一、糖蜜酒精發酵的工藝
糖蜜酒精發酵方法主要有間歇發酵法和半連續發酵法及連續發酵法等工藝。
(一)間歇發酵
間歇發酵是指全部發酵過程始終在一個發酵罐中進行的發酵方式。該方法的特點是操作簡單,生產管理方便,但酒母始終處在一個變動的環境中,活力逐漸喪失。此法多為小型酒精廠采用。
根據投料和滿罐方式,間歇發酵法有以下幾種方法。
1.一次添加間歇發酵法
該方法的主要特點是一次性投料,接種,發酵過程中糖分濃度逐漸下降,酵母在不穩定環境下發酵。
(1)工藝流程
發酵罐→清洗→滅菌→接種→進糖液→發酵
(2)操作要點
①將發酵罐清洗幹淨後,空罐100℃保壓滅菌0.5~1h,通入無菌空氣保壓冷卻到30℃。
②通過已滅菌的接種管道,加入8%~10%酒母到發酵罐。
③將經稀釋、酸化後的基本糖液(25~28°Bx)加熱至100℃,保溫30min,冷卻到28~30℃,再用硫酸調pH至4.5左右,然後用此糖液流加至滿罐。
④通風混合均勻後開始發酵,發酵溫度28~35℃,當發酵溫度升至30℃後開冷卻水控製發酵溫度在規定範圍內,發酵時間36~48h,即成熟。此間要打開CO2回收閥,進行CO2回收。
(3)注意事項
①溫度:發酵最高溫度應控製在32~35℃,最低溫度維持在28~30℃。發酵溫度太高,酒母活力下降,而產酸菌易繁殖;溫度太低,發酵遲緩。
②pH與酸度:糖液酸度較低,要在酒母稀糖液中加入硫酸,調整酸度到67mmol/100mL。加入基本糖液發酵後,發酵醪在發酵前pH4.6~5.0,發酵後pH為4.2~4.6,酸度不宜升高。如果因染菌,以致pH下跌至4.0以下,發酵效率下降。在高酸發酵工藝中pH在3.2~3.7。
③濃度:正常的酒母醪濃度一般為15~16°Bx,基本糖液為25~28°Bx,以使酒精濃度(酒精分數)達到7.5%~9%,同時可以保證設備的利用率。若醪液濃度下降,就會使設備利用率降低;如果用40°Bx以上濃醪發酵,由於黏度大,並受酵母耐酒精能力的限製等,故生產上較少使用。在發酵結束時,成熟醪液濃度為8.5~9.5°Bx。
④發酵時間:糖蜜原料酒精發酵一般在36~48h,對於稀醪液發酵,發酵周期約為36h,然而濃醪發酵則需48h。不同來源的糖蜜發酵時間有較大差別。
⑤ 發酵狀態:在有的發酵過程中,液麵會形成一層“被蓋”(“泡蓋”)。一般來說,泡蓋翻動激烈表明發酵旺盛。在發酵時甚至出現發酵過於旺盛,泡沫夾帶醪液溢出槽(池、罐)外的現象。
2.分批添加間歇發酵法
該方法的主要特點是在發酵過程中采用分批添加稀糖液至滿罐的辦法,全過程盡量保持發酵醪中糖分濃度一致,使酵母在相對穩定條件下發酵。
分批添加法是先在發酵罐中,加入10%~20%的成熟酒母,並分三次或更多次添加基本稀糖液,第一、第二次分別添加發酵罐有效容積20%的稀糖液,每次添加後通風1h。第三次則添加發酵罐有效容積40%~50%的稀糖液,添加後通風15~20min。當糖度降至5.5%~6%時,才開始添加基本稀糖液,添加後醪中濃度上升到7.5%左右,最後一次糖液的添加應保證成熟醪酒精度在8.5%~9%。發酵溫度控製在30~35℃,發酵時間36~45h。
3.連續添加間歇發酵法
該方法的主要特點是基本稀糖液按一定的速度連續加入發酵罐,直至滿罐。當流加速度適當,發酵醪的濃度基本一致,促使酵母保持旺盛的發酵能力。
連續添加法是先將發酵醪總量20%~30%的成熟酒母加入發酵罐。再加入數量相等的酒母稀糖液(濃度14%),通風培養2h,使發酵醪濃度降至7.0%~7.5%。開始連續流加濃度為33%~35%的基本糖液,保持發酵醪濃度在10%左右。流加至滿罐。控製發酵溫度33~34℃總時間1520h,發酵醪酒精含量在9%(體積分數)以上。
