白酒的化学成分及其勾兑研究开题报告
2020-10-31 09:11:26
1. 研究目的与意义(文献综述)
1.1目的和意义
中国是酒的故乡。白酒是我国传统的蒸馏酒,也是世界七大蒸馏酒之一,以其独特的色、香、味在酒类产品中独树一帜。在五千年文明的传承中,酒和酒类文化一直占据着无可取代的地位。它不仅仅是一种商品,更是中华民族的传统产物,是社交礼仪和人民生活中不可或缺的重要組成部分,具有明显的民族性和文化性[1]。白酒不仅酒体澄清透明、玉洁冰清,香气芳香纯正、幽雅细腻,入口甘涧柔和、醇厚绵甜,余味爽净,还具有开胃消食、驱除寒冷、消除疲劳和紧张、促进新陈代谢、舒筋活血、预防心血管病等功效。
白酒按香型不同,可分为酱香型、浓香型、清香型、米香型和其他香型。
近年来,关于白酒中风味物质的研究越来越多。风味是能产生感觉的物质特征的总和[2]。
我国国家标准中对风味的定义是[3]:品尝过程中感知到的嗅感、味感和三叉神经感的复合感觉,可能受触觉的、温度的、痛觉的和(或)动觉效应的影响。
除此之外,还有柔和度(白酒入口时感受的柔顺程度)、丰满度(白酒在口中各种感受的丰富程度)、谐调度(白酒在口中各种感受搭配的舒适程度)、纯净度(白酒下咽时感受的润滑干净程度)、持久度(白酒下咽后余味感受持续的时间长度)等。
本文以白酒的风味化学为基础,介绍了白酒中能产生风味的酯类物质、酸类物质、羰基化合物和醇类物质的种类、特性及毒性,并探索了去除基酒中杂醇油的方法。蒸馏精馏法虽装置复杂,但理论上去除效果较好;吸附法操作简便、费用低廉、对白酒原风味影响小,可以在实验室中进行尝试,尤其以大孔树脂为吸附剂效率较高,可进行实验验证,并尝试更有效的处理方法,尝试通过勾兑改善散酒风味。
1.2国内外研究现状
1.2.1白酒中的风味物质
白酒中的风味物质含量约为2%,其中含量最多、对风味影响最大的有四大类,分别是酯类物质、酸类物质、羰基化合物和醇类物质。风味化合物之间的相互作用多种多样,有中和效应、拮抗效应、掩盖效应、助香作用等[4]。这些呈香呈味的物质的含量及相互间的量比不同,是构成各类白酒典型风格的关键所在。
经近10年的研究,迄今为止,在白酒中检测到的微量风味化合物达1737种,包括醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、缩醛类、芳香族化合物、内酯类、呋喃类、萜烯类、烃类、含氮化合物、含硫化合物等。其中醇类216种,酯类431种,醛类95种,酮类126种,酸类109种,缩醛类54种,芳香族化合物167种,内酯类19种,呋喃类76种,萜烯类68 种,烃类81种,含氮化合物115种,含硫化合物55种,其它125种。在白酒风味化合物的研究过程中,不断发现新的化合物,白酒的“神秘面纱”慢慢消失[5]。
微量复杂成分虽然在白酒体系中无法呈现其本身的香味特征,但它们之间相互作用,共同改变体系的饱和蒸汽压和粘度系数,这就影响主体香味成分的挥发性质和品评者口腔味觉的软硬度、膨润度,对白酒风味及风格的形成起到重要作用[6]。
1.2.1.1酯类物质
酯类物质是白酒中最主要的,也是含量最多的芳香物质,是白酒中最重要的呈香呈味物质。因为酒中的主要物质是乙醇,因此脂肪酸乙酯是最主要的酯类。含碳数小于10的脂肪酸乙酯有香气。1-2个碳的酯香气弱,3-5个碳的酯有脂肪臭,6-12个碳的酯香气浓,持续时间长,13个碳以上的酯几乎没有香气[7]。
