一種新型自動化淋醋工藝的開發及應用

◎ 楊 遠，李 想，周 銘，李國順

（1.中國海誠工程科技股份有限公司，上海 200031；2.南通中集安瑞科食品裝備有限公司，江蘇 南通 226010）

醋起源于中國，是日常生活中必不可少的一種調味品[1]。隨著工業化的不斷深入，釀造醋工藝正從人工向機械化和自動化方向演變。傳統固態發酵釀造醋工藝流程主要包括糧食粉碎、糖化、酒精發酵、酒醅、拌麩皮、發酵、醋醅、封醅、淋醋、濃縮及儲存等[2-4]。除淋醋工藝外，其他工藝單元均在醋廠、酒廠或其他食品行業中有廣泛應用。淋醋是將醋醅中的醋酸及有效成分通過水浸取出來的過程，它與食醋的產率直接相關。目前，已經有學者發明出機械化的淋醋設備，如李楊等借鑒葡萄酒旋轉發酵罐，發明的一種固態醋旋轉發酵設備[5]、秦憲義發明的一種立式淋醋罐裝置[6]、王金峰發明的全自動立式淋醋設備[7]以及王玉杰發明的一種制醋用淋醋裝置[8]均能實現淋醋工藝的機械化生產，但這些淋醋設備均難以放大，無法取代現有的淋醋工藝。因此現階段，大型醋廠的淋醋工藝仍在敞口淋醋池中進行，其自動化程度較低，且需大量的人工操作，存在明顯的食品安全和衛生問題。

本文通過對淋醋工藝中的幾個核心參數[9-10]，如料液比、攪拌方式、初始浸漬溫度、浸漬時間和醋醅層厚度等進行優化，使用優化后的工藝參數在新型淋醋設備中進行實驗，并與傳統工藝的結果數據進行對比，以測試新型淋醋設備的性能。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

合格醋醅、食鹽等由江蘇恒順醋業股份有限公司提供；0.1 mol·L-1NaOH、50 g·L-1鉻酸鉀、0.1 mol·L-1AgNO3，深圳市博林達科技有限公司；純凈水，杭州娃哈哈集團有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 料液比

分別在4個燒杯中加入100 g醋醅和2 g食鹽，并依次加入50 mL、100 mL、200 mL和300 mL純凈水，料液配比從左到右依次為：100 g醋醅+50 mL水+2 g食鹽；100 g醋醅+100 mL水+2 g食鹽；100 g醋醅+200 mL水+2 g食鹽；100 g醋醅+300 mL水+2 g食鹽，如圖1所示。

圖1 料液比實驗裝置圖

料液比實驗的浸漬時間為12 h，每隔4 h用玻璃棒勻速緩慢攪拌5 min，在浸漬結束后將醋醅與水的混合物過濾得到生醋。分別取5 mL濾液備用，測定并計算濾液的酸度和鹽度。

1.2.2 攪拌方式

使用500 mL燒杯作為容器，分別向實驗組和對照組加入100 g醋醅、2 g食鹽和200 mL水。兩組同時開始實驗，實驗組用玻璃棒以60 r·min-1的速度勻速攪拌，對照組進行靜置處理，30 min后過濾，分別取5 mL濾液備用，測定并計算濾液的酸度和鹽度。

1.2.3 初始浸漬溫度

在4個500 mL的燒杯中分別加入100 g醋醅、2 g食鹽，并依次加入200 mL水，水溫分別為30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃，浸漬2 h后，分別取5 mL濾液備用，測定并計算濾液的酸度和鹽度。

1.2.4 浸漬時間

浸漬時間的實驗在淋醋設備中進行，裝置簡圖如圖2所示。在淋醋設備中加入20.0 kg醋醅、40.0 kg水和0.4 kg食鹽，實驗溫度為室溫，在浸漬時間分別為0.5 h、12 h、4 h、8 h、12 h和23 h時從取樣口取樣。為保證每次取樣的準確性，每次取樣前使用回流泵將濾出液泵回罐體進行循環，循環時間為10 min，循環結束后，取濾液50 mL備用，測定并計算濾液的酸度和鹽度。

