專利名稱：一種食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種食醋固態(tài)發(fā)酵過程中數(shù)字化監(jiān)測和智能化翻醅的方法，特指一種針對食醋發(fā)酵過程中醋酸菌生物活性及其外在表現(xiàn)方式(溫度、酸度、酒精度)數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅的方法。
背景技術(shù)：
鎮(zhèn)江香醋是我國典型的傳統(tǒng)特色食品，有著130多年的歷史，不但銷量遍及全國，而且還遠(yuǎn)銷歐美、日本等發(fā)達(dá)國家，在國際調(diào)味品市場享有聲譽(yù)。目前，鎮(zhèn)江香醋的企業(yè)生產(chǎn)尚處于半手工操作狀態(tài)，生產(chǎn)工藝和工藝參數(shù)的控制仍主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)和抽樣理化指標(biāo)的檢測支撐，致使生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量一致性難以維持。影響鎮(zhèn)江香醋(典型的傳統(tǒng)特色發(fā)酵食品)質(zhì)量的因素眾多，除原料外，加工工藝和參數(shù)是影響質(zhì)量的關(guān)鍵。醋醅發(fā)酵是制醋工藝中的重要環(huán)節(jié)，也在很大程度上決定了香醋成品的最終風(fēng) 味，其特征是醋酸發(fā)酵過程中物料(醋醅)呈固態(tài)形式，發(fā)酵時(shí)醋醅中的醋酸菌等微生物將酒精氧化為醋酸和其他風(fēng)味物質(zhì)。醋醅發(fā)酵是一復(fù)雜的過程，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，在微生物種群的作用下，其產(chǎn)生的氣味中揮發(fā)成分不斷變化，最終形成該產(chǎn)品所獨(dú)有的風(fēng)味。傳統(tǒng)食醋固態(tài)生產(chǎn)工藝的醋酸發(fā)酵以醋缸或醋池為單位進(jìn)行，在醋醅發(fā)酵過程中，采用機(jī)械化的翻醅機(jī)(大型食醋生產(chǎn)企業(yè)公司)或者人工進(jìn)行翻醅，每天翻醅一次，翻醅的時(shí)機(jī)、頻率、深度等條件也主要根據(jù)工人的主觀經(jīng)驗(yàn)來判斷，或者公司所制定的規(guī)章制度進(jìn)行翻醅，缺乏科學(xué)依據(jù)，由于不同季節(jié)微生物發(fā)酵的過程有較大差異，就是在相同的季節(jié)，微生物每次發(fā)酵的過程不盡一致，導(dǎo)致食醋生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，批次間差異較大等問題。因此，對食醋固態(tài)發(fā)酵過程中活性菌生物體活動狀況，以及其活動引起的周圍環(huán)境變化進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)測和控制、以此為依據(jù)研制穩(wěn)定、可靠、具有科學(xué)依據(jù)的固態(tài)發(fā)酵翻醅系統(tǒng)顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法。本發(fā)明通過對食醋發(fā)酵前所采用的醋醅生料的理化指標(biāo)及生物活性進(jìn)行檢測結(jié)合食醋固態(tài)發(fā)酵過程(接種、提熱、過杓、露底)酵母菌所表現(xiàn)的產(chǎn)熱、水分消耗、及酒精度轉(zhuǎn)化為醋酸的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，綜合確定翻醅時(shí)機(jī)，控制智能翻醅機(jī)對醋醅進(jìn)行翻醅降熱吸氧操作，為醋酸菌的生長提供良好環(huán)境。為了解決上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，該方法包括如下步驟(I)接種醋醅理化指標(biāo)的檢測和控制在進(jìn)行醋醅固態(tài)發(fā)酵前，對接種所采用的醋醅及醋醅生料根據(jù)食醋生產(chǎn)所處的季節(jié)及環(huán)境溫度，調(diào)節(jié)和控制醋醅與麩皮重量的比例，同時(shí)測試和調(diào)節(jié)醋醅生料的酒精度和水分，為下一步的翻醅時(shí)機(jī)確定提供依據(jù)；(2)接種醋醅生物量及生物活性的檢測對接種醋醅的總生物量和產(chǎn)酸酵母菌進(jìn)行檢測和分析，分析接種醋醅中的產(chǎn)酸酵母菌和醋酸酵母菌的生物量，并測試接種醋醅的乙醇脫氫酶活性及總蛋白含量；(3)固態(tài)發(fā)酵提熱過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