葡干萄酒密閉發(fā)酵工藝參數(shù)研究-學位論文

PAGEPAGE1新疆大學生命科學與技術(shù)學院畢業(yè)論文干葡萄酒密閉發(fā)酵工藝參數(shù)研究專業(yè)名稱：生物工程

目錄摘要3關(guān)鍵詞3一、發(fā)酵罐的選擇制作41.發(fā)酵工藝對發(fā)酵罐的基本要求4-62.各種發(fā)酵罐分析6-93.選取制作10-11二、干葡萄酒分析及工藝選取121.葡萄和葡萄酒的化學成分12-132.干葡萄酒的分類及區(qū)別13-143.干葡萄酒的生產(chǎn)工藝14-15三、干紅葡萄酒密閉發(fā)酵及參數(shù)研究151.材料與方法151.1.材料和儀器151.2.實驗方法151.2.1第一批干紅葡萄酒釀造實驗15-191.2.2第二批干紅葡萄酒釀造19-222.實驗現(xiàn)象223.總結(jié)22-23四、結(jié)果討論及分析23-25五、結(jié)束語25-27參考文獻27謝辭27-28干葡萄酒密閉發(fā)酵工藝參數(shù)研究摘要：現(xiàn)代發(fā)酵罐趨于簡單化、自動化，隨著能耗的要求更趨于節(jié)能化、高效化。本實驗對由Ganimcde發(fā)酵罐改進的小型干葡萄酒密閉發(fā)酵罐進行了研究和驗證，并對其存在的問題提出合理的解決方法。在對其進行研究和驗證的過程中探討了，此發(fā)酵罐用于家庭釀造葡萄酒的可能性以及實現(xiàn)途徑。關(guān)鍵詞：葡萄酒發(fā)酵罐密閉發(fā)酵自動循環(huán)Abstract：Nowadaysfermentationtanktendtobesimplisticandautomation，withenergyconsumptionrequirementswilltendtobemoreenergyconservationandmoreefficientway.ThisexperimentmakestudiedandverificationaboutGanimcdefermentationtankimprovedandputforwardreasonableofitsexistingproblemsofthesolution.Wediscussedtheseproblemontheresearchandtestprocessthatthewayofthefermentationtankusedtofamilyandfactor.Keywords：WinefermentationtankAirtightfermentationAutomaticcycle在葡萄酒的生產(chǎn)過程，由于生產(chǎn)規(guī)模和工藝條件的不同所用的葡萄酒發(fā)酵容器也各式各樣。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的要求以及受能源緊缺的影響，發(fā)酵罐的節(jié)能和高效越來越受到人們的關(guān)注；由于人們生活水平的提高以及對保健養(yǎng)生的普遍重視，對葡萄酒的品質(zhì)提出了更高的要求；鑒于經(jīng)濟成本以及對產(chǎn)品質(zhì)量的顧慮，更多的消費者更想自己來釀造葡萄酒。為了滿足以上種種要求，本文從各個方面，最人性化的給予一一解決。從發(fā)酵罐的設(shè)計制作，到葡萄酒釀造過程中的原料選取，工藝控制等進行了實驗和總結(jié)。一、發(fā)酵罐的選擇制作在葡萄酒生產(chǎn)中使用的葡萄酒發(fā)酵容器有多種結(jié)構(gòu)形式，各種結(jié)構(gòu)有其自身的特點。分析這些發(fā)酵罐對于改進現(xiàn)有發(fā)酵罐。設(shè)計出能夠更好地滿足發(fā)酵工藝要求的新型發(fā)酵罐。1.發(fā)酵工藝對發(fā)酵罐的基本要求1.1對發(fā)酵罐材料的要求1.1.1耐酸性介質(zhì)腐蝕葡萄漿果中含有蘋果酸、檸檬酸等有機酸．在葡萄酒生產(chǎn)過程中為了避免氧化及殺死其他細菌，需要加入適量SO2，這些對發(fā)酵罐有腐蝕作用。從材料方面要求制造發(fā)酵罐的材料應(yīng)該耐酸性介質(zhì)腐蝕，l8—8型Cr—Ni不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、抗氧化、表面易于清洗的特點。Cr能與O2形成致密的、極薄的(厚度約10-7mm)、與基體結(jié)合緊密且性能穩(wěn)定的化合物Cr2O3，能自動起到表面防護作用。1.1.2符合衛(wèi)生要求葡萄酒發(fā)酵是生物化學反應(yīng)．對衛(wèi)生的要求是非常嚴格的。