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交流探索:论有氧发酵和无氧发酵在白酒中的重要作用
酿酒的过程,看似人工或人为在操作,本质上是微生物的运用过程,如何利用或运用好微生物是我们需要论述的话题,基酒的生产关系到产品的质量,如何控制基酒的质量,是生产工艺的重要环节,任何香型的白酒酿造实际上都分为两个过程:第一步产糖,在霉菌的作用下,淀粉转化糖份的过程简单的称为糖化,是属于有氧发酵;第二步产酒,糖转化为酒的过程,简单的说,就是无氧发酵。
霉菌的主要主作用是糖化,它是一种好氧菌,在氧充分的时候大量的生长繁殖,糖化的速度也是最快最好的,糖化的效果也是最好的,在氧气不充分的条件下,生长繁殖收到抑制,糖化不好,出酒率也不好,糖化的质量实际上决定了出酒率和酒体的质量,在氧不充分的环境条件下,霉菌生长繁殖不会占优势,出酒受到影响。这里的氧是指酿场所造环境中自然空气中的氧,包括糟醅中的含氧量,糟醅中的氧从哪里来?这是我们要论述的关键性问题,一是堆积的时间;二是谷壳的适量配比。
白酒酿造,它离不开填充料,如谷壳,适量的谷壳配比,决定了糟醅中疏松度和含氧量,在所有的固态法白酒发酵中,浓香型白酒的谷壳用量最大,达23%左右,目的就是达到糟醅的疏松要求程度,另外浓香型的中温大曲糖化力达800个单位以上(mg葡萄糖/35℃•小时•克曲),可以不用堆积发酵,而直接入窖池发酵,但是,从实际酿酒操作中,堆积发酵24小时后,再入池发酵,出酒率更高,酒质更好,特别是乙酸和相对应的乙酸乙酯的含量比相对应的乳酸和如酸乙酯的含量要高,真正意义上做到了实质的增己降乳,是有效的一种提高浓香型酒质的最有效途径。
原因很简单:酿酒就是利用微生物之间的“四大关系”即,共生、抗生、拮据、抑制。在氧充分的条件下,乳酸菌的生长繁殖受到酵母菌、特别是霉菌的拮据、抑制,生长繁殖处于劣势,而酵母、霉菌大量的生长繁殖,很快的将乳酸菌控制,从而达到增己降乳的最有效途径和目的,同时堆积还可以适量的降低谷壳用量,在发酵过程中,减少醛类物质的生成,对酒体更有利。
在米香型白酒酿造中我们仍然可以发现一些值得借鉴思考的地方,它是不需要加谷壳的,在发酵缸的中心挖一个窝通到缸低,在发酵缸口撘一个麻袋,利于疏松透氧,糖化24小时后,加适量的水,再密封发酵。在黄酒酿造过程中同样进行3-5天的开放式开耙发酵,最后再进行密封无氧发酵。在清香型白酒酿造过程中同样谷壳用的很少,它也在开放式的进行有氧糖化、发酵的过程,最后在进行密封无氧发酵。
在酱香型白酒生产中,堆积发酵更是显得极为重要的环节,有氧的堆积发酵程度直接关系到出酒率的高低和酒体质量。
(一)有氧堆积发酵
酱香酒为什么要堆积发酵?简单的说,堆积的目的在于再次培养微生物,前期主要是霉菌和酵母菌、细菌等其他有益酿酒微生物,关于有氧堆积发酵,在酱香白酒中显得极其重要,酱香大曲即高温大曲,在制曲过程中温度达63℃,酵母和霉菌基本上被烧死,存在的是产香的细菌类芽孢杆菌类居多,因此,在酱香酒酿造过程中必须要在晾膛上堆积3-5天,目的是通过堆积,达到网络和培养大量的霉菌、酵母菌,达到二次制曲的目的,而且是开放式堆积,自然环境中提供了丰富的酵母菌和霉菌及大量的氧气,利于好氧微生物生长繁殖,特别是霉菌和乙酸菌,在氧气充足的情况下,霉菌和乙酸菌会大量占绝对优势生长繁殖,而乳酸菌是厌氧的,在有氧的情况下被酵母和霉菌抑制,生长繁殖很慢的,相对来说,产乳酸和相对应的乳酸乙酯要少一些,而产乙酸和相对应的乙酸乙酯要多一些,从而达到产量质量兼顾的目的。
