自動化制生麥曲系統(tǒng)及不同點生麥曲糖化力、液化力的測定

毛青鐘

(會稽山紹興酒股份有限公司，浙江 紹興 312032)

黃酒生麥曲制作包括草包曲、踏曲、掛曲、機械壓曲、自動化制生麥曲等。本文詳細(xì)介紹了自動化制生麥曲系統(tǒng)，并對生麥曲干燥室內(nèi)不同點生麥曲的感官質(zhì)量及糖化力、液化力進行了測定，以期為自動化制生麥曲系統(tǒng)的應(yīng)用提供理論參考。

1 自動化制生麥曲系統(tǒng)

自動化制生麥曲制作過程按工序劃分為原料小麥(汽車散裝運送)、皮帶輸送、斗式提升、筒倉貯存、刮板輸送機、斗式提升機、分料閥、電動插板閥、永磁筒、輸送、計量、斗式提升機、篩麥、皮帶輸送、斗式提升、粉碎、斗式提升、加水潤料(定量加水和攪籠攪勻及輸送)、定量裝箱、輥道箱麥輸送至碼箱機、碼箱垛、箱垛輸送到托盤機、輸送到培養(yǎng)室、培養(yǎng)、輸送到干燥室、干燥、輸送到拆垛機、拆垛、箱曲鏈輸送至翻箱機、倒曲、曲提升到蒸飯間暫貯倉、成品曲、投料使用。曲箱經(jīng)鏈輸送到洗箱機，再通過鏈輸送到定量裝箱機，箱子回用。每道工序又包含許多生產(chǎn)子工序，生產(chǎn)過程不連續(xù)、非穩(wěn)態(tài)，對象特性多樣、復(fù)雜，過程信息不完備，這些特點使得優(yōu)化生產(chǎn)工藝具有相當(dāng)大的難度。

引進自動化麥曲培養(yǎng)系統(tǒng)、溫度和濕度控制系統(tǒng)、輥道輸送系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化筒倉貯存和輸送系統(tǒng)，對生麥曲制作的各工序進行設(shè)備優(yōu)選、自動化控制、接點無縫連接的研究，使生麥曲各工序之間實現(xiàn)了流水線式連接貫通。

1.1 運用標(biāo)準(zhǔn)化倉儲技術(shù)貯存黃酒原料小麥

小麥入筒倉貯存過程由單獨一個系統(tǒng)控制，具體見圖1。

圖1 小麥入筒倉貯存過程

1.2 小麥輸送及箱麥輥道輸送系統(tǒng)

小麥從筒倉輸送到小麥粉碎間，粉碎機控制系統(tǒng)設(shè)置好破碎參數(shù)，自動將小麥破碎成3～5 片；小麥粉碎后提送到制曲間加水(按工藝要求定量加水、加水后麥片的含水量為22%～26%)、裝箱；箱麥由輥道輸送系統(tǒng)輸送到碼箱機，碼垛成每垛6箱7層；箱垛輸送到托盤機，由托盤機把麥垛輸送到培養(yǎng)室進行麥曲培養(yǎng)，每個培養(yǎng)室九個大托盤，每個大托盤上有四垛。具體見圖2。

圖2 小麥輸送及箱麥輥道輸送系統(tǒng)

1.3 培養(yǎng)室控制系統(tǒng)組成

自動化制生麥曲控制系統(tǒng)主要由恒溫恒濕型空調(diào)機組狀態(tài)檢測與控制模塊、風(fēng)機變頻控制模塊、送排風(fēng)聯(lián)鎖控制模塊及生麥曲培養(yǎng)間的空氣溫濕度顯示模塊所組成。生麥曲培養(yǎng)間空調(diào)自控系統(tǒng)控制界面見圖3。

圖3 生麥曲培養(yǎng)間空調(diào)自控系統(tǒng)控制界面

1.3.1 空調(diào)機組的狀態(tài)檢測與控制

控制系統(tǒng)將檢測的回風(fēng)管路溫濕度與設(shè)定值進行比較，采用PID算法自動控制熱水盤管和蒸汽加濕器的動作，實現(xiàn)對空氣的加熱、除濕、加濕處理，使房間的溫濕度穩(wěn)定在目標(biāo)值范圍內(nèi)。

控制系統(tǒng)可檢測空調(diào)機組、熱水閥、蒸汽閥及送風(fēng)機的運行狀態(tài)，同時還可自動檢測熱水流量等保護開關(guān)狀態(tài)，并帶有超限報警功能，確保機組的安全可靠運行。