從加工制造方面要求發(fā)酵罐壁面應(yīng)平整光滑，避免由于壁面凸凹不平成為細菌滋生的場所；冷軋不銹鋼薄鋼板表面粗糙度高于熱軋不銹鋼薄鋼板，一般選擇冷軋不銹鋼薄鋼板。1.1.3傳熱性能發(fā)酵工藝對發(fā)酵溫度有嚴格限制．發(fā)酵熱必須及時散發(fā)出去，從散熱方面考慮發(fā)酵罐材料應(yīng)該具有良好的導(dǎo)熱性能，選擇導(dǎo)熱系數(shù)大的材料。純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)比合金材料的導(dǎo)熱系數(shù)大，不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)約為碳鋼的1／3。但從材料耐腐蝕性等方面綜合考慮，宜選擇不銹鋼。1.2工藝要求1.2.1發(fā)酵溫度的檢測和控制發(fā)酵過程是放熱反應(yīng)。發(fā)酵產(chǎn)生的大量熱量若不及時散發(fā)出去。發(fā)酵溫度過高。會引起酵母菌不能正常生長和繁殖．可能會導(dǎo)致發(fā)酵中止，引起細菌性病害和揮發(fā)酸含量升高。發(fā)酵溫度是影響葡萄酒質(zhì)量尤其是口感、色澤等感官指標的主要因素。干紅葡萄酒發(fā)酵溫度高．色素物質(zhì)、酚類物質(zhì)含量高，溫度過高，還可能浸漬出劣質(zhì)單寧，同時芳香物質(zhì)揮發(fā)損失大。在30℃發(fā)酵、浸漬的干紅葡萄酒比在20℃發(fā)酵、浸漬的干紅葡萄酒的單寧含量高25～50％。發(fā)酵溫度也不宜過低，發(fā)酵工藝對發(fā)酵溫度有嚴格限制。發(fā)酵罐應(yīng)該具有溫度檢測和控制及換熱裝置，通過強制對流，用冷卻介質(zhì)將發(fā)酵熱帶出。冷卻介質(zhì)的供給可以根據(jù)發(fā)酵液溫度進行調(diào)節(jié)，達到控制發(fā)酵溫度的目的，保證在工藝規(guī)定的溫度范圍內(nèi)發(fā)酵。1.2.2利于色素、單寧等物質(zhì)的擴散和傳質(zhì)為了提高干白葡萄酒質(zhì)量．有采用發(fā)酵前低溫浸漬，使果皮中的芳香物質(zhì)在浸漬過程中溶解于葡萄汁中。干紅葡萄酒酒精發(fā)酵與對果皮及種子固液萃取同時進行．浸取過程直接影響葡萄酒的質(zhì)量。在發(fā)酵過程中使果皮所含的天然色素、優(yōu)質(zhì)單寧等酚類物質(zhì)充分浸漬、溶解于葡萄汁或發(fā)酵液中，使干紅葡萄酒色澤鮮艷、酒體豐滿、厚實，具有結(jié)構(gòu)感。1.2.3機械自動除渣葡萄果皮的質(zhì)量占葡萄果穗質(zhì)量8％左右。浸漬結(jié)束排出的皮渣約占發(fā)酵容積的l1．5～15．5％。降低勞動強度是人們最初使用機械的出發(fā)點。人工除渣勞動強度大、生產(chǎn)輔助時間長，且不衛(wèi)生、不安全，不適應(yīng)規(guī)模化生產(chǎn)需要。發(fā)酵罐設(shè)有機械出渣裝置，不僅降低勞動強度．而且也是安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率的的基本措施。這是因為發(fā)酵罐的人孔、進料口難以在很短的時間內(nèi)排凈發(fā)酵產(chǎn)生的大量的CO2氣體，罐內(nèi)的高濃度CO2，人是不能進去工作的。1.3發(fā)酵罐設(shè)計制造方面發(fā)酵罐設(shè)計制造除了和一般的容器一樣要考慮強度、剛度、穩(wěn)定性及操作使用方便性以外，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)上避免設(shè)計死角和焊接死角．避免形成細菌滋生繁衍的場所。在制造中注意罐頂及罐底的環(huán)型接口部位．采用旋壓或利用模具壓制成型的圓弧過渡結(jié)構(gòu)．罐體上的接管開孔及上、下人孔的開孔等采用模具進行翻邊．形成圓弧過渡結(jié)構(gòu)。避免焊接死角，要求罐體內(nèi)焊縫需磨平、拋光。1.4其他要求無論干白、干紅葡萄酒發(fā)酵罐都具有一些相同的要求，包括液位顯示(液位計或液位傳感器)、取樣閥、入孔、進出料口、濁酒出口、清酒出口、自流酒出口等。2.各種發(fā)酵罐分析2.1干白葡萄酒發(fā)酵罐白葡萄酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)形式是葡萄酒發(fā)酵罐中最簡單的，多為立式圓柱體結(jié)構(gòu)。由筒體、罐底、封頭、外夾層換熱器以及發(fā)酵罐所必需的液位計、取樣閥、入孔、進料口、濁酒出口、清酒出口等組成如圖1。罐底為2～5o的斜底。便于殘液流出。