由济南天口生物技术有限公司创造发明生产的QTZ-300型全自动种曲培养机。它集原料蒸煮、翻拌、降温、接种、润料、补水、翻曲、通风培养、空气调节及净化于一体,它模仿三角瓶菌种培养之过程,基本上达到了小环境无菌培养和三角瓶质量之目的。是发酵酿造业三代菌种生产的一次真真正正的划时代的革命。
2.全自动蒸煮制曲机
此设备是在全自动种曲培养机的基础上通过放大处理,使其变为可以用来制造大生产用曲的最理想的机器,它的诞生与出现,省去了现有的其它设备如蒸球、风冷机(或其它降温设备)破碎机、接种机、输送设备、出锅绞龙、扬料机、翻曲机、入曲设备等各类机器。更为重要的是它省去了曲床与曲室,从而根治了困扰我们这个行业的一个老大难问题就是生产中各道环节污染之问题。由于它的生产过程近似于种曲的生产过程,因此用它所生产出来的大生产用曲,酶活力大幅度提高。并为减曲生产提供了可能性。
3.流动床式分段培养静压厚层通风制曲
此设备的最大特点就是将大生产用曲的全部生产过程处于一个流动的分段培养过程,在曲料的程序化运动中实现培养、输送、接种、翻曲、入曲等各种操作手段和技术措施,且生产规模大,每套装置可日投料10吨以上,其工艺流程为:曲料出锅——静止培养——菌丝生长——菌丝繁殖——孢子着生等工序是在多个曲池组成的流动床中分段完成。曲料的运动方向与出曲方向一致,从而形成了程序化的流水作业。流动的曲床既是培养设备又是输送、翻曲、入曲、出料等设备。使曲料的培养、翻曲、输送、出曲等工序有机的结合在一起。它一改过去曲池的横向排列而为纵向排列并实现了带有升降功能的曲床吊板盖,使曲料实现了小环境之培养。并减少制曲厂房面积三分之二,节省能源降低生产成本,此工艺设备最适应于大型酿造企业大规模生产用曲的生产。
4.新型酱油、酱类(固体食醋也可)发酵罐—蜂窝点螺旋板式发酵罐
此设备的特点是用压制有网络排列蜂窝点的薄钢板螺旋式环绕焊接在筒体外壁上,蜂窝点与筒体用塞焊固接,这样使夹套和筒体的强度和钢度相互得到加强。夹套和筒体的壁厚较常用的半管式、槽钢式明显减薄,节省钢材减少焊缝,缩短制造周期,夹套内加热(或冷却)介质呈湍流给热,加之蜂窝点的扰动,强化换热,提高传热系数,节约能耗,减少运行费用25%以上,此设备投资少,安装要求条件不高。且安装简便,更换维修便利。安装不需要基础设施。占地面积极少,既适应于厂房内使用,又适应于露天发酵使用。如果外壁采用聚氨酯一次成型发泡保温,其保温效果更佳。由于每只发酵罐都能形成一个独立的循环系统。因此从根本上改变了我国酿造业发酵设备上的一个突破及目前大部分企业的发酵池(或罐)都是一组有几只发酵池(或罐)组成,只能形成一种温型的弊端。而蜂窝点螺旋板式发酵罐,它不仅能加热还能冷却。不仅能进行固体发酵,也能进行液体发酵,不仅能用来生产酱油、酱类也能用来生产酒醪、食醋。不仅能用液体介质进行加温或冷却,也能用气体介质进行加温或冷却。因此它是目前酱油(或食醋)生产中首选的发酵设备。
5.红外线电脑超高温瞬时灭菌机
此设备采用高新技术及电脑控制技术代替了传统锅炉提供热源的灭菌设备。它比使用锅炉提供热源的灭菌设备有其优点:
第二节低盐固态发酵工艺的改造与完善
1.发酵设备的改进
由过去水泥水浴发酵池(或水浴发酵罐)改为夹层碳钢发酵罐或不锈钢发酵罐。目前比较先进的是蜂窝点螺旋板式发酵罐。它既可做成碳钢罐也可制成全不锈钢罐。保温最佳可使用聚氨酯现场发泡保温,此发酵罐也可制成露天发酵罐。
2.旧发酵设备的改造
3.多菌种发酵
为提高产品风味与品质,可实行多菌种发酵,多菌种发酵的添加,除米曲霉以外如黑曲霉、产酯酵母、鲁氏酵母。当添加黑曲霉时可采用分开制曲混合发酵的方式,黑曲霉的添加量为总量的5-10%。
4.低盐固态移位浸淋与低盐固态原池浇淋流加浸出法的对比
低盐固态原池浇淋浇流加浸出法与低盐固态移位浸淋法的不同特点在于:
第三节酿造机械的发展方向
1.酿造机械的一体化与多功能
由于我们酿造业的行业特性要求我们在设计、研制开发新型设备时要减少设备中间环节,搞一体化、一机多能,从而减少设备数量与性能单一的设备。从而减少由于设备较多而造成对曲料的污染。
2.微生物的生长规律和要求要与机械化设备有机结合
