发酵技术在酿酒的论文中的应用与实践情况

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发酵技术在酿酒的论文中的应用与实践情况简述

编辑本段白酒制造指以高粱等粮谷为主要原料，以大曲、小曲或麸曲及酒母等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿、勾兑而制成的，酒精度在(体积分数)18％～60％的蒸馏酒产品的生产。 ◇ 包括： —固态法白酒（指采用固态糖化、固态发酵及固态蒸馏的传统工艺酿制而成的白酒），如大曲酒、小曲酒、麸曲酒、混曲酒等； —半固态法白酒（指采用固态培菌、糖化、加水后，于液态下发酵、蒸馏的传统工艺酿制而成的白酒）； —液态法白酒（指主要采用液态糖化、液态发酵、液态蒸馏制成的白酒），如传统液态法白酒、串香白酒、固液勾兑白酒、调香白酒等。 ◆ 不包括： —专门治病的药酒，对中国（固态）蒸馏酒来说，发酵窖池的使用年龄（通称为“窖龄”），对酒品的老熟程度和香味水平起着决定性的作用。酿酒窖池使用的时间愈长，其形成的微生物环境愈出色，而这个微生物环境是酝酿发酵出优质酒的生化反应基础。这种特殊的，专为酿酒所形成的微生物环境，需要长期不间断地培养，加之特殊地质、土壤、气候条件等等，方能形成真正的“老窖”。比较起来，最困难的是保持并延续窖池的使用年龄（即窖龄），一般来说，和平发展时期，百业兴旺，生活富足，酒类需求增长，便会出现大批新兴酿酒作坊。如果遇到自然灾害、作坊倒闭、雇工叫歇等因素，很容易造成窖池闲置或破坏，而酿酒窖池的闲置，将直接导致所产基酒品质的低下。因此，窖池真正的长期连续使用，非惟人力，亦赖天时。泸州老窖出品的国窖1537系列酒，酒质源于建造于明朝万历年间（即公元1573年），连续使用时间最长，至今仍在使用，并在1996年11月被国务院明令颁布为白酒行业唯一的全国重点文物保护单位的“国宝窖池”，历经岁月洗礼，愈显丰满醇厚，承载华夏悠悠。编辑本段现代白酒酿造技术进展 1 微生物学研究现代酿酒的基础之一是微生物学和生物化学，从民国开始，对酿酒微生物进行研究，从大曲和小曲中筛选微生物，三十年代至七十年代，主要目的是研究酒曲微生物的淀粉分解能力，以期提高出酒率，如五六十年代对大曲生产工艺技术的总结提高所做的工作；从八十年代开始，注重酒曲及酒窖泥中微生物的代谢产物对酒的风味的影响，以期提高酒的质量。如利用优良酒曲和酵母菌，在酒醅中泼洒己酸菌培养液等。 2 发酵工艺的研究我国的白酒发酵技术虽源于黄酒，相对于黄酒历史而言，白酒的生产技术还很不完善，故现代对白酒的发酵工艺进行了大量的研究，在五六十年代，影响最大的改革是全面总结了“烟台操作法”，这个操作方法借鉴了酒精工业的麸皮曲及酒母制作两个关健技术，并结合传统的白酒工艺，形成了一套较为规范的操作法。当时总结了其特点是：“麸曲酒母、合理配料、低温入窖、定温蒸烧”十六个字。由于浓香型酒在名优酒中的产量最大，深受消费者的喜爱，许多工厂和研究机构对浓香型大曲酒工艺进行了大量的研究。如研究控制低温发酵，对发酵温度曲线进行部结，提出了前期缓升，中期挺坚，后期缓落的策略。此外还采用回醅发酵，即长期反复发酵的酒醅，配加在新酒醅中，以老醅带新醅，进行发酵的措施。或采用回糟发酵。有的也采用回酒发酵，成品酒依次分为头级酒，二级酒，三级酒。二级酒倒回酒新酒醅中，再次入窖发酵，再次蒸馏，可将二级酒变为头级酒。 3 人工培养老窖浓香型白酒采用泥窖发酵，在自然情况下，一个泥窖从建窖到窖的成熟，产出高质量的酒，往往要经过很长的时间，这对提高名优酒的产量极为不利。故名酒厂对人工老窖的培养作了大量的工作。 4 蒸馏技术的改进蒸馏技术的提高，是提高酒质的重要环节，新技术采用缓慢蒸馏，量质摘酒，分批入库，串香法等措施。同时对蒸馏锅进行改革设计。 5 低度酒的研制我国出口量最大的白酒，如广东的“玉冰烧”酒，酒度在5度，很受东南亚一带消费者的欢迎。国外的蒸馏酒酒度一般较低，在40 度左右，如果酒度超过43 度，则视为烈性酒。但是我国的白酒，由于历史上的原因，以及本身的一些特点，酒度往往在55度以上时，酒的香味才较好。大多数白酒的酒度在60度左右。酒度高的酒对人的健康有什么影响呢？我们知道，人的肝脏，可以分泌一种酶，叫“乙醛脱氢酶”，这种酶，可以将酒精（乙醇）分解掉，酒精就不会积累，人就不会酒精中毒，酒量大的人，往往是这种酶的分泌量较多，滴酒不沾的人，往往是不能分泌这种酶，故酒精中毒。据报道，我国人口中，酒量较小的比例较大，原因是有些人的体内不能分泌这种酶，或这种酶的分泌量少。故不能适应高度白酒。这对饮酒者的健康不利。低度白酒的研制势在必行。