膜分離技術(shù)在低度姜酒除濁中的應(yīng)用

孫靜

（萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物教研室，山東 萊蕪 271100）

由于人們健康意識逐步提高，酒消費正逐步由高度向低度化方向發(fā)展。優(yōu)質(zhì)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(zhì)含量也相應(yīng)減少，更有利于健康。因此，高度酒向低度酒的成功轉(zhuǎn)化適應(yīng)了現(xiàn)代人的需求[1]。酒的顏色和澄清度的穩(wěn)定性直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，如何在保持其良好的營養(yǎng)和功能成分同時，盡可能獲得良好的穩(wěn)定性，便成為新產(chǎn)品能否開發(fā)成功的關(guān)鍵。姜酒因其原料生姜具有抗菌抑菌、抗老防衰、抗癌防癌之功效，是一種重要的保健酒，但由于姜酒的營養(yǎng)成分特別豐富，酒體中含有較多的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、多糖等大分子成分，在低度姜酒生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了一些問題：渾濁、失光、產(chǎn)生絮狀沉淀等，嚴(yán)重影響姜酒外觀質(zhì)量、口感風(fēng)味及穩(wěn)定性。因此，解決低度姜酒出現(xiàn)渾濁，沉淀及風(fēng)味變化和成品酒穩(wěn)定性的問題，確保產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)和外觀質(zhì)量，成為姜酒廠亟待解決的問題。

膜分離技術(shù)在分離物質(zhì)過程中可在維持原生物體系環(huán)境的條件下實現(xiàn)分離，不涉及相變，無二次污染，并可高效地濃縮、富集產(chǎn)物，有效地去除雜質(zhì)，加之操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊、能耗低，易于自動化，因而它是現(xiàn)代分離技術(shù)中一種效率較高的分離手段，應(yīng)用前景十分廣泛，已被國際上公認(rèn)為最有發(fā)展前途的技術(shù)之一，成為世界各國研究的熱點[2]。

1 膜分離技術(shù)的機理

膜分離技術(shù)是借助于人工合成的具有選擇透過性的聚合膜或無機膜，利用壓力差、濃度差、電位差等作為推動力，基于物質(zhì)能否透過膜或透過膜的速率不同，使流體中各成分得以分離、分級或富集的技術(shù)。根據(jù)推動力以及截留物質(zhì)尺寸的大小，膜分離技術(shù)可分為微濾 （Microfiltration）、超濾 （Ultrafiltration）、電滲析（Electrodialysis）和反滲透（ReverseOsmosis）等[2]。膜分離現(xiàn)象早在200多年前便被人們所發(fā)現(xiàn)，但是直到上個世紀(jì)六十年代才得到迅速發(fā)展。其中，微濾和超濾技術(shù)應(yīng)用最廣泛、最成熟，它們分離的機理基本相同，都是篩孔分離過程[3]。

2 低度姜酒沉淀的產(chǎn)生原因

姜酒沉淀從形成的過程來看，包括生物沉淀和非生物沉淀2個方面。生物沉淀指由于微生物原因引起的產(chǎn)品外觀質(zhì)量變化，即由于感染雜菌造成產(chǎn)品渾濁、失光、沉淀，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。由于生姜的強力防腐作用，在密封良好情況下，產(chǎn)品內(nèi)部不易感染雜菌。非生物沉淀，是指姜酒由于本身的膠體性質(zhì)及所含各種活性物質(zhì)，姜酒以生姜為原料，生姜中含有蛋白質(zhì)、維生素、淀粉等多糖，鐵等多種營養(yǎng)和功能成分，這些成分既有親水性的，也有親脂性的；既有揮發(fā)性成分，也有不揮發(fā)性成分。如酒體中蛋白質(zhì)膠體溶液不穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)與多酚的締合作用、溶解氧對蛋白質(zhì)和多酚的氧化作用、鐵離子的催化作用等，在氧、光、熱、冷、射線等外界條件作用下，發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，造成產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，如顏色、亮度、透明度等發(fā)生變化，影響外觀和口感。低度姜酒生產(chǎn)中，由于在勾調(diào)過程中打破了原有酒體中各種香味成分和功能成分的平衡，從而使某些營養(yǎng)和功能成分溶解度降低，再次成為酒中的不穩(wěn)定因素，重新生成沉淀。

3 膜分離技術(shù)在低度姜酒除濁中的應(yīng)用

3.1 膜分離技術(shù)處理低度姜酒比較

表1 低度姜酒膜分離處理前后的感官評價Table 1 Sensory evaluation of the low of ginger liquor with membrane separation treatment

