山西老陈醋熏醅工业化进展

张春杰，张 茜

（山西梁汾醋业有限公司，山西 晋中 030600）

山西老陈醋是东方谷物固态生物发酵技艺的代表，以其3 000余年的悠久历史、独特的酿造技艺、酸香绵甜鲜的风味、极高的养生价值和医药功效，雄踞“中国四大名醋”之首，素称“天下第一醋”。

熏醅是山西老陈醋一道独特的工艺，是老陈醋色、香、味、体的重要来源[1]。从现代科学角度分析，熏醅的主要原理是在加热过程中，醋醅中的有机酸、还原糖、氨基酸及部分未分解的残余淀粉、半纤维素、蛋白质、菌体等物质在酸性环境中，发生复杂的生化反应，如有机酸与羟基化合物发生酯化反应生成具有醇厚感的酯类物质，五碳糖脱水生成具有特征香气的呋喃系化合物和吡嗪类化合物，残余淀粉及蛋白质分别水解为糖和氨基酸，糖和氨基酸在高温下进一步发生羰氨反应聚合生成类黑素，此外，历经6 d的熏醅，醋醅中部分辅料发生炭化，进入后续淋醋环节能吸附杂质，使食醋体态澄清透亮。

因此，熏醅工艺在老陈醋的整个生产过程中起着重要的调香、调色、调味、调体态的作用，也是山西老陈醋最具地域特色最具传承和创新价值的关键工序。近年来，随着国家及省市环保政策出台，传统山西老陈醋的炭火烟道熏醅工艺正面临巨大挑战[3-4]。如何传承熏醅工艺精髓、加快熏醅工序的工业化进程，采用更加节能环保高效的工业化装备技术，成了山西老陈醋发展中的一个新课题。

1 传统熏醅工艺面临的行业痛点

山西老陈醋传统熏醅工艺[4]是将发酵成熟醋醅取1/2放入陶缸中，用地炕炭火加热，文火80～90℃熏烤，缸口盖上瓦盆，每天依次倒缸，熏至第6天，使熏醅的颜色由棕黄变褐直至成黑褐色。

传统熏醅方式采用明火烟熏、手工倒醅、周期达5～6 d，且成熟醋醅整体升温慢，火候大小控制不当容易导致熏醅品质不稳定，并且熏醅过程酸挥发较多，作业环境较差，且劳动强度大。此外，开放式作业方式使得生产过程卫生和安全性低，批次间熏醅品质很难保证，传统的熏缸、熏池占地面积大，产能很难突破。随着国家对传统产业环保及节能减排的高度重视和严格要求，如何改变熏醅过程的煤烟对空气造成污染，采用新的装备、技术改变传统的作业方式，已成为山西醋企向环保、安全、高效、质优、产能裂变、大健康产业转型的痛点。

2 理论研究推动蒸汽熏醅工业化应用

从能源利用及环保角度看，蒸汽熏醅代替传统炭火熏醅具有良好的发展前景，但两种熏醅方式，是否造成熏醅过程中的色泽、香气、功能成分的差异需要理论验证。

近年来，有学者[5-7]对山西食醋熏醅机理及熏醅过程香气成分、功能成分的影响进行了系统研究。从研究结果看，无论是哪种熏醅方式，都能促成醋醅中香气成分如醇类、酯类、酸类和杂环类等、色泽成分如类黑精类物质、特征成分川芎嗪等的生成。但蒸汽熏醅中这些物质的含量高于火熏醅。

从生物化学反应理论分析，在相同的底物、温度和酶系作用下，熏醅过程发生的美拉德反应、酯化反应、炭化反应及焦糖化反应等基本相同，熏醅各物质含量的差异主要来源于生化反应的时间和速度。在熏醅过程的各种反应中，美拉德反应是熏醅香气[8-9]、色泽[6]、功能成分[10-12]的主要来源。国内外学者研究[13-14]也显示，温度每升高10℃，美拉德反应速度可增大3～5倍。