此類發(fā)酵罐亦適用于紅葡萄酒的蘋果酸—乳酸發(fā)酵以及白葡萄汁發(fā)酵前的低溫浸漬、澄清。溫度測定多為人工取樣。2.2干紅葡萄酒發(fā)酵罐干紅葡萄酒釀造過程中．在發(fā)酵尚未啟動時果粒、果皮懸浮于發(fā)酵液中；發(fā)酵啟動后．果皮逐漸與果肉分離，果皮上浮，形成一個整體浮在葡萄汁液面。在容器體積一定的條件下，其厚度與容器長徑比有關(guān)，長徑比大．皮帽厚度也大。發(fā)酵過程中果皮浮在葡萄汁液面，發(fā)酵罐上部與果皮接觸的發(fā)酵液中色素、單寧等物質(zhì)含量高于底部。為了更多地浸漬出果皮中的色素、單寧等物質(zhì)，必須打破發(fā)酵罐上部發(fā)酵液中色素、單寧等物質(zhì)高濃度的平衡狀態(tài)。使這部分發(fā)酵液與底部發(fā)酵液進行質(zhì)量交換。即進行對流傳質(zhì)，增加下部發(fā)酵液中色素、單寧的濃度，使上部發(fā)酵液中的色素、單寧等物質(zhì)濃度低于原來的濃度，保持動態(tài)平衡。這樣才能提高浸漬速率。在一定的時間內(nèi)盡可能多地浸取增加葡萄酒風味的物質(zhì)。紅葡萄酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)形式較多。主要有斜底罐、錐底罐、臥式旋轉(zhuǎn)發(fā)酵罐、臥式帶攪拌器發(fā)酵罐、多功能發(fā)酵罐等。2.2.1斜錐底發(fā)酵罐斜錐底發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)如圖2所示。由簡體、斜錐罐底、封頭、外夾層換熱器等組成。此發(fā)酵罐沒有機械攪拌裝置，色素的提取靠發(fā)酵液的密度差引起的自然對流產(chǎn)生的擴散作用以及CO2氣體對液體的推動力引起的流體流動實現(xiàn)：此外在出酒口外接泵，從底部抽出適量葡萄汁噴淋葡萄皮帽，靠外界引起的流體的流動產(chǎn)生的強制對流。皮渣的排除是靠重力的作用。沿斜錐面下滑。能降低排渣勞動強度。2.2.2錐底發(fā)酵罐錐底發(fā)酵罐由筒體、錐底、封頭、換熱器、排渣螺旋、循環(huán)泵等組成，如圖3。循環(huán)泵在需要循環(huán)時開啟，通過噴淋器將發(fā)酵液噴淋在葡萄皮渣表面。通過噴淋改變色素、單寧的物質(zhì)的濃度分布。有利于浸漬，避免了采用機械攪拌可能出現(xiàn)的把劣質(zhì)單寧浸出的情況；同時在噴淋中液體與空氣接觸帶人一定量空氣，提供酵母所需的氧；還可通過循環(huán)的葡萄汁散發(fā)部分發(fā)酵熱。在罐的下部錐底內(nèi)設(shè)有排渣螺旋，實現(xiàn)機械出渣。2.2.3自動循環(huán)發(fā)酵罐自動循環(huán)發(fā)酵罐為立式結(jié)構(gòu)，由罐體、篩形壓板、排氣管、循環(huán)裝置、換熱器等組成體，如圖4。在罐體偏上部位設(shè)置帶孔壓板。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2氣體引起發(fā)酵液體積膨脹，壓板能將浮起的葡萄皮壓在下面。發(fā)酵液從壓板篩孔中上溢，液面高度超過壓板位置，皮渣在發(fā)酵過程中浸沒于發(fā)酵液中，不僅能充分浸漬果皮中色素、優(yōu)質(zhì)單寧，還可避免由于葡萄皮與空氣接觸、頂部果皮處于非浸沒狀態(tài)而導(dǎo)致被細菌感染的情況發(fā)生。在罐下部設(shè)有循環(huán)倒罐用的泵。發(fā)酵過程中葡萄皮體積約占整個發(fā)酵體積的1／3，處于壓板下葡萄皮阻礙CO2氣體的逸出。在罐體中心設(shè)置一排氣管，用來排除發(fā)酵過程產(chǎn)生的CO2氣體，保證發(fā)酵的正常進行。酵母需要適量的氧，為此進行定期循環(huán)。在罐底及罐頂各設(shè)一循環(huán)口，兩個循環(huán)口之間用泵和管子聯(lián)接起來，構(gòu)成循環(huán)裝置。排氣管管內(nèi)沒有葡萄皮，將循環(huán)口管伸人排氣管內(nèi)部，可防出液管口被葡萄皮堵塞。發(fā)酵結(jié)束，葡萄汁從罐底循環(huán)口放出。2.2.4Vaslin旋轉(zhuǎn)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)發(fā)酵罐為圓柱形，軸線水平放置，罐體封頭部分為無折邊球形封頭。整個內(nèi)壁進行拋光處理。采用無級變速傳動，通過鏈輪帶動罐體轉(zhuǎn)動，罐體在2～3轉(zhuǎn)／分內(nèi)可調(diào)。罐體可正反旋轉(zhuǎn)。進料口和出料口與罐體連成一體，由4只滾輪托架支撐。