離子交換法對(duì)低度白酒質(zhì)量影響的研究

張曉峰，孫西玉，2，劉延波，潘春梅

（1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南鄭州 450046； 2.張弓老酒酒業(yè)有限公司，河南寧陵 476712）

隨著人們物質(zhì)、文化生活水平的提高和健康意識(shí)的增強(qiáng)，白酒的消費(fèi)逐步由高酒精度轉(zhuǎn)向低酒精度。低度白酒適應(yīng)世界市場(chǎng)的需求，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的定位，適應(yīng)現(xiàn)代人的需求，是今后白酒行業(yè)發(fā)展的方向[1]。然而，白酒在降度過程中極易出現(xiàn)白色渾濁和香味寡淡的問題，研究表明，白色渾濁物質(zhì)主要是由高沸點(diǎn)棕櫚酸乙酯、油酸乙酯及亞油酸乙酯等這些大分子物質(zhì)的混合物導(dǎo)致[2]，而香味寡淡主要是因?yàn)樵诮刀冗^程中一些白酒呈味物質(zhì)丟失所致，因此，如何保證低度白酒在不產(chǎn)生渾濁的同時(shí)盡可能保留其主體香味物質(zhì)成為人們研究的焦點(diǎn)。自1974年張弓酒廠低度白酒研制成功以來，生產(chǎn)工藝推陳出新，質(zhì)量日益提升，我國(guó)低度白酒生產(chǎn)工藝普遍使用吸附法和過濾法進(jìn)行處理，隨著高分子材料及分離技術(shù)的進(jìn)步，采用新型過濾方式對(duì)低度白酒處理成為可能，本文采用離子交換樹脂對(duì)低度白酒進(jìn)行處理，并對(duì)其質(zhì)量影響進(jìn)行了初步研究。

1 不同降度用水對(duì)低度白酒質(zhì)量的影響

低度白酒降度過程中的降度用水對(duì)白酒降度后的質(zhì)量影響很大，不同降度用水對(duì)低度白酒的質(zhì)量影響見表1。

由表1可知，去離子水用于白酒降度較好，這可能與其他降度用水中的離子含量有關(guān)，低度白酒出現(xiàn)塊狀或片狀結(jié)晶往往是白酒中的鈣、鎂離子濃度偏高，與無機(jī)或有機(jī)酸形成鈣鹽、鎂鹽所致[3]。鈣鹽和鎂鹽其溶度積極小，一般在10-8～10-9，所以當(dāng)酒體中鈣鎂離子濃度大于0.3 mg當(dāng)量時(shí)必然出現(xiàn)片狀或塊狀結(jié)晶，而且鈣鹽隨溫度升高其溶解度會(huì)減小，因此對(duì)于高離子含量的低度白酒降度用水極易受溫度變化而導(dǎo)致渾濁，因此，低度白酒降度用水最好使用去離子水。

表1 不同降度用水對(duì)低度白酒質(zhì)量的影響

2 離子交換劑的選擇

離子交換法是以離子交換劑為固定相，以含特定離子的溶液為流動(dòng)相，利用離子交換劑上的可交換離子與溶液中離子發(fā)生交換作用，由于不同的離子交換能力不一樣，各種離子在樹脂柱中隨流動(dòng)相的移動(dòng)速度也不一樣，從而將混合物中不同離子進(jìn)行分離。離子交換中選擇合適的離子交換劑是關(guān)鍵，根據(jù)離子交換劑中基質(zhì)的組成和性質(zhì)，可將其分為疏水性離子交換劑和親水性離子交換劑，其中疏水性離子交換劑主要是指離子交換樹脂。離子交換樹脂是一種不溶于水及一般酸、堿和有機(jī)溶劑的有機(jī)高分子化合物，其化學(xué)穩(wěn)定性好，具有離子交換能力，其活性基團(tuán)一般是多元酸或多元堿[4]。目前離子交換樹脂主要有凝膠型和大孔型兩種，其中大孔型樹脂具有交聯(lián)度高、化學(xué)和物理穩(wěn)定性好、抗?jié)B透壓沖擊和抗氧化能力強(qiáng)、孔徑大、交換速度較快、抗有機(jī)物污染能力強(qiáng)、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，因此我們選擇大孔樹脂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 不同大孔樹脂對(duì)38%vol低度白酒的處理結(jié)果

由表2可知，大孔強(qiáng)酸、強(qiáng)堿類樹脂對(duì)低度白酒的除濁能力一般，雖然能夠去除酒中大部分懸浮物，但不能使酒達(dá)到澄清透明的效果，而且對(duì)酒的口感影響較大，而大孔弱酸性樹脂雖然對(duì)低度白酒的除濁效果較好，但會(huì)影響到低度白酒的口感，這可能與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹脂有較強(qiáng)的極性，在pH值0～14范圍內(nèi)均可離解成離子與白酒中某些離子發(fā)生交換從而改變了酒的酸堿度有關(guān)。以大孔弱酸樹脂處理，雖不改變酒的酸堿度，但由于鹽的存在降低了酒中的有機(jī)物的溶解度，也不利于渾濁物的去除。由表2可以看出，大孔吸附樹脂處理效果顯著，是理想的吸附劑。

3 樹脂結(jié)構(gòu)對(duì)低度白酒風(fēng)味的影響

由表2可知，多種吸附樹脂雖均能去除低度白酒中的渾濁物而達(dá)到澄清的目的，但對(duì)酒的風(fēng)味影響卻有差異，白酒中含有的各種微量成分有一定的量比關(guān)系，如果在吸附渾濁物的過程中，使酒中多種微量成分的含量及其量比關(guān)系受到影響，則必然會(huì)改變酒的口感，有損于酒的風(fēng)格，因此我們進(jìn)一步探索了大孔吸附樹脂結(jié)構(gòu)對(duì)酒體風(fēng)味的影響，結(jié)果見表3。

