紹興黃酒節(jié)水生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與實踐

胡建波，曹紅艷，楊曉婷，高昕宇，楊雪雯，黃曉倩，華夢妮，王圓圓，田潤剛

(1.紹興文理學院生命科學學院,浙江紹興312000；2.紹興市抱龍山酒業(yè)有限公司,浙江紹興312099)

紹興黃酒節(jié)水生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與實踐

胡建波1，曹紅艷1，楊曉婷1，高昕宇1，楊雪雯1，黃曉倩1，華夢妮1，王圓圓2，田潤剛1

(1.紹興文理學院生命科學學院,浙江紹興312000；2.紹興市抱龍山酒業(yè)有限公司,浙江紹興312099)

研究了浸米時間與米漿水總酸、COD值、原料米損失率以及黃酒產(chǎn)率之間的關(guān)系，結(jié)果表明，傳統(tǒng)浸米作業(yè)中原料米的損耗最高可達9.16%，米漿水COD值可達63194.5 mg/L，而且浸米時間越長，單位原料米的黃酒產(chǎn)率越低，即使10℃下浸米14 d，黃酒得率也將降低19.53%。研究成果對于改良黃酒浸米作業(yè)，優(yōu)化黃酒發(fā)酵工藝具有重要意義?；谠擁椦芯?，作者認為黃酒節(jié)水生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是米漿水治理。因此，設(shè)計了一種循環(huán)利用米漿水，集浸米、蒸飯、發(fā)酵過程為一體的黃酒發(fā)酵設(shè)備和配套的工藝措施，使用該設(shè)備釀造黃酒的工藝特點是：原位浸米、原位蒸飯、原位發(fā)酵，米漿水循環(huán)利用，不僅節(jié)省器具、降低物料傳送強度、節(jié)約人力和能耗，而且大幅度降低了生產(chǎn)用水，實現(xiàn)了高COD值米漿水零排放。生產(chǎn)的黃酒在理化指標和感官評價方面均與傳統(tǒng)工藝黃酒無明顯的差異。

黃酒；節(jié)水生產(chǎn)；米漿水；COD：發(fā)酵設(shè)備

紹興既是著名的江南水鄉(xiāng)，同時也是享譽國內(nèi)外的黃酒之鄉(xiāng)。全市現(xiàn)有酒廠82家，從業(yè)人員1.3萬余人。2012年黃酒產(chǎn)量63.39萬kL，約占全國總產(chǎn)量和產(chǎn)值的1/3，并保持約10%的年增長速度。黃酒產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時，釀酒污水問題也日趨嚴重，僅紹興地區(qū)每年產(chǎn)生的釀酒廢水約200萬t，主要來自米漿水、淋飯水、冷卻水和洗滌水，屬高濃度有機廢水[1]。尤其是米漿水，因富含淀粉、乳酸（有機酸）、氨基酸、糖類、脂肪、維生素等有機物，COD值超過30000 mg/L[2]，最高可達53000 mg/L[3]。釀酒廢水大大增加了生產(chǎn)成本和環(huán)境治理難度，勢必影響到將來黃酒產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，因此節(jié)水減排是黃酒行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

紹興傳統(tǒng)黃酒工藝的顯著特點就是浸米時間特別長，一般需要10～20 d，其工藝本質(zhì)是：(1)使原料米充分吸漲，有利于原料米淀粉糊化；(2)通過乳酸發(fā)酵產(chǎn)生一定的酸度，使發(fā)酵醪呈酸性，抑制雜菌，并促進酵母生長；(3)形成黃酒特有的風味[3-6]。浸米后原料米損失高達5%～6%[7]，企業(yè)平均每釀造1 t黃酒，將產(chǎn)生0.625 t米漿水[3]，傳統(tǒng)的“三漿四水”工藝雖然能夠利用一部分米漿水，但由于米漿水有異味，多數(shù)企業(yè)做廢棄處理。

