芝麻香专用麸曲自动化生产技术

刘建波，赵德义，薛德峰

（山东景芝酒业股份有限公司，山东安丘262119）

被称为酒之“骨”的曲，其创新和发展一直处于重要的地位。建国后，麸曲生产工艺不断摸索创新，从最初的曲盒，到帘子，再到通风制曲，劳动强度大幅降低，产量、质量大幅提高，随着酿酒微生物和生产设备技术的发展，酿酒微生物功能不断细化，对纯种微生物培养提出了更高的要求。

芝麻香型白酒是建国后的创新香型，麸曲作为其主要的曲种，使用了很多新的白酒研究技术，如采用现代生物技术进行菌种选育优化，以圆盘制曲机等为主的自动化培养设备工艺创新等，这些新技术新方法的应用，为芝麻香酿酒微生物提供了更好的生长环境，提高了芝麻香型白酒质量，大大推动酿酒技术的进步。

优选酿酒微生物，并提供现代化的培养环境是行业的发展趋势。现代化条件下的专用麸曲生产设备和自动化智能化工艺控制技术，能够进一步改善制曲环境，提高工艺控制能力，实现制曲工艺标准化，进而推进酿酒工艺标准化，稳定提高白酒质量。芝麻香麸曲自动化生产工艺设备的实现对整个行业来说都是一个不小的进步。香型和行业技术的推广发展需要标准化、现代化的设备和工艺技术。景芝酒业麸曲机械化自动化生产车间于2013年建成投产，是目前国内规模最大的麸曲自动化生产车间。运行4年多，设备工艺不断成熟，现将麸曲自动化生产技术介绍给大家，与行业同行共享，共同推动酿酒制曲技术进步。

1 芝麻香专用麸曲自动化生产选用的菌种及设备系统

1.1 菌种

目前麸曲微生物主要分为3类，霉菌、酵母和细菌。3类菌中霉菌和酵母的作用比较明确，细菌还有些模糊，霉菌主要产糖化酶和蛋白酶，酵母主要产酒精和酯类，一般认为细菌能够产生多种蛋白酶，并促进复杂香味成分的形成，代谢掉一部分杂味物质。

生产中应用的主要菌株，霉菌以河内白曲为主，还有根霉、红曲霉等；酵母以酒精酵母和生香酵母为主；细菌主要是耐高温的芽孢杆菌。选育的方法也从最初的筛选，到现在的太空诱变育种、分子生物学技术等等，是行业内先进方法应用最多的曲种。

1.2 设备

传统麸曲制作除了使用鼓风机和翻曲机外几乎全靠人工操作，操作粗放，曲房容易滋生霉菌等，染菌机率大，劳动强度大。曲房密闭性差，控温、控湿不准确，标准化程度低，麸曲质量不够稳定。

现代化的芝麻香麸曲生产，是以现代生物技术为基础，以优质高效为主要目标，采用自动化、智能化设备，实现麸曲的工艺标准化、操作自动化、控制智能化。

麸曲自动化生产线由固态种曲、液态种曲、蒸煮灭菌、圆盘培养、物料风送、仓储配比等部分组成，通过中央总控系统实现集中控制。本文以景芝酒业自动化麸曲生产线为例介绍麸曲自动化生产设备和工艺。麸曲生产工艺见图1。

图1 麸曲生产工艺

1.3 总控系统（图2）

麸曲控制系统采用触摸屏（下位机操作控制）与电脑软件（上位机数据分析存储）同步方式。系统具有多通道数据采集和远程操控功能，能够实现远程无人控制管理；还具有实时数据显示、历史数据存储、实时曲线显示、历史曲线记录显示、同页曲线分析显示反馈等功能。

图2 总控平台

2 芝麻香专用麸曲自动化生产技术种曲生产

2.1 固态种曲工艺（图3）

2.1.1 工作原理

图3 种曲机及结构图

培养罐体为压力容器，主要由培养箱、托盘、风扇、温度传感器、喷雾调湿、供氧装置等组成。投料后，直接在罐内通入高压蒸汽，对培养基进行灭菌。灭菌后抽真空接种，接种后向培养罐输送无菌的水分和空气，充分补给湿度和氧气培养。循环水泵、蒸汽、风扇、空气管路等在培养时用于调温、调湿、调气，使罐内各指标控制在设定的范围内。

2.1.2 控制方式

有远程控制和现场控制两种方式，远程控制通过总控电脑操作，现场控制采用触摸屏，操作时择优选其一。按是否自动又分为自动控制和手动控制两种方式，本地和远程均可实现两种操作。各部分通过自控系统实现连锁控制和保护。自动控制采用PLC程序控制，自投入原料之后，直至菌种培育成功，灭菌、降温、接种、调温、调湿、调节氧气等操作均根据工艺要求实现自动化、智能化。

