甘蔗汁酿酒基础工艺的专项研究.docx

1、甘蔗汁酿酒基础工艺的专项研究广西工学院毕业论文甘蔗汁酿酒工艺研究STUDIES ON WINEMAKING OF SUGARCANE JUICE 摘 要甘蔗含糖丰富，其中蔗糖、葡萄糖及果糖，含量达12。此外，甘蔗还具有人体所需其她物质，如蛋白质、脂肪、铁等。因而，用甘蔗汁酿造出酒营养丰富。同步开发甘蔗酒还可以增进甘蔗种植业发展。影响甘蔗汁发酵因素有发酵温度、发酵时间、菌种接种量、pH值等。本实验是以正交实验为重要实验办法，选出适合甘蔗汁发酵各种条件，同步对单一发酵和混合发酵进行研究。实验成果表白：1517菌种在菌种接种量为10%，发酵温度为300C，pH值为5.7，发酵时间为4天条件下，发酵出

2、甘蔗酒品质符合规定。 核心词：发酵条件，酵母，酒精，正交实验附录二 甘蔗酒感官评分原则.251 绪论果酒是一类低酒度、高营养、益脑健身、卫生饮料酒。果酒除含酒精和糖分外，还富含其她酯类、各种氨基酸、维生素和矿物质，并且还具有某些其他酒类所没有单宁、酒石酸、苹果酸等，此外还具有黄酮、类黄酮、白蘸芦酵等各种具备抗氧化作用化学成分1。正由于果酒具有诸多对人体有益物质，因而它可以调节人体新陈代谢、增进血液循环、控制体内胆固酵水平，具备利尿、激发肝功能和抗衰老等保健功能。果酒因其水果品种、生产工艺、原铺料等不同而品种繁多。当前重要果酒品种有葡萄酒、梨酒、苹果酒。用甘蔗汁酿造酒称为朗姆酒，朗姆酒是世界上消

3、费量最多酒种之一。它是微黄、褐色液体，具备细致、甜润口感，芬芳馥郁酒精香味。依照不同原料和酿制不同办法，朗姆酒可分为：朗姆白酒、朗姆老酒、淡朗姆酒、朗姆常酒、强香朗姆酒等。但是，这些朗姆酒多为蒸馏酒，当前朗姆酒总消费80%为白朗姆洒2，并且朗姆洒原料多为制糖厂废糖蜜。直接用甘蔗汁发酵原酒很少，一开始就将甘蔗汁用作酿酒原料，直接将甘蔗汁发酵制作成甘蔗酒是一种名为依洛科斯地方，它位于菲律宾吕宋岛西北部。据历史记载，17世纪依洛科斯已开始酿造甘蔗酒3。1960年起由于当时马科斯总统用这种酒来招待外宾，因而使它成为这个国家代表酒。 甘蔗当前重要是用来榨糖，由于当前食糖价格不断下滑，甘蔗收购价格浮现猛跌

4、，广西某些地方蔗农开始自己挖掉种了几年甘蔗老蔸。近来在柳州市柳江、柳城两个甘蔗大县，本来成片甘蔗地如今有不少地方已经改种了玉米和果树。用甘蔗汁制成酒，不但营养丰富，还可以解决大量剩余甘蔗问题，同步进一步提高了甘蔗附加值。中华人民共和国南方地区盛产甘蔗，其中广西甘蔗种植面积最广，是国内“产糖大省”。甘蔗糖产量占全国糖总产量53%，年产值超过百亿元。因而可运用丰富甘蔗资源来制作蔗汁酒饮料。1.1 酒分类酒种类繁多，分类办法诸多，惯用分类法有三种：（1）、按制造办法分类可分为酿造酒、蒸馏酒、配制酒三大类。酿造酒也称发酵酒，属低度酒,酿造酒按发酵类型可分为单式发酵(sing1e fermentatio

5、n)和复式发酵(complex fermentation)两种。单式发酵是以糖质为原料，由酵母菌直接发酵，以制造酒精饮料。复式发酵乃以淀粉质为原料，先经淀粉糖化过程变成糖质后，再进行酒精发酵。如黄酒、果酒等；蒸馏酒是以含糖或淀粉原料，经糖化、发酵、蒸馏制得，大多为高度酒，如白酒、烧酒等；配制酒又名再制酒，是用酿造酒或蒸馏酒为酒基，再配加某些药材而制成，如药酒、滋补酒等。（2）、按酒精含量分类，如酒精含量在40%以上为高度酒，酒精含量在2040%之间为中度酒；酒精含量在20%如下酒为低度酒。（3）、国内习惯分类是把酒划分为黄酒、果酒、啤酒、白酒、配制酒及国外蒸馏酒六大类。其中，果酒是以各种果品和

