白酒催陈方法及白酒催陈装置

摘要

本发明公开了一种白酒催陈方法，该方法为：采用飞秒激光照射待催陈的白酒，且所述飞秒激光的能量密度不小于0.1MW/cm2。飞秒激光的能量密度在该范围内时，飞秒激光束照射白酒能够使白酒产生等离子体，由此产生大量高活性的瞬时自由基，自由基加速醇氧化成醛，醛氧化成酸，进而加速“酯化反应”，增加酒的香味。同时，自由基也可以转化杂醇等物质，进而降低酒的杂味，增加酒的口感。该白酒催陈方法催陈速度快，耗费时间短，可极大节省新酒贮存成本。本发明还涉及一种白酒催陈装置。

说明书

技术领域

本发明涉及白酒酿造陈化技术领域，特别涉及一种白酒催陈方法及白酒催陈装置。

背景技术

白酒作为我国特有的蒸馏酒，是以粮谷为原料，以大曲、小曲或麸曲及酒母为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿而成的蒸馏酒。“酒是陈的香”，优质白酒的口感及风味与老熟息息相关。

新蒸馏出来的酒一般比较辣、爆冲、带有杂味等，不醇和也不绵软，需要贮存陈放一段时间，使酒变得甘绵柔和，协调舒适，这个变化过程就是酒的老熟，也叫陈酿，自然贮存的老熟方式称为白酒的自然老熟。

由于自然老熟耗时长、投资大，成本高且经济效益低，因此人们开发出了人工“催陈”的方法，以缩短老熟期，提高经济效益。白酒人工催陈方法主要有物理法、化学法、生物法和综合法。物理催陈有一定的效果，但是这类方法工艺复杂，白酒质量一致性难控制，还可能出现负面效果，且容易返生。化学法催陈容易将杂质带入酒中，产生异味或者有害残留，破坏白酒的品质。生物法和综合法催陈所需技术难度大，工艺流程长，投资较大。

因而，开发一种白酒老熟时间短、成本低、工艺可靠且催陈效果理想的白酒陈化方法是目前本领域技术人员的重点研究方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种白酒催陈方法，以便在有效缩短白酒老熟时间的同时，还能够达到降低成本、提高工艺可靠性以及催陈效果的目的。

本发明的另一目的还在于提供一种白酒催陈装置。

为了达到上述目的，本发明第一方面提供如下技术方案：

一种白酒催陈方法，采用飞秒激光照射待催陈的白酒，且所述飞秒激光的能量密度不小于0.1MW/cm

优选地，在上述白酒催陈方法中，所述白酒为固态法白酒、固液结合法白酒或液态法白酒。

优选地，在上述白酒催陈方法中，所述飞秒激光经过二维激光振镜设备处理后形成激光扫描面，所述激光扫描面照射在所述白酒上。

优选地，在上述白酒催陈方法中，所述飞秒激光的中心波长不大于1550nm，脉冲宽度小于800fs，平均功率大于10W，单次脉冲能量大于1微焦，重复频率范围不大于5MHz，脉冲峰值功率大于1.2MW。

优选的，在所上述白酒催陈方法中，采用飞秒激光照射所述白酒之后，还包括：将所述白酒密封贮存预定时长。

优选的，所述预定时长为2～3个月。

本发明中所公开的白酒催陈装置，包括：

产生飞秒激光束的激光器；

用于传输所述飞秒激光束的传输组件；

承载待催陈的白酒的透明器具，由所述传输组件射出的飞秒激光照射在所述透明器具上，其中，所述飞秒激光的能量密度不小于0.1MW/cm

优选地，在上述白酒催陈装置中，沿所述飞秒激光束的传播方向，所述传输组件依次包括准直器、聚焦镜以及二维激光振镜，其中，由所述激光器射出的所述飞秒激光束进入所述准直器，由所述二维激光振镜射出的所述飞秒激光照射在所述透明器具上。

