一種利用微生物快速催熟白酒的方法及其裝置的製作方法

2023-05-02 21:21:56

專利名稱:一種利用微生物快速催熟白酒的方法及其裝置的製作方法
本發明涉及酒精型酒陳釀和催熟中利用微生物使新的白酒中有害成份快速進行生化作用而能變成有益成份的催熟白酒的方法及其生化反應裝置。
一般所有剛釀造出的新的白酒(簡稱新酒)包括名優麯酒，都需要經過一年以上的陳釀才能飲用。陳釀時間愈長，酒色愈澄清、酒質芳香濃鬱，酒味柔和佳口。但是，長時間地陳釀，生產周期長，酒的自然蒸發耗損也大，還需要龐大的酒庫和許許多多貯存設備，導致資金的大量積壓和佔地越來越多，還不能滿足日益增長的需要。
公知的減少陳釀和催熟酒精型酒的方法是採用冷、熱加工;加壓、減壓;通入能促進酒成熟的某些媒觸劑如微量氧氣、氧化鋁、櫟木或櫟木汁等，也有用超聲、高頻各類射線輻射等處理，使酒內的有害成份，例如醛類，雜醇油等有害成份進行氧化還原，發生酯化或分解而使酒成熟。這些處理方法效果並不明顯，特別是不穩定，許多酒在處理後會出現有害成份逆轉，有些處理方法設備昂貴，還對操作者有危害，例如射線，高頻實際使用價值不大。
一九七六年民主德國專利號119614「酒精型酒超聲處理」一文中介紹了在有香味的材料;例櫟木浸入新酒中後，對酒進行超聲處理來加速催熟。這種處理方法實際效果不明顯，時間也縮短不多。
一九八四年蘇聯專利號1035539A介紹「Cognac白蘭地陳釀加速劑」是採用低的分子重量的櫟木汁、木質酮、芳香醛、芳香酯和鞣酸等媒劑，加入新酒中，陳釀時間比原來縮短5-6倍。經過這種處理的酒，還需要用矽膠清除酒中懸浮雜質。
減少陳釀和加快催熟酒精類酒，特別是白酒包括名優麯酒，含酒精濃度高達55～60%，除用上面物理，化學方法外，人們也普遍研究著利用生物工程的方法。但是一些能用在酒陳釀或催熟的微生物菌種，菌株，例如葡萄黴菌和一般的酵母菌株只能耐15%左右的酒精度，酒精濃度再高一些微生物就難以生長，在酒精度50%以上就幾乎全部死亡。因此，其縮短酒令，快速，優質地催熟白酒，一直是釀酒行業亟待解決的問題。
本發明在於提供一種經過特殊處理的微生物，能很快地催熟白酒的方法和裝置。該方法特點是選用產酯和產酒能力高的酵母菌株，經過反覆馴養，增加其耐酒精能力，能通過透析和包埋型式，將該菌株置於較高酒精度白酒內，仍能保持生物酶的催化作用，在短時間內將酒中的有害成份轉變為有益成份。而其裝置是利用包埋特性而設計固定化床和流態床生物反應器，並使其能連續操作和生產。
現轉入對本發明的詳細介紹，利用微生物快速催熟各種白酒，是依據生物細胞內含有的各種酶系，它們能在常溫常壓下催化新酒中的各種酶系和有害雜質，特別是對人體有害的成份，例如新酒中的醛類有刺眼睛辣喉嚨，衝頭腦，雜醇油過多使人喝了頭腦發脹，甲醇會引起慢性中毒。微生物可使醛類快速氧化生成相應酸、酸與醇反應生成相應的脂，使轉變成芳香濃鬱，口味醇和的有益成份，使酒具有不同的香型。本方法利用這種微生物特性而選用產酯或產酒精高的酵母菌株H-2、H-3、S-2 S-12、S-6、S-8、S-16，其中產酯和產酒精能力都較強的有酵母菌株H-3、H-2、H-6、S-2、S-6、S-7、S-8，經過多次馴養，然後用置於透析袋中或包埋材料包埋後，就可利用來對各種白酒進行催熟處理。(酵母菌株H-2、S-2等屬於Hansenula氏酵母菌。)以上酵母菌株是從生產優質酒成熟的酒酪中採樣，通過增殖，分離和篩選而得到的。
增殖，是採用微酸性麥芽汁液體培養基(PH4.5-5)，以獲得所需要的菌種。因為在偏酸性環境下細菌繁殖受到限制，黴菌也不易生長，只有酵母菌適宜在偏酸性的液體培養基中迅速生長。具有操作如下，將50毫升麥芽汁培養基裝入100毫升三角瓶中，調到Hp4.5-5，用常規滅菌、冷卻後將上述酒秤5克投入此培養基中，在28-30℃培養48小時後，觀察結果，酵母菌佔大多數。