目前现有的酿造设备只是为机械化而机械化,而不是仅仅围绕微生物的生长规律及特性要求去实现机械化,这样的机械化最终是行不通的。它必将随着酿造业的不断发展而逐步淘汰。因此讲机械化,首先要在满足微生物生长的最佳条件下讲机械化。而不能仅仅是为了实现机械化却满足不了微生物的生长特性单纯去讲机械化。那样的机械化不是真正意义上的机械化,他们仅仅是设备的堆积。因为机械化最终要为生产工艺去服务。
第二章酿造用原料的处理
第一节原料处理的重要性
1.蛋白质的变性及在酱油生产中的意义
变性作用是蛋白质在受物理或化学因素的影响,改变其严格的空间结构,其分子内部原有的高度规则性的排列发生变化,致使其原有性质发生部分或全部丧失。这种作用称为蛋白质的变性作用。未经变性的蛋白质叫天然蛋白质;而经过蒸煮的大豆蛋白质即为变性蛋白质。
蛋白质的变性作用在酱油酿造生产中有着极其重要的意义。生物的活细胞如经变性和凝固就意味着死亡,在微生物学上所采用的加热、紫外线照射及化学药品等灭菌措施,其目的就是使微生物蛋白质变性、凝固而死亡。这也是我们酱油酿造过程中原料蒸煮的目的之一。
2.淀粉质原料在酱油生产中的作用及处理
酱油酿造中的淀粉原料,传统上以小麦、面粉为主。为了节约粮食,后来改用麸皮作为主要原料,另外可用来酿造酱油的其它淀粉质原料的种类很多如:瓜干、玉米、碎米、大麦等。
淀粉质原料在酱油生产中一个最重要的作用就是可提供给微生物生长繁殖所需营养成分——碳源。微生物生长繁殖所需要的碳源很多,主要有单糖、多糖、有机酸、醇类、脂类等。但最普通的碳源就是淀粉。酱油生产过程中所使用的主要菌种米曲霉可直接利用淀粉,并在淀粉上生长繁殖。故在生产实践中,以含淀粉的小麦、玉米、瓜干、碎米、麸皮等作为碳源。
淀粉质原料的处理方法,一般为焙炒,干蒸,液化等,其主要目的是杀灭附着在原料上的杂菌,增加酱油浓度,易于微生物生长发酵等。
第二节目前酱油生产原料处理中存在的问题
1.蛋白质原料与淀粉质原料应分开蒸煮处理
因此在处理时应尽量避免与淀粉质原料一同处理而造成蛋白质原料处理不好。一般情况下如果具备分蒸的条件,应将蛋白质原料与淀粉质原料分开处理为最佳。
2.将原料全部润水量都加入到蛋白质原料中去
由于水分在蛋白质原料中的蒸煮过程中处于一个至关重要的方面。水份越大,处理效果越好,消化率越高,因此应将全部曲料加水量都加入到蛋白质原料之中去。
3.淀粉质原料不应全部用于制曲,而是将淀粉质原料做液化处理
酱油酿造中应用液化或糖化法生产是70年代由济南酿造厂魏家俊高级工程师首先用于大生产的,它的应用是一项重大的工艺革新。此工艺不仅解决了曲料所需水量的矛盾,并且更重要的是它能在增加酱油浓度及糖份的基础上大量节约粮食,因为在制造过程中米曲霉及其它微生物的生长要消耗大量的淀粉质原料而且温度不易控制,如果将淀粉质原料的一部分拿出做液化处理,这样有利于制曲,又能使原料处理设备及制曲设备的利用率有显著提高。为增产增效创造了有利的条件与基础,同时应用液化法生产,其机械化程度高,目前基本上实现了管道化生产,从而改善了劳动环境,提高了劳动生产率。经过济南酿造厂20多年来的生产实践证明,此工艺的应用给企业带来了显著的效益。
第三节目前原料处理所用设备及其优缺点
1.破碎设备
锤式粉碎机可做粗碎或细碎,这是它的优点,此外,还具有单位产品的能量消耗低、体积紧凑、构造简单、生产能力高等特点,因此锤式粉碎机获得广泛应用。锤式粉碎机的缺点是,当粉碎较坚硬的物料时,锤刀磨损的较快。此设备在酱油酿造中主要用于破碎豆饼。
钢片式磨粉机又称万能粉碎机,此设备的特点是不仅粉碎干硬粮食而且还能磨碎醪状物质和鲜湿物料如豆酱、面酱、鲜辣椒、鲜蔬菜、鲜水果等。钢片式磨粉机的缺点是耐用性较差,由于机体及静磨盘和动磨盘都是铸铁件易损坏,箩底也需经常更换。
对辊式破碎机又称磨面机,它主要用于小麦磨成面粉之用,近年来有许多酿造企业用于对小麦的压片处理,效果甚佳。其原理是物料经过两辊之间的间隙经挤压破碎两对辊之间大小可以改变,以便获得不同(大、小)程度的物料对辊式破碎机只适用于对原料的压片分筛处理,而不能将原料全部打碎,因此,此设备尤其适用于对小麦的压片处理以利于制曲。
2.蒸煮设备
第四节关于原料处理的基本观点与看法
1.关于原理处理
原料的处理是酱油生产的重要一环,处理是否得当直接影响到制曲的难易、成曲的质量、酱醅的成熟程度、出油率及酱油的浸淋和酱油的风味与原料利用率等问题。