圖2 淋醋設備簡圖

1.2.5 醋醅層高度

醋醅層高度實驗同樣在淋醋設備中進行，醋醅層高度設定為200 mm和400 mm，按比例為100∶100∶2（醋醅∶水∶食鹽）進行投料，浸漬溫度為室溫，浸漬時間為4 h，浸漬結束后，使用回流泵將濾液進行循環，循環時間為10 min，循環結束后，取濾液50 mL備用，測定并計算濾液的酸度和鹽度。

1.2.6 總酸測定

取1 mL樣品置于500 mL錐形瓶中，加60 mL水，滴入2～3滴酚酞指示劑，采用0.1 mol·L-1NaOH標準溶液滴定至微紅，30 s不褪色，記錄標準氫氧化鈉的消耗量，總酸含量計算如公式（1）所示。

1.2.7 鹽度測定

取1 mL樣品置于500 mL錐形瓶中，加60 mL水和5%鉻酸鉀指示劑1 mL，用0.1 mol·L-1AgNO3標準溶液滴定至橙紅，記錄AgNO3溶液的消耗量，鹽度含量計算如公式（2）所示。

1.2.8 醋糟殘酸測定

稱50 g醋糟，加150 mL水，置容器中浸泡4 h，中間攪拌3次。過濾出清液，移取5 mL清液，按1.2.6中方法進行測定，殘酸含量計算如公式（3）所示。

1.2.9 醋糟殘鹽測定

稱50 g醋糟，加150 mL水，置容器中浸泡4 h，中間攪拌3次。過濾出清液，移取清液5 mL，按1.2.7中方法進行測定，殘鹽含量計算如公式（4）所示。

2 結果與分析

2.1 料液比對淋醋工藝的影響

料液比對淋醋工藝影響的實驗結果如表1所示。從表中數據可以看出，隨著料液比減小，過濾后生醋的酸度值和鹽度值逐漸降低。根據江蘇恒順醋業股份有限公司提供的數據（酸度在4.5～6.3 g/100 mL范圍內為頭醋；酸度在3.0～4.0 g/100 mL范圍內為二醋；酸度小于3.0 g/100 mL的為三醋）進行劃分，從圖3中可以看出不同料液比條件下濾出液顏色之間的差距，料液比越高濾出液的顏色越深。實驗結果表明，選擇不同比例的醋醅與水可以得到不同酸度的生醋。

表1 不同料液比對淋醋工藝的影響表

圖3 濾液顏色對比圖

2.2 攪拌方式對淋醋工藝的影響

攪拌方式對淋醋工藝影響的實驗測定結果如表2所示。從表中數據可以看出，采用不同的攪拌方式，對應的酸度值和鹽度值并無明顯差異，從控制生產成本角度出發，在淋醋工藝中優先選用不攪拌的方式進行。

表2 攪拌方式對淋醋工藝的影響表

2.3 初始浸漬溫度對淋醋工藝的影響

初始浸漬溫度對淋醋工藝影響的實驗測定結果如表3所示。從表中數據可以看出，采用不同初始溫度的水對醋醅進行浸漬，其對應的酸度值和鹽度值并無明顯差異。綜上，初始處理溫度選用常溫（30 ℃）即可達成淋醋工藝的要求。

表3 初始浸漬溫度對淋醋工藝的影響表

2.4 浸漬時間對淋醋工藝的影響

浸漬時間對淋醋工藝影響的實驗結果如圖4所示。從圖4中可以看出，隨著浸漬時間的延長，淋醋的酸度值和鹽度值趨于穩定，在0～4 h，濾出生醋的酸度值從1.78 g/100 mL升高到1.87 g/100 mL，鹽度值從1.14 g/100 mL下降到0.67 g/100 mL，4 h后濾出生醋的酸度值和鹽度值均趨于穩定。醋酸和食鹽均易溶于水，在浸漬初期，由于醋醅、食鹽和水混合不充分，隨著浸漬時間的增加濾出生醋的酸度逐漸增加。當浸漬時間超過4 h后，由于水與醋醅充分接觸，濾出生醋的酸度和鹽度基本保持穩定。此外，將新型淋醋設備中得到的數據與燒杯實驗中的結果進行比較可以得出，在同一料液比條件下，以上兩種淋醋設備淋出醋的酸度和鹽度無明顯差別，故通過燒杯進行的實驗對于設備的放大具有一定的指導作用。