純種分離是取麥芽汁瓊脂培養基加熱融化，冷卻到50℃左右，用無菌吸管在無菌操作下，吸取增殖培養液0.1毫升加入此基，搖勻後，倒到無菌培養皿中，攤平，待冷卻後，在28-30℃保溫箱內培養24-28小時。觀察菌落生長的情況，挑選菌落較大，香味濃的乳白色菌落。另取麥芽汁瓊脂平皿，取增殖液進行劃線分離，培養條件同上。接入試管斜面培養後取生長豐滿的放入冰箱內，留作產酯和產酒精的試驗用。
篩選分初篩和復篩試驗。初篩是將上面選出的菌株分別接入製備好的經常規滅菌，冷卻的麥芽汁培養液(加10%蔗糖混合液)15ml內，放入28-30℃保溫箱內，培養48-72小時，測定酯和酒精的含量。
以上獲得或選取的酵母菌株有H-2、H-3、S-2、S-12、S-6、S-16，其中產酯和酒精能力都較強的有H-3、H-2、S-2、S-6、S-8。對這些菌株在同樣麥芽汁培養基和蔗糖的混合液中進行復篩試驗，進一步確定產酒和產酯能力最好的待馴養用。在28-30℃下培養48小時，取出秤重。用失重和感官的方法測定酯和酒精的生產情況。凡是香氣突出的，表明產酯能力高，其結果見表一。
備註其中+++、++、+、-分別表示最優，優，良，一般。
表2表示微生物細胞對各種糖的利用。+++、++、+、-與上述表示相同，麥芽糖雖不及葡萄糖的利用好，但麥芽糖有多種營養對微生物強壯有利，所以本發明培養基選用麥芽汁。
在對白酒進行微生物催化之前，必需對上述所選的酵母菌株H-2等進行馴養，它是提高菌株耐酒精能力重要步驟之一。具體操作如下配製含酒精度不同的麥芽汁液體培養基，然後將上面分離和篩選獲得的菌株H-2、H-3、S-2等分別接入含有5%、10%、15%酒精濃度的麥芽汁培養基中，在28～30℃保溫箱內培養24～48小時，觀察有無氣泡發生，底部有無白色沉澱和液體表面有無菌膜形成。這些現象表現該菌種能否在含有15%酒精度的培養液中生成。
表三，表示在5%、10%、15%酒精度下，48小時酵母菌株H-2、H-3、S-2、S-6、H-6、S-7、S-8的耐酒精能力情況其中++、+、-分別表示優、良、一般。
為了更好地提高酵母菌株的耐酒精能力，馴養一般在三次以上。所得的抗酒精能力強的酵母菌株H-2Ar、H-3Ar、S-2Ar、S-6Ar、H-4Ar、H-8Ar，待透析或包埋催化各種的酒用。
透析法催化白酒是一種非固定細胞的催化，它將馴養過的酵母菌株H-2Ar、H-3Ar等分別接於已滅菌過的麥芽汁瓊脂斜面試管中，在28～30℃培養48、60、72小時，觀察菌態長足，酶系成熟其中培養時間為60～72小時更好，並將產酯和產酒精能力不同互混把混合後的菌泥括入準備好的透析袋中，封住袋口，即可放入新酒中進行催熟處理。分別18、24、48、72小時，並重複進行30餘次，其平均結果與原酒比較其結果見表四、表五。
通過表四、五所示的24、48、72小時透析法處理的白酒，總脂提高較多，甲醇和雜醇油下降較明顯，其中以24和48小時處理情況較好，時間再長效果下降。表六表示不同菌量的活細胞透析處理結果比較，說明菌量在1.5克左右效果比較好。菌的存活率情況測定;分別將18、48、72小時對58～60%酒精度新酒中處理過的菌泥，放入含有玻璃球的20ml無菌水中，振動5分鐘，製成懸浮液，用血
球計算器計算每毫升中細胞總數。同時將溶液0.1ml塗在平板上，在28～30℃培養24～84小時，數出平板上的菌落數，該菌落數與懸浮液中細胞數之比即為存活率;其結果如表七所示。
表七說明透析法催熟白酒時間在24～48小時酵母菌株活細胞存活率也比較高。所以透析法處理白酒的時間最好24～48小時。
