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白酒净化介质硅藻土的研究报告
来源: 《华夏酒报》  2007-05-21 15:58 作者:【吉林省榆树市吉酒王酒厂总工程师/张洪举

     一、白酒净化的作用
     净化是白酒生产中的关键工序,它对于成品酒的感官质量起着至关重要的作用。能有效分解去除引起酒中异味的不饱和物,并有加速老熟的作用。处理的酒不失光、不混浊,-20℃保持清澈透明。
     二、白酒净化介质的选择
     1.常用净化方法
     机器过滤法:机器过滤法就是在白酒净化过程中,通过过滤设备,采用四合一分子筛材料净化。高度原酒经机器设备净化过滤后,可任意加浆降度,酒体仍清澈透明。介质饱和后,可换料。内部介质使用的周期因各厂酒质的不同有一定的差异,一般100公斤分子筛可以处理70吨-100吨左右的原度酒。机器过滤用于除浊、降固、抗冻,处理后的酒在0℃—-20℃不浑浊,不沉淀;内部介质再生后可反复使用;可除去酒中的异杂味,处理后的酒口感柔和、纯正。机器过滤法的缺陷:采用机器设备过滤法,其杂醇油处理机采用两种不同的内部处理剂和特殊的工艺流程,针对酒中甲醇、杂醇油、乙醛、异戊醇等引起酒后口干、上头的主要成分处理得不彻底。
     板式纸板过滤法:板式纸板过滤法是我们白酒净化介质研究的重点。采用过滤纸板作为过滤介质,是一种小容积、高精度的过滤设备。可对已初滤,浓度值达到规定要求的液体进行进一步净化。根据纸板的性能可实现清过滤和无菌过滤,在纸板上预涂硅藻土,实现更高的过滤要求,过滤澄清度可达99.9%,滤后浊度(EBC)可达0.3以下。一般与前道过滤配合使用。产品结构新颖、移动方便、操作简单,滤板采用增强聚丙烯制造,耐酸碱腐蚀、无毒,使用寿命长。主要适用于啤酒、黄酒、白酒、饮料、各类油、化工、制药,以及类似液体的精密过滤或除菌过滤,其效果比精滤前有明显提高。
     在板式纸板过滤法中,硅藻土是其中最重要的过滤介质。
     (1)硅藻土的特性
     硅藻土是由单细胞水生植物硅藻的遗骸沉积所形成。这种硅藻土的独特性能在于能吸收水中游离硅形成其骨骼,当其生命结束后沉积,在一定的地质条件下形成硅藻土矿床。硅藻土属非金属矿,主要化学成分为非晶体二氧化硅(或称无定形蛋白石),伴有少量蒙脱石、高岭石等粘土杂质和有机质。在显微镜下观察,硅藻土呈现形态各异的各种藻类形状,单个藻体大小从几微米到几十微米不等,内外表面分布着众多纳米级微孔,这是硅藻土区别于其它非金属的基本物理特征,工业领域使用硅藻土都离不开它的显微多孔结构这一根本特性。
     硅藻土具有多孔结构、密度低、比表面积大、吸附性能强、悬浮性能好、物化性能稳定、隔音隔热、耐磨、耐酸、无毒和无味等特殊性能。因此,硅藻土及其制品在工业上广泛用作污水处理剂;功能性填料;催化剂载体;有害有毒、危险液体的地面吸附剂;食品、医药、电器、仪表和服装的环保型干燥剂;固液分离过程中的助滤剂和工业窑炉的隔热保温材料等,可满足多种工业需求。硅藻土素有“工业味精”之称,是现代工业不可缺少的基础原料之一。
     (2)硅藻土的应用
     硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,由古代硅藻遗体组成,其化学成分主要是 SiO2,含有少量的 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、
Na2O、P2O5 和有机质。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等。硅藻土中的硅藻有许多不同的形状,如圆盘状、针状、筒状、羽状等。
     硅藻土细腻、松散、质轻、多孔、吸着力和渗透性强、颗粒细小。硅藻土的传统用途为以下几个方面:
     ①作为保温材料,硅藻土用于锅炉、蒸馏器、热处理炉、干燥器的保温材料以及轻质保温板、保温砖、保温管等;
     ②作为助滤剂,应用在啤酒、制药等行业中,是著名的啤酒助滤剂;