低度白酒的生产方法主要有两类：一种是先将选择好的酒基单独加水降低酒度，澄清后，按一定的比例勾兑、调味、贮存、过滤。另一种方法是先按高度酒的生产方法进行勾兑、调味，然后加水降度、澄清、贮存、过滤。由于低度酒酒精度较低，一些芳香性的成份较难溶解其中，容易产生混浊的沉淀。故要进行“除浊”处理，将混浊的颗粒去除掉。另外，降低酒度所用的水也要经过处理。 6 后处理技术的进展陈酿法:贮存老熟，一般用陶瓷坛陈酿效果好勾兑：这是决定酒质的重要环节，以往都是由富有经验的老师傅担任这项工作。现在利用计算机的勾兑技术也正在研究发展之中。配加混合香酯(新工艺白酒)的研究：现在能够生产混合香酯。这是以硫酸为催化剂，将酒精和醋酸人工合成为乙酸乙酯，用酒精和高级脂肪酸合成相应的高级脂肪酸酯然后蒸馏分馏，净化处理后，进行毒性实验，证明无毒，可供食用，于是进一步制成混合各酯分的"混合香酯"，作为调香剂加入到一般质量的白酒中。可提高白酒的质量。酒香气成分的研究：白酒中的香气成分极为复杂，除了酒精（乙醇）之外，还含有数百种化学成分。白酒中的主要成份分为四大类：醇类物质、酯类物质、酸类物质和醛酮类物质。不同香型的白酒，其主体香气成分是不同的。如汾香型白酒中，乙酸乙酯是最主要的香气成分，乳酸乙酯的含量约为乙酸乙酯含量的30%，而己酸乙酯的含量较低。泸香型白酒中，主体香成分是己酸乙酯及适量的丁酸乙酯。而米香型白酒中的乳酸乙酯的含量比乙酸乙酯的含量较高。 7 白酒机械化生产从古代到本世纪四十年代，白酒的生产都是人工操作，劳动强度非常大，如踏曲、翻曲、粉碎、酒醅的入窖和出窖都是靠人力。新中国成立后，在白酒生产的机械化方面作了大量的探索。在许多方面已经实现了机械化生产，如用粉碎机代替了牲畜拉磨，将蒸馏器的“天锅”改为冷凝器，免去了人工经常换水。大曲的踏制改为曲坯成型机，人工推车送料改为皮带输送或桁车抓斗。陶坛贮酒也改为大容器贮酒，减少了酒的损耗，还减轻了工人的劳动强度。白酒的包装设备也普遍实现了洗瓶、灌装、压盖、贴标流水线。编辑本段三浓香型大曲酒生产技术白酒生产技术随不同的种类而大不相同，在此不可尽述，在此仅简单介绍我国最具特色的浓香型大曲酒的生产技术。浓香型大曲酒，也称为泸香型大曲酒，是大曲酒中产量最大的酒种。我国名酒中大多数是浓香型。如四川及江苏省出产众多的中国名酒都属于这类。浓香型大曲酒，以高粱为主要原料，采用中温培养的大曲，大曲用大麦、小麦、并配以一定比例的豌豆培养而成。发酵采用泥窖作发酵容器。酿造工艺极为复杂，其特点是：混蒸、续料。所谓混蒸，是说原料（高梁等）和发酵成熟的酒醅同时装入酒甑。在这种混合醅料中，还要配入一定比例的经过清蒸，去除杂味的谷糠，目的是使酒醅疏松。装入酒甑后，加热，在原料蒸熟的同时，也进行蒸馏，将酒醅中的酒精及其它香气成分蒸馏出来。所谓续料，举例说，总的原料需要100公斤的话，这100公斤原料不是一次性加入，而是分数次陆续加入，上面曾说过采用混蒸工艺，是将一部分原料和一部分酒醅混在一起同时进行蒸煮和蒸馏，也是这个道理。续料发酵时，每次加入一定比例的新原料，蒸馏蒸煮后，丢弃一部分经多次发酵、蒸馏的酒醅（这部分将被丢弃的酒醅，在发酵时及蒸馏时，都要放在指定的位置，便于区别）。经过蒸馏蒸煮后的混合醅料，冷却后，加入酒曲，重新送回到泥窖中继续进行发酵。蒸馏出来的酒，则要分别入库。因为在整个蒸馏过程中，最先蒸馏出来的酒与中间过程或最后蒸馏出来的酒，口味是不相同的。最先蒸馏出来的称为“头酒”，最后蒸馏出来的酒称为“尾酒”。这两部分酒的口味都不佳，但都有各自的用途。中间过程蒸馏出来的酒，可以作为原酒分别入库。原酒经检验，确定其等级，还要经过较长时间的贮存，酒的口味才较为柔和。贮酒最好是在放在陶坛中，在较低的温度下贮酒效果最好。贮酒时间分为半年或3年不等。最后勾兑成型。现代浓香型大曲酒的生产工艺，继承了传统的老五甑工艺，并有所改进。总的工艺流程如下图所述： ┌—→出窖堆放———┐ │ ↓ │ 大曲发酵酒醅高梁谷糠水 │ ↓ │ ↓ │ │ 打碎 │ 破碎 │ │ ↓ │ ↓ │ 碾细 │ 润料清蒸 │ ↓ │ ↓ │ │ 过筛 │ 预蒸 │ │ ↓ │ ↓ │ │ 大曲粉 └———→配料←——————┘ │ │ ↓ │ │ 装甑 ┌——→ 酒头（作调味酒等） │ │ ↓ │ │ │ 蒸粮、蒸酒———┼——→ 蒸馏酒（入库） │ │ │ │ ↓ │ └———————┐ ↓ │ 贮存 │ │ 出甑 │ ↓ │ │ │ │ 勾兑 │ ↓ ↓ ↓ ↓ └————入窖发酵←加曲 ← 加水尾酒包装 ↑ │ ↓ └———————————————┘ 成品酒四液态法白酒生产技术与液固法新工艺液态法白酒是产量最大的白酒，生产方法与酒精生产类似，但在调香，后处理等方面则有所不同。将液态法与固态法相结合，创造了一套生产白酒的新工艺，即利用液态发酵法生产质量较好的酒精作为酒基，对采用固态发酵法制成的香醅进行串蒸或浸蒸，制得新工艺白酒。其基本工艺流程如下：薯干 ↓ 粉碎 ↓←———————第一次配醅———┐ 米糠、麸皮、麸曲、稻壳配料 │ ↓ │ 润料 │ ↓ │ 蒸煮 │ ↓ ←————— 第二次配醅 ——┤ 冷却 │ ↓ │ 麸曲、生香酵母、酿酒酵母 →加曲、加酒母 │ ↓ │ 加水 │ ↓ │ 加香醅、加尾酒 → 混合 │ ↓ │ 入池发酵 │ 清蒸后的稻壳——→ ↓ │ 酒精 → 串香蒸馏———→出甑蒸馏—————┘ ↓ 新工艺白酒