白酒中含量最多的酯类是乙酸乙酯和乳酸乙酯,二者也是构成清香型白酒香气的典型香气。乙酸乙酯稀时呈清香,浓时呈梨香。汾酒中还有含量较高的琥珀酸乙酯,是使酒味协调的重要成分之一[4]。浓香型白酒中己酸乙酯含量也很高,通常称己酸乙酯为窖底香。此外还有丁酸乙酯、戊酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸异戊酯等。这些酯类物质可以激活人体内的乙醇、乙醛脱氢酶,使饮酒后乙醇、乙醛在人体内的滞留时间缩短,因此饮用者不易昏醉和上头[8]。乙酸乙酯可通过肾脏调动体液,加快新陈代谢,排出酒中有副作用的物质。乳酸乙酯可促进乙醇刺激大脑皮层使人体产生兴奋[9]。己酸乙酯可降肺火、稳定心肺。
酯类物质在酒中的含量也必须适宜,否则也会影响白酒的风格品质。如乳酸乙酯含量过多会和多种成分发生亲合作用,使酒产生涩味[10]。而丁酸乙酯含量过多则会有脂肪臭味。
1.2.1.2酸类物质
酸酯平衡是中国白酒的传统特色,遵循酯高酸也高的规律,是大多数中国名优白酒的特色,最典型的代表是酱香型白酒。白酒中含量高的酸有乙酸、乳酸、己酸、丁酸等有机酸,含量少的有甲酸、丙酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、庚酸、辛酸等。甲酸和乙酸均有刺激感,能与水完全互溶,从丙酸开始有异臭味,丁酸有汗臭味,戊酸至壬酸均有强烈臭味,但随着碳原子数的增加,气味逐渐变淡,且在水中溶解度减小[1]。酸的分子量越大,挥发性越弱,分子量越小,刺激性越强。
酸类是白酒中呈味物质也是形成酯类的前体物质,它可以构成其他香味物质,其对白酒风味的重要性仅次于酯类。适量的有机酸可使酒体丰满、醇厚,回味悠长。有机酸含量的多少,因酒的等级、香型和批次等不同而各异。酸含量不足,则后味寡淡,香味短。但酸含量高使酒味粗糙,有邪杂味。白酒中的酸对风味主要有两种作用:一个是甲酸、乙酸等挥发性酸对主体香气烘托和缓冲作用;另一个是以乳酸为主的非挥发性酸,其香气柔和能矫正和稳定酒的香气,同时还能减轻白酒的苦涩味和糙辣感,从而使酒质浓厚并带有回甜味。同时,有机酸是重要的味感物质,它可延长酒的后味,使得白酒口感丰满,丰富而不单一。其次,当酸量适度,比例协调时可使酒出现回甜味并消除糙辣感,增强白酒的醇厚感,又可减轻中、低度白酒的水味[11]。优质酒不但总酸高,酸的种类也多。除乳酸、乙酸等主要酸外,还出现含奇数碳的低级脂肪酸。优质酒相对地含高级脂肪酸也较多[4]。
酸类物质还具有一定的生理功效,可软化血管。乳酸对许多致病菌还有极强的抑制和杀菌作用。亚油酸可使胆固醇酯化,降低血清和肝脏中的胆固醇水平,降低血液粘稠度,改善血液循环。脂肪酸能提高脑细胞的活性,增加记忆力和思维能力,防止老年性痴呆症的发生[12]。
有机酸在白酒勾兑过程中对各类物质之间的融合程度和改变香气的复合性都起到了一定的协调作用。在品质相同的基酒中,当总酯含量相当时,酸量过高时会造成其他物质的放香程度在原有的基础上降低,这会导致酒质粗糙,放香差,闻香不正等;酸含量过低时,一般会导致酯香气复合程度不高,酒发苦,邪杂味露头等。所以,有机酸作为白酒中一个重要的协调成分,它在新型白酒勾调中起着重要的作用[11]。
1.2.1.3羰基化合物
白酒中的羰基化合物是指醛类、缩醛类、酮类物质。醛类是分子大小相应的醇的氧化物,也是白酒发酵过程中产生的。低沸点的醛类有甲醛、乙醛等,高沸点的醛类有糠醛、丁醛、戊醛、己醛等。此外还有乙缩醛、丙醛、异戊醛、丙酮、丁二酮等。乙醛、乙缩醛占总醛含量的98%以上,是白酒中“香”的协调成分,主要对白酒的香气起平衡协调的作用[13]。乙醛的味道开始较辣,随后变得缓和。当其缩合成乙缩醛后,酒味变得柔和而有清香感。乙缩醇、1,1-二乙氧基异丁烷、1,1-二乙氧基异戊烷等缩醛类化合物具有果香味,它们是白酒老熟的重要标志[14]。丙醛、异丁醛、异戊醛含量较少,糠醛有强烈的谷物香气,在酱香型白酒中含量较高[15]。