透析法熟催白酒的效果顯著，經過短短24～28小時處理，其處理過酒的質量達到自然陣釀二年以上的水平。除了用上面表五常規的方法測試外還做了氣相色譜分析，見表八。
這是8406酒原酒和處理後酒各種指標平均值比較，其中甲醇和雜醇油異戊醇等下降，乙酸、乙脂、己酸乙脂等上升。
處理白酒經評酒專家品嘗酒味入口醇和綿軟、酒香、色仍保持清幹，也認為已達到自然陣釀二年左右的標準。
但是，透析法應用受到菌株中活細胞死亡的限制。為此，我們進一步考慮和研究固定化細胞的方法，使活細胞在處理新酒的過程中死亡減小到最少。我們採用的是固定化的方法中的一種，即包埋法。它是把已經馴養過的酵母菌株，再經培養，包埋於包埋材料中，組成包埋劑來處理白酒的方法。把包埋劑裝入反應器內，經多次對白酒進行催化試驗，效果極好。這樣的細胞可以反覆使用，利用率大大提高，同時為生產連續化和自動化打下基礎。
包埋法細胞的製備是將已馴養過的酵母菌株分別培養於0.3%的酵母膏，0.5%蛋白腖的麥芽汁培養基中，在28℃～30℃培養24～48小時或72小時，培養液用離心機(3000轉/分)分離10分鐘，傾除上面的清液，用生理食鹽水洗1～2次(每次用離心機分離)，然後用清液生理食鹽水製備固定化細胞，製成2×103-2×1010個/毫升的細胞懸浮液，放入冰箱備用。
包埋材料必須選用無毒、無嗅、無異味、無腐蝕的，另外還要對人的皮膚及消化道均無任何刺激損害的。這種材料有瓊脂、明膠、海藻酸
鈉、角叉菜膠、二醋酸纖維、聚乙酸乙稀脂等，我們主要選用瓊脂、明膠、角叉菜膠和海藻酸鈉作包埋材料，以角叉菜膠、海藻酸鈉最佳。
把製備好的固定化細胞混合於上述各種包埋材料中，待使其凝固後，就可製成各種顆粒狀包埋劑，顆粒以園形為最好。選取某種包埋劑放到生化反應器反應區中，即可實現對新酒的催熟的連續處理。
本發明於是提供了一種利用包埋劑催熟白酒的反應裝置，它包括一個生化反應器和二個儲存桶。生化反應器主要由相套的內外管組成，內管中裝包埋劑，其兩端分別與二個儲存桶相連，內管與外管之間的空間形成一個夾套，其兩端用檔圈密封，夾套通過外壁上的兩個開孔與恆溫水浴相連。儲存桶用來儲存白酒。在催化過程中白酒由一個儲存桶通過泵或液體自重，經連接管流經內管中包埋劑反應區，白酒在這過程中不斷被包埋劑中菌株催化，然後流到另一個儲存桶，這樣不斷重複最後把白酒催熟。
反應器的內管和外管可以用金屬、非金屬或其它材料製成。例如不鏽鋼，有機玻璃，陶瓷等。為節約場地，反應器的長邊一般垂直於地面，也可以不垂直地面，甚至長邊平行於地面。
圖一 包埋法催熟白酒生化反應裝置示意圖。
圖二 二個生化反應器組成的循環型反應裝置示意圖。
圖一的生化反應裝置具體有一個產物儲存桶(1)，一個底物儲存桶(2)，它們基本上做成園形的，一個生化反應裝置(3)，一個泵(4)，一個恆溫水浴(5)。產物儲存桶上有灌注新酒的開口(6)灌注後可以用蓋子蓋住，其下端有一個出口(7)通過管子與生化反應器的進口(8)相通，管子上設閥(9)控制流入反應器的流量，反應器主要由兩個相套的內管(21)和外管(22)組成，其內外管中間形成夾套(23)從恆溫水浴送入的水能在夾套中流動，水從進口(20)流入，從出口(19)流出，反應器入口處有一蓋子(10)使反應器與外界隔離，蓋子下裝一個均勻帶孔的板(11)，當使酒液通過時均勻地進入內管的生化反應區而與包埋劑(12)作用，包埋劑的兩端有篩網〔13〕〔14〕來支持和限制包埋劑的運動範圍，經過包埋劑的白酒最後從出口〔15〕流到產物儲存桶。處理好的白酒從產物儲存桶下面的出口〔18〕放出或直接裝瓶。恆溫水浴為反應器提供必要的反應溫度、酵母菌株處於較低的溫度，其催化速度較慢，溫度太高菌株又會受到損傷，一般水浴循環水的溫度控制在10℃～15℃為宜。