罐內(nèi)沿全長焊有單線螺旋，接近罐前部為雙線螺旋，焊接在罐體內(nèi)壁上的帶狀螺旋隨罐體轉(zhuǎn)動時對物料產(chǎn)生攪拌作用，加強色素、單寧等物質(zhì)的擴散；當罐體正反旋轉(zhuǎn)時，螺旋對皮渣起輸送和翻拌作用。罐體下半部裝有過濾篩網(wǎng)，使自流酒與皮渣分離經(jīng)出酒口流出，皮渣在螺旋作用下經(jīng)出料口排出。用內(nèi)置盤管式換熱器冷卻；浸漬結(jié)束，旋轉(zhuǎn)體罐排渣。這種發(fā)酵罐罐體及物料轉(zhuǎn)動，動力消耗較大。2.2.5COSVAL型發(fā)酵罐罐體為圓柱形，罐體靜止，軸線水平放置，罐內(nèi)按螺旋線排列槳形攪拌葉片，采用外夾套式冷卻。通過攪拌葉片旋轉(zhuǎn)對物料的攪拌作用，加強色素、單寧等物質(zhì)的擴散；浸漬結(jié)束，攪拌葉片旋轉(zhuǎn)出渣。由于罐體靜止，動力消耗少。2.2.6多功能發(fā)酵罐主要有罐體、罐內(nèi)兩側(cè)有鏈條，鏈輪、前導(dǎo)軌、后導(dǎo)軌、活動導(dǎo)軌；橫置于罐內(nèi)數(shù)根刮杠互相平行，在鏈條的帶動下低速運動，對物料攪拌，加強色素、單寧等物質(zhì)的擴散及自流酒分離后的刮渣、排渣；罐內(nèi)兩側(cè)各有兩個板式換熱器；罐體下部斜面及底面設(shè)有分離篩板。2.2.7Ganimcde發(fā)酵罐Ganimcde發(fā)酵罐是新型發(fā)酵罐，其結(jié)構(gòu)特點是在發(fā)酵罐中間有一個大的錐臺形隔板。連通錐形隔板上下腔有旁通閥。進料時關(guān)閉旁通閥。當人罐醪液達到最高液位時，關(guān)閉的旁通閥阻止了隔板下腔的空氣排到上腔。隔板與罐壁間是空的。液位升高。皮渣浮在表面隨著發(fā)酵過程葡萄醪汁中的糖轉(zhuǎn)化為乙醇同時．產(chǎn)生大量的CO2積聚在隔板下腔與罐壁間的空間，聚滿后CO2只能通過錐臺形隔板中心孔升到醪液表面逸出。此時打開旁通閥，大量的CO2氣柱沖人發(fā)酵醪，發(fā)酵醪立即占據(jù)原來被CO2所充滿的空間，同時CO2氣柱對頂部果皮形成攪拌作用，防止形成皮蓋，液位迅速降低約一米左右。這時關(guān)閉旁通閥，隨著發(fā)酵的進行，CO2不斷重新積聚在隔板下腔，液位升高，再次打開旁通閥，發(fā)酵罐內(nèi)重復(fù)以上過程，其結(jié)果提高了色澤浸提，使葡萄皮中的色澤和芳香物質(zhì)柔和充分地提取到酒液內(nèi)。內(nèi)部不設(shè)機械裝置，結(jié)構(gòu)簡單，不需要額外動力。清洗方便。3.選取制作由以上綜合分析和實驗要求，本次實驗選擇Ganimcde發(fā)酵罐并對其進行了一些改進。鑒于發(fā)酵罐的制作工藝和實驗條件，我們對Ganimcde發(fā)酵罐進行了簡單處理使其基本滿足于實驗條件下的干葡萄酒發(fā)酵的要求。與Ganimcde發(fā)酵罐同樣，我們在發(fā)酵罐的中間設(shè)計了隔板。其不同之處在于，在隔板旁通閥的上方有加長的導(dǎo)氣管。我們希望導(dǎo)出的氣體能帶動液體劇烈攪動，從而免去機器攪拌。3.1設(shè)計圖紙如下：3.2實物如圖：3.3發(fā)酵罐的制作方法：主要材料：201不銹鋼材，針閥一個（控制氣沖），球閥一個（排氣），壓力表一個，兩個螺蓋用于進料和排渣制作工藝：焊接打磨3.4體積計算3.4.1根據(jù)設(shè)計圖紙計算將上部分看作圓柱體,下部看作圓臺,不去除內(nèi)部結(jié)構(gòu)所占的體積可得設(shè)計的體積為V=V圓柱+V圓臺=3.14×0.12×0.25+1/3×3.14×0.12×0.07－1/3×3.14×0.02352×0.0215=0.00856m33.4.2實際容積用水測得實際內(nèi)部容積為V=7.75L=0.00775m3二、干葡萄酒分析及工藝選取葡萄酒在世界上有著悠久的釀造歷史，與其他酒類不同。葡萄釀酒技術(shù)要求不高，釀造過程中一般不需要外加酵母。古籍中就有糖類發(fā)酵，有其獨特的釀造方法，其產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣不僅取決于原料品種與發(fā)酵菌種，也因操作工藝、釀造管理而不同。1.葡萄和葡萄酒的化學成分1.1.葡萄及其成分葡萄的果穗包括果梗(占4％～6％)和果實(94％～96％)。1.1.1.果梗葡萄果梗中富含單寧、苦味樹脂、鞣酐等物質(zhì)。葡萄帶梗發(fā)酵，常使酒產(chǎn)生過重的澀味，且使酒度稍微降低(平均下降0.2～0.4g／L)。