1.3.2 工藝控制

控制系統(tǒng)根據(jù)制曲過程中各個階段的工藝要求進行送風(fēng)、加熱或加濕，控制參數(shù)均可以在觸摸屏上設(shè)置，無需在過程中人工設(shè)定，整個制曲過程中的送風(fēng)、加熱、加濕處理達到高度自動化。

靜止期：此過程需要進行間歇式送風(fēng)，輸入?yún)?shù)為設(shè)定溫度、濕度、送風(fēng)間隔時間、送風(fēng)風(fēng)量、過程時間。控制系統(tǒng)通過監(jiān)測生麥曲培養(yǎng)間的溫濕度，控制熱水盤管加熱、蒸汽閥加濕，使生麥曲培養(yǎng)間達到設(shè)定的溫濕度(溫度27～38 ℃，濕度95%，時間36～48 h)，在達到要求后，停止風(fēng)機。當(dāng)溫濕度低于下限時，繼續(xù)送風(fēng)，控制生麥曲培養(yǎng)間達到設(shè)定點后停止風(fēng)機。當(dāng)風(fēng)機停止時間超過間隔時間，再次啟動送風(fēng)機進行微量送風(fēng)。

繁殖期：經(jīng)過靜止期后，隨著霉菌菌絲的繁殖，品溫逐步上升，此過程需要進行間歇式送風(fēng)，輸入?yún)?shù)為設(shè)定溫度、濕度、送風(fēng)間隔時間、送風(fēng)風(fēng)量、過程時間。控制系統(tǒng)通過監(jiān)測生麥曲培養(yǎng)間的溫濕度，控制熱水盤管加熱、蒸汽閥加濕，使生麥曲培養(yǎng)間達到設(shè)定的溫濕度(溫度40～50 ℃，濕度85%～95%，時間36～48 h)，在達到要求后，停止風(fēng)機。當(dāng)溫濕度低于下限時，繼續(xù)送風(fēng)，控制生麥曲培養(yǎng)間達到設(shè)定點后停止風(fēng)機。當(dāng)風(fēng)機停止時間超過間隔時間，生麥曲培養(yǎng)間的溫濕度上升，通過啟動排風(fēng)機達到降溫的目的。如果排風(fēng)機啟動導(dǎo)致生麥曲培養(yǎng)間溫濕度下降，則啟動送風(fēng)機，加大送風(fēng)量，同時加大加濕量，這樣既能保證生麥曲培養(yǎng)間的溫濕度，又能排除二氧化碳。

旺盛期：此過程需要連續(xù)加大風(fēng)量送風(fēng)，以保證生麥曲培養(yǎng)間的溫濕度(溫度52～56 ℃，濕度85%～90%，時間36～48 h)，輸入?yún)?shù)為設(shè)定溫度、濕度、送風(fēng)量、新風(fēng)量、過程時間。生麥曲進入旺盛期，會產(chǎn)生大量的熱量，使培養(yǎng)間內(nèi)溫度上升。為了使溫度不超過56 ℃，必須引入低溫、低濕的空氣。由于系統(tǒng)沒有制冷環(huán)節(jié)，因此需要引入外部空氣，控制系統(tǒng)通過控制新風(fēng)進風(fēng)閥，引入新風(fēng)，從而達到降溫的目的。

產(chǎn)酶期：此過程需要引入新風(fēng)加溫，控制溫度，并開啟排風(fēng)機排出培養(yǎng)間水分，降低濕度(溫度45～50 ℃，濕度80%～85%，時間36～48 h)，輸入?yún)?shù)為設(shè)定溫度、濕度、送風(fēng)量、新風(fēng)量、排風(fēng)量、過程時間。

成熟期：此過程需要引入新風(fēng)降溫，控制溫度，并開啟排風(fēng)機排出培養(yǎng)間水分，降低濕度(溫度40～45 ℃，濕度75%～80%，時間24～36 h)，輸入?yún)?shù)為設(shè)定溫度、濕度、送風(fēng)量、新風(fēng)量、排風(fēng)量、過程時間。

生麥曲制作成熟后輸送到干燥室進行干燥，溫度為35～38 ℃，濕度為70%～65%，緩慢降低熱風(fēng)濕度。當(dāng)溫度降低后，停止用熱風(fēng)，繼續(xù)通入自然風(fēng)，使品溫降至30 ℃以下，水分保持在14%以下，時間為36～48 h。