     ③作为功能性填料,加入添加颜料的薄膜中可以起到消光的作用;
     ④硅藻土也是化学工业催化剂载体,在制造硫酸中作钒催化剂,精炼石油中能加强石油的氢化作用;
     ⑤是建筑材料中的优选轻质材料,又是防水防渗的原料之一。
  ⑥高纯的硅藻土细粉加到银抛光粉中,可作汽车的抛光剂等。
     随着科技的发展和人们对硅藻土从宏观到微观认识的逐渐深入,发现硅藻土壳壁上点纹、线纹和助纹都是整齐排列的小孔,线纹小孔的直径在 20nm-100nm,壳缝为 125nm 左右。这样,硅藻土作为天然的有机孔材料受到了科技工作者的重视,以硅藻土为原料,在此基础上尝试开发其它的纳米材料方兴未艾。另一方面,硅藻土壳壁主要由非晶质二氧化硅(SiO2)组成,以硅藻土为原料,还可以合成橡胶行业的重要补强剂——白炭黑。硅藻土同其它非金属矿物一样,也可以进行有机或无机改性,使其制品性能更加优良。近来,硅藻土在农业方面的应用也大有进展或者用于种子存贮,或者用于牲畜饲养,除虫杀虫,效果都颇明显。
     硅藻土的形体尺寸一般为几个微米到几十微米,最小只有 1μm,而其线纹小孔和壳缝均在纳米范畴,是天然的纳米材料。利用其天然的微孔及纳米缝隙的特性,硅藻土被更多地用于制造微孔材料。
     在硅藻土的沸石化制备多级孔道结构沸石材料的方法(专利号:CN01126842)中,用层叠层和气固相转晶技术沸石化硅藻土制备多级孔道结构。将纳米沸石作为吸附沉积液,硅藻土作为基质,在静电引力作用下用层叠层方法将纳米沸石组装到硅藻土上可以在不破坏硅藻土形貌结构的条件下将无定形的二氧化硅转化为沸石,所制得的产品由纳米沸石构成并且具有丰富的大孔,因此,能够提供很快的孔内扩散和高的活性位利用率,可用在制备催化剂、分离材料中,是有广泛应用前景的复合沸石材料。
     微孔玻璃是最近发展起来的功能性材料,微孔玻璃在生物、化工、医药工业中可用作载体、分离材料。根据制法的不同,具有特殊的用途制造这种微孔玻璃最常使用的添加剂就是硅藻土,其原理也是利用了硅藻土纳米孔的特性。用硅藻土为主要原料引进SiO2及少量Al2O3,并往其中添加其它一些原料配制Na2O-CaO-Al2O3-SiO2玻璃或CaO-Al2O3文章来源华夏酒报-B2O3-SiO2料,先做水热处理,然后熔制成玻璃。熔制温度比用普通原料低、熔制时间也较短。将制得的玻璃按常法做分相热处理及酸浸析出即可得到孔径从微米至纳米级的微孔玻璃。孔径大小、孔隙率由原始玻璃组成及分相热处理条件来调节。此项研究已获专利权,并推广生产。
     进入21世纪后,人们越来越重视环保。这种环保意识不仅体现在所处的自然环境方面,对自己生活的居室也是如此。目前,居室环境并不是安全的。室内被甲醛、氨气充斥已是司空见惯,由此导致人们身心受到伤害的事也时有发生。尽量减少居室污染,创造一个绿色安全的居室环境成为人们追求的目标。为了适应人们的需求,环保建材应运而生。硅藻土由于其特殊的构造,使之成为环保建材的优良选材。用硅藻土制成的建筑材料具有超纤维,多孔特性,在湿度大的时候可以吸附空气中的水分,储存起来,当空气中的水分减少时,硅藻土壁材就能够将储存在超微细孔中的水分释放出来。其次,硅藻土还具有消毒功能,在冰箱中使用,既能去除异味,同时能有效杀灭大肠杆菌等有害细菌。
     用提取的高纯纳米微孔硅藻土作为处理污水的材料,与其相配套的处理工艺技术,在硅藻土精选过程中,把与硅藻共生的杂质分离除去,使硅藻表面本已平衡的电位形成不平衡电位,在水处理时,硅藻精土处理剂被微量加入污水中后,在高速搅拌,或抽吸污水的泵机叶片旋转下,瞬间散于水体之中,硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮离子的带电性,凝集成较大的絮花,借重力沉淀至底部,加上硅藻巨大的表面积,巨大的孔体积和较强的吸附力,把细微和超细微物质吸附到硅藻表面,形成链式结构。当沉渣被排放在孔径0.074mm(200目)筛网上时,沉渣被吸附着留在筛上而水质透过硅藻被过滤到筛网之下,排出的水质清净,而沉渣保持在含水 58%-62%之间,成饼状装袋取走,从而达到将污水处理为清水的目的。处理后的水清澈透明,各项指标均达到国家污水排放标准的要求,而且无二次污染,硅藻土再生后可循环使用。