6、野生果实，如葡萄、桔、荔枝、甘蔗、山楂、杨梅等为原料，采用发酵酿制法制成各种低度饮料酒，可分为发酵果酒和蒸馏果酒两大类。果酒历史在人类酿酒史中最为悠久，史籍中就记录着“猿猴酿酒”传说；而国内人工发酵酿制果酒历史则要晚得多，普通以为是在汉代葡萄从西域传入后才浮现。1.2 甘蔗营养国内古代医学家将甘蔗列入“补益药”。中医以为，甘蔗入肺、胃二经，具备清热、生津、下气、润燥、补肺、益胃特殊效果。甘蔗可治疗因热病引起伤津，心烦口渴，反胃呕吐，肺燥引起咳嗽气喘。引外，甘蔗还可以通便解结，饮其汁还可缓和酒精中毒。本草纲目就记载了关于甘蔗食疗良方，“甘蔗汁一升半，加入青粱米四合，两者一道熬成粥，日食两次，可以

7、滋润心肺。”甘蔗具有水分比较多，水分占甘蔗84。甘蔗含糖量最为丰富，其中蔗糖、葡萄糖及果糖，含量达12。此外，经科学分析，甘蔗还具有人体所需其她物质，如蛋白质0.2克、脂肪0.5克、钙8毫克、磷4毫克、铁1.3毫克。此外，甘蔗还具有天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸等各种有助于人体氨基酸，以及维生素B1、维生素B2、维生素B6和维生素C等等。甘蔗含铁量在各种水果中，雄踞“冠军”宝座。1.3 甘蔗制酒基本理论酿酒基本原理就是微生物发酵，发酵是一种复杂生化过程，其发酵好坏涉及诸多因素，除了菌种生产性能，还与发酵条件，如发酵温度、菌种接种量、发酵液初始pH值等有密切关系。1.3.1 菌种接种量对发酵

8、影响接种量是指接种菌液体积和发酵液体积之比。而普通发酵惯用接种量约为10。如果采用较大接种量，虽然可缩短生长达到高峰时间，使产物合成提前。但是，接种量过大，也也许使菌种生长过快，培养液粘度增长，导致溶氧局限性4，影响产物合成。并且产生较多CO2，会带走产品某些香味物质。用量过少时，发酵时间就长。1.3.2 初始pH值对发酵影响pH是微生物生长和产物合成非常重要参数，是代谢活动综合指标，因而必要控制好发酵液pH值。微生物生长阶段和产物合成阶段最适pH普通是不同样。pH大小会影响微生物对基质运用速率和细胞构造，从而影响菌生长和产物合成。例如，产黄青霉细胞壁厚度随pH增长而减小4。pH还会影响菌体细

9、胞膜电荷状况。引起膜渗入性变化，从而影响菌对养分吸取和代谢产物分泌。1.3.3 时间对发酵影响发酵时间短，乙醇含量少，并且产生异味较多。发酵时间长，乙醇产量多，同步产生二氧化碳也多，带走了某些风味物质，且易于挥发性风味物质，在长时间发酵期中挥发掉，导致成品风味下降。1.3.4 温度对发酵影响酵母发酵重要是酵母体内进行一系列生物化学反映，发酵速度重要由生物化学反映决定，生物化学反映快慢则取决于酶活力大小，而酶对温度极为敏感。在一定温度范畴内，随着温度升高，酶反映速度也逐渐升高5，因而发酵速度快。温度低，则发酵速度慢。但如果温度过低，发酵时间就会过长，致使残糖偏高。温度过高，容易使酵母过早衰老，后

10、发酵无力。普通发酵温度应控制在一定温度范畴内。1.3.5 酒精浓度对发酵影响酒精是酵母以糖为底物发酵重要产品，但是当酒精达到一定浓度时，酒精就对酵母细胞有很大毒害作用。在发酵过程中产生酒精对酵母抑制作用是复杂。重要是酵母细胞膜以及各种细胞器膜，酒精对它们危害导致膜组织构造变化和通透性增长。某些研究表白6，酒精可以引起Z.mobilis基本铺酶和铺助因子从细胞中渗漏，而这些化合物对糖酵解和酒精生产酶活性是必要。它们渗漏可以充分解释酒精在发酵过程中对Z.mobilis和酵母抑制作用。酒精对酵母菌增殖、活性和发酵速率作用是不同。酒精对酵母菌细胞增殖和活性抑制随浓度提高而加大，而发酵活力只是在高酒精度

