一种人工窖泥及其制备、养护和窖外生产方法
技术领域
[0001] 本申请涉及白酒生产技术领域,尤其是涉及一种人工窖泥及其制备、养护方法,以及使用该人工窖泥进行窖外生产的方法。
背景技术
[0002] 白酒作为我国特有的酒种,具有悠久的历史和独特的民族文化内涵。目前,白酒主要根据酒香味分为十二香型,而浓香型白酒因其良好的酒体感官体验而长期占据着整个白酒市场的半壁江山,成为白酒市场的消费主流。
[0003] 浓香型白酒对窖池的依赖度极高,流传有“千年老窖万年糟,酒好全凭窖池老”的古语。研究发现,浓香型白酒生产所用窖池、窖泥在经过多年的持续生产和养护后,形成了特有的微生物区系,对原料进行特有的发酵,从而获得特定的复合香气;微生物区系与产品品质密切相关。由此,极大地限制了优质浓香型白酒的产能。加之近年来,土地供应趋紧,窖池建设的资金量极为庞大,进一步限制了浓香型白酒产能水平。
[0004] 为解决上述问题,相关机构进行了大量的研究,采用菌株筛选、复合培育等多种方法,拟快速获得老熟窖泥,用于新窖或发酵罐以提高浓香型白酒生产效能。然而,浓香型白酒窖池内部环境独特,作用关系复杂,发酵机制仍不明确,单纯的菌株强化接种无法改善窖泥微生态系统;而现有复合培育的窖泥又无法应用于窖外生产。
发明内容
[0005] 本申请的目的在于提供一种人工窖泥制备方法,用于制备接近老窖池微生物区系并能够保持稳定的人工窖泥。该人工窖泥的结构及性能,使其具有可再生、易分离的特点,配合本申请提供的养护方法,能够以极低的窖泥成本实施窖外生产,并获得与窖产品质相当的产品,从而解决了现有浓香型白酒生产依赖于窖池发酵模式而导致的产能与生产占地的矛盾。
[0006] 本申请的目的之一是提供一种人工窖泥制备方法以及采用该制备方法制得的人工窖泥,用于获得一种能够提供与老窖池微生物区系趋同的人工窖泥,并使该人工窖泥适应于窖外生产,且可重复使用。
[0007] 人工窖泥制备方法包括以下步骤:
S1.制备菌悬液:以质量体积份数比1:5混合老窖泥与无菌水,制得老窖泥悬浮液;
S2.吸附:称取与步骤S1中老窖泥等质量的硬质多孔吸附材料,将硬质多孔吸附材料投入步骤S1制得的菌悬液中,震荡处理,至菌悬液OD值变化>0.2后,取出硬质多孔吸附材料;
S3.静置培养:以体积份数比10∶(5~15)∶(5~15)∶5∶65∶1∶(0.5~2)将步骤S2所得的硬质多孔吸附材料、老窖泥、黄水、酒尾、底锅水、碳氮源、乙酸钠混合均匀,置于密封容器中,室温培养21d~28d;其中,碳氮源的碳氮比为3:1;
S4.入窖培养:将完成步骤S3的硬质多孔吸附材料取出,与蒸酒后的粮糟混合均匀,转入窖池底部,进行3~5轮正常生产后,分离出硬质多孔吸附材料。
[0008] 其中,在本申请公开的实施例中,为去除老窖泥与无菌水初始混合体系中过多的杂质,提高该混合体系中活性成分的含量,可先采用较低的离心转速,对上述初始混合体系进行较短时间的离心处理,使体系中部分杂质沉淀,留取上清液;再以较高的离心转速,对该上清液进行离心处理,是体系中菌体等活性成分分离沉淀,弃上清后而留取沉淀,再使用无菌水制备菌悬液。通过上述处理制备的菌悬液中,杂质含量较少,有利于避免对硬质多孔吸附材料的多孔结构形成堵塞,使老窖泥中的菌体、活性成分等能够在多孔结构中进行更为充分的填充、固定。
[0009] 在本申请公开的实施例中,还提供了一种硬质多孔吸附材料的优选方案,为4mm~6mm粒径的多孔陶瓷珠。该粒径的陶瓷珠与制酒原料颗粒相近,在步骤S4中易于使两者充分混合;同时,该粒径陶瓷珠也具有较高的比表面积,加之其内部多孔结构,使该陶瓷珠表面及内部富集较多的微生物。
