本發(fā)明涉及馬鈴薯酒釀造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝。

背景技術(shù)：

馬鈴薯比較容易糊化，漿液的流動(dòng)性能比較好，同時(shí)具備充沛的含氮物質(zhì)，所以是出產(chǎn)酒精的原料中最符合工藝要求的。

結(jié)合馬鈴薯與白酒的優(yōu)點(diǎn)來(lái)研究馬鈴薯白酒，選取馬鈴薯和玉米的混合比例，酒曲的加入量，曲料含水量，發(fā)酵時(shí)間四個(gè)因素做單因素試驗(yàn)并對(duì)產(chǎn)品的酒精度，出酒率，酸度，感官進(jìn)行測(cè)定研究；

再采用響應(yīng)面分析法設(shè)計(jì)出比較完整的馬鈴薯白酒釀造工藝，建立比較直觀的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)體系，而該評(píng)價(jià)體系與試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否能夠很好的擬合證明了釀造工藝研究中馬鈴薯白酒各步驟是否能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，從而有助于控制馬鈴薯白酒釀造生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)馬鈴薯白酒生產(chǎn)提供有力的科學(xué)理論指導(dǎo)。

于是，發(fā)明人有鑒于此，秉持多年該相關(guān)行業(yè)豐富的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及實(shí)際制作的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)及缺失予以研究改良，提供一種響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝，以期達(dá)到更具有更加實(shí)用價(jià)值性的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

本發(fā)明響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝的目的與功效，由以下具體技術(shù)手段所達(dá)成：

一種響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝，所述的響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝包括有：

1)、準(zhǔn)備馬鈴薯、玉米、安琪酒曲、活性干酵母、糖化酶等材料，氫氧化鈉、鹽酸、蒸餾水、酚酞等指示劑，以及酒精計(jì)、發(fā)酵箱、蒸酒鍋等儀器；

2）、采用馬鈴薯白酒的制作流程進(jìn)行釀造，制作工藝流程如下：

將玉米進(jìn)行反復(fù)清洗之后浸泡，之后將浸泡后的玉米進(jìn)行蒸煮，蒸煮完成后冷卻；將馬鈴薯進(jìn)行反復(fù)清洗之后蒸熟，之后將蒸熟后的馬鈴薯進(jìn)行碎泥流程，碎泥工作完成后進(jìn)行冷卻，之后將冷卻后的玉米與馬鈴薯混合后加入酵母、酒曲一糖化酶，之后落缸搭窩，然后進(jìn)行發(fā)酵流程，發(fā)酵完成后進(jìn)行蒸餾，蒸餾完成后進(jìn)行檢驗(yàn)；

3）、測(cè)試步驟2）中馬鈴薯和玉米的比例對(duì)馬鈴薯白酒的影響，加曲量（酒曲）為1%，曲料含水量為65%，發(fā)酵時(shí)間7d時(shí)，測(cè)試馬鈴薯與玉米的比例分別是0.6:1.4、0.8:1.2、1：1、1.2:0.8、1.4:0.6對(duì)馬鈴薯酒的影響，測(cè)定得出最優(yōu)的比例；

4）、測(cè)試步驟2）中加曲量對(duì)馬鈴薯白酒的影響，馬鈴薯與玉米的比例為1:1，曲料含水量為65%，發(fā)酵時(shí)間7d時(shí)，考查加曲量分別是0.4%、0.7%、1.0%、1.3%、1.6%對(duì)馬鈴薯酒影響，測(cè)定得出最優(yōu)的加曲量；

5）、測(cè)試步驟2）中曲料含水量對(duì)馬鈴薯白酒的影響，馬鈴薯與玉米的比例為1：1，加曲量1%，發(fā)酵時(shí)間7d時(shí)，考查曲料含水量分別是65%、70%、75%、80%、85%對(duì)馬鈴薯酒影響，測(cè)定得到最佳的曲料含水量；

6）、測(cè)試步驟2）中發(fā)酵時(shí)間對(duì)馬鈴薯白酒的影響，馬鈴薯與玉米的比例為1：1，加曲量1%，曲料含水量是65%時(shí)，考查發(fā)酵時(shí)間是7d、10d、13d、16d、19d對(duì)馬鈴薯酒影響，分析得出最佳的發(fā)酵時(shí)間；

7）、測(cè)試步驟2）中響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯白酒生產(chǎn)工藝的影響，以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)做響應(yīng)面優(yōu)化，以馬鈴薯和玉米的比例、加曲量、曲料含水量、發(fā)酵時(shí)間四因子為響應(yīng)變量，測(cè)定馬鈴薯白酒出酒率為響應(yīng)值，應(yīng)用design-expert.v8.0.6軟件，優(yōu)化馬鈴薯白酒的生產(chǎn)工藝。