从熏醅时间和温度看，传统炭火依靠盘绕在熏醅缸外壁的烟道加热熏醅，烟气热量在运行过程中被缸壁吸收并传导给缸内的物料，第1天入缸的醋醅至第2天倒缸前，温度从30℃逐渐升至50℃左右，第3天倒缸前升至70℃左右，第4天倒缸前升至80℃左右，第5天倒缸前，温度在90℃左右，至第6天出醅前，温度基本维持在90℃不变。因此熏醅时间虽然6天，物料实际温度维持在90℃以上的时间只有48 h左右，且倒缸过程造成香气成分大量挥发损失。

蒸汽熏醅，采用不锈钢夹层罐360°旋转密闭翻醅，温度设置为100～120℃时，通过蒸汽夹套直接加热罐内物料，物料在3～5 h通过温度探头显示即升温至90℃以上，熏至第72 h出醅，物料维持在90℃以上的时间达67 h，较传统炭火熏醅长19 h，这为熏醅成分的累积创造了更好的条件。此外，蒸汽较传统熏醅效率大大提高，周期也由传统的6 d缩短至3 d，热利用率显著提高。

综上分析，加热方式不是造成熏醅过程成分含量差异的根本原因。蒸汽熏醅保证了物料在90℃的有效时长高于传统炭火熏醅，且装备的密闭式设计和自动旋转翻醅，既避免了熏醅香气成分的挥发，又降低了劳动强度，在安全卫生方面也具有明显优势。因此，蒸汽熏醅值得在老陈醋工业化推广中应用。

3 熏醅工业化进程热源创新

熏醅工艺提升和装备升级是山西老陈醋作为传统产业面临环保、节能、降耗等政策导向首当其冲的挑战[15]。近年来，各大醋企也在不断尝试通过热源改进及熏醅设备改造等方面，减少熏醅对空气的污染、降低劳动强度，实现产能突破。一些创新型生物发酵企业取得了卓有成效的成果，引起业界关注。

从熏醅所用热源看，主要有以下4种方式：

（1）炭火烟道熏醅。熏醅缸改造成不锈钢条形池，机械化翻醅，一定程度上提高了产能，降低了劳动强度。但熏醅过程酸损失较大，熏醅整体温度不均一，最接近热源部分温度较高（200～300℃），容易产生对人体有害物质丙烯酰胺[16]。炭火熏醅空间扬尘较多，整体生产环境较差，一些醋企增加防尘设施后，环境有所改变。但熏醅周期未变，煤烟污染较严重，熏醅褐色度及品质较传统略逊；

（2）天然气熏醅。天然气燃烧加热空气，通过盘管加热熏醅，一定程度上避免了炭火烟道熏醅对空气的污染，但其产生的二氧化碳排入大气，也会给环境带来影响。其他生产效能与改造后的炭火熏醅基本无大的改变，这是目前山西中型生产规模醋企普遍采用的熏醅方式；

（3）电加热导热油熏醅。该熏醅方式是通过电热棒加热导热油至85～95℃，导热油通过盘管加热熏醅，通过温控阀保证整体熏醅温度均一稳定，热损失小，提高了热效率，整体作业环境良好，无煤烟灰尘，熏醅效果好；

（4）蒸汽熏醅。蒸汽通过盘管加热熏醅温度达到85～95℃，温度均一稳定，避免了对空气污染，采用不锈钢大池熏醅，酸损耗较大，对食醋生产企业来说成本相对较高。

4 熏醅工业化进程的装备创新

热源的创新推动了熏醅装备的创新。由于蒸汽热源具有安全洁净、快速潜热、均匀加热、传热系数高、通过控制压力快速控制温度的特点，符合当前政策导向和醋企工业化进程的推进，因此，采用蒸汽加热成为熏醅装备创新的基点。除了安全环保，缩短熏醅周期、自动化操作和工业化推广也是熏醅装备创新的主要方向。

