一種用於純糧固態發酵白酒的糧食幹法分段汽爆前處理方法

2024-01-27 14:32:15

專利名稱:一種用於純糧固態發酵白酒的糧食幹法分段汽爆前處理方法
技術領域：
本發明屬於白酒釀造領域，特別涉及一種用於純糧固態發酵白酒的糧食幹法分段汽爆前處理方法。
背景技術：
我國是一個白酒產量的大國，2008年白酒產量達到了 500萬噸。隨著人們生活水平的提高，人們對於白酒的品質要求也越來越高。純糧固態發酵白酒是中華民族傳統食品產業的代表，它採用純粹的糧食為原料、用曲經固態糖化、固態發酵、固態蒸餾後貯存、勾兌生產出的中國優質白酒的特定品質。由於採用純糧發酵，勢必有大量的糧食需要處理，我國白酒的傳統處理方法是先潤糧，然後蒸糧，通過這些步驟使糧食中的澱粉吸水、暴露、糊化、增加澱粉和酶的接觸面積，為糖化發酵創造良好的條件。但是，這種傳統工藝往往需要較長的預處理時間和較高的能耗，比如原料的潤糧一般需要2-3小時，蒸糧需要I. 5-2小時。長時間的蒸煮，原料損失大，蒸煮過程中還會產生不利於酵母、細菌生長繁殖並影響最終產品質量的物質。有研究表明，穀物在蒸煮時可發酵糖的總損失為2. 5-3. 5%，蒸煮產生的氨基糖妨礙糖化酶對澱粉的作用，並對發酵產生影響，從而降低產率；在蒸煮過程中甲氧基從果膠物質中分離出來，生成甲醇，對發酵不利，同時對成品質量有影響。
為了解決這些問題，吳孟等人研究了應用膨化技術釀造黃酒的方法(吳孟，馮德一，楊銘鐸，楊婀娜.應用膨化技術釀造黃酒的研究[J].中國釀造，1986(2) =27-33,41),提出了用膨化技術替代傳統的蒸煮工藝。膨化技術分為擠壓膨化和氣流膨化，擠壓膨化是靠擠壓機螺杆的推動使物料被迫曲折前進，經過混合、壓縮，在推進力和摩擦力機械作用下受壓變熱，在腔體內達到高溫(150 180°C )、高壓(10kg/cm2)狀態，此狀態下穀物中積蓄的大量能量，在膨化瞬間，隨著高壓變為常壓的巨大能量釋放，使物料中的水分蒸發膨脹並冷卻，糊化澱粉的體積也隨之膨脹。氣流膨化的原理是將膨化罐中物料在高壓下加熱到一定的膨化溫度，瞬時連接真空度很高的真空罐釋放壓力，物料中的水分發生「閃蒸」現象，進而實現膨化。新的方法簡化了生產工序，節約了能源，降低了酵母用量，提高了澱粉的出酒率，增加了經濟效益。為了解決同樣的問題，公開號為CN1060679A的發明專利提出了用熱噴預處理工藝來處理白酒生產的原輔料，其基本路線是將物料粉碎後送入噴罐中，向噴罐內通入蒸汽和中壓熱風經一段時間，然後將噴罐封閉，通入蒸汽和中壓熱風使壓力達一定值，維持一段時間後打開排料閥使物料噴到洩料罐中。這種工藝雖然在一定程度上解決了部分問題，但是氣流膨化採用的是雙套壓力容器，不僅壓力罐是壓力容器，而且減壓罐也是耐壓設備，而且體積往往是壓力罐的10倍以上，投資較大。減壓罐需要真空操作，需要成本高昂的抽真空設備，這樣的設備操作複雜，裝料係數低，操作安全性較低。擠壓膨化也存在 一系列的問題，一是設備適用範圍有限，單機加工物料受限，不同的原料需要不同的螺杆和操作參數，但是設備和運行參數的調整都極為困難，二是現有的擠壓膨化設備設計、加工粗糙，耐用性較差，這些都限制了擠壓膨化設備的在生產中大規模的應用，往往應用於少量食品的加工。熱噴技術和氣流膨化技術在本質上有相通之處，但是從設備和工藝上又有明顯的區別，公開號為CN1060679A的發明專利雖然給出了各種操作參數，但是對其中的關鍵參數如蒸汽溫度沒有明確限定，而且蒸汽的通入量採用料重的表述方式也很難在實際操作中使用，實際上糧食是否可以起到很好的膨化作用，一個關鍵的因素就是蒸汽的物理性質和使用量，使用普通的蒸汽很會導致物料中冷凝水的存在，而冷凝水的存在對於糧食類膨化效果有著嚴重的負面影響，從而導致專利的實施難以達到理想的結果，這個專利被自動放棄，這可能也是一個重要的因素。