根據(jù)box-behnken中心組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)原理，選取馬鈴薯和玉米比例（a)、加曲量(b)、曲料含水量(c)、發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)(d)對(duì)馬鈴薯白酒整體影響顯著4個(gè)因素，每一因子有3水平，用（-1、0、1）進(jìn)行編碼，試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖圖1。

進(jìn)一步的，所述步驟4）～步驟7）中酒精度測(cè)定：參照gbt10345-2007白酒分析方法；出酒率的測(cè)定：出酒率=（酒精度×出酒量）/原料的質(zhì)量；酸度測(cè)定：參照gbt10345-2007白酒分析方法；微生物指標(biāo)檢測(cè)：菌落總數(shù)：參照gb4789.2-2016菌落總數(shù)測(cè)定，大腸菌群：參照gb4789.36-2016大腸菌群計(jì)數(shù)，沙門(mén)氏菌：gb4789.4-2016沙門(mén)氏菌檢驗(yàn)。

與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相較之下，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本試驗(yàn)以馬鈴薯、玉米為原料，采用傳統(tǒng)白酒釀造工藝，通過(guò)響應(yīng)面設(shè)計(jì)分析方法，研究馬鈴薯與玉米的比例、加曲量、含水量、發(fā)酵時(shí)間四種因素對(duì)馬鈴薯白酒出酒率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明發(fā)酵時(shí)間對(duì)馬鈴薯酒出酒率影響較大，接種量與含水量的交互影響對(duì)馬鈴薯酒出酒率影響較大；

2.在(馬鈴薯與玉米總量2.0kg)馬鈴薯與玉米比例1.19：0.81、加曲量1%、含水量75.63%、發(fā)酵時(shí)間10.7d的條件下能得到較好的品質(zhì)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明box-behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素水平表格圖；

圖2為本發(fā)明馬鈴薯與玉米的比例對(duì)馬鈴薯酒的影響表格圖；

圖3為本發(fā)明加曲量對(duì)馬鈴薯白酒的影響表格圖；

圖4為本發(fā)明含水量對(duì)馬鈴薯白酒的影響表格圖；

圖5為本發(fā)明發(fā)酵時(shí)間對(duì)馬鈴薯白酒的影響表格圖；

圖6為本發(fā)明響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)分析方案及結(jié)果表格圖；

圖7為本發(fā)明方差分析表格圖；

圖8為本發(fā)明馬鈴薯與玉米的比例與加曲量對(duì)馬鈴薯酒出酒率交互影響響應(yīng)面及等高線圖；

圖9為本發(fā)明馬鈴薯與玉米的比例與含水量對(duì)馬鈴薯酒出酒率交互影響響應(yīng)面及等高線圖；

圖10為本發(fā)明馬鈴薯與玉米的比例與發(fā)酵時(shí)間對(duì)馬鈴薯酒出酒率交互影響響應(yīng)面及等高線圖；

圖11為本發(fā)明加曲量與含水量對(duì)馬鈴薯酒出酒率交互影響響應(yīng)面及等高線圖；

圖12為本發(fā)明加曲量與發(fā)酵時(shí)間對(duì)馬鈴薯白酒出酒率交互影響響應(yīng)面及等高線圖；

圖13為本發(fā)明含水量與發(fā)酵時(shí)間對(duì)馬鈴薯酒出酒率交互影響響應(yīng)面及等高線圖。

圖14為本發(fā)明馬鈴薯白酒理化指標(biāo)表格圖；

圖15為本發(fā)明馬鈴薯白酒微生物指標(biāo)表格圖；

圖16為本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)步驟2中的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面，將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，其實(shí)例顯示在附圖和以下描述中。雖然將結(jié)合示例性的實(shí)施例描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解該描述并非要把本發(fā)明限制于該示例性的實(shí)施例。相反，本發(fā)明將不僅覆蓋該示例性的實(shí)施例，而且還覆蓋各種替換的、改變的、等效的和其他實(shí)施例，其可包含在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

參照?qǐng)D1-16：一種響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝，:所述的響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝包括有：

1)、準(zhǔn)備馬鈴薯、玉米、安琪酒曲、活性干酵母、糖化酶等材料，氫氧化鈉、鹽酸、蒸餾水、酚酞等指示劑，以及酒精計(jì)、發(fā)酵箱、蒸酒鍋等儀器；

2）、采用馬鈴薯白酒的制作流程進(jìn)行釀造，制作工藝流程如下：

將玉米進(jìn)行反復(fù)清洗之后浸泡，之后將浸泡后的玉米進(jìn)行蒸煮，蒸煮完成后冷卻；將馬鈴薯進(jìn)行反復(fù)清洗之后蒸熟，之后將蒸熟后的馬鈴薯進(jìn)行碎泥流程，碎泥工作完成后進(jìn)行冷卻，之后將冷卻后的玉米與馬鈴薯混合后加入酵母、酒曲一糖化酶，之后落缸搭窩，然后進(jìn)行發(fā)酵流程，發(fā)酵完成后進(jìn)行蒸餾，蒸餾完成后進(jìn)行檢驗(yàn)；

