收稿日期 1998-01-11龚院生:男,1962年生,博士研究生小米发酵饮料的研制龚院生1 姚艾东2 王成中3(无锡轻工大学食品学院1,无锡214036;郑州粮食学院食工系2,郑州450052;山东轻工学院食品系3,济南250100) 摘要 论述了以小米为主要原料,辅以优质矿泉水、果蔬等辅料,在传统工艺的基础上,研究小米发酵饮料的生产工艺。
并对原料预处理、发酵剂选择、发酵条件等影响产品质量的因素进行了讨论。
通过实验室和工厂生产试验,找出了最佳工艺条件。
实验结果可作为工业生产的参考依据。
关键词 小米;发酵饮料;活性干酵母;糖化酶 分类号 TS261140 前言 近年来随着人们生活水平的提高,酒精饮料的消费趋向于低度型发展,营养保健型酒精饮料越来越受欢迎。
消费者对于具有保健功能、营养丰富的低度饮料酒的需求量越来越大。
我国在低度酒的生产上有着悠久的历史。
如以糯米为原料生产的糯米酒,大米黄酒、清酒等。
既能作为饮料,又可以作为调味料。
本文就是在传统工艺的基础上研究了以小米为原料,辅以果汁、优质矿泉水,经发酵生产出营养丰富、口味醇厚的低度酒精饮料的新工艺。
1 材料与方法111 原料 小米:市售;果蔬:苹果、山楂、胡萝卜,市售;黄酒活性干酵母(Y2AADY):宜昌安琪生物集团有限公司;甜酒曲:上海酒药厂;红曲:四川沱牌实业股份有限公司;糖化酶(AS3.4309,5万单位/g):无锡酶制剂厂。
112 仪器设备 蒸锅、发酵罐、板框压滤机、压榨机、自动灌装机、打浆机、组织捣碎机、热交换杀菌器、酒度计、滴定管等。
113 方法11311 酒精度、糖度测定(G B/T13662292)11312 实验室发酵培养、工厂中试11313 工艺流程果蔬→清洗→热烫→打浆→原浆 ↓小米→清洗→浸泡→蒸煮→摊凉→发酵→榨酒→澄清→杀菌→贮罐→过滤→罐装→二次杀菌→成品→入库11314 操作方法小米洗泡:选无虫蛀、籽粒饱满的小米,用清水漂洗干净,在水池中浸泡24h左右。
蒸米:将泡透的小米放入蒸锅内,通蒸汽。
待全部上汽后5～10min,喷水再蒸。
蒸出的米饭以均匀、不夹生、不发糊为宜。
发酵:发酵分两步。
首先,将冷却好的米饭加入甜酒曲拌匀,装缸搭窝[1],控制温度在32℃左右进行第一次发酵。
经36～48h后,窝内有甜液产生,米饭发甜即可。
然后将米装入发酵罐,加215倍的水,加入Y2ADDY0.06%左右(以每100g 原料小米为基准,以下相同)。
糖化酶0117%左右,红曲2%,搅拌均匀进行第二次发酵。
保持品温26～28℃发酵3～5d。
每天开耙3次。
在20～25℃下发酵15～25d。
压榨过滤:发酵好的醪液,用压榨机压榨。
澄第20卷第3期 郑州粮食学院学报 Vol.20,No.3 1999年9月 Journal of Zhengzhou G rain C ollege Sep.1999清2～3d,上清液用板框压滤机过滤。
在生产含果汁型酒时,在压榨前两天,将加工好的果浆加入到发酵罐中。
果浆可用苹果、梨、山楂、胡萝卜等加工。
加量为2%～5%。
杀菌罐装:成品酒经杀菌后,用自动罐装机装瓶,包装入库。
2 结果与讨论211 原料处理对产品质量的影响21111 小米预处理小米是生产所需的主要原料。
在小米酒的生产中,小米中的淀粉经蒸煮糊化、糖化水解,再经酒精发酵过程,使大分子的多糖变为可溶性小分子物质,包括酒精、还原糖、有机酸、风味物质等。
小米中还有部分蛋白质被转化为氨基酸。
为了使发酵充分进行,需要对原料小米进行预处理。
主要是将小米完全糊化,糊化越彻底,微生物对其利用率越高。
