原料蒸煮的目的主要是使淀粉顆粒進(jìn)一步吸水、膨脹、破裂、糊化，以利于淀粉酶的作用；同時(shí)，在高溫下，原輔材料也得以滅菌，并排除一些揮發(fā)性的不良成分。但實(shí)上，在原料蒸煮中，還會(huì)發(fā)生其他許多物質(zhì)變化；對(duì)于續(xù)楂混蒸而言，酒醅中的成分也會(huì)對(duì)原料中的成分作用。因此，原料蒸煮中的物質(zhì)變化也是很復(fù)雜的。
（一）碳水化合物的變化
1．淀粉的特性及其在蒸煮中的變化
(1)淀粉的特性含于原料細(xì)胞中的淀粉顆粒，受到細(xì)胞壁的保護(hù)。在原料粉碎時(shí)，部分植物細(xì)胞已經(jīng)破裂，但大部分仍需經(jīng)蒸煮才能破裂。淀粉顆粒實(shí)際上是與纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪、無(wú)機(jī)鹽等成分交織在一起的。即使是淀粉顆粒本身，也具有抵抗外力作用的外膜。其化學(xué)組成相同于內(nèi)層淀粉，但因其水分較少而密度較大，故強(qiáng)度也較大。
淀粉顆粒是由許多呈針狀的小晶體聚集而成的，用X射線透視，生淀粉分子呈有規(guī)則的結(jié)晶構(gòu)造。小晶體由一束淀粉分子鏈組成，而淀粉分子鏈之間，則由氫鍵聯(lián)結(jié)成束。
在顯微鏡下觀察，淀粉顆粒呈透明，具有一定的形狀和大小。大體上可分為圓形、橢圓形和多角形三類。通常含水量高、蛋白質(zhì)含量低的植物果實(shí)，其淀粉顆粒較大，形狀也較整齊，多呈圓形或卵形。如白薯淀粉顆粒為圓形，結(jié)構(gòu)較疏松，大小為15~25μm;玉米淀粉粒呈卵形，近似球形，也有呈多角形的，結(jié)構(gòu)緊密堅(jiān)實(shí)，其大小為5~26μm;高粱的淀粉顆粒呈多角形，大小為6~29μm。據(jù)測(cè)試，1kg玉米淀粉約含1700億個(gè)淀粉顆粒，而每個(gè)顆粒又由很多淀粉分子組成。
淀粉顆粒的大小與其糊化的難易程度有關(guān)。通常顆粒較大的薯類淀粉較易糊化；顆粒較小的谷物淀粉較難糊化。
(2)淀粉在蒸煮中的變化
①物理化學(xué)變化
A．淀粉的膨脹：淀粉是親水膠體，遇水時(shí)，水分子因滲透壓的作用而滲入淀粉顆粒內(nèi)部，使淀粉顆粒的體積和質(zhì)量增加，這種現(xiàn)象稱為淀粉的膨脹。
在淀粉顆粒的膨脹過(guò)程中，淀粉顆粒猶如一個(gè)滲透系統(tǒng)，其中支鏈淀粉起著半滲透膜功能。滲透壓的大小及淀粉顆粒的膨脹程度，則隨水分的增加和溫度的升高而增加。在40℃以下，淀粉分子與水發(fā)生水化作用，吸收20%~25%的水分，1g干淀粉可放出104.5J熱量；自40℃起，淀粉顆粒的膨脹速度就明顯加快。
B．淀粉的糊化：當(dāng)溫度達(dá)到70℃左右、淀粉顆粒已膨脹到原體積的50~100倍時(shí)，分子間的聯(lián)系已被削弱而引起淀粉顆粒之間的解體，形成均一的黏稠體。這時(shí)的溫度稱為期化溫度。這種淀粉顆粒無(wú)限膨脹的現(xiàn)象，稱為糊化，或稱為淀粉的α-化或凝膠化，使淀粉具有黏性及彈性。
經(jīng)糊化的淀粉顆粒的結(jié)構(gòu)，由原來(lái)有規(guī)則的結(jié)晶層狀構(gòu)造，變?yōu)榫W(wǎng)狀的非結(jié)晶構(gòu)造。支鏈淀粉的大分子組成立體式網(wǎng)狀，網(wǎng)眼中是直鏈淀粉溶液及短小的支鏈淀粉分子。
據(jù)有關(guān)學(xué)者發(fā)現(xiàn)，淀粉的糊化過(guò)程與初始的膨脹不同，它是個(gè)吸熱過(guò)程，糊化lg淀粉需吸熱6.28kJ。
由于淀粉結(jié)構(gòu)、顆粒大小、疏松程度及水中鹽分種類和含量的不同，加之任何一種原斟的淀粉顆粒大小都不均一，故不宜采用某一個(gè)糊化溫度，而應(yīng)自糊化起始至終了，確定一個(gè)糊化溫度范圍。例如玉米淀粉為65~75℃，高梁為68~75℃，大米為65~73℃。對(duì)粉碎原料而言，其糊化溫度應(yīng)比整粒者高些。因粉碎原料中的糖類、含氮物及電解質(zhì)等成分會(huì)降低水對(duì)淀粉顆粒的滲透作用，故使膨脹作用變慢。植物組織內(nèi)部的糖和蛋白質(zhì)等對(duì)淀粉有保護(hù)作用，故欲使糊化完全，則需更高的溫度。