2.1.3 设备优势

种曲培养机的功能齐全，工艺控制精确，从原料投放到种曲培育成功，均处在一个密闭的环境中，不受外界杂菌感染，能保持一个最有利于微生物生长的环境。自动化程度高，培养过程不需专人管理。成熟种子杂菌少、孢子数多、酶活率高。比常规方法大幅提高产品质量，提高生产效率，减轻劳动强度，改善劳动环境。

2.1.4 工艺参数及操作要求

工艺参数：根据麸皮投料量，按90%比例加水润料30 min，料层厚度≤20 mm。蒸料灭菌时压力约0.15 MPa，保压时间20～25 min。接种风机频率40 Hz，曲料温度35～38℃，气压表-0.04 MPa。根据培养要求，设定自控培养参数。一般按时间段进行设置，培养温度30～33℃，最高不能超过33℃。

操作要求：投料前先检查水管路、空气管路阀门是否畅通，进出汽、气、水的电磁阀是否能正常，喷雾罐及蒸汽压力等生产设备、设施正常。按装料参数进行配料，蒸料灭菌。确认风机频率，曲料温度，气压表达到接种条件时进行接种。接种完毕后，调节喷雾水和喷雾汽使喷雾开启，按工艺在自动培养参数设置窗口设置好参数，按“确定”保存参数及返回至培养窗口，再按“自动培养”进入全自动培养。培养过程中系统会对培养环境进行监测，依据设定值对空气压力、风机频率和培养温度、氧气含量进行调控，实现培养的自动化、智能化。

2.2 液态种曲工艺（图4）

2.2.1 工作原理

液态种子培养罐由三级种子罐组成，培养罐体为压力容器，可以直接灭菌。控温系统由循环水泵、热水罐、冷水罐、罐体夹套、蒸汽电控阀等冷、热水循环系统组成。运行时，开启搅拌电机和蒸汽阀门，先将培养基灭菌后再接种。种子接好后开启空气阀门，保持空气压力培养。一级罐培养结束后，加大空气压力，开启管道输送阀门，将一级种子罐的物料输送至二级种子罐中，继续培养。二级种子罐培养结束后，输送至三级种子罐中继续培养，直至培养结束。

2.2.2 控制方式

与种曲机控制方式相同。有远程控制和现场控制两种方式，自动和手动控制两种方式，各部分通过自控系统实现连锁控制和保护。通过PLC编程对培养过程进行自动化、智能化管理。自投料至菌种培育成功，以及各级种子罐之间的接种等操作均根据工艺要求实现自动化、智能化。

图4 液体种子罐及结构

2.2.3 设备优势

液态种子培养罐的功能齐全，使用高压蒸汽灭菌，从原料投放到种子液培育成功，均处在一个密闭的环境中，不受外界杂菌感染。自动化程度高，三级种子罐之间的物料输送实现了连锁控制，培养过程的控温、供氧可实现完全自动控制。

2.2.4 工艺参数及操作要求

工艺参数：压缩空气压力0.2 MPa，培养基的配方量不超过罐体全容积的70%，罐内物料混合时转速保持50～100 r/min，蒸料灭菌时罐压为0.15 MPa，灭菌20～30 min。冷却时罐压为0.03～0.06 MPa。培养时空气压力0.02～0.06 MPa，搅拌机频率在15～20 Hz，细菌曲保持在37℃，培养48 h；酵母曲保持在30℃保温培养24 h，出料时罐压控制在0.15～0.2 MPa。

操作要求：投料前检查空气源、蒸汽源、水源、电源是否正常，发酵罐、过滤器、管路阀门等电器设施是否正常。按不同菌种所需的配比参数进行投料，投料结束后进行灭菌，灭菌结束后接种。种子接好后，封闭接种口。开启空气阀门，启动搅拌机，按工艺在自动培养参数设定好的参数进行保温培养。培养结束后，加大空气压力，开启管道输送阀门，将一级种子罐的物料输送至二级种子罐中，继续培养。二级种子罐培养结束后，输送至三级种子罐中继续培养，直至培养结束。

3 芝麻香专用麸曲自动化生产技术蒸煮灭菌工艺（图5）

3.1 工作原理

物料蒸煮灭菌主要设备是蒸球、定量机、风冷机等。通过一组4个蒸球顺序进出料实现连续蒸煮灭菌功能。在灭菌过程中，系统会对蒸球内的压力、温度进行调控。蒸料结束后，出料时风冷机对料温进行控制，确保料温达到要求的温度，同时定量机也会控制出料速度，物料在蒸煮灭菌后，运送到圆盘。

3.2 控制方式

蒸煮设备以远程监视和本地自动控制方式为主。自控系统通过对设备进行联锁控制，防止出现工艺和设备问题，实现了蒸煮系统与输送系统、圆盘进料系统之间的联锁控制。系统对蒸煮灭菌时的蒸汽压力、蒸煮时间、出料速度、温度进行自动化智能化控制。保证灭菌时蒸球压力、蒸煮温度等工艺稳定。

