离子交换法对低度白酒质量影响的研究

张晓峰，孙西玉，2，刘延波，潘春梅

（1.河南牧业经济学院，河南郑州 450046； 2.张弓老酒酒业有限公司，河南宁陵 476712）

随着人们物质、文化生活水平的提高和健康意识的增强，白酒的消费逐步由高酒精度转向低酒精度。低度白酒适应世界市场的需求，适应社会发展的定位，适应现代人的需求，是今后白酒行业发展的方向[1]。然而，白酒在降度过程中极易出现白色浑浊和香味寡淡的问题，研究表明，白色浑浊物质主要是由高沸点棕榈酸乙酯、油酸乙酯及亚油酸乙酯等这些大分子物质的混合物导致[2]，而香味寡淡主要是因为在降度过程中一些白酒呈味物质丢失所致，因此，如何保证低度白酒在不产生浑浊的同时尽可能保留其主体香味物质成为人们研究的焦点。自1974年张弓酒厂低度白酒研制成功以来，生产工艺推陈出新，质量日益提升，我国低度白酒生产工艺普遍使用吸附法和过滤法进行处理，随着高分子材料及分离技术的进步，采用新型过滤方式对低度白酒处理成为可能，本文采用离子交换树脂对低度白酒进行处理，并对其质量影响进行了初步研究。

1 不同降度用水对低度白酒质量的影响

低度白酒降度过程中的降度用水对白酒降度后的质量影响很大，不同降度用水对低度白酒的质量影响见表1。

由表1可知，去离子水用于白酒降度较好，这可能与其他降度用水中的离子含量有关，低度白酒出现块状或片状结晶往往是白酒中的钙、镁离子浓度偏高，与无机或有机酸形成钙盐、镁盐所致[3]。钙盐和镁盐其溶度积极小，一般在10-8～10-9，所以当酒体中钙镁离子浓度大于0.3 mg当量时必然出现片状或块状结晶，而且钙盐随温度升高其溶解度会减小，因此对于高离子含量的低度白酒降度用水极易受温度变化而导致浑浊，因此，低度白酒降度用水最好使用去离子水。

表1 不同降度用水对低度白酒质量的影响

2 离子交换剂的选择

离子交换法是以离子交换剂为固定相，以含特定离子的溶液为流动相，利用离子交换剂上的可交换离子与溶液中离子发生交换作用，由于不同的离子交换能力不一样，各种离子在树脂柱中随流动相的移动速度也不一样，从而将混合物中不同离子进行分离。离子交换中选择合适的离子交换剂是关键，根据离子交换剂中基质的组成和性质，可将其分为疏水性离子交换剂和亲水性离子交换剂，其中疏水性离子交换剂主要是指离子交换树脂。离子交换树脂是一种不溶于水及一般酸、碱和有机溶剂的有机高分子化合物，其化学稳定性好，具有离子交换能力，其活性基团一般是多元酸或多元碱[4]。目前离子交换树脂主要有凝胶型和大孔型两种，其中大孔型树脂具有交联度高、化学和物理稳定性好、抗渗透压冲击和抗氧化能力强、孔径大、交换速度较快、抗有机物污染能力强、比表面积大等优点，因此我们选择大孔树脂进行实验，结果见表2。

表2 不同大孔树脂对38%vol低度白酒的处理结果

由表2可知，大孔强酸、强碱类树脂对低度白酒的除浊能力一般，虽然能够去除酒中大部分悬浮物，但不能使酒达到澄清透明的效果，而且对酒的口感影响较大，而大孔弱酸性树脂虽然对低度白酒的除浊效果较好，但会影响到低度白酒的口感，这可能与强酸、强碱树脂有较强的极性，在pH值0～14范围内均可离解成离子与白酒中某些离子发生交换从而改变了酒的酸碱度有关。以大孔弱酸树脂处理，虽不改变酒的酸碱度，但由于盐的存在降低了酒中的有机物的溶解度，也不利于浑浊物的去除。由表2可以看出，大孔吸附树脂处理效果显著，是理想的吸附剂。

3 树脂结构对低度白酒风味的影响

由表2可知，多种吸附树脂虽均能去除低度白酒中的浑浊物而达到澄清的目的，但对酒的风味影响却有差异，白酒中含有的各种微量成分有一定的量比关系，如果在吸附浑浊物的过程中，使酒中多种微量成分的含量及其量比关系受到影响，则必然会改变酒的口感，有损于酒的风格，因此我们进一步探索了大孔吸附树脂结构对酒体风味的影响，结果见表3。