怎么能提供和利用环境中的氧气?这里面还涉及到一个问题,就是糠壳的用量问题,一般来说,二轮次过后,每一甑糟子的糠壳用量在30斤左右,必须是清蒸的,适量的糠壳利于糟醅疏松透气。二是适量的打开门窗,增加来自外部环境中的含氧量,酵母、霉菌在富氧环境中大量生长繁殖,整个糟醅升温正常,用手伸入糟醅20cm中,手感柔软,糟醅发酵正常,由此可见,前期的有氧堆积发酵是非常的重要,可以说,不堆积就不产酒,堆积后,糖化不到位也不产酒。
很多的酒师在新的环境一变化,就出酒不理想,其中之一原因,是他们不懂得有氧和无氧的发酵原理和内在的必然联系,一味按生产工艺酿酒,一旦产量不理想,总找不到原因,这里可以告诉一个酿酒的事实真相:白酒酿造实际上就是一个利用微生物发酵的过程、一个有氧和无氧的利用贯穿过程,生产技术人员必须要清楚一个事实:不懂得利用微生物,就永远达不到酿酒的最高境界,生产的目的是需要什么?我们就控制好环节,就生产什么,不需要什么,就要尽量避免产生对酒体有害的物质,需要的和不需要的都要控制,只有了解了这些问题、只有控制了这些细节过程,才能真正的做到一个合格的生产技术管理人员。
(二)无氧发酵
前期经3-5天的有氧堆积发酵后,已经培养了足够的霉菌、乙酸菌,温度达到下窖的目的,这时我们就可以下窖池进行无氧发酵了,下窖时,从温度高的顶部先下窖,从高到低,尾酒由少到多,但是必须控制在每一甑酒糟配比20斤尾酒。下窖结束,用预先配制好的窖泥封窖,无氧发酵30天再取出糟子烤酒,在这一期间,必须把窖泥保养到位,不允许开裂、漏气、跑气,进行无氧发酵,如果发现酒有邪杂味,肯定是原料带来的一部分,另外就是窖池发生漏气、跑气现象,循环7次。在生产过程中,必须做到前期有氧发酵、后期做到无氧发酵,这并不矛盾,经常有人问这个问题,一下说不需要氧,一下又说需要氧,你这不是矛盾了吗?其实问这个问题的人,他并不是一个专业的技术人员,也不是一个真正懂得发酵的专业技术人员。
有氧无氧与淀粉及酸酯的关联性
无论任何现象白酒发酵,只要是固态发酵,必然要经历糖化阶段和产酒阶段(即有氧发酵和无氧发酵阶段)这里面涉及到淀粉的消耗问题,在一般情况下,浓香型白酒入池的淀粉一般在15-17-%之间居多,出酒之后消耗淀粉3%左右,我们知道,质量好的浓香型白酒,四大酯的规律是:己酸乙酯>乙酸乙酯>乳酸乙酯>丁酸乙酯,对应的四大酸己酸>乙酸>乳酸>丁酸,或己酸乙酯>酸乙酸乙酯>乙酸乙酯>丁酸乙酯,那么问题来啦,怎样控制乙酸>乳酸及其对应乙酸乙酯>乳酸乙酯>,这就是我们要重点讨论的关键问题。前面提过,微生物的四种关系。但是如何根据生产环境来控制微生物是生长,在这里,我们以浓香型和酱香型白酒为代表来分析。
大家知道,浓香型白酒使用的是中温大曲,糖化力高达700个单位以上,用曲量为投粮量的23%左右,所以在晾膛上操作,曲粮梁搅拌均匀直接入池发酵,未经堆积发酵的环节,浓香型到底能不能进行堆积发酵?从微生物的角度来看,从实际操作的情况来看,酒质和产量都很好的,答案是可以,经堆积后,糖化达到了优化,淀粉转化为糖,温度散然部分,入池后更利于在窖池中进行长期发酵,这视乎破或颠覆了传统的浓香型不能堆积的观念。
我们知道,糖化的时间一般为24小时,浓香型只需要堆积24小时即可入池发酵,在堆积过程中,氧气充足,霉菌好氧,大量繁殖,从而有效控制乳酸菌的生长繁殖,有效控制乳酸乙酯的生成,从而实现己酸乙酯>乙酸乙酯>乳酸乙酯>丁酸乙酯,解决了长期以来在浓香型酒中如酸乙酯>乙酸乙酯的状态,可以大大的提高浓香型白酒的质量,我们可以这样试想一下,在窖池里(氧不充分)糖化效果肯定没有在晾膛堆积糖化(属于开放式糖化)的效果好,堆积可以采用长方形的箱式也可以采用酱香型的堆积糖化,糖化的效果都很好,温度也得到有利的控制,同时可以避免在窖池糖化升温过猛的现象,利于浓香型酒质的提升。
