食醋工艺002讲义.docx
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食醋工艺002讲义
▪第八章食醋工艺教学要求
◆了解食醋生产所需原料及预处理
◆熟悉食醋的酿造原理及酿造菌种
◆掌握固态法和酶法液化通风回流酿造食醋的工艺及关键操作点
◆了解食醋的其他酿造技术
▪重点及难点
▪重点:
食醋酿造微生物特性及固态法和酶法液化通风回流酿造技术
▪难点:
食醋酿造过程的关键操作及控制
▪教学内容
一、食醋发展史
二、生产原料
三、酿造微生物
四、固态法食醋生产
五、酶法液化通风回流制醋
六、液体深层发酵制醋
▪食醋
食醋是一种酸性调味品。
▪山西陈醋、镇江香醋、四川麸醋、东北白醋、江浙玫瑰米醋、福建红曲醋
▪按加工方法分为合成醋、酿造醋、再制醋。
▪酿造醋的产量最大,是用粮食等淀粉质为原料,经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。
▪主要成分除醋酸(3%~5%)外,还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分及风味成分,具有独特的色、香、味
▪§1食醋发展史
▪我国的酿醋技术已有几千年的历史,明清年代,我国酿醋生产技术发展到一个高潮
▪50年代,济南酿造厂使用纯种人工培养的曲霉和酵母进行固态糖化酒精发酵,提高了出醋率,但它没有应用人工培养醋酸菌,没有解决人工翻醅的问题。
▪食醋发展史
▪60年代,上海创造了酶法液化自然通风回流的固体发酵工艺,解决了人工倒醅的问题,进一步提高了原料的利用率,缩短了醋酸发酵周期。
▪其工艺特点是:
将食醋生产全过程明显划为液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵四个生化阶段,并分别使用了纯种培养的曲霉菌、酵母菌、醋酸菌作为各阶段的发酵剂。
▪食醋发展史
▪70年代初,山西长治试产成功生料制醋新工艺。
▪工艺特点是:
主辅料全是生的,但麸曲用量较大,可节约用煤和蒸煮工段所耗的劳动力。
▪同期,石家庄开始研究深层发酵制醋工艺,5000L标准罐试产成功。
▪食醋发展史
▪70年代中期,上海市酿造科学研究所与上海醋厂协作,研究自吸式发酵罐应用于液体深层醋生产,并于1977年通过技术鉴定,作为商业部重点推广项目。
▪1978年上海醋厂年产6000t自吸式发酵醋车间正式建成投产。
食醋生产进入国际先进行列。
▪工艺特点是:
设备新颖、工艺合理、原料利用率高、机械化程度高、厂房占地面积小、发酵周期短、劳动生产率高、可以不用麸皮、砻糠等辅料。
获得商业部1990年科技进步一等奖和1991年国家级科技进步三等奖。
▪食醋发展史
▪90年代初,河北省调味食品研究所对“高浓度醋酸工艺研究”获得成功,应用自吸式发酵罐采用深层发酵法,使食醋产酸浓度达11%以上。
▪§2生产原料
▪主要原料有:
薯类 如甘薯、马铃薯等;粮谷类 如玉米、大米等;粮食加工下脚料 如碎米、麸皮、谷糠等;果蔬类 如黑醋栗、葡萄、胡萝卜等;野生植物 如橡子、菊芋等;其他 如酸果酒、酸啤酒、糖蜜等。
▪还需要疏松材料如谷壳、玉米芯等,使发酵料通透性好,好氧微生物能良好生长。
