釀酒工業(yè)優(yōu)良的澄清穩(wěn)定劑

5/5釀酒工業(yè)優(yōu)良的澄清穩(wěn)定劑—-膨潤土郭巨權(quán)(陜西礦物化工研究所西安７1005４）2001／5/２1在葡萄酒、果酒、黃酒、啤酒及白酒生產(chǎn)過程中，為了提高產(chǎn)品的內(nèi)在及感官質(zhì)量，必須對其進(jìn)行澄清及穩(wěn)定化處理.在各種方法中，膨潤土（釀酒界也稱作皂土）是應(yīng)用較為廣泛有效的方法之一。在膨潤土的使用中，由于行業(yè)局限使用者對其物理化學(xué)性能了解不夠，這在一定程度上影響了膨潤土的使用效果和應(yīng)用范圍.本文將從巖石礦物學(xué)角度對膨潤土物理化學(xué)性質(zhì)作以介紹并對其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法作以討論.一、膨潤土的礦物、化學(xué)組成及物化性質(zhì)膨潤土(Bｅｎtｏniｔe）是以蒙脫石（Ｍontｍoriｌlonｉtｅ）為主要礦物成分的黏土巖，常含有少量的長石、石英、方解石、黃鐵礦、石膏、高嶺土及其它黏土礦物等雜質(zhì)。自然界中膨潤土通常為白色、淺紅色、土黃色等，斷口呈貝殼狀并有蠟狀光澤。蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，它的理論結(jié)構(gòu)化學(xué)式為(1/2Ｃa,Ｎa）0.7(Al，Mg，F(xiàn)e)4（Si,Al）8O2０(OH）4·ｎＨ2Ｏ.化學(xué)成分（%）：ＳｉO265~7０，Ａl２O314~17，Ｆe２O３１～３,MgＯ2~3,CａO2～4,K2O0．5~2,Ｎa２O0.5~2,TiO20．1~0．2,Ｈ２O3~7。蒙脫石由兩個硅氧四面體層夾一個鋁氧八面體層組成,屬２：１型層狀黏土礦物。在蒙脫石結(jié)構(gòu)中，四面體層中的可被Al置換，八面體中的Al可被Mg置換,由于結(jié)構(gòu)層中陽離子的類質(zhì)同象置換的結(jié)果，使結(jié)構(gòu)層間產(chǎn)生永久性負(fù)電荷。它依靠在層間吸附陽離子以求得電荷平衡，同時它的層間還能吸附水分子、有機(jī)物分子,并會引起晶格膨脹。通常吸附的陽離子為Cａ、Na、K、Ｍg等，因此蒙脫石具有強(qiáng)離子交換能力.膨潤土的一切物理化學(xué)性質(zhì)及工藝性能均源于此。膨潤土具有一系列優(yōu)異的工藝技術(shù)特性:膨潤膨脹性、分散懸浮性、陽離子交換性、吸附性、觸變性、黏結(jié)性、可塑性、熱穩(wěn)定性等.廣泛應(yīng)用于冶金機(jī)誡、石油化工、輕工食品、土木建筑、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域.表述膨潤土物理化學(xué)性能的主要參數(shù)為：吸藍(lán)量:吸附次甲基藍(lán)的量,用于估算蒙脫石含量。膨脹容：在鹽酸介質(zhì)中的膨脹體積。膠質(zhì)價：在混入氧化鎂后,凝聚形成的凝膠體積。陽離子交換容量CＥＣ：可交換的陽離子容量.可交換陽離子分量：ＥpＨ值：土—水分散液的ｐH值.類型膨脹容膠質(zhì)價EｐH吸濕性電子顯微鏡圖象X射線衍射數(shù)據(jù)d(001）A在水介質(zhì)中表現(xiàn)鈉基20100ENa＞ECa８.５~10．５吸水速度慢，吸水量大。連續(xù)云霧狀集合體１2．5分散好鈣基＜10５０ECa>ENa６.4～8．5吸水速度快，吸水量小。輪廓不規(guī)則狀集合體15。６分散后易沉淀二、釀酒業(yè)用膨潤土的生產(chǎn)及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)自然界的膨潤土由于形成的地質(zhì)條件不同,其蒙脫石類型、共生礦物及雜質(zhì)元素也不盡相同。作為釀酒業(yè)用生產(chǎn)輔料,不是隨意任何膨潤土都能達(dá)到其工藝要求和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的.因此必須對其進(jìn)行提純、改性加工。對原料為Ca基膨潤土的,在生產(chǎn)中還必須用Nａ2CO3對其進(jìn)行改型處理:Ca－膨潤土+Na2ＣＯ３→2Ｎａ-膨潤土+ＣａＣO3膨潤土原料→提純→改性調(diào)整→成品作為釀酒業(yè)用膨潤土必須符合食品加工助劑衛(wèi)生指標(biāo)，對其理化性能也應(yīng)有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用。國際葡萄與葡萄酒組織（ＯIＶ)對釀酒業(yè)用膨潤土有專門的標(biāo)準(zhǔn)，《釀酒》雜志對其作過介紹。主要內(nèi)容是:項(xiàng)目

外觀

沉降體積率〈與高嶺土區(qū)別〉％

pH值

水份(％）

鉛

砷

鐵

鈣鎂(meq/1０0g）

大顆粒(g/100g）

脫酸量(meｑ／１０0g）

吸附效率(mg總氮量)

(mg/ｋg)指標(biāo)粉狀細(xì)粒狀白、乳白或淺紅>5０10±0.55～10〈２0〈4〈60０<1０0〈8＜250〈５0該標(biāo)準(zhǔn)全面詳細(xì)的規(guī)定了葡萄酒用膨潤土的衛(wèi)生理化指標(biāo)、應(yīng)用效能指標(biāo)及檢驗(yàn)方法，是判定葡萄酒用膨潤土合格與否的基本標(biāo)準(zhǔn).我所作為釀酒用膨潤土的開發(fā)生產(chǎn)單位，嚴(yán)格按OＩＶ標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)釀酒業(yè)用膨潤土，考慮到有關(guān)計量認(rèn)證工作的需要，我所依據(jù)OIV標(biāo)準(zhǔn)建立了Ｑ/KHS001—97企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將OIV標(biāo)準(zhǔn)中當(dāng)量單位改為摩爾單位，原標(biāo)準(zhǔn)中吸附效率試驗(yàn)因制備試驗(yàn)溶液總氮量的非一致性，造成同一膨潤土試樣其吸附后溶液的總氮量值的差異，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中在保證制備試驗(yàn)溶液總氮量同一水平下，采用總氮吸附率即：膨潤土吸附后溶液的總氮量總氮吸附率=×100％膨潤土吸附前溶液的總氮量吸附效率指標(biāo)定為>50％,該指標(biāo)與原標(biāo)準(zhǔn)中總氮量<50mg相比，相當(dāng)原標(biāo)準(zhǔn)的<４5ｍｇ。即企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對膨潤土的吸附效率要求高于原標(biāo)準(zhǔn)。這樣從根本上保證了我所膨潤土的吸附效率指標(biāo)符合OＩV標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐中我們還發(fā)現(xiàn)使用天然Ｎa－膨潤土為原料,經(jīng)提純、改性制成的葡萄酒用膨潤土,其鈣,鎂離子含量遠(yuǎn)低于使用天然Ca—膨潤土經(jīng)提純、改型、改性制成的葡萄酒用膨潤土。這是因?yàn)樵诟男凸に囍?，由于加入了Na2CO３,膨潤土層間Ｃａ離子被Ｎa離子所替代,形成的CaCＯ3在酸性條件下發(fā)生分解造成的。因此，我所采用稀少的天然Ｎa—膨潤土為原料，經(jīng)深加工生產(chǎn)葡萄酒用膨潤土,從而大大降低了膨潤土的鈣、鎂含量.三、膨潤土在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用膨潤土是1９３4年引入葡萄酒釀造的，國內(nèi)8０年代開始使用,主要為進(jìn)口膨潤土。９0年前后國內(nèi)地礦部門開始研制開發(fā)釀酒用膨潤土并取得成功，這為膨潤土的廣泛使用創(chuàng)造了條件.膨潤土在葡萄酒釀造中的主要作用是澄清、穩(wěn)定酒體，防止葡萄酒內(nèi)蛋白質(zhì)引起的渾濁、沉淀。［1]表3膨潤土對葡萄酒澄清處理的作用項(xiàng)目1#2#3＃4＃５＃CK溶解性狀濃獎糊狀稀漿糊狀濃獎糊狀顆粒狀濃漿糊狀

