生料釀酒工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.生料釀酒工藝研究學(xué)生姓名：陳曉敏 指導(dǎo)教師：海洪，張會(huì)香，王秀麗摘要：論述了淀粉的糖化機(jī)理、生料釀酒的原理、工藝過程、酒曲的配方及生料釀酒在我國的發(fā)展情況。生料釀酒較傳統(tǒng)的釀酒工藝過程簡單、節(jié)約能源、便于工業(yè)化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：糖化; 生料釀酒; 酒曲; 生淀粉Technology of liquor-making with uncooked materialsStudent:CHEN-Xiao-MinTeacher: Hai hong, ZHANG Hui-xiang, WANG Xiu-liAbstract :Abstract: this paper discusses the mechan

2、ism of starch saccharification, the principles of wine brewing with uncooked materials, the technological process, could in wine brewing with uncooked materials formulation and development of our country. Raw mealWine than traditional wine making process is simple, energy saving, convenient for indu

3、strial production.Key words:mash; Raw wine; Could; Raw starch前 言生料釀酒就是微生物利用生淀粉直接進(jìn)行生長、繁殖及代謝的過程。在這個(gè)過程中，首先微生物利用自身所產(chǎn)的生酶將生淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖，提供微生物生長、繁殖所需要的能量，同時(shí)在酒化酶的作用下，將葡萄糖轉(zhuǎn)化成酒精，排出細(xì)胞外的過程。生料釀酒工藝與傳統(tǒng)發(fā)酵酒精工藝比較，具有節(jié)約能源，提高出酒率，操作簡便，便于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為我國白酒（酒精）工業(yè)發(fā)展的方向。全球性的能源危機(jī)，使生料釀酒項(xiàng)目的研究愈來愈迫切。自20世紀(jì)20年代Stamberg等人提出淀粉酶能水解4%-10%的小麥

4、生淀粉以來，各國科學(xué)家在此方面做了大量的研究工作。本文分別以大米、小麥、玉米為原料，采用正交實(shí)驗(yàn)的方法研究生料釀酒工藝，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為：不同的淀粉質(zhì)原料酒精發(fā)酵的能力不同，在相同的條件下，大米的發(fā)酵能力最強(qiáng)，玉米次之，小麥最差。菌種的加量與淀粉質(zhì)原料的發(fā)酵率有關(guān)，但并不意味菌種加量愈多，淀粉質(zhì)原料的出酒率愈高，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)菌種加量以1%為宜。料水比例（淀粉濃度）與原料出酒率有關(guān)，以14%為宜。這與淀粉濃度在13%-16%時(shí)底物與產(chǎn)品對(duì)菌種的抑制最小的結(jié)論一致。生料濃醪酒精發(fā)酵工藝是否合理，有待進(jìn)一步研究。介質(zhì)的PH值與淀粉質(zhì)原料的出酒率亦有一定的關(guān)系，PH=4時(shí)淀粉質(zhì)原料的酒精發(fā)酵率最高，這就

5、說明生料釀酒的效率與糖化酶的活力有關(guān)，我們知道PH=4是糖化酶的最適作用的PHE值。測定每日酒精的產(chǎn)量，提出酒精發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)模型，為工業(yè)化生產(chǎn)酒精提供了理論依據(jù)。通過模擬實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，單一的淀粉酶并不能水解生淀粉，與糖化酶一起使用，其水解力達(dá)到單一糖化酶效率的F倍，這說明簡單地利用淀粉酶、糖化酶及活性干酵母復(fù)配生料發(fā)酵劑是不可取的，生料釀酒之所以能提高原料的出酒率3-5倍，原因在于群微共酵。本文旨在為推動(dòng)生料釀酒技術(shù)的普及提供理論指導(dǎo)。1 實(shí)驗(yàn)原理1.1 生料釀酒原理利用大米中富含的淀粉發(fā)酵釀酒，通過各種酶的作用，將淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，然后經(jīng)過酒母的發(fā)酵作用，將可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化成酒精，生料釀酒的