优选的，在上述白酒催陈装置中，所述传输组件内还设置有用于改变所述飞秒激光束传播方向的一块或多块反射镜，且所述二维激光振镜的激光出口处还设置有保护镜。

优选的，在上述白酒催陈装置中，所述透明承载器具为白酒生产线上的容酒器，所述容酒器上设置有白酒入口和白酒出口。

优选的，在上述白酒催陈装置中，还包括控制器、设置在所述白酒入口上的流量阀以及设置在所述容酒器内的酒品传感器，其中，所述控制器与所述流量阀、所述激光器以及所述酒品传感器均通讯连接，以调整所述激光器所产生的飞秒激光束的能量以及所述白酒的流量。

优选的，在上述白酒催陈装置中，所述容酒器上还设置有流量计、压力调节阀和排气孔，所述容酒器上还设置有用于监测所述白酒温度的温度计。

优选的，在上述白酒催陈装置中，所述飞秒激光器为光纤飞秒激光器。

优选的，在上述白酒催陈装置中，所述传输组件内还包括扩束器和/或能量衰减器和/或光隔离器。

优选的，在上述白酒催陈装置中，还包括用于为所述激光器、传输组件、控制器、流量计以及流量阀供电的电源模块。

优选的，在上述白酒催陈装置中，所述飞秒激光束的中心波长不大于1550nm，脉冲宽度小于800fs，平均功率大于10W，单次脉冲能量大于1微焦，重复频率范围不大于5MHz，脉冲峰值功率大于1.2MW。

本发明中所公开的白酒催陈方法，采用飞秒激光照射待催陈的白酒，且所述飞秒激光的能量密度不小于0.1MW/cm

该白酒催陈方法至少具有以下优点：

本发明方法所涉及到的飞秒激光催陈，是一种物理催陈方法，不同于化学方法，无任何其他物质添加，无有害物质残留；催陈后的白酒，酒体香气提升明显，总酯总酸含量升高，没有回生现象，并且还能抑制/缓解酯类水解，催陈效果理想；

催陈速度快，耗费时间短，可极大节省新酒贮存成本；飞秒激光是一种成熟可靠的“冷激光”，热效应极小，对处理过程中的白酒温度提升基本忽略不计，从而避免过高温度使乙醇挥发，避免破坏白酒中部分香味物质，有效提高了白酒品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所公开的白酒催陈方法中飞秒激光作用于白酒时的状态示意图；

图2为本发明实施例中所公开的白酒催陈装置的原理示意图。

其中，1为白酒，2为激光作用区域，3为激光器，4为反射镜，5为能量衰减器，6为聚焦镜，7为二维激光振镜，8为保护镜，9为白酒入口，10为压力调节阀，11为温度计，12为排气孔，13为容酒器，14为白酒出口。

具体实施方式

本发明的核心之一在于提供一种白酒催陈方法，以便在有效缩短白酒老熟时间的同时，还能够达到降低成本、提高工艺可靠性以及催陈效果的目的。

本发明的另一核心在于提供一种白酒催陈装置。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中所公开的白酒催陈方法，可应用于固态法白酒、固液结合法白酒以及液态法白酒的催陈，不仅可用于对刚刚生产出来的新酒进行催陈，也可对已经密封贮存一段时间的白酒进行催陈，该白酒催陈方法具体为：采用飞秒激光照射待催陈的白酒，并且飞秒激光的能量密度不小于0.1MW/cm

当飞秒激光的能量密度不小于0.1MW/cm

由于飞秒激光的极高脉冲能量，极大的提高了能量的利用效率，达到了节能的目的，并且该白酒催陈方法工艺简单，使用寿命长、效率高、更安全，对环境也友好。

激光器产生的飞秒激光通常为光束，光束的作用面积较小，因而生产效率较低，为了提高生产效率，还可以使飞秒激光经过二维激光振镜设备处理后形成激光扫描面，然后再使该激光扫描面照射在白酒上，如图1中所示，相比于单束激光而言，激光扫描面的作用区域显著增加。提高飞秒激光的能量密度还可以在白酒内部产生成丝现象，有效的增大了飞秒激光的焦深，从而形成局部高脉冲能量飞秒激光分布区域，结合激光扫描面，飞秒激光在白酒中形成了三维作用面，这可以进一步提高瞬时自由基的含量，加速白酒“酯化反应”的速度，大大提高了白酒催陈加工的效率。