實(shí)際上，原料在常壓下蒸煮時(shí)，只能使植物組織和淀粉顆粒的外殼破裂。但一大部分細(xì)胞仍保持原有狀態(tài)；而在生產(chǎn)液態(tài)發(fā)酵法白酒時(shí)，當(dāng)蒸煮醪液吹出鍋時(shí)，由于壓差而致使細(xì)胞內(nèi)的水變?yōu)檎羝攀辜?xì)胞破裂，這種醪液稱為糊化醪或蒸煮醪。
c．液化：這里的“液化”概念，與由a-淀粉酶作用于淀粉而使黏度驟然降低的“液化”含義不同。當(dāng)?shù)矸酆螅羝窚乩^續(xù)升至130℃左右時(shí)，由于支鏈淀粉已幾乎全部溶解，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)完全被破壞，故淀粉溶液成為黏度較低的易流動(dòng)的醪液，這種現(xiàn)象稱為液化或溶解。溶解的具體溫度因原料而異，例如玉米淀粉為146~151℃。
淀粉糊化和液化過(guò)程中，最明顯的物理性狀的不同是醪液黏度的變化，但糊化以前的黏度稍變不足為據(jù)。即在品溫升至35~45℃時(shí)，因淀粉受熱吸水膨脹而醪液黏度略有下降；升溫時(shí)，黏度緩慢上升；當(dāng)溫度升至60℃以上時(shí)，部分淀粉已開(kāi)始糊化，隨著直鏈淀粉不斷地溶解于熱水中，致使黏度逐漸增加；待品溫升至lOOoC左右時(shí)，支鏈淀粉已開(kāi)始溶解于水；溫度繼續(xù)上升至120℃時(shí)，淀粉顆粒已幾乎全部溶解；溫度超過(guò)120℃時(shí)，由淀粉分子間的運(yùn)動(dòng)能增高，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系被削弱而破壞，斷裂成更小的片段，醪液黏度則迅速下降。
上述的糊化和液化現(xiàn)象，也可以氫鍵理論予以解釋：氫鍵隨溫度升高而減少，故升溫使淀粉顆粒中淀粉大分子之間的氫鍵削弱，淀粉顆粒部分解體，形成網(wǎng)狀組織，黏度上升，發(fā)生糊化現(xiàn)象；溫度升至120℃以上時(shí)，水分子與淀粉之間的氫鍵開(kāi)始被破壞，故醪液黏度下降，發(fā)生液化現(xiàn)象。
淀粉在膨脹、糊化、液化后，尚有10%左右的淀粉未能溶解，須在糖化、發(fā)酵過(guò)程中繼續(xù)溶解。
D．熟淀粉的返生：經(jīng)糊化或液化后的淀粉醪液，絕不同于用酸水解所得的可溶性淀粉溶液。當(dāng)其冷卻至60℃時(shí)，會(huì)變得很黏稠；溫度低于55℃時(shí)，則變?yōu)槟z凝體，不能與糖化劑混合。若再進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的自然緩慢冷卻，則會(huì)重新形成結(jié)晶體。若原料經(jīng)固態(tài)蒸煮后，將其長(zhǎng)時(shí)間放置、自然冷卻而失水，則原來(lái)已經(jīng)被α化的α-淀粉，又會(huì)回到原來(lái)的β-淀粉狀。
上述兩種現(xiàn)象，均稱為熟淀粉的“返生”或“老化”或β化。據(jù)試驗(yàn)，糖化酶對(duì)熟淀粉及β化淀粉作用的難易程度，相差約5000倍。
老化現(xiàn)象的原理是淀粉分子間的重新聯(lián)結(jié)，或者說(shuō)是分子間氫鍵的重新建立。因此，為了避免老化現(xiàn)象，若為液態(tài)蒸煮醪，則應(yīng)設(shè)法盡快冷卻至65~60℃，并立即與糖化劑混合后進(jìn)行糖化；若為固態(tài)物料，也應(yīng)從速冷卻，在不使其緩慢冷卻且失水的情況下，加曲、加量水人池發(fā)酵。如果條件允許，則可將剛蒸好的米飯迅速脫水至白米的含水量，可防止老化。這種干燥后的米飯，稱為α-米，即通常所說(shuō)的方便米飯。在使用時(shí)加入適量的水，即可復(fù)呈原來(lái)的米飯狀態(tài)。α-米的制作，按脫水方法不同可分為3種：高溫通風(fēng)干燥法；酒精脫水法；限定吸水的高壓蒸飯通風(fēng)干燥法。其中酒精脫水法較易于工業(yè)化，該法還能使米飯的粗脂肪及灰分降低。