1.3.3 自動化制生麥曲系統(tǒng)的輸入、輸出控制接點

1.3.3.1 模擬量輸入接點

(1)生麥曲培養(yǎng)間干球溫度(檢測儀表帶本地顯示)；(2)生麥曲培養(yǎng)間相對濕度(檢測儀表帶本地顯示)；(3)室外干球溫度；(4)室外相對濕度；(5)送風(fēng)干球溫度；(6)熱水閥開度反饋；(7)蒸汽閥開度反饋；(8)新風(fēng)閥開度反饋；(9)送風(fēng)風(fēng)量(可選)。

1.3.3.2 開關(guān)量輸出接點

(1)送風(fēng)機變頻器啟動；(2)排風(fēng)機啟動；(3)熱水閥啟動；(4)蒸汽閥啟動；(5)新風(fēng)閥啟動。

1.3.3.3 開關(guān)量輸入接點

(1)送風(fēng)機變頻器運行反饋；(2)送風(fēng)機變頻器故障反饋；(3)熱水流量開關(guān)；(4)排風(fēng)閥啟動反饋；(5)新風(fēng)閥啟動反饋。

1.3.3.4 模擬量輸出接點

(1)送風(fēng)機變頻器；(2)熱水閥；(3)蒸汽閥；(4)新風(fēng)閥。

2 不同點生麥曲質(zhì)量檢測

2.1 材料

分析用試劑外購。取干燥室內(nèi)不同點的11個生麥曲樣品，其中：干燥室內(nèi)同一高度不同大托板上抽取5個樣品(1#、2#、3#、4#、5#)，同一大托板上不同高度抽取3個樣品(6#、7#、8#)，同一垛內(nèi)上、中、下抽取3個樣品(9#、10#、11#)。生麥曲樣品取樣情況具體見表1。

表1 生麥曲樣品取樣情況

2.2 儀器

JH3102電子天平：上海精科天美科學(xué)儀器有限公司；AE260電子分析天平：梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；101A-2電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱：上海康路儀器設(shè)備有限公司；W201B數(shù)顯恒溫水浴鍋：上海申勝生物技術(shù)有限公司。

2.3 方法

采樣后，把曲塊敲碎、研細(xì)成粉，盡快測定生麥曲樣品的水分、酸度、糖化力、液化力。

2.4 結(jié)果與分析

2.4.1 結(jié)果

生麥曲樣品的水分、酸度、糖化力、液化力測定結(jié)果見表2。

表2 生麥曲樣品測定結(jié)果

2.4.2 分析

干燥室內(nèi)不同點生麥曲的感官質(zhì)量及糖化力、液化力均優(yōu)于傳統(tǒng)踏曲制生麥曲。自動化制生麥曲系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了生麥曲的糖化力和液化力，生麥曲投料量減少了10%，效果良好。

紹興加飯酒在投料時加入生麥曲15%(以米計)以上，其中含有大量的不同種類的酵母。在速釀酒母培養(yǎng)過程中，從投料起至6～8 h，純種培養(yǎng)接入酵母生長、繁殖、起發(fā)，6～8 h后，麥曲中酵母復(fù)活、生長、繁殖，純種培養(yǎng)接入的酵母在數(shù)量上并不占優(yōu)勢。同樣，將擴大培養(yǎng)的酒母醪接入發(fā)酵醪，從投料起至6～8 h，酒母醪中酵母生長、繁殖、起發(fā)，6～8 h后，麥曲中酵母復(fù)活、生長、繁殖，純種培養(yǎng)接入的酵母在數(shù)量上并不占優(yōu)勢。只有酒精度達到15.0 %vol及以上時，釀酒酵母的數(shù)量才占優(yōu)勢。機械化和自動化紹興酒(加飯酒、元紅酒、善釀酒)釀造過程，是不同種類酵母隨著醪液酒精度的升高而不斷變化的過程。在黃酒釀造過程中，生麥曲不僅提供糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、酯化酶等酶系，還提供酵母菌、有益細(xì)菌、營養(yǎng)成分、風(fēng)味物質(zhì)等，因此生麥曲在黃酒釀造過程中具有重要作用。

3 結(jié)論

“生麥曲自動化生產(chǎn)系統(tǒng)”首創(chuàng)生麥曲自動化生產(chǎn)裝備及控制系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)生麥曲生產(chǎn)方式，創(chuàng)新了釀酒行業(yè)固態(tài)發(fā)酵新技術(shù)，優(yōu)化了工藝參數(shù)，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。將自動化制生麥曲應(yīng)用于生產(chǎn)，取得了良好效果。