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白酒釀造的基本原理

白酒釀造是以生態為基礎,通過人的技藝實現糧穀原料到酒的轉變。不過直接發生作用的,在釀酒最前線的是肉眼不可見的微生物大軍。環境條件和人對釀酒工藝參數的控製,其核心在於通過對澱粉含量、酸度、水分、溫度等關鍵因素的調節,營造最佳的適宜微生物生長、繁殖和代謝的條件,並且這係列環境條件會隨著發酵的推進而動態變化。我們要看到白酒發酵的實質是微生物的作用,在眾多釀酒大師的背後是對微生物的調兵遣將,微生物才是最偉大的釀酒師。

白酒釀造的基本原理

白酒的釀造過程主要是微生物的作用,因此對酒釀機理的理解其實就是對微生物作用下,各種物理和化學變化的理解。簡單來講,白酒釀造就是糧穀中的澱粉轉化為酒的過程,這一過程可分為糖化酒化兩個階段。糖化階段是糧穀在預處理和各種生物酶作用下轉化為可發酵的糖類;酒化階段則是水解後的糖類在微生物作用下代謝產生酒精,同時生成白酒中必不可少的風味物質。糖化和發酵是白酒釀造的關鍵點,雖然被劃分為兩個階段,但隻有在液態法白酒的生產過程是先糖化再發酵,在傳統純糧固態發酵白酒生產過程中都是糖化和發酵同時進行,是一種雙邊發酵的模式。

1、澱粉糖化

澱粉經酶的作用生成糖及其中間產物的過程,稱為糖化。澱粉酶解生成糖的總的反應式如下:

澱粉在α-澱粉酶、糖化酶、異澱粉酶、β–澱粉酶、麥芽糖酶、轉移葡萄糖苷酶等多種酶的作用下,產物除葡萄糖等單糖外,還有二糖、低聚糖及糊精等成分。在糖化過程中,澱粉消耗速度和濃度下降幅度受曲的質量、發酵溫度和生酸狀況等因素的製約。若酒醅的糖化力高且持久、酵母發酵力強且有後勁,則酒醅升溫及生酸酸度穩定、澱粉濃度下降快,出酒率也高。通常,單糖和雙糖能被一般酵母利用,是最基本的可發酵性糖類,可以通過檢測酒醅中還原糖的變化,監控糖化與發酵速度的平衡程度。

在澱粉糖化過程中,其他的物質也發生著變化。蛋白質在蛋白酶類的作用下,水解為腖、多肽及氨基酸等中、低分子量含氮物,為酵母菌等提供營養;脂肪由脂肪酶水解為甘油和脂肪酸;糧穀原料細胞壁上的果膠在果膠酶作用下水解成果膠酸和甲醇;單寧在單寧酶作用下生成丁香酸;有機磷化合物在磷酸酯酶作用下,磷酸從有機酸化合物中釋放出來,為酵母等微生物的生長和發酵提供磷源。除此之外,還有很多物理化學變化在糖化過程中發生。可以這樣理解,糖化過程是對原料的解構,將大分子化解為小分子,為後續發酵奠定了基礎。

2、酒精發酵澱粉被糖化為可發酵性糖後,可被釀酒微生物利用而進入發酵階段。酒精是白酒的主要成分之一,因而酒精發酵也是白酒發酵過程中的主要生化反應過程。酒精發酵可由不同微生物實現,酵母菌、細菌及根黴都能將葡萄糖發酵生成酒精,但發酵機理不同。酵母菌在酒化酶(從葡萄糖到酒精一係列生化反應中的各種酶及輔酶的總稱)作用下將葡萄糖發酵生成酒精和二氧化碳,這一過程包括葡萄糖酵解和丙酮酸的無氧降解兩大生化反應過程;細菌由ED途徑將葡萄糖發酵成酒精。雖然細菌和酵母菌等其他微生物都能將糖轉變為酒精,但細菌發酵時酒精的實際得率比釀酒酵母要低。白酒生產中,酒精發酵過程主要是由各種酵母菌完成。

實際生產中,酒精的理論產值與實際產率總有差距。因為發酵過程中,酒精僅是主產物,伴生的副產物很多;菌體繁殖和維持生命,以及生成酶類、各工段損失和發酵殘留的糖分等要消耗糖分;後期會發生很多化學反應和酒精揮發而使酒精損失。一般情況下,液態法白酒的澱粉出酒率可達理論出酒率的80%~90%,小曲酒為65%~80%,麩曲白酒為60%~75%,而大曲白酒隻有40%~65%。

除了酒精發酵,發酵過程中還生成了多種白酒風味物質,主要有酸、醇、酯、醛(酮)、芳香族化合物等幾大類。當然這些風味物質除了在發酵過程由微生物代謝產生外,有些可由蒸糧、蒸酒和老熟過程中的化學反應產生,有些則直接來自於釀酒和製曲原料。相較於糖化過程,酒精發酵過程則是對解構後的多種小分子的重構和再造,多種微生物和生物酶讓小分子形成複雜的風味物質係統。


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