冷冻过滤+树脂净化除浊工艺在青稞酒中的应用研究

孙海浪，鲁水龙，马延斌，张积显，周义军，吉朝福，冯声宝

(青海互助天佑德青稞酒股份有限公司，青海互助 810500)

随着社会的发展，人们的消费观念不断发生改变，对白酒的价值观也发生了巨大改变，人们开始由有酒喝到喝好酒、喝低度酒的转变。近几年，中国80、90、00 年代人群开始成为消费的主力，青年人对低度白酒的消费趋势明显，低度白酒的需求量呈现逐年上升的趋势。为了顺应市场需求，白酒企业也逐渐向低度、健康的方向发展[1]。然而，低度白酒随着酒精度和温度的降低，会出现不同程度的失光和浑浊现象，对产品的感官质量影响很大。实验表明，低度白酒在生产过程中会出现乳白色的浑浊、酒体透明度低等现象，主要是由于酒中所含的高级脂肪酸类物质含量过多引起的(主要包括碳元素为16-18 的脂肪酸乙酯，如棕榈酸乙酯，油酸乙酯，亚油酸乙酯等[2])。高级脂肪酸能溶于酒精，不溶于水，随着酒精浓度和温度的降低，其溶解度亦相应变小，达到一定温度时(如温度低于-15 ℃)，高级脂肪酸类物质将因溶解度降低而析出，从而引起浑浊[3]。目前行业内低度白酒除浊的方法主要有粉末活性炭吸附过滤、树脂吸附法、冷冻过滤法等[4，6]。有研究表明，过多的使用活性炭和硅藻土除浊，虽然能降低白酒货架期内浑浊的风险[7]，但酒体中的风味成分也明显降低，特别是总酸、总酯的损失显著[8]。

因此，去除引起浑浊的物质而不改变白酒本身的风格是白酒企业选择除浊技术的方向所在[9]。本试验通过以上3 种不同方法对青稞酒进行除浊实验，并结合青稞酒的实际情况，创新研究出了冷冻过滤+树脂净化处理技术，得到了最佳工艺参数，并推广到实际生产中，提高了青稞酒的产品质量。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

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

试剂：5% HCl，2%NaOH溶液。

仪器设备：冷冻过滤机组(10T/h、扬州润明智能装备股份有限公司)、气相色谱仪(Agilent HP-6820型)、液相色谱仪(Agilent 1200型)、树脂罐等。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

活性炭处理工艺流程：基酒→按比例勾调组合→粉末活性炭净化处理→过滤→微调→精滤→检测→品评→成品

树脂处理工艺流程：基酒→按比例勾调组合→树脂净化处理→微调→精滤→检测→品评→成品

冷冻过滤处理工艺流程：基酒→按比例勾调组合→冷冻过滤处理→微调→检测→品评→成品

冷冻过滤+树脂处理工艺流程：基酒→按比例勾调组合→冷冻过滤净化处理→树脂净化处理→微调→检测→品评→成品

1.2.2 检测指标及方法

总酸：执行GB 12456—2021 第一法；总酯：执行GB/T 10345—2022；酒精度：执行GB 5009.225—2016 第二法；乙酸：执行GB/T 10345—2022；乙缩醛：执行GB/T 11857—2008；乙酸乙酯：执行GB/T 10345—2022；乳酸乙酯：执行GB/T 10345—2022；β-苯乙醇：执行GB/T 10345—2022；2,3-丁二醇：执行SN/T 4675.2—2016。

1.2.3 操作要点

1.2.3.1 活性炭吸附法

依据工艺流程，按产品配方进行基酒组合，然后分别按照酒液0.9‰、1.1‰、1.3‰、1.5‰的比例添加粉末活性炭进行净化处理，本次选用的是重庆霏洋酒炭公司的粉末活性炭JT-550，净化处理时间结合实际生产状况及以往经验统一为20 h[3，5]。对不同添加比例处理酒样的理化指标和感官进行评价。

1.2.3.2 树脂吸附法

将树脂装入直径为70 cm，高180 cm 的树脂罐，进行树脂活化，用0.5 倍体积的乙醇浸泡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。

依据工艺流程，按产品配方进行基酒组合，将酒液用酒泵输送至树脂处理柱进行处理实验，流速控制在5～12 t/h。对不同流速下处理酒样的理化指标和感官进行评价。

1.2.3.3 冷冻过滤法

冷冻过滤开始之前，需要先确定冷冻过滤机中添加的硅藻土比例对冷冻过滤效果的影响。在同一运行温度条件下，对同一批次的半成品酒样进行冷冻处理，硅藻土比例(粗土∶细土)为1∶0、4∶6、5∶5、6∶4、0∶1进行试验[4，10]，观察实验酒样的清亮度。

