作为我国白酒的典型代表，浓香型白酒占据了中国白酒市场的半壁江山，是消费者最喜爱的白酒[1]。浓香型白酒的酿造采用开放式固态发酵，其品质对极端复杂的酿造工艺具有较高的依赖性。多粮浓香型白酒的酿造对操作方式及工艺参数要求十分严格，具有劳动强度大、影响因素多及不确定性高等特性[2]。工艺的高度复杂性使优质多粮浓香型白酒在酿造过程中对工人的感官经验和操作水平具有较高的要求，这种对工人平的高度依赖性亦对其机械化和智能化酿造提出了挑战。
近年来，随着酱油、食醋等传统发酵食品工业的机械化、自动化和智能化进程不断加快，不少白酒企业也陆续开展机械化设备开发，以缓解机械化水平低、劳动强度大等问题[3-4]。然而，机械化不是对工人操作的简单替代，违背传统酿造技艺的粗放式操作往往以牺牲质量为巨大代价[5]。部分老白干型白酒和芝麻香型白酒等由于机械化装置难以模拟人工操作，难以保证拌料、摊晾、上甑等关键环节的技术要求，造成机械化和人工白酒存在较大的风味与品质差异[6-8]。也有酒企将传统工艺上向设备条件妥协，设计可自动对糟醅进行摊晾、加曲的滚筒式封闭摊晾设备，设备能回收部分摊晾后的水蒸气和热量[9]，但这些硬搅拌的方式会对多粮浓香型白酒糟醅造成一定的破坏。多粮浓香型白酒由于极为精细且复杂的工艺操作，实现其机械化是中国白酒酿造机械化的关键，对其他香型的机械化进程具有较好的推动作用，是白酒酿造的重要研究领域[10-11]。
五粮液作为多粮浓香型白酒龙头企业，一直视品质如生命地坚守传统工艺。以多粮为原料进行酿造，糟醅黏度大、入窖酸度和淀粉含量高、工艺极端复杂，这决定了多粮浓香型白酒对酿酒装备的高要求。根据“1366”工艺精髓，在弘扬历史传承的同时探索符合工艺要求的机械化、智能化装备。经过针对各个工艺细节的反复研究，在智能配料、柔性拌合、仿生翻拌摊凉、智能装甑机器人等关键酿酒工艺装备研发方面实现了重要突破，项目开发的探热上甑工艺、帘式打水工艺以及犁式柔性混料装置、柔性仿生翻拌装置等核心技术达到行业顶尖水平[12-15]。本研究旨在结合酿酒自动化生产线中在柔性仿生摊晾机应用研究过程中与传统人工生产进行对比讨论，对糟醅组分、结构及性能等所造成的影响进行多维度分析，以此为白酒酿造机械化、自动化生产提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
粮食、糠壳、曲药等生产材料：宜宾五粮液股份有限公司生产部门提供。
氢氧化钠、基准苯二甲酸氢钾、盐酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
TA.XT.Plus物性测试仪：英国Stable Micro System公司；5810R离心机：德国Eppendorf公司；FE28 pH计、JS703C电子天平：梅特勒-托利多仪器上海有限公司；柔性仿生摊晾机为定制开发的非标设备，设备结构图见图1。
图1 酿酒自动化生产线布局
Fig.1 Layout diagram of automated liquor brewing production line
1.3 实验方法
1.3.1 摊晾实验
起同层出窖糟醅混合后分作两甑，分别进行润粮、拌糠、上甑蒸酒后，随机选择一甑进行柔性仿生摊晾机机械摊晾，另一甑进行传统人工摊晾，经冷却后按照公司车间相同的工艺加入曲药拌匀，入窖发酵，即为一批次实验。
1.3.2 摊晾温度均匀性研究
摊晾完成后，在摊晾床上各随机均匀选取3个点，对人工摊晾的糟醅和柔性仿生摊晾机摊晾的糟醅的温度进行分点监测，记录温度值。
1.3.3 糟醅的理化指标分析[16]
取适量出窖糟醅样品和蒸酒摊晾后入窖糟醅样品，测定其水分含量、酸度、淀粉含量。