圖二由二個生化反應器〔3〕和〔3′〕互相串聯構成固定床和流態化床催熟白酒的裝置，其中流態化床優點是使包埋劑始終處於懸浮狀態，固定化細胞與酒液接觸面大，有利於提高催化效率，縮短催熟時間。酒是從產物儲存桶〔2〕的底部出口〔7〕，由泵〔5〕通過管子從反應器〔3〕的下部流入反應區，再由反應器〔3〕的上部由管子送到反應器〔3′〕頂部流過反應區，最後返回產物儲存桶。這種反應器也可以做成2個以上互相串聯，酒可以在各個反應器內連續催化循環，大幅度提高酒的生產率。
利用包埋法催熟白酒的裝置操作過程是，首先啟動恆溫水浴，使恆溫水冷卻內管到規定溫度，打開反應器上蓋裝包埋劑於反應區內管內，然後封住上蓋，把新酒裝入底物儲存桶，打開底物儲存桶的閥門，酒從底物儲存桶經反應區包埋劑流到產物儲存桶，然後由泵輸回底物儲存桶，這樣不斷重複24～48小時，新酒就催熟。表九列出，用不同菌令的固定化細胞處理「口子」酒的比較表。表中「對照」是指原酒的總酸，總酯等數據。
從表九可以看出菌令分別為24、48、60、72小時的固定化細胞(組成包埋劑)作用效果不相同，其中以菌令60～72小時最好。菌令短催化作用小，菌令太長對甲醇等作用減慢。
表十表示用固定化細胞處理白酒不同時間的結果。
固定化細胞催熟白酒不同時間與原酒對照，可見處理時間24～48小時較好，這種方法處理的酒經品嘗也證明，從色、香、味三方面都已達到自然陳釀2年以上的麯酒。
採用包埋法處理白酒，催化時間大大縮短，外界汙染小，損害也小，固定化細胞經包埋後避免了高濃度酒精對細胞(菌株)的損失，延長了菌株的使用壽命，可以反覆使用，對連續生產創造很好條件。
本微生物催熟白酒的方法和裝置，可以用於汾香型，茅香型和瀘香型白酒等。具有投資小，周期短，見效快，質量穩定，對製酒行業裝備和結構的改進有重大意義，可收到巨大的經濟效益。
實施例1、瓊脂包埋劑，取已備制好的固定化細胞混合液5ml加入到5%瓊脂20ml攪勻後，倒入無菌培養皿內，凝固後，在無菌操作下，切成3×3mm的小放塊，用生理食鹽水洗2～3次稍風乾水份裝入反應器備用。瓊脂的弱點，強度不夠。
實施例2，明膠包埋法取固定化細胞混合懸浮液5ml加入到20ml 11%的明膠液中倒入無菌培養皿內，待凝固後在無菌操作下切成3×3mm3的小方塊，加入20ml 0.5%戊二醛液，在15～20℃下膠聯1～2小時，分別用生理鹽水和蒸餾水各洗2～3次。風乾裝入反應器備用。
明膠容易被細胞所分泌的蛋白酶分解。
實施例3，海藻酸鈉包埋劑取固定化細胞混合懸浮液5ml加入到50ml 2.5%海藻酸鈉溶液中，攪拌勻後用φ1.5mm的噴咀滴入2% Cacl2溶液中成型。
海藻酸鈉是一種很好的包埋劑，但它的化學穩定性不夠強。我們就採用1%的多乙烯多胺處理2小時和再用1%戊二醛膠聯1～2分鐘，經過這樣的處理後，它的強度增加了好幾倍。在洗滌後，我們進行了一次乾燥處理，發現強度增強。
實施例4，角叉菜膠包埋劑取固定化細胞混合懸浮液5ml，28℃時加入到50ml 4%的角叉菜膠溶液中，攪勻後，在26℃時用注射器滴入2%的kcl溶液中，即可製得角叉菜膠凝固小株，放入冰箱內作硬化處理，最後除去kcl溶液，用蒸溜水洗2～3次裝入反應器備用，角叉菜膠是一種良好的包埋材料。
實施例5，一種利用包埋法催熟白酒的反應裝置主要由生化反應器和二個儲存桶組成，生化反應器的內管φ18，外管φ22各長1米，內管分別與二個儲存桶相連，內管內裝滿包埋劑，二個儲存桶之間的另兩端與泵連接，泵容量2公斤/小時，內外管的夾套供通恆溫水浴的水。新酒液從上面儲存桶流入反應器的內管，經過包埋劑催化，從下端流入下面儲存桶，再用泵輸送往復，每24小時可以催熟2公斤新酒。
權利要求
1.一種從優質酒成熟的酒醅中採樣，在營養基中培養和篩選得到的酵母菌株H-2、H-3、H-6、S-2、S-6、S-7、S-8等，其特徵在於所說的酵母菌株分別接入含有5%～15%酒精濃度的麥芽汁培養基中馴養，得到經馴養過的酵母菌株，然後採用透析法和包埋法對白酒進行催熟處理。