沉淀物體積(％）９．49．810.77．４1３．1

420nｍ吸光度0．03２0．０29０．0３50。0３９0.0340．9７9澄清度*＊+++＋＋++++++＋＋+＋++＋+＋＋＋++１#、2＃、3＃、4＃試驗(yàn)樣品提供為陜西礦物化工研究所；5＃為市售國產(chǎn)膨潤土CK為不加膨潤土樣+代表渾濁、＋+＋＋+澄清佳表4膨潤土處理對葡萄酒穩(wěn)定性成分的影響（mg/L）指標(biāo)1＃2＃3#4＃5#CK總氮180１8０701902０0２10單寧297．9283．9261315.７274.５328.2鐵3．5５3．48４。063．64３．69４.8６銅0．04０。030．110．0５0．05０．０8從表1，表2看出國產(chǎn)膨潤土均可用于葡萄酒的澄清及穩(wěn)定化處理，其中，陜西礦物化工研究所1＃、2#膨潤土綜合效果較佳。它們不但可使葡萄酒達(dá)到澄清透明的外觀,顏色變淺，使沉淀物緊實(shí),提高出酒率，而且可顯著提高葡萄酒對蛋白質(zhì)、鐵、銅的穩(wěn)定性，并部分改善酒的口感。國外對釀酒用膨潤土的應(yīng)用研究除澄清穩(wěn)定外,膨潤土對酒體其他成分影響研究較多.用高純膨潤土制品能全部除去酒體中的霉菌味、酵母味、桶和乙酰胺的味[２］.不同產(chǎn)地原料及生產(chǎn)工藝對葡萄酒中的鈣、鐵含量影響較大［3］，主要與膨潤土中的鈣、鐵含量及賦存狀態(tài)有關(guān)。Ｃolagｒandｅ。Ｏ［４]等研究了膨潤土在釀造葡萄酒時的交換現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)用膨潤土處理葡萄酒時,酒中的脯胺酸作為陽離子被交換。專利資料[5,6，7,8，9]指出:膨潤土和其它材料復(fù)合后,能改善工藝性能:提高蛋白質(zhì)吸附率、加快澄清速度、降低澄清穩(wěn)定劑的用量、使沉積物體積大幅減少.在其他果酒（蘋果酒、禰猴桃酒、柑橘酒等）生產(chǎn)中膨潤土對澄清穩(wěn)定酒體非常重要的。在啤酒、黃酒、清酒生產(chǎn)中，膨潤土對提高酒體的非生物穩(wěn)定性有明顯的效果［1０，11，１2］。在啤酒生產(chǎn)中［1］，膨潤土作為穩(wěn)定劑也得到了廣泛應(yīng)用，在過濾前將膨潤土懸浮液加入冷卻了的啤酒中，使其有足夠的時間沉淀。加入的膨潤土數(shù)量視期望達(dá)到的穩(wěn)定程度和啤酒的蛋白質(zhì)含量而定，通常在５０和150g/hl之間。通過膨潤土處理可望實(shí)現(xiàn)下列穩(wěn)定性：膨潤土用量ｇ/hl穩(wěn)定期(月)３0１6０—８０3１５0１2在配制型果露酒、保健酒中，膨潤土也有廣泛的應(yīng)用前景。如配制型枸杞酒[１3］，在很短的存放時間會出現(xiàn)渾濁、失光、沉淀等問題,其主要影響因素是以蛋白質(zhì)為首的大分子物質(zhì)的聚集和沉淀。研究了不同澄清方法對其穩(wěn)定性影響.結(jié)果表明,膨潤土處理后,穩(wěn)定性提高,尤其在低度酒中，膨潤土對蛋白質(zhì)的吸附