冷凍過濾+樹脂凈化除濁工藝在青稞酒中的應用研究

孫海浪，魯水龍，馬延斌，張積顯，周義軍，吉朝福，馮聲寶

(青海互助天佑德青稞酒股份有限公司，青海互助 810500)

隨著社會的發展，人們的消費觀念不斷發生改變，對白酒的價值觀也發生了巨大改變，人們開始由有酒喝到喝好酒、喝低度酒的轉變。近幾年，中國80、90、00 年代人群開始成為消費的主力，青年人對低度白酒的消費趨勢明顯，低度白酒的需求量呈現逐年上升的趨勢。為了順應市場需求，白酒企業也逐漸向低度、健康的方向發展[1]。然而，低度白酒隨著酒精度和溫度的降低，會出現不同程度的失光和渾濁現象，對產品的感官質量影響很大。實驗表明，低度白酒在生產過程中會出現乳白色的渾濁、酒體透明度低等現象，主要是由于酒中所含的高級脂肪酸類物質含量過多引起的(主要包括碳元素為16-18 的脂肪酸乙酯，如棕櫚酸乙酯，油酸乙酯，亞油酸乙酯等[2])。高級脂肪酸能溶于酒精，不溶于水，隨著酒精濃度和溫度的降低，其溶解度亦相應變小，達到一定溫度時(如溫度低于-15 ℃)，高級脂肪酸類物質將因溶解度降低而析出，從而引起渾濁[3]。目前行業內低度白酒除濁的方法主要有粉末活性炭吸附過濾、樹脂吸附法、冷凍過濾法等[4，6]。有研究表明，過多的使用活性炭和硅藻土除濁，雖然能降低白酒貨架期內渾濁的風險[7]，但酒體中的風味成分也明顯降低，特別是總酸、總酯的損失顯著[8]。

因此，去除引起渾濁的物質而不改變白酒本身的風格是白酒企業選擇除濁技術的方向所在[9]。本試驗通過以上3 種不同方法對青稞酒進行除濁實驗，并結合青稞酒的實際情況，創新研究出了冷凍過濾+樹脂凈化處理技術，得到了最佳工藝參數，并推廣到實際生產中，提高了青稞酒的產品質量。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

材料：天佑德青稞酒(中高檔42%vol、52%vol)、粉末活性炭(JT-550)、樹脂(大孔樹脂)、硅藻土。

試劑：5% HCl，2%NaOH溶液。

儀器設備：冷凍過濾機組(10T/h、揚州潤明智能裝備股份有限公司)、氣相色譜儀(Agilent HP-6820型)、液相色譜儀(Agilent 1200型)、樹脂罐等。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

活性炭處理工藝流程：基酒→按比例勾調組合→粉末活性炭凈化處理→過濾→微調→精濾→檢測→品評→成品

樹脂處理工藝流程：基酒→按比例勾調組合→樹脂凈化處理→微調→精濾→檢測→品評→成品

冷凍過濾處理工藝流程：基酒→按比例勾調組合→冷凍過濾處理→微調→檢測→品評→成品

冷凍過濾+樹脂處理工藝流程：基酒→按比例勾調組合→冷凍過濾凈化處理→樹脂凈化處理→微調→檢測→品評→成品

1.2.2 檢測指標及方法

總酸：執行GB 12456—2021 第一法；總酯：執行GB/T 10345—2022；酒精度：執行GB 5009.225—2016 第二法；乙酸：執行GB/T 10345—2022；乙縮醛：執行GB/T 11857—2008；乙酸乙酯：執行GB/T 10345—2022；乳酸乙酯：執行GB/T 10345—2022；β-苯乙醇：執行GB/T 10345—2022；2,3-丁二醇：執行SN/T 4675.2—2016。

1.2.3 操作要點

1.2.3.1 活性炭吸附法

依據工藝流程，按產品配方進行基酒組合，然后分別按照酒液0.9‰、1.1‰、1.3‰、1.5‰的比例添加粉末活性炭進行凈化處理，本次選用的是重慶霏洋酒炭公司的粉末活性炭JT-550，凈化處理時間結合實際生產狀況及以往經驗統一為20 h[3，5]。對不同添加比例處理酒樣的理化指標和感官進行評價。

1.2.3.2 樹脂吸附法

將樹脂裝入直徑為70 cm，高180 cm 的樹脂罐，進行樹脂活化，用0.5 倍體積的乙醇浸泡24 h，然后用5 % HCl 溶液浸泡2～4 h，用水清洗至中性，再用2 % NaOH 溶液浸泡2～4 h，用水清洗至中性。