2.根據權利要求
1所說的催熟白酒的方法，其特徵是馴養的溫度在28℃～30℃，時間為24～48小時。
3.根據權利要求
1、2所說的催熟白酒的方法，其特徵在於所說的馴養一般在三次以上，得到馴養的酵母菌株為H-2Ar、H-3Ar、H-6Ar、S-2Ar、S-6Ar、S-8Ar。
4.根據權利要求
1所說的催熟白酒的方法，其特徵在於所說的透析法是將上述經過馴養的酵母菌株接種於麥芽汁瓊脂中培養，待酶系成熟，放入透析袋中並封口。
5.根據權利要求
1或4所說的催熟白酒的方法，其特徵為在所說的麥芽汁瓊脂中培養菌株的溫度為28℃～30℃，時間為48小時～72小時，其中培養時間為60小時～70小時更好。
6.根據權利要求
1或4所說的催熟白酒的方法其特徵在於所說的以透析法處理白酒的時間為18～70小時/每次，最好24～48小時/每次。
7.根據權利要求
1所說的催熟白酒的方法，其特徵在於所說的歷埋法是把馴養過的酵母菌株分別培養於0.3%的酵母膏，0.5%蛋白腖麥芽汁培養基中，備製成固定化細胞，然後用材料包埋成包埋劑。
8.根據權利要求
7所說的催熟白酒的方法，其特徵為在所說的酵母膏，蛋白腖麥芽汁培養基中培養，溫度為28℃～30℃，時間為24小時～48小時或72小時。
9.根據權利要求
7、8所說的催熟白酒的方法，其特徵在於製備成固定化細胞濃度在2×103-2×1010個/毫升。
10.根據權利要求
1、7、8所說的催熟白酒方法，其特徵為包埋材料有瓊脂、明膠、海藻酸鈉、角叉菜膠、二醋酸纖維、聚乙酸乙稀酯、其中以海藻酸鈉、角叉菜膠為最佳。
11.根據權利要求
10所說的催熟白酒的方法，其特徵在於包埋劑，可以製成顆粒狀、一般以圓形最好。
12.根據權利要求
1、7、11所說催熟白酒的方法，其處理時間為24小時～48小時。
13.一種採用包埋劑催熟白酒的裝置，包含兩個儲存桶〔1〕〔2〕，其特徵在於還具有一個主要由二個相套的內管〔21〕和外管〔22〕組成的生化反應器，內管中裝包埋劑，其上端進口〔8〕和下端出口〔15〕分別與儲存桶〔2〕、〔1〕相通。內外管之間空間形成的夾套〔23〕、其兩端用檔圈〔6〕密封，夾套通過外壁二個開孔〔19〕〔20〕與恆溫水浴〔5〕相連通。
14.根據權利要求
13所說的裝置，其特徵在於所說的生化反應器可以二個以上，互相串聯使用。
15.根據權利要求
13所說的裝置，其特徵在於所說的儲存桶〔1〕〔2〕還可以分別通過其輸料口〔18〕、〔24〕與泵〔4〕連接，使與生化反應器構成一個連續重複進行催化的裝置。
16.根據權利要求
13所說的裝置，其特徵在於反應器的內管、外管可以用金屬、非金屬或其它材料製成，例如不鏽鋼、有機玻璃、陶瓷等。
17.根據權利要求
13-16所說的裝置，其特徵在於反應器的長邊基本垂直地面。
專利摘要
一種酒精型酒的陳釀和催熟中利用微生物使新酒快速催熟方法和生化反應裝置。該方法是從優質酒成熟的酒醅中採樣，經過培養、多次馴養等，得到產酯高、產酒精多，耐酒精能力強的酵母菌株，分別用透析袋形式的透析法和包埋劑形式的包埋法，並藉助生化反應裝置對新酒進行催熟，其處理新酒24-48小時，可相當於自然陳釀二年以上的酒質，大大縮短酒的陳釀時間，而且質量穩定可靠，包埋等形式細胞又可重複使用，設備簡單，佔地小，經濟效益顯著。
文檔編號C12N1/18GK85102852SQ85102852
公開日1986年9月10日 申請日期1985年4月1日
發明者石代光 申請人:石代光導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan