專利名稱:一種用于純糧固態(tài)發(fā)酵白酒的糧食干法分段汽爆前處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于白酒釀造領(lǐng)域，特別涉及一種用于純糧固態(tài)發(fā)酵白酒的糧食干法分段汽爆前處理方法。
背景技術(shù)：
我國是一個白酒產(chǎn)量的大國，2008年白酒產(chǎn)量達到了 500萬噸。隨著人們生活水平的提高，人們對于白酒的品質(zhì)要求也越來越高。純糧固態(tài)發(fā)酵白酒是中華民族傳統(tǒng)食品產(chǎn)業(yè)的代表，它采用純粹的糧食為原料、用曲經(jīng)固態(tài)糖化、固態(tài)發(fā)酵、固態(tài)蒸餾后貯存、勾兌生產(chǎn)出的中國優(yōu)質(zhì)白酒的特定品質(zhì)。由于采用純糧發(fā)酵，勢必有大量的糧食需要處理，我國白酒的傳統(tǒng)處理方法是先潤糧，然后蒸糧，通過這些步驟使糧食中的淀粉吸水、暴露、糊化、增加淀粉和酶的接觸面積，為糖化發(fā)酵創(chuàng)造良好的條件。但是，這種傳統(tǒng)工藝往往需要較長的預(yù)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(chǎn)生不利于酵母、細菌生長繁殖并影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的物質(zhì)。有研究表明，谷物在蒸煮時可發(fā)酵糖的總損失為2. 5-3. 5%，蒸煮產(chǎn)生的氨基糖妨礙糖化酶對淀粉的作用，并對發(fā)酵產(chǎn)生影響，從而降低產(chǎn)率；在蒸煮過程中甲氧基從果膠物質(zhì)中分離出來，生成甲醇，對發(fā)酵不利，同時對成品質(zhì)量有影響。
為了解決這些問題，吳孟等人研究了應(yīng)用膨化技術(shù)釀造黃酒的方法(吳孟，馮德一，楊銘鐸，楊婀娜.應(yīng)用膨化技術(shù)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(shù)替代傳統(tǒng)的蒸煮工藝。膨化技術(shù)分為擠壓膨化和氣流膨化，擠壓膨化是靠擠壓機螺桿的推動使物料被迫曲折前進，經(jīng)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(nèi)達到高溫(150 180°C )、高壓(10kg/cm2)狀態(tài)，此狀態(tài)下谷物中積蓄的大量能量，在膨化瞬間，隨著高壓變?yōu)槌旱木薮竽芰酷尫?，使物料中的水分蒸發(fā)膨脹并冷卻，糊化淀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(fā)生“閃蒸”現(xiàn)象，進而實現(xiàn)膨化。新的方法簡化了生產(chǎn)工序，節(jié)約了能源，降低了酵母用量，提高了淀粉的出酒率，增加了經(jīng)濟效益。為了解決同樣的問題，公開號為CN1060679A的發(fā)明專利提出了用熱噴預(yù)處理工藝來處理白酒生產(chǎn)的原輔料，其基本路線是將物料粉碎后送入噴罐中，向噴罐內(nèi)通入蒸汽和中壓熱風(fēng)經(jīng)一段時間，然后將噴罐封閉，通入蒸汽和中壓熱風(fēng)使壓力達一定值，維持一段時間后打開排料閥使物料噴到泄料罐中。這種工藝雖然在一定程度上解決了部分問題，但是氣流膨化采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(shè)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(shè)備，這樣的設(shè)備操作復(fù)雜，裝料系數(shù)低，操作安全性較低。擠壓膨化也存在 一系列的問題，一是設(shè)備適用范圍有限，單機加工物料受限，不同的原料需要不同的螺桿和操作參數(shù)，但是設(shè)備和運行參數(shù)的調(diào)整都極為困難，二是現(xiàn)有的擠壓膨化設(shè)備設(shè)計、加工粗糙，耐用性較差，這些都限制了擠壓膨化設(shè)備的在生產(chǎn)中大規(guī)模的應(yīng)用，往往應(yīng)用于少量食品的加工。熱噴技術(shù)和氣流膨化技術(shù)在本質(zhì)上有相通之處，但是從設(shè)備和工藝上又有明顯的區(qū)別，公開號為CN1060679A的發(fā)明專利雖然給出了各種操作參數(shù)，但是對其中的關(guān)鍵參數(shù)如蒸汽溫度沒有明確限定，而且蒸汽的通入量采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(guān)鍵的因素就是蒸汽的物理性質(zhì)和使用量，使用普通的蒸汽很會導(dǎo)致物料中冷凝水的存在，而冷凝水的存在對于糧食類膨化效果有著嚴重的負面影響，從而導(dǎo)致專利的實施難以達到理想的結(jié)果，這個專利被自動放棄，這可能也是一個重要的因素。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
我國是白酒生產(chǎn)大國，尤其是現(xiàn)在的名優(yōu)白酒基本上是采用純糧固態(tài)發(fā)酵工藝。這種工藝在保證白酒質(zhì)量和品質(zhì)的同時也消耗了大量的糧食。白酒發(fā)酵所用的糧食基本上是采用傳統(tǒng)的工藝，即先潤糧、后蒸糧、然后續(xù)糟發(fā)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(fā)酵糖。如何改進現(xiàn)有技術(shù)的不足，在保證白酒傳統(tǒng)品質(zhì)和風(fēng)味的同時又能克服現(xiàn)有工藝的問題就是本發(fā)明專利所著重解決的問題。
本發(fā)明的構(gòu)思
汽爆技術(shù)是一種廣泛用于生物質(zhì)原料的預(yù)處理技術(shù)。其基本機理是具有細胞結(jié)構(gòu)的植物原料在高溫、高壓蒸汽中蒸煮，產(chǎn)生一些酸性物質(zhì)，使半纖維素降解成可溶性糖，同時復(fù)合胞間層的木質(zhì)素軟化和部分降解，從而削弱纖維間的粘結(jié)，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(jù)汽爆技術(shù)的基本原理，汽爆技術(shù)完全可以用于糧食類生物質(zhì)的預(yù)處理，但是試驗結(jié)果證明傳統(tǒng)的汽爆工藝雖然可以使玉米等糧食的種子中所含有的淀粉完全糊化，部分糖化，甚至種子的種皮，胚芽和胚乳分離，但是對于種子的主要部分胚乳卻沒有明顯的膨化作用，這和傳統(tǒng)的白酒發(fā)酵的要求是有一定的“外觀蒸透，熟而不粘，內(nèi)無生心”和“粒粒開花，內(nèi)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(diào)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(tài)提高到30-60%之間，同時汽爆使用飽和水蒸汽做爆破介質(zhì)，由于糧食中的淀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，冷凝水的存在對于糧食的開花膨脹有較大的負面影響。理想的狀態(tài)應(yīng)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，泄壓時足夠?qū)⒓Z食顆粒開孔膨化，但是又不能太多導(dǎo)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，二是可以采用過熱蒸汽作為爆破介質(zhì)。適當(dāng)控制過熱蒸汽的過熱溫度，結(jié)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(xiàn)較好的糧食處理效果的目的。
本發(fā)明技術(shù)方案
本發(fā)明的目的是通過以下步驟來實現(xiàn)的
I.預(yù)先平衡糧食中的水分到合適的比例，根據(jù)糧食種類的不同，其水分調(diào)整到10-25%較為合適；
2.根據(jù)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(yīng)罐中，能否混合主要看后續(xù)發(fā)酵的需要和所需的處理條件是否有較大差異；
3.分段，先后通入壓力為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(nèi)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于白酒釀造的續(xù)糟發(fā)酵，是否粉碎看爆出物料的顆粒大小，對于玉米來說一般需要將其粉碎為1/2到1/4大小。
本發(fā)明具有以下特點和優(yōu)勢
I.采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(chǎn)生冷凝水，采用干法汽爆最大程度保證了于糧食的膨化開花；2.解決了傳統(tǒng)白酒發(fā)酵糧食預(yù)處理需要長時間潤糧、蒸糧所帶來的生產(chǎn)效率低，能耗高，可發(fā)酵糖損失的問題，將原有的長達幾小時的預(yù)處理過程縮短到了幾分鐘的時間，而且能耗節(jié)約70%以上，同時又不改變純糧固態(tài)發(fā)酵白酒的品質(zhì)；
3.本方法可使糧食膨化開花，淀粉迅速糊化，使細胞組織撕碎破壞，使糖化酶與淀粉的反應(yīng)接觸面積增加，有效地縮短了糖化發(fā)酵時間；
4.本方法相對于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(yīng)罐結(jié)構(gòu)簡單，造價低，便于放大，目前已有5-50m3的工業(yè)規(guī)模成型設(shè)備，所以本技術(shù)可以應(yīng)用于各種規(guī)模的白酒釀造企業(yè)。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)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(yīng)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(yīng)器內(nèi)部的壓力達到I. 4MPa，壓力達到以后關(guān)閉進氣閥，3分鐘后反應(yīng)器內(nèi)部的空氣壓力達到I. 45MPa，迅速打開反應(yīng)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，用于續(xù)糟發(fā)酵，發(fā)酵效果良好，發(fā)酵時間縮短I周左右，出酒率增加I. 5%，優(yōu)質(zhì)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(diào)節(jié)糧倉的空氣濕度使其含水量增加到15%。由于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(yīng)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(yīng)器內(nèi)部的壓力達到1.6MPa，壓力達到以后關(guān)閉進氣閥，3分鐘后反應(yīng)器內(nèi)部的空氣壓力達到I. 65MPa，迅速打開反應(yīng)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，直接用于續(xù)糟發(fā)酵，發(fā)酵效果良好，發(fā)酵時間縮短I周左右，出酒率增加2. I%，優(yōu)質(zhì)酒率提高5%。
權(quán)利要求
1.一種用于純糧固態(tài)發(fā)酵白酒的糧食干法分段汽爆前處理方法，其特征在于 (1)預(yù)先平衡糧食中的水分為10%-25% ； (2)根據(jù)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(yīng)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(nèi)的壓力上升至0. 8-1. 6MPa，壓力維持時間為2-15min，先通入過熱蒸汽后通入高溫空氣實現(xiàn)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，由于對汽爆過程中糧食的含水量和過熱蒸汽、高溫空氣的控制，汽爆后不產(chǎn)生冷凝水，實現(xiàn)了糧食的干法汽爆前處理； (5)所得物料稍微粉碎或不粉碎即可用于白酒釀造的續(xù)糟發(fā)酵。
2.如權(quán)利要求
I所述一種用于純糧固態(tài)發(fā)酵白酒的糧食干法分段汽爆前處理方法，其特征在于，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(fā)明公開了一種用于純糧固態(tài)發(fā)酵白酒的糧食干法分段汽爆前處理方法，屬于白酒釀造領(lǐng)域，本方法的基本步驟是預(yù)先平衡糧食的水分，然后將糧食單獨或混合放入雙路進氣快開門汽爆反應(yīng)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后快速打開汽爆罐底部的球閥將物料爆至常壓收集罐中。經(jīng)本方法處理的糧食，其細胞組織被徹底破壞，淀粉熟化程度高，發(fā)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(yōu)等品率提高，增加綜合效益。
文檔編號C12G3/02GKCN102115702 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200910243165
公開日2012年10月24日 申請日期2009年12月30日
發(fā)明者李宏強, 陳洪章 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),