依據工藝流程，按產品配方進行基酒組合，將酒液用酒泵輸送至樹脂處理柱進行處理實驗，流速控制在5～12 t/h。對不同流速下處理酒樣的理化指標和感官進行評價。

1.2.3.3 冷凍過濾法

冷凍過濾開始之前，需要先確定冷凍過濾機中添加的硅藻土比例對冷凍過濾效果的影響。在同一運行溫度條件下，對同一批次的半成品酒樣進行冷凍處理，硅藻土比例(粗土∶細土)為1∶0、4∶6、5∶5、6∶4、0∶1進行試驗[4，10]，觀察實驗酒樣的清亮度。

依據工藝流程，按產品配方進行基酒組合，將酒液在不同的溫度下進行冷凍過濾，對過濾酒樣的理化指標和感官進行評價。

1.2.3.4 冷凍過濾+樹脂凈化法

鑒于冷凍過濾法在處理中高檔酒體時，未能突顯其優點，處理的酒體香氣略顯雜，后味不夠干凈，樹脂對酒體雜味物質去除效果較好，因此本研究將冷凍過濾與樹脂凈化結合進行試驗，選取42%vol、52%vol 兩款中高檔半成品酒體經冷凍過濾和冷凍過濾+樹脂凈化處理后，對處理酒樣的理化指標、微量成分以及感官進行評價。

2 結果與分析

2.1 活性炭吸附法結果分析

經活性炭處理后的酒樣理化指標及感官品評結果見表1。

表1 粉末活性炭處理青稞酒的理化指標及-15 ℃冷凍實驗記錄

由表1 可以看出，JT-550 粉末活性炭在添加量小于1.3‰時，在-15 ℃冷凍實驗中，酒體渾濁不透亮，達不到質量要求，不進行檢測品評；在添加量大于1.3 ‰時，在-15 ℃冷凍實驗中，酒體清亮透明，符合質量要求；檢測理化指標，發現1.5‰的添加量時酒體總酸、總酯含量損失均高于1.3‰；經評酒委員會品評，一致認為使用1.3‰活性炭處理的酒樣芳香更足，香氣損失較少，口感綿柔，后味較干凈，使用1.5‰活性炭處理的酒樣芳香較弱，有碳味，略苦澀；綜合評定，使用1.3‰活性炭添加比例處理的酒樣酸酯損失率較低、香氣口感最佳，符合天佑德青稞酒酒體質量標準。

2.2 樹脂吸附法結果分析

經樹脂吸附處理后酒樣的理化檢測及感官品評，結果見表2。

表2 不同流速下用樹脂吸附處理青稞酒的理化指標及冷凍實驗記錄

由表2 可看出，樹脂吸附處理后的酒體因流速不同其理化指標、感官指標差異較大，流速越慢酸酯損失率越小，-15 ℃下的冷凍感官均不符合質量要求，有渾濁、絮狀物，流速最慢時，還有輕微的絮狀物，說明樹脂吸附不能完全除去原酒中的高級脂肪酸乙酯，酒體質量不穩定。因為沒有達到最基本的除濁效果，所以，沒有進行感官品評。由此判定樹脂凈化處理酒體不符合天佑德青稞酒質量標準。但經過品評，認為樹脂過濾雖然沒有完全去除高級脂肪酸，但它對酒體的雜味物質去除效果較好，且流速為8 t/h時凈化處理效果較好。

2.3 冷凍過濾法結果分析

經不同比率硅藻土冷凍過濾后酒樣的感官評價結果見表3。

表3 硅藻土比率對冷凍過濾效果的影響

由表3 可以看出，不同比例的硅藻土對冷凍過濾后酒體的清亮度有較大的影響[11]。通過實驗可以看出，以粗土60%、細土40%的比例過濾后得到的酒樣的清亮度效果最佳，后面均統一使用粗土60%、細土40%的比例進行過濾。

依據工藝流程，按產品配方進行基酒組合，將1—4 號酒液在不同的溫度下進行冷凍過濾，將過濾后的酒液進行理化指標檢測及感官評價，結果見表4。

由表4 可以看出，在不同運行溫度條件下冷凍過濾后，各成品酒樣的理化指標均符合GB/T 19331—2007 的要求，但是在-8～-10 ℃下，酒體渾濁、失光，未達到質量要求不做品評比較。對-11～-13 ℃、-14～-16 ℃、-17～-19 ℃綜合對比后發現，冷凍過濾處理工藝酒體總酸、總酯損失較少，且冷凍試驗酒體清亮透明，符合酒體質量要求，運行溫度在-9～-11 ℃時，酒體感官評價不符合質量要求。在-14～-16 ℃時和-17～-19 ℃時，冷凍過濾的效果較好，感官評價接近酒體質量要求，但還是存在后味不干凈、酒體寡淡等質量問題。所以，由此判定冷凍過濾處理的酒體不符合天佑德青稞酒質量標準。