为使糊化完全,便于淀粉的水解和发酵,在蒸煮前应先浸泡。
加水量以水面高出料面60cm为好,室温下浸泡一昼夜。
由于小米吸水较慢,需要较长时间浸泡。
因季节不同,要适当调整浸泡时间,冬天气温低时,可以适当加热提高水温。
小米最终吸水量应达到30%左右。
浸泡好的小米在加热过程中,小米中的淀粉进一步吸水,并因热作用,淀粉颗粒由于吸水膨胀而破坏。
原有的微晶结构消失而糊化[2]。
糊化后的淀粉容易被微生物分解利用。
由于小米的糊化比较困难,为了使小米充分地糊化,在蒸煮过程中,要不断向蒸锅中喷水。
利用蒸锅上的喷水管,每隔5～10min喷一次水。
喷水量占米重的30%左右。
蒸米时间约为50min,以米饭不夹生、不硬心、不发糊为好。
蒸后的小米含水量为70%左右。
21112 生产用水的选用水质的好坏对产品的质量有一定的影响,尤其是对产品的风味、口感有很大的影响。
因此应选择适当的生产用水。
酿酒生产所需用水可以是有一定硬度的水。
如矿泉水,含有的一些无机离子,像锶、锰、钴、铁、铜等微量元素,从营养的角度来说是人体必需元素,有一定的营养保健作用。
同时,酿造出的酒有着特别的口感和品味。
21113 果浆的加工在生产小米酒时,可利用果蔬资源生产含多种维生素的饮料酒以增加产品的花色品种,生产系列产品。
生产中选用适当果蔬经清洗、热烫、破碎、打浆等工序得到果浆备用[3]。
212 发酵条件的选择 发酵的工艺条件会影响到原料的利用率及产品的各项指标和风味。
本研究采用了二次发酵法。
整个发酵过程可分为3个阶段。
21211 第一次发酵在这一阶段,是利用甜酒曲(小曲)使小米中的糊化淀粉发酵,产生大量还原糖及其分解产物,包括酒精、有机酸和二氧化碳,并产生热量。
为使发酵顺利进行,要注意以下条件的控制。
2121111 温度甜酒曲生长繁殖的最佳温度在32℃左右,所以在拌曲前应将蒸好的小米冷却。
均匀拌曲后的温度约为30℃。
拌曲后马上装缸、搭窝。
由于在发酵过程中会产生热量,在气温较高的夏季,要注意散热,温度不要超过38℃,否则对发酵不利。
在冬季则要注意保温,温度不要低于30℃,否则也会影响发酵速度和效率。
甜酒曲活力与温度的关系见图1。
图1 甜酒曲活力与温度的关系2121112 发酵时间第一次发酵时间为48h。
实验表明,这一阶段的发酵,在24h左右发酵速度达到最高值。
产生的热量也最多,温度也最高。
此时酒曲活性最高。
随着时间的延长,酒曲的活性会逐渐降低,发酵速度减慢,温度也会下降。
到48h左右,发酵24 郑州粮食学院学报 第20卷程度接近最大值,第一阶段的发酵基本结束。
发酵程度与时间的关系如图2所示。
图2 甜酒曲发酵程度与时间的关系2121113 酒曲用量根据实验室试验结果,确定甜酒曲的用量为1%。
工业生产时,考虑到均匀拌曲的困难,可适当增加用量,约为115%。
21212 第二次发酵条件选择经甜酒曲发酵后,小米中淀粉的水解不足三分之一,酒精的产生量较低,而有机酸和风味物质也较少,多糖剩余量相当大。
而第二次发酵能够充分利用原料,提高酒精、氨基酸及其他可溶性物质的含量。
同时,使产品的风味物质增加,提高产品的醇香味,也提高原料的利用率和生产效率。
所以,第二次发酵也是生产中主要的发酵过程,发酵时间也较长,可以分为前酵和后酵两个阶段。
2121211 发酵剂的选用在第二次发酵时,选用活性黄酒干酵母(Y 2AADY )、糖化酶和红曲。
以Y 2AADY 为主[4]。
它的主要作用是利用还原糖,经发酵产生乙醇和各种有机酸,并分解蛋白质产生氨基酸。