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一、食品发酵与酿造的历史发酵的英文“fermentation”是从拉丁语“ferver”即“发泡”、“翻涌”派生而来的，因为发酵发生时有鼓泡和类似沸腾翻涌的现象。如中国黄酒的酿造和欧洲啤酒的发酵就以起泡现象作为判断发酵进程的标志。可以说，人类利用微生物进行食品发酵与酿造已有数千年的历史，发酵现象是自古以来就已被人们发现并掌握的，但由于对发酵与酿造的主角——微生物缺乏认识，发酵与酿造的本质长时间没有被揭示，始终充满神秘色彩。因而在19世纪中叶以前，发酵与酿造业的发展极其缓慢。在微生物的发现上做出重大贡献的是17世纪后叶的列文虎克(Leewenhoch)，他用自制的手磨透镜，成功地制成了世界上第一台显微镜，在人类历史上第一次通过显微镜用肉眼发现了单细胞生命体——微生物。由于当时“自然发生说”盛极一时，他的发现并没有受到应有的重视。在随后的100多年里，对各种各样微生物的观察一直没有间断，但仍然没有发现微生物和发酵的关系。直到19世纪中叶，巴斯德(Pasteur)经过长期而细致的研究之后，才有说服力地宣告发酵是微生物作用的结果。巴斯德在巴斯德瓶中加入肉汁，发现在加热情况下不发酵，不加热则产生发酵现象，并详细观察了发酵液中许许多多微小生命的生长情况等，由此他得出结论：发酵是由微生物进行的一种化学变化。在连续对当时的乳酸发酵、转化糖酒精发酵、葡萄酒酿造、食醋制造等各种发酵进行研究之后，巴斯德认识到这些不同类型的发酵，是由形态上可以区别的各种特定的微生物所引起的。但在巴斯德的研究中，进行的都是自然发生的混合培养，对微生物的控制技术还没有很好掌握。其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物的分离和纯培养技术，利用这种技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样，可以根据它们的种属关系明确地加以区分。从此以后，各种微生物的纯培养技术获得成功，人类靠智慧逐渐学会了微生物的控制，把单一微生物菌种应用于各种发酵产品中，在产品防腐、产量提高和质量稳定等方面起到了重要作用。因此，单种微生物分离和纯培养技术的建立，是食品发酵与酿造技术发展的第一个转折点。这一时期，巴斯德、科赫等为现代发酵与酿造工业打下坚实基础的科学巨匠们，虽然揭示了发酵的本质，但还是没有认识发酵的化学本质。直到1897年，布赫纳(Buchner)才阐明了微生物的化学反应本质。为了把酵母提取液用于医学，他用石英砂磨碎酵母菌细胞制成酵母汁，并加人大量砂糖防腐，结果意外地发现酵母汁也有发酵现象，产生了二氧化碳和乙醇，这是用无细胞体系进行发酵的最初例子。这使人们认识到，任何生物都具有引起发酵的物质——酶。从此以后，人们用生物细胞的磨碎物研究了种种反应，从而促成了当代生物化学的诞生，也将生物化学和微生物学彼此沟通起来了，大大扩展了发酵与酿造的范围，丰富了发酵与酿造的产品。但这一时期，发酵与酿造技术未见有特别的改进，直到20世纪40年代，借助于抗生素工业的兴起，建立了通风搅拌培养技术。因为当时正值第二次世界大战，由于战争需要，人们迫切需要大规模生产青霉素，于是借鉴丙酮丁醇的纯种厌氧发酵技术，成功建立起深层通气培养法和一整套培养工艺，包括向发酵罐中通人大量无菌空气、通过搅拌使空气均匀分布、培养基的灭菌和无菌接种等，使微生物在培养过程中的温度、pH、通气量、培养物的供给都受到严格的控制。这些技术极大地促进了食品发酵与酿造工业，各种有机酸、酶制剂、维生素、激素都可以借助于好气性发酵进行大规模生产，因而，好气性发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第二个转折点。但是，这一时期的发酵与酿造技术主要还是依赖对外界环境因素的控制来达到目的的，这已远远不能满足人们对发酵产品的需求，于是，一种新的技术——人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术应运而生。