11、时才被抑制。因而，在这三个参数中，发酵速率是最耐受酒精。1.4 本课题选题意义甘蔗具有各种人体必须微量元素，还具有维生素B1、B2、B6、C及各种有机酸，其中铁含量特别多，因而有“补血果”之称。用甘蔗汁发酵出原酒不同于用糖厂废糖蜜做出朗姆酒，它可以做成营养价值很高酒。市场潜力很大，同步可以带动甘蔗种植业发展。2 材料与办法2.1 实验材料2.1.1 实验药物和原材料表2-1 实验药物和原材料一览表实验试剂规格生产单位柠檬酸分析纯广州化学试剂分公司氢氧化钠分析纯广东台山粤侨试剂塑料有限公司碳酸氢钠分析纯广东台山粤侨试剂塑料有限公司明胶分析纯广州化学试剂分公司琼脂粉生物试剂上海润捷化学试剂有限公司

12、2.1.2 重要仪器和设备表2-2 实验仪器与设备一览表仪器和设备型号生产单位生化培养箱LRH-250-广东医疗机械厂电子分析天平AB104-N梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司电子天平MP200B上海第二天平仪器厂干燥箱101-3上海实验仪器总厂手持糖度计WYT-4泉州光学仪器厂紫外可见分光光度计UV754上海精密科学仪器有限公司生物显微镜XS2-8D梧州光学仪器厂酸度计PHS25A上海大普仪器有限公司恒温箱HHB500广州医疗设备厂立式压力蒸汽消毒器628B-2铁岭市医疗机械总厂2.2 实验办法2.2.1 甘蔗酿酒生产工艺流程7原料筛选清洗破碎榨汁粗滤杀菌稀释调配前发酵后发酵澄清过滤调制杀

13、菌成品2.2.2 菌种选取用酒精酵母1517、1766、1770分别做它们发酵能力实验，以便选出产酒精能力高酒精酵母。取三支17180试管，分别接种酒精酵母1517、1766和1170。发酵条件为：浓度150Bx（以手持糖度计测定）、pH值5.0甘蔗汁15ml，菌种接种量9%，发酵温度300C，发酵时间3天。在3天内，每隔6或12个小时用电子天平分别称量三支试管重量，每个试管重量差值就为其发酵液损失CO2量。2.2.3 发酵条件研究8在选出所需菌种之后，分别对影响菌种发酵发酵温度、菌种接种量、发酵时间、甘蔗汁初始pH值四个因素进行实验，以拟定适合各个菌种发酵发酵条件。（1）温度取3支17180

14、试管，温度设立为24 OC、30 OC、36 OC。发酵条件为：浓度150Bx甘蔗汁15ml，pH值5.5，接种量10%。每隔6或12个小时用电子天平分别称量三支试管重量。（2）初始pH取3支17180试管，用酸度计测定甘蔗汁pH值，pH值设立为5.0、5.5、6.0。发酵条件为：浓度150Bx甘蔗汁15ml，发酵温度30OC，菌种接种量10%。每隔6或12个小时用电子天平分别称量三支试管重量。（3）接种量取3支17180试管，以菌种液体积和发酵液体积之比，菌种接种量设立为5%、10%、15%。发酵条件为：浓度150Bx甘蔗汁15ml，发酵温度30OC，pH值5.5。每隔6或12个小时用电子天

15、平分别称量三支试管重量。（4）正交实验9在初步拟定发酵条件后，按正交实验L9（34）设计正交实验，考察发酵温度、甘蔗汁初始pH值、菌种接种量四因素三水平对酒精发酵影响，以拟定最高出酒率发酵条件。2.2.7 成品检测1（1）总酸测定 依照酸碱中和原理,用碱液滴定试液中酸,以酚酞为批示剂拟定滴定终点,按碱液消耗量计算食品中总酸含量。分析成果表述：式中：X 样品中总酸（以酒石酸计）含量，g/L； c 氢氧化钠原则滴定溶液浓度,mol/L； V1 滴定试液时消耗氢氧化钠原则滴定溶液体积,mL； V2 空白实验时消耗氢氧化钠原则滴定溶液体积,mL； Vs 取酒样体积，ml；0.075 酒石酸摩尔质量，k

16、g/L。（2）还原糖测定 还原糖和3，5-二硝基水杨酸共热后被还原成棕色氨基化合物。在一定浓度范畴内，还原糖量和棕色物质颜色深浅呈一定比例关系。可以通过度光光度计进行测定求其含量。（3）酒精含量测定 酒精密度随酒精含量增高而减小，但不是简朴反比关系，当前已经制定了酒精水溶液相对密度和酒精含量之间对照表，在酒精计细管上刻上由体积换算而来相对密度刻度，即可用酒精计直接读出被测酒精相对密度。依照酒液温度和酒精计示值，查表换算成25oC时酒精度。3 实验分析蔗糖发酵过程是在酵母菌作用下把其分解为酒精和二氧化碳过程，在这个中，蔗糖浓度逐渐减少，生成酒精浓度逐渐增长。酵母菌细胞不断地释放二氧化碳，当液相中