依据工艺流程，按产品配方进行基酒组合，将酒液在不同的温度下进行冷冻过滤，对过滤酒样的理化指标和感官进行评价。

1.2.3.4 冷冻过滤+树脂净化法

鉴于冷冻过滤法在处理中高档酒体时，未能突显其优点，处理的酒体香气略显杂，后味不够干净，树脂对酒体杂味物质去除效果较好，因此本研究将冷冻过滤与树脂净化结合进行试验，选取42%vol、52%vol 两款中高档半成品酒体经冷冻过滤和冷冻过滤+树脂净化处理后，对处理酒样的理化指标、微量成分以及感官进行评价。

2 结果与分析

2.1 活性炭吸附法结果分析

经活性炭处理后的酒样理化指标及感官品评结果见表1。

表1 粉末活性炭处理青稞酒的理化指标及-15 ℃冷冻实验记录

由表1 可以看出，JT-550 粉末活性炭在添加量小于1.3‰时，在-15 ℃冷冻实验中，酒体浑浊不透亮，达不到质量要求，不进行检测品评；在添加量大于1.3 ‰时，在-15 ℃冷冻实验中，酒体清亮透明，符合质量要求；检测理化指标，发现1.5‰的添加量时酒体总酸、总酯含量损失均高于1.3‰；经评酒委员会品评，一致认为使用1.3‰活性炭处理的酒样芳香更足，香气损失较少，口感绵柔，后味较干净，使用1.5‰活性炭处理的酒样芳香较弱，有碳味，略苦涩；综合评定，使用1.3‰活性炭添加比例处理的酒样酸酯损失率较低、香气口感最佳，符合天佑德青稞酒酒体质量标准。

2.2 树脂吸附法结果分析

经树脂吸附处理后酒样的理化检测及感官品评，结果见表2。

表2 不同流速下用树脂吸附处理青稞酒的理化指标及冷冻实验记录

由表2 可看出，树脂吸附处理后的酒体因流速不同其理化指标、感官指标差异较大，流速越慢酸酯损失率越小，-15 ℃下的冷冻感官均不符合质量要求，有浑浊、絮状物，流速最慢时，还有轻微的絮状物，说明树脂吸附不能完全除去原酒中的高级脂肪酸乙酯，酒体质量不稳定。因为没有达到最基本的除浊效果，所以，没有进行感官品评。由此判定树脂净化处理酒体不符合天佑德青稞酒质量标准。但经过品评，认为树脂过滤虽然没有完全去除高级脂肪酸，但它对酒体的杂味物质去除效果较好，且流速为8 t/h时净化处理效果较好。

2.3 冷冻过滤法结果分析

经不同比率硅藻土冷冻过滤后酒样的感官评价结果见表3。

表3 硅藻土比率对冷冻过滤效果的影响

由表3 可以看出，不同比例的硅藻土对冷冻过滤后酒体的清亮度有较大的影响[11]。通过实验可以看出，以粗土60%、细土40%的比例过滤后得到的酒样的清亮度效果最佳，后面均统一使用粗土60%、细土40%的比例进行过滤。

依据工艺流程，按产品配方进行基酒组合，将1—4 号酒液在不同的温度下进行冷冻过滤，将过滤后的酒液进行理化指标检测及感官评价，结果见表4。

由表4 可以看出，在不同运行温度条件下冷冻过滤后，各成品酒样的理化指标均符合GB/T 19331—2007 的要求，但是在-8～-10 ℃下，酒体浑浊、失光，未达到质量要求不做品评比较。对-11～-13 ℃、-14～-16 ℃、-17～-19 ℃综合对比后发现，冷冻过滤处理工艺酒体总酸、总酯损失较少，且冷冻试验酒体清亮透明，符合酒体质量要求，运行温度在-9～-11 ℃时，酒体感官评价不符合质量要求。在-14～-16 ℃时和-17～-19 ℃时，冷冻过滤的效果较好，感官评价接近酒体质量要求，但还是存在后味不干净、酒体寡淡等质量问题。所以，由此判定冷冻过滤处理的酒体不符合天佑德青稞酒质量标准。