▪§3 酿造微生物
▪传统酿醋是利用自然界中的野生菌制曲、发酵,因此涉及的微生物种类繁多。
▪新法制醋均采用人工选育的纯培养菌株进行制曲、酒精发酵和醋酸发酵,因而发酵周期短、原料利用率高。
▪3.1 淀粉液化、糖化微生物
▪适合于酿醋的淀粉液化、糖化的微生物主要是曲霉菌。
▪常用的曲霉菌种有:
▪甘薯曲霉AS 3.324:
该菌生长适应性好、易培养、有强单宁酶活力,适合于甘薯及野生植物等酿醋;
▪东酒一号 它是AS 3.758的变异株:
培养时要求较高的湿度和较低的温度,上海地区应用此菌制醋较多;
▪黑曲霉AS 3.4309(UV-11):
该菌糖化能力强、酶系纯,最适培养温度为32℃。
制曲时,前期菌丝生长缓慢,当出现分生孢子时,菌丝迅速蔓延;
▪宇佐美曲霉 AS 3.758:
是日本在数千种黑曲霉中选育出来的其糖化力极强、耐酸性较高的糖化型淀粉酶菌种。
菌丝黑色至黑褐色。
孢子成熟时呈黑褐色。
能同化硝酸盐,其生酸能力很强。
对制曲原料适宜性也比较强。
▪ 此外还有米曲霉菌株:
沪酿3.040、沪酿3.042(AS 3.951)、AS 3.863等。
黄曲霉菌株:
AS 3.800,AS 3.384等。
▪3.2 酒精发酵微生物
生产上一般采用子囊菌亚门酵母属中的酵母,但不同的酵母菌株,其发酵能力不同,产生的滋味和香气也不同。
▪北方地区常用1300酵母
▪上海香醋选用工农501黄酒酵母
▪K字酵母适用于以高梁、大米、甘薯等为原料而酿制普通食醋
▪AS 2.109、AS 2.399适用于淀粉质原料
▪AS 2.1189、AS 2.1190适用于糖蜜原料。
▪3.3醋酸发酵微生物
① 醋酸菌的选择
醋酸菌是醋酸发酵的主要菌种
▪醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力,其形态为长杆状或短杆状细胞,单独、成对或排列成链状。
不形成芽孢,革兰氏染色幼龄菌阴性,老龄菌不稳定,好氧,喜欢在含糖和酵母膏的培养基上生长。
其生长最适温度为28~32℃,最适pH值为3.5~6.5。
▪醋厂选用的醋酸菌的标准为:
氧化酒精速度快、耐酸性强、不再分解醋酸制品、风味良好的菌种。
目前国内外在生产上常用的醋酸菌有:
▪奥尔兰醋杆菌(A. orleanense) :
法国奥尔兰地区用葡萄酒生产醋的主要菌种。
生长最适温度为30℃。
该菌能产生少量的酯,产酸能力较弱,但耐酸能力较强。
▪许氏醋杆菌(A. schutzenbachii) :
国外有名的速酿醋菌种,制醋工业较重要的菌种之一。
在液体中生长的最适温度为25~27.5℃,固体培养的最适温度为28~30℃,最高生长温度37℃。
该菌产酸高达11.5%。
对醋酸没有氧化作用。
▪恶臭醋杆菌(A. rancens) :
我国酿醋常用菌株之一。
该菌在液面处形成菌膜,并沿容器壁上升,菌膜下液体不浑浊。
一般能产酸6~8%,有的菌株副产2%的葡萄糖酸,并能把醋酸进一步氧化成二氧化碳和水。
▪AS 1.41醋酸菌:
属于恶臭醋酸杆菌:
酿醋常用菌株。
细胞呈杆状,常呈链状排列,单个细胞大小为(0.3~0.4)μm×(1~2)μm,无运动性、无芽孢。