6、關(guān)鍵是酒曲，酒曲既要能將生淀粉轉(zhuǎn)化為糖，同時(shí)又要將糖轉(zhuǎn)化為酒精。生料釀酒就是釀酒的原料不需要蒸熟，直接用生料就能把淀粉轉(zhuǎn)化成糖，再轉(zhuǎn)化成乙醇。只要含有淀粉的物質(zhì)或含糖的物質(zhì)都能轉(zhuǎn)化成乙醇即食用酒精。除了大米外，其他糧食都需要粉碎。要想用生料釀出的白酒口感好，必須搭配好釀酒的原料。高粱釀酒香，但出酒少。大米出酒多，但不夠暴。玉米出酒率僅次于大米。但小酒廠因沒有脫胚機(jī)械，故釀出的酒就有玉米味。小麥釀出的酒適合大眾口味 ,但受資源限制,大麥釀味道很好,所以搭配好釀酒原料才是關(guān)鍵,一般根據(jù)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的糧食和當(dāng)?shù)厝丝诟羞m當(dāng)搭配,工藝:原料 粉碎 水糖化酶活性干酵母生香酵母攪拌封口發(fā)酵蒸餾成品1.2 總酸度測

7、定原理食品中的有機(jī)弱酸用標(biāo)準(zhǔn)堿液進(jìn)行滴定時(shí)，被中和生成鹽類： RCOOH+NaOHCH3COONa+H2O以酚酞作為指示劑，滴定至溶液顯淡紅色，30s不褪色為終點(diǎn)。根據(jù)所消耗的標(biāo)準(zhǔn)堿液的濃度和體積。計(jì)算出樣品中酸的含量。1.3 總酯測定原理先用NaOH中和酒樣中的酸性物質(zhì)，然后加入過量且定量的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液使之與酒樣中的酯類起皂化反應(yīng)： CH3C00C2H5+Na0HCH3COONa+C2H5OH剩余的堿再用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，根據(jù)皂化反應(yīng)所消耗堿量計(jì)算酯類總量。1.4 甲醇測定原理甲醇在磷酸酸性條件下，被高錳酸鉀氧化為甲醛。過量的高錳酸鉀及在反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化錳被草酸硫酸溶液除去。然后

8、，加入無色的品紅亞硫酸試劑，使之與氧化生成的甲醛作用生成藍(lán)紫色醌形色素。根據(jù)顏色深淺與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較定量。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 材料、試劑與儀器2.1.2 實(shí)驗(yàn)原料1糖化酶 北京奧博星生物技術(shù)有限公司。2活性酵母 廣州丹寶利公司3生香酵母 湖北安琪酵母股份有限公司產(chǎn)。4大米 要求顆粒飽滿，無霉變，無雜質(zhì)，大米淀粉含量69%5細(xì)菌培養(yǎng)基、酵母培養(yǎng)基2.1.3 主要試劑1%檸檬酸； 0.01 mol/L NaOH 溶液； 1%酚酞； 0.05% mol/L 硫酸溶液；甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液；甲醇標(biāo)準(zhǔn)使用液。細(xì)菌培養(yǎng)基 （牛肉膏：蛋白胨：氯化鈉：瓊脂=1.5：5 : 2.5 : 9）酵母培養(yǎng)基 （酵母浸液：蛋白胨

9、：葡萄糖：瓊脂=1 : 2 : 2 : 2）高錳酸鉀磷酸溶液：稱取3克KMnO4，加入15毫升H3PO4(85%)與70毫升水的混合物中，溶解后加水至100毫升，貯于棕色瓶內(nèi)，為防止氧化能力降低，保存時(shí)間不宜過長.草酸硫酸溶液：稱取5克H2C2O4或7克H2C2O42H2O，溶于H2SO4(1:1)中至100毫升品紅亞硫酸溶液：稱取0.1克堿性品紅研細(xì)后，分批加入共60毫升80的水，邊加入水邊研磨使其溶解，用滴管吸取上層溶液過濾于100毫升容量瓶中，冷卻后加人10毫升10%Na2SO3溶液，1毫升濃HCI，再加水至刻度，充分混勻，放置過夜，如溶液有顏色，可加少量活性炭攪拌后過濾，貯于棕色瓶中，