利用蒸汽为热源，采用不锈钢材质开发熏醅设备，已成为近年来山西醋行业装备开发的一个重要切入点。“食用醋熏醅罐”[17]的设计就是将熏醅罐立式固定于支架，装料后密闭上盖，进行蒸汽加热，定期手动操作可做一定幅度的转动。该设备一定程度上避免了熏醅过程中的香气成分挥发，缩短了熏醅周期。但由于该设备整体转动幅度小，内部物料受热不均匀，熏醅易局部焦糊产生苦味。设备的立式设计限制了装料量，且进出料还需人工操作，劳动强度没有显著改善，工业化推广效果欠佳。

“一种食用醋密闭卧式自动熏醅罐的制作方法”[18]中涉及的密闭卧式自动熏醅罐，较前者在设计上有了很大改进，通过电加热棒加热罐体夹层中的水，形成一个恒温水浴加热系统，使罐内物料受热均匀，避免了熏醅焦糊。该设备的卧式设计一定程度上突破了装料量限制，基本实现了自动化。但由于熏醅罐是中空设计，转动时物料的翻动受重力影响，不能实现搅拌功能，因此，内外层物料受热不均。此外，虽然该装备通过调整罐体倾斜度来实现进出料，但由于缺乏绞龙推送，很容易造成物料堆积于一端。在规模化工业化推广中还存在一些技术难点。

“全自动熏醅机组”[19]是一种新型的工业化智能熏醅装备。该装备实现了人机对话，整个操作人与物料不接触，保证了物料的洁净安全。罐体为卧式转筒，两端有进出料口，并设圆形可拆卸护盖，既方便进出料又方便罐体清洗。罐体内壁附有螺旋叶片和固定位置测温探头，外设温度指示装置，中间为蒸汽夹套，罐体支架设有可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）智能控制面板。该机组是目前山西老陈醋熏醅工业化程度最高的一套装备。

该装备机组的卧式转筒和两端固定支架设计，打破了物料装量限制和360°旋转限制。内壁的螺旋叶片，随转筒转动，不仅能带动物料的翻转使物料受热均匀，还能通过正向或逆向设定，推动物料的进出料。操作人员只需通过智能化控制面板设定罐体转动参数，即可保证物料快速升温至90℃，随后定期自动转动，保证熏醅全过程的受热均匀和熏醅品质的均一稳定，熏醅周期只需3 d。很大程度上解决了现有熏醅过程中存在的人工倒醅劳动强度大、占地面积大、生产效率低、生产成本高、环境污染严重等问题。

目前该装备机组已在一些大型醋企推广应用，其简单易操的智能化控制系统和绿色环保的规模化产能，有望成为山西老陈醋熏醅工艺装备创新的典型。

5 未来熏醅工艺工业化展望

综上所述，现代分析技术为山西老陈醋熏醅的必要性和重要性提供了有力证据。从熏醅工艺的基本原理分析，其本质不在熏，而在加热。炭火烟道熏醅并不是形成老陈醋独特成分的核心，热源才是。因此，无论用炭火、煤火、还是用导热油、电加热、微波加热[20]、蒸汽加热，都可以为山西老陈醋带来熏香、酯香、陈香、醋香有机融合的特殊风味，赋予老陈醋亮丽的光泽和色度。

从环保和风味物质的保留上来说，蒸汽熏醅已凸显其优势。作为山西老陈醋地域特色风味来源的主要工序，熏醅工艺优化、熏醅方式和智能装备升级对老陈醋向环保、安全、高效、质优、产能裂变、大健康产业转型具有重要意义。

智能化酿造、装备升级、品质均一、产品健康特征是调味品产业未来发展的方向。老陈醋的标准化智能化工业化酿造及成套装备升级，有望引领中国谷物固态生物发酵走上安全酿造、智能生产的新征程！