醛类的毒性大于醇类,其中毒性较大的是甲醛,毒性比甲醇大30倍左右。糠醛对机体也有毒害,蒸馏出的白酒中糠醛及其它醛类含量皆较高。在蒸酒时,严格控制流酒温度,进行掐头去尾,可降低酒中总醛的含量[9]。
1.2.1.4高级醇
醇类物质是白酒中的重要呈香呈味物质,是醇甜和助香剂的主要物质来源,不仅能增加白酒甜味感,而且能促使酒体丰满、浓厚,是相应的酸、酯形成的前驱物质。
所谓杂醇,是指乙醇以外的、具有三个碳链以上的一价醇类[16]。白酒中高级醇的主要成分为异戊醇、异丁醇和正丙醇,此外还有正丁醇、仲丁醇、戊醇、β-苯乙醇、正己醇、庚醇等。部分高级醇沸点及香味特性见表1。高级醇类并非都不溶于水。正丙醇能以任意比例溶于水,异丁醇、正丁醇、异戊醇等,亦能少量地溶于水中。这些醇类在酒度低时,析出浮出酒液表面,呈油状,俗称杂醇油[17]。高级醇有一定的助香作用,能把酯类的香气托出。如正丁醇和异丁醇,本身气味较淡,在浓香型白酒中能够协调气味。但是高级醇含量超过一定限度会使苦涩辣味增大,给酒体风味带来不利影响[1]。
高级醇类 | 沸点 | 香和味 |
正丙醇 | 97.4 | 似乙醇香气,带轻的醚味,香气清雅,有较重的苦味 |
仲丁醇 | 99 | 似丁醇香气,但没丁醇放香强而舒适,有清香感 |
异丁醇 | 107 | 杂醇油味,刺激性大,香气闷人不适,有较重的苦味 |
正丁醇 | 117.4 | 微弱清香感和醇和感,微苦带涩 |
异戊醇 | 132 | 典型杂醇油味,放香强烈暴糙,有强烈冲辣感 |
正戊醇 | 137 | 似异戊醇香气,芳香浓烈 |
正己醇 | 155 | 具脂肪醛那样刺激味,香气闷人不适 |
正辛醇 | 194 | 具脂肪醛那样刺激味,香气闷人厌烦 |
β-苯乙醇 | 220 | 似玫瑰花香或蔷薇花香,香味持久舒适,微苦微涩 |
表1 部分高级醇沸点及香味特性[16]
异戊醇通常是高级醇中含量最多、研究的也最多的一种成份,微带甜苦。适量的异戊醇是凤香型白酒中不可缺少的重要风味物质,是西凤酒独特苦杏仁味的来源[18],也是酱香型白酒发酵过程中最主要的高级醇成分[19]。研究表明,过量的异戊醇是导致人醉酒上头的主要原因之一[20],所以,控制异戊醇含量对控制杂油醇的总量意义重大。异丁醇的毒性仅次于异戊醇,对眼、鼻有刺激作用,酒中异丁醇过多可产生苦味[17]。
1.2.2白酒化学勾兑工艺及研究进展
所谓勾兑,即将不同酒质的酒,以一定的比例兑加在一起,使酒中各成分的分子间重新排布和缔合,使酒中的酸、酯、醇、醛、酮、酚等微量成分进行协调平衡,从而形成和烘托出所需标准酒的香味和风格特点[21]。
勾兑是以相同等级的各容器单元内的酒为基础,按照各种酒的香味特点,如香、甜、醇、陈、苦、酸等,挑选出符合该等级标准的基础酒。组合的方法是逐一取样,混合作出小样,然后按照标准进行对比。待感观和理化、卫生指标合格后,即可批量勾兑,作为正式基础酒[21]。
1.2.2.1白酒勾兑方法及研究进展
白酒的勾兑应经过原酒质量鉴评定级、选择和制作调味酒、入库贮存老熟、基础酒与小样组合、批量组合、小样调味、批量调味、成品鉴定的过程。不同甑次的酒按适当比例组合在一起,就会使酒质全面,风格典型,酒体完美。老酒与一般酒适当组合,可以协调口味,一般来说新酒占70%-80%,老酒占20%-30%较合适。在选酒时,后味浓厚的酒可与味正而后味淡薄的酒组合;前香过大的酒可与前香不足而后味厚的酒组合;味较纯正,但前香不足、后香也淡的酒,可与前香大而后香淡的酒组合,加上一种后香长,但稍欠净的酒,三者组合在一起,就会变成较完善的好酒。
