苗栗區農業改良場 王仁助　吳登楨　吳添金

一、前言

　　國內釀酒用的葡萄品種包括製成紅葡萄酒的黑后 (Black Queen) 和白葡萄酒的金香 (Golden Muscat) 兩種，以黑后與國外的釀酒葡萄品種相較具有高酸味、低糖度的特性，因此改變製程中部份參數克服品種上的缺點，一直是釀酒研究者努力的方向，而二氧化碳浸漬法利用充滿二氧化碳的密閉容器中進行厭氧發酵，正可應用在原料酸度較高的葡萄酒釀造。

　　據現行菸酒稅法之規定，農民在取得釀酒核可後所產製的酒有年產量之限制，因此，在行銷策略及釀造技術上宜參考法國薄酒萊新酒的模式，縮短葡萄採收到葡萄酒販售的期程，以利整體資金之縮短。因應掌握新鮮、衛生及安全的競爭優勢，導入優良農業規範 (GAP) 的栽培管理理念，用「量少質精」的原料產製優良之商品，以與大型酒廠的產品區隔。行政院農業委員會苗栗區農業改良場應農民需求，以中小型農村酒廠(莊)使用為目標，研發不鏽鋼製密閉式且具旋轉功能之「旋轉發酵裝置」，並已取得中華民國第 217340 號新型專利(外型如圖1及內部結構示意圖如圖2)，藉以提升國內葡萄釀酒品質，增加競爭力。

圖1 旋轉發酵裝置外觀

圖2 旋轉發酵裝置內部結構示意圖

二、「旋轉發酵裝置」在紅葡萄酒發酵的應用

　　紅葡萄酒在帶皮發酵過程中，葡萄皮因比重輕而浮到液面，形成所謂的「酒帽」，由於發酵溼度和氣體成份有利於黴菌生長，不僅影響發酵且容易造成酒的腐敗。傳統法所使用的發酵桶多採開放式，以利用手或器具將酒帽推擠到液面下，或是抽取底部汁液再打回去破壞酒帽，但開啟容器時，發酵液可能在操作過程中因器具或人為操作不當，而增加微生物污染機率，如空氣中醋酸菌落入發酵液中，酵母菌所產生的酒精，很快的就被利用轉換變成醋。過去本場舉辦釀酒訓練班課程中，設計觀察手部微生物和空氣落菌的實作課程，讓參加學員深刻體會並養成製造過程中衛生習慣。但在釀酒實務上，如何透過機械設計將衛生操作涵蓋其中，以降低人為或器具造成之污染，是研發者必需考量的重要因子。因此，本裝置採用密閉設計，降低器具或人為污染機率是第一個好處。

　　密閉設計第二個好處就是保留較多的香氣，由於發酵時會產生大量的二氧化碳，酒中部份的香氣物質也隨之排出，密閉設計就可以把二氧化碳和香氣保留在裝置內，而可製造出富果香的產品，提供酒品「新鮮」的感覺。

　　研究指出改變發酵後期的氣體組成，提供酵母菌一個接近沒有氧氣的環境，可以改變酵母菌的代謝途徑而降低酸度，提高產酒率，本場的實驗也顯示出相類似的結果。密閉設計在發酵初期提供足夠但限量的氧氣與養分，讓酵母菌大量繁殖，我們把這段期間戲稱作「養兵期」。養兵之後當然是「用兵期」，提供足夠的氧氣，就好比帶酵母大軍去跑操場，耗去所有的養分所得到的只有溫度上升。每個釀酒人都期望酵母菌大軍努力生產酒精，藉由發酵不斷產生的二氧化碳，改變密閉容器中二氧化碳和氧的比例，讓超過億萬的酵母大軍可以安心產生酒精，而提高產酒率，降低酸度和提高產酒效率這是密閉設計的第三個好處。