表3 大孔吸附树脂不同结构对低度白酒风味的影响

大孔吸附树脂的结构主要由惰性的不溶性三维空间网状结构树脂骨架和与骨架相连的不能移动的功能基团及与功能基团所带电荷相反的可移动的离子三部分组成，从吸附原理上讲，由于高级脂肪酸乙酯比酒中的己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯等的分子量大，溶解度小，疏水程度高，容易被作为吸附剂的大孔型树脂吸附，而尽可能少地吸附主体香酯，从而获得清澈透明、基本保持原酒风格的低度白酒。由表3可知，极性和非极性吸附树脂对低度白酒的口感均影响不大，但树脂的比表面积是一个重要的物理参数，比表面积大，其暴露的吸附中心多，与活性炭相似，其吸附能力强，则脱酯较多，势必会改变酒的风味，因此，我们选择比表面积较小的5号、6号树脂进行处理，效果较好。

4 大孔吸附树脂对低度白酒中主体酸酯的影响

将曲酒加水降度到38%vol，经大孔吸附树脂处理，酒中的主体酸、酯与对照样相比降低极少，试验结果见表4。

表4 曲酒处理前后酸、酯比较 (g/100 mL)

由表4可以看出，酒精度降低后的38%vol低度白酒经大孔吸附树脂处理后其酒中主体酸、酯的变化极少，说明我们选择的大孔吸附树脂在白酒降度过程中不仅能有效去除浑浊物，使低度白酒澄清透明，而且能够基本保持低度白酒的主体香味物质，使低度白酒的风格骨架保持不变。

5 大孔吸附树脂与冷冻除浊及活性炭吸附处理低度白酒的比较

为了比较大孔吸附树脂、冷冻过滤法及活性炭吸附法对低度白酒的影响，本实验将53%vol张弓曲酒通过以上3种方法降度至38%vol，然后从外观、品尝结果及主体香味物质己酸乙酯的含量进行比较，结果见表5。

表5 不同处理方法对低度白酒的影响

由表5可以看出，经大孔吸附树脂、冷冻过滤法及活性炭吸附法对53%vol张弓白酒降度处理后都可以得到清澈透明的38%vol低度白酒，说明3种方式对降度后产生浑浊物质的去除效果较好，但从降度后的品尝结果看，采用大孔吸附树脂进行处理更有利于保持低度白酒的香味物质。这一品尝结果也从不同方式降度后白酒的主体香味物质己酸乙酯的含量得到了印证，这可能与脱脂棉与活性炭主要通过其过滤孔径来达到去除浑浊物质的目的有关，同时可能会将白酒中一些呈味的大分子有机物也一同去除，从而导致白酒降度后香味物质的损失，而大孔吸附树脂根据其结构对其吸附物质是有选择性的，因此我们选择合适的大孔吸附树脂就有可能将白酒降度过程中产生浑浊的物质去除，而将对白酒风味起重要作用的风味物质保留。因此，采用合适的大孔吸附树脂相对于冷冻过滤法和活性炭吸附法而言，既能保证低度白酒的清澈透明，又能尽可能的保留白酒的香味物质。

6 展望

随着人们健康消费意识的形成和消费水平的提升，国家宏观政策指引及消费者对饮酒健康认识的加深，导致白酒消费向低度化转移，白酒的低度化已是大势所趋。冷冻除浊法、活性炭吸附法被广泛应用于低度白酒的处理，随着科学技术的发展，新型高分子材料的出现，具有特异选择性的离子交换法、现代膜分离技术、纳米技术及多种机理联合应用除浊技术在低度白酒开发方面的应用，将进一步提升低度白酒的品质。

[1]张晓峰,孙西玉.张弓浓香型低度白酒活性炭除浊工艺研究[J].酿酒科技,2010(11)：70-72.

[2]沈怡方.低度优质白酒研究中的几个技术问题[J].酿酒,1979(3)：16-23.

[3]孙西玉,梁邦昌.中国低度白酒的历史沿革与白酒发展趋势[J].酿酒科技,2007(6)：73-76.

[4]李万才.生物分离技术[M].北京：中国轻工业出版社,2014.