4.分割式間歇發酵法
該方法的主要特點是將處於主發酵期的發酵醪,分割一部分到另一發酵罐作為酒母接種,這樣可節省酒母培養時間,但容易染菌。
分割法是將第一隻發酵罐按傳統間歇工藝發酵到主發酵期時,分割1/3或1/2主發酵液到第二隻發酵罐,再用基本稀糖液將兩個罐補滿。第一隻罐發酵完畢後進行蒸餾。第二隻罐進入主發酵期後,又從中分割1/3或1/2主發酵液到第三隻罐,再分別添加稀糖液,如此依次進行下去,即為主發酵分割法。
分割式間歇發酵法可采用一次滿罐法,也可以采用多次滿罐法(分批流加法)。
(二)半連續發酵法
半連續發酵法一般指前期連續發酵,後期間歇發酵的一種混合發酵工藝。該方法的特點是減少了酒母製備工作量,也縮短了發酵時間。
半連續發酵是將製備好的稀糖液和酒母進入第一隻發酵罐,滿罐後,發酵液從第一隻發酵罐溢流進入第二隻發酵罐,待該罐滿後,發酵液改為從第一隻罐流入第三隻罐。第二隻發酵罐的糖發酵完畢後送去蒸餾。第三隻罐滿後,發酵液改流入第四隻罐。如此順次充滿所有的發酵罐。原始稀糖液始終隻流入第一隻發酵罐,且該罐發酵醪始終保持主發酵狀態。
(三)連續發酵法
糖蜜酒精連續發酵的特點是邊進料、邊出料的發酵工藝。在發酵過程中不斷加入新鮮糖液,排出酒分和有害產物,保證流加處於相對穩定的對數生長期,發酵力旺盛,抗汙染能力強,能實現長時間連續發酵,縮短洗罐、空罐滅菌、保壓冷卻時間,提高設備發酵生產能力。
糖蜜酒精連續發酵的方法較多,但常用的有多級連續發酵法、酵母循環使用的多級連續發酵法、通氣攪拌多級連續發酵法等。
1.多級連續發酵法
(1)工藝流程與操作要點 該方法是在一組串聯的發酵罐中進行。通常采用9~10個罐串聯,其位置可在相同高度的同一平麵上,也可在不同兩個平麵上,呈階梯式。酒母和基本稀糖液以一定速度連續地流入前兩個發酵罐,發酵時醪液從1#發酵罐上部沿流通管流入2#發酵罐底部,再經2#發酵罐上部流入3#發酵罐底部,這樣順次連續流動。成熟醪從最後的發酵罐中連續排出,送去蒸餾。
多級連續發酵法可分為單濃度連續發酵法和雙濃度連續發酵法兩種。
①單濃度糖蜜酒精連續發酵法:酒母培養和連續發酵醪的糖液均采用同一種濃度,一般為22%~25%(體積分數)。
工藝流程。
該工藝把1~2#發酵罐作為酒母增殖罐。在酒母增殖罐中裝有無菌空氣管,並設有冷卻裝置。有的酒母罐和發酵罐頂部設有消泡劑入口。
操作要點:把原糖蜜從貯罐泵入高位罐,經過稱量後流入糖蜜酸化罐;在酸化罐中加入H2SO4、防腐劑等,通過除渣器除去沉澱後進入暫貯罐;在暫貯罐中加入營養鹽,經糖蜜稀釋器稀釋後即可得到濃度為22%~25%(體積分數)、酸度為3~4、加有青黴素1U/mL或0.004%的五氯苯酚鈉的稀糖液;隨後進入酒母罐或發酵罐,至最後一個發酵罐時發酵成熟。
②雙濃度糖蜜酒精連續發酵:雙濃度糖蜜酒精連續發酵酒母培養和連續發酵醪的糖液采用不同濃度,酒母培養采用低濃度糖液,濃度為12%~15%(體積分數),基本糖液采用高濃度糖液,濃度為32%~35%(體積分數)。
在此流程中兩個流加罐首先並聯,隨後三個發酵罐串聯,最後兩發酵罐交替使用,兩個流加罐的總容積應是全部發酵罐組總容積的35%~50%。
操作要點:前幾個步驟操作與單濃度流程相同;從暫貯罐出來的糖液需經兩個稀釋器進行稀釋,分別製備酒母和發酵稀糖液;通常酒母和基本稀糖液連續均勻地同時流入流加罐,接種量為50%左右;酒母和基本稀糖液流加量控製,應保證罐中醪液體積分數為8%~9%,酒精度為7%左右。從流加罐出來的醪液順次流入後麵的發酵罐,直至末罐發酵結束,送去蒸餾。