人们以动态生物化学和微生物遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变株，再在人工控制的条件下培养，有选择地大量生产人们所需要的物质。这一新技术首先在氨基酸生产上获得成功，而后在核苷酸、有机酸、抗生素等其他产品得到应用。可以说，人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术是发酵与酿造技术发展的第三个转折点。随着矿产物的开发和石油化工的迅速发展，微生物发酵产品不可避免地与化学合成产品产生了竞争。矿产资源和石油为化学合成法提供了丰富而低廉的原料，这对利用这些原料生产一些低分子有机化合物非常有利。同时，世界粮食的生产又非常有限，价格昂贵。因此，有一阶段，发达国家有相当一部分发酵产品改用合成法生产。但是由于对化工产品的毒性有顾虑，化学合成食品类的产品，消费者是无法接受的，也是难以拥有广阔的市场的；另外，对一些复杂物质，化学合成法也是无能为力的。而生产的厂家既想利用化学合成法降低生产成本，又想使产品拥有较高的质量，于是就采用化学合成结合微生物发酵的方法。如生产某些有机酸，先采用化学合成法合成其前体物质，然后用微生物转化法得到最终产品。这样，将化学合成与微生物发酵有机地结合起来的工程技术就建立起来了，这形成了发酵与酿造技术发展的第四个转折点。这一时期的微生物发酵除了采用常规的微生物菌体发酵，很多产品还采用一步酶法转化法，即仅仅利用微生物生产的酶进行单一的化学反应。例如，果葡糖浆的生产，就是利用葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖的。所以，准确地说，这一时期是微生物酶反应生物合成与化学合成相结合的应用时期。随着现代工业的迅速发展，这一时期食品发酵与酿造工程技术也得到了迅猛的发展，主要在发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化方面有了极大的发展。发酵过程全部基本参数，包括温度、pH、罐压、溶解氧、氧化还原电位、空气流量、二氧化碳含量等均可自动记录并自动控制的大型全自动连续发酵罐已付诸应用。发酵过程的连续化、自动化也成为这一时期重点发展的内容。20世纪70年代发展起来的DNA重组技术，又大大推动了发酵与酿造技术的发展。先是细胞融合技术，得到了许多具有特殊功能和多功能的新菌株，再通过常规发酵得到了许多新的有用物质。如植物细胞的融合，可以得到多功能的植物细胞，通过植物细胞培养生产保健和药品。近年来得到迅猛发展的基因工程技术，可以在体外重组生物细胞的基因，并克隆到微生物细胞中去构成工程菌，利用工程菌生产原来微生物不能生产的产物，如胰岛素、干扰素等，使微生物的发酵产品大大增加。可以说，发酵和酿造技术已经不再是单纯的微生物的发酵，已扩展到植物和动物细胞领域，包括天然微生物、人工重组工程菌、动植物细胞等生物细胞的培养。随着转基因动植物的问世，发酵设备——生物反应器也不再是传统意义上的钢铁设备，昆虫的躯体、动物细胞的乳腺、植物细胞的根茎果实都可以看做是一种生物反应器。因此，随着基因工程、细胞工程、酶工程和生化工程的发展，传统的发酵与酿造工业已经被赋予崭新的内容，现代发酵与酿造已开辟了一片崭新的领域。发酵工业的发展史一、国外发酵工业的发展概况发酵工业的发展史，可以划分成五个阶段。在19世纪以前是第一个阶段。当时只限于含酒精饮料和醋的生产。虽然在古埃及已经能酿造啤酒，但一直到17世纪才能在容量为1500桶（一桶相当于110升）的木质大桶中进行第一次真正的大规模酿造。即使在早期的酿造中，也尝试对过程的控制。历史记载，在1757年已应用温度计；在1801年就有了原始的热交换器。在18世纪中期，Cagniard-Latour， Schwann和Kutzing分别证实了酒精发酵中的酵母活动规律。Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律。在18世纪后期，Hansen在Calsberg酿造厂中开始其开拓工作。他建立了酵母单细胞分离和繁殖，提供纯种培养技术，并为生产的初始培养形成一套复杂的技术。在英国麦酒酿造中并未运用纯种培养。确切地说，许多小型的传统麦酒酿造过程，至尽仍在使用混合酵母。醋的生产，原先是在浅层容器中进行，或是在未充满啤酒的木桶中，将残留的酒经缓慢氧化而生产醋，并散发出一种天然香味。认识了空气在制醋过程中重要性后，终于发明了“发生器”。在发生器中，填充惰性物质（如焦碳、煤和各种木刨花），酒从上面缓慢滴下。