小样组合的时候可用逐步添加法[22]。此法将需要组合的酒分为三类,即大宗酒、带酒和搭酒。大宗酒为能够互相补偿彼此缺陷的普通酒。带酒是具有优异感官特征的酒。搭酒是具有一定优点的次等酒。首先将大宗酒进行初样组合,品尝香味,确定是否符合基础酒的要求。如不符合需调整比例,直到符合基础酒的要求为止。然后试加搭酒,添加比例按1%递增,直到再加搭酒有损其风味为止。随后可加添带酒,添加比例也可按3%递增,直到酒质协调、丰满、醇厚、完整,符合合格基础酒的要求。但是添加量要恰到好处,不可用量过多。最后进行基础酒验收,将组合好的小样加水至产品的标准酒度,仔细品尝,如酒质无变化,即为合格。
在勾兑时会有一些杂味酒,但并非坏酒。后味带苦的酒可以增加组合酒的陈味;后味带涩的酒,而已增加基础酒的香味;后味带酸的酒,可以增加基础酒的醇甜味。但是带糊味、霉味、香糟味、胶臭味等杂味的酒,一般都是坏酒。对这些杂味酒使用得当,可以作调味酒。
中国白酒的勾兑技术起源于何时,现在还无定论。但是白酒的勾兑工艺,自白酒开始酿造之日起就已存在,只不过那时的“勾兑”,方法少,意识与现在不同。起初的“勾兑”,可以说是酿酒人一种无目的、无意识的行为,简单地把先后酿出的白酒掺和在一个容器里。到后来经过一个漫长的阶段,人们终于发现了把不同时间产的、不同质量的白酒互相掺和到一起,会使酒的香、味发生变化,获得意想不到的特殊质量效果。于是酿酒师们便对“勾兑”技术进行了不断的探索,在经历了不断实践、不断完善的发展过程之后,才逐渐形成了现在的较为系统的一整套勾兑方法和工艺理论。
在新中国成立以前,白酒的质量概念是以酒精含量为标准的。人们对白酒的扯兑仅限于酒和水之间,通过改变酒水比来调节酒精度。20世纪50年代后期,开始有了对白酒口感的要求。部分酒厂开始对白酒进行分级,如优级、一级、二级等。在白酒出厂时,也会有质量验收。初级意义上的质量尝评员出现。20世纪60年代,茅台酒厂的勾兑是由成品酒车间主任来负责的,他们对酒库的酒的储量、分类、等级都了如指掌,加上一定的品尝勾兑经验,开始进行“坛内勾兑法”,此法在现在一些小酒厂还仍在沿用。一直到20世纪70年代,才有专职的勾兑人员出现[23],他们以感观尝评为主,对酒质香气与口味搭配作了判定。这一时期,白酒分析技术和检测设备不断提高,研究人员和研究队伍逐渐充实和扩大,对白酒香味的分类和成因的认识也逐渐深化。1979年,泸州老窖酒厂赖高淮高工, 首次在全国公开了真正意义上的勾兑技术,这是前所未有的。此后,至八十年代初期,白酒的勾调技术就基本成型了,旨在把香型相同的白酒,先通过尝评分出等级和类别,各自存放,然后互相取长补短,按规定的配方比例来进行调配组合,最后添加微量的物质来调出味道。
到20世纪80年代以后,白酒的勾兑由传统的经验型转化为现代的科学型。对酿酒机理的研究更加深入,科学技术也在飞速发展。PLC及传感器、执行元件技术等自动化技术开始应用到白酒生产中。自动化勾兑技术开始走进酒厂,并且逐步发展着。连锐锋和郭增[24]提出,通过实践和研究,建立勾兑和调味过程的数学模型,把勾兑和调味过程用计算机来仿真,进行逐步优化,在传统工艺技术中融入现代信息技术,可明显提高勾兑水平。徐劲松等[25]将一种集散控制的白酒勾兑成型工控系统应用到三峡稻花香酒的生产中,使一次勾兑的成功率由传统勾调工艺的百分之七十五提高到了百分之九十五以上,勾兑的效率也提高到了手工作业的五倍。曾黄麟等[26]采用一种高效的优化算法和智能的信息处理方法为沪州老窖提供了白酒微机勾兑调味辅助系统。李之郁[27]将脉冲气动勾兑调和系统应用于白酒勾兑调和工艺中,具有快速、高效率、节能、安全、多罐远程操控、安装容易、降低白酒成品中芳香物质的损失和酒体氧化程度高等优点,提高了白酒勾兑的自动化程度,确保了酒品的质量。
