黄酒酿造关键技术与工程应用
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3.1.6 黄酒麦曲智能化工艺制作装备

目前虽然实现了麦曲压块机械化,大大减轻劳动负担,但黄酒麦曲的发酵环境并未发生改变。曲块由于堆放在曲房的不同角落导致成品麦曲的微生物结构有所差异,其生产的酒品仍然质量不一,因此黄酒麦曲的机械化制作仍需进一步推动。因此增加对麦曲微生物群落的复杂性及变化规律的认识,有助于了解麦曲传统发酵机制,进而探究推动麦曲发酵进程的核心动力因子,从而为麦曲现代化生产装备的设计提供理论支撑,开发仿真模拟麦曲制备的新技术。

以往麦曲的制作主要通过人工制曲,所用到的制曲装备为简单的筛子、拌曲盆以及曲盒等装置;随着机械化设备的推广,筛选机、轧麦机以及拌曲机等机械装置在麦曲的制作中广泛应用,一定程度上减轻了劳动强度;伴随着制曲工艺的完善与机械设备的优化,机械制曲开始取代传统人工制曲,其成套设备主要由搅拌机、曲料仓、刮板喂料机、压曲机、区块输送机等部分组成,实现了原料到曲的一体化过程,大大减轻了劳动强度且提高了生产效率。

3.1.6.1 制曲装置与设备工艺流程

(1)绍兴地区某工厂散曲制曲工艺流程

黄酒麦曲由人工踏曲成型改进为机械压曲的改革推动了黄酒麦曲机械化的发展。人工踏曲由于劳动强度大、生产效率低、工作环境简单且制出的麦曲品质不一使得工厂酿酒品质不一,且不受年轻人欢迎。机械压曲的革新完成了从原料筛选、储存、粉碎、拌水到压块成型的一体化过程,大大减轻了劳动强度且提高了生产效率,帮助工厂生产出了品质相对均一且易于储存的麦曲。

根据绍兴地区某工厂散曲制曲工艺流程,其成套设备主要由轧麦机、装箱机、码垛机、输送系统等部分组成,实现了原料到曲的一体化过程。将散曲装到箱子里并进入曲房培养,经过静止期、繁殖期、旺盛期、产霉期、成熟期和干燥期六个生产阶段即可完成制曲过程,整个过程只需15天,散曲即产即用,大大提高了生产效率。

(2)滚筒精准制曲设备工艺流程

江南大学传统酿造食品研究中心——毛健教授团队依据传统手工块曲生产方式,开发仿真麦曲的自动化、智能化生产装备及工艺,以期解决季节限制、长期储存、高劳动强度、恶劣工作环境、品质波动大等传统块曲生产和使用面临的困境。

通过追溯传统工艺制曲环境和条件,可用机械化滚筒制曲的方式模拟人工制曲的湿度、温度、曲表和曲中的形式。麦曲中复杂的微生物组成使得仿真制曲的微生物环境模拟相对困难,因此高度复制黄酒麦曲中的微生物体系成为仿真制曲系统的关键。根据黄酒麦曲的发酵机制设计并制造智能滚筒精准制曲装备,实现物料自动进出、自动翻料,温度、湿度、氧气自动控制,从而有效仿真自然制曲环境变化过程。据麦曲发酵进程,通过智能控制系统仿真模拟传统块曲生产过程,从而精准模拟制曲环境因子,推动制曲过程微生物群落演替,使得仿真麦曲的微生物、风味及酒的品质均能够媲美传统工艺麦曲。

(3)传统块曲仿真智造工艺流程

根据传统出浆制曲工艺制作块曲的过程,采用仿真智能化制造工艺设备,达到传统块曲的出浆制曲效果,使仿真拟合度达到传统手工工艺的80%~90%。在滚筒模拟制曲的基础上,采用曲块的形式,把曲料压制成块再输送至曲房培养。同样设置六大控制过程(静止期、繁殖期、旺盛期、产霉期、成熟期和干燥期),通过对培养过程的控温控湿实现制曲工艺的智能化和精准化,复原了块曲传统制曲工艺过程,生产的曲块品质优良。