水分检测方法：用已烘至恒质量的坩埚称取混匀试样10 g，105～110 ℃烘3 h，取出，放入干燥器中冷却后称质量，再烘30 min，直至前后2次质量差不超过0.001 g为止，计算公式如下：
式中：f代表水分含量，%；w代表湿糟醅质量，g；w1代表烘干后糟醅质量，g。
酸度的检测方法：称取样品20 g于250 mL烧杯中，加入200 mL水搅匀，于室温下浸泡30 min，前15 min充分搅拌，后15 min静置。吸取20 mL上清液于250 mL三角瓶中，再环绕瓶壁加入约25 mL水。加入酚酞指示剂2滴，以0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至微红色为其终点，平行试验滴定允许误差不得超过0.1 mL，根据文献[16]方法计算酸度值。
淀粉含量的检测方法：称取试样10 g于250 mL三角瓶中，加入1∶4盐酸溶液，轻轻摇动三角瓶，在瓶口装上回流管，于电炉上回流水解30 min；取出，迅速冷却，并用20%氢氧化钠溶液中和至微酸性；用脱脂棉过滤，滤液定容至250 mL。用斐林试剂滴定糖液，平行试验滴定允许误差不超过0.1mL，根据文献[16]方法计算淀粉含量。
1.3.4 糟醅的感官分析
将选取的出入窖糟醅进行编号处理，请经验丰富的一线师傅从色泽、糟醅均匀度和手感等多方面对糟醅样品进行综合感官盲评。评分标准参考入窖糟醅“疏松不糙，柔熟不腻”的工艺标准，以满分5分制进行感官评分，评分标准参考表1。
表1 糟醅感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation standards of Zaopei
分值 曲药均匀度 骨力 综合手感（4～5]（3～4]曲药分布均匀，糟醅不成团曲药分布较均匀，局部略微差异骨力和回弹性均好骨力或回弹性存在瑕疵糟醅手感好，不刺手、不粘手糟醅略刺手或略粘手
续表
分值 曲药均匀度 骨力 综合手感（2～3]骨力和回弹性偏次 糟醅略显腻或略显糙，不柔熟（1～2][0～1]曲药分布较不均匀，局部差异较明显，糟醅成团曲药分布不均匀，局部差异明显，糟醅成团，不能入窖糟醅成团，曲药黏附表面，不能入窖糟醅骨力和回弹性较差，不能入窖糟醅骨力和回弹性差，不能入窖糟醅明显显腻或显糙，不能入窖糟醅糊浆、腻浆，不能入窖
1.3.5 柔性仿生摊晾机对糟醅影响的考察
硬度的测定：将摊晾前和摊晾后的糟醅各取一定量放入杯型模具中，调好工作参数，压力为10 N，工作距离为20 mm，工作模式选择系统自带的全质构TPA模式测定糟醅质构数据，并计算拌合前后骨力的差值。
水分均匀度的测定：取摊晾完成后的分布在摊晾机不同位置的未入窖糟醅样品，均匀选取3个点进行水分检测分析，考察摊晾机摊晾效果的水分均匀度。
糖化力和发酵力的测定：入窖糟投入窖池后，对每批入窖糟随机均匀选取三个点进行糖化力和发酵力检测分析，糖化力和发酵力检测方法参考文献[17]，考察摊晾机摊晾效果的均匀度。
1.3.6 数据统计分析
数据结果以“平均值±标准偏差”表示，数据处理、结果统计分析过程采用软件SPSS 19.0与Origin 8.5进行，以P＜0.05为显著差异，有统计学意义。
2 结果与分析
2.1 冷却效果及摊晾温度均匀性分析
入窖温度决定了发酵的起始温度，是白酒酿造过程中的关键性参数之一。为研究柔性仿生摊晾机的冷却效果，分别对人工摊晾和柔性仿生摊晾机摊晾的入窖糟醅温度均匀性进行比较，结果见图2。
图2 不同摊晾方式对入窖糟醅温度均匀性的影响
Fig.2 Effect of different spread drying methods on temperature uniformity of pit-loading Zaopei