17、溶解二氧化碳浓度达到饱和时，开始有二氧化碳气体从试管口排出。因而，拟定发酵液中二氧化碳失重量，就可以拟定发酵液发酵限度。3.1 菌种拟定1517、1766、1770三种菌种在同一发酵条件下产生CO2如图3-1： 图3-1 菌种1517、1766、1770发酵限度从图3-1可以看到，菌种1517产生CO2量约为1766两倍、17706倍。由于菌种1170产生CO2量相称少，因而也可以以为它在这个发酵条件下不适当发酵。因而，接着做了菌种1770在其她条件下发酵实验，取9支17180试管，仍用浓度为150Bx甘蔗汁15ml，发酵条件如下表3-1所示。 表3-1 菌种1770发酵条件1号2号3号4号5

18、号6号7号8号9号24 oC10%pH4.624 oC13%pH 5.024 oC16%pH 5.630 oC10%pH5.030 oC13%pH5.630oC16%pH4.636 oC10%pH5.636oC13%pH4.636oC16%pH5.0其发酵成果如图3-2所示： 图3-2 菌种1170在各条件下发酵限度从图3-2中可以看出，1号-9号发酵管在80小时内产气平稳增长，但是产量不大，其CO2量都不超过0.2g。阐明了菌种1770在发酵温度24 oC-36 oC,甘蔗汁pH值4.6-5.6范畴内不适当发酵，而这些发酵条件正是普通酒精酵母最适发酵条件。因此可以拟定菌种1770不适当甘蔗糖

19、分酒精发酵。因而排除1770选用，只选取1517、1766两种菌种作为甘蔗汁发酵菌种。3.2 发酵条件拟定3.2.1 发酵温度拟定菌种1517、1766在三个温度下发酵产气量分别如图3-3和图3-4所示。 图3-3 菌种1517在不同温度下发酵限度 图3-4 菌种1766在不同温度下发酵限度由图3-3可以看出，菌种1517在三个不同温度中发酵，在40小时之内发酵所产生CO2气体量很少，40-80h之间产气迅速上升，80h后产气趋于平缓。并且36 oC与24 oC发酵产气量都比30 oC低。与菌种1517相比，1766在40h之内产气量则是较高温度（36oC）产气量大，80h后，较低温度（24o

20、C）产气量上升较快。且在100h之后产气量超过36oC下发酵产气量，但依然低于30oC条件下发酵产气量。这阐明了菌种1766可以先高温、后低温发酵。 3.2.2 pH拟定菌种1517、1766在不同甘蔗汁初始pH值条件下发酵产生CO2气体量分别如图3-5和图3-6所示。 图3-5 菌种1517在不同pH下发酵限度 图 3-6 菌种1766在不同pH下发酵限度由图3-5可以得知，1517菌种在甘蔗汁初始酸度为pH5和pH5.5时，发酵所产生CO2相差不多，在40-100小时是三个初始pH值条件下发酵产气迅速上升时间段。由图3-6可得出，在接种1766发酵液中，甘蔗汁初始pH值为5发酵液所产生CO

21、2气体明显优于其她两个酸度值发酵液。3.2.3 接种量拟定菌种1517、1766在不同甘蔗汁初始pH值条件下发酵产生CO2气体量分别如图3-7和图3-8所示。 图 3-7 菌种1517在不同接种量下发酵限度 图 3-8 菌种1766在不同接种量下发酵限度由图3-7和图3-8可得出，接种量对于菌种1517酒精发酵影响不是很大。而对于菌种1766影响却很大，1766菌种15%接种量发酵效果明显优于其她两个接种量。 由以上实验得知，在浓度为150Bx甘蔗汁发酵液中，菌种1517适当发酵条件为：接种量10%、pH5.5、温度30 0C。菌种1766适当发酵条件为：接种量15%、pH5.5、温度30 0

22、C。菌种1517、1766在40-80h发酵速度迅速上升，80h后，基本是趋于缓和发酵，因而，两种菌种发酵时间以80h为宜。3.2.4 发酵条件正交实验成果(1) 菌种1517正交实验成果表3-2 菌种1517正交实验成果实验编号接种量（%） A 温度（0C） B初始pH CCO2减少量（g）11（8）1（26）1（5.4）0.8121（8）2（28）2（5.5）0.9431（8）3（30）3（5.6）1.0042（10）1（26）2（5.5）0.9152（10）2（28）3（5.6）0.7162（10）3（30）1（5.4）0.8973（12）1（26）3（5.6）0.9583（12）2（2