發明內容
發明目的
我國是白酒生產大國，尤其是現在的名優白酒基本上是採用純糧固態發酵工藝。這種工藝在保證白酒質量和品質的同時也消耗了大量的糧食。白酒發酵所用的糧食基本上是採用傳統的工藝，即先潤糧、後蒸糧、然後續糟發酵。潤糧和蒸糧過程時間長，能耗高，同時在處理過程中損失可發酵糖。如何改進現有技術的不足，在保證白酒傳統品質和風味的同時又能克服現有工藝的問題就是本發明專利所著重解決的問題。
本發明的構思
汽爆技術是一種廣泛用於生物質原料的預處理技術。其基本機理是具有細胞結構的植物原料在高溫、高壓蒸汽中蒸煮，產生一些酸性物質，使半纖維素降解成可溶性糖，同時複合胞間層的木質素軟化和部分降解，從而削弱纖維間的粘結，為爆破過程提供選擇性的機械分離；其次是蒸汽爆破瞬間完成的絕熱膨脹過程對外做功，使物料從胞間層解離成單個纖維細胞。根據汽爆技術的基本原理，汽爆技術完全可以用於糧食類生物質的預處理，但是試驗結果證明傳統的汽爆工藝雖然可以使玉米等糧食的種子中所含有的澱粉完全糊化，部分糖化，甚至種子的種皮，胚芽和胚乳分離，但是對於種子的主要部分胚乳卻沒有明顯的膨化作用，這和傳統的白酒發酵的要求是有一定的「外觀蒸透，熟而不粘，內無生心」和「粒粒開花，內無硬心，水分少」是有一定差距的。但是對比氣流膨化的原理，通常汽爆工藝之所以難以達到膨化，開花的效果，是因為通常汽爆強調物料在汽爆前通過加水或浸泡的方式使糧食的含水量從自然的10%左右的狀態提高到30-60%之間，同時汽爆使用飽和水蒸汽做爆破介質，由於糧食中的澱粉含量一般較高且成分分布比較均勻，汽爆過程中飽和水蒸氣和物料接觸時造成部分蒸汽冷凝，冷凝水的存在對於糧食的開花膨脹有較大的負面影響。理想的狀態應該是糧食中含有一定的水分，這些水分可以在汽爆罐通入蒸汽時氣化，洩壓時足夠將糧食顆粒開孔膨化，但是又不能太多導致水蒸氣的冷凝而形成水煮的效果。為了達到這樣的效果，一是需要控制糧食中的水分合適，二是可以採用過熱蒸汽作為爆破介質。適當控制過熱蒸汽的過熱溫度，結合高溫空氣來控制汽爆罐中的壓力，就可以達到既使用簡單的汽爆裝置，又可以實現較好的糧食處理效果的目的。
本發明技術方案
本發明的目的是通過以下步驟來實現的
I.預先平衡糧食中的水分到合適的比例，根據糧食種類的不同，其水分調整到10-25%較為合適；
2.根據糧食所需的汽爆條件的不同，將糧食單獨或混合放入到雙路進氣快開門汽爆反應罐中，能否混合主要看後續發酵的需要和所需的處理條件是否有較大差異；
3.分段，先後通入壓力為0. 5-1. 2MPa，溫度在170_250°C的過熱蒸汽和150_250°C的高溫空氣至0. 8-1. 6MPa，維持2-15min，使汽爆罐內的壓力上升至峰值；[0010]4.快速打開汽爆罐底部的球閥將物料爆至常壓收集罐中；
5.所得物料稍微粉碎或不粉碎即可用於白酒釀造的續糟發酵，是否粉碎看爆出物料的顆粒大小，對於玉米來說一般需要將其粉碎為1/2到1/4大小。
本發明具有以下特點和優勢
I.採用控制糧食中含水量和過熱蒸汽和高溫空氣用量的方法，既保證使糧食中的水分可以氣化又不產生冷凝水，採用幹法汽爆最大程度保證了於糧食的膨化開花；2.解決了傳統白酒發酵糧食預處理需要長時間潤糧、蒸糧所帶來的生產效率低，能耗高，可發酵糖損失的問題，將原有的長達幾小時的預處理過程縮短到了幾分鐘的時間，而且能耗節約70%以上，同時又不改變純糧固態發酵白酒的品質；
3.本方法可使糧食膨化開花，澱粉迅速糊化，使細胞組織撕碎破壞，使糖化酶與澱粉的反應接觸面積增加，有效地縮短了糖化發酵時間；
