基于微孔膜过滤技术对白酒风味影响的研究与应用

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超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,简称 UHMWPE)微孔膜一直被广泛应用于白酒过滤,但存在成型周期长,生产效率低等问题,且相关评价方法和检测标准空白,导致超高分子量聚乙烯滤材的生产、性能评价、用法用量全凭经验,缺乏科学依据。实际使用中常见同一厚度、同一孔径的滤片对不同香型、不同酒度的白酒通用而未针对酒体特点量身定制最佳过滤工艺。为了解决以上问题,本文以超高分子量聚乙烯微孔膜为研究对象,按照先生产,后评价,再验证的研究思路,对超高分子量聚乙烯微孔膜的膜工艺—膜结构—膜评价—膜性能之间的相互影响关系进行全面、系统研究。以微孔膜孔径大小及分布、孔隙率、压缩强度、微观结构等为指标,研究了超高分子量聚乙烯微孔膜无压烧结工艺中原料粒径、制品厚度、烧结温度、烧结时间、冷却方式等因素对制品性能的影响,最后,通过对过滤前后酒样的色谱指标进行主成分分析和聚类热图分析,并结合理化指标变化和感官分析,研究了不同过滤厚度和过滤孔径的超高分子量聚乙烯微孔膜对浓香、酱香、清香等不同香型以及高度、低度等不同酒度的白酒的风味物质的影响,得出以下结论:1.以超高分子量聚乙烯为原料生产的微孔膜的塑化剂含量、塑化剂迁移量、总迁移量等卫生指标均符合食品接触材料及制品的国家标准,表明其可作为白酒后处理的过滤介质。2.超高分子量聚乙烯微孔膜的通量与孔径大小呈正相关,但与乙醇浓度呈负相关,加压条件下纯水、纯乙醇通量均约为常压下的10倍;不同孔径微孔膜体密度和压缩强度相差不大;孔径分别为0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.45μm的微孔膜,实际相互间平均孔径相差约为2μm;0.2μm、0.3μm分别与0.1μm相比,常压条件下纯水通量均相差150 L/(m2·h),纯乙醇通量均相差约120 L/(m2·h),0.2Mpa压力条件下纯水通量相差1000 L/(m2·h),纯乙醇通量相差不大;0.45μm与0.1μm微孔膜相比,常压条件下纯水、纯乙醇通量分别相差550、400 L/(m2·h);0.2Mpa压力条件下纯水、纯乙醇通量分别相差约2000、700 L/(m2·h);0.2μm、0.3μm两者常压、加压条件下通量均相差不大。3.影响超高分子量聚乙烯微孔膜制品性能的因素主次顺序为烧结时间>制品厚度>烧结温度>原料粒径,最佳生产工艺为粉料粒径120~150μm,制品厚度20mm,烧结温度195℃,烧结时间270min,风冷的冷却模式,比原有工艺节约30min的烧结时间和约120min的冷却时间。4.超高分子量聚乙烯微孔膜过滤对白酒特别是酱香型白酒中的甲醇具有较好的去除效果,对白酒中的乙酸、乙酸乙酯、己酸乙酯等风味物质也有一定影响;不同香型白酒经不同厚度和孔径微孔膜过滤前后高低度均区分明显;38%vol浓香型白酒的最佳过滤工艺为过滤厚度25mm、过滤孔径0.45μm;52%vol清香型白酒的最佳过滤工艺为过滤厚度20mm、过滤孔径0.1μm;53%vol酱香型白酒的最佳过滤工艺为过滤厚度25mm、过滤孔径0.2μm。本论文设计了超高分子量聚乙烯微孔膜的通量评价装置并建立了一套性能评价方法,得出了酒用微孔膜的最佳生产工艺和针对不同香型、不同酒度白酒的最佳过滤工艺,在填补了相关研究空白的同时,对白酒过滤生产具有较好的指导意义。
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