发酵食品生产技术.ppt

,第九章 发酵食品生产技术 9.1 酱油生产技术9.2 食醋生产技术9.3 啤酒生产技术9.4 其它发酵酒生产技术,9.1 酱油生产技术 酱油是一种营养价值丰富、以粮食作物为原料加工制成的发酵调味品。每l00mL酱油中含可溶性蛋白质、多肽、氨基酸达7.510g，含糖分2g以上，此外，还含有较丰富的维生素、磷脂、有机酸以及钙、磷、铁等无机盐，是五味调和、色香味俱佳的调味品。,我国酱油酿造有悠久的历史，传统的方法采用野生菌制曲、晒露发酵，生产周期长，原料利用率低，卫生条件差。现代酱油生产在继承传统工艺优点的基础上，在原料、工艺、设备、菌种等方面进行了很多改进，生产能力有了很大的提高，品种也日益丰富。,酱油的生产方法主要按发酵工艺的类型来区分。将成曲加入多量盐水，使呈浓稠的半流动状态的混合物称为酱醪；将成曲拌加少量盐水，使呈不流动状态的混合物，称为酱醅。,根据醪及醅状态的不同可分为稀醪发酵、固稀发酵、固态发酵。根据加盐多少的不同可分为有盐发酵、无盐发酵。根据发酵加温状况可分为常温发酵及保温发酵。,9.1.1 酱油生产方法,稀醪发酵 固稀发酵固态发酵,1.稀醪发酵,稀醪发酵是指原料制曲后，在成曲内一次性加入相当成品重量约250%的盐水，使之成为流动状态的酱醪而进行发酵的方法。一般有常温发酵和保温发酵两种。常温发酵生产周期长，一般长达半年以上；保温发酵的酱醪温度保持在4245，2个月左右可完成发酵。稀醪发酵的特点是酱醪稀薄，便于保温、搅拌和输送，适合于机械化生产，而且酱油滋味鲜美，酱香和酯香醇厚，色泽较淡。但生产周期长，设备利用率低，压榨工序繁杂，劳动强度高。,2.固稀发酵,固稀发酵，即先固态后稀醪，二者分阶段性结合起来，而且蛋白质原料与淀粉质原料分开制曲，高低温分开制醅及制醪发酵。一般固态发酵温度保持在40 50，然后再加入一定数量的盐水，进行稀醪发酵，温度保持在3040。特点是吸取了二种发酵各自的优点，先固可促使蛋白质及淀粉先充分水解，后稀可使醇类、酸类及酯类发酵合成风味浓郁、醇厚的产品。但生产工艺复杂，劳动强度大，周期较长。,3.固态发酵,固态发酵可分为固态无盐发酵和固态低盐发酵。固态低盐发酵是在成曲中拌入一定的盐水而进行保温发酵。其特点是操作方便，不需要特殊设备，生产周期大约15d。成品色泽浓润、滋味鲜美、后味浓厚。固态无盐发酵排除了食盐对酶活力的抑制作用，生产周期较短，仅56h，设备利用率较高；而且用浸出法代替压榨，节省压榨设备。但由于是采用高温发酵，成品酱油风味较差，缺乏酱香气，生产过程中的温度和卫生条件要求较高。,固态低盐发酵法的工艺流程如下：,水 菌种种曲 成曲拌盐水 原料润水蒸煮冷却接种通风制曲成曲拌盐水入池发酵成熟酱醅浸出淋油生酱油加热调配 二油或三油 澄清检验质量成品,9.1.2 固态低盐发酵酱油生产,1.原料及处理 1)原料 酿造酱油所需的原料有蛋白质原料、淀粉质原料、食盐、水及一些辅料。,大豆,豆粕,麸皮,小麦,蛋白质原料,酱油酿造过程中利用微生物产生的蛋白酶的作用，将原料中的蛋白质水解成多肽、氨基酸，成为酱油的营养成分以及鲜味来源。另外，部分氨基酸的进一步反应与酱油香气的形成、色素的生成有直接的关系。因此，蛋白质原料对酱油色、香、味、体的形成非常重要，是酱油生产的主要原料。酱油酿造一般选择大豆、脱脂大豆作为蛋白质原料，也可以选用其他蛋白质含量高的代用原料如豌豆、蚕豆。生产中人们发现大豆里的脂肪对酱油生产作用不大，为合理利用粮油资源，节约油脂，目前多以豆粕和豆饼作为主要的蛋白质原料来使用。,淀粉质原料,生产酱油用的淀粉质原料，传统是以面粉和小麦为主，现在多改用麸皮。麸皮质地疏松、体轻、表面积大，富含淀粉、蛋白质、维生素和钙、铁等营养成分，能促进米曲霉生长。麸皮中多缩戊糖含量高达20%30%，与蛋白质的水解物氨基酸相结合而产生酱油色素。麸皮资源丰富，价格低廉，使用方便。生产中也有选用地瓜、玉米、碎米、大麦等作为淀粉质原料。,食盐是酱油生产的重要原料之一，它使酱油具有适当的咸味，并与氨基酸共同给 予酱油鲜味，起到调味且抑制杂菌的作用。水 酱油生产用水需符合食用标准，凡可饮用的自来水、深井水、清洁的河水、江水等均可使用，但必须注意水中不可含有过多的铁，否则会影响酱油的香气和风味。,原料处理的主要目的是使大豆蛋白质适度变性，使原料中的淀粉糊化，同时把附着在原料上的微生物杀死，以利于米曲霉的生长及原料分解。,原料的种类不同，所采取的处理工艺也有区别。,热榨豆饼在制取过程中，由于经过了一定的热处理，蒸煮时间可以短一些；而冷榨豆饼和大豆则宜温度高些或时间长些。某些水溶性氮指数偏高的豆粕，为防止结块，以利制曲，可以先干蒸，然后再润水蒸煮。若在一定的压力下蒸煮时间偏短或在一定时间内温度偏低，则蛋白质不能达到适度变性，不易被酶分解，产生许多蛋白质的初级结构，分子量较大，既不同于大豆中的可溶性蛋白质，也不同于酱油中的可溶性胨和肽，难于再分解，稀释加热后易产生沉淀。,2）破碎,豆饼颗粒过大，不容易吸足水分，因而不能蒸熟，影响制曲时菌丝繁殖，减少了曲霉繁殖的总面积和酶的分泌量。如果粗细颗粒相差悬殊，会使吸水及蒸煮程度不一致，影响蛋白质的变性程度和原料利用率，因此需将豆饼轧碎，并通过筛孔直径为9mm的筛子。原料细度要适当，如果原料过细，辅料比例又少，润水时易结块，制曲时通风不畅，发酵时酱醅发粘，淋油困难，影响酱油的质量和原料利用率。,3）润水,润水就是向原料内加入一定量的水分，并经过一定时间均匀而完全的吸收，其目的是利于蛋白质在蒸料时迅速达到适当变性，使淀粉充分糊化，以便溶出米曲霉所要的营养成分，使米曲霉生长、繁殖得到必需的水分。,常用的原料配比为豆饼60%67%，麸皮30%40%，加水量为豆饼重量的80%100%。应随气温高低调节用水量，气温高则用水量多，气温低则用水量少。可采用螺旋输送式或旋转式蒸煮锅加水润水，也可完全人工翻拌加水。一般润水时间为1 2h。润水时要求水、料分布均匀，使水分充分渗入原料颗粒内部。,4）蒸料,蒸料的目的主要是使豆粕(或豆饼)及麸皮中的蛋白质适度变性，也就是具有立体结构的蛋白质中的氢键被破坏后，使原来绕成螺旋状的多肽链变成松散紊乱状态，这样有利于米曲霉在制曲过程中旺盛生长和米曲霉中蛋白酶水解蛋白质。通过蒸料可使物料中的淀粉糊化成可溶性淀粉和糖分，成为容易为酶作用的状态。此外，还可通过加热蒸煮杀灭附在原料表面的微生物，以利于米曲霉的正常生长和发育。,如果蒸汽压力过高和蒸煮时间过长，会使蛋白质过度变性，导致多肽链松散紊乱、缠结一团，包在螺旋体内部的疏水基（烃基）暴露出来，从而降低蛋白质的吸水能力，变成不易溶解的物质而很难被蛋白酶分解。如果温度太低或时间太短，蛋白质未适度变性，肽键未彻底暴露，则难以被蛋白酶分解。这部分蛋白质虽能溶于酱油中，但经稀释或加热后，仍会生成混浊性物质或沉淀，影响成品质量，因此要注意蒸煮的温度和时间。,通常采用旋转式蒸煮锅或刮刀式蒸煮锅蒸料。用旋转式蒸煮锅蒸料，一般控制条件约为0.18MPa，5 10min；或0.08 0.15MPa，15 30min。在蒸煮过程中，蒸锅应不断转动。蒸料完毕后，立即排汽，降压至零，然后关闭排汽阀，开 动水泵用水力喷射器进行减压冷却。锅内 品温迅速冷却至需要的温度(约50)即可开锅出料。,用刮刀式蒸煮锅蒸料，上料2 5min，先开动刮刀0.5min，使原料平铺锅底，然后开启蒸汽。原料装满后，控制压力约0.12MPa，保持15min，关闭蒸汽，再停15min，然后排尽蒸汽，即行出锅。,对蒸熟的原料要求感觉松散、不扎手，呈微红色，有光泽不发黑，有甜香气味。不带有糊味、苦味和其他不良气味。原料蛋白质消化率在80%90%，曲料熟料水分在45%50%。,2.种曲 种曲是制酱油曲的种子，在适当的条件下由试管斜面菌种经逐级扩大培养而成，每克种曲孢子数达25亿个以上，用于制曲时具有很强的繁殖能力。生产上不仅要求孢子多、发芽快、发芽率高，而且必须纯度高。种曲的优劣，直接影响酱油的质量、酱油杂菌含量、发酵速度、蛋白质和淀粉的水解程度，因此种曲制造必须十分严格。,目前常用的有AS3.951、UE336、渝3.811等菌株，采用察氏培养基保藏，生产前先用豆汁察氏培养基移接，进行驯化，使其适应生产条件。制种曲前还必须做好曲室、工具的灭菌工作，种曲室每次使用前要冲洗。种曲外观要求孢子旺盛，呈新鲜的黄绿色，具有种曲特有的曲香，无夹心、无根霉、无青霉及其他异色。孢子数应在25 30亿个/g，发芽率在90%以上。,3.制曲 制曲是酱油加工中的关键环节，制曲工艺直接影响着酱油质量。制曲中所培养的米曲霉分泌多种酶，其中最重要的蛋白酶和淀粉酶使原料中的蛋白质分解成氨基酸，把淀粉分解成各种糖类，因此制曲过程就是生产各种酶的过程。制曲工艺合理，曲霉生长良好，分泌大量的酶，酶活力高，原料中蛋白质、淀粉等物质分解完全，原料利用率高。,过去采用木盘、草席和竹匾等落后工具制曲，劳动强度大且效率低。现在国内大多采用厚层通风制曲，不仅减轻了劳动强度，便于实现机械化，提高劳动生产率，而且成曲质量稳定，制曲设备占地面积少。,矩形曲池通风制曲示意图1-温湿调节箱 2-通风管道 3-风机 4-贮水池 5-曲池6-通风假底 7-水管 8-蒸汽管 9-闸门,制曲工艺的重点是严格控制曲内的温度和湿度。由于制曲是在有菌空气的条件下进行的，所以在制曲过程中很容易污染各种杂菌。尤其是当应用的种曲孢子数量不足或孢子繁殖力差时，对杂菌的抵抗力就减弱。此外，曲料含水量过高，米曲霉培养时温度高，温度大以及氧气供给不适等，都是制曲污染杂菌的主要原因。,1）制曲工艺 熟料出锅后，打碎并冷却至40左右，接入种曲。种曲在使用前可与适量经干热处理的鲜麸皮充分拌匀，种曲用量约为原料总质量的0.3%。曲料接种后移入曲池，装池温度为28 30，料层疏松、厚薄均匀。制曲品温控制在30 35，品温过高，立即通风降温，通风量为70 80m3/m3min)，进风温度约30，制曲时间22 28h。,2）曲料的各种变化（1）霉菌在曲料上的生长变化 第一阶段孢子发芽期：曲料接种进入曲池后，在最初的4 5h，米曲霉得到适当的温度及水分就开始发芽生长。温度低，霉菌发芽缓慢；温度过高不适合霉菌发芽生长，反而适合于细菌的发育繁殖，制曲受到杂菌污染的影响。生产上一般控制在30 32。,第二阶段菌丝生长期：孢子发芽后接着生长菌丝，品温逐渐上升至36，需要进行间歇或连续通风，可起到调节品温和调换新鲜空气的作用，以利于米曲霉的生长。当肉眼稍见曲料发白、菌丝体形成时，进行第一次翻曲。,第三阶段菌丝繁殖期：第一次翻曲后，菌丝发育更加旺盛，品温迅速上升，需要连续通风，严格控制品温在35左右。约隔5h后曲料表面层产生裂缝迹象，品温相应上升，进行第二次翻曲。此阶段米曲霉菌丝充分繁殖，肉眼见到曲料全部发白。,第四阶段孢子着生期：第二次翻曲后，品温逐渐下降，但仍需要连续通风维持品温30 32。当曲料接种培养18h左右，曲霉逐渐由菌丝大量繁殖，而开始着生孢子。培养26h左右，孢子逐渐成熟，使曲料呈现淡黄色直至黄绿色。一般孢子着色期间，米曲霉的蛋白酶分泌最为旺盛。,（2）制曲过程中的物理、化学变化 制曲过程中由于温度升高和通风使水分大量蒸发，一般来说，每吨原料经24h制曲其水分蒸发接近0.5吨。由于粗淀粉的减少，水分的蒸发，以及菌丝体的大量繁殖，使曲料坚实，料层收缩以至发生裂缝，引起漏风或料温不均匀。制曲过程中主要的化学变化是米曲雷分泌的淀粉酶分解部分淀粉为糖分，以及蛋白酶分解部分蛋白质为氨基酸。制曲时碳水化合物的消耗量较大，特别是高温制曲时更为明显。,3）成曲质量判断（1）感官检查：外观呈块状，手感疏松，内部菌丝丛生，孢子茂密，无灰黑或杂色夹心，曲香浓厚，无异味。（2）理化检验：水分含量约30，蛋白酶活力1500IU/g以上。,4.发酵 发酵在酿造酱油中是一个极重要的环节。它是指在一定条件下，微生物通过本身的新陈代谢所分泌的各种酶，把不同的物质分解和合成，生成为人们所需要的物质，这个加工工艺过程就称为发酵过程。,1）发酵原理 酱油发酵主要利用微生物生命活动中产生的各种酶类，对原料中的蛋白质、淀粉还有少量脂肪、维生素和矿物质等进行多种发酵作用，逐步使复杂物质分解为较简单的物质，又把较简单的物质合成为一种复合食品调料。酱油的发酵除了利用在制曲中培养的米曲霉在原料上生长繁殖，分泌多种酶，还利用在制曲和发酵过程中，从空气中落入的酵母和细菌进行繁殖并分泌多种酶。所以酱油是曲霉、酵母和细菌等微生物综合发酵的产物，其机理如下：,（1）淀粉的糖化 制曲后的原料中，还留有部分碳水化合物尚未彻底糖化，在发酵过程中，利用米曲霉中淀粉酶水解生成糊精、麦芽糖、葡萄糖等。糖化作用后产生的单糖中，除葡萄糖外，还有果糖及五碳糖。果糖主要来源于豆粕(或豆饼)中的蔗糖水解，五碳糖来源于麸皮中的多缩戊糖。,葡萄糖在一定条件下由酵母发酵生成酒精和二氧化碳。生产时酵母菌一般是在制曲或发酵过程中，从空气、水、生产工具中自然带入酱醅，但也有少数为了增加酱油的香气成分，在发酵后期人工添加酵母菌的情况。酵母菌的发酵作用以30为宜，低于10仅能繁殖，不能发酵。高于40酵母菌的生长受到抑制甚至自行消化，这就是高温无盐固态发酵酱油香气不足的原因。采用中温或低温发酵方法，适当延长发酵期，对酒精生成是有利的。,制曲时自空气中落下的一部分细菌，在发酵过程中能使部分糖类变成乳酸、醋酸、琥珀酸等，适量的有机酸存在于酱油中可增加酱油的风味，但含量过多会使酱油呈酸味而影响质量。米曲霉本身也能在发酵代谢中产生部分曲酸，这些酸与酒精结合能增加酱油的香气和具有独特风味。但酸度过高，在发酵期间既影响蛋白酶和淀粉酶的分解作用，又使产品质量降低。,（2）蛋白质的分解 在发酵过程中，原料中的蛋白质经蛋白酶的催化作用，生成相对分子质量较小的胨、多肽等产物，最终分解变成多种氨基酸类。有些氨基酸如谷氨酸、天门冬氨酸等构成酱油的鲜味；有些氨基酸如甘氨酸、丙氨酸和色氨酸具有甜味；有些氨基酸如酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸产色效果显著，能氧化生成黑色及棕色化合物。,酱油变黑的程度不取决于酪氨酸的绝对含量，而主要取决于酪氨酸酶或氧化酶的活性，而且与原料品种有关。霉菌、酵母菌和细菌中的核酸，经核酸酶水解后生成鸟苷酸、肌苷酸等核苷酸的钠盐，与谷氨酸钠盐协调作用提高酱油鲜味数倍。必须注意的是，若米曲霉质量不好，污染了杂菌会产生异常发酵，使蛋白质水解作用终止之后，再氧化。,（3）脂肪的分解 在发酵过程中，米曲霉分泌的脂肪酶将原料中的少量脂肪在30、pH为7的条什下水解成脂肪酸与甘油，这些脂肪酸又通过各种氧化作用生成各种短链脂肪酸，这些脂肪酸也是酱油中构成酯类的基物。,（4）纤维素的分解 原料中的纤维素在纤维素酶的催化作用下水解，分解为直链纤维素，然后再经羧甲基纤维素酶水解为可溶性的纤维二糖，又在-葡萄糖苷酶的参与下分解为葡萄糖。葡萄糖又在细菌中的酶作用下生成乳酸、醋酸和琥珀酸等。原料中的多缩戊糖是半纤维素的主要成分，它在半纤维素酶的作用下生成戊糖。,（5）色香味体的形成 酱油在发酵过程中经过各种变化而形成了酱油特有的色、香、味、体。酱油色素的形成主要是因为酱醅中的氨基酸和糖类，它们受外界温度、空气和酶的作用，在一定的时间下结合成酱色。各种糖类相比较而言，戊糖最好。甲基戊糖类与氨基酸等共存时，形成酱油的色素。,酱油的香气来源包括由原料生成的，由曲霉的代谢产物所构成的，由耐盐性乳酸菌的代谢产物所生成的，由耐盐性酵母的代谢产物所生成的，以及由化学反应等多种途径所生成的。这些产物构成了酱油中的酯类、醇类、羰基化合物、缩醛类及酚类等复杂众多的香气成分。酱油的浓稠度俗称为酱油的体态或身骨，它由可溶性蛋白质、氨基酸、糊精、糖类、有机酸、食盐等固形物组成。酱油发酵越完全，质量越高，则酱油的浓度和粘稠度就越高，而且色香味俱佳。,2）发酵工艺 将成曲粉碎，直接加入约55相对密度为1.0896 1.0979的盐水，拌和均匀。盐水用量控制在制曲原料总重量的65%左右，一般要求加入盐水量和曲子本身含水量的总和达到原料重量的95%左右为宜。成曲应及时加盐水入发酵池，以防久堆造成“烧曲”。通常在醅料入池的最初15 25cm，醅层控制水量略小，以后逐渐加大水量。最后将剩余盐水均匀淋于醅面，待盐水全部吸入料内再在醅面封盐，盐层厚度约3 5cm，并在池面上加盖。,入池后，酱醅品温要求在42 46，保持4d，从第五天起，每天在池底通入加热蒸汽3次，使品温逐步上升，最后到48 50，一般发酵8d酱醅基本成熟。为了增加风味，应延长到12 15d。还可采用淋浇发酵工艺，酱醅面上不封盐，从成曲拌盐水入池第二天起，将假底下的舀汁回淋到发酵醅上，每天2次。4d后每天淋浇1次，发酵温度5d内为40 45。5天后逐步提高品温至45 48，发酵期共10d。淋浇发酵可充分利用酱汁中的酶，减少氧化，提高酱油风味，但需要增加淋浇设备。,5.浸泡和过滤 酱醅成熟后，加入70 80的二淋油浸泡20h左右，二淋油用量应根据计划产量增加25%30%。品温60以上时，可在发酵池中浸泡，也可移池浸泡，但必须保持酱醅疏松，以利浸蚀。,酱醅经二油浸泡后，过滤得头油(即生酱油为产品)，生头油可从容器假底下放出，溶加食盐，加食盐量应视成品规格定。再加入70 80的三油浸泡8 12h，滤出二油；同法再加入热水(或自来水)浸泡2h在右，滤出三油。此过滤法为间歇过滤法，俗称三套循环淋油法。还可采用连续过滤法，操作程序和条件与间歇法大致相同。,6.加热和配制 生酱油需经加热、配制、澄清等加工过程方可得成品酱油。酱油含盐量在16%以上，绝大多数的微生物繁殖受到一定的抑制。病原菌与腐败菌虽不能生存，但酱油本身带有曲霉、酵母及其他生产过程中被污染的细菌，尤其是耐盐性的产膜酵母菌的存在会在酱油表面生白花，引起酱油酸败变质。,加热灭菌有如下作用：1杀菌防腐，使酱油具有一定的保质期。2破坏酶的活性，使酱油组分保持一定。3通过加热增加芳香气味，还可挥发一些不良气味，从而使酱油风味更加调和。4增加色泽，在高温下促使酱油色素进一步生成。5酱油经过加热后，其中的悬浮物和杂质与少量凝固性蛋白质凝结而沉淀下来，过滤后使产品澄清。,加热温度依酱油品种而定。一般酱油加热温度为65 70，时间为20 30min。有些酱油品种还加入甜味剂和助鲜剂，加量按各品种要求而定。为了防止酱油发白变质以及抑制酱油中的酵母、霉菌和杂菌的生长繁殖，按国家有关食品添加剂的使用量添加苯甲酸钠或山梨酸钾等防腐剂。,7.1 包装 酱油经过包装、检查后，方可作为成品出厂。,9.2 食醋生产技术,食醋是传统的酸性调味品，我国酿醋自周期开始，已有2500年历史。食醋分酿造醋、合成醋、再制醋三大类，其中产量最大，与我们关系最为密切的是酿造醋，它是用粮食等为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。除主要成分醋酸外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分及风味成分，具有独特的色、香、味、体。,食醋的加工分为固态发酵和液态发酵两大类。我国的传统食醋多数采用固态发酵法，产品风味优美，品质优良，色香俱佳，但因生产周期长、原料利用率低等缺点，出现了酶法液化通风回流法制醋、液体深层发酵法制醋等新工艺，在提高原料利用率、节约粮食、减轻劳动强度、改善产品卫生等方面都取得了一定的成绩。,9.2.1 食醋酿造原理 食醋的酿造过程以及风味的形成是由于各种微生物所产生的酶引起的生物化学作用，食醋酿造主要包括淀粉分解、酒精发酵和醋酸发酵三个过程。,1.淀粉水解 将大米等淀粉质原料经过粉碎使细胞膜破裂，再经蒸煮糊化，加入一定量的淀粉酶，使糊化后的淀粉变成酵母能够发酵的糖类。由淀粉转化为可发酵性糖的过程称为糖化。在糖化发酵时所用的霉菌中的酶包括-淀粉酶、糖化酶、转移葡萄糖苷酶、果胶酶、纤维素酶等，由于这些酶的协同作用，使淀粉分解生成葡萄糖、麦芽糖，再由酵母生成酒精。还有少部分非发酵性糖变成残糖而存在醋中，使食醋带有甜味。,2.酒精发酵 淀粉水解后生成的大部分葡萄糖被酵母菌在厌氧条件下经细胞内一系列酶的作用下，完成糖代谢过程，生成乙醇和二氧化碳。根据计算，1分子的葡萄糖生成2分子的酒精和2分子的二氧化碳。具体来说，100份葡萄糖生成51.11份酒精及48.89份二氧化碳，但其中5.17%的葡萄糖被用于酵母的增殖和生成副产品，所以实际所得的酒精量为理论数的94.83%。这些副产物是甘油和琥珀酸、醋酸、乳酸等，是食醋香味的来源。酒精发酵不需要氧气，所以要求发酵在密闭条件下进行。如有空气存在，酵母仅进行酒精发酵，而且部分进行呼吸作用，而使酒精产量降低，糖的消耗速率也减慢。,3.醋酸发酵 醋酸发酵是依靠醋酸菌氧化酶的作用，将酒精氧化生成醋酸，其反应式为：C2H5OH十O2CH3COOH十H2O十485.6KJ 理论上，1份酒精能生成1.304份醋酸，实际生产中，由于醋酸的挥发、氧化分解、酯类的形成、醋酸被醋酸菌作为碳源消耗等原因，一般1kg酒精只能生成1kg醋酸，也就是1L酒精可以生成20升醋酸含量为5%的食醋。,4.食醋风味物质的形成 食醋在酿造过程中除生成醋酸外，还生成羟基乙酸、-羟基丙二酸、酒石酸、草酸、琥珀酸、己二酸、庚酸、甘露糖酸和葡萄糖酸等。醋酸中的乙醇又与这些物质发生酯化反应生成不同的酯类，构成了食醋中的香气成分，所以有机酸种类越多，其酯香的味道就越浓郁。,醋酸菌除了氧化乙醇外，还能氧化醇、糖类。它能把丙醇氧化为丙酸，丁醇氧化为丁酸，葡萄糖氧化为葡萄糖酸或葡萄糖酮酸，并再进一步氧化成琥珀酸和乳酸等。这些酸又与醇作用生成酯，使食醋具有特殊的清香，尤其是经陈酿的食醋其酯香更强。在发酵过程中，由脂肪转变成甘油，糖类转变成甘露醇，在醋酸菌作用下生成二酮果糖等，这些成分都构成醋的香味。,原料中少量的脂肪成分经霉菌中解脂酶作用生成各种脂肪酸和甘油。这种脂肪酸和醇作用也生成不同的酯类。相应地原料中的蛋白质经蛋白酶水解成各种氨基酸，氨基酸是食醋鲜味的来源，也是部分色素形成的基础。食醋质量规格中就要求氨基酸氮含量为0.08g/100mL以上。,9.2.2 食醋制作工艺 1.固态发酵法制醋 食醋生产一般选用淀粉含量高的原料，我国长江以南习惯上用糯米和大米，长江以北则多用高梁、小米酿醋。目前常选用的原料有玉米、甘薯、甘薯干、马铃薯干、粮食下脚料、含有淀粉的野生植物以及果蔬类等。固态发酵法制醋需要拌入较多疏松材料如砻糠、小米壳、高粱壳及麸皮等，使醋醅膨松，能容纳一定量的空气，以促使醋酸菌氧化酒精而生成醋酸。,1）工艺流程,麸曲、酒母 原料粉碎混合润水蒸熟摊晾过筛拌匀入缸糖化、酒精发酵、倒醅拌匀醋酸发酵、倒醅 醋酸菌种子粗谷糠 加盐后熟淋醋陈酿澄清配制灭菌成品食盐,2)制作方法（1）原料处理 将大米(或高梁、薯干)粉碎，加入120%麸皮和80%谷糠(或稻壳)混匀，加入混合料重量2 3倍的水，迅速翻拌均匀，使物料吸水均匀。润水后，原料放入锅中蒸料，蒸料在常压下上汽后蒸1.5 2h，再焖1h，料即出锅。若在0.15MPa压力下，则蒸料lh，再焖15min，料即出锅。出锅的料需用机械打碎结块，冷却至30 40。,（2）淀粉糖化及酒精发酵 在冷却的熟料中加入混合干料总重量60%的冷水，同时加入酒母和打碎的麸曲，充分翻拌，制成含水量为60%62%的醅。把醅移入缸中并压实，入缸醅温为24 28，室温为28左右。醅入缸的第二天，当品温升至38 40时，进行第一次翻醅(也称倒缸)，调节温度和水分，进行淀粉糖化和酒精发酵(也称双边发酵)。发酵期间控制品温在35以下，发酵5d(冬季可延至7d)，酒醅中酒精含量达7%8%(夏季可能在6%左右)。,（3）醋酸发酵 酒醅成熟后，在酒醅中拌入谷糠和醋酸菌种子醅，并充分混匀制成醋醅，进行醋酸发酵。在醋酸发酵期间，控制品温在38 4l，每天翻醅1次。一般每经24h后醅面品温高达40以上，而中层、底层品温与表面比较相差很大，所以每天必须进行翻醅调温，这样不使表层品温过高，同时使中、底层醋醅也能接触空气，使发酵顺利进行。当品温下降至35左右时，醋酸发酵基本结束，应及时向醋醅内加盐，并拌匀，再放置两天进行后熟。醋酸发酵周期一般为10 20天。,（4）淋醋 采用三循环法(也称三次套淋法)即用二醋浸泡成熟醋醅20 40h，淋出头醋、剩下的渣子为头渣；用三醋浸泡头渣20 24h，淋出二醋，剩下的渣子为二渣；用清水浸泡二渣淋出三醋，三渣可作饲料。头醋为半成品，二醋和三醋用于淋醋时浸泡之用。,（5）熏醋 把发酵成熟的醋醅放置于熏醅缸内，缸口加盖，用文火加热至70 80，每隔24h倒缸1次，共熏5 7d，所得熏醅具有其特有的香气，色红棕且有光泽，酸味柔和，不涩不苦。熏醅后可用淋出的醋单独对熏醅浸淋，也可对熏醅和成熟醋醅混合浸淋。,（6）陈酿 有醋醅陈酿和醋液(半成品)陈酿两种方法。醋醅陈酿是把加盐的成熟醋醅(醋酸含量在7%以上)移入缸内压实，在醅面上盖一层食盐，缸口加盖，放置15 20d后翻醅1次，再行封缸，陈酿数月后淋醋；醋酸陈酿是把醋酸含量在5%以上的半成品醋(头醋)封缸陈酿数月。经陈酿的食醋质量有显著提高，色泽鲜艳，香味醇厚，澄清透明。,（7）配制及杀菌 陈酿醋或新淋出的头醋都称为半成品，在出厂前在澄清池内沉淀并按质量标准进行配兑，除总酸含量为5%以上的高档食醋不需添加防腐剂外，一般食醋均应在加热杀菌时加入0.06%0.1%的苯甲酸钠，在80 90 灭菌15 30min，即得成品醋。,2.酶法液化通风回流制醋 固态发酵法制醋以人工进行倒醅，劳动强度极高，劳动条件劳动甚差，利用自然通风和醋汁回流代替倒醅，同时利用酶制剂把原料中的淀粉液化或利用曲制剂把淀粉液化和糖化以提高原料利用率。,1)工艺流程 淀粉酶、氯化钙、碳酸钠 酒母 碎米浸泡磨浆调浆加热液化糖化冷却液体酒精发酵酒液拌和入池固态醋酸发酵加盐 醋酸菌种子麸皮 食盐淋醋配制灭菌成品,2)优点（1）出醋率明显提高。碎米采用酶法液化通风回流制醋新工艺比一般固态发酵法制醋旧工艺出醋率提高16%。（2）旧工艺碎米用蒸熟的方法，耗煤量大，实现酶法液化新工艺后，用煤量显著下降。（3）采用新工艺后，目前除出渣尚用人工外，已实现管道化，机械化生产，大大降低了工人的劳动强度，还节约了劳动力。（4）新工艺在酒精发酵完毕后，酒醪内直接拌入生麸皮进行醋酸发酵，利用生麸皮不但简化工序，节约用煤，而且还增加糖化能力，提高了产品质量和产量。,3)制作方法（1）原料处理 先将碎米用水浸泡至充分胀润，然后把米与水按1：1.5的比例混合送入磨粉，细度要求控制在60 80目，碳酸钠调整pH为6.2 6.4。再加入氯化钙，以提高酶的热稳定性。然后再加入-淀粉酶，主要作用是从淀粉内部将淀粉链的-1,4糖苷键任意地、无规则地切割成若干长度不一的短链终产物主要是糊精和低聚糖。,（2）淀粉液化及糖化 将淀粉液放在液化桶中，开动搅拌器并控制料浆温度在85 90，并保持10 15min，以碘液检查呈棕黄色表示液化完全。然后把液化醪升温至100保持10min，以达到灭酶和灭菌的目的。液化完后，将液化醪送入糖化桶中，开动搅拌器，冷却至约63，加入糖化酶糖化6h，利用糖化酶由淀粉分子的非还原性末端水解-1,4糖苷键，最终产物为麦芽糖。,（3）酒精发酵 糖化醪送入发酵罐内，调节pH4.2 4.4，然后接入酒母进行酒精发酵。控制品温为33左右，发酵周期64h，酒醪酒精含量达8.5%左右。,（4）醋酸发酵 把酒醪、麸皮、稻壳及醋酸菌种子用制醅机充分混合后，均匀地送入醋酸发酵罐内，上层醅要加大酒液和醋酸菌种子量，然后耙平、封罐，进行醋酸发酵。进池温度控制在35 38，发酵约24h，由于上层醋醅的醋酸菌生长繁殖较快，此时上层醋醅温度升至40，但中间醋醅温度低，故应进行松醅。松醅后醋醅发酵每逢品温升到40时，及时回流，使醅温降至36 38。,醋酸发酵温度前期要求42 44，后期为36 38，如果温度升高很快，可将罐下部通风孔部分或全部堵塞进行控制调节。回流淋浇应依季节变化和品温升降情况而定，每天淋浇6 7次，一般回流约150次后醋醅即可成熟。此时醋醅中酒精含量很低，酸度也不再上升，酸度达6 7g/100mL。一般醋酸发酵时间为20 25d，夏天需30 40天。因为夏天气温高，为了防止醅温过高，必须适当地塞住通风洞，但因此空气量减少而延长了发酵时间。,（5）加盐和淋醋 醋酸发酵完成后，为避免醋酸继续氧化，应及时在醋醅表面加食盐，用醋汁回流使其溶化，以防止醋酸菌氧化和改善风味。加盐后，由于大池不能封池，久放则易生热，影响产量，可立即淋醋。,淋醋仍在醋酸发酵罐内进行，用上批二醋汁，按本批所出醋数量分三次浇在醋醅面后进行浸泡淋浇醋醅。当醋汁酸度含量达5g/100mL时，停止淋浇醋醅和收集头醋。再在醋醅面层分次淋浇三醋，收集二醋。最后在醋醅面层淋浇水，收集三醋。一般头醋可用来配制成品，二醋和三醋用于循环淋醋。,（6）配制及灭菌 可按固态发酵制醋法进行。,3.液体发酵法制醋 在液体状态下进行的醋酸发酵称为液态发酵法制醋。常见的有表面发酵法、淋浇发酵法、液态深层发酵法、固定化菌体连续发酵法。液态发酵法不用辅料，可节约大量麸皮和谷糠，使环境卫生得到改善，减轻劳动强度，有利于实现管道输送，提高了机械化程度，生产周期较固态法缩短。但其风味、色泽及稠厚度较固态法相比要差，需采取其他方法改善。,1)表面发酵法制醋 表面发酵法分为白醋(或酒醋)、糖醋、和米醋等不同生产方法。白醋生产是在敞口容器中加入醋种、酒精溶液及少量的营养物质，盖上缸盖，在常温下自然发酵。此时醋酸菌在液面上形成一层薄菌膜，借液面与空气的接触，使空气中的氧溶解于液面内，发酵周期视气温情况而定，在30左右时经20多天发酵可结束，温度低时需延长发酵周期。成熟醋液清澈、无色，醋酸含量为2.5 3g/l00 mL。,糖醋是以饴糖为原料，先接种酵母，用纸封缸进行发酵，再接种醋母，保持室温30左右发酵约30d成熟。成品醋酸含量为34.5g/l00mL。米醋是以大米为原料进行液态表面发酵的制品，米醋生产有的在大米饭中接种米曲霉后制成米曲，加水进行糖化；有的加曲对大米饭进行糖化，有的以小麦面粉接种米曲霉制成面曲，与大米饭一起加水进行糖化。制成糖化液后，接种酵母进行酒精发酵，再接入醋种进行表面发酵。米醋口味纯正，醋酸含量为3 5g/l00mL。,2)淋浇发酵法制醋 淀粉质原料加水、加热糊化后，用糖化剂糖化，再接种酵母菌进行酒精发酵，待发酵完毕后接种醋酸菌，通过回旋喷洒器反复淋浇于醋化池内的填充物上。淋浇发酵法不同于前面的固态发酵法，固态发酵法是以酒醪拌麸皮，发酵一批出渣一批，需要消耗大量的辅料；而淋浇发酵法是以谷糠和麸皮等为填充料，酒醪回流喷洒于上，可以连续回流，麸皮等可连续使用。,3)液态深层发酵制醋（1）工艺流程 淀粉酶、氯化钙、碳酸钠 酒母、乳酸菌 大米浸泡磨浆调浆加热液化糖化酒精发酵液体深层醋酸发酵压滤灭菌配制成品 醋酸菌,（2）设备 淀粉质原料液化、糖化和酒精发酵所用的设备与酶法液化回流制醋的设备相同。醋酸发酵多采用自吸式发酵罐，结构如下图。,自吸式发酵罐,（3）制作方法 原料处理、淀粉糖化、液化、酒醪制备 与酶法液化通风回流制醋基本相同，要求首批酒醪的酒精体积分数均为6%，残糖量基本为零。醋酸发酵 要求菌种活力强、无杂菌，接种量不低于10%。由于醋酸菌是好气性细菌，因此生产过程中应不断通入氧气。醋酸发酵前期醋酸菌刚接入发酵罐，细菌数不高，活力低，要求氧量不大。,一般自吸式标准发酵罐通气量为1：0.07(发酵液与1min通气量之容量比)，通过一段时间培养，醋酸菌进入对数成长期，细胞数量增加，活力提高，酶大量形成，呼吸作用大大加强，风量要加大，一般通风量1：0.1为宜；到后期，酒精减少，醋酸上升缓慢，菌体衰老，呼吸缓慢，风量就可减少为1：0.08。醋酸菌繁殖温度在31左右，但发酵温度控制在32 35。在正常情况下，发酵24h左右，产酸在1.5 2.0g/100mL以上。醋酸发酵的时间受菌种、酒精浓度、发酵温度及通气搅拌的影响，短者为40 50h，长者为65 72h。,工业上的发酵大多采用半连续发酵法，即当醋酸发酵结束时，可取出1/3的醋醪，余2/3留作种子，再补足酒液继续发酵，一般经24h左右，可取醋液1次，连续10次左右，要换一次种液，这种分割取醋的方法也叫分割发酵法。,压滤 醋酸发酵完毕，为提高食醋的糖分，在醋醪内加入糖液，混合均匀后，用板框压滤机压滤，即得生醋。成品 生醋经配制合格后，经加热、灭菌后送入成品贮存罐，以便沉淀贮存。再经滤渣并检验合格进行包装为成品。,9.2.3 食醋生产新工艺1.优良性能生产菌种的选育（1）用基因重组新技术改良醋酸菌种，选育耐高温醋酸菌，提高产酸速度和产酸量，改变食醋组分，提高风味。（2）致力于耐高温酵母菌的开发与应用。将发酵起始温度提高到38 42，旺盛期达到43 44，进行边糖化边酒化边醋化的三边发酵，这样，可以缩短发酵周期5 6天。（3）寻找醋酸生产新菌种，提高醋酸生成量。,2.生物技术的应用（1）固定化细胞是指用物理方法或化学方法限制在某一特定空间范围内，并保留了其固有的催化活性和生存活力的，可被重复和连续使用的细胞。固定化细胞可较长时间地反复使用，提高了使用效率，在以高稀释率下操作而不产生流失现象。适合于连续化和自动化过程，且过程易于控制。（2）酶制剂可弥补制曲过程中由于各种因素造成的成品曲中酶活力不足的缺陷，扩大淀粉原料的使用范围，缩短糖化时间，简化生产工艺，提高淀粉的利用率，易于连续化和自动化生产。,3.生产工艺的革新(1)液态深层发酵工艺中食醋产品质量的提高 液态深层发酵法是现代酿醋工业的主要发展方向，它具有易于连续化和自动化大规模生产的优点，但与传统酿醋工艺相比在产品品质上仍有一定的差距。因此，提高液态深层发酵食醋产品的质量十分重要。,分析固、液发酵法的食醋产品，其质量差别主要表现在液态发酵法生产的食醋中酯的含量较少。食醋中的主要酯类是乙酸乙酯和乳酸乙酯等，液态发酵法生产的食醋中，酯的含量普遍较低，特别是乳酸乙酯的含量极低；除此之外，不挥发性有机酸的含量也较少，而不挥发酸的含量直接影响食醋酸味的柔和；液态发酵法生产的食醋中，风味成分的种类也少于固态法食醋，其中主要表现在酯、酸、醇、醛和和酚的种类上。,传统酿醋工艺是采用微生物体系丰富的曲，或经长时间发酵形成众多微生物，通过这些微生物的代谢活动产生丰富的醇、醛、酮、酸和氨基酸等，使食醋香味浓郁，滋味柔和。因此，可以借鉴传统酿醋工艺的优点，选育性能优良的霉菌、酵母菌及醋酸菌等多种微生物，进行人工纯培养后，按液态法酿醋工艺的要求进行多种微生物的混合共酵，利用不同微生物间的协同作用产生丰富的风味物质，酿成高产优质的食醋。,(2)陈酿方法的改进风味和芳香物质对于食醋的质量至关重要，食醋生产中经常采用陈酿的方法，来弥补发酵过程中风味成分不能充分形成的缺陷。其方法主要有醋醅陈酿和醋液陈酿两种。在陈酿过程中，食醋发生一系列的化学、物理变化，这些生化反应多数是非常缓慢的，因此，陈酿期一般为36个月，有的甚至长达1年。,近年来，运用物理方法催陈食醋等酿造产品取得了一些进展，主要处理方法有：微波法、红外线处理法、热处理法、超声波法、高频电场法、磁场处理法、激光处理法和加压处理法等，但将上述技术用于大规模工业化生产还有待进一步研究完善。,9.3 啤酒生产技术,啤酒是以大麦和水为主要原料，大米、谷物、酒花等为辅料制成麦芽，经糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的饮料酒。啤酒的酒精含量仅含3%6%，有酒花香和爽口的苦味，深受消费者欢迎，因此消费面广，消费量大，是世界上产量最大的酒种。,原料,用于啤酒生产的基本原料有水、酒花和发芽的谷物，主要是大麦。在许多情况下，添加大米、玉米粉及其它未发芽的谷物作为碳水化合物的补充，以供酵母菌利用，发酵分解为乙醇和二氧化碳。使用酒花使大多数啤酒产生特殊风味，额外充入的二氧化碳是对自然发酵产生的二氧化碳的补充。,1.麦芽,从质量和功能的角度看，大麦麦芽是啤酒制造中最为重要的原料。麦芽是指发芽至开始出现根和茎的大麦，经温和干燥的方法使其停