同時果梗的存在也會使果汁水分增加3％～4％，由于弊多利少，一般都不采用帶果梗發(fā)酵。但在壓榨時，果梗的存在也有使果汁易于流出和積壓的好處。1.1.2.果實葡萄果實由果皮(占6％～12％)、果核(籽)(2％～5％)和果肉(漿液)(83％～92％)3部分組成。果皮：含單寧和花青色素，對釀紅葡萄酒很重要。通常果皮黃綠色的葡萄宜做白葡萄酒．藍黑色、紫色或紫紅色葡萄帶皮發(fā)酵宜做紅葡萄酒。果核：壓碎的果核成分在發(fā)酵中會影響產(chǎn)品質(zhì)量，因而葡萄破碎時應(yīng)防止壓碎果核。果肉和汁：即葡萄漿。其中含有水分(65％～80％)、還原糖(15％～30％)及其他成分，包括酸、含氮化合物、果膠質(zhì)、無機鹽等(5％～6％)。1.2.葡萄酒的主要化學成分葡萄酒的化學成分非常復(fù)雜，包括醇類(如乙醇、異戊醇等)、甘油、醛類、酯類、酸類、糖類、果膠質(zhì)、含氮化合物、單寧、色素、礦物質(zhì)以及維生素等。有關(guān)資料報道，通過生化分析，僅葡萄酒芳香成分已清楚的就多達156種。2.干葡萄酒的分類及區(qū)別干葡萄酒由于完全來自于葡萄，其含有許多來自葡萄的營養(yǎng)成分。葡萄酒中含有成分達600多種，除去酒精和水外，還含有糖、蛋白質(zhì)、無機鹽、微量元素、有機酸、果膠、各種醇類及多種維生素。2.1.干葡萄酒的分類一般將葡萄酒分為干型和甜型兩種。葡萄經(jīng)發(fā)酵釀制的原酒，其自然含糖量在0.5%以下，不加白糖，即稱為“干型酒”；在干型酒中另加白糖，使其含糖量增至1.5%以下，則稱為“半干酒”；另加白糖使之含量增至5%以下，即稱為“半甜酒”；另加白糖達到5%以上的，就稱為“甜型酒”。根據(jù)標準，干葡萄酒是指含糖(以葡萄糖計)小于或等于每升4克，或者當總糖與總酸(以酒石酸計)的差值小于或等于每升2克時含糖最高為每升9克的葡萄酒；半干葡萄酒是指含糖大于干葡萄酒，最高為每升12克，或者當總糖與總酸的差值小于或等于每升2克時含糖最高為每升18克的葡萄酒；半甜葡萄酒是指含糖大于半干葡萄酒；最高為每升45克的葡萄酒;甜葡萄酒是指每升含糖大于45克的葡萄酒。2.2.干紅葡萄酒與干白葡萄酒的區(qū)別2.2.1.釀造工藝上“干紅”是用皮紅肉白或皮肉皆紅的葡萄,連皮帶籽混合發(fā)酵而成。在發(fā)酵過程中，酒精發(fā)酵作用和固體物質(zhì)的浸漬作用同時存在，前者將糖轉(zhuǎn)化為酒精，后者將固體物質(zhì)中的丹寧、色素等酚類物質(zhì)溶解在葡萄酒中。因此，紅葡萄酒的顏色、氣味、口感等與酚類物質(zhì)密切相關(guān)?！案砂住笔怯冒灼咸鸦驕\色果皮的釀酒葡萄釀制。經(jīng)過皮汁分離，發(fā)酵過程中不存在葡萄汁對葡萄固體部分的浸漬現(xiàn)象。因此，“干白”只是用白葡萄汁經(jīng)過酒精發(fā)酵后獲得的酒精飲料。2.2.2.顏色上“干紅”因為是用葡萄帶皮發(fā)酵而成，酒液中含有果皮或果肉中的有色物質(zhì)，使“干紅”以紅色調(diào)為主，顏色一般呈深寶石紅、紫紅、棕紅等；“干白”是葡萄去皮發(fā)酵而成，它的顏色以黃色調(diào)為主，主要有微黃、淺黃、金黃等。2.2.3.營養(yǎng)價值上“干紅”所蘊含的維生素B、核黃素、尼克酸、泛酸和本多生酸的比例都要高出“干白”。2.2.4.賞味期上由于“干白”只用汁液釀造，其單寧的含量相對較低，而“干紅”是用果皮、果肉和汁液一起釀造，其單寧含量相對較高。“干紅”比“干白”的酒性更穩(wěn)定，賞味期也更長。2.2.5.飲時溫度上在16℃~18℃時品嘗“干紅”，可取得最好的效果；“干白”則以清涼狀態(tài)，即8℃~10℃品嘗為最佳。3.干葡萄酒的生產(chǎn)工藝葡萄酒的種類很多，其釀造工藝自然不同；不同國家或廠家因其歷史傳統(tǒng)、生產(chǎn)條件等不同，也形成了具有各自風格的釀造工藝。本文著重根據(jù)實驗介紹葡萄酒的生產(chǎn)工藝。3.1.干白葡萄酒的生產(chǎn)工藝3.2.干紅葡萄酒的生產(chǎn)工藝三、干紅葡萄酒密閉發(fā)酵及參數(shù)研究鑒于干白與干紅在發(fā)酵階段工藝相差不大，對于發(fā)酵罐的驗證用任何一種生產(chǎn)工藝都相差不大；而且市場上多以黑葡萄為主，因此為了方面有利于實驗進展，我們選取黑葡萄進行干紅葡萄酒的發(fā)酵實驗。1.材料與方法1.1.材料和儀器1.1.1原料黑葡萄（市購，經(jīng)冷凍的黑葡萄），丹寶利釀酒高活性干酵母1.1.2試劑6%亞硫酸（調(diào)酸抑菌），75%酒精（消毒），白砂糖1.1.3儀器發(fā)酵罐，手持糖度計，PHS－25型PH計，豆?jié){機（葡萄破碎）1.2.