目前有不少研究者提出通過改良黃酒釀造工藝，來減少米漿水的生成。如采用生料發(fā)酵法[8]；利用液化法釀造黃酒[9]；采用膨化米為原料[10]；將高溫流化技術(shù)應(yīng)用于黃酒原料米的處理[11]；采用噴淋浸米1 h的工藝取代傳統(tǒng)長時間浸米工藝[12]；采用米漿水循環(huán)浸米，使廢水得到回收利用[13，14]?；?qū)⒚诐{水作為投料水加以利用，也能降低黃酒生產(chǎn)中的高COD值廢水排放[3，15，16]。

基于上述研究以及我們的實踐經(jīng)驗，認為黃酒節(jié)水生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是米漿水的處理。事實上原料米只需要浸米1～2 h就可以達到充分吸漲的狀態(tài)[12，17，18]，因此，通過進一步驗證浸米過程的酸度、原料米損耗率、COD值等指標的變化，提出了縮短浸米時間，循環(huán)利用米漿水，原位一體化發(fā)酵的新工藝措施。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：糯米，抱龍山酒業(yè)有限公司提供；糖化酶，江蘇銳陽生物科技；黃酒酵母，安琪酵母股份有限公司。

試劑：中性甲醛（37%～40%）、氫氧化鈉、硫酸銅、亞鐵氰化鉀、亞甲基藍、酒石酸鉀鈉、無水葡萄糖、濃硫酸(ρ=1.84)、高錳酸鉀、草酸鈉、鹽酸，以上試劑均為AR級。

儀器設(shè)備：梅特勒EL204分析天平，雷諾PHSJ-4F酸度計，Gibertini DEEPV/VADE 4蒸餾單元；Gibertini Densimat/Alcomat 2酒精度測試儀、粗天平、電爐、離心機、25 mL滴定管、250 mL錐形瓶、量筒、玻璃移液管等。

1.2 實驗方法

1.2.1 浸米實驗

樣品制備：16 d內(nèi)每天稱取糯米樣品4份，每份100 g，分別置于500 mL廣口瓶中，貼上編號和日期，加入150 mL清水。分兩組處理，每組2瓶，一組置于20℃生化培養(yǎng)箱，另一組置于10℃生化培養(yǎng)箱，每組所有測定指標均采用2瓶的平均值。浸米后第17天采樣，將米漿水全部用濾網(wǎng)濾出，浸漬后的糯米連瓶一起以105℃烘干至恒重，稱量后將廣口瓶徹底清洗，烘干，按編號依次稱重，計算浸漬后米的重量。同時取2瓶未浸泡的米（各100 g），同上法，以105℃烘干至恒重，作為對照。米漿水離心澄清后測定總酸、氨基酸態(tài)氮、pH值和COD值，沉淀物105℃烘干稱重。

總酸和氨態(tài)氮測定：采用氫氧化鈉滴定法測定，參見GB/T 13662—2008黃酒，6.6總酸、氨基酸態(tài)氮。

總糖測定：采用斐林試劑法，參見GB/T 13662—2008黃酒，6.2.2第二法：亞鐵氰化鉀滴定法。

酒精度測定：取酒樣100 mL，利用Gibertini DEEPV/ VADE 4蒸餾單元蒸餾，搜集蒸餾液于100 mL容量瓶，蒸餾水添加至刻度；利用Gibertini Densimat/Alcomat 2酒精度測試儀直接讀出酒精度。

COD值測定：采用高錳酸鉀滴定法[20]，樣品稀釋度為10000倍。

浸米時間與黃酒產(chǎn)率的關(guān)系分析：稱取4份糯米，每份1 kg，在10℃下分別浸米1 h、24 h、1 d、14 d。然后濾除米漿水，蒸熟后加適量涼水，添加4 g糖化酶60℃保溫糖化至糖度為18度時，加安琪黃酒酵母3 g（5%蔗糖水，37℃活化30 min），20℃發(fā)酵1個月，壓榨后得粗黃酒，計算得率。取粗黃酒離心澄清后，測定主要理化指標。實驗中為了避免麥曲對出酒率和出糟率的影響，因而直接采用精制糖化酶作為糖化劑。