　　紅葡萄酒除了風味(如酸度、糖度)外，顏色和澀味也是品質重要的指標，而顏色和澀味與紅葡萄果皮和種子浸漬的時間長短、接觸面積及果皮發酵溫度有相當大的關係。本裝置內部螺旋紋路配合罐身旋轉可提高多酚類物質及顏色萃取率。

　　考量農村人口平均年齡逐年提高，研發設計需符合操作越簡單、越省力的原則，旋轉發酵裝置在處理酒帽只需要用手指輕輕按一下「正轉」或「逆轉」就可以完成。另外，前發酵經 7 天左右必需進行壓榨除渣，將葡萄皮、籽去除，以免有害物質及澀味增加，旋轉發酵裝置只需將閥門開啟，完成「前發酵」的酒醪就會流出，閥門前有一個依照葡萄籽大小設計的篩網，將酒醪的固型物留在裝置內而與酒液分開，於罐身上方有一個氣壓閥，可加大罐內壓力，迫使酒液加速流出，達到簡單壓榨除渣效果。待酒液完全流出後，操作人員僅需卸除任一或全部孔蓋，並於孔蓋下方放置收集容器，將裝置尾端升起啟動罐身旋轉，葡萄皮、籽就會依內部螺旋紋路將殘渣由孔蓋逐漸排出，不必像傳統處理方式必需仰賴大量人力。

　　發酵溫度的控制決定發酵時間的長短，文獻指出發酵速度越快，所呈現的風味較狂野，低溫下發酵則呈現較優雅的風味，旋轉發酵裝置內部設計有感溫棒和冷卻蛇管，感溫棒會將檢測到的品溫與設定的溫度做比較，在冰水設備或加熱器的協助下，一年四季都可以準確控管裝置內溫度，使每一批的品質維持均一。

　　由於二氧化碳濃度會逐漸上升，罐內壓力也會逐漸上升，因此，基於安全考量裝置本身設有安全閥，操作時不能將罐體充滿，一定要留上部空隙，以避免安全閥堵塞而喪失功能，在操作上也最好定期監控罐身壓力。

　　旋轉發酵裝置是將上述重要釀酒理論導入機械設計中，其特點如後：

(一)提升品質：旋轉罐應用類似二氧化碳浸漬法之原理，讓黑后葡萄於低溫(低於20℃)的環境下，在充滿二氧化碳的密閉容器中進行厭氧發酵(即在氧氣很少的情況下發酵)。實驗結果顯示旋轉罐法可降低酒液總酸度，短時間內(約5天)提高總酚及色素萃取，使酒液中酚類物質含量提高一倍。因此，利用旋轉罐進行發酵，不但可降低酸味，充分將紅葡萄的果香和風味物質萃取出來，使酒更香、色更漂亮，還可使酚類物質萃取量提高，大大提升酒質。

(二)降低人為及器具污染︰旋轉罐則採用「密閉式」設計，讓機器能正向及逆向旋轉，破壞酒帽並可減少被其他微生物污染的風險；本裝置與酒的接觸面全部採用不鏽鋼材質，符合食品衛生、安全的要求。

(三)適合中小型農村酒廠(莊)：前發酵完成後，傳統做法需抽取酒醪進行壓榨，而旋轉罐則利用罐體內特殊設計，可直接進行壓榨及除渣作業，增加操作之便利性。旋轉罐兼具發酵及壓榨功能，中小型農村酒廠(莊)年產量有限，人員和空間也較精簡，最適合引進旋轉發酵技術。

三、結語

　　利用旋轉發酵裝置及技術釀酒，具有降低酒質酸度、增加紅葡萄酒花青素、酚類物質、果香之萃取，且有助於減少白葡萄酒氧化變色之優點，並兼具發酵桶及壓榨機的功能，操作簡單、省工和省空間，且可降低人為及器具之污染等優點，非常值得推薦給中小型農村酒廠(莊)使用。除適用於紅葡萄酒的發酵外，將原型機進行局部修改也符合於其他的酒類發酵及更大產能之需求，該專利並已經完成非專屬授權給金瑛發機械工業股份有限公司。