3）、測(cè)試步驟2）中馬鈴薯和玉米的比例對(duì)馬鈴薯白酒的影響，加曲量（酒曲）為1%，曲料含水量為65%，發(fā)酵時(shí)間7d時(shí)，測(cè)試馬鈴薯與玉米的比例分別是0.6:1.4、0.8:1.2、1：1、1.2:0.8、1.4:0.6對(duì)馬鈴薯酒的影響，測(cè)定得出最優(yōu)的比例；

4）、測(cè)試步驟2）中加曲量對(duì)馬鈴薯白酒的影響，馬鈴薯與玉米的比例為1:1，曲料含水量為65%，發(fā)酵時(shí)間7d時(shí)，考查加曲量分別是0.4%、0.7%、1.0%、1.3%、1.6%對(duì)馬鈴薯酒影響，測(cè)定得出最優(yōu)的加曲量；

5）、測(cè)試步驟2）中曲料含水量對(duì)馬鈴薯白酒的影響，馬鈴薯與玉米的比例為1：1，加曲量1%，發(fā)酵時(shí)間7d時(shí)，考查曲料含水量分別是65%、70%、75%、80%、85%對(duì)馬鈴薯酒影響，測(cè)定得到最佳的曲料含水量；

6）、測(cè)試步驟2）中發(fā)酵時(shí)間對(duì)馬鈴薯白酒的影響，馬鈴薯與玉米的比例為1：1，加曲量1%，曲料含水量是65%時(shí)，考查發(fā)酵時(shí)間是7d、10d、13d、16d、19d對(duì)馬鈴薯酒影響，分析得出最佳的發(fā)酵時(shí)間；

7）、測(cè)試步驟2）中響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯白酒生產(chǎn)工藝的影響，以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)做響應(yīng)面優(yōu)化，以馬鈴薯和玉米的比例、加曲量、曲料含水量、發(fā)酵時(shí)間四因子為響應(yīng)變量，測(cè)定馬鈴薯白酒出酒率為響應(yīng)值，應(yīng)用design-expert.v8.0.6軟件，優(yōu)化馬鈴薯白酒的生產(chǎn)工藝。

根據(jù)box-behnken中心組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)原理，選取馬鈴薯和玉米比例（a)、加曲量(b)、曲料含水量(c)、發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)(d)對(duì)馬鈴薯白酒整體影響顯著4個(gè)因素，每一因子有3水平，用（-1、0、1）進(jìn)行編碼，試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖圖1。

如上述所述的響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝的較佳實(shí)施例，其中，步驟5）中溫度為5～45℃，時(shí)間為0.5～2min。

如上述所述的響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯酒釀造工藝的較佳實(shí)施例，其中，步驟4）～步驟7）中酒精度測(cè)定：參照gbt10345-2007白酒分析方法；出酒率的測(cè)定：出酒率=（酒精度×出酒量）/原料的質(zhì)量；酸度測(cè)定：參照gbt10345-2007白酒分析方法；微生物指標(biāo)檢測(cè)：菌落總數(shù)：參照gb4789.2-2016菌落總數(shù)測(cè)定，大腸菌群：參照gb4789.36-2016大腸菌群計(jì)數(shù)，沙門(mén)氏菌：gb4789.4-2016沙門(mén)氏菌檢驗(yàn)；

馬鈴薯和玉米配置比例對(duì)馬鈴薯白酒整體情況的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2，由圖2可見(jiàn)，在發(fā)酵時(shí)間、含水量、加曲量相同的條件下，當(dāng)馬鈴薯與玉米比例為0.6:1.4時(shí)馬鈴薯酒的酒精度和口感都較差，且出酒率較低。當(dāng)比例在1：1、1.2:0.8、1.4:0.6時(shí)，馬鈴薯白酒出酒率、感官、酒精度更優(yōu)，又以比例為1.2:0.8時(shí)最好。

加曲量的多少對(duì)馬鈴薯白酒的整體情況的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3，由圖3可見(jiàn)，當(dāng)加曲量在0.7%、1.0%、1.3%時(shí)，馬鈴薯白酒的口感、出酒率、酒精度較好，且酸度適中，又以加曲量是1.0%時(shí)口感、出酒率都最好。

含水量的多少對(duì)馬鈴薯白酒的整體情況的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4，由圖4中可見(jiàn)，隨著含水量的加大，馬鈴薯白酒的產(chǎn)酒量隨著增加[6]。在含水量為70%、75%、80%時(shí)發(fā)酵程度很好，酒精度高，同時(shí)出酒率也較高，其中以75%出酒率最好。