总的来说,原料的处理包括了两大部分:一是通过机械作用使原料粉碎成为粉状或片状(呈片状的豆粕一般不需再粉碎);二是经过润水和蒸煮,使蛋白质原料达到适度变性,结构松弛,并通过蒸煮能使淀粉质原料得以充分糊化,以利于米曲霉的生长繁殖和酶类的分解作用。在蒸煮的同时,可以杀灭附着在原料上的杂菌,以排除对米曲霉生长的干扰及破坏。
2.对于原料粉碎的观点与看法
首先作为制曲原料,笔者对其粉碎程度的观点与看法是即达到微生物对其原料的作用面积要大,又不能将其原料的粉碎细度要求过细,如果单纯讲微生物对其原料的作用面积而不讲是否有利于通风制曲,这样一来就势必严重影响原料的通风培养,也就不可能制造出优质高酶活力的曲子。因此两者要相互统一。那么怎样粉碎原料才能做到两者的相互统一呢?目前最好的办法就是将原料挤压成片状。这样既扩大了原料的作用面积,而原料又不会过于细密,这样做,使原料的表面面积扩大,同时米曲霉的繁殖面积也扩大了。繁殖面积越大,酶活力就越高,在发酵过程中分解效果就愈好,原料的利用就可以提高。通过对原料进行压片处理,一方面保证了米曲霉生长繁殖的作用面积,另一方面又保证了在制曲过程中曲料不因密实而造成通风不要畅,从而影响成曲的质量。通过对制曲原料的处理,使其在润水蒸煮过程中不易发粘结块。解决了在发酵过程中,由于曲料发粘而影响发酵质量给酱醅的浸出带来困难与影响。
总之通过对制曲原料的压片处理增加了米曲霉生长繁殖及分泌酶的面积,提高了酶的活力,使米曲霉的菌丝能顺利地深入到原料的内部,从而增加了酶的分泌量,且润水均匀,蒸煮时能熟透。又避免了单纯将原料粉碎成粉末状或小颗粒来达到此目的,而造成以上不必要的损失与困难。
3.对于原料的蒸煮的观点与看法
我们知道蒸煮的主要目的是使原料中的蛋白质完全达到适度变性,成为酶溶液作用的底物。不经变性的蛋白质,虽然能溶于10%以上的食盐水中,但不能为酶所分解,蒸煮同时使原料中的淀粉质达到糊化程度,淀粉先是吸水而产生膨化现象,随着蒸煮温度的上升,淀粉颗粒的体积逐渐增大,促使分子链之间的联系削弱,达到颗粒解体的程度。此外,蒸料也可以杀死附着在原料上的杂菌,给米曲霉正常生长发育创造有利条件。
第五节水在原料处理中的作用
并且加水量的多少不仅影响原料的蒸煮适当的程度,而且在制曲过程中与米曲霉所分泌酶的多少也有极大的关系。加水量越大,酶活力越强,酶活力越强蛋白质的利用率也就越高。根据日本的有关资料显示,当蛋白质原料加水量从78%逐渐增加到160%时,原料的全氮利用率和氨基酸生成率也均随着加水量的增加而增加。上海酿造科研所也曾做过类似的实验,所得结论与此相同,因此可以证明,原料蒸煮处理时的水份为蛋白质原料的变性创造了一个良好条件,使之变性更加均匀、适度。另一方面在制曲过程中所产生的酶活力更强,酶系更全。
第六节关于高短法
1.旋转式蒸球
2.连续蒸料机
由于连续式加压蒸煮设备的以上特点,笔者认为目前对我国酿造企业来说还不适应,理由是:此设备虽然达到了“高短法”蒸料,但是代价是高投入、高耗能,虽然提高了消化率,但是投入产出比小,经济上不合算,且不适合我国酿造业行情,因此对此设备的选择还要慎重。
3.常压蒸煮
作为原料的蒸煮,过去酿造业大多采用常压在有蒸汽的工厂,常用木质蒸桶或水泥池,蒸汽管由蒸桶(或池)底部进入。并设有蒸料假底,蒸料桶上有木盖或铁盖,如果没有蒸汽的厂子一般使用简易的蒸锅,锅内放入适当的水并将锅内水烧开进行蒸料。使用常压蒸锅,最大弊端就是由于料层较厚不易均匀,而煤耗较多。并且进料与出料的劳动强度大、劳动环境差,但是它也有有利的一面,如果将蛋白质原料与淀粉质原料分开蒸煮处理的话,那么蛋白质原料就能适当的提高其加水量而达到“煮熟”的目的,并且由于是常压蒸料,因此不存在原料蒸煮过度变性的问题,而且能减少设备投资,由于以上特点笔者在研制发明蒸煮培养一体机时就采用了常压蒸煮有利的一方面,而避开了不利的一面,从而达到了比较理想的效果。
第三章酿造用菌种的培养及新型专利设备
第一节酱油用菌种
酱油用菌种就纯种培养这方面来讲主要分为两大类:一类是制曲用菌种;一类是发酵时所需添加的菌种,这些菌种的运用培养及添加量对酱油质量有着极其重要的影响。
1.制曲时所用菌种
霉菌在自然界分布极广,种类繁多,与人们日常生活关系密切,在现代发酵工业中,霉菌的用途越来越广泛,选择不同的曲霉品种就可以生产不同的产品,例如酿制酱油的蛋白酶活力强的米曲霉,目前我国大多数酿造行业都使用米曲霉作为主要酱油酿造用菌种,下面就简单的介绍一下以沪酿3.042为代表的米曲霉的特点与生理特性。沪酿3.042菌种,中科院编号为中科3951,其显著特点是生长的速度快,并具有较强的抑制杂菌生长的能力,繁殖力强、蛋白酶活力高,同时又具有一定的糖化力,并且又具有一定的耐高温能力。