10、置暗處保存，溶液呈紅色時(shí)，應(yīng)棄去重新配制。2.1.4 主要儀器旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-52AA（上海亞榮生化儀器廠）、SPX-25B型生化培養(yǎng)箱（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠）、數(shù)顯恒溫水浴鍋、紫外分光光度計(jì)、恒溫培養(yǎng)箱、手持糖度計(jì)、酒精計(jì)、電子天平、三角瓶、粉碎機(jī)、酸堿滴定管、冷凝管等。2.2 實(shí)驗(yàn)方法2.2.1 大米生料釀酒工藝大米生料釀酒基本工藝路線如下所示：原料 粉碎 水生料酒曲糖化酶活性干酵母生香酵母攪拌封口發(fā)酵蒸餾成品取粉碎后的大米（40目以上）100g，兩份，再取500mL三角燒瓶兩個(gè) ，各加300mL水，然后將稱好的大米加入其中，充分?jǐn)嚢?，?的檸檬酸調(diào)pH值4.0-5.0，溫度控制在2630。

11、按糧、酶比例加入0.3%的糖化酶，同時(shí)加入0.2%的活性干酵母和0.1生香酵母，攪拌均勻，做到不成團(tuán)，不起疙瘩即可，封閉進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度30，發(fā)酵期控制為8天。發(fā)酵前期每天攪拌一次，使發(fā)酵瓶底部的原料與糖化、發(fā)酵劑充分接觸，均勻徹底發(fā)酵，使所有淀粉能充分利用。發(fā)酵中期，攪拌醪液時(shí)一定要注意封閉隔氧。攪棒要清洗干凈，以免發(fā)酵醪液染菌，升酸較快、較大，影響出酒率。發(fā)酵后期，不宜頻繁攪拌，以減少酒精分的揮發(fā)損失。發(fā)酵完畢，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，將酒蒸出，酒精度在4050之間；掐去酒頭（前45mL），取酒，去尾（30以下的酒）。2.2.2 大米生料釀酒過程監(jiān)控發(fā)酵前期，進(jìn)行一次染菌情況檢查；發(fā)酵中期，每天

12、一次酒精度、總酸度及糖度的檢測；發(fā)酵后期，每兩個(gè)小時(shí)檢測一次酒精度、總酸度及糖度。發(fā)酵液的成熟檢查：眼看液面料糟是否都沉入瓶底，醪液由渾濁變清，發(fā)酵終止醪液呈淡茶色，整個(gè)發(fā)酵醪液呈靜止?fàn)顟B(tài)，無氣泡現(xiàn)象；聞?dòng)惺鏁车南阄逗蜎_鼻的香味逸出；口嘗微酸不甜。成熟度理化檢測指標(biāo)見表2-1。表2-1 理化檢測指標(biāo)檢測項(xiàng)目酒精度(%)還原糖總酸指標(biāo)9120.350.50成品檢驗(yàn)：感官無色透明，無沉淀，無懸浮物；香氣具有本產(chǎn)品固有的香氣；口味味醇和，凈爽，無邪雜味； 總酯、總酸和甲醇含量測定。2.2.3 檢測方法2.2.3.1總酸度的測定NaOH的標(biāo)定：精確稱取0.6克的基準(zhǔn)物鄰苯二甲酸氫鉀，于250mL錐形瓶

13、中，加50mL蒸餾水溶解，加酚酞2滴作指示劑，用配置的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至顯淡紅色，30秒不退色，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)，利用公式計(jì)算出氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度：C氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度；M基準(zhǔn)物鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量；V1-滴定時(shí)所消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積；V2空白試驗(yàn)所消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積?？偹岫鹊臏y定：對(duì)于酒類物質(zhì)，混勻樣品直接取樣準(zhǔn)確吸取已制備的濾液15mL于250mL錐形瓶中滴加2滴酚酞作指示劑，用0.1molL氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液顯淡紅色，30秒不褪色，記錄消耗0.1molL氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的量，利用下公式計(jì)算總酸度。其中：X總酸度；C氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；V消耗氫氧化鈉