23、8）1（5.4）0.9993（12）3（30）2（5.5）1.07I2.752.672.69II2.512.642.92III3.012.962.66k333I/k0.91670.89000.8967II/k0.83670.88000.9733III/k1.00330.98670.8867D0.16670.10670.0867由表3-2可知，1517菌种适当发酵发酵条件为A3B3C2，即菌种接种量12%，发酵温度300C，甘蔗汁初始pH5.5。由方差分析可以看出，在pH5.4-5.6内，pH对1517菌种发酵能力影响不是很大。（2）菌种1766正交实验成果表3-3 菌种1766正交实验成果实验

24、编号接种量（%） A温度（0C） B初始pH CCO2减少量（g）11（14）1（26）1（5.4）0.1821（14）2（28）2（5.5）0.2431（14）3（30）3（5.6）0.3942（15）1（26）2（5.5）0.3452（15）2（28）3（5.6）0.3862（15）3（30）1（5.4）0.2173（16）1（26）3（5.6）0.4283（16）2（28）1（5.4）0.3893（16）3（30）2（5.5）0.31I0.810.940.77II0.9310.89III1.110.911.19k333I/k0.27000.31330.2567II/k0.31000.33

25、330.2967III/k0.37000.30330.3967D0.10000.03000.1400由3-3表可知，1766菌种发酵能力最强发酵条件为A3B2C3，即接种量16%，温度280C，初始pH5.6。由方差分析可得知，在260C -300C温度范畴内，温度对菌种1766发酵能力影响不是很大，而初始pH对菌种1766发酵能力影响就大得多了。由正交实验得出菌种1517、1766适当发酵条件如下表3-4：表3-4 菌种1517、1766适当发酵条件菌种接种量（%）初始pH温度（0C）1517125.5301766165.6283.3 发酵条对成品风味影响以上实验所得出适当酒精酵母发酵条件，

26、是以发酵能力为原则，其条件也就是菌种1517和1766发酵甘蔗汁所能产出最高酒精度发酵条件。但是高出酒率发酵条件并不一定是获得较好风味发酵条件。因而，需要在高出酒率发酵条件基本上，进一步研究获得品质好成品发酵条件。由图3-1可知，菌种1766发酵甘蔗汁能力显得局限性。因而在同样条件下，要达到同一酒度所需时间较长，而长时间发酵，酵母沉淀诸多，导致发酵液有异味产出。因此放弃对菌种1766单一风味发酵实验，只做1517进一步发酵实验。1517菌种单一发酵正交设计见下表3-5：表3-5 菌种1517风味发酵实验正交设计编号初始pH时间（d）接种量（%）温度（0C）15.53102625.6412283

27、5.751430正交成果如下表3-6：表3-6 菌种1517正交实验成果实验编号初始pHA时间（d） B接种量（%） C温度（0C）D感官平分11（5.5）1（3）1（10）1（26）7021（5.5）2（4）2（12）2（28）7231（5.5）3（5）3（14）3（30）7042（5.6）1（3）2（12）3（30）7652（5.6）2（4）3（14）1（26）7562（5.6）3（5）1（10）2（28）8073（5.7）1（3）3（14）2（28）7783（5.7）2（4）1（10）3（30）8393（5.7）3（5）2（12）1（26）76I212223233221II2312352

28、24229III236226222229k3333I/k70.666774.333377.666773.6667II/k77.000078.333374.666776.3333III/k78.666775.333374.000076.3333D8.00004.00003.66672.6667 由表3-6可以得出1517菌种发酵甘蔗汁所得风味较好发酵条件为A3B2C1D2（感官平分见附录二），即初始pH5.7，时间4天，接种量10%，温度280C。通过方差分析表白了发酵液初始pH值最成品风味影响最大，由于其酸度大小直接影响成品口感。在四个因素之中，温度对成品风味影响最小，也阐明了低温对酒中某些芳香物质形成是有协助。3.4 酵母混合发酵菌种混合比例可依照菌种1517比1766发酵能力强特点，按1517：1766分别为100：10；100：15；100：20；100：30比例混合两种酵母进行发酵实验，混合发酵条件为：接种量12%、温度280C、初始pH5.6其成果如下表3-7：表3-7 不同比例混合菌成品指标100：10100：15100：20100：30酒度（250C）4.243.82.7感官平分6