表4 在不同溫度下處理酒樣的理化指標與品評記錄

2.4 冷凍過濾+樹脂凈化法結果分析

選取42%vol、52%vol 兩款中高檔半成品酒體經冷凍過濾和冷凍過濾+樹脂凈化處理后，進行理化指標、微量成分分析以及感官評價。

由表5、表6 可以看出，冷凍過濾+樹脂凈化處理工藝與冷凍過濾處理工藝相比，冷凍過濾+樹脂凈化處理的酒體總酸、總酯損失不高，并且感官評價指標明顯優于冷凍過濾工藝，更加接近標準感官評語要求，由此判定冷凍過濾+樹脂凈化處理工藝處理的酒體符合天佑德青稞酒質量標準。

表5 不同方法凈化處理的酒體理化指標及冷凍實驗記錄

表6 不同方法凈化處理的酒體理化指標及冷凍實驗記錄

2.5 4種酒體處理技術綜合對比

將同一批次的42%vol半成品酒樣分別進行活性炭吸附處理、樹脂吸附、冷凍過濾和冷凍過濾+樹脂凈化處理(冷凍處理完取樣后再進行樹脂處理)。對處理后的酒樣進行理化檢測、微量成分分析以及感官評價。

由表7、表8、表9 可以看出：①粉末活性炭吸附過濾后的酒樣中總酸總酯損失率遠大于冷凍過濾+樹脂凈化處理的酒體；②樹脂吸附處理的酒體渾濁不透明，口感爆辣；③冷凍過濾的效果較好，感官評價接近酒體質量要求，但存在后味不干凈、酒體寡淡等質量問題，并且突顯不出中高檔酒體的特色；④冷凍過濾+樹脂凈化處理的酒體總酸、總酯損失較低，感官評價指標明顯優于其他處理工藝，更接近標準感官要求，是可行、實用的酒體處理工藝，后期可全面推廣使用。

表7 不同方法凈化處理酒體的理化指標結果

表8 不同方法凈化處理酒體的色譜結果 (g/L)

表9 不同方法凈化處理酒體的感官品評結果

2.6 分析與討論

2.6.1 粉末活性炭吸附法的優缺點

目前我公司白酒的除濁主要依靠粉末活性炭吸附法，活性炭吸附多是物理吸附，除濁效果明顯，處理后的酒體在-15 ℃以下依然能夠保持清澈透明，但活性炭的排放給環境造成了極大的污染，并且勞動強度大，添加活性炭時粉塵在空氣中漂浮，對操作人員有直接的粉塵傷害。粉末活性炭吸附法處理后的酒體香氣、口感上均有一定的活性炭氣味，影響酒體風格，粉末活性炭吸附后的酒體其酸酯損失率較高，酒體風格變化較大。

2.6.2 樹脂吸附法的優缺點

通過實驗可以看出，樹脂吸附法凈化處理的效果主要是由流速決定，流速緩慢，樹脂吸附能力較強，酒體感官清亮透明，酸酯損失也較小，但是在大規模實際生產中有局限性，生產效率低；在單獨使用樹脂處理時，由于酒體中高級脂肪酸含量較高，樹脂容易飽和，吸附能力下降，造成酒體不穩定；樹脂吸附法在樹脂飽和以后需要乙醇洗脫、酸堿浸泡等進行再生，費時費力，清洗后的乙醇溶液無法用于生產中，造成巨大浪費。

2.6.3 冷凍除濁法的優缺點

通過實驗可以看出冷凍過濾處理的酒體除濁效果較為理想，酒體總酸、總酯損失較少，酒體清亮透明，符合酒體要求，但存在后味不干凈、酒體寡淡等問題，單獨使用效果不理想。

2.6.4 冷凍過濾+樹脂凈化法

通過實驗可以看出，冷凍過濾+樹脂凈化法在酒體處理時，取長補短，發揮了冷凍過濾除去高級脂肪酸和樹脂除去酒體雜味的優勢，最大限度的保留了酒體自身的風味物質，使酒體風格明顯，能夠明顯提高酒體質量，也解決了低度產品低溫下的渾濁、失光問題，確保了酒體穩定性，使低度白酒產品質量得到了顯著的提升。冷凍過濾+樹脂凈化法對比活性炭吸附過濾，具有高效節能、低碳環保、降低勞動強度、優化工作環境等優勢。

3 結論

本研究通過實驗與討論，在3 種適用于青稞酒除濁技術的基礎上創新出了冷凍過濾+樹脂凈化處理的新工藝，通過試驗，確定了冷凍過濾+樹脂凈化處理工藝的最佳工藝參數：冷凍過濾溫度為-14～-16 ℃，硅藻土使用比例為粗土∶細土=6∶4，樹脂過濾流速為8 t/h。使用冷凍過濾+樹脂凈化處理工藝處理的半成品酒體理化指標完全符合國家標準、企業標準，酒體清亮透明，香氣清雅，馥郁，口感綿柔、酒體協調，有回甜，尾凈悠長，具有青稞酒突出的酒體風格，完全符合青稞酒產品質量要求。