表4 在不同温度下处理酒样的理化指标与品评记录

2.4 冷冻过滤+树脂净化法结果分析

选取42%vol、52%vol 两款中高档半成品酒体经冷冻过滤和冷冻过滤+树脂净化处理后，进行理化指标、微量成分分析以及感官评价。

由表5、表6 可以看出，冷冻过滤+树脂净化处理工艺与冷冻过滤处理工艺相比，冷冻过滤+树脂净化处理的酒体总酸、总酯损失不高，并且感官评价指标明显优于冷冻过滤工艺，更加接近标准感官评语要求，由此判定冷冻过滤+树脂净化处理工艺处理的酒体符合天佑德青稞酒质量标准。

表5 不同方法净化处理的酒体理化指标及冷冻实验记录

表6 不同方法净化处理的酒体理化指标及冷冻实验记录

2.5 4种酒体处理技术综合对比

将同一批次的42%vol半成品酒样分别进行活性炭吸附处理、树脂吸附、冷冻过滤和冷冻过滤+树脂净化处理(冷冻处理完取样后再进行树脂处理)。对处理后的酒样进行理化检测、微量成分分析以及感官评价。

由表7、表8、表9 可以看出：①粉末活性炭吸附过滤后的酒样中总酸总酯损失率远大于冷冻过滤+树脂净化处理的酒体；②树脂吸附处理的酒体浑浊不透明，口感爆辣；③冷冻过滤的效果较好，感官评价接近酒体质量要求，但存在后味不干净、酒体寡淡等质量问题，并且突显不出中高档酒体的特色；④冷冻过滤+树脂净化处理的酒体总酸、总酯损失较低，感官评价指标明显优于其他处理工艺，更接近标准感官要求，是可行、实用的酒体处理工艺，后期可全面推广使用。

表7 不同方法净化处理酒体的理化指标结果

表8 不同方法净化处理酒体的色谱结果 (g/L)

表9 不同方法净化处理酒体的感官品评结果

2.6 分析与讨论

2.6.1 粉末活性炭吸附法的优缺点

目前我公司白酒的除浊主要依靠粉末活性炭吸附法，活性炭吸附多是物理吸附，除浊效果明显，处理后的酒体在-15 ℃以下依然能够保持清澈透明，但活性炭的排放给环境造成了极大的污染，并且劳动强度大，添加活性炭时粉尘在空气中漂浮，对操作人员有直接的粉尘伤害。粉末活性炭吸附法处理后的酒体香气、口感上均有一定的活性炭气味，影响酒体风格，粉末活性炭吸附后的酒体其酸酯损失率较高，酒体风格变化较大。

2.6.2 树脂吸附法的优缺点

通过实验可以看出，树脂吸附法净化处理的效果主要是由流速决定，流速缓慢，树脂吸附能力较强，酒体感官清亮透明，酸酯损失也较小，但是在大规模实际生产中有局限性，生产效率低；在单独使用树脂处理时，由于酒体中高级脂肪酸含量较高，树脂容易饱和，吸附能力下降，造成酒体不稳定；树脂吸附法在树脂饱和以后需要乙醇洗脱、酸碱浸泡等进行再生，费时费力，清洗后的乙醇溶液无法用于生产中，造成巨大浪费。

2.6.3 冷冻除浊法的优缺点

通过实验可以看出冷冻过滤处理的酒体除浊效果较为理想，酒体总酸、总酯损失较少，酒体清亮透明，符合酒体要求，但存在后味不干净、酒体寡淡等问题，单独使用效果不理想。

2.6.4 冷冻过滤+树脂净化法

通过实验可以看出，冷冻过滤+树脂净化法在酒体处理时，取长补短，发挥了冷冻过滤除去高级脂肪酸和树脂除去酒体杂味的优势，最大限度的保留了酒体自身的风味物质，使酒体风格明显，能够明显提高酒体质量，也解决了低度产品低温下的浑浊、失光问题，确保了酒体稳定性，使低度白酒产品质量得到了显著的提升。冷冻过滤+树脂净化法对比活性炭吸附过滤，具有高效节能、低碳环保、降低劳动强度、优化工作环境等优势。

3 结论

本研究通过实验与讨论，在3 种适用于青稞酒除浊技术的基础上创新出了冷冻过滤+树脂净化处理的新工艺，通过试验，确定了冷冻过滤+树脂净化处理工艺的最佳工艺参数：冷冻过滤温度为-14～-16 ℃，硅藻土使用比例为粗土∶细土=6∶4，树脂过滤流速为8 t/h。使用冷冻过滤+树脂净化处理工艺处理的半成品酒体理化指标完全符合国家标准、企业标准，酒体清亮透明，香气清雅，馥郁，口感绵柔、酒体协调，有回甜，尾净悠长，具有青稞酒突出的酒体风格，完全符合青稞酒产品质量要求。