和翻醅在固態(tài)發(fā)酵提熱過程中，對醋醅的溫度和酒精度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在醋醅發(fā)酵的溫度最高點(diǎn)和緊接著最高點(diǎn)下降的第一個(gè)溫度分別取醋醅樣品，監(jiān)測醋醅樣品的酒精度和水分，測試醋醅中的生物量及生物活性，與接種醋醅基準(zhǔn)理化指標(biāo)和生物活性進(jìn)行比較，判別在提熱過程中醋醅產(chǎn)酸菌和醋酸菌在各個(gè)溫度下變化狀況，綜合確定翻醅的時(shí)間，翻醅時(shí)間控制在3-24h之間；(4)固態(tài)發(fā)酵過杓過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和智能翻醅在固態(tài)發(fā)酵過杓過程中，監(jiān)測過杓所涉及的醋醅范圍的酒精度和酸度，根據(jù)步驟(I)中所檢測的醋醅酒精度的基準(zhǔn)量，分析醋醅產(chǎn)酸的轉(zhuǎn)換率，再結(jié)合醋酸菌產(chǎn)熱的溫度，確定翻醅的時(shí)間，翻醅時(shí)間控制在12-30h 之間；(5)固態(tài)發(fā)酵露底過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和智能翻醅在固態(tài)發(fā)酵露底過程中，監(jiān)測醋醅的酸度和醋酸菌產(chǎn)熱的溫度，通過溫度報(bào)警器實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)熱異?，F(xiàn)象，并通知工作 人員，當(dāng)溫度在正常范圍內(nèi)，即24h翻醅一次。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用現(xiàn)代傳感器控制技術(shù)和生物技術(shù)對食醋固態(tài)發(fā)酵過程進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控，通過食醋固態(tài)發(fā)酵的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能監(jiān)控，可精確了解在發(fā)酵過程微生物活動情況及其活動所產(chǎn)生的環(huán)境效益，對精確控制食醋發(fā)酵過程，對其進(jìn)行智能翻醅，以解決食醋生產(chǎn)產(chǎn)品批次間差異較大等問題，保證食醋生產(chǎn)質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明中固態(tài)發(fā)酵的不同階段所監(jiān)測的理化指標(biāo)和生物活性指標(biāo)；圖2a為本發(fā)明中提熱過程中溫度傳感器及取樣的布置點(diǎn)；圖2b為本發(fā)明中過杓過程中溫度傳感器及取樣的布置點(diǎn)；圖2c為本發(fā)明中露底過程中溫度傳感器及取樣的布置點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干變型和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I :一種食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，其流程如圖I所示，具體實(shí)施方式
如下(I)接種醋醅理化指標(biāo)的檢測和控制在進(jìn)行醋醅固態(tài)發(fā)酵前，對接種所采用的醋醅及醋醅生料理化指標(biāo)進(jìn)行檢測和控制，通過天平測試接種醋醅的重量、醋醅生料和配比麩皮的重量；取50g醋醅生料在水中浸泡，過濾取濾液，再蒸餾冷凝，通過便攜式酒精計(jì)測試生料酒精度；通過便攜式水分測試儀測試醋醅生料的水分,根據(jù)食醋生產(chǎn)所處的季節(jié)及環(huán)境溫度，調(diào)節(jié)和控制醋醅生料和麩皮重量的比例，同時(shí)測試和調(diào)節(jié)醋醅生料的酒精度和水分，所獲取的結(jié)果即為基準(zhǔn)酒精度和水分，為下一步的智能翻醅時(shí)機(jī)確定提供依據(jù)。(2)接種醋醅生物量及生物活性的檢測在進(jìn)行醋醅固態(tài)發(fā)酵前，對接種所采用的醋醅的生物活性也進(jìn)行相應(yīng)測試和分析，采用光密度法和亞甲基藍(lán)染色法測試接種醋醅的生物量，然后再對其進(jìn)行分離和辨別，確定初始產(chǎn)酸酵母菌和醋酸酵母菌的生物量和生物活性，為后期分析提供基礎(chǔ)，然后測試接種醋醅中的乙醇脫氫酶活性及醋醅中總蛋白含量。 (3)固態(tài)發(fā)酵提熱過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和翻醅如圖2a所示，在醋池中距離醋醅表層15cm處布置溫控系統(tǒng)24h不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測在固態(tài)發(fā)酵提熱過程中微生物的產(chǎn)熱情況并且每Imin存儲一次監(jiān)測數(shù)據(jù)，在醋醅發(fā)酵的溫度最高點(diǎn)和緊接著最高點(diǎn)下降的第一個(gè)溫度分別取醋醅樣品，監(jiān)測醋醅樣品的酒精度和水分，測試醋醅中的生物量及生物活性，與接種醋醅基準(zhǔn)理化指標(biāo)和生物活性進(jìn)行比較，判別在提熱過程中醋醅產(chǎn)酸菌和醋酸菌在各個(gè)溫度下變化狀況，再依據(jù)提熱過程中的翻醅特點(diǎn)，確定翻醅的時(shí)間，通過中央控制系統(tǒng)智能驅(qū)動翻醅機(jī)的開啟和停止，保證醋酸菌在體熱過程中能逐步發(fā)展為醋醅固態(tài)發(fā)酵的優(yōu)勢菌，翻醅時(shí)間控制在3-24h之間。(4)固態(tài)發(fā)酵過杓過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和智能翻醅如圖2b所示，除了在醋池中距離醋醅表層15cm處布置溫控系統(tǒng)監(jiān)測醋酸菌產(chǎn)熱情況外，還根據(jù)過杓過程中固態(tài)分層發(fā)酵所處的范圍，從醋池中距離醋醅表層30cm處開始每天加深5cm，直至醋池中距離醋醅表層60cm處設(shè)置溫控點(diǎn)，在每個(gè)溫控點(diǎn)布置溫控系統(tǒng)監(jiān)測醋醅溫度，并在溫控點(diǎn)取醋醅樣品，檢測醋醅的酒精度和酸度，根據(jù)步驟(I)中所檢測的醋醅酒精度的基準(zhǔn)量，分析醋醅在發(fā)酵過程中所消耗的酒精量，以及產(chǎn)酸的轉(zhuǎn)換率，再結(jié)合醋酸菌產(chǎn)熱的溫度，確定翻醅的時(shí)間，通過中央控制系統(tǒng)智能驅(qū)動翻醅機(jī)的開啟和停止，翻醅時(shí)間控制在12-30h之間。(5)固態(tài)發(fā)酵露底過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和智能翻醅如圖2c所示，在固態(tài)發(fā)酵露底過程中，分別在醋池中距離醋醅表層15cm處、距離醋醅表層40cm處、距離醋醅表層65cm處布置溫控系統(tǒng)監(jiān)測醋醅的酸度和醋酸菌產(chǎn)熱的溫度。通過溫度報(bào)警器實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)熱異?，F(xiàn)象，當(dāng)醋醅局部溫度高于45°C或小于35°C時(shí)即開啟報(bào)警系統(tǒng)，通知工作人員查看醋醅情況，當(dāng)溫度在正常范圍內(nèi)，中央控制系統(tǒng)每隔24h正常驅(qū)動智能翻醅機(jī)翻醅一次。下面通過對食醋鹵酸酸值的檢測來進(jìn)一步說明采用了本發(fā)明能解決食醋生產(chǎn)產(chǎn)品批次間差異較大等問題，保證食醋生產(chǎn)質(zhì)量。表I發(fā)酵過程數(shù)字化監(jiān)測對食醋品質(zhì)(鹵酸酸度值)的影響
權(quán)利要求
1.一種食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 (1)接種醋醅理化指標(biāo)的檢測和控制在進(jìn)行醋醅固態(tài)發(fā)酵前，對接種所采用的醋醅及醋醅生料根據(jù)食醋生產(chǎn)所處的季節(jié)及環(huán)境溫度，調(diào)節(jié)和控制與麩皮重量的比例，同時(shí)測試和調(diào)節(jié)醋醅生料的酒精度和水分，為下一步的翻醅時(shí)機(jī)確定提供依據(jù)； (2)接種醋醅生物量及生物活性的檢測對接種醋醅的總生物量和產(chǎn)酸酵母菌進(jìn)行檢測和分析，分析接種醋醅中的產(chǎn)酸酵母菌和醋酸酵母菌的生物量，并測試接種醋醅的乙醇脫氫酶活性及總蛋白含量； (3)固態(tài)發(fā)酵提熱過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和翻醅在固態(tài)發(fā)酵提熱過程中，對醋醅的溫度和酒精度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在醋醅發(fā)酵的溫度最高點(diǎn)和緊接著最高點(diǎn)下降的第一個(gè)溫度分別取醋醅樣品，監(jiān)測醋醅樣品的酒精度和水分，測試醋醅中的生物量及生物活性，與接種醋醅基準(zhǔn)理化指標(biāo)和生物活性進(jìn)行比較，判別在提熱過程中醋醅產(chǎn)酸菌和醋酸菌在各個(gè)溫度下變化狀況，綜合確定翻醅的時(shí)間，翻醅時(shí