“*”表示有显著性差异（P＜0.05）。下同。
由于柔性仿生摊晾机摊晾完成后要进入机器柔性仿生拌曲作业，通常要求摊晾结束时糟醅温度略高于人工摊晾结束时的温度。由图2可知，柔性仿生摊晾机摊晾完成时糟醅温度为25～26 ℃，略高于人工摊晾结束时温度（23～23.5 ℃），摊晾机可满足入窖温度的要求，仿生摊晾和人工摊晾糟醅的温度测定结果具有显著性差异（P＜0.05）。经柔性仿生摊晾机摊晾后，入窖温度均匀性和人工摊晾的温度均匀性基本一致。
该柔性仿生摊晾机的温度均匀性远优于龙可等[21]开发的摊晾机有近7 ℃的极差范围。此外，柔性仿生摊晾机温度设置更加可控，可根据实际生产需要调节降温速度和摊晾结束时的目标温度，具有较高的灵活性。因此，柔性仿生摊晾机摊晾后的糟醅入窖温度均匀性表现较好，能满足生产需求。
2.2 不同摊晾方式对糟醅理化指标的影响
在多粮浓香型白酒发酵过程中，优质酒的产出对糟醅的理化性质及状态具有较高的要求。为更好研究引入的摊晾设备对糟醅理化性质的影响，考察出窖糟醅的理化指标及分别经人工摊晾和柔性仿生摊晾机机械摊晾后入窖糟醅的理化指标，结果见图3。
图3 不同摊晾方式对入窖及出窖糟醅理化指标的影响
Fig.3 Effect of different spread-cooling methods on the physicochemical indexes of the pit-loading and unloading Zaopei
ns表示无显著性差异（P＞0.05）。下同。
由图3可知，经柔性仿生摊晾机进行摊晾后的入窖糟醅水分、淀粉含量和酸度分别为53.92%、20.10%和1.92 mmol NaOH/10 g糟醅，而人工摊晾后的入窖糟醅水分、淀粉含量和酸度分别为54.20%、20.58%和2.07 mmol NaOH/10 g糟醅，各组间结果无显著性差异（P＞0.05）。结果表明，本研究所引入的柔性仿生摊晾机不会对糟醅的理化性质造成明显破坏。此外，王轩等[18]的研究报道表明，机械化酿造中入窖酒糟水分、淀粉及酸度等指标均符合生产工艺要求，反而人工酿造中多项指标略高于生产规定。由此可见，对于酿酒这种受系统性复杂原因影响的生产而言，机械设备的应用对各企业酿造生产的利与弊影响存在不确定性，这与企业自身的生产水平、工艺特点及摊晾机结构等诸多因素相关。
2.3 不同摊晾方式对糟醅感官评价和硬度的影响
优质白酒的酿造依靠匠人匠心优势，与酿酒技师对传统酿造技艺的理解和把控密不可分。当前，优质白酒酿造企业对酿造过程特别是对糟醅的处理过程坚持“感官为主，理化为辅”的原则。因此，特邀请4名经验丰富的酿造技师通过盲评的方式，分别对经柔性仿生摊晾机和人工摊晾后的入窖糟醅进行感官评价，结果见图4A，同时以质构仪测定了摊晾前后糟醅硬度的变化情况，结果见图4B。
图4 不同摊晾方式对入窖糟醅感官（A）及硬度（B）的影响
Fig.4 Effect of different spread-cooling methods on the sensory (A)and hardness (B) of pit-loading Zaopei