黑曲霉在酱油制曲中的应用,也称为多菌种制曲。AS3350黑曲霉其特点是能有效地提高酸性蛋白酶的活力,并能使酱油中谷氨酸的含量及氨基酸生成率显著提高,因此增加了酱油的鲜味,同时黑曲霉又具有较强的糖化力和含有丰富的纤维素酶,并能将原料中的纤维素转化成糖份,从而提高酱油的风味及浓度。但在制曲时,应将米曲霉与黑曲霉分开制曲,而不能混合制曲。这是因为如果混合制曲多霉菌会相互受到抑制。多菌种制曲新工艺的推广与应用有力的推动了酱油工业的技术进步。
2.发酵时需添加的菌种
鲁氏酵母和酱醪结合酵母是常见的嗜高渗透压的酵母菌,其显著特点是它生长在含糖量极高和含食盐18%的高浓度高渗透压的基质中。一般来讲我国酿造厂酱醪中的鲁氏酵母及酱醪结合酵母大都是在制曲和酱醅发酵期间,由空气中自然落入而繁殖起来的,如果我们在发酵过程中通过革新工艺,实行原池淋浇也可以对其进行纯种培养,并将纯种培养的鲁氏酵母及酱醪结合酵母通过淋浇工艺加入到酱醪中去,以提高酱油质量及风味。通过检测说明,鲁氏酵母有一定的酒精发酵能力,并能由醇生成酯。如乙酸乙酯、乳酸乙酯等。还能生成琥珀酸及酱油香味之一的糠醇等。能分解葡萄糖及麦芽糖但不能分解蔗糖、乳糖及半乳糖。酱醪结合酵母也能进行酒精发酵,还能分解葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖、棉子糖。但不能发酵乳糖。
与酱油酿造关系密切的乳酸菌主要是嗜盐足球菌,酱油足球菌,酱油四联球菌及植质乳杆菌。这些乳酸菌能在20%盐水中生长,并能将葡萄糖分解成乳酸,它与酵母产生的醇类化合生成酯类物质如乙酸乙酯等。从而形成酱油的特殊香味,因此乳酸菌对酱油酿造增香具有极大的作用,但也不宜在酱醪中过早的或过多的生长繁殖,因为这样容易使酱醪PH值急剧下降,从而抑制曲霉中的碱性蛋白酶及中性蛋白酶的作用影响全氮利用率。
第二节目前酿造业所用菌种培养设备
及存在的问题
农民种庄稼需要种子,种子培养的好坏对庄稼的成长有着至关重要的关系,同样的道理,酱油酿造所用的曲种,也是酱油生产所需的种子,因此菌种培养的好坏对酱油制曲发酵及成品的质量有着非常重要的关系,优良的种曲就能在大生产制曲过程中繁殖旺盛,酶活力强,发酵时酱醅质量好,容易浸出,,因此没有好的种曲就不可能有发酵彻底的酱醅,最终也就不可能生产出优质的酱油,成品的出率也就会大大降低。
目前我国大多数酿造企业在制曲方面还远远跟不上时代的发展和生产的进步,可以这样讲,在制曲方面还处于一个开放式的、手工的,靠具体操作人员的自身素质与经验,工作繁杂的方法去制作大生产用种曲。使用的工具也是非常原始的。如:竹匾、曲盘、蒸锅、灭菌柜、拌料机、草薕、筛子、木铲等,就是比较规模大的一些企业,也仅仅是在生产环境方面和具体工具方面做了一点改善,而没有从根本上解决制种问题,在这方面笔者经过八年多的努力,研制并开发了一种全新概念的新型制种设备,为此随着设备的不断完善与改进,正逐步走向无菌、高效、自动、低耗、高质的道路。它对大生产用种曲的培养目标就是要达到菌种三角瓶质量之标准,虽然目前在杂菌数方面还有一定的距离,但经过我们不断的努力与改进完善,相信会在不久的将来能够成为现实。此设备的诞生,从根本上解决了目前我国绝大多数酿造企业在种曲生产工序方面存在的老大难问题。
其主要问题在于:
第三节新型种曲培养设备的特点
QTZ—300型全自动培养机其最显著的特点在于该设备将种曲的两大工序即蒸料与培养合二为一,由过去许多设备组成而改由一台设备取而代之,并进行分段培养,由于该设备将原料的蒸煮与培养合并在一个密闭的生产容器中,这就使蒸煮后的接种培养及其他一切操作都在同一台封闭的设备中连续完成,并在蒸料的同时实现了对其设备内部的杂菌与消毒而不需另外消毒灭菌,从而保证了其生产过程不受杂菌污染使曲种的纯度及质量有了可靠的保证。
另外此设备的另一特点就是实行了分段培养,即在此设备中首先完成对其蒸煮、降温、接种、翻曲、孢子发芽期、菌丝生长期、菌丝繁殖期之培养,直至到进入孢子着生期时将曲料拿出,放入孢子成熟专用设备中进行静止培养后成熟使用。这样达到了米曲霉生长繁殖之目的,又模仿了三角瓶培养之条件。
