芝麻香專用麩曲自動化生產技術

劉建波，趙德義，薛德峰

（山東景芝酒業股份有限公司，山東安丘262119）

被稱為酒之“骨”的曲，其創新和發展一直處于重要的地位。建國后，麩曲生產工藝不斷摸索創新，從最初的曲盒，到簾子，再到通風制曲，勞動強度大幅降低，產量、質量大幅提高，隨著釀酒微生物和生產設備技術的發展，釀酒微生物功能不斷細化，對純種微生物培養提出了更高的要求。

芝麻香型白酒是建國后的創新香型，麩曲作為其主要的曲種，使用了很多新的白酒研究技術，如采用現代生物技術進行菌種選育優化，以圓盤制曲機等為主的自動化培養設備工藝創新等，這些新技術新方法的應用，為芝麻香釀酒微生物提供了更好的生長環境，提高了芝麻香型白酒質量，大大推動釀酒技術的進步。

優選釀酒微生物，并提供現代化的培養環境是行業的發展趨勢。現代化條件下的專用麩曲生產設備和自動化智能化工藝控制技術，能夠進一步改善制曲環境，提高工藝控制能力，實現制曲工藝標準化，進而推進釀酒工藝標準化，穩定提高白酒質量。芝麻香麩曲自動化生產工藝設備的實現對整個行業來說都是一個不小的進步。香型和行業技術的推廣發展需要標準化、現代化的設備和工藝技術。景芝酒業麩曲機械化自動化生產車間于2013年建成投產，是目前國內規模最大的麩曲自動化生產車間。運行4年多，設備工藝不斷成熟，現將麩曲自動化生產技術介紹給大家，與行業同行共享，共同推動釀酒制曲技術進步。

1 芝麻香專用麩曲自動化生產選用的菌種及設備系統

1.1 菌種

目前麩曲微生物主要分為3類，霉菌、酵母和細菌。3類菌中霉菌和酵母的作用比較明確，細菌還有些模糊，霉菌主要產糖化酶和蛋白酶，酵母主要產酒精和酯類，一般認為細菌能夠產生多種蛋白酶，并促進復雜香味成分的形成，代謝掉一部分雜味物質。

生產中應用的主要菌株，霉菌以河內白曲為主，還有根霉、紅曲霉等；酵母以酒精酵母和生香酵母為主；細菌主要是耐高溫的芽孢桿菌。選育的方法也從最初的篩選，到現在的太空誘變育種、分子生物學技術等等，是行業內先進方法應用最多的曲種。

1.2 設備

傳統麩曲制作除了使用鼓風機和翻曲機外幾乎全靠人工操作，操作粗放，曲房容易滋生霉菌等，染菌機率大，勞動強度大。曲房密閉性差，控溫、控濕不準確，標準化程度低，麩曲質量不夠穩定。

現代化的芝麻香麩曲生產，是以現代生物技術為基礎，以優質高效為主要目標，采用自動化、智能化設備，實現麩曲的工藝標準化、操作自動化、控制智能化。

麩曲自動化生產線由固態種曲、液態種曲、蒸煮滅菌、圓盤培養、物料風送、倉儲配比等部分組成，通過中央總控系統實現集中控制。本文以景芝酒業自動化麩曲生產線為例介紹麩曲自動化生產設備和工藝。麩曲生產工藝見圖1。

圖1 麩曲生產工藝

1.3 總控系統（圖2）

麩曲控制系統采用觸摸屏（下位機操作控制）與電腦軟件（上位機數據分析存儲）同步方式。系統具有多通道數據采集和遠程操控功能，能夠實現遠程無人控制管理；還具有實時數據顯示、歷史數據存儲、實時曲線顯示、歷史曲線記錄顯示、同頁曲線分析顯示反饋等功能。

圖2 總控平臺

2 芝麻香專用麩曲自動化生產技術種曲生產

2.1 固態種曲工藝（圖3）

2.1.1 工作原理

圖3 種曲機及結構圖

培養罐體為壓力容器，主要由培養箱、托盤、風扇、溫度傳感器、噴霧調濕、供氧裝置等組成。投料后，直接在罐內通入高壓蒸汽，對培養基進行滅菌。滅菌后抽真空接種，接種后向培養罐輸送無菌的水分和空氣，充分補給濕度和氧氣培養。循環水泵、蒸汽、風扇、空氣管路等在培養時用于調溫、調濕、調氣，使罐內各指標控制在設定的范圍內。

2.1.2 控制方式

有遠程控制和現場控制兩種方式，遠程控制通過總控電腦操作，現場控制采用觸摸屏，操作時擇優選其一。按是否自動又分為自動控制和手動控制兩種方式，本地和遠程均可實現兩種操作。各部分通過自控系統實現連鎖控制和保護。自動控制采用PLC程序控制，自投入原料之后，直至菌種培育成功，滅菌、降溫、接種、調溫、調濕、調節氧氣等操作均根據工藝要求實現自動化、智能化。