尽管白酒勾兑的算法和新型技术在大型酒厂中已有应用,但仍没有普及。白酒勾兑是一种技术,也是一种艺术。没有已经完美的勾兑方案,在实验室中进行勾兑研究,能提供白酒勾兑的实践积累,也能促进理论研究。所以,进行白酒勾兑研究是必须的。
勾兑中首先要用到基酒。基酒中多含有大量的杂醇油。杂醇油具有特殊的强烈的刺激性臭味,,在白酒中如含量过高,对人体有毒害作用,它的中毒和麻醉作用比乙醇强,能使神经系统充血,使人头痛,其毒性随分子量增大而加剧。它在体内氧化速度慢,停留时间长,其中以异丁醇和异戊醇的毒性较大[28]。因此,需控制杂醇油在白酒中的含量。
1.2.2.2勾兑基酒的处理
目前去除基酒中杂醇油的方法主要有蒸馏法和吸附法两种。
1.2.2.2.1蒸馏法
酒精溶液中酒精挥发性能的强弱可用挥发系数K来表示。
j1表示气相中酒精含量(体积分数),j2表示液相中酒精的含量(体积分数)。在常压下测得的沸腾时酒精-水溶液和蒸汽中酒精的含量如表2所示。
沸腾液中酒精的含量/mL·(100mL)-1 | 沸点/℃ | 蒸汽中酒精的含量/mL·(100mL)-1 | 挥发系数K |
0 | 100 | 0 |
|
5 | 95.9 | 35.75 | 7.15 |
10 | 92.6 | 51.00 | 5.10 |
15 | 90.20 | 61.50 | 4.10 |
20 | 88.30 | 66.20 | 3.31 |
25 | 86.90 | 67.59 | 2.70 |
30 | 85.56 | 69.26 | 2.31 |
35 | 84.86 | 70.60 | 2.02 |
40 | 84.08 | 71.95 | 1.80 |
45 | 83.40 | 73.45 | 1.63 |
50 | 82.82 | 74.95 | 1.50 |
55 | 82.30 | 76.54 | 1.39 |
60 | 81.70 | 78.17 | 1.30 |
65 | 81.20 | 78.92 | 1.21 |
70 | 80.80 | 81.85 | 1.17 |
75 | 80.40 | 84.10 | 1.12 |
80 | 79.92 | 86.49 | 1.08 |
85 | 79.50 | 89.05 | 1.05 |
90 | 79.12 | 91.80 | 1.02 |
95 | 78.75 | 95.05 | 1.001 |
97.6 | 78.15 | 97.60 | 1.00 |
表2 常压下测得的沸腾时酒精-水溶液和蒸汽中酒精的含量[22]
由表中数据可知,酒精的挥发系数随着溶液中酒精浓度的增加而变小,但在酒精浓度达到97.6%之前,其K值均大于1。说明在这个范围内,通过常规的蒸馏方法可以使酒精变浓。
精馏过程的目的是要除去酒精中的杂醇油(以异戊醇为代表),但是酯类等呈香物质应予以保留。酒中各物质的挥发系数如表3所示。
酒精浓度/ mL·(100mL)-1 | 醇类 | 酯类 | 乙醛 | |||||||
酒精 | 异戊醇 | 异戊酸异戊酯 | 乙酸异戊酯 | 异戊酸乙酯 | 异丁酸乙酯 | 乙酸乙酯 | 乙酸甲酯 | 甲酸乙酯 | ||
10 | 5.1 | — | ― | ― | ― | ― | 29 | ― | ― | ― |
15 | 4.1 | ― | ― | ― | ― | ― | 21.5 | ― | ― | ― |
20 | 3.31 | ― | ― | ― | ― | ― | 18 | ― | ― | ― |