由于该设备在对米曲霉前期培养的过程中,基本上达到了无菌培养的环境与条件,因此米曲霉在不受杂菌影响的条件下生长旺盛,此时就如同庄稼育苗一样使米曲霉在不受外部影响的条件下生长繁殖,另外此设备的自动调温、保温系统使米曲霉在此小环境条件下生长旺盛,当米曲霉生长到菌丝大量繁殖并进入孢子着生期时,这时再将长满菌丝的曲料取出,放置于处于无菌状态的设备中进行静止培养,此时由于给了米曲霉一定的繁殖空间与充足的氧气和一定的温度,而使其孢子数与三角瓶孢子数不相上下。通过此种培养方式,大大提高了设备利用率,保证了菌种的产量与质量。
此设备的研究成功,从根本上解决了我国酿造业在制种曲方面存在的一切问题。此设备的主要构成是由生产仓、翻拌仓、综合仓及接种机空气净化器、空调器、后熟静面培养设备等组成,生产仓与综合仓围绕翻拌仓上下转动以实现翻曲、接种、进料、出料、润水之功能。蒸煮培养在生产仓内进行,综合仓辅助生产仓实现翻拌通风培养之作用。其具体工艺流程为:
配料——原料拌水——润料——蒸煮——冷却——接种(孢子悬浮液)——静止培养——间歇通风——连续通风——第一次翻曲——第二次翻曲(出曲)——平面静止培养——孢子成熟——排潮——成品种曲。
第四节种曲质量对大生产的影响
培菌工作就是培养酱油的种曲,包括试管斜面菌种的培养和保藏,三角瓶种曲及酱油种曲的制备酱油生产要达到优质高产,首先要培养好种子,因为种子质量的好坏直接影响到酱油大曲质量的好坏、酱醅发酵时杂菌的多少、发酵速度的快慢以及酱醅中蛋白质水解和淀粉糖化是否完全彻底、氨基酸生成率的高低,最后影响到全氮利用率及原料出品率、酱油成品的风味、卫生质量等等。所谓培养好菌种、保存好菌种,就是要保证从试管到种曲的纯度、新鲜、繁殖活力强(发芽率高)、孢子多、色泽正常、PH值适当。培养和保存试管菌种的工作主要任务就是培养出繁殖力强的、适应性强的、酶活力强的、酶系全的试管菌种,并采取适当措施来保存其优良的性能,而不能使其退化,以供应制造种曲之用。
第四章制曲的发展及现状
第一节制曲设备的现状及存在的问题和发展方向
由此以上问题的出现,一个最主要的方面就是多年来,我们还没有真正将生产与机械化设备有机的结合起来。因此,近年来我们也不断探索了许多解决上述问题的办法,也不断的推出一些新设备、新工艺、新概念。
笔者认为就目前酱油生产制曲方面的发展方向来讲是朝着一机多能、一机多用、减少中间环节、减少曲料的输送、减少了设备台数提高了机械化程度及生产效率。从而达到提高成曲质量之目的。既不能脱离米曲霉的生长繁殖规律去讲机械化,也不能把机械设备的堆积称其为机械化,要将机械化真正去为工艺服务,要将工艺与设备两者有机的结合在一起。这才是今后酱油制曲实现真正意义上的机械化的唯一正确途径。
第二节新型专利制曲设备及其特点
1.流动床式静压厚层通风制曲装置
目前我国酱油生产中广泛采用的厚层通风制曲就生产工艺过程及生产设备可以更确切的讲是固定床式“厚层通风制曲”,其概念是从曲料装池静止培养翻曲直至成曲、出曲均在同一曲池内完成,即使不在同一曲池内完成或者不是固定式而是活动式(或叫移动式)也不是程序化移动,而是随机的非程序化的。其移动方向不是一致的,这样的移动,由于形不成流水作业,因此不能称其为流动床。所谓流动床是指曲料的移动是程序化的流水作业,其移动的方向是一致的,并且在移动中完成各项工作。如:培养、翻曲、输送、出曲等,所谓分段培养是指利用米曲霉的生长规律,将米曲霉的整个过程,根据它在每个阶段所需要的不同条件给以分段培养,即将米曲霉的整个培养过程分为静止培养期(也叫孢子发芽期)、菌丝生长期、菌丝繁殖期、孢子着生期。所谓静压是指在通过对制曲设备的改进,使风道假底任何一点压力均衡,始终处于一个静压状态,从而形成一个静压室,以确保通风质量(任何压力都有静压和动压之分)。我们将整个制曲过程分为四个阶段,工艺流程大体为曲料出锅——静止培养(不通风)——翻曲——菌丝生长期(连续循环风)————孢子着生期(风量减少成熟)关键设备如图所示。
与国内外技术水平比较:机械化程度大幅度提高、能耗降低、投资减少、劳动生产率提高、劳动环境大大改善、产品质量提高,能够从根本上改变我国制曲方面的落后面貌,最适合大规模生产之要求。
此酱油制曲新工艺及设备具有以下特点:
(1)制曲的整个过程不是在一个地方完成,而是在移动过程中逐步完成,并且这种移动是一种流水线式的移动。
(2)制曲过程中,曲料发生的各种变化及相应的条件要求不是在同一个曲床中充分体现,而是在流动中分段实施。
(3)制曲过程从曲料装池到成曲出池,由非程序化变为程序化。
(4)曲料的翻曲是在程序化的流动中完成的。
(5)曲料的流动方向与曲料的输送方向是一致的。
(6)曲料的入箱培养、输送、翻曲、出曲是有机结合在一起进行的。
(7)曲池的使用不再是26小时周转,而是根据曲料每个培养阶段的具体条件而形成流水作业。
(8)由于此新工艺采用了异地翻曲,从而实现了模拟人翻曲的机械翻曲,既提高了成曲质量又提高了机械化的水平。
(9)能够对制曲用具做彻底清洗,且操作简便,为保持曲盒清洁卫生创造了条件。
(10)曲室建造简单、合理、标准不高,但由于曲池上部加有吊板式曲盖,从而形成了一个制曲小环境,对曲料的保温、保湿起到了决定性的作用,而且使用十分方便,易清洗、进料、出料,翻曲时可将任意一吊板盖吊起,贴至墙面上,既不占空间又使用方便。
(11)大大减少了生产建筑面积且布局十分合理,由过去曲池的横向排列改为纵向排列,风机都在曲房两侧,两排曲池中间是共用操作廊,从而大大减少了建筑面积,建造年产标准酱油1.2万吨的酿造车间只需1200平方米。
(12)采用低风压、大风量的通风机,这样更有利于取料的保潮,提供取料充足的氧气,且大风量低风压更有利于霉菌的生长。
(13)曲池的风道设计由过去的长方形变为矩形,并缩小曲池面积,从而使风量与风压更加均匀一致。
(14)小投入、大产出。从我国国情出发以较小的投入得到较大的产出。靠高投入高造价来提高机械化程度在目前我国大多数酿造企业来讲是不可取的。因此其工艺及设备的最大特点就是运用简单的设备通过改变工艺途径布局来取得与高昂设备相差无几的效果,并能实现机械化操作,减少劳动强度,节约能源减少投资。
流动床式分段培养静压厚层通风制曲,摆脱了厚层通风制曲的束缚,具有独特的创新,这一技术的推广与应用,无疑将对今后的酿造业开辟了一条新的工艺途径,对我国的酱油工业的发展起到了一个促进作用。
2.全自动蒸煮制曲一体机
其操作过程为:
第三节制曲与原料处理、入罐
(池)发酵设备的衔接
目前常用的的衔接输送设备有:行车、绞龙、斗式提升机、皮带式输送机等,以上输送设备越多污染源就越多,清理越复杂,因此说如何将多道工序合并为两道工序甚至一道工序。从而在根本上解决其设备交叉污染问题是摆在我们酿造企业技术工程人员面前的需要认真面对于解决的迫切问题。
第四节减曲的可能性与实现的意义
酿造酱油的质量好坏最重要的是取决于制曲的质量的好坏,制曲质量,主要看其蛋白酶活力的高低,因此如何提高曲子的蛋白酶活力是关系到是否能生产出优质高产酱油的关键,也是最终实现减曲目的的根本保障。
我们都知道,就曲料的蛋白酶活力和种曲的酶活力而言,三角瓶菌种的酶活力,要比盘、匾的种曲酶活力高,种曲的酶活力要比大生产用曲的酶活力要高。这是经过检测证明其差距是以倍数级计算的。那么是什么原因造成如此大的差距呢?我们讲这是因为其培养的条件不同环境不同而造成的,也就是说三角瓶菌种培养的条件环境要高于盘、匾培养的种曲的条件与环境,种曲培养的条件与环境要高于大生产培养的条件与环境,因此造成了如此的差距。如果我们将培养大生产用曲的条件与环境达到培养种曲的环境与条件,那么我们大生产用曲的蛋白酶活力应该与种曲的蛋白酶活力高低是一样的,因此说如果我们大生产用曲的蛋白酶活力能达到种曲的蛋白酶活力的水平,那么就能大大提高酱油的产品质量与出率,同样也为大生产减少制曲创造了必要的条件与可能。
如果说我们通过对曲料蛋白酶活力的大大提高而最终实现了减曲目的,其意义是非常重大的。如果能做到减曲生产酱油,那么就首先能够提高制曲设备利用率,节电节能。降低碳源的消耗从而使成品酱油的无盐固形物及糖份等明显提高,所以说酱油的减曲生产意义重大,也是将来酱油生产的发展方向。
第五节风、风压、风量对厚层通风制风的影响
通风机作为厚层通风制曲来讲,是一个非常关键的设备,因此选择通风机的型号类别对制曲起着关键的作用。任何一种通风机都有风压及风量,风压与风量的大小直接影响着制曲的通风质量。因此说风压和风量的高低、大小是需要我们认真选择并做到科学的使用。
第六节水在制曲中的作用
