电渗析技术是如何在葡萄酒酒石稳定中应用的?

楼主  收藏   举报   帖子创建时间:  2016-07-30 11:26 回复:0 关注量:79
在电场的作用下,可利用半透膜的选择透过性来提纯和分离不同的溶质粒子 (如离子)。这是20世纪50年代发展起来的一项新技术,最初用于海水的淡化,现广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业,近年来开始应用于葡萄酒的酒石稳定处理工艺中。


酒石主要是葡萄酒中的酒石酸盐,其中以酒石酸的钾盐和钙盐为主。酒石酸氢钾是葡萄的自然产物,在酒精发酵过程中,由于乙醇的存在使酒石酸盐溶解度下降,因此,在正常储存温度下,未处理葡萄酒石酸盐含量常处于过饱和状态,导致瓶中葡萄酒在较低温度下常常析出酒石晶体,形成葡萄酒的浑浊沉淀,造成葡萄酒不良品质。因此,酒石酸盐沉淀是影响葡萄酒质量的主要因素之一,解决其稳定性是葡萄酒稳定处理的重要工艺,也是目前我国葡萄酒行业所面临的困难及必须解决的问题。目前通用的传统处理工艺是采用将葡萄酒迅速降温至-4℃,并搅拌3~4天,同时保温5~10天,葡萄酒冷稳定性才能达到合格。整个工艺过程需要冷冻时间7~15天,耗时长,有时难以应对快速的市场需求变化,而且耗电量大,成为制约葡萄酒生产企业降低生产成本、提高生产效率的重要因素。因此急需一种高效、节能、省时的新方法,以替代这种传统的冷冻方法。近年来,国外已研究出可取代冷冻处理的新技术———电渗析法 (electrodialysis)来进行葡萄酒的酒石稳定处理,该技术操作简单、使用费用低,处理效率较高。


电渗析技术本是一种除盐技术,它的原理是:盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动。如果在一个电渗析器中各插入一个阴、阳离子交换膜,由于这些离子交换膜具有选择透过性,这样在两个膜的中间隔室中,盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低,而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室,最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的,所以电渗析分离效果的好坏是用除盐率的高低来表示的。葡萄酒溶液中的盐类也是以阴、阳离子形式存在的,因此也可以利用电渗析法去除这些盐类物质,提高葡萄酒的稳定性和产品质量,如图所示。

 电渗析技术脱除酒石酸盐的工作示意

电渗析技术脱除酒石酸盐的工作示意


经过预过滤的葡萄酒经过电渗析处理系统,其中的阴离子和阳离子 (主要是钾离子和酒石酸氢根离子)在直流电场作用下分别向相反电极方向移动,即阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过。这样在两个膜的中间隔离室中,盐的浓度就会因离子的定向迁移而降低,而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室,最后在中间的淡化室达到脱盐的目的。通过选择性离子透过膜,钾离子和酒石酸氢根离子就被分别排除到相邻的硝酸溶液冲洗回路中,经电渗析处理后,葡萄酒中的一定量的酒石酸盐就被间接地去除掉,从而实现部分脱盐的目的。


电渗析法的一个特点就是在葡萄酒循环过程中,酒与透过膜的接触面很小,这与过滤或是离子交换的过程相反,后者的这种宽阔的多孔介质会对一些有机物,如香气、色素等也会有较大的吸收,导致葡萄酒感官特性和质量的下降。而电渗析的高聚合度的膜材料则没有这种副作用。电渗析对于葡萄酒的质量几乎没有影响,并可以通过电渗析处理时间的控制,达到任意的酒石酸盐浓度,从而精确控制酒石酸盐的含量。实践证明,电渗析法对葡萄酒的理化指标和功能性成分的影响要远远小于传统冷冻法,更有利于保护葡萄酒原有的质量和风味。在降低能耗、节省人力、缩短处理时间等方面具有传统冷冻法无法比拟的优势。