[0010] 本申请所提供的人工窖泥制备方法,首先,利用硬质多孔吸附材料的多孔结构,对由老窖泥制备的菌悬液中的物质进行吸附;随后,将其静置于由多种老窖池池内主要物质及微生物生长必要的碳氮源物质组成的环境体系中进行培养,使多孔结构中吸附的微生物数量扩大、种类增加;最后,将富集微生物的窖泥基质转入老窖池内部,在生产过程中对窖泥基质的微生物菌群进行驯化,使窖泥基质富集的微生物群落结构与老窖池内微生物区系趋同。
[0011] 上述制备方法中存在多个液相环境,液相环境中的物质分别来源于老窖泥,老窖泥与窖池内物质(黄水、酒尾、底锅水,碳氮源和乙酸钠添加量较少,其作用是为微生物提供必要的营养成分,以及促使窖泥已知主要微生物的繁殖生长,因此,两者的引入并不改变其他物质对目标菌群的作用)的混合以及由窖池整体环境提供,硬质多孔吸附材料以依次转移的方式,与上述液相环境相互作用,使其表面及内部的微生物及培养成分等逐步接近窖池实际环境,最终,在硬质多孔吸附材料处构建起稳定的微生物群落结构,并使其与驯化窖池内的环境趋同。
[0012] 本申请所提供的人工窖泥,由上述人工窖泥制备方法制得,可为步骤S4中分离处的硬质多孔吸附材料,也可为包括上述硬质多孔吸附材料的窖池底部物质。
[0013] 本申请所提供的人工窖泥中,硬质多孔吸附材料具有吸附、多孔结构和硬质等三种突出的性能。利用其吸附性能,能够在步骤S2、S3、S4的各液相体系中对微生物、体系中的培养成分等进行富集,并使微生物得以固定。利用其多孔结构,能够扩展微生物及培养成分的储存空间,保证微生物的富集数量和富集种类,能够形成群落结构;同时,位于材料内部的多孔结构能够为微生物提供更为独立的生长繁殖环境,有利于保持该处微生物群落结构的稳定,当外部微生物结构发生改变后,给予相符的培养条件后,仍可由该处微生物群落培养得到与此前趋同的区系。利用其硬质,不仅能够为材料中富集的微生物提供稳定的隔离环境,同时,也能够较为便捷地将基质与窖内原料、粮糟、老窖泥等区分开来。由此,也赋予了本申请所提供的人工窖泥可重复使用的能力。
[0014] 本申请的目的之二在于提供一种针对上述人工窖泥的养护方法,用于再生上述人工窖泥的活性,使其能够重复使用。
[0015] 本申请所提供的人工窖泥养护方法包括以下步骤:
P1.配置养护液:自完成发酵的罐体内取黄水,以体积份数比1:1与老窖池内黄水混合;
P2.发酵间隙养护:将人工窖泥自罐体中取出,浸泡在步骤P1配置的养护液中,至下次窖外生产方;
P3.再活化:将人工窖泥自罐体中取出,与蒸酒后的粮糟混合均匀,转入窖池底部,进行3~5轮正常生产后,分离人工窖泥。
[0016] 人工窖泥在采用步骤P2进行发酵间隙养护8~10次后,采用步骤P3进行一次再活化。
[0017] 由前述对人工窖泥材料性能的说明可知,硬质多孔吸附材料内部存在的微生物区系较为稳定,其在对应的培养条件下,有能力通过正常的生长繁殖重构相邻区域的微生物群落结构。本申请所提供的人工窖泥养护方法中,将该人工窖泥实际生产环境中的营养成分与老窖池中的营养成分的混合,为该人工窖泥自身微生物群落重建提供营养环境,兼顾人工窖泥在其实际生产环境中的稳定性及该人工窖泥与老窖泥微生物区系趋同度。
[0018] 本申请所提供的人工窖泥采用液相体系浸泡的方式进行养护,使其在完成制备后,即可解除对窖池的占用,较之现有人工窖泥在应用前必须占用窖池,更进一步地提高了窖池的利用效率,保证了生产产能。
[0019] 当人工窖泥以其自身原有菌群繁殖多代后,菌群性能存在退化风险。因此,本申请所提供的养护方法中,还包括了采用制备该人工窖泥时所采用的老窖池对该人工窖泥进行二次入窖培养。通过人工窖泥材料中多孔结构对窖内微生物及培养物质的吸附存储,更新人工窖泥内微生物,从而实现再活化处理。
[0020] 本申请的目的之三在于提供一种使用上述人工窖泥的窖外生产方法,采用罐体代替窖池,解决罐体发酵与产品品质、产品产能与窖池占地等的矛盾。
[0021] 本申请所提供的窖外生产方法包括以下步骤:
T1.将人工窖泥平铺于罐体底部;