可以将醋发生器视作第一个需氧发生器。在18世纪末到19世纪初，基础培养基是用巴氏灭菌法处理，然后接种10%优质醋使呈酸性，可防治染菌污染。这样就成为一个良好的接种材料。在20世纪初，在酿酒和制醋工业中已建立起过程控制的概念。在1900年到1940年间，主要的新产品是酵母、甘油、柠檬酸、乳酸、丁醇和丙酮。其中面包酵母和有机熔剂的发酵有十分重大进展。面包酵母的生产是需氧过程。酵母在丰富养料中快速生长，使培养液中的氧耗尽。在减少菌体生长的同时形成乙醇。限制营养物的初始浓度，使细胞生长宁可受到碳源的限制，而不使受到缺氧的影响；然后在培养过程中加入少量养料。这个技术现在成为分批补料培养法，已广泛应用于发酵工业中，以防止出现缺氧现象；并且还将早期使用的向酵母培养液中通入空气的方法，改进为经由空气分布管进入培养液。空气分布管可以用蒸汽进行冲刷。在第一次世界大战时，Weizmann开拓了丁醇丙酮发酵，并建立了真正的无杂菌发酵。所用的过程，至今还可以认为是一个在较少的染菌机会下提供良好接种材料和符合卫生标准的方法。虽然丁醇丙酮发酵是厌氧的，但在发酵早期还是容易受到需氧菌的污染；而在后期的厌氧条件下，也会受到产酸的厌氧菌的污染。发酵器是由低碳钢制成的具有半圆形的顶和底的圆桶。它可以在压力下进行蒸汽灭菌而使杂菌污染减少到最低限度。但是，使用200M3容积的发酵器，使得在接种物的扩大和保持无杂菌状态都带来困难。1940年代的有机溶剂发酵技术发展，是发酵技术的主要进展。同时，也为成功地进行无杂菌需氧过程铺平道路。第三期发酵工业的进展，是按战时的需要，在纯种培养技术下，以深层培养生产青霉素。青霉素的生产是在需氧过程中进行，它极易受到杂菌的污染。虽然已从溶剂发酵中获得很有价值的知识，然而还要解决向培养基中通入大量无菌空气和高粘度培养液的搅拌问题。早期青霉素生产与溶剂发酵的不同点还在于青霉素生产能力极低，因而促进了菌株改良的进程，并对以后的工业起着重要的作用。由于实验工厂的崛起，使发酵工业得到进一步的发展，它可以在半生产规模中试验新技术。与此同时，大规模回收青霉素的萃取过程，也是另一大进展。在这一时期中，发酵技术有重大的变化，因而有可能建立许多新的过程，包括其他抗生素、赤霉素、氨基酸、酶和甾体的转化。在60年代初期，许多跨国公司决定研究生产微生物细胞作为饲料蛋白质的来源，推动了技术进展。这一时期，可视作发酵工业的第四阶段。最大的有机械搅拌发酵罐的容积，已经从第三阶段时的80M3扩大到150M3。由于微生物蛋白质的售价较低，所以必需比其他发酵产品的生产规模更大些。如以烃为碳源，则在发酵时对氧的需求量增加，因而不需要机械搅拌的高压喷射和强制循环的发酵罐应运而生。这种过程如果进行连续操作，则更为经济。这个阶段中，工业上普遍采用分批培养和分批补料培养法。连续发酵是向发酵罐中连续注入新鲜培养基，以促使微生物连续生长，并不断从中取出部分培养液，它在大工业中的应用极为有限。与此同时，酿造业中也研究连续发酵的潜力，但在工业中应用的时间极短。如ICI公司还在使用3000M3规模连续强制循环发酵罐。超大型的连续发酵的操作周期已可超过100天，其问题是染菌。严重性已大大超过1940年代的抗生素生产。这类发酵罐的灭菌，是通过下列手段而达到的：即高度标准化的发酵罐结构、料液的连续灭菌和利用电脑控制灭菌和操作周期，以最大限度地减少人工操作的差错。发酵工业发展史中的第五阶段，是以在体外完成微生物基因操作，即通常称为基因工程而开始的。基因工程不仅能在不相关的生物间转移基因，而且还可以很精确地对一个生物的基因组进行交换。因而可以赋予微生物细胞具有生产较高等生物细胞所产生的化合物的能力。由此形成新型的发酵过程，如胰岛素和干扰素的生产，使工业微生物所产生的化合物超出了原有微生物的范围。为了进一步提高工业微生物常规产品的生产能力，也可采用基因操作技术。确信基因操作技术将引起发酵工业的革命，并出现大量新型过程。但是要开拓新的过程，还是要依靠大量细胞培养技术，它曾经从酵母和熔剂发酵开始，经由抗生素发酵，而到大规模连续菌体培养。

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发酵技术在酿酒的论文中的应用与实践报告

