论膜分离技术及其在白酒除浊中的应用
2014-05-17 16:24:39
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据慧聪网2008年9月10日讯 在我国传统白酒中，酒精的体积分数为50%～60%的占90%以上。20世纪70年代中期，我国就提出要积极发展酒精的体积分数为40%以下的低度白酒，确定了我国酿造工业必须坚持优质、低度、多品种、低消耗的发展方向；同时，低度酒不但口感柔和、顺喉，而且由于酒精含量低了，甲醇、杂醇油等有害物质含量也相应减少，更有利于健康。因此，高度酒向低度酒的成功转化适应了当代人的需求，中国白酒的低度化、健康化也适应了当前世界酒类发展的趋势，实现中国白酒与世界的接轨。但随着酒精度的下降，低度白酒生产中会产生白色浑浊、失光、絮状沉淀等问题。因此，解决低度白酒加浆后出现浑浊、沉淀及风味变化和成品酒低温复浊的问题，成为各酒厂生产低度白酒的技术难题。
分离膜是一种特殊的、具有选择性透过功能的薄层物质，它能使流体内的一种或几种物质透过，而其他物质不透过，从而起到浓缩和分离纯化的作用。自膜技术问世以来，微滤膜、离子交换膜、反渗透膜、超滤膜、气体膜分离等相继得到广泛应用，由于其可在维持原生物体系环境的条件下实现分离，并可高效地浓缩、富集产物，有效地去除杂质，加之操作方便，结构紧凑、能耗低，过程简化，无二次污染，且不需添加化学物品，正逐步成为食品工业及医药中的基本单位操作过程。
1.膜的分类与特征
膜就结构分为对称膜、非对称膜及复合膜；依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜；根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜。目前，已开发应用的膜分离技术主要有：微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、气体分离等。
2.膜组件应用形式及其主要性能比较
工业上常用的膜组件有：管式组件、中空纤维式膜组件、板框式膜组件和卷式膜组件。
3.膜分离技术在低度白酒除浊中的应用
原酒在加浆降度时出现的浑浊主要有以下两种原因：一是3种高沸点溶于醇而不溶于水，性质不稳定的高级脂肪酸乙酯（棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯）在降度过程中溶解度降低析出，产生浑浊；二是杂醇油随酒精度降低，溶解度下降析出，出现浑浊。另外，水质硬度高、金属离子和己酸乙酯也能引起降度时白酒的浑浊、失光。要想使酒体清亮，就必须从酒体中把这些高分子拿走，目前常用的去除方法有：冷冻过滤法、吸附剂吸附、添加助滤剂等，这些方法要么投资大，要么影响口感，还会给酒液带入不需要的物质。近年来，膜分离技术逐步应用于酿酒行业，特别在低度白酒的除浊应用中，不但能使酒体中混浊的物质去除，还不影响酒的风味，越来越受到各酒厂重视。
3.1复合微滤膜在低度白酒除浊中的应用
复合微滤膜由纤维、活性炭、硅藻土和成膜剂组成，在微滤膜生产工艺过程中，纤维交织形粗细的三维网状结构组成微滤膜的骨架，活性炭硅藻土吸附在纤维上，沉淀在纤维间，整个滤膜充满纵横交错的多分枝小孔道，成膜将纤维与活性炭硅藻土形成的结构进行粘结固定，使其能承受和传滤压力。复合微滤膜过滤低度白酒，在其生产过程中，必须有一定的压力，这种压力保证了复合微滤膜功能吸附是一种深层吸附，每一个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经过，这样的运动行程就完全保证了低度白酒除浊的彻底和完全。
2001年，四川全兴股份有限公司的赖登燡等将64度基酒降至28度后用复合微滤膜过滤后，零下18°冷冻一周不浑浊，有失光，口感柔和，无水味，纯净香甜，各项理化指标也符合产品质量标准。此外，朱剑宏等于2001年，应用国内新研制的活性炭复合微滤膜有效滤除了白酒因降度而产生的白色浑浊物，还能有效去除或减少酒的苦味、辛辣味及杂味，使口感醇和；罗惠波还进行了不同孔径膜过滤比较试验，结果发现低度白酒采用孔径为0.22μm的膜过滤，高度白酒采用孔径为0.45μm的膜过滤可以增强酒样的抗冷冻性和自然稳定性，并且微量成分损失较少。
3.2超滤膜在低度白酒除浊中的应用
超滤膜无论是板框式还是中空纤维式等，其膜的表面都密布着纳米级的微孔，酒液在驱动力的作用下，通过膜的微孔将溶液中的物质进行分级筛选，达到去浊分离的目的，膜超滤过程为动态过程，膜不易被堵塞，可以常年连续使用。早在1995年，孙荣泉就将超滤技术应用于低度白酒的除浊研究，并初步探讨了工艺流程、结构设计、操作参数等对超滤器性能的影响；陆晓峰等2001年采用有效面积达0.64m2的HPM64型板框式超滤膜，选择截留分子量为1万、3万、5万3种规格的超滤膜进行清酒过滤，同时还进行了影响超滤产量有关因素筛选试验；朱志玲等采用中空纤维式超滤技术去除了白酒因降度后出现的浑浊、失光现象，并进行了经济效益的分析，表明过滤效果好，运行成本低；史红文等将无机（陶瓷）膜超过滤组件应用于白酒除浊并确定了watechliuhede工艺条件，工艺简单、效果好、能耗低等优点，且易于控制膜污染，具有很好的市场前景。邓静等2006年比较了酒类专用炭、玉米淀粉、膜过滤在白酒降度过程中降低浑浊物处理的效果，结果表明，酒类专用炭和膜过滤处理白酒效果较好，将两者结合起来用既经济、效果又好，watechliuhede方法是将基础酒降度之前先进行膜过滤，再与用酒类专用炭处理后的基础酒混合，*后通过膜过滤。所得酒液口感协调，能保持原有风格。
4.结束语
综上所述，膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景，已经成为酿酒行业中重要的新技术之一，在提高除杂率、保持品质、减低能耗和处理时间、工艺改进等方面已表现出了巨大的潜力和应用价值，具有很好的应用前景。
虽然目前膜分离技术在酿酒领域上的应用尚存在一些问题，比如可供选择的膜材料品种偏少、国内膜过滤系统生产厂家少、膜污染后的清洗和再生使用技术需进一步提高等，但随着新型膜材料的不断开发，膜制备技术的进步以及对膜分离过程基础研究的不断深入，存在的问题一定会得到解决。可以预见，膜分离技术必将在21世纪推动酿酒工业的发展，并为社会带来巨大的经济效益和社会效益。