論膜分離技術及其在白酒除濁中的應用
2014-05-17 16:24:39
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據慧聰網2008年9月10日訊 在我國傳統白酒中，酒精的體積分數為50%～60%的占90%以上。20世紀70年代中期，我國就提出要積極發展酒精的體積分數為40%以下的低度白酒，確定了我國釀造工業必須堅持優質、低度、多品種、低消耗的發展方向；同時，低度酒不但口感柔和、順喉，而且由于酒精含量低了，甲醇、雜醇油等有害物質含量也相應減少，更有利于健康。因此，高度酒向低度酒的成功轉化適應了當代人的需求，中國白酒的低度化、健康化也適應了當前世界酒類發展的趨勢，實現中國白酒與世界的接軌。但隨著酒精度的下降，低度白酒生產中會產生白色渾濁、失光、絮狀沉淀等問題。因此，解決低度白酒加漿后出現渾濁、沉淀及風味變化和成品酒低溫復濁的問題，成為各酒廠生產低度白酒的技術難題。
分離膜是一種特殊的、具有選擇性透過功能的薄層物質，它能使流體內的一種或幾種物質透過，而其他物質不透過，從而起到濃縮和分離純化的作用。自膜技術問世以來，微濾膜、離子交換膜、反滲透膜、超濾膜、氣體膜分離等相繼得到廣泛應用，由于其可在維持原生物體系環境的條件下實現分離，并可高效地濃縮、富集產物，有效地去除雜質，加之操作方便，結構緊湊、能耗低，過程簡化，無二次污染，且不需添加化學物品，正逐步成為食品工業及醫藥中的基本單位操作過程。
1.膜的分類與特征
膜就結構分為對稱膜、非對稱膜及復合膜；依據其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜；根據材料的不同，可分為無機膜和有機膜。目前，已開發應用的膜分離技術主要有：微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、氣體分離等。
2.膜組件應用形式及其主要性能比較
工業上常用的膜組件有：管式組件、中空纖維式膜組件、板框式膜組件和卷式膜組件。
3.膜分離技術在低度白酒除濁中的應用
原酒在加漿降度時出現的渾濁主要有以下兩種原因：一是3種高沸點溶于醇而不溶于水，性質不穩定的高級脂肪酸乙酯（棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯）在降度過程中溶解度降低析出，產生渾濁；二是雜醇油隨酒精度降低，溶解度下降析出，出現渾濁。另外，水質硬度高、金屬離子和己酸乙酯也能引起降度時白酒的渾濁、失光。要想使酒體清亮，就必須從酒體中把這些高分子拿走，目前常用的去除方法有：冷凍過濾法、吸附劑吸附、添加助濾劑等，這些方法要么投資大，要么影響口感，還會給酒液帶入不需要的物質。近年來，膜分離技術逐步應用于釀酒行業，特別在低度白酒的除濁應用中，不但能使酒體中混濁的物質去除，還不影響酒的風味，越來越受到各酒廠重視。
3.1復合微濾膜在低度白酒除濁中的應用
復合微濾膜由纖維、活性炭、硅藻土和成膜劑組成，在微濾膜生產工藝過程中，纖維交織形粗細的三維網狀結構組成微濾膜的骨架，活性炭硅藻土吸附在纖維上，沉淀在纖維間，整個濾膜充滿縱橫交錯的多分枝小孔道，成膜將纖維與活性炭硅藻土形成的結構進行粘結固定，使其能承受和傳濾壓力。復合微濾膜過濾低度白酒，在其生產過程中，必須有一定的壓力，這種壓力保證了復合微濾膜功能吸附是一種深層吸附，每一個大大小小的微孔都在吸附，每一粒酒分子都在被吸附或走其微孔通道經過，這樣的運動行程就完全保證了低度白酒除濁的徹底和完全。
2001年，四川全興股份有限公司的賴登燡等將64度基酒降至28度后用復合微濾膜過濾后，零下18°冷凍一周不渾濁，有失光，口感柔和，無水味，純凈香甜，各項理化指標也符合產品質量標準。此外，朱劍宏等于2001年，應用國內新研制的活性炭復合微濾膜有效濾除了白酒因降度而產生的白色渾濁物，還能有效去除或減少酒的苦味、辛辣味及雜味，使口感醇和；羅惠波還進行了不同孔徑膜過濾比較試驗，結果發現低度白酒采用孔徑為0.22μm的膜過濾，高度白酒采用孔徑為0.45μm的膜過濾可以增強酒樣的抗冷凍性和自然穩定性，并且微量成分損失較少。
3.2超濾膜在低度白酒除濁中的應用
超濾膜無論是板框式還是中空纖維式等，其膜的表面都密布著納米級的微孔，酒液在驅動力的作用下，通過膜的微孔將溶液中的物質進行分級篩選，達到去濁分離的目的，膜超濾過程為動態過程，膜不易被堵塞，可以常年連續使用。早在1995年，孫榮泉就將超濾技術應用于低度白酒的除濁研究，并初步探討了工藝流程、結構設計、操作參數等對超濾器性能的影響；陸曉峰等2001年采用有效面積達0.64m2的HPM64型板框式超濾膜，選擇截留分子量為1萬、3萬、5萬3種規格的超濾膜進行清酒過濾，同時還進行了影響超濾產量有關因素篩選試驗；朱志玲等采用中空纖維式超濾技術去除了白酒因降度后出現的渾濁、失光現象，并進行了經濟效益的分析，表明過濾效果好，運行成本低；史紅文等將無機（陶瓷）膜超過濾組件應用于白酒除濁并確定了watechliuhede工藝條件，工藝簡單、效果好、能耗低等優點，且易于控制膜污染，具有很好的市場前景。鄧靜等2006年比較了酒類專用炭、玉米淀粉、膜過濾在白酒降度過程中降低渾濁物處理的效果，結果表明，酒類專用炭和膜過濾處理白酒效果較好，將兩者結合起來用既經濟、效果又好，watechliuhede方法是將基礎酒降度之前先進行膜過濾，再與用酒類專用炭處理后的基礎酒混合，*后通過膜過濾。所得酒液口感協調，能保持原有風格。
4.結束語
綜上所述，膜分離技術在低度白酒除濁中具有很大的應用前景，已經成為釀酒行業中重要的新技術之一，在提高除雜率、保持品質、減低能耗和處理時間、工藝改進等方面已表現出了巨大的潛力和應用價值，具有很好的應用前景。
雖然目前膜分離技術在釀酒領域上的應用尚存在一些問題，比如可供選擇的膜材料品種偏少、國內膜過濾系統生產廠家少、膜污染后的清洗和再生使用技術需進一步提高等，但隨著新型膜材料的不斷開發，膜制備技術的進步以及對膜分離過程基礎研究的不斷深入，存在的問題一定會得到解決。可以預見，膜分離技術必將在21世紀推動釀酒工業的發展，并為社會帶來巨大的經濟效益和社會效益。