1.2.2 原位一體化發(fā)酵設(shè)備的設(shè)計

根據(jù)文獻和我們多年生產(chǎn)黃酒的經(jīng)驗，認為黃酒節(jié)水生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是盡量少產(chǎn)生米漿水，并充分利用米漿水。因此，研發(fā)了一種循環(huán)利用米漿水，集浸米、蒸飯、發(fā)酵過程為一體的黃酒發(fā)酵設(shè)備和工藝措施，主要結(jié)構(gòu)包括發(fā)酵池、風力輸送機、蒸汽蒸飯裝置、高壓空氣攪拌/冷卻裝置、發(fā)酵醪輸送裝置（圖1）。

以處理5000 kg原料米為例，采用800 cm×244 cm× 122 cm的發(fā)酵池，生產(chǎn)黃酒的工藝步驟簡述如下：

浸米：在發(fā)酵池內(nèi)放清水2500 L，加入澄清米漿水2500 L，用風力輸送機輸入5000 kg原料米，抹平。浸米24 h后，向發(fā)酵池底部輸入壓縮空氣，松米。

排水：打開底部閥門，把米漿水排入專用不銹鋼罐內(nèi)做澄清處理，米漿水約3500 L。

蒸飯：打開蒸汽閥，通入高溫蒸汽，待蒸汽竄出飯面，加入1000 L煮沸過的澄清米漿水，續(xù)蒸10～15 min關(guān)閉蒸汽閥。剩余2500 L澄清漿水用于下一輪浸米。

冷卻：打開鼓風裝置，使米飯風冷至75～90℃時，關(guān)閉鼓風機及閥門。

放料：將清水6000 L，麥曲600 kg，本公司特制酒藥15 kg放入盛料桶內(nèi)混勻，用物料泵加入蒸好的米飯，攪拌均勻，控制溫度在27～29℃。

前發(fā)酵：放料15～20 h后，進入旺盛發(fā)酵期，飯粒上浮，根據(jù)發(fā)酵溫度通入壓縮空氣開耙攪拌，間隔3～4 h攪拌1次，48 h后每隔12 h攪拌1次。

后發(fā)酵：前發(fā)酵3 d后，打開排料閥，用輸送泵將酒醪泵入后酵罐，繼續(xù)發(fā)酵35～45 d，根據(jù)檢測指標終止發(fā)酵，壓榨過濾。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸米與原料損耗率

100 g未浸泡的原料米經(jīng)105℃烘至恒重后為89.87 g，含水量為10.13%。浸泡米干重和米漿水的測定數(shù)據(jù)分析見表1和表2。

由表1、表2可以看出，隨著浸漬時間的延長，原料米損失率逐漸增加，米漿水pH值不斷下降，總酸呈指數(shù)增長趨勢（圖2），米漿水COD值（圖3）和原料損失率呈線性遞增（圖4）。20℃浸米16 d后米漿水COD值達63194.50 mg/L，原料損失率為9.16%。10℃浸米16 d后米漿水COD值達32192.78 mg/L，原料損失率為6.42%。米漿水中的不溶物含量較少，每100 g米產(chǎn)生0.06～0.24 g不溶物，主要是淀粉，可作為沉淀處理，因此未測量其COD值。

2.2 浸米時間與黃酒產(chǎn)率

稱取4份糯米，每份1 kg，分別于10℃浸米2 h、24 h、7 d、14 d后釀造為黃酒，計算得率，酒糟為230～240 g（干重57.5 g～60 g）。測量數(shù)據(jù)見表3，可以看出，浸米時間越長，單位原料米的黃酒得率越低。浸米14 d后每公斤原料米的黃酒得率比浸米2 h的黃酒得率降低19.53%。

2.3 新設(shè)備工藝黃酒的理化指標

通過本公司技術(shù)人員感官檢驗，認為生產(chǎn)的黃酒與傳統(tǒng)工藝黃酒在外觀、氣味、口感等方面無顯著差異。經(jīng)紹興市食品藥品檢驗研究院檢驗，主要理化指標如下（報告編號SPC 201602666）：總糖31.1 g/L，非糖固形物含量36.3 g/L，酒精度12.7%vol，總酸4.2 g/L，氨基酸態(tài)氮1.01 g/L，pH3.9，氧化鈣0.1 g/L，β-苯乙醇36.7 mg/L，鉛0.035 mg/kg。