在不良的环境条件下,细胞会伸长变成线形、棒形或管状膨大。
平板培养时菌落隆起,表面平滑,菌落呈灰白色,液体培养时则形成菌膜。
该菌生长的适宜温度为28~30℃,生成醋酸的最适宜的温度为28~33℃,最适PH3.5~6.0,耐受酒精浓度为8%(体积分数)。
最高产醋酸为7~9%,产葡萄糖酸力弱。
能氧化分解醋酸为二氧化碳和水。
▪沪酿1.01醋酸菌:
丹东速酿醋中分离得到,食醋工厂常用的菌种。
细胞呈杆形,常呈链状排列,菌体无运动性,不形成芽孢。
在含酒精的培养液中,常在表面生长,形成淡青灰色薄层菌膜。
在不良的条件下,细胞会伸长,变成线状或棒状,有的呈膨大状、分支状。
该菌由酒精生成醋酸的转化率平均高达93~95%。
▪② 醋酸菌的培养及保藏
▪a 斜面试管培养基
斜面试管培养基两例:
●酒精(6%) 100ml 、葡萄糖 0.3g、酵母膏1g 、 CaCO3 1.5g、琼脂 2.5g;
●葡萄糖1g 酒精2ml 碳酸钙(CaCO3)1.5g 酵母膏1g 琼脂2.5g 水100ml。
pH值自然(各种成分先加热溶解后再将酒精加热)。
▪b 醋酸菌培养与保藏
▪斜面接种醋酸菌后置于30~32℃恒温箱内培养48h。
▪醋酸菌因为没有孢子,所以容易被自己所产生的酸杀死。
在醋酸菌中,特别能产生香酯的菌种每过十几天即死亡
▪宜保藏在0~4℃冰箱内备用。
由于培养基中已加入碳酸钙,以中和产生的酸,所以保藏时间长一些。
▪醋酸菌的发酵原理
◆醋酸菌为好氧菌,必须供给充足的氧
气才能正常生长繁殖。
生长繁殖的适宜温
度为28~33℃,最适pH值为3.5~
6.5,醋酸菌最适宜的碳源是葡萄糖、果
糖等六碳糖,其次是蔗糖和麦芽糖等
◆醋酸发酵的生物化学反应过程
酵母菌醋酸菌
可发酵性糖CH3CH2OHCH3COOH
整个反应放热485.6kJ,发酵时不需供热。
理论上100g纯酒精可生成130.4g醋酸。
实际产生率较低,一般只能达到理论值的85%左右。
▪§4 固态法食醋生产
▪ 醋酸菌在充分供给氧的情况下生长繁殖,把基质中的乙醇氧化为醋酸
总反应式为:
C2H5OH+O2=CH3COOH+H2O
▪4.1醋酸菌种制备工艺流程
▪斜面原种→斜面菌种(30~32℃,48h)
→三角瓶液体菌种(一级种子30~32℃,振荡24h)
→种子罐液体菌种(二级种子)
→(30~32℃,通气培养22~24h)
→醋酸菌种子
▪4.2工艺流程
▪4.3生产工艺
① 原料配比及处理
▪甘薯或碎米、高粱等100kg,细谷糠80kg,麸皮120kg,水400kg,麸皮50kg,砻糠50kg,醋酸菌种子40kg,食盐3.75~7.5kg(夏多冬少)。
▪ 将薯干或碎米等粉碎,加麸皮和细谷糠拌合,加水润料后以常压蒸煮1h或在0.15MPa压力下蒸煮40min,出锅冷却至30~40℃。
▪② 发酵
▪原料冷却后,拌入麸曲和酒母,并适当补水,使醅料水分达60%~66%。
入缸品温以24~28℃为宜,室温在25~28℃左右。
入缸第二天后,品温升至38~40℃时,应进行第一次倒缸翻醅,然后盖严维持醅温30~34℃进行糖化和酒精发酵。
入缸后5~7d酒精发酵基本结束,醅中可含酒精7%~8%,此时拌入砻糠和醋酸菌种子,同时倒缸翻醅,此后每天翻醅一次,温度维持37~39℃。