水分作为酱油方面是一个极其重要的问题,没有水的参与,发酵酿造微生物的生长繁殖就无从谈起了。水份的大小、高低对米曲霉的生长繁殖、杂菌的抑制有着非常重要的概念。
经过实践证明,制曲时,在其它条件一定的情况下,曲料水份越大,其蛋白酶活力越高。但水份过大容易造成杂菌污染。因此说这里有一个度与方式方法的问题,如何在可能的条件下,最大限度的增大曲料的含水量,又不至于造成杂菌污染繁殖,极大限度的发挥水在制曲过程中的作用,经过笔者多年来的探索与实践而形成了以下几种观点:
第八节关于制曲的温度
就单纯的制曲温度来讲,由于我国酱油酿造业的目前状况与条件,大多数企业都采用了温度较高的方式进行制曲,这在目前的条件下是一种没有办法的办法,为什么这样讲呢?如果采用较低的温度去制曲,就目前我国大多数酿造企业大生产制曲条件来讲,极易造成曲料的杂菌污染。那么能不能在现有的条件下既照顾到曲料基本上不受污染,又能降低制曲温度,从而生产出酶系较全,酶活力较高的成曲来呢?笔者认为可以采用分段控温的办法,也就是说曲料不同的生长培养时期给以不同的培养温度。具体的来说,曲料的前期培养,由于米曲霉生长较弱还没有形成自己的市场,此时的抵抗杂菌的能力较弱。因此不宜采取较低温度进行培养,但当培养一定时期后(翻过第一次曲后)米曲霉大量繁殖生长已经布满曲料,此时对杂菌具有一定的抵抗能力,这时就应相应的采取低温控制的办法,以利于米曲霉分泌更多的酶系,产生更多的蛋白酶。
第九节关于分段制曲培养的观点与现实意义
酱油生产的制曲工艺要紧紧围绕着米曲霉的基本生长规律去设计,生产、分段培养的概念就是在此基础上提出的,所谓分段培养就是指利用米曲霉的生长规律,将米曲霉的整个生产过程分为若干个阶段,并根据它在每个阶段所需要的不同条件给以分段培养。
就分段培养来讲,其意义如同对一个人的培养和庄稼幼苗一样,人从小到大,分幼儿期、儿童时期、青年时期、壮年时期、中年和老年时期。育苗也分幼苗、小苗、壮苗、大苗、老苗等。因此作为微生物的生长过程也是同样的道理,也有从小到大、从弱到强、从嫩到老、从少到多的这么一个过程,而每个过程所需要的环境与条件是不尽相同的。因此说根据微生物生长过程中所需条件与环境的不同给以分而治之。实现其分段培养之目的,对微生物米曲霉的生长繁殖都有着非常现实的意义。
如果运用“分段培养”这一理论,就能够在对其米曲霉的生长过程中更具有针对性,并更加符合其特定时期的生长规律,这样做,才能更好的将设备与工艺更加有机的结合在一起,从而形成一个更有利于米曲霉在不同时期的不同生长条件与环境,通过对其米曲霉实现分段培养,才能更好地发挥其设备能力,设备利用率大大提高,并相对减少制曲厂房的占用面积,从而减少设备与厂房投入,以较小的代价换取较高的利益。
另外,对米曲霉培养的目的不同其分段的的方式也不同,也就是说,制造大生产用曲,其目的是要求米曲霉能产出更多更壮的菌丝从而能分泌更多更强的酶活,而制造种曲的目的是要求其孢子数、发芽率及杂菌数,由于目的不同,因此在设计考虑其分段培养时设定的分段培养阶段也有所不同,对其培养的条件及控制的方式也应有所不同,对种曲的培养,我们的培养目的和要求是孢子数多和杂菌数少,发芽率要高,那么就此目的,在其前期培养时,我们应做到无菌、静养,在中期培养时我们应做到供氧、补水、散热。在后期培养时应做到低温、保潮、静养。只有这样才能得到孢子数多、发芽率高、杂菌少的优质种曲。同样的道理,大生产用曲也根据其目的和要求去考虑设计其分段培养的工艺流程以达到其目的为原则。
第五章酱油及酱类的新型发酵工艺及设备
第一节发酵工艺、方法的演变
酱油的发酵工艺,除古代的天然露晒法发酵工艺以外,我国酱油酿造业酱油发酵工艺几经变革,就目前的酱油发酵而讲,具有以下几类发酵方式:
第二节目前我国酱油酿造业常见发酵方法
1.天然露晒法:
此法为我国古老的酱油生产方式,一直沿袭了二、三千年,直到解放后绝大多数厂家才不用此法,但目前一些地区和一些厂家仍保留着这种生产方式。
其工艺流程为:黄豆——筛选——浸泡——蒸煮——冷却——(面粉)——拌和——接种——入室制曲——成曲——制醪发酵(加盐水)——发酵管理(六个月以上)——成熟取油——调油——杀菌——冷却澄清。
生产特点:发酵周期长、原料利用率低、酱油风味好、酱香浓郁、劳动强度大。
2.温酿发酵法
温酿发酵是天然露晒法的改进,其工艺流程为:豆粕——加水润料——蒸料——翻拌冷却——小麦炒熟混合——接种——制曲——成曲加盐水——入池发酵——翻拌——保温(2个月)——成熟压榨——配兑——灭菌——成品。
