白酒发酵的原理与时间
原创 李寻
发酵在广义上是指一切微生物通过代谢活动，使底物的物质成分和结构发生变化的过程。由此，可以说整个酿酒过程，包括制曲的糖化都属于发酵过程。白酒酿造工艺中的发酵环节只是狭义上的白酒发酵，是指将蒸好的酒醅在拌曲、堆积后，倒入窖池进行发酵的过程。有时这个过程也被理解为酒化，就是把酶解后的葡萄糖，代谢成酒精的过程。所以与白酒发酵有关的书籍和白酒从业人员，介绍白酒生产过程中的发酵环节都只是狭义上的以生产酒精为目的的白酒发酵。
白酒发酵原理主要有三部分组成：
第一部分是糖化。
中国白酒酿造原料主要是含淀粉的粮食，淀粉属于几千个单糖分子叠加成多糖分子的结构。白酒酿造过程中将淀粉降解为酵母菌可以代谢的单糖的过程叫做糖化。这一反应的化学公式如下：
淀粉分子和水分子通过淀粉酶转化为葡萄糖分子。
第二部分是酒化。
酒化就是前面所说的狭义上的白酒发酵环节，化学公式如下：
其中葡萄糖转化酒精的过程也叫EMP途径。这是酒精的生产理论公式。
糖化和酒化是酒精的生产理论，白酒生产经常引用。白酒属于复杂的混合水溶液，里面除了酒精，还有酸类、酯类、醛类、醇类、芳香类化合物、硫化物等微量成分。这些微量成分的产生机制比较复杂，目前科学认识到的主要成分的生物化学反应过程如下图。
通过现在的色谱检测，已经发现了1000多种微量成分，这些物质都是由酿酒粮食中的淀粉、蛋白质、脂肪、果胶质、纤维质、糖类等成分转化而来，未来随着检测技术的提高，可能会发现更多的物质存在。
白酒中的主要成分乙醇有生产理论支持，就是前面讲过的糖化和酒化过程，以此产生的工程应用就是酒精工艺。现在的白酒的生产理论是酒精理论，这个理论只是部分适用于白酒，只能用于解释酒精的产生过程，白酒中的其它微量成分的生物化学理论还是不完整的，其科学理论还要继续探索。因此现在白酒生产还是主要依靠传统生产积累的经验，人的感官品评、实验来摸索调整生产参数。
酒精理论无法完全解释白酒生产过程中的反应。酒精理论中酒化主要靠酵母菌，而白酒酿造中的高温大曲由于品温过高，酵母菌已经无法存活，但仍然能够出酒。研究人员发现可能有一些耐高温的细菌可以使葡萄糖类发生酒化反应，现在这类耐高温细菌的出酒率还没有可以量化的数据模型，所以还需要继续探究。
第三部分是白酒的发酵时间。
过去的基础教科书中，各种香型酒的工艺设计给出的标准发酵时间相对比较短，比如清香型白酒的发酵时间是28天；老白干香型的发酵时间是12～14天；凤香型的发酵时间是14天。在实际生产中，各酒厂都延长了发酵时间，清香型白酒延长到了40天；老白干香型延长到了一个月；凤香型也延长到了一个月。
过去的标准发酵时间主要是依靠酒精产出率得到的，当酒精产出率达到最高时，就认为酒化过程已经完成，可以进入蒸馏阶段。这样蒸馏出的酒，出酒率高，但是酒的香气口感比较欠缺，酒质不高。
下图是清香型白酒大发酵的温度变化和成分变化，图中只统计了21天的变化，缺少了7天的变化数据。其中第一天入缸时酒精只有1%，第14天酒精含量达到最高，达到12.2%。从第15天开始酒精含量持续下降，到第21天酒精含量下降到了11.4%。以此说明清香型白酒原来工艺的28天中，一半的时间就可以完成产酒过程，剩下的时间酒精却在减少，一方面是因为酒精挥发；另一方面是因为酒精被微生物代谢生成了其它物质。白酒发酵工艺中，这一过程分为产酒和生香两个阶段，现在酒厂都在延长发酵时间，其中2/3的时间是为了生香，产生更多的呈香呈味物质。由此我们说白酒是酒不是酒精，是各种复杂呈香呈味物质和乙醇形成的混合溶液。