25 | 2.68 | 5.55 | ― | ― | ― | ― | 15.2 | ― | ― | ― |
30 | 2.31 | 3 | ― | ― | ― | ― | 12.6 | ― | ― | ― |
35 | 2.02 | 2.45 | ― | ― | ― | ― | 10.5 | 12.5 | ― | ― |
40 | 1.8 | 1.92 | ― | ― | ― | ― | 8.6 | 10.5 | ― | ― |
45 | 1.63 | 1.5 | ― | 3.5 | ― | ― | 7.1 | 9 | ― | 4.5 |
50 | 1.5 | 1.2 | ― | 2.8 | ― | ― | 5.8 | 7.9 | ― | 4.3 |
55 | 1.39 | 0.98 | ― | 2.2 | ― | ― | 4.9 | 7 | 12 | 4.15 |
60 | 1.3 | 0.8 | 1.3 | 1.7 | 2.3 | 4.2 | 4.3 | 6.4 | 10.4 | 4 |
65 | 1.23 | 0.65 | 1.05 | 1.4 | 1.9 | 2.9 | 3.9 | 5.9 | 9.4 | 3.9 |
70 | 1.17 | 0.54 | 0.82 | 1.1 | 1.7 | 2.3 | 3.6 | 5.4 | 8.5 | 3.8 |
75 | 1.12 | 0.44 | 0.65 | 0.9 | 1.5 | 1.8 | 3.2 | 5 | 7.8 | 3.7 |
80 | 1.08 | 0.34 | 0.5 | 0.8 | 1.3 | 1.4 | 2.9 | 4.6 | 7.2 | 3.6 |
85 | 1.05 | 0.32 | 0.4 | 0.7 | 1.1 | 1.2 | 2.7 | 4.3 | 6.5 | 3.5 |
90 | 1.02 | 0.3 | 0.35 | 0.6 | 0.9 | 1.1 | 2.4 | 4.1 | 5.8 | 3.4 |
95 | 1.004 | 0.23 | 0.3 | 0.55 | 0.8 | 0.95 | 2.1 | 3.8 | 5.1 | 3.3 |
表3 酒中各物质的挥发系数[22]
由表中可见,当酒精浓度增加时,所有物质的挥发系数都变小。当酒精浓度低于55%时,所有物质的挥发系数都大于1。
乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、乙醛的挥发系数在任何酒精浓度下都大于1。这些物质是典型的头级杂质。它们在气相中的浓度大于液相,可在塔顶或冷凝器中收集。而异戊醇等尾级杂质,当溶液中酒精浓度在55%左右时,其挥发系数K=1。高于此浓度时,挥发系数小于1,液相中该杂质的浓度大于气相,杂质随液相向下运动。而酒精浓度低于此浓度时,杂质挥发系数大于1,杂质随气相向上运动。最后,此类杂质将聚集在与其K=1相应酒精浓度的塔板上。
在蒸馏法中用到了杂醇油分离器。贾政浩[29]提出了乙醇生产中杂醇油的分离方法:利用杂醇油分离器可以将杂醇油从混合物中分离出来。从精塔、醛塔杂醇油聚集段导出的杂醇油酒精混合液或气体,经冷却器冷却冷至一定温度,并加水稀释后,杂醇油就会析出,浮在淡酒精液层之上。之后,杂醇油经由设备上部导出,淡酒精则从下部被导出,醪液暂时贮于杂醇油分离器中。