T2.按现有入窖操作方法将粮糟装入步骤T1的罐体内,加盖、室温发酵60d;
T3.自罐体中取出已完成步骤T2处理的粮糟,用于蒸酒。
[0022] 在本申请公开的实施例中,罐体底部平铺的人工窖泥厚度为1~2层即可。该人工窖泥由网状结构物(不锈钢网板)进行汇集,使人工窖泥在生产过程中与粮糟、制酒原料等充分接触,同时,两者又能够快速地进行分离。
[0023] 在本申请所公开的实施例中,步骤T2所采用的粮糟优选为熟料,有利于提高罐内发酵效率,进一步提升产品口感。
附图说明
[0024] 为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025] 图1示出了实施例1、实施例2所制备的人工窖泥,以及制备上述人工窖泥所使用的老窖泥的物种分类柱状图的对比图像;图中,JN1用于指代实施例1制备的人工窖泥,JN2用于指代实施例2制备的人工窖泥,JN3用于指代制备实施例1、2时所使用的老窖泥;
图2为实施例3、4中采用实施例1、2所制备的人工窖泥进行窖外生产时所得发酵粮糟与老窖泥发酵糟醅中乙醇含量的对比柱状图;图中,JN1、JN2、JN3的含义与图1相同;
图3为实施例3、4中采用实施例1、2所制备的人工窖泥进行窖外生产时所得发酵粮糟与老窖泥发酵糟醅中乙酸乙酯含量的对比柱状图;图中,JN1、JN2、JN3的含义与图1相同;
图4为实施例5、6中对实施例1、2所制备的人工窖泥进行窖外生产时,初次投料,以及进行了4轮发酵间隙养护后的物种分类柱状图的对比图像;图中,JN1用于指代实施例1制备的人工窖泥,JN2用于指代实施例2制备的人工窖泥;
图5为实施例5、6中对实施例1、2所制备的人工窖泥进行窖外生产时,完成8轮发酵生产后,以及完成一次重新活化处理后的物种分类柱状图的对比图像;图中,JN1用于指代实施例1制备的人工窖泥,JN2用于指代实施例2制备的人工窖泥。
具体实施方式
[0026] 下文公开的多个实施例仅用于说明本申请在实际使用中可以采用的方式、方法。这些实施例仅仅为示例,而不应被理解为是对本申请的限制。
[0027] 实施例1
本申请实施例提供了一种人工窖泥,其采用以下步骤制备而得。
[0028] A1. 自老窖池中取老窖泥,以质量体积份数比1:5,将老窖泥与无菌水混匀得菌悬液。
[0029] A2. 使用分光光度计测量步骤A1制备的菌悬液在600nm的OD值OD0,随后将与步骤A1中制备悬浊液所用老窖泥等质量的多孔吸附陶瓷珠(粒径6mm)投入菌悬液中,振荡处理约1h后,对液相体系取样,再次测量(取样后平衡5min后测量)OD值OD;待OD-OD0>0.2(本实施例为0.24)时,停止振荡,分离出陶瓷珠。
[0030] A3. 将步骤A2分离出的陶瓷珠以体积份数比2:1:3:1:13与取自步骤A1老窖池处的老窖泥、黄水、酒尾、底锅水混匀,随后以陶瓷珠的体积份数为基础,依次向混合体系中加入1/10体积份数的碳氮源和1/2体积份数的乙酸钠,其中,碳源采用糖蜜,氮源采用氨水,两者体积份数比为3:1。
[0031] A4. 将步骤A3所制得的混合体系装入封闭的培养容器中,室温条件下静置28d后,自体系中再次分离出陶瓷珠,将之与蒸酒后的粮糟混合均匀,转入步骤A1的老窖池底部。
[0032] 在步骤A4的老窖池中进行3轮正常生产后,将陶瓷珠分离取出即为人工窖泥。
[0033] 实施例2
a1. 自老窖池中取老窖泥,以质量体积份数比1:5,将老窖泥与无菌水混匀得悬浊液;以2000r/min转速低速离心悬浊液10min,将离心容器内上清液转出,以10000r/min转速高速离心该上清液20min,弃上清。采用无菌水清洗留存的沉淀表面后,将沉淀重新悬浮于无菌水中制备菌悬液。