發(fā)酵時(shí)間對(duì)馬鈴薯白酒的整體情況的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5，由圖5中可見(jiàn)，在發(fā)酵時(shí)間為7d、10d、13d時(shí)總體考慮酒精度、出酒率和感官評(píng)分較好，其中10天的時(shí)候最好。

馬鈴薯與玉米的比例（a)、加曲量(b)、含水量(c)、發(fā)酵時(shí)間(d)四要素為自變量，測(cè)定馬鈴薯白酒的出酒率(y)做響應(yīng)值，做響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分析方案及結(jié)果見(jiàn)圖6。

利用box-benhnken的中心組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后利用designexpert[7]軟件對(duì)測(cè)定的馬鈴薯白酒的出酒率進(jìn)行回歸分析，所得方差分析結(jié)果見(jiàn)圖7，由圖7可知，模型pr＜0.0001＜0.05，失擬項(xiàng)pr=0.6841﹥0.05，說(shuō)明此模型與實(shí)際情況擬合良好且較為準(zhǔn)確，由上可得，可以用此模型對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果做分析和響應(yīng)值的預(yù)測(cè)。獲得馬鈴薯白酒品質(zhì)的出酒率y對(duì)自變量馬鈴薯與玉米的比例（a）、加曲量（b）、含水量（c）、發(fā)酵時(shí)間（d）的多元回歸方程：

y=29.67-0.35×a-0.12×b+0.54×c+0.64×d-0.48a×b+0.56×a×c-0.058×a×d+0.64×b×c+0.053×b×d+0.037×c×d-3.11×a2-2.12×b2-2.07×c2-1.38×d2

方程里各個(gè)項(xiàng)前面數(shù)值多少表示各個(gè)因子影響響應(yīng)值程度，數(shù)值+、-代表影響響應(yīng)值方向。此方程式說(shuō)明了馬鈴薯白酒出酒率和4個(gè)因素變量之間的線性關(guān)系是顯著的，即是可行且可靠的。

為了說(shuō)明此方程的有效性，將得到的模型通過(guò)方差分析，再通過(guò)對(duì)各因素的偏回歸系數(shù)的檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖7。d前面的系數(shù)較大，表明發(fā)酵時(shí)間影響馬鈴薯白酒出酒率顯著，交互項(xiàng)bc回歸系數(shù)比其他大，表明含水量與加曲量交互影響對(duì)馬鈴薯白酒出酒率更顯著。

因素兩兩交互作用影響馬鈴薯白酒出酒率的響應(yīng)面分析，兩因素之間的交互作用是否明顯以及程度，也能從此方程分析情況看出，根據(jù)此回歸方程，得出響應(yīng)面考查擬合響應(yīng)曲面的形狀，如圖9-13所示；bc、ac的3d曲面坡度相對(duì)更陡一點(diǎn)，等高線圖中等高線排列更密集，形狀更橢，說(shuō)明該交互作用使馬鈴薯白酒出酒率影響較大。在橢圓范圍中心，響應(yīng)值達(dá)到最大。根據(jù)圖以及方差分析，影響馬鈴薯白酒出酒率順序?yàn)?bc>ac>ab>ad>bd>cd。

把二次回歸方程求1階偏導(dǎo)，在y達(dá)到較大，可得工藝數(shù)據(jù)：馬鈴薯與玉米比例1.19：0.81、加曲量1%、含水量75.63%、發(fā)酵時(shí)間10.7d，理論出酒率為29.79。

擬合優(yōu)化的驗(yàn)證，驗(yàn)證模型是否準(zhǔn)確，做3個(gè)驗(yàn)證試驗(yàn)取平均值，平均值為29.53，與模型預(yù)測(cè)的響應(yīng)值29.79差0.26%，驗(yàn)證了此模型和真實(shí)數(shù)據(jù)兩者較好的擬合度。

在單因素試驗(yàn)的條件下，可得各因素最適條件區(qū)域，再通過(guò)響應(yīng)面法做四因素三水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化馬鈴薯白酒的出酒率，總計(jì)29組。通過(guò)響應(yīng)面分析數(shù)據(jù)，得到以馬鈴薯白酒出酒率為響應(yīng)值，以馬鈴薯與玉米的比、含水量、加曲量、發(fā)酵時(shí)間四個(gè)因子的模型，經(jīng)方差分析表明擬合較好。經(jīng)過(guò)給回歸方程進(jìn)行優(yōu)化，得到馬鈴薯白酒最佳釀造工藝條件是：馬鈴薯和玉米比例1.19：0.81、加曲量1%、含水量75.63%、發(fā)酵時(shí)間10.7d，再對(duì)所構(gòu)建的模型做實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，結(jié)果馬鈴薯白酒出酒率為29.53，與理論值29.79基本一致。

綜上所述，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。