文|好酒地理局研究员 彭丹
杉木甑子架在铁锅上,锅底水沸,蒸汽穿过甑底孔隙,把米饭蒸得松软,这场景在中国西南地区还能见到。
有好菜时,才值得大费周章煮一顿甑子饭。
与此同时,白酒酿造车间里,不锈钢甑桶上方的机械臂正精准撒料,蒸汽从酒醅中带出酒精和芳香物质,经冷凝后变成原酒。
甑,人类最早利用蒸汽加工食物的工具之一,也是世界上结构最简单的蒸馏设备之一。
小甑蒸饭,大甑蒸酒。
同一种器具,可以填饱人类的肚子,也能愉悦人们的精神。
甑是什么?
甑是什么?《说文解字》的解释是:“甑,甗也,一曰穿也。”穿就是孔。甑的核心特征,就是底部有孔。
有孔,蒸汽才能穿过。蒸汽温度高于沸水,穿透力更强,能把食物蒸熟而不是煮熟。蒸出来的饭,含水量均匀,颗粒分明;蒸出来的菜,营养成分流失更少。今天我们觉得蒸是理所当然的烹饪方式,但在先民发明甑之前,人类只能烤或煮。
考古发现最早的一批甑,出土于河南裴李岗文化遗址,距今9000年到7000年。
那时候的甑是陶制的,形态简单,就是钵、罐、盆之类的器物在底部钻几个孔。有的甑底钻一个孔,有的钻多个孔。先民在使用中发现,多个孔分布均匀,蒸汽流通顺畅,蒸制效率更高。单孔甑慢慢被淘汰,多孔甑成了主流。
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▎新石器时代中原龙山文化时期的陶甑 图源@视觉中国
陶甑不能直接接触明火,需要架在釜或鼎上面,釜或鼎里煮水,蒸汽上升进入甑体。这就是早期甑与甗的关系。甗是甑和鬲的组合体,下层鬲煮水,上层甑蒸食物,连成一体。
商周时期,青铜甗大量出现,作为蒸食器,也作为祭祀礼器。
河南安阳殷墟妇好墓出土过一件青铜汽柱甑(“好”汽柱铜甑形器),设计相当巧妙。甑底中央竖立一根中空的花柱,柱顶和柱身有镂孔。蒸汽从底部进入中空花柱,从镂孔喷出,直接加热食物。有学者称它为最早的汽蒸铜锅。
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▎河南安阳殷墟妇好墓出土的“好”汽柱铜甑形器 图源@河南博物院
3000多年前,工匠已经掌握了利用蒸汽定向加热的技术。
秦汉以后,铁器普及,甑的材质和形态进一步丰富。铁甑导热更快,但容易生锈。木甑、竹甑在南方流行,取材方便,还有木香和竹香。四川盆地的杉木甑子,选用结节少的杉木,拼板用竹钉连接,不用铁钉,避免金属异味,此外甑底还是活动的,方便清洗。甑身外侧会箍一圈竹条,防止变形。
这些细节说明,古人做一件炊具,考虑的不只是能用,还要好用、耐用。
饭甑和酒甑的分化,发生在元代以后。
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图源@江小白
蒸馏酒技术成熟,白酒生产从发酵走向蒸馏。甑被引进酿酒车间,承担起提取酒精和风味物质的任务。饭甑继续留在厨房,形态变化不大。酒甑逐渐变大,材质除了木头还有不锈钢,结构也从简单的蒸锅演变为包含底锅、甑箅、桶身、甑盖的蒸馏系统。
同一件器具,走向了不同的方向。
风味的炼金炉
在酒甑里走过一遭,酒才能成为酒。
生香靠发酵,提香靠蒸馏,酒甑所承担的蒸馏环节,是酒体风格、酒体品质的决定性环节。
酒甑也称甑桶,圆台形,上口比下口大一圈。这种形状不是随便选的。甑桶底部通入蒸汽,蒸汽上升穿过酒醅层。靠近桶壁的路径短,阻力小,蒸汽容易从边缘穿出,形成甑边效应。圆台形缩小了上口与下口的差距,在一定程度上能缓解边缘蒸汽优先通过的问题。
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▎在传统固态发酵的白酒生产中,甑是蒸馏器中非常关键的一个单元,习惯称之为甑桶,沿用千年的甑桶,是中国独有的。图源@泸州老窖
酒醅装入甑桶后,蒸汽从底部上升,穿过酒醅颗粒间的空隙,把酒醅中的酒精和风味物质带出来。这个过程不是一次完成,而是多次汽化与冷凝的循环。下层酒醅中的乙醇蒸汽上升,遇到上层温度较低的酒醅,部分冷凝,随后又被上升的蒸汽再次汽化。
每一层酒醅都在进行这种交换,酒精浓度逐层提高,风味物质也在这一过程中被反复提取。
白酒中的风味物质有两千多种,占总重量的百分之二左右。就是这百分之二,决定了白酒的香型、风格和品质。酯类提供香气,酸类调节口感,醇类带来甜味,醛类影响香气的协调性。
不同的上甑条件——甑桶是什么材质、甑桶的大小、蒸汽压力多大、酒醅铺多厚、上甑速度多快——会影响这些物质在不同时间段的馏出量。