从产香的角度考虑,采取在晾膛堆积糖化,淀粉含量可以考虑提高2%左右,无论浓香型或酱香型白酒几乎每一个轮次出酒后消耗的淀粉含量一般都在3个点左右,即3%,适量增加淀粉含量的投入更利于乙酸及乙酸乙酯的生成,使乙酸及乙酸乙酯和乳酸及如酸乙酯比较,更具有占绝对的优势。
酱香型白酒的堆积作用,很多资料都有介绍过,在这里,从微生物的角度再一次来讨论堆积的作用,酱香型白酒淀粉含量高,下沙一般在38%左右,糙沙一般在36%左右,(配置5-10%的母糟),所用的高温大曲糖化力比较低(糖化力100-300个单位,霉菌和酵母菌含量也很低)但是经过在晾膛堆积发酵(半圆形堆积,高度一般不超过1.6米)4-5天左右,用手伸进插入堆子,人体能感应堆子的温度:顶部高达55℃、腰部(面对堆子,以人站立为准,拴皮带对应堆子的位置就是腰部)35-45℃左右,底部温度28-35℃。堆积温度升高的原因,一是微生物繁殖需要排出废气,二是微生物(主要是霉菌和酵母的大量繁殖)繁殖需要消耗一定量的淀粉,生成其他的香味物质或前载体香味物质,酱香型的香味物质中有的物质并不是一次性生成,二是经过多次的转化而生成,这也是造成酱香型白酒的香味成分复杂的原因之一。酱香型白酒经4-5天的堆积,在堆子的表面会形成白色的菌落,说明糖化很正常,酵母也繁殖得很好,同时会散发类似蜂蜜的甜酒味道,用手捧起来闻起来比较舒服,粘在手心的香味久久不消失,这个时候可以入池发酵了,再等堆子就会老,影响出酒率。
在入池过程中,我们要遵循一个原则:用抓斗从堆子的顶部开始抓起糟醅入池,即从温度高的地方开始入池,水分由少到多(指尾酒),在一些酒厂,窖池底部会出现1-2甑出酒不好就是没有遵循这个原则。正常出酒的糟醅,每经过一个轮次,淀粉含量会循环3%左右,经7个轮次后,残余淀粉含量一般在12-15%左右,乙酸及乙酸乙酯从1-7轮次依次因淀粉含量逐渐降低而依次降低,乳酸及如酸乙酯因淀粉含量逐渐降低而依次增大,这是我建议浓香型生产需要提高淀粉含量的原因之一,从微生物的角度来思考,浓香型强化己酸菌的培养是做到了,但是淀粉的含量高低也是决定了乙酸及乙酸乙酯的含量高低的问题是很多厂家很少考虑的问题。
酱香型白酒的生产,从下沙开始,每一个细节都很重要,水分、温度、酸度、蒸粮压力必须严格控制到位,同时还必须根据生产环境及气候来调节水分、温度、酸度三者的关系,充分利用有氧和无氧的原理步骤来合理控制生产因素,才能保障生产正常进行,酱香型白酒生产,一般来讲在下、糙沙时蒸粮时间一到要把控好,蒸粮气压控制0.08Mp,时间一般控制在110min,下沙控制入窖水分在37%,糙沙控制在39%左右,可以有1%的出入,有的生产厂家,为了增加产量,延长蒸粮时间,增加用水量,增大蒸粮压力,导致1、2轮次产量大,酸酯含量低于正常的1、2轮次酒,导致三轮次后产量低,质量差,不按比例出酒,影响了整年的生产计划。
正常的操作,下沙蒸粮气压及糙沙蒸粮气压及蒸粮时间一般都不会出现问题的,但是堆积发酵的堆子起温是个关键问题所在,在贵州,1轮次后气候开始变冷,很多酒师因不懂有氧和无氧的关系,把生产车间的门窗关闭很严,导致生产车间造成一定量的缺氧,这是错误的操作,结果车间不能起到很好的透气,影响到糖化的作用,因为乳酸菌厌氧,这个时候会大量繁殖,乳酸含量升高,会起到占绝对性的优势,从而势必会控制霉菌的正常生长繁殖,这个时候从产量来判断,1、2轮次酒是不会看出问题的,因为下沙(2:8、糙沙3:7)和糙沙粮食是按一定的比例来磨粮的,1、2轮次出酒主要是下沙(2:8、糙沙3:7)和糙沙磨粮食的碎粮出酒,而不是颗粒高粱出酒,但是会为以后的轮次埋下了隐患,出酒不好,酸味重。