)間控制在3-24h之間； (4)固態(tài)發(fā)酵過杓過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和智能翻醅在固態(tài)發(fā)酵過杓過程中，監(jiān)測過杓所涉及的醋醅范圍的酒精度和酸度，根據(jù)步驟(I)中所檢測的醋醅酒精度的基準(zhǔn)量，分析醋醅產(chǎn)酸的轉(zhuǎn)換率，再結(jié)合醋酸菌產(chǎn)熱的溫度，確定翻醅的時(shí)間，翻醅時(shí)間控制在12_30h之間； (5)固態(tài)發(fā)酵露底過程中的醋醅環(huán)境監(jiān)測和智能翻醅在固態(tài)發(fā)酵露底過程中，監(jiān)測醋醅的酸度和醋酸菌產(chǎn)熱的溫度，通過溫度報(bào)警器實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)熱異?，F(xiàn)象，并通知工作人員，當(dāng)溫度在正常范圍內(nèi)，即24h翻醅一次。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，其特征在于，步驟3)中，在醋池中距離醋醅表層15cm處布置溫控系統(tǒng)，并且24h不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測在固態(tài)發(fā)酵提熱過程中微生物的產(chǎn)熱情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，其特征在于，實(shí)時(shí)監(jiān)測過程中每Imin存儲一次監(jiān)測數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，其特征在于，步驟4)中，在醋池中距離醋醅表層15cm處布置溫控系統(tǒng)監(jiān)測醋酸菌產(chǎn)熱情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，其特征在于，步驟4)中，根據(jù)過杓過程中固態(tài)分層發(fā)酵所處的范圍，溫控點(diǎn)從醋池中距離醋醅表層30cm處開始，每天加深5cm，直至醋池中距離醋醅表層60cm處，在每個(gè)溫控點(diǎn)布置溫控系統(tǒng)監(jiān)測醋醅溫度，并在溫控點(diǎn)取醋醅樣品，檢測醋醅的酒精度和酸度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，其特征在于，步驟5)中，分別在醋池中距離醋醅表層15cm、距離醋醅表層40cm、距離醋醅表層65cm布置溫控系統(tǒng)監(jiān)測醋醅的酸度和醋酸菌產(chǎn)熱的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，其特征在于，步驟5)中，產(chǎn)熱異常現(xiàn)象的標(biāo)準(zhǔn)是溫度高于45°C或小于35°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種食醋固態(tài)發(fā)酵過程中的數(shù)字化監(jiān)測和智能翻醅方法，該方法是通過對醋醅生料理化指標(biāo)、微生物量及活性進(jìn)行檢測和分析，及對固態(tài)發(fā)酵全過程(接種、提熱、過杓、露底)酵母菌所表現(xiàn)的產(chǎn)熱、水分消耗、酒精度轉(zhuǎn)化為醋酸的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，綜合各方面因素，確定翻醅時(shí)機(jī)，控制智能翻醅機(jī)對醋醅進(jìn)行翻醅操作。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用現(xiàn)代傳感器控制技術(shù)和生物技術(shù)對食醋固態(tài)發(fā)酵過程進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控，通過食醋固態(tài)發(fā)酵的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能監(jiān)控，可精確了解在發(fā)酵過程微生物活動情況及其活動所產(chǎn)生的環(huán)境效益，對精確控制食醋發(fā)酵過程，對其進(jìn)行智能翻醅，以解決食醋生產(chǎn)產(chǎn)品批次間差異較大等問題，保證食醋生產(chǎn)質(zhì)量。
文檔編號C12J1/04GK102816681SQ20121032556
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者林顥, 尹名年, 李國權(quán), 夏蓉, 金曉燕 申請人:江蘇恒順醋業(yè)股份有限公司