2.1.3 設備優勢

種曲培養機的功能齊全，工藝控制精確，從原料投放到種曲培育成功，均處在一個密閉的環境中，不受外界雜菌感染，能保持一個最有利于微生物生長的環境。自動化程度高，培養過程不需專人管理。成熟種子雜菌少、孢子數多、酶活率高。比常規方法大幅提高產品質量，提高生產效率，減輕勞動強度，改善勞動環境。

2.1.4 工藝參數及操作要求

工藝參數：根據麩皮投料量，按90%比例加水潤料30 min，料層厚度≤20 mm。蒸料滅菌時壓力約0.15 MPa，保壓時間20～25 min。接種風機頻率40 Hz，曲料溫度35～38℃，氣壓表-0.04 MPa。根據培養要求，設定自控培養參數。一般按時間段進行設置，培養溫度30～33℃，最高不能超過33℃。

操作要求：投料前先檢查水管路、空氣管路閥門是否暢通，進出汽、氣、水的電磁閥是否能正常，噴霧罐及蒸汽壓力等生產設備、設施正常。按裝料參數進行配料，蒸料滅菌。確認風機頻率，曲料溫度，氣壓表達到接種條件時進行接種。接種完畢后，調節噴霧水和噴霧汽使噴霧開啟，按工藝在自動培養參數設置窗口設置好參數，按“確定”保存參數及返回至培養窗口，再按“自動培養”進入全自動培養。培養過程中系統會對培養環境進行監測，依據設定值對空氣壓力、風機頻率和培養溫度、氧氣含量進行調控，實現培養的自動化、智能化。

2.2 液態種曲工藝（圖4）

2.2.1 工作原理

液態種子培養罐由三級種子罐組成，培養罐體為壓力容器，可以直接滅菌。控溫系統由循環水泵、熱水罐、冷水罐、罐體夾套、蒸汽電控閥等冷、熱水循環系統組成。運行時，開啟攪拌電機和蒸汽閥門，先將培養基滅菌后再接種。種子接好后開啟空氣閥門，保持空氣壓力培養。一級罐培養結束后，加大空氣壓力，開啟管道輸送閥門，將一級種子罐的物料輸送至二級種子罐中，繼續培養。二級種子罐培養結束后，輸送至三級種子罐中繼續培養，直至培養結束。

2.2.2 控制方式

與種曲機控制方式相同。有遠程控制和現場控制兩種方式，自動和手動控制兩種方式，各部分通過自控系統實現連鎖控制和保護。通過PLC編程對培養過程進行自動化、智能化管理。自投料至菌種培育成功，以及各級種子罐之間的接種等操作均根據工藝要求實現自動化、智能化。

圖4 液體種子罐及結構

2.2.3 設備優勢

液態種子培養罐的功能齊全，使用高壓蒸汽滅菌，從原料投放到種子液培育成功，均處在一個密閉的環境中，不受外界雜菌感染。自動化程度高，三級種子罐之間的物料輸送實現了連鎖控制，培養過程的控溫、供氧可實現完全自動控制。

2.2.4 工藝參數及操作要求

工藝參數：壓縮空氣壓力0.2 MPa，培養基的配方量不超過罐體全容積的70%，罐內物料混合時轉速保持50～100 r/min，蒸料滅菌時罐壓為0.15 MPa，滅菌20～30 min。冷卻時罐壓為0.03～0.06 MPa。培養時空氣壓力0.02～0.06 MPa，攪拌機頻率在15～20 Hz，細菌曲保持在37℃，培養48 h；酵母曲保持在30℃保溫培養24 h，出料時罐壓控制在0.15～0.2 MPa。

操作要求：投料前檢查空氣源、蒸汽源、水源、電源是否正常，發酵罐、過濾器、管路閥門等電器設施是否正常。按不同菌種所需的配比參數進行投料，投料結束后進行滅菌，滅菌結束后接種。種子接好后，封閉接種口。開啟空氣閥門，啟動攪拌機，按工藝在自動培養參數設定好的參數進行保溫培養。培養結束后，加大空氣壓力，開啟管道輸送閥門，將一級種子罐的物料輸送至二級種子罐中，繼續培養。二級種子罐培養結束后，輸送至三級種子罐中繼續培養，直至培養結束。

3 芝麻香專用麩曲自動化生產技術蒸煮滅菌工藝（圖5）

3.1 工作原理

物料蒸煮滅菌主要設備是蒸球、定量機、風冷機等。通過一組4個蒸球順序進出料實現連續蒸煮滅菌功能。在滅菌過程中，系統會對蒸球內的壓力、溫度進行調控。蒸料結束后，出料時風冷機對料溫進行控制，確保料溫達到要求的溫度，同時定量機也會控制出料速度，物料在蒸煮滅菌后，運送到圓盤。

3.2 控制方式

蒸煮設備以遠程監視和本地自動控制方式為主。自控系統通過對設備進行聯鎖控制，防止出現工藝和設備問題，實現了蒸煮系統與輸送系統、圓盤進料系統之間的聯鎖控制。系統對蒸煮滅菌時的蒸汽壓力、蒸煮時間、出料速度、溫度進行自動化智能化控制。保證滅菌時蒸球壓力、蒸煮溫度等工藝穩定。