②生化變化：白酒的制曲及制酒原料中，也大多含有淀粉酶系。當(dāng)原料蒸煮的溫度升到50~60℃時(shí)，這些酶被活化將淀粉分解為糊精和糖，這種現(xiàn)象稱之為“自糖化”。例如甘薯主要含有β-淀粉酶，故在蒸煮的升溫過(guò)程中會(huì)將淀粉變?yōu)椴糠蛀溠刻羌捌咸烟恰ＵＴ现髸r(shí)，因糖化作用而生成的糖量很有限；但使用粉碎原料蒸煮時(shí)，能生成較多量的糖，尤其是在緩慢升溫的情況下。
以續(xù)楂混蒸的方式蒸料時(shí)，因酸性條件而使淀粉水解的程度并不明顯。
2．糖的變化
白酒生產(chǎn)中的谷物原料的含糖量最高可達(dá)4%左右；在蒸煮時(shí)的升溫過(guò)程中，由于原料本身含有的淀粉酶對(duì)淀粉的水解作用，也產(chǎn)生一部分糖。這些糖在蒸煮過(guò)程中會(huì)發(fā)生各種變化，尤其是在高壓蒸煮的情況下。
(1)己糖的變化多為有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。
①部分葡萄糖等醛糖會(huì)變成果糖等酮糖。
②葡萄糖和果糖等己糖，在高壓蒸煮過(guò)程中可脫水生成的5-羥甲基糠醛很不穩(wěn)定，會(huì)進(jìn)一步分解成2-羰基戊酸及甲酸。
(2)美拉德反應(yīng)又稱氨基糖反應(yīng)，即己糖或戊糖在高溫下可與氨基酸等低分子含氮物反應(yīng)生成氨基糖，或稱類黑精、類黑素，這是一種呈棕褐色的無(wú)定形物質(zhì)。它不溶于水或中性溶劑，但能部分地溶于堿液。因其化學(xué)組成類似于天然腐殖質(zhì)，故也被稱為人工腐殖質(zhì)。
C H N 0
氨基糖 58. 85% 4.82% 4.35% 31. 88%
天然腐殖質(zhì) 56. 10% 4.40% 4.90% 34. 60%
氨基糖的生成，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的凝聚反應(yīng)，其反應(yīng)過(guò)程很復(fù)雜。己糖經(jīng)一系列反應(yīng)生成羥甲基糠醛等中間產(chǎn)物，戊糖則生成糠醛等中間產(chǎn)物。這些中間產(chǎn)物再繼續(xù)與氨基酸等作用，進(jìn)行一系列的聚合和縮合反應(yīng)，最終生成氨基糖：
生成氨基糖的速度，因還原糖的種類、濃度及反應(yīng)的溫度、pH而異。通常五碳糖與氨基的反應(yīng)速度高于六碳糖；在一定的范圍內(nèi)，若反應(yīng)溫度越高、基質(zhì)濃度越大，則反應(yīng)速度越快。據(jù)報(bào)道，美拉德反應(yīng)的最適溫度為100~llO℃，pH為5。但也有學(xué)者認(rèn)為在堿性條件下更有利于類黑精的生成。
若酒醅經(jīng)水蒸氣蒸餾將微量的氨基糖帶入酒中，可能會(huì)起到恰到好處的呈香呈味作用；但生成氨基糖要消耗可發(fā)酵性糖及氨基酸，且氨基糖的存在，對(duì)淀粉酶和酵母的活力均有抑制作用。據(jù)報(bào)道，若發(fā)酵醪中的氨基糖含量自0.25%增至1%，則淀粉酶的糖化力下降25. 2%。
(3)焦糖的生成 當(dāng)原料的蒸煮溫度接近糖的熔化溫度時(shí)，糖會(huì)失水而成黑色的無(wú)定形產(chǎn)物，稱為焦糖。糖類中，果糖較易焦化，因其熔化溫度為95～105℃；葡萄糖的熔化溫度為144~146℃。焦糖的生成，不但使糖分損失，且焦糖也影響糖化酶及酵母的活力。蒸煮溫度越高、醪的糖度越大，則焦糖生成量越多。焦糖化往往發(fā)生于蒸煮鍋的死角及鍋壁的局部過(guò)熱處。在生產(chǎn)中，為了降低類黑精及焦糖的生成量，應(yīng)掌握好原料加水比、蒸煮溫度及pH等各項(xiàng)蒸煮條件。
3．纖維素變化
纖維素是細(xì)胞壁的主要成分。蒸煮溫度在160℃以下，pH為5.8~6.3范圍內(nèi)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，而只是吸水膨脹。