高淑杰[30]认为杂醇油为典型的尾级杂质,当酒精浓度低时,它在塔中的运动方向是向上移动,当酒精浓度高时,它在塔中的运动方向是向下移动,最终在挥发系数等于1相应的塔板附近集聚。按照这一理论在精塔设计时,液相取油口一般设计在精塔进料口上2、4、6块塔板上,汽相取油一般设计在精塔进料口下2、4、6块塔板上(酒精浓度为42%左右)。在安装时要认真检查取油管是否真正安装在取油凹盘内。在提取杂醇油时,首先要将各塔的温度指标控制稳定,按照正常的精塔操作,取酒温度一般为86~90℃,而取杂醇油的温度也在取酒的温度范围,但杂醇油在什么温度聚集还要通过不断在这个温度范围内进行摸索最终确定取油温度。
从精馏塔中取出的杂醇油是酒精、水和杂醇油的混合物,进一步处理应将杂醇油从中分离出来。
往杂醇油中加水会导致混合物的分层,此过程相当于一个液液萃取过程,即水将酒精从杂醇油中萃取出来(萃取相),剩余部分是杂醇油和少部分水及酒精(萃余相)。当混合物的酒精浓度在8.3%(质量浓度)以下时,酒精被水萃取的比例高。酒精浓度高于该值时,酒精在杂醇油中残留量会增加。因此,为了使杂醇油能更好地分离,应尽量减少杂醇油中酒精的含量。
温度对混合物的分层也有一定的影响。温度升高,整个系统的多相区会变小。温度降低,杂醇油乳浊液状态的破坏速度会变慢,对分层不利。因此用20~25℃的水来进行稀释较好。此外,用于稀释的水不应含钙盐和镁盐,防止其与杂醇油中的游离脂肪酸生产肥皂乳化剂,阻碍分层。所以应用软水进行稀释。
1.2.2.2.2吸附法
新酿酒合理贮存一定时间,用吸附剂吸附,生物膜透析法,机械过滤,重新翻烤,用含杂醇油低的酒勾兑,固液勾兑等成品就杂醇油处理法也广泛被应用于降低杂醇油的处理[31]。硅藻土对固态法小曲白酒中浑浊物的吸附不完全,并且可能会有少量硅藻土混入酒体中,但作为粗滤剂,应用比较广泛。
活性炭能极强地吸附引起酒体浑浊的物质和杂味物质,还能选择性地保留香味成分,催陈酒液[32]。白酒在降度后容易产生乳白色浑浊,主要是由于酒体中所含的棕榈酸、亚油酸、油酸及其乙酯类等成分因溶解性能随着酒精度降低而下降,从酒体中析出,形成乳白色絮状物[22],还有部分以戊醇为主的杂醇油以及浆水中金属离子引起的沉淀[33]。活性炭除浊是低度白酒生产厂常用的方法之一,实践证明:应用高品质酒类专用活性炭除浊,在除浊的同时可除去酒中的苦杂味,促进新酒老熟,使酒味变柔和[33]。
酒类专用活性炭是采用木质原料经炭化活化制得的[33]。酒类专用炭的立体孔隙结构和巨大的比表面积,使之只有特定的吸附作用,而且不同型号的酒类专用炭具有不同的功能,即分别具有除杂、催陈、除浊等作用[34]。而且活性炭具有极高的化学惰性,安全性高,对人体无毒副作用,不与酒中的成分发生化学反应。
张守财[35]用实验证明JT205 型酒类专用活性炭对除去酒精、混合酒液异杂味的效果显著,同时也有一定的除浊效果,可除去酒中较明显的异香、杂味。JT201 型酒类专用活性炭应用于调制成的新型白酒酒体中, 能有效除去杂味, 消除浮香, 突出复合香与酒体的谐调感, 而且风味物质损失少, 能保持酒体原有的风格。
活性炭种类、使用量及作用时间对产品的酸、酯等香气成分保留量均有影响。若处理不好,有时会给白酒带来一种特殊的气味[36]。
活性氧化铝作吸附剂时通常为白色多孔的球状颗粒。活性氧化铝具有较高的活性的原因主要表现在:结构上多孔,比表面积较大,处于不稳定的过渡态[37]。氧化铝具有多种晶体类型,不同晶型氧化铝中氧和铝的空间排布及含水量不同。活性氧化铝是具有多孔结构的氧化铝,通常是通过热处理一些水合氧化铝,如晶态水合氧化铝,氢氧化铝或是水合氧化铝胶等,是一种具有高分散度的固体物料,具有很大的比表面积[38]。活性氧化铝对大量气体和某些混合液体中水分或目标有机物均有选择吸附的能力。吸附饱和后可用加热脱附的方法加热除去水而复活,吸附和重生可循环多次。