需要进行说明的是，飞秒激光的参数可进行适当调整，只要使其满足能量密度不小于0.1MW/cm

以下通过飞秒激光催陈实例对上述白酒催陈方法作进一步说明：

实施例1

将新勾调出的70％vol(％vol指在20℃条件下，每100毫升酒液中含有多少毫升的酒精，即俗称的度数)原酒(浓香型)在生产线上采用飞秒激光催陈，其中，生产线上设置有一用于容纳新酒的透明的容酒器，容酒器上设置有白酒入口和白酒出口，白酒在容酒器中的流速为0.1m/s，飞秒激光的中心波长为1030nm，脉冲宽度为750fs，脉冲平均功率为15W，单次脉冲能量为5微焦，脉冲重复频率为3MHz，脉冲峰值功率为6.7MW，脉冲经过反射镜、准直器、聚焦镜以及二维激光振镜后照射在容酒器上对白酒进行催陈，催陈后的白酒与催陈处理之前的白酒感官对比如表1：

表1 70％vol原酒处理前后感官对比

除了感官具有明显区别之外，经过飞秒激光催陈后的白酒与催陈处理之前的白酒在主要理化指标上也产生了明显变化，如表2中所示：

表2 70％vol原酒处理前后主要理化指标对比

由实施例1可以看出，经飞秒激光催陈处理后的70％vol原酒其感官指标大幅提升，理化指标(单位为g/L)也变化非常明显，总酯、总酸等指标均有不同程度的增加，乙醛含量减少，乙缩醛含量增加，说明白酒(即本实施例中的原酒)中的酯化反应加快，催陈效果明显。

实施例2

将新勾调出的53％vol原酒(琅琊香型)在生产线上采用飞秒激光催陈，其中，生产线上设置有一用于容纳新酒的透明的容酒器，容酒器上设置有白酒入口和白酒出口，白酒在容酒器中的流速为0.3m/s，飞秒激光的中心波长为1480nm，脉冲宽度为700fs，脉冲平均功率为17W，单次脉冲能量为4.25微焦，脉冲重复频率为4MHz，脉冲峰值功率为6MW，脉冲经过反射镜、准直器、聚焦镜以及二维激光振镜后照射在容酒器上对白酒进行催陈，催陈后的白酒与催陈处理之前的白酒感官对比如表3：

表3 53％vol琅琊香型白酒处理前后感官对比

除了感官具有明显区别之外，经过飞秒激光催陈后的53％vol白酒与催陈处理之前的53％vol白酒在主要理化指标上也产生了明显变化，如表4中所示：

表4 53％vol琅琊香型白酒处理前后主要理化指标对比

由实施例2可以看出，经飞秒激光催陈处理后的53％vol原酒其感官指标大幅提升，理化指标也变化非常明显，总酯、总酸等指标均有不同程度的增加，乙醛含量减少，乙缩醛含量增加，说明白酒(即本实施例中的原酒)中的酯化反应加快，催陈效果明显。

除此之外，本发明还公开了一种技术方案，该技术方案中，在采用飞秒激光照射白酒之后，还将白酒密封贮存预定时长，预定时长的期限可以进行调整，根据需要可以为2个月、3个月或者更长时间。

以下通过具体实例来对该种技术方案做详细介绍。

实施例3

将新勾调出的70％vol原酒(浓香型)在生产线上采用飞秒激光催陈，其中，生产线上设置有一用于容纳新酒的透明的容酒器，容酒器上设置有白酒入口和白酒出口，白酒在容酒器中的流速为0.2m/s，飞秒激光的中心波长为1400nm，脉冲宽度为750fs，脉冲平均功率为17W，单次脉冲能量为4.25微焦，脉冲重复频率为4MHz，脉冲峰值功率为5.7MW，脉冲经过反射镜、准直器、聚焦镜以及二维激光振镜后照射在容酒器上对白酒进行催陈，催陈后的白酒密封贮存3个月，然后与在陶坛中自然陈化老熟一年的70％vol原酒(浓香型)进行感官比对，感官对比如表5：