3.3 設備優勢

蒸煮滅菌使用的蒸球，設備簡單，便于管理和維護保養。蒸料滅菌采用蒸球，4個1組。雖然蒸球蒸料是不連續的，但由于4個蒸球依次進出料，實現了每組的連續進出料。自動化程度高，實現了與其他系統的聯鎖保護，設備、工藝管理水平大幅提升。

圖5 蒸煮工藝線路及蒸球圖

3.4 工藝參數及操作要求

工藝參數：麩皮用量根據蒸球容積確定，潤料加水比例80%，按不同季節適當調整，壓力為0.2 MPa，時間25～30 min。

操作要求：蒸煮滅菌前先檢查安全閥和壓力表等設備是否正常，然后按所投菌種的種類進行投料，投料過程中，混料絞龍會對物料進行充分的混合，投料完畢后，蓋上蒸球蓋，按需再轉動轉鍋潤料，打開進汽閥，進行蒸料滅菌。通過4個圓盤的組合工作，保持蒸料滅菌的連續性。蒸煮結束后，物料輸送至圓盤。

4 芝麻香專用麩曲自動化生產技術圓盤培養工藝（圖6）

圖6 圓盤制曲機及裝置

4.1 工作原理

圓盤制曲機采用轉動式圓盤，使用絞龍進出料。蒸煮滅菌后的物料經接種機接種后，通過進料絞龍進入到圓盤，在圓盤轉動和絞龍推動的共同作用下，把物料均勻地分層平鋪在圓盤上。投料結束后，設定自動培養參數并開啟“自控”模式進入自動制曲培養程序。培養時系統根據工藝要求對圓盤頻率、風機頻率、噴霧噴水開關、風閥開度、蒸汽加熱等眾多參數進行調控，實現對溫度、水分、供氧等培養工藝的控制，實現自動化智能化培養。

4.2 控制方式

有遠程控制和現場控制兩種方式，自動和手動控制兩種方式，各部分通過自控系統實現連鎖控制和保護。系統主要轉動部件采用變頻控制，各設備采用PLC編程連鎖保護，圓盤轉動、鼓風機、進出料絞龍、翻曲絞龍、測溫、降溫、升溫、加濕、排潮等均采用智能化自動控制。控制程序設置主畫面、自動滅菌模塊、自動制曲模塊、手動控制等內容。風量、風壓、溫度、濕度等制曲要素均由制曲程序自動控制并記錄，數字化顯示。

4.3 設備優勢

圓盤制曲機盤體采用不銹鋼材料制作；制作精度高，回轉圓盤平面度、圓度精確，漏料少；采用特殊結構的攪拌葉片，翻曲均勻、徹底；排料系統采用45度浮動式擋板，出曲干凈，剩料少。整個培育過程中，始終處于一個密閉的環境里，為微生物生長、發育過程提供優良的溫度、濕度、供氧環境，更有利于微生物的培育，雜菌感染少。與傳統曲房相比，培養環境質量大幅提高。再加上自動控制、報警系統自動化程度高，實現無人化管理，生產率提高，勞動強度降低，工作環境改善等，更是人工生產無法比擬的。

4.4 工藝參數及操作要求

工藝參數：滅菌溫度60～65℃，時間30 min，接種溫度28～30℃。白曲接種量為0.3%，酵母、細菌曲接種量5%，進料時圓盤轉速可控制在25～50 Hz，風機20～35 Hz，料層厚度一般在300～350 mm之間。投料結束后，設定各階段培養參數，白曲、酵母培養溫度30～35℃，最高不能超過38℃，細菌培養溫度35～40℃。

操作要求：使用前先檢查圓盤水電汽、閥門等設施正常，圓盤控制面板正常，調取預先設定的培養參數。在制曲前對圓盤進行干燥滅菌，打開自動滅菌設定頁面，點擊自動滅菌，系統會根據設定的參數實現自動滅菌。滅菌結束后，物料通過進料絞龍、平料絞龍使物料平鋪在圓盤上。進料結束后調溫使品溫符合工藝控溫要求，開啟“自控”模式進入自動制曲培養程序。圓盤培養結束后，開啟風機，進行干燥。

5 小結

麩曲自動化生產以優質高效為主要目標，采用現代自動化、智能化設備，實現麩曲生產從原料的出入料、蒸煮滅菌、培養以及菌種的擴培、接種等一條龍的標準化作業，對工藝進行了定量化控制，真正做到了精細化操作，相對于過去傳統制曲，有了顯著地提高。

制曲效率提高了5倍，酵母數量翻了一翻，白曲酶活力提高20%以上，產量、質量都有了很大的提高。實現了制曲清潔生產，減輕了勞動強度，改善了勞動環境，體現了以人為本的理念。麩曲的自動化培養設備工藝為大曲的自動化培養提供思路。