在第二个轮次取酒时,根据前面的轮次的产量及糟醅的水分、酸度来调节并准确判断蒸煮高粱的时间,2轮次取酒后,高粱必须蒸煮熟透,同时根据气候来调节进行翻堆操作,确保氧气充足、糖化到位,做到第三轮次酒产量、质量兼顾,一旦二轮次高粱蒸煮不到位,势必3轮次酸度增大,影响到后面所有的轮次出酒、甚至影响一整年的生产,整个生产计划全盘被打破,影响到五年的成品酒的质量,足以可见,酱香酒的生产确实复杂,第一个轮次酒的质量、产量就会影响全盘的生产计划,第一个轮次出现了问题,后面的轮次一定出现问题。有的厂家追求产量,从下糙沙一开始,就用猛火蒸粮,导致下、糙沙、一轮次高粱过分的蒸煮熟透,一轮次酒的产量过多,达100斤以上,酸度特别的低,低于3.0g/L,这样的酒相当于轮次提前,质量相当于二轮次的酒,以此类推,二轮次酒质量相当于三轮次的酒,这样的酱香酒意义不大,香型不好、质量不好,基础酒不好,再存放多少年质量也好不大哪儿去,意义也不大,我们不提倡。
有氧和无氧与淀粉产酸及对应酯的关系
无论浓香型或酱香型或其他固态发酵白酒,淀粉转化为可发酵性糖的过程它是一个需要氧的过程,后期入池发酵无氧产酒,酒的产量及质量好与不好,关键在于糖化环节,淀粉不糖化或者糖化不理想,就更谈不上产酒了。我们知道,淀粉的含量高低决定出酒率的高低(酿酒对淀粉的含量高低因香型而异),但是淀粉与酸和酯的关系人们却很少去关注,从酱香型白酒的生产工艺及出酒率的情况来说,淀粉含量高低与产对应的酸酯是一一对应的,淀粉含量高产乙酸及对应的乙酸乙酯就高,在酱香型酒中,因每个轮次消耗3个点的淀粉含量,到四轮次的时候淀粉含量一般在26%左右,这个时候,由于淀粉含量降低,乙酸及乙酸乙酯含量也逐渐降低,而乳酸及如酸乙酯含量却逐渐增高,5、6、7轮次含量更高,乙酸及乙酸乙酯含量越来越不明显,但是1-7轮次缺一不可,每个轮次的产量是要求特别严格的,产量多了香味成分不明显,整体质量级别会降低,影响整年的生产,影响到5年后的成品质量,无论在哪一种香型白酒,产量要适量控制,质量才能有保障,一味追求产量而忽视质量,头重脚轻不可取,我们不提倡,记得中国酿酒第一大师、酒中泰斗季老酒说过:基础不牢,地动山摇,从这里我们可以看出,做人做事做酒做产品道理是一样的,酿酒要重视基础,基础是根基,是企业的生存的前提条件,离开质量去谈发展壮大是忽悠人。
总之,只要是属于固态发酵酒,有氧和无氧发酵始终贯穿整个酿酒过程,酿酒的实质及目的:就是淀粉在微生物的作用下转化为可发酵性糖,再将糖转化为酒,大家要严格把控好淀粉、酸度、水分、温度、糖化、蒸汽压力、环境、气候等这八大因素之间的内在联系,酿出质量上乘的美酒。
作者/杨昌盛:贵州黄平县人,国家级品酒师,生于1978年,1999年毕业于贵州省第一轻工业发酵专业,从事白酒行业21年,现就职贵州茅台镇国威酒业(集团)有限责任公司,发布论文数篇。致力浓香型和酱香型白酒研究,2015年仁怀市酱香白酒3轮次出现大面积欠产,公司组织本人带队研究,取得积极性的科研价值,于2016年第263期,发布论文《大曲酱香酒夏季掉排的原因及解决措施》文章编号:1001-9286(2016)05-0086-03
(中国食品报中国酒整理)
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