约经12d醋酸发酵,醅温开始下降,醋酸含量达7.0%~7.5%时,醋酸发酵基本结束。
此时应在醅料表面加食盐。
一般每缸醋醅夏季加盐3kg,冬季加盐1.5kg。
拌匀后再放两天,再经2d后醋醅成熟即可淋醋。
▪③淋醋
▪淋醋工艺采用三套循环法。
先用二醋浸泡成熟醋醅20~24h,淋出来的是头醋,剩下的头渣用三醋浸泡,淋出来的是二醋,缸内的二渣再用清水浸泡,淋出三醋。
如以头淋醋套头淋醋为老醋;二淋醋套二淋醋3次为双醋,较一般单淋醋质量为佳。
▪④ 陈酿及熏醋
▪陈酿是醋酸发酵后为改善食醋风味进行的储存、后熟过程。
陈酿有两种方法
▪一种是醋醅陈酿,即将成熟醋醅压实盖严,封存数月后直接淋醋。
或用此法贮存醋醅,待销售旺季淋醋出厂。
▪另一种是醋液陈酿,即在醋醅成熟后就淋醋,然后将醋液贮入缸或罐中,封存1~2个月,可得到香味醇厚、色泽鲜艳的陈醋。
▪有时为了提高产品质量,改善风味,则将部分醋醅用文火加热至70~80℃,24h后再淋醋,此过程称熏醋。
▪⑤ 配兑和灭菌
▪ 陈酿醋或新淋出的头醋都还是半成品,头醋进入澄清池沉淀,调整其浓度、成分、使其符合质量标准。
除现销产品及高档醋外,一般要加入0.1%苯甲酸钠防腐剂后进行包装。
▪陈醋或新淋的醋液应于85~90℃维持50min杀菌,但灭菌后应迅速降温后方可出厂。
一般一级食醋的含酸量5.0%,二级食醋含酸量3.5%。
▪§5 酶法液化通风回流制醋
5.1酶法液化通风回流制醋特点
▪酶法液化通风回流新工艺,是利用自然通风和醋汁回流代替倒醅的制醋新工艺
▪本法的特点是:
α-淀粉酶制剂将原料进行淀粉液化后再加麸曲糖化,提高了原料的利用率;采用液态酒精发酵、固态醋酸发酵的发酵工艺
▪醋酸发酵池近底处设假底的池壁上开设通风洞,让空气自然进入,利用固态醋醅的疏松度使醋酸菌得到足够的氧,全部醋醅都能均匀发酵
▪利用池底下积存的温度较低的醋汁,定时回流喷淋在醋醅上,以降低醋醅温度,调节发酵温度,保证发酵在适当的温度下进行。
▪5.2 工艺流程
▪碎米→浸泡→磨浆→调浆→加热→液化→糖化→冷却→液态酒精发酵→酒液→拌和入池→固态醋酸发酵→加盐→淋醋→加热灭菌→装坛→成品。
▪5.3生产工艺
① 配料
▪碎米1200kg、麸皮1400kg、砻糠1650kg、碳酸钠1.2kg、氯化钙2.4kg、a-淀粉酶以每克碎米130酶活力单位计3.9kg,麸曲60kg、酒母500kg、醋酸菌种子200kg、食盐100kg、水3250kg(配发酵醪用)。
▪② 水磨与调浆
▪将碎米浸泡使米粒充分膨胀,将米与水1:
1.5的比例送入磨粉机,磨成70目以上的细度粉浆。
使粉浆浓度在20%~23%,用碳酸钠调至pH值6.2~6.4,加入氯化钙和α-淀粉酶后,送入糖化锅。
▪③ 液化和糖化
▪粉浆在液化锅内应搅拌加热,在85~92℃下维持10~15min,用碘液检测显棕黄色表示已达到液化终点,再升温至100℃维持l0min,达到灭菌和使酶失活的目的,然后送入糖化锅。
将液化醪冷至60~65℃时加入麸曲,保温糖化35min,待糖液降温至30℃左右,送入酒精发酵容器。
▪④ 酒精发酵
