作為具有千年歷史的傳統(tǒng)釀造酒，中國白酒顯著的感官特點就是極豐富的風味及口感，這與白酒傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式息息相關(guān)。從制曲、原料處理到窖池發(fā)酵、固態(tài)蒸餾以及儲存，每個步驟對白酒最終的產(chǎn)品質(zhì)量特點都有影響。傳統(tǒng)的自然接種、混菌自然發(fā)酵過程中相對較少的人為操作起到了過程控制中的主要控制，在此控制條件下，雖然是一個復雜的自然發(fā)酵過程，其能夠保證相對穩(wěn)定的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

 

　　然而，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式多少都會存在生產(chǎn)效率低，人工成本高，生產(chǎn)穩(wěn)定性差等問題。立足于國家加快輕工制造的智能化改造綠色制造的要求下，白酒產(chǎn)業(yè)機械化智能化改造已經(jīng)取得了一定的成果，但基本上都集中在發(fā)酵過程人工操作的機械代謝，或借鑒日本、歐洲的純菌種發(fā)酵過程控制技術(shù)，未有針對我國傳統(tǒng)混菌自然發(fā)酵，好氧厭氧并行的復雜發(fā)酵體系以及固態(tài)蒸餾體系針對性研究，缺乏基于工程學機理的高效過程控制技術(shù)，導致生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)穩(wěn)定性差、未能徹底實現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)的可控化，過程的環(huán)?；?。

 

　　針對以上情況，江南大學靳光遠博士等在前期白酒固態(tài)釀造體系工程學機理研究的基礎上，明確實際固態(tài)發(fā)酵和固態(tài)蒸餾過程工程學參數(shù)的定義與作用，基于過程控制原理科學理性設計釀造過程關(guān)鍵參數(shù)控制手段，建立高效可控的固態(tài)發(fā)酵和固態(tài)蒸餾過程控制理論機理，建立白酒發(fā)酵和固態(tài)蒸餾過程工程學研究與優(yōu)化的新思路與新方法，并結(jié)合生產(chǎn)實際操作手段建立以控溫為主，其他相關(guān)參數(shù)控制協(xié)同進行的工程學技術(shù)手段，并優(yōu)化控制方案、提高生產(chǎn)效率及白酒的質(zhì)量與產(chǎn)量的穩(wěn)定性，為徹底實現(xiàn)白酒釀造機械化、智能化、可控化生產(chǎn)提供應用層面的解決方案。

 

　　一方面，本研究在前期關(guān)于白酒固態(tài)發(fā)酵過程的研究基礎上，加入實時的參數(shù)檢測裝置檢測物理化學參數(shù)的變化，結(jié)合離線的檢測數(shù)據(jù)，對機械化發(fā)酵過程中的主要差異進行工程學描述。在此基礎上，利用檢測到的數(shù)據(jù)，通過數(shù)學建模完成發(fā)酵過程動力學描述并優(yōu)化，得到固態(tài)發(fā)酵過程工程學規(guī)律與關(guān)鍵問題。最后通過實驗手段以及數(shù)學建模兩個方面對關(guān)鍵參數(shù)進行定性以及優(yōu)化，嘗試進行過程控制，得到控制與預測方案。目前主要完成了對實際生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集及初步分析以及基于數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗模型的建立，正在進行對于實際生產(chǎn)過程的放小模擬和機理模型建立，已經(jīng)建立一套基于實際生產(chǎn)過程模型放小的模擬生產(chǎn)體系，后續(xù)將進行進一步的基于實驗室規(guī)模生產(chǎn)設備的過程控制與優(yōu)化。

 

　　另一方面，蒸汽蒸餾是一種重要的提取單元操作，可以從天然固態(tài)基質(zhì)中提取有價值的化合物。用蒸汽進行固態(tài)蒸餾可以從發(fā)酵的固態(tài)基質(zhì)中提取香氣，如中國白酒發(fā)酵的谷物。然而，固態(tài)蒸餾工藝仍是依賴經(jīng)驗技術(shù)來操作的，缺乏對蒸餾過程工程學認識。蒸餾過程依賴熱環(huán)境的支持。因此，監(jiān)測整個蒸餾過程中甑桶內(nèi)熱環(huán)境的變化，對研究其蒸餾傳質(zhì)過程有重要意義。通過熱環(huán)境監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)，蒸餾過程中甑桶內(nèi)存在梯度溫差，這一發(fā)現(xiàn)為固態(tài)蒸餾的傳質(zhì)特征分析提供了基礎。

 

　　目前已發(fā)表英文專著1章：Yan Xu, Science and Engineering of Chinese Liquor （Baijiu） - Microbiology, Chemistry and Process Technology, Springer Nature, 2022: Process Principles and Engineering of Solid-State Fermentation of Baijiu by Guangyuan Jin, Yang Zhu, Arjen Rinzema et al.）。英文文章1篇：Y Gao, S Chen, G Jin & Y Xu et al. Solvent effects and mass transfer on aroma extraction during solid-state distillation, Food Bioscience 53 （2023）。

 

　　作者 / 江南大學 靳光遠