酒业应用膜分离技术概述

现代膜分离技术是一种仿生技术。分离的根本原理在于膜具有选择透过性。膜分离法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，可用于液相和气相。对于液相分离，可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系。
1、 膜分离技术的分类
根据膜的种类可分为微滤、超滤、反渗透和纳滤、透析、电渗析、渗透气化、气体分离。
2、 膜分离技术的特点
（1） 膜分离过程不发生相变化，与有相变化的分离法和其他分离法相比，能耗要低。因此膜分离技术又称省能技术。
（2） 膜分离过程是在常温下进行，因而特别适用于对热敏感的物质，如果汁、酶、药品等的分离、分级、浓缩与富集。
（3） 膜分离技术不仅适用于有机物和无机物，从病毒、细菌到微粒的广泛分离的范围，而且还适用于许多特殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机盐的分离、一些共沸物或近沸点物系的分离等。
（4） 由于只是用压力作为膜分离的推动力，因此分离装置简单，操作容易，易自控、维修。
3、 膜分离技术在酒和酒精饮料生产工艺过程中的应用
（1） 微滤除菌
用微滤膜可对发酵工业中的用水和产品实现无菌化。
目前各酒业公司已广泛使用0.45 um滤芯对成品酒进行终端过滤替代原有的热杀菌技术，节省能耗，避免高温给产品带来的煮熟味。
另外，生产设备在间歇清洗的过程中需要无菌化的清洗水，微滤技术是一种节能、高效的选择。
（2） 超滤精制
用超过滤膜能除去酒及究竟饮料中引起沉淀浑浊的物质，如残存的酵母菌、杂菌及胶体等，从而使酒的澄清性得到改善，并获得良好的保存性。除此以外，还能使生就具有成熟味，因而缩短了酒的保存期，对一些酒经超过滤处理，酒的风味有所改善，变得清爽而又醇香延绵。
因此，采用超过滤对酒和酒精饮料的精制已在美国、意大利、日本等国得到应用，所处理的酒类有葡萄酒、威士忌、果子酒、烧酒、清酒等。用超过滤法对酒和酒精饮料的精制，避免了酒的热杀菌而易形成的浑浊成分的析出，而这些浑浊成分通常是用硅藻土或纸板、棉饼过滤机除去的。
近年美国提出了硅藻土的毒性问题，而采用膜过滤可避免，同时简化了过滤设备。但是用超过滤膜对酒和酒精饮料的处理需要注意两个问题：一是膜材料的选择，由于酒是醇类，所以膜材料要有对醇的稳定性；二是膜要有适宜的孔径和孔分布，以便使酒的有效成分能通过膜，而有害成分被膜截留。
（3） 低醇/无醇果酒制作
目前低醇/无醇果酒的开发在国外业已成功，产品很受欢迎。其生产方式主要有3种：三效蒸发、离心分子膜蒸发和常温膜分离技术。三效蒸发的方法由于高能耗和影响产品品质的劣势而逐渐被膜技术所部分以至全部取代。
在美国，科技工作者以葡萄作原料，进行完全发酵，过滤后，送入旋转蒸气加热槽内，由离心分子膜蒸发器进行处理，从而使发酵后的葡萄酒在酒槽内做旋转运动，使酒精在热空气的作用下蒸发。用此工艺制成的“雷金思”葡萄酒，色香味与白葡萄酒一样，酒精的最高含量仅0.49%。但酒精有防腐作用，“雷金思”由于含酒精极少，因而容易变质。故瓶装需用食品罐头制造法，即在20分钟内通过140℉的设备，进行巴氏灭菌消毒。
此外，科学家还发明了一种可透过乙醇而不透过水和其他成分的分离膜，只需在膜的透过侧抽取真空，几乎在常温下进行，能耗极低。透过膜的乙醇可以经冷凝后再回收。这种方法称为渗透汽化。用目前普遍应用在制备纯净水方面的反渗透膜也可以达到脱除乙醇、截取酒体中有益成分的作用。需要注意的是，在乙醇与水共同透过膜之后酒体会被浓缩，有必要向其中补充适当的纯水，以保持酒体的平衡。
（4） 控制酒的甜度
为了提高葡萄酒的甜度，日本酿酒业已应用反渗透膜设备生产葡萄酒，用于分离溶液成分中的水，使酒浓缩而达到所需的甜度，生产出优质天然葡萄酒。其优点是：不需加热，因而不会产生煮熟味，不发生色素分解和褐色现象；不经过蒸发过程，不损失营养成分，可保持良好的酒质和香气；耗能低。
（5） 生产过程中调整酒中成分，提高酿酒效率和品质
用任何工艺酿制成的葡萄酒，都会或多或少地含有酚类、无机盐类、氧化酶等有害物质及不稳定成分。因此在酿制过程中和包装之前，必须提高并且稳定葡萄酒的质量，其新技术有：分离无机盐类。应用半透膜过滤装置，透过酒液成分中的水和无机盐类等较小分子，但不透过胶态分子和高分子物质，可大大缩短酿造时间并减少工序，不但节省能源，还能提高酒的质量。