實驗方法1.2.1第一批干紅葡萄酒釀造實驗1.2.1.1.實驗流程圖裝罐調(diào)配葡萄漿葡萄預(yù)處理酵母活化發(fā)酵罐清洗裝罐調(diào)配葡萄漿葡萄預(yù)處理酵母活化發(fā)酵罐清洗1.2.1.2具體操作1.2.1.2.1發(fā)酵罐清洗制作好的發(fā)酵罐先用清水浸泡（一夜），洗凈后用配好的75%的酒精（50ml）進行罐內(nèi)消毒，1.2.1.2.2酵母活化按每公斤20mg酵母計算取160mg，并取4g白砂糖加入活化瓶中，加入蒸餾水200ml調(diào)成活化液。在32℃條件下活化2—3小時。1.2.1.2.3葡萄預(yù)處理將葡萄放在室內(nèi)解凍后放在水中浸一會5—6分鐘（禁止劇烈淘洗）；手工將葡萄去柄，去梗；用手將葡萄破開并不需壓碎，放入容積為2000ml的燒杯中。1.2.1.2.4調(diào)配葡萄漿葡萄發(fā)酵要求初次加入的葡萄漿應(yīng)為PH=4.5，糖度20.4%左右。用手持糖度計測得葡萄漿糖度為15.5%，由（X+155）／（1000+X）=0.204計算得每千克葡萄漿加X=61.56g白砂糖。因此2000ml葡萄漿約為2.3Kg需加白砂糖62×2.3=143g，6%的亞硫酸1.5ml,經(jīng)過PH鑒定PH為4—5。1.2.1.2.5裝罐由于第一次分了三次調(diào)配葡萄漿，每次調(diào)好后都應(yīng)迅速裝罐。裝罐完畢后，用酒精對加料口進行消毒。1.2.1.3日期時間溫度（℃）壓力（Mpa）備注3月22日18:00210開始發(fā)酵3月23日9:3021012:5321016:3021018:0021021:582103月24日9:3022.2011:0022.5013:3022.5015:0021.8017:3021.3020:4021.30.089放氣，由于漏氣從新密封21:4421.70測得溢出糖度為21.222:3421.3023:4322.303月25日1:0022.90.082:0022.30.1483:0022.30.1586:00230.328:00230.41放氣10:0021.40.111:3022.30.1715:30230.3516:3323.20.4放氣16:56230.1520:27230打開發(fā)酵罐測得PH=4.5，糖度為17.03月26日9:0023.80.45放氣9:1823.80.116:4023.70.45放氣16:4723.50.121:2123.80.321:24240.1544.223:21240.16放氣23:332403月27日9:4024.50.2612:5024.20.3515:0024.80.4放氣19:0024.50測得糖度為11.03月28日9:4024.20.2513:1224.10.316:3024.80.3323:1024.70.383月29日9:1724.30.45213:32240.45516:4624.30.45818:2423.80.523:1723.90.52放氣23:2023.90.43月30日9:1224.80.4517:3022.70.4623:33230.463月31日9:1024.20.4712:0023.50.4716:00220.474月1日9:3023.50.47放氣10:4023.8012:2823.80打開測得糖度為7.512:3423.804月2日9:12240647.14月5日11:36230發(fā)酵結(jié)束總時間14天平均溫度23.1總壓力2.4991.2.1.4小1.2.1.4.1二氧化碳計算從發(fā)酵開始（3月22日）至發(fā)酵結(jié)束（4月5日）用了14天，發(fā)酵結(jié)束測得發(fā)酵液糖度為8，用PHS－25型PH計測得PH=3.74。此次發(fā)酵共加入含糖量為15.5%的葡萄7Kg，加入白砂糖0.429Kg，加入6%亞硫酸（H2SO3）4.5ml。粗略算的發(fā)酵液中總糖量為7×15.5%+0.429=1.514Kg，由C6H12O6=2C2H5OH3+2CO218092881.514Kg0.774Kg0.740Kg可以算得二氧化碳為740g即16.823mol根據(jù)發(fā)酵罐實際體積進行理論計算二氧化碳的壓強：發(fā)酵罐總?cè)莘e為V=7.75L=7.75×0.001m3=0.00775m3，當初裝完葡萄漿后大約留有一定集氣空間為：V0=7.75×10-3－6×10-3=1.75×10-3m3，發(fā)酵過程的平均溫度T=23.1℃。由PV0=nRT可以算得理論產(chǎn)生的二氧化碳總壓強P=nRT/V0=（16.823×8.315×23.1）/（1.75×10-3）=1.85MPa在實際發(fā)酵過程中產(chǎn)生了2.499Mpa的二氧化碳比理論多了35.1%，主要是因為我們都采用了估計而沒有實際測量。