圖4 浸漬時間對淋醋工藝的影響圖

2.5 醋醅層高度對淋醋工藝的影響

醋醅層高度對淋出醋液和醋糟的酸度、鹽度和pH的影響如表4和表5所示。在料液比相同的條件下，不同的醋醅層高度對淋出生醋的酸度和鹽度無明顯影響。從淋出醋液的澄清度變化可看出，增加醋醅層高度可以使濾出生醋的澄清度更好，見圖5。其原因可能是醋醅層高度增加后，在篩板上形成了更厚的濾餅層。

圖5 醋醅層厚度對淋出液澄清度的影響圖

表4 醋液中的酸度和鹽度表

表5 醋糟中的酸度和鹽度表

2.6 淋醋自動化工藝驗證

傳統淋醋工藝主要分3個步驟，①將前批二醋（酸度為3.0～4.0 g/100 mL）作為醋醅和炒米色混合物的浸提液淋得本批次的頭醋（酸度為4.5～6.3 g/100 mL）。②用前批三醋（酸度小于3.0 g/100 mL）作為本批頭淋糟的浸提液以淋得本批二醋。③用清水作本批二淋糟的浸提液，以淋得本批三醋。

為驗證淋醋自動化工藝，采用改進后的套淋工藝與傳統工藝對比，具體步驟如圖6所示。新型套淋工藝分為3個部分。①采用料液比約為100∶200∶2（醋醅∶水∶食鹽），在新型淋醋設備中獲得酸度為（1.84±0.06）g/100 mL、鹽度為（0.67±0.01）g/100 mL的三醋。②更換新的醋醅并用第1部分淋出的三醋進行套淋，得到酸度為（3.08±0.03）g/100 mL、鹽度為（1.26±0.01）g/100 mL的二醋。③更換新的醋醅并用第2部分淋出的二醋進行套淋，得到酸度為（4.93±0.01）g/100 mL、鹽度為（1.96±0.03）g/100 mL的頭醋，淋出醋的酸度和鹽度符合傳統淋醋工藝標準。

圖6 淋醋自動化工藝驗證圖

在傳統工藝中將醋糟酸度小于0.2 g/100 mL作為衡量醋醅中的醋被完全浸出的標準。在新型淋醋設備中采用傳統套淋方式，先用二醋進行套淋，再用三醋進行套淋，最后采用自來水進行套淋，醋糟中的酸度和鹽度如表6所示。從表中數據可以看出，采用新型淋醋工藝淋醋后，醋糟的酸度為（0.20±0.11）g/100 mL，因此可認為醋醅中的醋已被全部淋出。

表6 醋糟中的酸度和鹽度表

與現有參數相比，新型淋醋工藝具有替代傳統淋醋工藝的潛力，能夠極大地縮短生產周期，減少人工成本，提高淋醋工藝的自動化程度，并有效改善傳統淋醋工藝存在的食品安全和衛生問題。但仍然需要對新型淋醋工藝進行進一步的優化探索，例如，本次實驗沒有加入炒米色，新型淋醋工藝生產的醋的色澤是否滿足要求尚不清楚；另外本次實驗所用的醋醅層厚度較薄，與實際工業上所用的厚度存在差異，放大淋醋設備并增加醋醅層厚度后，工藝條件是否依然沒有變化等。

3 結論

通過對淋醋工藝的幾個核心參數，如料液比、攪拌方式、初始浸漬溫度、浸漬時間和醋醅層厚度等進行研究，結果表明，料液比不同淋出醋液的酸度不同，攪拌方式和初始浸漬時間對淋醋工藝無明顯影響，浸漬時間對淋醋工藝影響顯著，在新型淋醋設備中浸漬時間選擇4 h為最佳，醋醅層厚度對濾出液的酸度和鹽度無明顯影響，但對澄清度影響較大，醋醅層越厚，澄清度越好。采用自動化淋醋工藝淋出醋的酸度和鹽度與傳統工藝所得結果類似。與現有參數相比，新型淋醋工藝具有替代傳統淋醋工藝的潛力。