4.本方法相對於氣流膨化方法操作更為簡單，所使用的雙路進氣快開門汽爆反應罐結構簡單，造價低，便於放大，目前已有5-50m3的工業規模成型設備，所以本技術可以應用於各種規模的白酒釀造企業。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明做進一步說明。
實施例I
200kg玉米，測定其含水量為10. 5%，將其全部倒入0. 5m3的雙路進氣快開門汽爆反應罐中，通入壓力為0. 8MPa，溫度為190°C的過熱蒸汽，同時通入190°C的高溫空氣，使反應器內部的壓力達到I. 4MPa，壓力達到以後關閉進氣閥，3分鐘後反應器內部的空氣壓力達到I. 45MPa，迅速打開反應器底部的球閥將物料爆至物料收集器中。此方法汽爆出來的玉米，體積膨大，底部開花，顆粒粉碎到1/2到1/4大小的瓣，用於續糟發酵，發酵效果良好，發酵時間縮短I周左右，出酒率增加I. 5%，優質酒率無顯著變化。
實施例2
IOOkg小麥和IOOkg大麥，測定其含水量為11. 3%，汽爆前調節糧倉的空氣溼度使其含水量增加到15%。由於小麥和大麥的汽爆條件相似，所以兩者可以混合處理。將兩者全部倒入0. 5m3的雙路進氣快開門汽爆反應罐中，通入壓力為0. 7MPa，溫度為200°C的過熱蒸汽，同時通入200°C的高溫空氣，使反應器內部的壓力達到1.6MPa，壓力達到以後關閉進氣閥，3分鐘後反應器內部的空氣壓力達到I. 65MPa，迅速打開反應器底部的球閥將物料爆至物料收集器中。此方法汽爆出來的小麥和大麥，體積膨大，中間裂口，直接用於續糟發酵，發酵效果良好，發酵時間縮短I周左右，出酒率增加2. I%，優質酒率提高5%。
權利要求
1.一種用於純糧固態發酵白酒的糧食幹法分段汽爆前處理方法，其特徵在於 (1)預先平衡糧食中的水分為10%-25% ； (2)根據糧食所需的汽爆條件將糧食單獨或混合放入雙路進氣快開門汽爆反應罐中； (3)通入壓力在0.5-1. 2MPa，溫度在170_250°C的過熱蒸汽和溫度為150_250°C的高溫空氣使汽爆罐內的壓力上升至0. 8-1. 6MPa，壓力維持時間為2-15min，先通入過熱蒸汽後通入高溫空氣實現了糧食的分段汽爆前處理； (4)快速打開汽爆罐底部的球閥將物料爆至常壓收集罐中，由於對汽爆過程中糧食的含水量和過熱蒸汽、高溫空氣的控制，汽爆後不產生冷凝水，實現了糧食的幹法汽爆前處理； (5)所得物料稍微粉碎或不粉碎即可用於白酒釀造的續糟發酵。
2.如權利要求
I所述一種用於純糧固態發酵白酒的糧食幹法分段汽爆前處理方法，其特徵在於，所述的糧食是指大麥、小麥、玉米、高粱、豌豆、大米、糯米中的一種或幾種。
專利摘要
本發明公開了一種用於純糧固態發酵白酒的糧食幹法分段汽爆前處理方法，屬於白酒釀造領域，本方法的基本步驟是預先平衡糧食的水分，然後將糧食單獨或混合放入雙路進氣快開門汽爆反應罐中，通入過熱蒸汽和高溫空氣至一定壓力，維持一段時間待壓力上升到峰值後快速打開汽爆罐底部的球閥將物料爆至常壓收集罐中。經本方法處理的糧食，其細胞組織被徹底破壞，澱粉熟化程度高，發酵過程利用率高，同時對糧食進行了滅菌處理，去除了雜菌。本方法可使白酒廠的糧食處理能耗降低，出酒率和優等品率提高，增加綜合效益。
文檔編號C12G3/02GKCN102115702 B發布類型授權 專利申請號CN 200910243165
公開日2012年10月24日 申請日期2009年12月30日
發明者李宏強, 陳洪章 申請人:中國科學院過程工程研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),