总体上，两种摊晾方式处理的糟醅均符合五粮液入窖糟醅“疏松不糙，柔熟不腻”的工艺要求[19-20]。由图4A可知，经柔性仿生摊晾机的入窖糟醅在曲药均匀度、骨力和综合手感的满意度平均值分别为4.20分、3.83分和3.66分，经人工摊晾的入窖糟醅相应得分为4.00分、4.33分和3.83分，结果无显著性差异（P＞0.05）。柔性仿生摊晾机摊晾的糟醅已接近人工摊晾，优于一些已有研究报道[21-23]。由图4B可知，手工摊晾的不同层次糟醅的硬度与柔性仿生摊晾机摊晾的糟醅硬度无显著差异（P＞0.05）。开放式固态发酵受环境因素影响较大，且糟醅具有不均相性，因此不同批次、不同窖池、不同层次的糟醅特性不同，摊晾工艺参数也需进行微调。在实际生产中，可根据糟醅特性及生产需求对柔性仿生摊晾机进行调试并建立模型，可有效避免人工摊晾拌曲时受操作者技艺水平、体力等因素的影响。这要求在未来的实践中不断进行总结归纳，不断改进和优化机械结构，基于大数据分析设计出针对性强、智能化程度高的机械处理装备[24]。
2.4 不同摊晾方式对糟醅水分均匀度影响的研究
水是微生物生长繁殖的关键性因子，在入窖糟醅中水分的均匀度对发酵的正常进行具有水分重要的意义。经对人工摊晾和柔性仿生摊晾机摊晾后未入窖糟醅的水分含量进行检测，结果见图5。
图5 不同摊晾方式对糟醅水分均匀性的影响
Fig.5 Effect of different spread-cooling methods on the water uniformity of Zaopei
由图5可知，经使用柔性仿生摊晾机进行摊晾后，同一批次糟醅间水分含量和人工摊晾的糟醅水分含量基本一致，水分含量为56%～58%，且无显著性差异（P＞0.05）；在入窖糟醅的水分分布均匀度上，仿生柔性摊晾机摊晾不同位点的糟醅水分含量差异性也可满足人工摊晾的工艺需求。
2.5 不同摊晾方式对糖化力、发酵力均匀度影响的研究
白酒固态酿造是边糖化边发酵的过程，糖化力与发酵力的均匀度对发酵的进程具有十分重要的意义。此外，糖化力与发酵力的均匀度也反映了加曲拌和的均匀性。对入窖糟醅发酵力与糖化力进行测定，结果见图6。
图6 不同摊晾方式对入窖糟醅糖化力（A）和发酵力（B）的影响
Fig.6 Effect of different spread-cooling methods on saccharification power (A) and fermentation power (B) of pit-loading Zaopei
由图6A可知，经两种方式进行摊晾的入窖糟醅糖化力均为13～16 mL/（g·72 h），不同位点的糖化力均匀度较好，两种操作方式条件下的糖化力结果无显著性差异（P＞0.05）。表明摊晾结束后设备拌曲的均匀性和人工操作一致。由于人工摊晾和柔性仿生摊晾机摊晾的糖化力一致，说明试验甑和对比甑所加曲药的均匀性较好。由图6B可知，人工摊晾入窖糟醅发酵力为250～400 mg/（g·h），显著高于柔性仿生摊晾机摊晾入窖糟醅的发酵力（200～260 mg/（g·h））（P＜0.05）。推测糟醅发酵力的降低可能与设备材质有关，人工摊晾时摊晾床为竹制品，长年累月附着酵母菌；而柔性仿生摊晾机采用不锈钢材质，表面光滑且链扳需每天进行清洗，不利于酵母菌得吸附与繁殖[25-27]。此外，由于多粮浓香型白酒发酵期较长，发酵力的降低或有利于风味物质的积累，对产酒质量的影响需进一步研究。
3 结论
通过柔性仿生摊晾机摊晾和传统人工摊晾两种糟醅摊晾方式对白酒酿造糟醅影响的对比研究，主要得出以下结论：柔性仿生摊晾机在白酒酿造生产中具有较大的应用潜力；柔性仿生摊晾机摊晾后的水分含量、曲药和入窖温度等指标的均匀性要略优于人工摊晾；经柔性仿生摊晾机摊晾糟醅，入窖时状态符合生产工艺要求。
机械化酿造设备的应用将大幅降低工人劳动强度和生产成本，当前已展现出较高的应用潜力。然而其存在诸如对白酒品质的影响、电耗较高等系列问题需进一步研究和改善。本研究为白酒糟醅的机械化摊晾提供了参考，对白酒机械化、自动化和智能化生产具有一定参考意义。
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