[0034] a2. 使用分光光度计测量步骤a1制备的菌悬液在600nm的OD值OD0,随后将与步骤a1中制备悬浊液所用老窖泥等质量的多孔吸附陶瓷珠(粒径4mm)投入菌悬液中,振荡处理约1h后,对液相体系取样,再次测量(取样后平衡5min后测量)OD值OD,本实施例中,在OD-OD0=0.31时,停止振荡,分离出陶瓷珠。
[0035] a3. 将步骤a2分离出的陶瓷珠以体积份数比10:7:13:5:65与取自步骤a1老窖池处的老窖泥、黄水、酒尾、底锅水混匀,随后以陶瓷珠的体积份数为基础,依次向混合体系中加入1/10体积份数的碳氮源和1/2体积份数的乙酸钠,其中,碳源采用糖蜜,氮源采用氨水,两者体积份数比为3:1。
[0036] a4. 将步骤a3所制得的混合体系装入封闭的培养容器中,室温条件下静置28d后,自体系中再次分离出陶瓷珠,将之与蒸酒后的粮糟混合均匀,转入步骤a1的老窖池底部。
[0037] 在步骤a4的老窖池中进行4轮正常生产后,将陶瓷珠分离取出即为人工窖泥。
[0038] 分别对实施例1、实施例2所得人工窖泥,以及制备上述人工窖泥所使用的老窖泥进行菌群的物种组成及相对丰度分析,结果如图1所示。图中,JN1、JN2为实施例1、2所制得的人工窖泥,JN3为制备上述人工窖泥所使用的老窖泥。由图可知,三种窖泥的菌群结构均极为复杂,包括不少于50个菌属;其中,乳杆菌属、黄杆菌属、片球菌属、杆菌属、梭菌簇Ⅳ以及一类未分类菌属占到全部菌群的60%以上,是构成窖泥菌群的核心菌群。JN1、JN2、JN3的核心菌群总丰度相近,乳杆菌属、未分类菌属和梭菌簇Ⅳ的相对丰度相近,黄杆菌属和杆菌属在JN1、JN2中的相对丰度明显小于其在JN3的值,而片球菌属在JN3中相对丰度则明显小于其在JN1、JN2中的值。由此,实施例1、实施例2所得人工窖泥具有与老窖泥物种组成相同的核心菌群,其中部分菌属相对丰度也相似,部分菌属相对丰度有所差异,三者核心菌群结构趋同。
[0039] 实施例3
本申请实施例提供了一种采用实施例1制备的人工窖泥进行窖外生产的方法,用以解决现有浓香型白酒生产对窖池的高度依赖问题。
[0040] 本实施例所提供的人工窖泥窖外生产方法包括以下步骤:
B1. 将实施例1制备得到的人工窖泥平铺一层于不锈钢发酵罐底部,在人工窖泥上方放置固定一不锈钢网。
[0041] B2. 将蒸完酒的粮糟按照常规入窖的操作规范装入不锈钢发酵罐内,粮糟与人工窖泥间由不锈钢网隔离,罐体加盖后,室温发酵60d后,取出粮糟用于蒸酒。
[0042] 实施例4
本申请实施例提供了一种采用实施例2制备的人工窖泥进行窖外生产的方法,其与实施例3的区别在于:在不锈钢发酵罐底部平铺入两层人工窖泥。
[0043] 分别检测实施例3、实施例4处理所得的粮糟(或粮糟蒸酒所得产品)的挥发性风味物质(乙醇、乙酸乙酯),与老窖泥相应产物对比,以验证人工窖泥的窖外生产品质。结果如图2、3所示。
[0044] 由图2可知,实施例3采用JN1进行窖外生产时,粮糟中乙醇含量在发酵10天前均明显低于老窖泥JN3对应发酵产物中乙醇含量,而于发酵10天时发生逆转,随后与老窖泥表现出较高的趋同性;实施例4采用JN2进行窖外生产所得粮糟中的乙醇含量与老窖泥JN3对应发酵产物乙醇含量的比较关系不稳定,在发酵10天前呈现为时高时低的波动,而于发酵10天时逐渐稳定,并与发酵14天表现出较高的趋同性。
[0045] 由图3可知,老窖泥JN3对应发酵产物中乙酸乙酯的含量随发酵天数的推延而呈现较大的波动。实施例3、4的粮糟中乙酸乙酯含量变化趋势与老窖池中对应产物所表现出趋势极为接近,差异仅在于具体的含量数值略有区别,以及实施例3、4的粮糟中乙酸乙酯含量峰值晚于老窖池2天;而实施例3、4粮糟乙酸乙酯含量均在发酵14天时与老窖池对应产物相接近。
[0046] 由此可知,采用实施例1、2制备的人工窖泥在进行窖外生产时,能够通过发酵时间的控制而获得与老窖池生产相接近的主体挥发性风味物质。因此,采用本申请制备的人工窖泥进行窖外生产,可在一定程度上替代窖池,用于进行浓香型白酒的生产,从而缓解浓香型白酒产能不足的问题。