酿酒酵母菌属于酵母菌科。单细胞，卵圆形或球形，具细胞壁、细胞质膜、细胞核(极微小，常不易见到)、液孢、粒线体及各种贮藏物质，如油滴、肝糖等。繁殖方式有3种：①出芽繁殖，出芽时，由母细胞生出小突起，为芽体(芽孢子)，经核分裂后，一个子核移入芽体中，芽体长大后与母细胞分离，单独成为新个体。繁殖旺盛时，芽体未离开母体又生新芽，常有许多芽细胞联成一串，称为假菌丝；②孢子繁殖，在不利的环境下，细胞变成子囊，内生4个孢子，子囊破裂后，散出孢子；②接合繁殖，有时每两个子囊孢子或由它产生的两个芽体，双双结合成合子，合子不立即形成子囊，而产生若干代二倍体的细胞，然后在适宜的环境下进行减数分裂，形成子囊，再产生孢子。酵母菌形态虽然简单，但生理却比较复杂，种类也比较多，应用也是多方面的。在工业上用于酿酒，酵母菌将葡萄糖、果糖、甘露糖等单糖吸入细胞内，在无氧的条件下，经过内酶的作用，把单糖分解为二氧化碳和酒精。此作用即发酵。在医药上，因酵母菌富含维生素B、蛋白质和多种酶，菌体可制成酵母片。治疗消化不良，并可从酵母菌中提取生产核酸类衍生物、辅酶A、细胞色素C、谷胱甘肽和多种氨基酸的原料。

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发酵技术在酿酒的论文中的应用与实践研究

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蒸馏酒自然发酵风味物质萃取技术技术的研发成功，不但攻克了世界性难题，而且与世界现有的蒸馏酒超临界萃取工艺相比，具有提取速度快、提取得率高、产品质量稳定、能耗低等显著特点，原料经预处理，同一套装置固、液均能萃取，复杂成分、健康活性成分的提取率可超过90%以上，有机酸、氨基酸等协调成分基本上实现了完全提取。千百年来，酿酒优质资源中自然发酵风味物质的提取一直是困惑世界蒸馏酒企业的一大难题。中国白酒、白兰地、威士忌、金酒、朗姆酒及伏特加、称为世界六大蒸馏酒，但中国白酒由于属于天然微生物富集制曲，固态自然富集发酵，因此与其它蒸馏酒不同的是，它们含有极为丰富的醇、醛、酸、酯等呈香呈味和健康活性物质，这些物质根据其含量分为三类，即骨架成分、协调成分、复杂成分。白兰地、威士忌、金酒、朗姆酒为“壶式蒸馏”，伏特加为“塔式蒸馏”，与世界其它蒸馏酒一样，中国白酒（甑桶蒸馏）也是利用酒精与水之间的挥发度差异，将挥发性大的风味成分提取出来，但这种方法更多提取的是骨架成分和部分协调成分，大量的能够提高白酒档次和酒品滋味的复杂成分并未得到充分提取，而是被无形丢弃掉了，造成“丰产不丰收”。为了克服这种工艺缺陷，国内外知名蒸馏酒企业都在寻求突破现有蒸馏方法，而如何将酿酒优质资源中的香味成分，特别是复杂成分和健康活性成分更多的转化到酒中，成为了困扰蒸馏酒企业的世界性难题。为此，破解这道技术难题便成为世界酿酒科技人员千百年来的梦想。尽管他们为之付出了巨大心血，但绝大部分以失败告终。据了解，超临界流体萃取技术是20世纪70年代以来在国际上兴起的一种物理分离技术，主要利用二氧化碳等流体在超临界状态下特殊的物理化学性质，对物质中的某些组分进行分离提取。因其与传统分离提取技术相比，具有无毒、无味、无腐蚀、不燃烧、不残留、无环境污染等特点，能完整地保留天然产物和生物活性物质等优点，符合当今“回归自然”的品味追求，被公认为是一种完美的“绿色分离技术”。作为我国白酒业巨头之一的舍得·沱牌公司，长期实施“自主创新，质量超越”战略，依靠自主创新助推企业发展，向创新要效益，向质量要跨越。“轮轮双轮发酵工艺”、“人工窖泥培养方法”、“蒸馏酒勾兑调味技术”、“内含有益功效成分的保健白酒”等多项工艺技术已获得国家发明专利，将传统酿酒发酵技术与十八种现代发酵技术相结合，填补了国际空白，并成功创立“幽雅型”舍得和沱牌系列酒，深受消费者喜爱。2006年，舍得系列酒获得四川省科技进步一等奖。1992年，针对现代蒸馏技术“丰产不丰收”的世界性难题，沱牌科研团队即开始向“蒸馏酒自然发酵风味物质提取技术”进军。整个研究异常艰辛。据了解，分离技术原理听起来虽然简单，然而事非经过不知难，由于酿酒优质资源中有效成分含量低、成分复杂、稳定性差，特别是应用在以固、液体为原料的香味物质分离提取中，不管是研究思路还是具体的技术路线，都处于从零开始的研究探索阶段，其复杂性常人很难想象。据项目组介绍，该项目的研究共历时10余年，大致经历了三个“阶段”，实现了四次重大“突破”，其中的付出和艰辛，不言而喻。一、第一阶段从工程化难易程度考虑，项目组首先采用减压蒸馏等方法，经过上万次试验，历经数千次失败，最后通过增添提酯器等技术措施，实施固态白酒可控蒸馏，使总酸平均增加了2～4g/L，己酸乙酯增加了50mg/100ml，大大提高了酿酒优质资源中骨架成分的收成率，实现了首次重大“突破”。1994年1月，《固态白酒可控蒸馏技术》获得四川省科技进步二等奖。但是，由于上述方法仍属于水蒸气蒸馏，受到溶解度影响，对一些不挥发性或挥发性小、强极性的复杂成分和功能成分回收效果并不明显。