3.1.6.2 麦曲曲中和曲表仿真模拟制曲技术

经过多级条件设计及优化,结合仿真曲中理化指标与微生物生长情况,最终确定麦曲曲中部分的仿真制备技术(表3-6),利用该仿真制曲技术进行7批次模拟制曲,对所有模拟曲中进行理化指标评价及酿酒效果评价,以较全面地分析该仿真制曲技术的模拟度,为后续工作奠定较完善的理论基础。

表3-6 麦曲曲中仿真制曲发酵参数 

注:干燥麦曲是用于留样保存,麦曲成熟期结束后即可用于做酒。

依照初步拟定的仿真制曲工艺,根据麦曲微生物生长情况不断进行温度、湿度及时间等发酵条件优化设计,随着制曲条件优化,仿真制曲产品的理化指标逐渐与工厂麦曲接近且指标值逐渐趋于稳定,一方面进一步验证优化后的仿真制曲工艺初步成熟,同时也表明仿真制曲批次间质量稳定性逐渐提高,曲中批次间质量趋于稳定,有助于后期制曲工艺的确定(图3-27)。

图3-27 仿真制曲批次随着发酵条件优化其酶活力指标与含水量指标逐渐接近工厂麦曲标准M1~M7为条件优化初期制曲批次;M8~M14为条件优化后期制曲批次;虚线为工厂麦曲指标值

以仿真曲中制曲技术为基础,参考黄酒麦曲发酵周期中曲表部分理化指标变化情况,经过简单设计及优化,初步明确曲表仿真制曲技术(表3-7)。利用该仿真制曲技术进行8批次模拟制曲,对所有模拟曲中进行理化指标评价及酿酒效果评价,以较全面地分析该仿真制曲技术的模拟度,为后续工作奠定较完善的理论基础。

表3-7 麦曲曲表仿真制曲发酵参数 

注:干燥麦曲是用于留样保存,麦曲成熟期结束后即可用于做酒。

根据初步拟定的仿真制曲工艺,根据麦曲微生物生长情况不断进行温度、湿度及时间等发酵条件优化设计,随着制曲条件优化,仿真制曲产品的理化指标逐渐与工厂麦曲接近且指标值逐渐趋于稳定,一方面进一步验证优化后的仿真制曲工艺初步成熟,同时也表明仿真制曲批次间质量稳定性逐渐提高,曲表批次间质量趋于稳定,有助于后期制曲工艺的确定(图3-28)。

图3-28 仿真制曲批次随着发酵条件优化其酶活力指标与含水量指标逐渐接近工厂麦曲标准

B1~B4为条件优化初期制曲批次;B5~B8为条件优化后期制曲批次;虚线为工厂麦曲指标值

因此,以黄酒麦曲发酵过程中理化与环境因子参数为基础,根据压块麦曲不同部位间微生物组成差异,开发设计出智能化精准仿真制曲工艺,并随着生产测试不断优化改进制曲工艺关键参数,逐步确定相对成熟的麦曲仿真制曲生产工艺。新开发的仿真制曲工艺,借助智能化发酵设备的控制系统,精准控制麦曲发酵参数,推动微生物群落演替,将传统制曲长达60天左右的制曲进程缩短至8天内,显著缩短麦曲发酵周期同时保证麦曲生产质量。在批次间质量对比显示该新型仿真制曲工艺具有批次稳定性,后续可用于黄酒酿造生产。该新型制曲工艺不仅可实现黄酒麦曲发酵从人工操作到机械化智能控制的改造,同时大量解放生产力,提高生产效率及改善生产环境,有利于控制麦曲批次间质量,增加麦曲生产的稳定性。