1.2.1.4.2第一次發(fā)酵結(jié)束測得濕渣重量為1.132Kg，并將濕渣在室內(nèi)晾干測得干重為138g，由此計算濕渣含水量為（1132－138）/1132=87.8%1.2.2第二批干紅葡萄酒釀造1.2.2.1實驗流程圖發(fā)酵罐發(fā)酵罐1ml亞硫酸1Kg葡萄漿2Kg葡萄漿3ml亞硫酸1ml亞硫酸1Kg葡萄漿2Kg葡萄漿3ml亞硫酸葡萄汁葡萄汁酵母活化液2.709Kg葡萄汁葡萄汁酵母活化液2.709Kg葡萄漿酵母活化液酵母活化液1.2.2.2具體操作具體操作同1.2.1.2，此次共加葡萄5.709Kg，由于相對較少，需要將葡萄漿加水調(diào)至6.5Kg（總發(fā)酵初始重量）。按葡萄含糖量15.5%，初發(fā)酵含糖量20.4%，可計算應(yīng)加蒸餾水349.9g，白砂糖441.1g。酵母活化的過程中，按照第一次實驗數(shù)值，本次應(yīng)加酵母130mg與3g白砂糖并加蒸餾水調(diào)成200ml活化液進行活化。1.2.2.3實驗記錄日期時間溫度（℃）壓力（Mpa）備注4月12日16:1921.30開始發(fā)酵4月13日9:4124.8015:0625.3018:1024.8021:4324.504月14日9：46260.07511：4625.50.17513：4625.50.2515：2825.50.347223.215：5125.50.3516：35260.3816：55260.417：54260.4519：1025.90.520：2025.90.5521：4125.90.6放氣22：4125.80.054月15日9：2625.30.610：40250.6512：0526.30.713：1526.30.7515：4526.10.816：20260.8517：40260.919：2826.10.9521：1826.11.023：0826.21.05放氣23：57260.34月16日9：4025.40.6511：2025.60.713：3526.10.7519：1026.10.921：2525.50.9523：1025.80.97放氣23：1525.80.44月17日11：0025.50.719：40250.86放氣19：43250.4748.24月18日10：0025.20.6711：2625.30.715：3225.10.7520：4025.10.823：3725.10.844月19日10：1125.40.9217：0025.40.9523：41250.994月20日9：3124.61.0250.74月21日13:5024.51.05基本停止產(chǎn)氣總時間10天平均溫度25.5總壓力3.331.2.2.4小結(jié)本次試驗采用一次性處理，先將全部葡萄處理完畢，分三次加入。并在發(fā)酵罐中完成亞硫酸的加入，最后將葡萄汁的白砂糖溶液和活化的酵母溶液混勻后倒入。如同第一次實驗，這次可計算得二氧化碳的理論生成量C6H12O6=2C2H5OH3+2CO218092880.3902Kg0.199Kg0.191Kg2.實驗現(xiàn)象在兩次的密閉發(fā)酵中，由葡萄漿到葡萄酒的形成過程都有顯著的變化。除了很明顯的，大量的二氧化碳形成外，皮渣的生成，葡萄酒色澤從最初的暗紅轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色再到進一步變淺。在產(chǎn)氣方面由圖我們也可以看出隨著溫度的升高產(chǎn)氣速率越快，發(fā)酵也越徹底。發(fā)酵結(jié)束有很明顯的白色酵母沉淀物生成和大量的皮籽皮渣，皮渣基本覆蓋在發(fā)酵液的液面，而皮籽沉淀底部。3.總結(jié)經(jīng)過這兩次實驗驗證了發(fā)酵罐的性能及優(yōu)缺點，初步達到了預(yù)期的目的。葡萄幾乎在密閉條件下進行，第一次由于檢測PH，糖度所以開啟過發(fā)酵罐。第二次，由于并沒有測太多指標，從初始發(fā)酵到結(jié)束才打開。經(jīng)過品質(zhì)比較第二次葡萄酒的口感和色澤都略好于第一次，從而說明了干紅葡萄酒在密閉條件下進行發(fā)酵的優(yōu)越性。在驗證葡萄發(fā)酵罐自循環(huán)功能方面，我們做了如下工作并取得一定成效。3.1.在沒有打開發(fā)酵罐的情況下我們做了如下驗證3.1.1旋松針閥右邊的螺帽，可以聽到漏氣的聲音，說明針閥管路并沒有堵塞，通氣順暢。3.1.2將螺帽重新旋緊后，再旋松針閥右邊的螺帽，將針閥打開有氣體泄漏的聲音，說明整個管路工作良好。