表5 70％vol原酒自然老熟与催陈处理感官指标对比

除了进行感官对比之外，本实施例中还将经过飞秒催陈处理后的70％vol白酒(浓香型)与自然老熟一年的70％vol白酒(浓香型)进行了理化指标的比对，如表6中所示：

表6 70％vol原酒自然老熟与催陈处理理化指标对比

经过比对分析可以看出，本实施例中采用飞秒激光催陈照射处理后密封放置三个月的70％vol白酒，不论是感官还是理化指标上，其催陈效果相当于传统陶坛自然陈化老熟一年的效果。这说明飞秒激光白酒催陈方法可以大大缩短生产周期，提高生产效率，提高产品品质。

实施例4

将新勾调出的53％vol原酒(琅琊香型)在生产线上采用飞秒激光催陈，其中，生产线上设置有一用于容纳新酒的透明的容酒器，容酒器上设置有白酒入口和白酒出口，白酒在容酒器中的流速为0.4m/s，飞秒激光的中心波长为1500nm，脉冲宽度为750fs，脉冲平均功率为15W，单次脉冲能量为3微焦，脉冲重复频率为5MHz，脉冲峰值功率为4MW，脉冲经过反射镜、准直器、聚焦镜以及二维激光振镜后照射在容酒器上对白酒进行催陈，催陈后的白酒密封贮存3个月，然后与在陶坛中自然陈化老熟一年的53％vol原酒(琅琊香型)进行感官比对，感官对比如表7：

表7 53％vol原酒自然老熟与催陈处理感官指标对比

除了进行感官对比之外，本实施例中还将经过飞秒催陈处理后的53％vol白酒(琅琊香型)与自然老熟一年的53％vol白酒(琅琊香型)进行了理化指标的比对，如表8中所示：

表8 53％vol原酒自然老熟与催陈处理理化指标对比

经过比对分析可以看出，本实施例中采用飞秒激光催陈照射处理后密封放置三个月的53％vol白酒，不论是感官还是理化指标上，其催陈效果相当于传统陶坛自然陈化老熟一年的效果。这说明飞秒激光白酒催陈方法可以大大缩短生产周期，提高生产效率，提高产品品质。

应当说明的是，虽然上述各实施例中以白酒生产线上的容酒器为例来进行的说明，但本领域技术人员不应当将其理解为容酒器仅限于白酒生产线上的容器，容酒器也可以为酒瓶，即成品酒也可以采用上述白酒催陈方法进行催陈，从而进一步提高成品酒的质量。

除此之外，本发明中还公开了一种白酒催陈装置，请参考图2进行理解，该白酒催陈装置包括激光器3、传输组件以及透明器具，其中，激光器3的作用在于产生飞秒激光束，传输组件的作用主要在于传输飞秒激光束，以便使激光器3射出的飞秒激光束照射在透明器具上，由传输组件射出的飞秒激光的能量密度应当不小于0.1MW/cm

飞秒激光束照射白酒1能够使白酒产生等离子体，由此产生大量高活性的瞬时自由基，自由基加速醇氧化成醛，醛氧化成酸，进而加速“酯化反应”，增加酒的香味。同时，自由基也可以转化杂醇等物质，进而降低酒的杂味，增加酒的口感。

激光器3产生的飞秒激光束呈高斯分布，若从激光器3产生的飞秒激光满足催陈要求，可以使飞秒激光直接照射待催陈的白酒1，传输组件可以仅用于飞秒激光束的传播，甚至传输组件都可以不用；但由于激光器3产生的飞秒激光束的照射面积非常有限，催陈效率较低，因此为了进一步优化方案，本实施例中所公开的白酒催陈装置中，传输组件包括准直器、聚焦镜6以及二维激光振镜7，由激光器3射出的飞秒激光束进入准直器内进行准直，由准直器射出的飞秒激光束经过聚焦镜6聚焦，以增加飞秒激光束的能量密度分布，然后再通过二维激光振镜7，从而将光束整合形成二维平面的扫描光束。