14、標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；M樣品的體積，mL；V0樣品稀釋液總體積；V1滴定時(shí)吸取樣品液的體積；K=0.06。2.2.3.2總酯的測定取酒樣12.5mL(V3)，注入250m1具塞錐形瓶中，加2-3滴酚酞作指示劑，用0.1mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液微紅，30秒不褪色準(zhǔn)確加入0.1mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液12.5mL搖勻，加塞在水浴上回流30分鐘，用0.05mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(用標(biāo)定后的0.1mol/L的NaOH標(biāo)定)滴定至溶液紅色剛褪。按下式計(jì)算總酯含量：總酯(g/L以乙酸乙酯計(jì))=式中：C1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；C2硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；V3酒樣的體積，mL

15、；V4滴定消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL。2.2.3.3甲醇的測定（1）甲醇標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備吸取0.0，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00mL甲醇標(biāo)準(zhǔn)使用液(相當(dāng)于0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0mg甲醇)分別置于25mL具塞比色管中，并加入0.5m1 60不含甲醇的乙醇溶液。各加水至5mL，再依次各加2mL高錳酸鉀磷酸溶液，混勻，放置10min，各加2mL草酸硫酸溶液，混勻使之褪色，再各加5mL品紅亞硫酸溶液，混勻，于20以上靜置0.5h，用2cm比色皿，以零管調(diào)節(jié)零點(diǎn)，于波長590nm處測吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。（2）樣品甲醇含量的測定根據(jù)樣品中乙醇濃度適當(dāng)取樣(乙醇濃度

16、30%取1.0mL，40取0.8mL，50取0.6mL，60取0.5mL)，置于25mL具塞比色管中。加水至5mL按標(biāo)準(zhǔn)曲線再依次加2mL高錳酸鉀磷酸方法，測波長590nm處吸光度值。按下式計(jì)算樣品甲醇濃度：甲醇(g100mL)= 式中：C測定樣品中甲醇的含量，mg；V5樣品體積，mL3 結(jié)果與討論3.1 發(fā)酵期間各指標(biāo)檢測3.1.1 糖度發(fā)酵期間的糖度檢測結(jié)果如表3-1所示：表3-1-1 糖度檢測數(shù)據(jù)表測底日期總糖度2016/6/362016/6/462016/6/572016/6/655555發(fā)酵過程的總糖度大致是成下降狀態(tài)，符合實(shí)驗(yàn)要求。3.1.2 酸度發(fā)酵期間發(fā)酵液的酸度檢測結(jié)果如圖3

17、-2所示：表3-1-2 酸度檢測數(shù)據(jù)表測底日期酸度測定NaOH用量酸度值2016/6/36.2ml0.203%2016/6/46.0ml0.197%2016/6/55.9ml0.194%2016/6/66.5ml0.213%6.5ml0.213%6.9ml0.226%6.0ml0.197%7.7ml0.246%3.1.3 酒精度發(fā)酵期間的酒精度測定數(shù)據(jù)如表3-1-3所示：表3-1-3 發(fā)酵期間酒精讀測試數(shù)據(jù)表測底日期酒精度2016/6/392016/6/482016/6/572016/6/655555發(fā)酵期間的酒精度與發(fā)酵時(shí)間吾明顯線性關(guān)系，說明測試過程存在些許問題。3.2 成品酒各指標(biāo)檢測成

18、品就的指標(biāo)檢測包括多方面：總酸度的檢測、總酯的檢測、甲醇含量的檢測、酒精度的檢測等，本次實(shí)驗(yàn)也就從上述的四個(gè)方面來進(jìn)行對(duì)成品就的指標(biāo)檢測，看看實(shí)驗(yàn)做出來的成品就能夠達(dá)到一個(gè)怎樣的標(biāo)準(zhǔn)，其檢測結(jié)果如下：3.2.1 酒精度成品酒的酒精測試結(jié)果如表3-2-1所示：表3-2-1 成品酒酒精度檢測數(shù)據(jù)表測試樣品酒精度成品酒1653.2.2 總酸度成品酒的總酸度測試數(shù)據(jù)如表3-2-2所示：表3-2-2 成品酒總酸度檢測數(shù)據(jù)表測試樣品酸度測定NaOH用量酸度值成品酒765ml0.25%3.2.3 總酯 成品酒的總酯的檢測數(shù)據(jù)如表3-2-3所示表3-2-3 成品酒總酯檢測數(shù)據(jù)表成品酒測定項(xiàng)目結(jié)果數(shù)據(jù)總酯測定0.577g/l3.2.4 甲醇含量正