其生产特点:酱油色泽较淡、香气较低盐固态好,适合于机械化大生产,发酵周期长,设备庞大,投资大。
3.分酿发酵
分酿发酵法制酱油是利用原料配比,温度、盐度不同等条件,使各种酶充分发挥其作用,具体方法为豆粕与小麦分开制曲,豆粕采用高温低盐发酵,麦曲采用低温高盐发酵。分酿发酵,可以充分发挥酶的作用,有利于提高酱油质量。
4.低盐固态发酵
低盐固态发酵工艺流程为:
成曲——破碎——加入曲盐水——入发酵池——保温发酵——倒池——成熟酱醅——移位浸出
其生产特点:色泽较深、全氮利用率较高、出品率较高、成本低、生产设备投资较少、发酵周期短、设备利用率较高,风味比无盐发酵好,但不如高盐稀态发酵法,劳动强度较大。
第三节低盐固态发酵方法的变革
1.原池淋浇法
此法是在低盐固态移位浸出法的基础上将发酵设备加上浸淋假底后,使发酵与浸出在同一设备完成,其特点是酱醅水份加大,更有利于蛋白酶分解发酵,原池淋浇在淋浇的同时加入增香酵母,以提高酱油风味,因此风味要优于移位法,劳动强度大大降低,但周期加长,设备利用率较低。
2.原池淋浇流加浸出法
此法是在吸收原池淋浇法的基础上为提高其设备利用率而采用的方法,其特点是:发酵酱醅厚度可达1.8m以上,酱醅含水量可达68%以上,由于浸出时采用的流加方式,因此其发酵设备利用率大大提高,并节省能源,酱油质量集中,能生产AN在1.0g/100ml以上优质酱油,由于每天采取浇淋,从而使酱醅中酶液分布均匀,因此分解较彻底,全氮利用率、淀粉利用率及出品率显著提高。
第四节新型发酵设备
蜂窝点螺旋板式发酵罐是济南天口生物技术有限公司最新研制开发的新型酱油及酱类发酵设备,经过近几年许多生产厂家的实际运用,取得了显著的经济效益,使其产品质量大幅度提高,生产成本大大降低。目前,本公司在此基础上又研制开发了内层不锈钢,外加保温层的新式发酵罐,此发酵罐既可用水作为导热介质又可用汽进行加热,其所用保温供热能源既可用电能,还可采用太阳能、燃煤、燃油、燃气的锅炉作为供热能源,从发酵罐体上来看,既能做成150m3以上的大型露天发酵罐,又可做成10m3以下的小型或家庭用的微型发酵罐,此发酵罐既能加热,又能冷却,因此它既能做酱油、酱类的发酵设备,又能作为食醋生产的发酵设备(其中包括液化、糖化、酒精发酵与醋酸发酵)因此它有着十分广泛的应用前景。
第五节原池淋浇流加浸出法新工艺简介
原池淋浇流加浸出法新工艺与老工艺有着许多不同之处。
例如淋浇流加法在曲料入曲时不需要用入曲机与盐水混合入曲,而采用先将曲料加入发酵罐后再浇入盐水的办法,并在浇入盐水时采取层层浇淋,使酱醅水份达到上大下小之目的。淋浇流加法是酱醅含水量远远大于其它老工艺,为此能确保其分解彻底完全,由于水份偏大,因此温度及盐水度也有变化,应适当增加盐水浓度或发酵温度。
第七节酱油成品的灭菌处理及相应问题
成熟酱醅经过浸泡后淋出,淋出后应迅速采取加热灭菌措施,这样可以大大节约能源消耗,但在灭菌的问题上,目前我国多数企业方式方法较多,但无非有三大类方法:一类是采用加火烧开的方法,多见于小型工厂;一类是采用直接蒸汽灭菌的方法;一类是采用间接蒸汽灭菌的方法。下面我们就以上这几类方法做以下分析:
第六章酿造车间建筑、设备与生产工艺
流程的相互结合及应注意的问题
第一节关于酿造车间的建筑设计原则
对于酿造车间的土建厂房设计的基本要求是:
第二节关于酿造车间土建设计与生产工艺的
有机结合及存在的问题的解决方法
酿造车间的土建设计怎样才能做到与生产工艺的有机结合,首先应考虑如何在车间的结构上创造出对微生物生长繁殖所需条件的最佳状态,这就要求我们在设计建造酿造车间时要最充分地满足其生产条件,如在设计制曲车间时,应着重考虑其制曲的卫生条件、保温、散热、通风条件及控温、控湿条件等。就目前的酿造企业而言,酿造车间的设计建造方面存在着以下几点问题:
综上所述要求我们在设计建造酿造车间时,要首先确定使用什么样的工艺并选择好与之配套的生产设备。然后再考虑设计建造问题,而绝对不能先盖好厂房再去考虑使用什么样的工艺及生产设备,另外在设计土建厂房时,一定要考虑好物料的流向以及与之配套的设备方面所需的生产条件,如设备条件、建筑要求条件、采暖通风条件、给排水条件、卫生条件,及保温保湿等条件。并根据物料的走向而设计建造生产车间。