结合图1进行理解，经过传输组件之后的飞秒光束依然呈现高斯分布的特征，二维激光振镜7是一种二维扫描式的高速振镜，其内部包括两片振镜，分别控制光束在互相垂直的两个方向上的移动，以便使光束组合成二维平面的扫描光束，飞秒激光射入到白酒中能够产生成丝效应，有效增大了激光聚焦的焦深，从而形成三维高脉冲能量分布的激光作用区域，有效提高白酒催陈的效率。

考虑到激光器3和透明承载器具实际布置位置的情况，激光器3所发射的飞秒激光的传播方向可能需要发生变化才能够照射在透明承载器具上，因而，在一些情况下，传输组件内还可以设置有用于改变飞秒激光束传播方向的一块或多块反射镜4，为了进一步优化方案，还可考虑在二维激光振镜7的激光出口位置设置保护镜8，以保护二维激光振镜7不被损坏。

一些情况下，由激光器3所发射出的飞秒激光本身的催陈效果不够理想，因而需要对飞秒激光进行能量调整，因而传输组件内还可能设置扩束器或者能量衰减器5等，以对飞秒激光束的光束范围和能量进行调整，为了保护光学器件不被反射的激光破坏，还可能在传输组件内设置隔离器，本领域技术人员应当理解，传输组件的作用在于调整飞秒激光束的传播方向并对飞秒激光束的能量进行调节，传输组件内的构件并非一成不变的，根据光束方向和能量的不同要求，传输组件内的构件会有相应变化，同时，同一构件的参数也可能会具有不同的调整。

上述实施例中的透明承载器具可以为白酒生产线上的容酒器13，如图2中所示，容酒器13上设置有白酒入口9和白酒出口14，生产线上产出的白酒在流经容酒器13时被飞秒激光照射，从而完成催陈操作；除此之外，透明承载器具还可以为酒瓶，也就是说，对于成品酒，该白酒催陈装置依然能够进行催陈，只要使飞秒激光照射在酒瓶上，然后通过移动载具移动酒瓶，以保证飞秒激光对整个酒瓶被的白酒1完成催陈。

更进一步的，该白酒催陈装置中还包括控制器，在白酒入口9上还设置有能够调整白酒流量大小的流量阀，容酒器13内设置有酒品传感器，酒品传感器能够对白酒1内的乙醛、乙缩醛、乙酸乙酯、总酸、总酯等理化指标进行监测，根据这些理化指标，控制器能够判断白酒的催陈效果是否达到预期，并且控制器能够对激光器3、流量阀进行参数调整，以使单位体积的白酒1所接收的激光剂量与预期匹配，从而保证白酒1的催陈效果满足要求。

当然，根据实际生产需要，白酒催陈装置在适当的位置还可设置用于对环境温度进行检测的环境温度传感器、空气质量传感器、光照强度传感器等，这些传感器与控制器通讯连接，以实现与控制器之间的数据交换。

如图2中所示，在白酒催陈装置中，容酒器13上还设置有流量计，以便直观掌握容酒器中当前的白酒流量，当然，作为优选的方案，该流量计也与控制器通讯连接，容酒器13上还设置有压力调节阀10和排气孔12，压力调节阀10用于调节容酒器13内的最大压力，排气孔12用于将白酒催陈过程中所产生的气体排出至容酒器13之外，除此之外，容酒器13上还设置有用于检测白酒温度的温度计11。

作为一种优选的方案，白酒催陈装置中的激光器3所发射的飞秒激光束的中心波长不大于1550nm，脉冲宽度小于800fs，平均功率大于10W，单次脉冲能量大于1微焦，重复频率范围不大于5MHz，脉冲峰值功率大于1.2MW，本领域技术人员应当理解，激光器3的类型不受限制，只要能够发射满足要求的飞秒激光即可，本实施例中，激光器3具体为光纤飞秒激光器，进一步的，白酒催陈装置中还包括电源模块，电源模块能够为激光器3、传输组件、控制器、流量计以及流量阀等需要供电的部件进行供电。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。