▪将糖液加水稀释至7.5~8.0′Be,调pH值至4.2~4.4接入酒母,在30~33℃下进行酒精发酵70h,得出约含酒精8.5%的酒醪,酸度在0.3~0.4左右。
然后将酒醪送至醋酸发酵池。
⑤ 醋酸发酵
▪将酒醪与砻糠、麸皮及醋酸菌种拌合,送入有假底的发酵池,扒平盖严。
进池品温35~38℃为宜,而中层醋醅温度较低,入池24h进行一次松醅,将上面和中间的醋醅尽可能疏松均匀,使温度一致。
▪当品温升至40℃时进行醋汁回流,即从池底放出部分醋液,再泼回醋醅表面,一般每天回流6次,发酵期间共回流120~130次,使醅温降低。
醋酸发酵温度,前期可控制在42~44℃,后期控制在36~38℃。
经20~25d醋酸发酵,醋汁含酸达6.5%~7.0%时,发酵基本结束。
▪
▪醋酸发酵结束,为避免醋酸被氧化成二氧化碳和水,应及时加入食盐以抑制醋酸菌的氧化作用。
方法是将食盐置于醋醅的面层,用醋汁回流溶解食盐使其渗入到醋醅中。
淋醋仍在醋酸发酵池内进行。
再用二醋淋浇醋醅,池底继续收集醋汁,当收集到的醋汁含酸量降到5%时,停止淋醋。
此前收集到的为头醋。
然后在上面浇三醋,由池底收集二醋,最后上面加水,下面收集三醋。
二醋和三醋共淋醋循环使用。
▪⑥ 灭菌与配兑
▪灭菌是通过加热的方法把陈醋或新淋醋中的微生物杀死;破坏残存的酶;使醋的成分基本固定下来。
同时经过加热处理,醋的香气更浓,味道更和润。
灭菌后的食醋应迅速冷却,并按照质量标准配兑。
▪§6 液体深层发酵制醋
▪液体深层发酵制醋是利用发酵罐通过液体深层发酵生产食醋的方法,
▪通常是将淀粉质原料经液化、糖化后先制成酒醪或酒液,然后在发酵罐里完成醋酸发酵。
▪液体深层发酵法制醋具有机械化程度高、操作卫生条件好、原料利用率高(可达65-70%)、生产周期短、产品的质量稳定等优点。
缺点是醋的风味较差。
▪6.1 工艺流程
▪碎米→浸泡→磨浆→调浆→液化→糖化→酒
▪精发酵→酒醪→醋酸发酵→醋醪→压滤→配
▪兑→灭菌→陈醋→成品
▪6.2 生产工艺
▪在液体深层发酵制醋过程中,到酒精发酵为止的工艺均与酶法液化通风回流制醋相同
▪不同的是从醋酸发酵开始,采用较大的发酵罐进行液体深层发酵,并需通气搅拌,醋酸菌种子为液态,即醋母。
▪醋酸液体深层发酵温度为32~35℃,通风量前期为1:
0.13/min;中期为1:
0.17/min;后期为1:
0.13/min。
罐压维持0.03MPa。
连续进行搅拌。
醋酸发酵周期为65~72h。
经测定已无酒精,残糖极少,测定酸度不再增加说明醋酸发酵结束。
▪液体深层发酵制醋也可采用半连续法,即当醋酸发酵成熟时,取出三分之一成熟醪,再加三分之一酒醪继续发酵,如此每20~22h重复一次。
目前生产上多采用此法。
◆原料的选择与处理选用一些残次
果作为原料。
◆酒精发酵
◆醋酸发酵
◆淋醋醋酸发酵结束后,以1︰1的
比例向醋醅中加入50~60℃的温开
水,浸泡5~6h以后淋醋。
◆苹果醋的陈酿
◆苹果醋的调配与灭菌苹果醋的调配
一般包括调酸、上色、加味等方面。
▪思考题
▪一、写出食醋酿造微生物及其特性。
▪二、写出固态法酿造食醋工艺并尝试分析关键操作。
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