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制图@好酒地理局
传统酿酒师傅不懂这些化学名词,但他们通过上千年的实践,总结出一套规则:探汽上甑,轻撒匀铺,并得到一套通用的六字准则——轻、松、薄、准、匀、平。
探汽上甑的意思是,蒸汽冒到哪个位置,就往哪个位置铺酒醅。蒸汽穿出酒醅表面的地方,说明这一层酒醅已经完成传热,需要覆盖下一层。
轻撒匀铺要求酒醅撒得松散、均匀,不能压得太实,也不能厚薄不一。压得太实,蒸汽穿不过去,形成压汽;铺得太薄,蒸汽从薄弱处集中穿出,形成跑汽。无论是压汽还是跑汽,都会降低蒸馏效率,影响出酒率。
这套规则从实践而来,代代相传。到了现代,研究人员用温度传感器和色谱分析来验证这些规则背后的原理。
上甑的技艺与科学
传统酿酒车间里,上甑有两种手法:回马上甑和砍砍上甑。
平时见到的,基本都是回马上甑,其操作方式是,上甑工人一手为轴,另一手画圆,双手控制簸箕连续沿甑壁画圆式移动。酒醅在离心力和重力作用下,从簸箕前端均匀甩出,以圆面形式铺撒在糟面上。这种手法让酒醅落点精准,铺撒均匀。
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▎回马上甑 图源@泸州老窖
砍砍上甑,是指工人双手握住簸箕,向甑桶内斜劈或翻转,酒醅以扇面形式铺开。通过不断移动上甑位置,逐步覆盖整个糟面。这种手法对工人力量的要求更高,出手力度差异较大,酒醅在甑桶中的疏松度差异也更大。
在《上甑方式对浓香型白酒发酵酒醅固态蒸馏效果的影响》一文中,比较了两种手法的蒸馏效果。实验采用同一窖池的母糟,由同一位有10年经验的师傅分别用两种手法上甑,每种手法做三次平行实验。
结果显示,回马上甑馏出的头酒酒精度为74.99%vol,显著高于砍砍上甑的70%vol。回马上甑的头酒产量和二段酒产量分别为3.12公斤和37.34公斤,砍砍上甑分别是2.63公斤和27.53公斤。单甑总产量,回马上甑为59.5公斤,砍砍上甑为54.7公斤。
风味物质方面,回马上甑馏出的二段酒中,己酸乙酯含量为4.11克/升,砍砍上甑为3.11克/升;乳酸乙酯含量回马上甑为1.45克/升,砍砍上甑为1.85克/升。回马上甑实现了增己降乳。感官品评中,回马上甑的二段酒得分95分,酒体爽净、回味悠长;砍砍上甑的酒样因酸酯比偏高,出现酸涩感。
总结起来就是,回马上甑的薄层提馏效果更好,风味物质提取效率更高。
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图源@泸州老窖
上甑过程中,有很多因素会影响酒体品质。
蒸汽压力和上甑速率是影响蒸馏效果的两个关键参数。蒸汽压力越大,酒醅温度上升越快,但压力过大时蒸汽流速太快,乙醇蒸汽在甑桶内停留时间过短,出酒量可能会下降。上甑速率快,每层酒醅铺得较厚,装甑时间短,酒醅压得紧实,蒸汽通过的阻力增大,出酒量也会下降。
不同风味物质对温度和压力的响应也不同。《不同上甑条件对浓香型白酒乙醇及风味物质馏出的影响》中的实验表明,增大蒸汽压力有利于乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙缩醛的馏出,而降低蒸汽压力有利于己酸乙酯、丁酸乙酯的馏出。
浓香型白酒追求增己降乳,即提高己酸乙酯含量、降低乳酸乙酯含量,所以在实际操作中,低压、缓火蒸馏更符合这一目标。
酱酒蒸馏过程则呈现明显的三阶段特征:缓慢预热、快速升温、高温维持。底层酒醅直接接触蒸汽,升温最快;上层酒醅需要等待蒸汽穿透多层酒醅,升温最慢。轮次越高,酒醅升温越慢,温度峰值达成时间越长,这与酒醅中淀粉含量的消耗和酒醅黏性的变化有关。
此外,酱香型白酒采用高温馏酒,蒸汽压力控制不当会带来一个具体问题:糊味。蒸汽压力、底锅加水量,都是控制糊味的关键。
__IMG_13__摄影@好酒地理局
上甑高度也会影响蒸馏效果。酱香型传统车间的最佳上甑高度为75到80厘米,此时出酒率最高,原酒感官品评均为优级。机械化车间的最佳高度为65到70厘米,超过这个范围,尾酒味出现频率明显增加。出酒率随着上甑高度增加呈现先升后降的趋势,高度过低降低单甑产量,高度过高则底部糟醅蒸煮时间过长,基酒容易出现糟糊味。
香型之间的上甑差异,归根结底来自工艺目标的不同。浓香型追求窖香浓郁,主体风味物质是己酸乙酯,需要在蒸馏中尽量保留。酱香型追求酱香突出,风味物质更复杂,高温馏酒有助于某些吡嗪类物质的生成。
相同的甑桶,不同的控制策略,出来的是完全不同的酒体。
机器人如何接手?