1999年，鉴于超临界技术在药品行业的广泛应用，沱牌产生了利用超临界技术萃取蒸馏酒自然发酵风味物质的想法，李家民总工到当时拥有超临界萃取小试、中试试验装置的新疆大学刘奎坊教授实验室进行学习。1999年8月，组建了“蒸馏酒自然发酵风味物质超临界二氧化碳萃取”项目组，由提取到萃取，开始了第二阶段的潜心研究。二、第二阶段研究工作从一开始就遇到了难题。由于超临界二氧化碳萃取受到温度、压力，原料形态及黏度，需要萃取物质成分性质等众多因素影响，这些因素错综复杂地交织在一起使萃取过程变得异常复杂。特别是沱牌酿酒工业生态园独特的水、土、气（空气、气候）、微（微生物）、生（生物群落）所形成的独特酿酒微生物区系，加之六粮精华，每种粮食酿出的酒体风格、口感各异，高粱香、大麦醇、小麦劲、大米净、玉米甜、糯米雅，它们共同发酵转化，产生了更为复杂的醇、醛、酮、酸、酯等风味物质，使沱牌酿酒优质资源中的有效成分更为复杂。因此，在这样的情况下，寻找一种最佳工艺条件，其难度可想而知从1999年到2003年，项目组整整用了4年时间，先后对物质特性进行了上千次分析和比对，按照不同工艺条件做了一万多种工艺组合，最后通过技术论证筛选出一千余种组合做了三千余次工艺优化试验，终于找到了最佳工艺条件与产品回收率和质量之间的结合点，成功开发出世界首套蒸馏酒超临界萃取工艺，打破了千百年来形成的蒸馏技术局限，使酿酒优质资源中风味物质回收率较现代蒸馏技术提高了15～25个百分点，实现了第二次重大“突破”。但通过应用证明，该萃取工艺与固态白酒可控蒸馏技术相比，效果虽然更为明显，但产质不稳定，提取率低，特别是不易挥发的复杂成分及带功能成分不能得到充分萃取，日处理量低、能耗高，成本高，产业化应用价值不大。因此，到目前为止，国内外鲜有企业采用。三、第三阶段为此，项目组总结了历年来的经验教训，开始了第三阶段研究的两次重大突破，并鉴于目前人们对食品安全的日益关注，提出了更为先进的工艺设想：从技术路线入手，进一步提高产品得率，降低生产成本；利用超临界CO2良好选择性，通过工艺条件改变，有选择地进行风味物质分离；根据萃取成分在酒中的作用和消费者的嗜好要求，采用膜分离等物理方法对萃取产品进行再次分离提取，去除无益成分，使风味物质高度富集，进一步提升产品品质和安全性。但是要支持这一设想，就必须配套领先的萃取设备。由于国内技术限制，国产设备根本无法达到这种精细工艺要求，必须寻求国际合作。为此，舍得·沱牌公司先后与国内外多家从事蒸馏酒风味研究的科研单位以及具有世界先进水平的超临界萃取公司合作，为项目研究获取技术支持。2004年，成功设计出世界领先的蒸馏酒风味物质萃取工艺。在确定萃取工艺路线后，又经过近2年艰辛探索，项目组先后采用均匀设计法等对工艺技术参数进行筛选对比，利用不同容积试验装置做工艺优化和回归应用试验，相继攻克了原料处理、内部沉聚物清洗、风味物质的选择性分离及进一步精馏等系列技术难题，实现了第三次重大“突破”。2006年6月，世界首创蒸馏酒自然发酵风味物质萃取工艺成功诞生，11月，舍得·沱牌酿酒优质资源中风味成分萃取获得国家发明专利保护。四、第四阶段但是，在成果的应用上，项目组又遇到更大的难题。萃取产品虽然属于酿酒过程中产生的自然发酵物质，但要添加到酒体中，对于酒体来说仍属于“离家”千百年的“还乡团”。因此，如何将这些自然发酵萃取物质“复原”到酒中，保持酒体自然协调，货架期稳定，是目前超临界萃取技术在蒸馏酒风味物质应用中面临的重大难题。为解决这一难题，舍得·沱牌科研人员利用全二维气相色谱/飞行时间质谱对萃取产品进行详细、精确的分析，之后将它们加入不同酒中，组织经销商以及57个国家评委（国家品酒师）、省评委（省级品酒师）进行了上千次密码编号，先暗评，再明评，后广泛征求意见，随机请工人、销售人员、来访经销商大家都来喝三杯，把样品邮寄到销售区，由经销商组织“酒鬼”醉一醉，再用大小白鼠做功能性、健康性实验，最后进行综合评价，掌握了从不同酿酒优质资源中萃取的风味物质特征，然后根据不同档次、风格的酒体设计要求将它们添加到各种酒中。2007年，经过一年的大生产，成功迈过了应用上的一道道技术门槛，实现了第四次重大“突破”，为项目研究划上了完美句号。据酿酒著名专家曾祖训先生介绍，中国白酒在发酵过程中，会产生一些不挥发或挥发性小，结构复杂的风味物质，这些物质对增加酒体“复合幽雅、圆润细腻、绵长、净爽”，提高酒体滋味具有重要作用。为了增加这些物质含量，国内各大企业都在固态白酒发酵工艺上做“文章”，通过“高温制曲”等工艺措施，提高不挥发或挥发性小的风味物质含量。但是由于目前国内蒸馏酒自然发酵风味物质提取大多采用“甑桶蒸馏”，这种方法不能将挥发或挥发性小等风味物质提取出来，造成“丰产不丰收”。因此，在固态白酒发酵工艺上做“文章”，效果并不明显。而舍得·沱牌超临界萃取工艺的诞生，不但可以弥补现代蒸馏工艺及现有白酒超临界萃取工艺的不足，大大提高白酒优质品率，使固态酒或固液结合酒提高1～3个档次，而且使白酒成为了真正意义上的生态的、健康的、纯天然饮品。科研人员曾将舍得·沱牌萃取的风味物质进行全二维分析，发现竟含有2000多种有效成分，其中川芎嗪、阿魏酸等带功能成分高达22种。并且产品与国内一些名酒厂萃取的风味物质等量加入若干同量同种酒中进行暗评，统计结果显示，加入舍得·沱牌萃取的风味物质的酒口感质量最好，卫生指标含量最低，酒体“幽雅舒适、陈韵自然、绵柔圆润、细腻丰满、甘冽爽净、回味悠长”，滋味更为上乘。

