膜分離技術在低度姜酒除濁中的應用

孫靜

（萊蕪職業技術學院 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展。優質低度酒不但口感柔和、順喉，而且由于酒精含量低了，甲醇、雜醇油等有害物質含量也相應減少，更有利于健康。因此，高度酒向低度酒的成功轉化適應了現代人的需求[1]。酒的顏色和澄清度的穩定性直接影響著產品的質量，如何在保持其良好的營養和功能成分同時，盡可能獲得良好的穩定性，便成為新產品能否開發成功的關鍵。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，但由于姜酒的營養成分特別豐富，酒體中含有較多的蛋白質、淀粉、脂肪、多糖等大分子成分，在低度姜酒生產過程中出現了一些問題：渾濁、失光、產生絮狀沉淀等，嚴重影響姜酒外觀質量、口感風味及穩定性。因此，解決低度姜酒出現渾濁，沉淀及風味變化和成品酒穩定性的問題，確保產品的內在品質和外觀質量，成為姜酒廠亟待解決的問題。

膜分離技術在分離物質過程中可在維持原生物體系環境的條件下實現分離，不涉及相變，無二次污染，并可高效地濃縮、富集產物，有效地去除雜質，加之操作方便，結構緊湊、能耗低，易于自動化，因而它是現代分離技術中一種效率較高的分離手段，應用前景十分廣泛，已被國際上公認為最有發展前途的技術之一，成為世界各國研究的熱點[2]。

1 膜分離技術的機理

膜分離技術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。根據推動力以及截留物質尺寸的大小，膜分離技術可分為微濾 （Microfiltration）、超濾 （Ultrafiltration）、電滲析（Electrodialysis）和反滲透（ReverseOsmosis）等[2]。膜分離現象早在200多年前便被人們所發現，但是直到上個世紀六十年代才得到迅速發展。其中，微濾和超濾技術應用最廣泛、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品外觀質量變化，即由于感染雜菌造成產品渾濁、失光、沉淀，影響最終產品質量。由于生姜的強力防腐作用，在密封良好情況下，產品內部不易感染雜菌。非生物沉淀，是指姜酒由于本身的膠體性質及所含各種活性物質，姜酒以生姜為原料，生姜中含有蛋白質、維生素、淀粉等多糖，鐵等多種營養和功能成分，這些成分既有親水性的，也有親脂性的；既有揮發性成分，也有不揮發性成分。如酒體中蛋白質膠體溶液不穩定性、蛋白質與多酚的締合作用、溶解氧對蛋白質和多酚的氧化作用、鐵離子的催化作用等，在氧、光、熱、冷、射線等外界條件作用下，發生復雜的化學反應和物理變化，造成產品的外觀質量，如顏色、亮度、透明度等發生變化，影響外觀和口感。低度姜酒生產中，由于在勾調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，從而使某些營養和功能成分溶解度降低，再次成為酒中的不穩定因素，重新生成沉淀。

3 膜分離技術在低度姜酒除濁中的應用

3.1 膜分離技術處理低度姜酒比較

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的微粒或分子量大于106的高分子，從而達到凈化、分離的目的。在實驗室中，微濾技術是檢驗有形細微雜質的重要工具，主要用于微生物和微粒子的檢測；在工業中，主要用于滅菌液體的生產，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高分子蛋白質以及蛋白質-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用

微濾技術在去除永久渾濁方面效果較好，冷凍技術在去除冷渾濁方面效果較好，微濾與冷凍技術相結合來處理姜酒，不僅提高了姜酒品質，而且也基本消除酒體的“冷渾濁”現象，改善了姜酒的穩定性。

3.4 復合微濾膜在低度姜酒除濁中的應用

復合微濾膜由纖維、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，使膜分離技術能同時充分發揮作用，并提高微濾膜分辨力，能將不同物質和不同分子量同一類物質從溶液中分離出來[1]。復合微濾膜過濾低度姜酒，在其生產過程中，必須有一定的壓力，這種壓力保證了復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。超濾法可分離酒中分子量大于10000的蛋白質，因為酒中蛋白質群分子量大多大于12000，所以實際上幾乎所有蛋白質都能被除去。超濾法最主要的優點是既可以使酒中蛋白質穩定，能保留許多芳香成分，并且僅有2%的損失，又可以連續自動操作。超濾是一種新型過濾分離技術，它是以壓差為推動力，應用微孔薄膜作為過濾介質，選擇性地阻止溶液中較大的溶質分子通過，在果汁的過濾、澄清及濃縮方面顯示了其優越性，具有分離精度高、不影響風味、可在常溫低壓下過濾和連續使用等優點，并具有一定的除菌能力[5]。當姜酒在壓力的作用下通過半透膜時，酒液中的高分子物質如蛋白質、多糖、纖維素等和膠體物質如單寧、果膠及部分微生物就會被截留下來，使濾出液清澈透明。

4 結論

膜分離技術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，廣泛應用于釀酒、制藥、生物制品等領域，雖然目前膜分離技術在釀酒領域上的應用尚存在一些問題，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需進一步提高、成本相對過高等，但膜分離技術是對傳統分離技術的一次革命，在低度姜酒除濁中具有很大的應用前景，可以預見，膜分離技術將不斷完善，推動釀酒工業的發展，并為社會帶來巨大的經濟效益和社會效益。

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

[2]王湛.膜分離技術基礎[M].北京：化學工業出版社，2000:2-7

[3]任建新.膜分離技術及應用[M].北京:化學工業出版社,2003:1

[4]于文國，卞進發.生化分離技術[M].北京:化學工業出版社,2007:114

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