3.2打開放氣閥將氣體放完，打開加了料口后，發(fā)現(xiàn)皮渣已經(jīng)堆到加料口。在打開針閥后，皮渣有明顯下降（由于發(fā)酵罐的容積有限，發(fā)酵液主要在噴氣管的下方，因此并未造成發(fā)酵液的擾動。），由此證明旁路針閥有一定的氣沖效果。四、結(jié)果討論及分析本次試驗的主要目的是為了驗證在沒有輔助動力的情況下，依靠葡萄發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳來推動發(fā)酵液的擾動以覆蓋皮渣，從而有利于色素的浸提。這樣做的目的一來可以減少能源的消耗，二來可以保證葡萄酒在密閉的條件下進行發(fā)酵減少葡萄酒的氧化和雜菌的感染機會。通過這次實驗主要是想找到一種適合家庭和企業(yè)兩用的產(chǎn)品，并能保證葡萄酒的品質(zhì)，高效的自動化水平，以達到節(jié)能減排品質(zhì)優(yōu)良的目的。在試驗的過程中，初步證明了這種發(fā)酵罐是可行的，并有一定先進性。其先進性在于①密閉發(fā)酵，避免葡萄酒的氧化和雜菌污染。②內(nèi)部自動循環(huán)，無需操作減少勞動力，利用二氧化碳的壓力進行皮渣浸提減少額外動力，提升浸提效果。第一批葡萄酒發(fā)酵壓力、溫度、時間關(guān)系圖第二批葡萄酒發(fā)酵壓力、時間、溫度關(guān)系圖從圖上我們可以看出隨著溫度的升高第二次比第一次更快地進入主發(fā)酵階段，發(fā)酵周期也比第一次有所縮短。由于不知道發(fā)酵罐的耐壓如何，第一次發(fā)酵并沒有達到最大壓力而是達到5個大氣壓就開始放氣了，第二次就升的比較高，也說明這種鋼材制作一般的發(fā)酵罐是可行的。從這次試驗中，我們也發(fā)現(xiàn)了很多不合理的地方主要是：①發(fā)酵罐比較小無法裝更多的葡萄漿，發(fā)酵罐增加的氣沖裝置由于液體不足，所以效果不是很明顯。②由于容量有限和發(fā)酵罐制作條件的限制，發(fā)酵罐的出料口設(shè)計的并不合理以致無法在發(fā)酵過程中倒出皮籽。③溫度計和酸度計沒有裝，無法時時跟蹤測量。④雖然有氣沖裝置，但沒有噴淋裝置，浸提沒有達到應(yīng)該達到的理想效果。⑤沒有壓力安全閥，在密閉的條件下多少存在安全隱患。針對以上存在的眾多的問題，大多是為了簡化實驗和制作工藝有意去除的，這些也是容易加上的比如溫度的控制，酸度的調(diào)節(jié)等，現(xiàn)在都有成熟的工藝。在這些問題當中，發(fā)酵罐的自循環(huán)工藝與設(shè)計還需要很多改進。經(jīng)過討論，下次實驗發(fā)酵罐進行如下改進與設(shè)計，其如下圖：活板篩板酒液出口出渣口活板篩板酒液出口出渣口五、結(jié)束語在當前日益競爭激烈的環(huán)境下，如何能更經(jīng)濟的釀造出更加完美的葡萄酒一直是業(yè)內(nèi)人士關(guān)心的問題。要解決這一問題，除了借助科學的管理手段外，人們始終把目光投向技術(shù)的革新與改造，其中，作為主要釀造工具的發(fā)酵罐一直是革新改造的重點。目前，國內(nèi)已采用的不銹鋼發(fā)酵罐大體分為三種，即自制的普通斜體罐、引進技術(shù)制造自動溫控臥式旋轉(zhuǎn)罐和立式罐。在國外葡萄酒生產(chǎn)國，這三種類型的發(fā)酵罐也仍在使用。這三種發(fā)酵罐，每一種都曾有過輝煌的年代，較之以往都體現(xiàn)了技術(shù)的先進性。然而，隨著科技的進步以及人們不斷的探索和實踐，這三種發(fā)酵罐各自的缺點也被人們所發(fā)現(xiàn)并以更新的技術(shù)所逐漸替代。斜底發(fā)酵罐的優(yōu)點是造價低廉，對機械裝置依賴性較低，但其缺點也是顯而易見的。首先，是缺乏行之有效地浸提手段，盡管已做了種種改進，結(jié)構(gòu)上的局限仍然存在。發(fā)酵啟動之前，由于葡萄漿中固體與液體尚未分離，沒有相應(yīng)的手段對果醬實施攪動：在發(fā)酵過程中，有些罐雖配有流體緩沖式旋轉(zhuǎn)噴頭，但由于與之配套的循環(huán)泵無防阻塞功能而需借助篦子，為此，流量的損失影響了對皮蓋的噴淋效果及浸出物的融合：另外，還有在罐體上部裝壓板，這雖能使皮蓋浸入葡萄汁中，但由于皮蓋沒有受到任何擾動和沖擊，其浸出物也不能溶于酒液中。至于開放式循環(huán)，雖可提高浸提效果，但過度氧化的危險卻很難控制，其危害是不言而喻的。其次，葡萄籽不能提前分離排出，使得其內(nèi)含的收斂性單寧較多進入酒體：再則，斜底發(fā)酵罐需要有人工在下入口出渣，不僅勞動強度高，而且皮渣內(nèi)酒汁受到污染和過度氧化問題也會影響酒的質(zhì)量。立式溫控發(fā)酵罐