[0047] 实施例5
本申请实施例提供了一种针对实施例1制备的人工窖泥的养护方法,用以在窖外生产间隙对人工窖泥进行养护、活化,使人工窖泥能够重复使用,较之现有一次性使用的人工窖泥,具有极低的使用成本,以及较高的养护再生效率。
[0048] 本实施例所提供的人工窖泥养护方法包括以下步骤:
人工窖泥在完成一次窖外生产后,即自发酵罐底取出;同时,自发酵罐内取罐内黄水,与等体积的制备人工窖泥所用老窖池内黄水混合,将取出的人工窖泥浸泡在混合黄水中,直至下次窖外生产时,将人工窖泥自混合黄水中取出即可使用。
[0049] 上述养护过程每进行8轮后,将人工窖泥重新与粮糟混合后,转入原制备老窖池池底进行3~5轮正常生产,使该人工窖泥内菌群更新,重新活化。
[0050] 实施例6
本申请实施例提供了一种针对实施例2制备的人工窖泥的养护方法,其与实施例5的区别在于:采用混合黄水对人工窖泥进行间歇性的浸泡,即每隔1h将人工窖泥取出静置1h,再投入混合黄水中浸泡1h,持续多次该间歇性浸泡操作。上述间歇性浸泡养护每进行10轮后,将人工窖泥重新与粮糟混合后,转入原制备老窖池池底进行3~5轮正常生产,使该人工窖泥内菌群更新,重新活化。
[0051] 分别对采用实施例5、实施例6所提供的养护方法进行发酵间隙养护以及重新活化处理的人工窖泥进行物种组成及相对丰度分析,结果如图4、图5所示。
[0052] 其中,
图4中示出了采用实施例1、实施例2制得的人工窖泥在初次投料时,以及分别采用实施例5、实施例6所提供的发酵间隙养护方法进行4轮养护后的物种组成及相对丰度变化情况。图中,JN1、JN2分别用于对应表示实施例1、2所制得的人工窖泥。结合图1可知,JN1和JN2在进行4轮窖外生产和发酵间隙养护后,其菌群结构与初始使用时发生了一定的改变:JN1在进行4轮发酵间隙养护后,黄杆菌属和杆菌属的相对丰度值显著增加、片球菌属相对丰度值显著降低,核心菌群的物种组成未发生变化,核心菌群结构进一步与老窖泥趋同;JN2在进行4轮发酵间隙养护后,未分类菌属相对丰度值增加明显,黄杆菌属、杆菌属和梭菌簇Ⅳ的相对丰度有所增加,片球菌属相对丰度值显著降低,核心菌群的物种组成未发生变化,核心菌群结构也进一步与老窖泥趋同。
[0053] 图5中示出了采用实施例1、实施例2制得的人工窖泥在进行了8轮窖外生产后,以及分别采用实施例5、实施例6所提供的重新活化方法进行养护后的物种组成及相对丰度变化情况。图中,JN1、JN2分别用于对应表示实施例1、2所制得的人工窖泥。结合图1可知,JN1和JN2在进行了8轮窖外生产后,菌群结构发生了显著的改变,JN1中黄杆菌属相对丰度显著降低、杆菌属相对丰度显著增加,同时,原非核心菌群菌种相对丰度明显改变,导致核心菌群物种组成的改变;JN2中未分类菌属相对丰度显著增加、片球菌属近乎消失。上述人工窖泥在经过重新活化处理后,物种组成及相对丰度变化明显,将之与图1、图4进行对比后发现,重新活化后的人工窖泥物种组成已恢复为与老窖泥相同,物种相对丰度较之采用实施例1、实施例2制备得到的初始的人工窖泥,更加接近于老窖泥的结构。
[0054] 由此可见,由实施例1、实施例2制得的人工窖泥能够适用于窖外生产,在窖外生产间隙使用实施例5、实施例6所提供的养护方法,在一定轮次范围内,养护能够使人工窖泥的核心菌群结构与老窖泥进一步趋同,从而随轮次的递增而使窖外生产环境更加接近窖池内环境;而随着生产、养护轮次的进一步增加,人工窖泥因长期脱离窖池环境而发生菌种退化,为保证窖外发酵质量,则须在人工窖泥菌种完全退化前对其进行重新活化。随着重新活化的不断进行,以及发酵间隙养护的实施,人工窖泥的核心菌群结构与老窖泥的趋同程度不断提高,保证了窖外生产环境与窖池生产环境的同步发展,同时,也使人工窖泥能够进行持续使用。