硅胶是一种无定形吸附剂,具有很多优良的性能,比如较高的活性和较强的机械性能,且在合成过程中易控制孔结构和表面积[39]。硅胶具有开放的多孔结构和大比表面积,能吸附多种物质且吸附能力强。根据孔径大小不同,硅胶可被分为大孔硅胶(gt;12nm),粗孔硅胶(8-12nm),B型硅胶(4.5-7nm)和细孔硅胶(2-3nm)。由于表面硅羟基的存在,使硅胶本身易于进行表面化学修饰或改性[40]。由于硅胶为多孔性物质,而且表面的羟基具有一定程度的极性,所以硅胶优先吸附极性分子和不饱和碳氢化合物[41]。
以上3种吸附剂的性质如表4所示。
吸附剂 | 活性炭 | 活性氧化铝 | 硅胶 |
成分 | 碳 | 氧化铝 | 硅酸聚合物 |
吸附物质 | 非极性物质,烃类、醇类、醛酮类 | 水、氨、烃等多电子化合物 | 对非极性的有机物吸附能力表现一般。 |
实用性 |
廉价易得; 孔径范围广 | 不易破碎,不易变形,再生能力好,使用寿命长 | 化学性质相当稳定,除氢氟酸和强碱外不与其他物质反应;吸附过程放热,易破碎。但循环吸附量比较小。 |
表4 三种吸附剂的性质
离子交换法操作起来较方便,处理较彻底,不会向酒中引入杂质离子,可以保持酒的纯净度,因而是一种安全可靠的下游技术。边文刚[42]通过实验得出非极性树脂对酒中杂醇油具有较高的吸附作用,这是因为酒中杂醇油为弱极性的物质,极性大的化合物适合在中极性的树脂上分离, 而极性小的适合在弱极性的树脂上分离。其结果为6#树脂的吸附能力最好,树脂加入量 5%,吸附20min,经处理后的白酒香味口感无明显变化。(4#和6#的吸附效果最佳也最接近,两者各有优点。4#在于对异戊醇的去除率是所有树脂中最高的,而6#对异丙醇的去除率是所有树脂中最高的,对于异丁醇,二者的去除率差不多)。
张建华等[43]通过对不同致孔剂与单体质量比的树脂进行筛选,兼顾高级醇去除率和酒中酯类物质的损失,选择D206号树脂, 其致孔剂与单体质量比为24 %。对酒中高级醇的去除率可达62.8%。且单因素吸附试验表明,温度对高级醇去除率有影响,但为了避免酒精挥发和酒质变差,建议在室温下工作;pH值对高级醇去除率影响不显著,可在酒液处于自然pH 值条件下进行吸附;树脂添加量和操作时间对高级醇去除率有显著影响,且树脂添加量和操作时间是相互关联的,可结合对酒体中高级醇含量的不同要求,确定树脂添加量和操作时间。
由此可见,用大孔树脂吸附可有效降低酒中高级醇含量,从而消除或减轻酒后口干、头痛等不良症状;树脂可再生循环使用,处理费用低廉。2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
(1)利用气相色谱检测不同香型白酒中的微量物质,明确其成分及含量;
(2)对勾兑所用基酒进行处理,去除其中的杂醇油;
3. 研究计划与安排
第1——3周:查阅相关文献,了解课题背景知识、概念及研究进展。拟定研究方案,完成开题报告。
第3 ——5周:ppt讲解并论证研究方案。
第5 ——13周:根据实验方案进行实验,探讨实验结果、得出结论。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]马燕红.白酒组成与品质关系的研究及应用[d].太原:山西大学,2014
[2]deman,j.m..principles of food chemistry.(third ed)[m].new york,1999
[3]gb/t 10221-1998[s].北京:中国标准出版社,1998
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