4．半纖維素的變化
半纖維素的成分大多為聚戊糖及少量多聚己糖。當(dāng)原料與酸性酒醅混蒸時(shí)，在高溫條件下，聚戊糖會(huì)部分地分解為木糖和阿拉伯糖，并均能繼續(xù)分解為糠醛。這些產(chǎn)物都不能被酵母所利用。多聚己糖則部分地分解為糊精和葡萄糖。半纖維素也存在于糧谷的細(xì)胞壁中，故半纖維素的部分水解，也可使細(xì)胞壁部分損傷。
（二）含氮物、脂肪及果膠的變化
1．含氮物的變化
原料蒸煮時(shí)，品溫在140CC以前，因蛋白質(zhì)發(fā)生凝固及部分變性，故可溶性含氮量有所下降；當(dāng)溫度升至140~158℃時(shí)，則可溶性含氮量會(huì)增加，因?yàn)槟菚r(shí)發(fā)生了膠溶作用。
整粒原料的常壓蒸煮，實(shí)際分為兩個(gè)階段。前期是蒸汽通過(guò)原料層，在顆粒表面結(jié)露成凝縮水；后期是凝縮水向米粒內(nèi)部滲透，主要作用是使淀粉糊化及蛋白質(zhì)變性。只有在以液態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)白酒的原料高壓蒸煮時(shí)，才有可能產(chǎn)生蛋白質(zhì)的部分膠溶作用。在高壓蒸煮整粒谷物時(shí)，有20%～50%的谷蛋白進(jìn)入溶液；若為粉碎的原料，則比例會(huì)更大些。
2．脂肪的變化
脂肪在原料蒸煮中的變化很小，即使是140~158℃的高溫，也不能使甘油酯充分分解。據(jù)研究，在液態(tài)發(fā)酵法的原料高壓蒸煮中，也只有5%~10%的脂類物質(zhì)發(fā)生變化。
3．果膠的變化
果膠由多聚半乳糖醛酸或半乳糖醛酸的甲酯化合物所組成。果膠質(zhì)是原料細(xì)胞壁的組成部分，也是細(xì)胞間的填充劑。
果膠質(zhì)中含有許多甲氧劑(R.COOCH3)，在蒸煮時(shí)果膠質(zhì)水解，甲氧基會(huì)從果膠中分離出來(lái)，生成甲醇和果膠酸，其反應(yīng)式如下：
原料中果膠質(zhì)的含量，因其品種而異。通常薯類中的果膠質(zhì)含量高于谷物原料。溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，由果膠質(zhì)生成甲醇的量越多。
甲醇的沸點(diǎn)為64.7℃，故在將原料進(jìn)行固態(tài)常壓清蒸時(shí)，可采取從容器頂部放汽的辦法排除甲醇。若為液態(tài)蒸煮，則甲醇在蒸煮鍋內(nèi)呈氣態(tài)，集結(jié)于鍋的上方空間，故在間歇法蒸煮的過(guò)程中，應(yīng)每間隔一定時(shí)間從鍋?lái)敺乓淮螐U汽，使甲醇也隨之排走。若為連續(xù)法蒸煮，則可將從汽液分離器排出的二次蒸汽經(jīng)列管式加熱器對(duì)冷水進(jìn)行間壁熱交換；在最后的后熟鍋?lái)敳颗懦龅膹U汽，也應(yīng)通過(guò)間壁加熱法以提高料漿的預(yù)熱溫度。如此，可避免甲醇蒸氣直接溶于水或料漿。
（三）其他物質(zhì)變化
蒸料過(guò)程中，還有很多微量成分會(huì)分解、生成或揮發(fā)。例如由于含磷化合物分解出磷酸，以及水解等作用生成一些有機(jī)酸，故使酸度增高。若大米的蒸飯時(shí)間較長(zhǎng)，則不飽和脂肪酸減少得多；而乙酸異戊酯等酯類成分卻增加。據(jù)分析，飯香中有114種成分，其中38種是揮發(fā)性的。飯香中還檢出α-吡咯烷酮。米粒的外層成分對(duì)飯香的生成具有重要的作用。
通常使淀粉α-化的最短時(shí)間為15min，因此無(wú)論是使用蒸桶或蒸飯機(jī)蒸飯，自蒸汽接觸米粒算起，均需至少蒸20min；但要獲得飯香，則需蒸40min以上。
物料在蒸煮過(guò)程中的含水量也是增加的。例如飯粒吸水率指自浸漬前的白米至飯粒的總吸水率，通常為35%～40%，比蒸飯前浸過(guò)的米多10%。
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