3.2 微濾在低度姜酒除濁中的應(yīng)用

微濾可以處理含有細小粒子的溶液，能夠截留直徑為0.05 μm～10 μm的微?；蚍肿恿看笥?06的高分子，從而達到凈化、分離的目的。在實驗室中，微濾技術(shù)是檢驗有形細微雜質(zhì)的重要工具，主要用于微生物和微粒子的檢測；在工業(yè)中，主要用于滅菌液體的生產(chǎn)，反滲透和超濾的前處理等[4]。選取一定孔徑的微濾膜處理酒液，能大量去除形成大顆粒的前體物質(zhì)高分子蛋白質(zhì)以及蛋白質(zhì)-多酚締合物。

3.3 微濾與冷凍處理法在低度姜酒除濁中的應(yīng)用

微濾技術(shù)在去除永久渾濁方面效果較好，冷凍技術(shù)在去除冷渾濁方面效果較好，微濾與冷凍技術(shù)相結(jié)合來處理姜酒，不僅提高了姜酒品質(zhì)，而且也基本消除酒體的“冷渾濁”現(xiàn)象，改善了姜酒的穩(wěn)定性。

3.4 復(fù)合微濾膜在低度姜酒除濁中的應(yīng)用

復(fù)合微濾膜由纖維、活性炭、硅藻土和成膜劑組成，在微濾膜分離物料時，交織纖維的篩分性能，固體微粒的吸附性能，使膜分離技術(shù)能同時充分發(fā)揮作用，并提高微濾膜分辨力，能將不同物質(zhì)和不同分子量同一類物質(zhì)從溶液中分離出來[1]。復(fù)合微濾膜過濾低度姜酒，在其生產(chǎn)過程中，必須有一定的壓力，這種壓力保證了復(fù)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(jīng)過，這樣的運動行程，就完全保證了低度姜酒除濁的徹底和完全。

3.5 超濾在低度姜酒除濁中的應(yīng)用

超濾法近年來已被有些國家成功的用于從酒中除去蛋白質(zhì)。超濾法可分離酒中分子量大于10000的蛋白質(zhì)，因為酒中蛋白質(zhì)群分子量大多大于12000，所以實際上幾乎所有蛋白質(zhì)都能被除去。超濾法最主要的優(yōu)點是既可以使酒中蛋白質(zhì)穩(wěn)定，能保留許多芳香成分，并且僅有2%的損失，又可以連續(xù)自動操作。超濾是一種新型過濾分離技術(shù)，它是以壓差為推動力，應(yīng)用微孔薄膜作為過濾介質(zhì)，選擇性地阻止溶液中較大的溶質(zhì)分子通過，在果汁的過濾、澄清及濃縮方面顯示了其優(yōu)越性，具有分離精度高、不影響風(fēng)味、可在常溫低壓下過濾和連續(xù)使用等優(yōu)點，并具有一定的除菌能力[5]。當(dāng)姜酒在壓力的作用下通過半透膜時，酒液中的高分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多糖、纖維素等和膠體物質(zhì)如單寧、果膠及部分微生物就會被截留下來，使濾出液清澈透明。

4 結(jié)論

膜分離技術(shù)由于良好的選擇性和定向性，分離效率高，而且能達到濃縮、凈化和分離的目的，廣泛應(yīng)用于釀酒、制藥、生物制品等領(lǐng)域，雖然目前膜分離技術(shù)在釀酒領(lǐng)域上的應(yīng)用尚存在一些問題，如可供選擇的膜材料品種偏少、膜污染后的清洗和再生使用技術(shù)需進一步提高、成本相對過高等，但膜分離技術(shù)是對傳統(tǒng)分離技術(shù)的一次革命，在低度姜酒除濁中具有很大的應(yīng)用前景，可以預(yù)見，膜分離技術(shù)將不斷完善，推動釀酒工業(yè)的發(fā)展，并為社會帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]黃建城,黃永光，劉建華，等.膜分離技術(shù)及其在低度白酒除濁中的應(yīng)用[J].釀酒科技，2007(6):95-97

[2]王湛.膜分離技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000:2-7

[3]任建新.膜分離技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:1

[4]于文國，卞進發(fā).生化分離技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:114

[5]張靜,陰啟忠，孫鶴寧.超濾技術(shù)在澄清果汁加工中的應(yīng)用[J].落葉果樹，2000(6):34-35