发酵技术在酿酒的论文中的应用与研究情况简述

早在七八十年代曾经热过一时，但因其出酒率不高，口感不如人意而被冷落。近年来，合肥酿酒技术服务中心通过上千次的实验，终于研制出一种能解决上述两大难题的生料酒曲。经过两年多来几十家酒厂的试验，取得了较为满意的效果。一些酒厂还进入了规模化生产，充分表明了生料酿酒的先进和优越。现将有关情况介绍如下。一、生料熟料两种酿酒工艺对比以传统的小曲酒固态法工艺为例，其工艺流程：原料→浸泡→初蒸→焖粮→复蒸→出甑摊凉→加曲→装箱培菌→配糟→装桶发酵→蒸馏→成品酒。生料酿酒工艺流程：生料+曲→发酵→蒸馏→成品酒。从上述两种工艺流程对比中，即可明显看出生料酿酒工艺较之熟料酿酒工艺具有如下优点： 1、原料+水+曲后就进入发酵，省去了原料的浸泡、初蒸、焖粮、复蒸、出甑摊凉、加曲、装箱培菌、配糠等8道工序，因而节约了原料蒸煮所需燃料、人工、时间、占地面积等等。 2、生料酿酒不须要辅料，如稻壳等，从而节省了购买辅料的费用人工等。 3、按原料总量加入6～7%生料酒曲外，不需再添加任何曲药和其他添加剂如活性干酵母、糖化酶等，省去了制曲车间、购买各种添加剂的费用及繁琐的工艺操作。 4、生料酿酒出酒率和成品酒口感都大大地超过熟料酿酒工艺。比如，以酿酒技术较为先进的黑龙江普通白酒为例，原料出酒率一般为48—53%（酒度以5%计），最高也只能达到55—56%。采用无锡市永安生料酿酒技术开发公司研制的生料酒曲按上述工艺流程生产，玉米出酒率能达到55%（酒度以65%计），大米出酒率能达到65%，而且成品酒香味丰满、柔和、尾净、无邪杂味、无新酒贯有的糠味、酒槽味、糊味、暴辣味。有的厂家反映，采用生料酿酒技术生产的白酒，蒸馏出来后不经勾调即能达到一级质量标准。综上所述，生料酿酒是采用边糖化、边发酵、液态发酵、液态蒸馏的全液态法生产工艺，把几千年来的传统技术的烦琐、复杂的工艺流程简化为配料、发酵、蒸馏三道工艺，因此操作简便，轻松。二、生料酿酒酒曲的特点生料酿酒成败的关键在于酒曲，这种酒曲既要能将生淀粉转化为糖，又要同时将糖转化为酒精，而且还要保证有较高的出酒率和较完美的口感。合肥酿酒技术服务中心研制的生料酒曲具有如下特点： 1、能将任何含有淀粉或糖分的植物发酵成为酒精。淀粉出酒率几乎能达到100%。 2、这种酒曲不仅能酿制各种白酒和酒精，还能酿造各种低度酒。如米酒、黄酒、葡萄酒、蕃茄酒、苹果酒、桃梨酒、南瓜酒等等。 3、利用这种曲种，还能酿制各种不同香型的白酒。例如浓香型白酒，不仅工艺流程复杂，操作难度高，而且发酵时间长，出酒率低。如采用上述生料酿酒工艺流程生产，在发酵时加入适量的已酸菌液或加入3—5%已酸已酯共同发酵蒸馏出来即为浓香型白酒。酿造黄酒也是如此，在发酵时加入适量的黄酒生香菌液或加入黄酒香料共同发酵，发酵完毕酒醪即具有黄酒香味。其它各种香型的酒也是如此。因为各种不同香型的酒，其主体香味成分一部分是由原料本身决定的，一部分则是从外界带入的，以大米、玉米、高梁为例，如不从外界加入其它香味物质，酿制出来的即是米香型或清香型白酒。 4、上述生料酿酒工艺流程适用于一切蒸馏酒和酒精生产。酿造各种蔬菜瓜果酒，包括黄酒的工艺流程如下：生料+水+曲→发酵→过滤→澄清→勾调→杀菌（紫外线）→精滤→陈酿→装瓶。采用此工艺技术完全不用燃料，节约能源95%以上。三、生料酿酒工艺操作要点 1、配料。粮水比为1:3；生料酒曲用量为原料总量的6～7%。冷水符合饮用水标准。 2、原料粉碎为40目，大米不必粉碎；蔬菜瓜果应去皮、去核并打成浆状。 3、入池水温不超过35℃。最佳发酵温度为25℃—30℃。超过30℃者发酵期缩短；低于20℃者，发酵期延长。冬季生产可采用温水发酵。室温低于10℃者不发酵。

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发酵工程是生物技术产业化的基础。简要综述了现代发酵工程技术在食品领域的应用及其进展，包括改造传统的食品加工工艺、单细胞蛋白(SCP)的生产、开发功能性食品和微生物油脂的生产等。

通过无氧呼吸产生乙醇。