3 討論

已有的研究報道已經(jīng)認識到了米漿水處理在黃酒節(jié)

水生產(chǎn)中的重要性，并提出了一些可行的改良措施，如生料發(fā)酵法[8]、液化法釀造工藝[9]、膨化米釀造工藝[10]、高溫流化米釀造法[11]、快速浸米工藝[12]、米漿水循環(huán)浸米[14]、米漿水作為投料水[3，15]等。為此，通過系統(tǒng)的實驗，重新研究了浸米時間與米漿水總酸、COD值、原料米損失率和黃酒產(chǎn)率之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)浸米工藝中原料米的損耗最高可達9.16%，米漿水COD值可達63194.5 mg/L，而且浸米時間越長，單位原料米的黃酒產(chǎn)率越低，即使10℃下浸米14 d，黃酒得率也將降低19.53%。研究成果對于改良浸米工序，優(yōu)化黃酒發(fā)酵工藝具有重要意義。

在上述研究的基礎(chǔ)上，通過文獻分析，結(jié)合長期生產(chǎn)黃酒的經(jīng)驗，認為黃酒節(jié)水生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是米漿水的處理。因此，我們研發(fā)了一種循環(huán)利用米漿水，集浸米、蒸飯、發(fā)酵過程為一體的黃酒發(fā)酵設(shè)備和配套的工藝措施，使用該設(shè)備釀造黃酒的工藝特點是：原位浸米、原位蒸飯、原位發(fā)酵，米漿水循環(huán)利用，不僅節(jié)省器具、降低物料傳送強度、節(jié)約人力和能耗、而且大幅度降低了生產(chǎn)用水，實現(xiàn)了高COD值米漿水零排放。生產(chǎn)的黃酒在理化指標和感官評價方面與傳統(tǒng)工藝黃酒無明顯的差異。

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Key Techniques and Practice in Water-Saving Production of Shaoxing Yellow Rice Wine

HU Jianbo1,CAO Hongyan1,YANG Xiaoting1,GAO Xinyu1,YANG Xuewen1, HUANG Xiaoqian1,HUAMengni1,WANG Yuanyuan2and TIAN Rungang1
(1.College of Life Science,Shaoxing University,Shaoxing,Zhejiang 312000;
2.Baolongshan Winery Co.Ltd.,Shaoxing,Zhejiang 312099,China)

The relationships between rice steeping time and total acids in rice steeping water,COD,rice loss rate,and wine yield were investigated.The results suggested that,in traditional rice steeping,rice loss rate reached up to 9.16%,COD in rice steeping water reached up to 63194.5 mg/L,and the longer the rice steeping time,the lower the wine yield.Even for rice steeped at 10℃for two weeks,wine yield would reduce by 19.53%.These findings were of great significance in improving rice steeping and optimizing yellow rice wine fermentation.Based on these findings,we believed that rice steeping water treatment is the key technology in water-saving production of yellow rice wine.Thus we designed a fermenting equipment integrating rice steeping,rice cooking and fermentation together.Such equipment had the following technical features:in situ rice steeping,in situ rice steaming,in situ fermentation,and recycling of rice steeping water,which could not only save containers,reduce materials transferring,save manpower and energy consumption,but also save the use of production water greatly and achieve zero discharge of high COD rice steeping water.There was no difference in physiochemical indexes and sensory evaluation between the produced wine and the wine produced by traditional techniques.

yellow rice wine;water-saving production;rice steeping water;COD;fermentation equipment

TS262.4；TS261.4

A

1001-9286（2017）03-0076-05

10.13746/j.njkj.2016383

基于黃酒節(jié)能節(jié)水生產(chǎn)的浸米、蒸飯、發(fā)酵一體化工藝設(shè)備研究，紹興市越城區(qū)科技局，項目編號：201506。

2016-12-30

胡建波（1995-），男，貴州省清鎮(zhèn)市人，紹興文理學院釀酒工程專業(yè)2013級在校本科生。

田潤剛（1967-），男，甘肅天水市人，博士，紹興文理學院釀酒工程專業(yè)教授。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2017-02-13；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170213.1403.010.html。