離子交換法對低度白酒質量影響的研究

張曉峰，孫西玉，2，劉延波，潘春梅

（1.河南牧業經濟學院，河南鄭州 450046； 2.張弓老酒酒業有限公司，河南寧陵 476712）

隨著人們物質、文化生活水平的提高和健康意識的增強，白酒的消費逐步由高酒精度轉向低酒精度。低度白酒適應世界市場的需求，適應社會發展的定位，適應現代人的需求，是今后白酒行業發展的方向[1]。然而，白酒在降度過程中極易出現白色渾濁和香味寡淡的問題，研究表明，白色渾濁物質主要是由高沸點棕櫚酸乙酯、油酸乙酯及亞油酸乙酯等這些大分子物質的混合物導致[2]，而香味寡淡主要是因為在降度過程中一些白酒呈味物質丟失所致，因此，如何保證低度白酒在不產生渾濁的同時盡可能保留其主體香味物質成為人們研究的焦點。自1974年張弓酒廠低度白酒研制成功以來，生產工藝推陳出新，質量日益提升，我國低度白酒生產工藝普遍使用吸附法和過濾法進行處理，隨著高分子材料及分離技術的進步，采用新型過濾方式對低度白酒處理成為可能，本文采用離子交換樹脂對低度白酒進行處理，并對其質量影響進行了初步研究。

1 不同降度用水對低度白酒質量的影響

低度白酒降度過程中的降度用水對白酒降度后的質量影響很大，不同降度用水對低度白酒的質量影響見表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，低度白酒出現塊狀或片狀結晶往往是白酒中的鈣、鎂離子濃度偏高，與無機或有機酸形成鈣鹽、鎂鹽所致[3]。鈣鹽和鎂鹽其溶度積極小，一般在10-8～10-9，所以當酒體中鈣鎂離子濃度大于0.3 mg當量時必然出現片狀或塊狀結晶，而且鈣鹽隨溫度升高其溶解度會減小，因此對于高離子含量的低度白酒降度用水極易受溫度變化而導致渾濁，因此，低度白酒降度用水最好使用去離子水。

表1 不同降度用水對低度白酒質量的影響

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相，利用離子交換劑上的可交換離子與溶液中離子發生交換作用，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相的移動速度也不一樣，從而將混合物中不同離子進行分離。離子交換中選擇合適的離子交換劑是關鍵，根據離子交換劑中基質的組成和性質，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、堿和有機溶劑的有機高分子化合物，其化學穩定性好，具有離子交換能力，其活性基團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度高、化學和物理穩定性好、抗滲透壓沖擊和抗氧化能力強、孔徑大、交換速度較快、抗有機物污染能力強、比表面積大等優點，因此我們選擇大孔樹脂進行實驗，結果見表2。

表2 不同大孔樹脂對38%vol低度白酒的處理結果

由表2可知，大孔強酸、強堿類樹脂對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，但不能使酒達到澄清透明的效果，而且對酒的口感影響較大，而大孔弱酸性樹脂雖然對低度白酒的除濁效果較好，但會影響到低度白酒的口感，這可能與強酸、強堿樹脂有較強的極性，在pH值0～14范圍內均可離解成離子與白酒中某些離子發生交換從而改變了酒的酸堿度有關。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 樹脂結構對低度白酒風味的影響

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到澄清的目的，但對酒的風味影響卻有差異，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系受到影響，則必然會改變酒的口感，有損于酒的風格，因此我們進一步探索了大孔吸附樹脂結構對酒體風味的影響，結果見表3。

表3 大孔吸附樹脂不同結構對低度白酒風味的影響

大孔吸附樹脂的結構主要由惰性的不溶性三維空間網狀結構樹脂骨架和與骨架相連的不能移動的功能基團及與功能基團所帶電荷相反的可移動的離子三部分組成，從吸附原理上講，由于高級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、基本保持原酒風格的低度白酒。由表3可知，極性和非極性吸附樹脂對低度白酒的口感均影響不大，但樹脂的比表面積是一個重要的物理參數，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，則脫酯較多，勢必會改變酒的風味，因此，我們選擇比表面積較小的5號、6號樹脂進行處理，效果較好。

4 大孔吸附樹脂對低度白酒中主體酸酯的影響

將曲酒加水降度到38%vol，經大孔吸附樹脂處理，酒中的主體酸、酯與對照樣相比降低極少，試驗結果見表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，使低度白酒的風格骨架保持不變。

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低度白酒的影響，本實驗將53%vol張弓曲酒通過以上3種方法降度至38%vol，然后從外觀、品嘗結果及主體香味物質己酸乙酯的含量進行比較，結果見表5。

表5 不同處理方法對低度白酒的影響

由表5可以看出，經大孔吸附樹脂、冷凍過濾法及活性炭吸附法對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種方式對降度后產生渾濁物質的去除效果較好，但從降度后的品嘗結果看，采用大孔吸附樹脂進行處理更有利于保持低度白酒的香味物質。這一品嘗結果也從不同方式降度后白酒的主體香味物質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到去除渾濁物質的目的有關，同時可能會將白酒中一些呈味的大分子有機物也一同去除，從而導致白酒降度后香味物質的損失，而大孔吸附樹脂根據其結構對其吸附物質是有選擇性的，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生渾濁的物質去除，而將對白酒風味起重要作用的風味物質保留。因此，采用合適的大孔吸附樹脂相對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。

6 展望

隨著人們健康消費意識的形成和消費水平的提升，國家宏觀政策指引及消費者對飲酒健康認識的加深，導致白酒消費向低度化轉移，白酒的低度化已是大勢所趨。冷凍除濁法、活性炭吸附法被廣泛應用于低度白酒的處理，隨著科學技術的發展，新型高分子材料的出現，具有特異選擇性的離子交換法、現代膜分離技術、納米技術及多種機理聯合應用除濁技術在低度白酒開發方面的應用，將進一步提升低度白酒的品質。

[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.低度優質白酒研究中的幾個技術問題[J].釀酒,1979(3)：16-23.

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

[4]李萬才.生物分離技術[M].北京：中國輕工業出版社,2014.