，淀粉乙醇的转化率（出酒率）呈下降趋势，但是这种趋势维持到淀粉浓度达到临界值时结束，酒精的产量不再随着淀粉浓度的增加而提高，且出窖糟醅的残糖和残淀含量越来越大，不利于下排调控。每消耗1 %的淀粉，可使窖内温度大约升高1.5℃[14]。入窖淀粉浓度太高时，糟醅显腻，易起疙瘩，而且造成入窖糟醅耙软，不利于酿酒微生物的繁殖生长，发酵升温反而缓慢甚至不升温；入窖淀粉浓度太低，糟醅较松散，含氧量高，无“肉头”，初期发酵升温猛，持续时间短，且升温幅度小。因此要形成良好的发酵升温走势，就要合理地参考其他前置控制要素，结合实际科学判断入窖淀粉浓度。首先要考虑出窖残余淀粉含量，残淀高要适当减粮，残淀低要适当加粮以保持入窖糟醅淀粉总量维持在一定范围内；其次是入窖温度，要做到热季减粮，冬季加粮；最后还要结合酸度、曲药、水分、粮食粗细程度等要素全面考虑，做出综合评估后确定粮食比例，以达到窖内微生物协调生长繁殖，温度走势表现为“前缓、中挺、后缓落”的工艺控制模式。

2.4曲药与发酵温度曲线（“窖池心电图”）的关系

大曲在浓香型白酒发酵过程中起到“引擎”作用，是窖池内发酵的主要动力，它主要具有液化、糖化、发酵、分解蛋白、酯化、生香等重要功能。只有在一定温度范围内，且在不同发酵阶段内要求不同的温度区域曲药才能充分发挥其各项功能。曲药在把淀粉转变成糖和乙醇的过程中会产生大量的热量。因此，夏季入窖温度高时用曲量要小，冬季入窖温度低时则用曲量要大。若入窖温度高、用曲量大会造成前期发酵升温过猛生酸快，若入窖温度低、用曲量小会导致前期发酵升温过缓或不升温。所以控制好曲药与其他生产要素比例的同时，一定要首先考虑温度问题，只有把控好适当的入窖温度和恰当的曲药用量才可使窖内发酵协调有序进行，窖内温度才能以可控模式进行变化，达到丰产丰收的效果。

2.5糠壳与发酵温度曲线（“窖池心电图”）的关系

糠壳在传统浓香型白酒酿造中作为辅料来用，这一点我们觉得有待商榷。因为单从糠壳的用量上来讲，它达到用粮的20 %左右，和曲药用量相当，甚至有时大于曲药用量；按其入窖糟醅体积比例来计算，超过所有粮食和曲药总和，仅次于母糟；按其本身的物性来讲，稻壳富含纤维素、木质素、二氧化硅，含碳36 %、含氮0.48 %、含磷0.32 %、含钾0.27 %，能为窖内微生物代谢提供必须的氮、磷、钾元素；按其功能来讲，主要起到使糟醅拌和均匀、疏松有回弹力，蒸馏过程中均匀透气和防止黏结，有利于淀粉糊化和提高蒸馏效果；其次为窖内好氧性微生物提供大量的氧气，有利于淀粉糖化和酵母繁殖。微生物有氧呼吸放出的热量是无氧呼吸作用的8.1倍[8]，若带入氧气过剩，好氧菌生长繁殖快，厌氧菌生长受抑制，导致前期发酵升温猛；带入氧气过少，糖化不彻底，酵母繁殖受阻，发酵升温缓慢。在其他要素稳定的前提下，糠壳用量的多少直接影响到窖内前期发酵升温速度的快慢，体现为主要影响升温曲线的“前缓”工艺控制阶段。

3　展望

随着对传统固态酿酒工艺的不断深入剖析研究，课题组将更准确地把控好入窖糟醅的各项前置控制条件，结合自然环境，把“中庸、和谐”融入到酿酒工艺控制中。协调好前置控制各要素间配比，使发酵前期窖内温度缓慢上升且升温幅度较高，发酵中期顶温持续时间较长，发酵后期温度缓慢下降，最终使绝大多数窖池的整个发酵过程温度变化符合“前缓、中挺、后缓落”的理想控制工艺模式。

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The Relations between the Production Factors in Solid-state Fermentation of Traditional Nongxiang Baijiu

XIANG Shuangquan1,2and ZHANG Zhigang1,2
(1.Gansu Provinial Engineering Technology Research Center of Solid-state Fermentation,Huixian,Gansu 742308; 2.Jinhui Distillery Co.Ltd., Huixian,Gansu 742308,China)

Abstract:The adequate pit-entry temperature and scientific proportioning of grains, bran husks, water, starter, maternal fermented grains beforehand are the main pre-control conditions for Nongxiang Baijiu, which is determined by its traditional production technology. Based on realtime monitoring of the fermenting temperature of fermented grains in pits and the auto-drawing synchronous fermenting temperature curve charts, the proportioning of pit-entry raw materials for the next production turn was prepared 10 d before pit-exit through the prediction of the fermenting status in pit, which could maintain pre-control conditions in the best status all the time. In this paper, the relations between the production factors and fermenting temperature change were elaborated. And traditional production mode was named as pre-control mode for the first time.

Key words:solid-state fermentation; pre-control; pit ECG; Baijiu

作者简介：向双全(1979-），男，大学本科，工程师，主要从事白酒风味成分研究和白酒酿造工作。

收稿日期：2015-10-16

基金项目：甘肃省科技支撑计划项目，编号：1304GKCK011。

DOI：10.13746/j.njkj.2015402

中图分类号：TS262.3；TS261.4

文献标识码：A

文章编号：1001-9286（2016）01-0056-04