     以硅藻土为主要原料,配入其它辅料生产杀虫剂。硅藻土的杀虫机理有两种途径:一是以刺杀作用为主。将硅藻土粉碎,适当雾化后可成为能刺杀害虫的针状颗粒,再掺入糖、玉米淀粉、糊精、蔗糖蜜、大豆粉等作为引诱成分即可。这种硅藻土杀虫剂能很快引来害虫,随后,其针状颗粒刺破害虫体表,害虫愈挣扎刺得愈深,结果导致死亡,其代表性配方为硅藻土66%、玉米淀粉1.5%、糊精1.5%、大豆粉3%、蔗糖蜜28%等构成。二是吸收消耗害虫体液。这种硅藻土杀虫剂具备较强的吸着性,极易粘附于害虫体表。刺破进入害虫体内,使其水分丧失而死亡。例如,将46g 硅藻土、75mL密度为1.383g/mL的硅酸钠溶液、25mL 30%的氟硅酸水溶液,与1500mL水混合,拌匀,再静置、凝固30min。凝固结束时添加125mL浓度为10%的氨水。经30min 后洗涤、过滤、干燥、粉磨、过孔径0.043mm(325目)筛,筛下物便可用来杀虫。由硅藻土制取的新型杀虫剂,可杀灭飞蛾虫、杂拟谷盗、蚜虫、甲虫、跳蚤、虱子、臭虫蚊子、苍蝇等多种害虫,用于防治农作物虫害粮食和种子的贮藏,去除禽畜体表寄生虫等面,效果十分显著。
     由于硅藻土的特殊微孔构造,有别于大多数的非金属矿物,其资源量丰富,开采成本合理,因而在纳米技术日趋成熟的前提下,在工业、农业及民用领域会占有更大的份额,是绝大多数非金属矿物无法替代的。
     三、硅藻土应用前景
     我国硅藻土从品种和产品质量上均不能满足市场要求,在许多领域没有得到充分应用。因此,根据我国硅藻土的特点,给白酒净化行业带来新的机遇。在这一方面硅藻土更是大有可为。
     过滤方法:选择符合上述条件和标准的硅藻土,进行陈化,时间大约在3个月左右,过滤前,在纸板上预涂硅藻土,经过净化介质的再生试验,研究开发了净化与过滤相结合的技术,不仅处理量由180吨增加到300多吨,吨酒处理成本由17元/吨降至8.4元/吨,其寿命延长提高了80%以上,并且将老化介质所吸附的香味成份提取应用到低档白酒中,使低档白酒香味增强,勾兑成本从148元/吨降至96.8元/吨,既提高了产品质量,又降低了成本。
     特点:克服了净化介质使用寿命较短,有较强的吸附性,且粮酒的部分香味成分易被吸附掉的弊端。
     粮酒生产窖池夏季掉排是酒类生产厂家公认的技术难题,经过多年的探索实践,深入研究,大胆尝试,提出利用硅藻土解决特曲酒夏季压排中杂质含量的工艺,杜绝了夏季掉排现象。不但窖泥老化程度大大降低,而且窖池换泥频率由1次/年降为1次/3年,为提高基础酒的质量,进行详细观察,总结制定量质摘酒操作标准针对老窖泥易老化的现象,推广应用了己酸菌液养护窖池的办法,在菌种的选择、配方的调整、培养等过程进行了多次的试验改进,有效防止了窖泥的退化。
     检验方法:将色谱分析和计算机辅助勾兑相结合,从过滤效果看,通过大量的试验数据,精心确定酒中各种微量成分的比例关系,使白酒净化介质方案更精密,更准确,产品质量更稳定。
     经检测,使用硅藻土板式纸板过滤法生产的吉久王系列酒的各项指标如下:
     1.感官指标
     透明无色液体(配制酒可有色),无沉淀杂质,无异臭异味。(见表1)
     2.理化指标 (见表2)
     3.感官要求(见表3)
     由于科学制订介质材料选择生产工艺,推广使用酯化液生产大曲酒。充分利用尾水、黄水的优异成分酯化生成浓香型的主体香气成分,来提高产品质量,在生产酯化液时改进配方,提高酯化温度,延长酯化时间,并调整了酯化液的使用量,有效提高了产品质量。
     在2006年初,吉林省白酒行业专家品评会上,“吉久王”牌白酒被选为考试品尝用酒,由于酒体清澈纯正得到了专家的一致认可和好评。


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编辑:张怡
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