其所利用的还原糖来源,光靠它本身的糖化作用远远不够,所以还需使用糖化酶,以促进还原糖的产生。
但是单独使用糖化酶,会使产品风味较为单调、寡淡,且糖化率较低。
所以,借鉴黄酒生产的经验,同时使用红曲。
红曲的作用不仅能提高还原糖转化率,还会在代谢过程中产生一些小分子有机物质,使酒的味道更加醇厚。
所以,应在生产中同时使用这3种发酵剂。
Y 2AADY 不同用量对发酵的影响见表1。
实验表明,Y 2AADY 的用量在0105%～0.20%,其发酵程度可以达到满意的结果。
如果小于0105%,发酵程度不够,而酸度又较大,酒味也寡味。
但当用量超过0110%后,再增加用量,对发酵结果的影响不大,反而增加成本。
所以在实际生产中,用量在0105%～0.08%之间,即可达到较满意的效果。
为了提高Y 2AADY 的活力,在使用前可进行活化处理[5]。
表1 不同量Y 2AADY 发酵对比Y 2AADY 用量/%0.010.050.100.20酒度/%7.8011.412.112.5酸度/g ・(100m L )-10.410.280.250.23风味淡正常醇厚醇厚红曲和糖化酶的用量,取决于糖化率的要求。
若单独使用红曲,其用量需10%左右,但糖化效果仍不理想,所以糖化酶取代部分红曲,以提高糖化率,改善发酵,降低成本。
在实际生产中,红曲用量在2%左右,糖化酶用量在0113%～0.22%较好。
也可根据实际发酵情况作适当的调整。
2121212 发酵温度控制第二次发酵时,前酵和后酵的温度有所不同。
在前酵阶段,微生物繁殖旺盛,发酵速度快。
发酵主要产物以酒精为主,还有二氧化碳和少量有机酸。
发酵初期因发酵产生热量,温度会升高。
以后,产热量逐渐减少,温度有所下降。
所以,前酵阶段要注意发酵罐内的品温不宜超过30℃。
必要时要散热降温。
而在后酵阶段,酒精发酵基本完成,主要是在较低温度下产生风味物质,包括氨基酸、酯类物质等,使酒体成熟。
温度控制在23～24℃。
2121213 发酵时间由于前酵阶段发醇速度快,所以时间较短,一般3～5d 即可。
表2表明酒度与酸度的变化情况。
在后酵阶段,发酵速度缓慢,氨基酸、酯类等风味物质产生的速度也较慢,所以需要较长时间。
这一阶段,酒度与酸度的变化不大,而风味、口感的变化明显,如表3所示。
实验证明,后酵需要15d 以上。
2121214 开耙操作利用Y 2AADY 进行发酵时,需要进行开耙操作。
其目的主要是适时适量地供氧。
一方面酵母不易衰退,另一方面抑制厌氧性乳酸菌的生长,使发酵能够正常进行[6]。
发酵第一天即可开耙,前34第3期 龚院生等:小米发酵饮料的研制 酵每天三四次,后酵每天一次。
表2 酒度、酸度与发酵时间的关系阶 段前 酵后 酵时间/d1234568101214161822酒度/% 5.108.2010.011.111.611.812.012.112.112.312.412.412.3酸度/g・(100m L)-10.100.130.160.180.200.200.210.220.230.230.240.250.25表3 风味与发酵时间的关系阶段前 酵后 酵时间/d1358121522风味寡味味淡辛辣稍好正常醇厚醇香 在实际生产中,由于氨基酸和其他一些物质的存在,使酒液有一种苦涩味。
经过杀菌后存放一段时间后,苦味会逐渐减小。
也可使用013%～0.5%的β2环糊精降低苦味[7],同时有利于香气的保持。
应在压榨前一天加入酒醪中。
213 其他工艺条件的控制21311 压榨与过滤压榨的目的是将酒液与酒糟分离。
将已发酵完毕的酒醪经压榨机压榨,得到酒液。