3.3 设备优势

蒸煮灭菌使用的蒸球，设备简单，便于管理和维护保养。蒸料灭菌采用蒸球，4个1组。虽然蒸球蒸料是不连续的，但由于4个蒸球依次进出料，实现了每组的连续进出料。自动化程度高，实现了与其他系统的联锁保护，设备、工艺管理水平大幅提升。

图5 蒸煮工艺线路及蒸球图

3.4 工艺参数及操作要求

工艺参数：麸皮用量根据蒸球容积确定，润料加水比例80%，按不同季节适当调整，压力为0.2 MPa，时间25～30 min。

操作要求：蒸煮灭菌前先检查安全阀和压力表等设备是否正常，然后按所投菌种的种类进行投料，投料过程中，混料绞龙会对物料进行充分的混合，投料完毕后，盖上蒸球盖，按需再转动转锅润料，打开进汽阀，进行蒸料灭菌。通过4个圆盘的组合工作，保持蒸料灭菌的连续性。蒸煮结束后，物料输送至圆盘。

4 芝麻香专用麸曲自动化生产技术圆盘培养工艺（图6）

图6 圆盘制曲机及装置

4.1 工作原理

圆盘制曲机采用转动式圆盘，使用绞龙进出料。蒸煮灭菌后的物料经接种机接种后，通过进料绞龙进入到圆盘，在圆盘转动和绞龙推动的共同作用下，把物料均匀地分层平铺在圆盘上。投料结束后，设定自动培养参数并开启“自控”模式进入自动制曲培养程序。培养时系统根据工艺要求对圆盘频率、风机频率、喷雾喷水开关、风阀开度、蒸汽加热等众多参数进行调控，实现对温度、水分、供氧等培养工艺的控制，实现自动化智能化培养。

4.2 控制方式

有远程控制和现场控制两种方式，自动和手动控制两种方式，各部分通过自控系统实现连锁控制和保护。系统主要转动部件采用变频控制，各设备采用PLC编程连锁保护，圆盘转动、鼓风机、进出料绞龙、翻曲绞龙、测温、降温、升温、加湿、排潮等均采用智能化自动控制。控制程序设置主画面、自动灭菌模块、自动制曲模块、手动控制等内容。风量、风压、温度、湿度等制曲要素均由制曲程序自动控制并记录，数字化显示。

4.3 设备优势

圆盘制曲机盘体采用不锈钢材料制作；制作精度高，回转圆盘平面度、圆度精确，漏料少；采用特殊结构的搅拌叶片，翻曲均匀、彻底；排料系统采用45度浮动式挡板，出曲干净，剩料少。整个培育过程中，始终处于一个密闭的环境里，为微生物生长、发育过程提供优良的温度、湿度、供氧环境，更有利于微生物的培育，杂菌感染少。与传统曲房相比，培养环境质量大幅提高。再加上自动控制、报警系统自动化程度高，实现无人化管理，生产率提高，劳动强度降低，工作环境改善等，更是人工生产无法比拟的。

4.4 工艺参数及操作要求

工艺参数：灭菌温度60～65℃，时间30 min，接种温度28～30℃。白曲接种量为0.3%，酵母、细菌曲接种量5%，进料时圆盘转速可控制在25～50 Hz，风机20～35 Hz，料层厚度一般在300～350 mm之间。投料结束后，设定各阶段培养参数，白曲、酵母培养温度30～35℃，最高不能超过38℃，细菌培养温度35～40℃。

操作要求：使用前先检查圆盘水电汽、阀门等设施正常，圆盘控制面板正常，调取预先设定的培养参数。在制曲前对圆盘进行干燥灭菌，打开自动灭菌设定页面，点击自动灭菌，系统会根据设定的参数实现自动灭菌。灭菌结束后，物料通过进料绞龙、平料绞龙使物料平铺在圆盘上。进料结束后调温使品温符合工艺控温要求，开启“自控”模式进入自动制曲培养程序。圆盘培养结束后，开启风机，进行干燥。

5 小结

麸曲自动化生产以优质高效为主要目标，采用现代自动化、智能化设备，实现麸曲生产从原料的出入料、蒸煮灭菌、培养以及菌种的扩培、接种等一条龙的标准化作业，对工艺进行了定量化控制，真正做到了精细化操作，相对于过去传统制曲，有了显著地提高。

制曲效率提高了5倍，酵母数量翻了一翻，白曲酶活力提高20%以上，产量、质量都有了很大的提高。实现了制曲清洁生产，减轻了劳动强度，改善了劳动环境，体现了以人为本的理念。麸曲的自动化培养设备工艺为大曲的自动化培养提供思路。