“轻、松、薄、准、匀、平”,看起来只有简单的六个字。但做到这六个字,却至少需要几年的工夫。
填满一口甑,酿酒师傅要担起撮箕数百次,一撮箕要抛洒2-3次,单这一个动作,就能重复几十年。一名上甑工人,需要5年左右才能熟练掌握技艺。
而上甑过程中,工人长期在高温高湿环境中作业,体力消耗极大,腰椎损伤常见。即便经验丰富,连续作业数甑之后,动作精度也会下降。
上甑机器人由此进入酒厂,这也是自动化酿造最早研究的部分。
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▎如今,上甑机器人已经可以完美模拟传统人工上甑工艺。图源@国台酒
在国际液态法蒸馏行业,伏特加、威士忌、朗姆酒、白兰地等酒类的自动化生产已经相当成熟,但是白酒酿造工艺更为复杂,固态蒸馏技术的自动化、智能化发展在近几年才有普遍成果,基于各种技术的上甑机器人逐步在各个酒厂投入使用。
一开始出现的,是以通用工业机器人为基础,通过设计适合上甑工艺特点的定制化末端执行器实现自动化作业。
汾酒曾研究过通用装甑机器人在清香型白酒中的应用,试验表明,对于含水量较低、物料松散的大茬,机器人装甑的出酒率比人工装甑高出0.3个百分点,装甑时间缩短3分钟。
对于含水量高、黏性大的二茬,机器人出酒率低于人工装甑0.7个百分点,原因是钉滚打散不均匀,造成局部压汽。解决思路是开发多种模式,针对不同物料特性调节钉滚转速、皮带速度和挡板高度。大茬模式适用于松散物料,二茬模式通过提高钉滚转速、降低皮带速度来应对黏性物料。
__IMG_16__图源@迎驾贡酒
后来各种专用上甑机器人逐渐出现,这类机器人按照上甑工艺的需求专门设计,通常包含旋转机构、升降机构、输送机构和布料机构。末端布料装置能够连续供料,酒醅从进料斗进入,经过链板输送机送到前端,梳齿滚轮将酒醅打散并抛撒出去。
除了出酒率,不同的上甑机器人,对白酒基酒的微量成分也有影响。
酒鬼酒对比了两种上甑机器人对馥郁香型白酒基酒的影响。旋转型机器人模仿人工上甑的动作模式,网盘布料型机器人通过上下双层旋转叶盘把酒醅均匀铺平在甑桶内。
实验结果显示,旋转型机器人提升了基酒品质的稳定性,基酒总酸、总酯含量的波动幅度小于人工上甑。网盘布料型机器人显著提高了Z2基酒(基酒分级代号)的总酯含量,对其他风味物质的馏出也表现出正向效应。两类机器人各有优势区间。
发展至今,很多酒企都定制了符合自己工艺的上甑机器人以及配套的各项设施,自动化已经十分成熟,智能化也正在探索当中。
__IMG_17__图源@今世缘酒业
9000年过去,甑的功能在分化,形态在改变,但利用蒸汽加工食物的原理没有变。
饭甑保留了最原始的形态,在日常生活中继续使用。酒甑进化成复杂的热工设备,进入现代化工厂。
有人担心机器人上甑会让传统工艺失去灵魂,但仔细看看数据就能发现,机器人学习的是最优秀的上甑手法。
回马上甑的匀铺原理被转化为柱坐标轨迹规划算法,探汽上甑的经验被转化为红外热成像的温度阈值判断。机器人不是替代传统,而是把传统中合理的部分提取出来,变成可重复、可验证的操作参数。
从陶甑到机器人,变化的只是工具。
甑始终在为同一个目标服务:把火、水和蒸汽的能量转化为食物和酒的味道。__IMG_18__
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