表3 大孔吸附樹脂不同結(jié)構(gòu)對(duì)低度白酒風(fēng)味的影響

大孔吸附樹脂的結(jié)構(gòu)主要由惰性的不溶性三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹脂骨架和與骨架相連的不能移動(dòng)的功能基團(tuán)及與功能基團(tuán)所帶電荷相反的可移動(dòng)的離子三部分組成，從吸附原理上講，由于高級(jí)脂肪酸乙酯比酒中的己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯等的分子量大，溶解度小，疏水程度高，容易被作為吸附劑的大孔型樹脂吸附，而盡可能少地吸附主體香酯，從而獲得清澈透明、基本保持原酒風(fēng)格的低度白酒。由表3可知，極性和非極性吸附樹脂對(duì)低度白酒的口感均影響不大，但樹脂的比表面積是一個(gè)重要的物理參數(shù)，比表面積大，其暴露的吸附中心多，與活性炭相似，其吸附能力強(qiáng)，則脫酯較多，勢(shì)必會(huì)改變酒的風(fēng)味，因此，我們選擇比表面積較小的5號(hào)、6號(hào)樹脂進(jìn)行處理，效果較好。

4 大孔吸附樹脂對(duì)低度白酒中主體酸酯的影響

將曲酒加水降度到38%vol，經(jīng)大孔吸附樹脂處理，酒中的主體酸、酯與對(duì)照樣相比降低極少，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 曲酒處理前后酸、酯比較 (g/100 mL)

由表4可以看出，酒精度降低后的38%vol低度白酒經(jīng)大孔吸附樹脂處理后其酒中主體酸、酯的變化極少，說明我們選擇的大孔吸附樹脂在白酒降度過程中不僅能有效去除渾濁物，使低度白酒澄清透明，而且能夠基本保持低度白酒的主體香味物質(zhì)，使低度白酒的風(fēng)格骨架保持不變。

5 大孔吸附樹脂與冷凍除濁及活性炭吸附處理低度白酒的比較

為了比較大孔吸附樹脂、冷凍過濾法及活性炭吸附法對(duì)低度白酒的影響，本實(shí)驗(yàn)將53%vol張弓曲酒通過以上3種方法降度至38%vol，然后從外觀、品嘗結(jié)果及主體香味物質(zhì)己酸乙酯的含量進(jìn)行比較，結(jié)果見表5。

表5 不同處理方法對(duì)低度白酒的影響

由表5可以看出，經(jīng)大孔吸附樹脂、冷凍過濾法及活性炭吸附法對(duì)53%vol張弓白酒降度處理后都可以得到清澈透明的38%vol低度白酒，說明3種方式對(duì)降度后產(chǎn)生渾濁物質(zhì)的去除效果較好，但從降度后的品嘗結(jié)果看，采用大孔吸附樹脂進(jìn)行處理更有利于保持低度白酒的香味物質(zhì)。這一品嘗結(jié)果也從不同方式降度后白酒的主體香味物質(zhì)己酸乙酯的含量得到了印證，這可能與脫脂棉與活性炭主要通過其過濾孔徑來達(dá)到去除渾濁物質(zhì)的目的有關(guān)，同時(shí)可能會(huì)將白酒中一些呈味的大分子有機(jī)物也一同去除，從而導(dǎo)致白酒降度后香味物質(zhì)的損失，而大孔吸附樹脂根據(jù)其結(jié)構(gòu)對(duì)其吸附物質(zhì)是有選擇性的，因此我們選擇合適的大孔吸附樹脂就有可能將白酒降度過程中產(chǎn)生渾濁的物質(zhì)去除，而將對(duì)白酒風(fēng)味起重要作用的風(fēng)味物質(zhì)保留。因此，采用合適的大孔吸附樹脂相對(duì)于冷凍過濾法和活性炭吸附法而言，既能保證低度白酒的清澈透明，又能盡可能的保留白酒的香味物質(zhì)。

6 展望

隨著人們健康消費(fèi)意識(shí)的形成和消費(fèi)水平的提升，國(guó)家宏觀政策指引及消費(fèi)者對(duì)飲酒健康認(rèn)識(shí)的加深，導(dǎo)致白酒消費(fèi)向低度化轉(zhuǎn)移，白酒的低度化已是大勢(shì)所趨。冷凍除濁法、活性炭吸附法被廣泛應(yīng)用于低度白酒的處理，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型高分子材料的出現(xiàn)，具有特異選擇性的離子交換法、現(xiàn)代膜分離技術(shù)、納米技術(shù)及多種機(jī)理聯(lián)合應(yīng)用除濁技術(shù)在低度白酒開發(fā)方面的應(yīng)用，將進(jìn)一步提升低度白酒的品質(zhì)。

[1]張曉峰,孫西玉.張弓濃香型低度白酒活性炭除濁工藝研究[J].釀酒科技,2010(11)：70-72.

[2]沈怡方.低度優(yōu)質(zhì)白酒研究中的幾個(gè)技術(shù)問題[J].釀酒,1979(3)：16-23.

[3]孫西玉,梁邦昌.中國(guó)低度白酒的歷史沿革與白酒發(fā)展趨勢(shì)[J].釀酒科技,2007(6)：73-76.

[4]李萬才.生物分離技術(shù)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社,2014.