在葡萄酒、果酒、黄酒、啤酒及白酒生产过程中，为了提高产品的内在及感官质量，须对其进行澄清及稳定化处理。在各种方法中，膨润土（皂土）是应用较为广泛且有效的方法之一。在膨润土的使用中，由于行业局限，使用者对其物理化学性能了解不够，在一定程度上影响了膨润土的使用效果和应用范围。本文将从岩石矿物学角度对膨润土物理化学性质作以介绍，并对其质量标准及检验方法作以讨论。
一、膨润土的矿物、化学组成及物化性质
膨润土（Bentonite ）是以蒙脱石（Montmorillonite）为主要矿物成分的黏土岩，常含有少量的长石、石英、方解石、黄铁矿、石膏、高岭土及其它黏土矿物等杂质。自然界中膨润土通常为白色、浅红色、土黄色等，断口呈贝壳状并有蜡状光泽。
蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物 ，蒙脱石由两个硅氧四面体层夹一个铝氧八面体层组成，属2：1型层状黏土矿物。在蒙脱石结构中，八面体中的Al可被Mg置换，由于结构层中阳离子的类质同置换的结果，使结构层间产生永久性负电荷。它依靠在层间吸附阳离子以求得电荷平衡，同时它的层间还能吸附水分子、有机物分子，并会引起晶格膨胀。通常吸附的阳离子为Ca 、Na、K、Mg等，因此，蒙脱石具有强离子交换能力。膨润土的一切物理化学性质及工艺性能均源于此。
膨润土具有一系列优异的工艺技术特性：膨润膨胀性、分散悬浮性、阳离子交换性、吸附性、触变性、黏结性、可塑性、热稳定性等。广泛应用于冶金机械、石油化工、轻工食品、土木建筑、农业、环保等领域。
表述膨润土物理化学性能的主要参数为（参见表1）：
吸蓝量：吸附次甲基蓝的量，用于估算蒙脱石含量。
膨胀容：在盐酸介质中的膨胀体积。
胶质价：在混入氧化镁后，凝聚形成的凝胶体积。
阳离子交换容量CEC：可交换的阳离子容量。
pH值：土—水分散液的pH值。
二、酿酒业用膨润土的生产及检验标准
自然界的膨润土由于形成的地质条件不同，其蒙脱石类型、共生矿物及杂质元素也不尽相同。作为酿酒业用生产辅料，不是任何膨润土都能达到其工艺要求和卫生标准的。因此，必须对其进行提纯、改性加工。对原料为Ca基膨润土的，在生产中还必须用Na2CO3对其进行改型处理：
Ca-膨润土 +Na2CO3→ 2Na-膨润土 + CaCO3
膨润土原料→提纯 →改性调整→ 成品
作为酿酒业用膨润土必须符合食品加工助剂卫生指标，对其理化性能也应有严格的标准，用于指导产品的生产和使用。国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）对酿酒业用膨润土有专门的标准（见表2）。
该标准全面详细的规定了葡萄酒用膨润土的卫生理化指标、应用效能指标及检验方法，是判定葡萄酒用膨润土合格与否的基本标准。我所作为酿酒用膨润土的开发生产单位，严格按OIV标准生产酿酒业用膨润土。考虑到有关计量认证工作的需要，我所依据OIV标准建立了Q/KHS001-97企业标准，该标准将OIV标准中当量单位改为摩尔单位，原标准中吸附效率试验因制备试验溶液总氮量的非一致性，造成同一膨润土试样其吸附后溶液的总氮量值的差异，企业标准中在保证制备试验溶液总氮量同一水平下，采用总氮吸附率，即：
膨润土吸附后溶液的总氮量
膨润土吸附前溶液的总氮量
吸附效率指标定为>50%，该指标与原标准中总氮量<50mg相比，相当于原标准<45mg，即企业标准中对膨润土的吸附效率要求高于原标准。这样从根本上保证了我所膨润土的吸附效率指标符合OIV标准。
实践中我们还发现，使用天然Na-膨润土为原料，经提纯、改性制成的葡萄酒用膨润土，其钙、镁离子含量远低于使用天然Ca-膨润土经提纯、改型、改性制成的葡萄酒用膨润土。这是因为在改型工艺中，加入了Na2CO3，膨润土层间Ca离子被Na离子替代，形成的CaCO3在酸性条件下发生了分解。因此，我所采用稀少的天然Na-膨润土为原料，经深加工生产葡萄酒用膨润土，从而大大降低了膨润土的钙、镁含量。
三、膨润土在酿酒工业中的应用
膨润土是1934年引入葡萄酒酿造的，国内在上世纪80年代开始使用，主要为进口膨润土。1990年前后，国内地矿部门开始研制开发酿酒用膨润土并取得成功，这为膨润土的广泛使用创造了条件。
膨润土在葡萄酒酿造中的主要作用是澄清、稳定酒体，防止葡萄酒内蛋白质引起的浑浊、沉淀（见表3、表4）。
从表1、表2看出，国产膨润土均可用于葡萄酒的澄清及稳定化处理，其中，陕西矿物化工研究所1#、2#膨润土综合效果较佳。它们不但可使葡萄酒达到澄清透明的外观，颜色变浅，使沉淀物紧实，提高出酒率，还可显著提高葡萄酒对蛋白质、铁、铜的稳定性，并部分改善酒的口感。国外对酿酒用膨润土的应用研究除澄清、稳定外，膨润土对酒体其他成分影响研究较多。用高纯膨润土制品能全部除去酒体中的霉菌味、酵母味、桶和乙酰胺的味。不同产地原料及生产工艺对葡萄酒中的钙、铁含量影响较大，主要与膨润土中的钙、铁含量及赋存状态有关。Colagrande.O等研究了膨润土在酿造葡萄酒时的交换现象，发现用膨润土处理葡萄酒时，酒中的脯胺酸作为阳离子被交换。专利资料指出：膨润土和其它材料复合后，能改善工艺性能：提高蛋白质吸附率、加快澄清速度、降低澄清稳定剂的用量、使沉积物体积大幅减少。在其他果酒（苹果酒、猕猴桃酒、柑橘酒等）生产中，膨润土对澄清稳定酒体非常重要。在啤酒、黄酒、清酒生产中，膨润土对提高酒体的非生物稳定性有明显的效果。在啤酒生产中，膨润土作为稳定剂也得到了广泛应用，在过滤前将膨润土悬浮液加入冷却了的啤酒中，使其有足够的时间沉淀。加入的膨润土数量视期望达到的稳定程度和啤酒的蛋白质含量而定，通常在50g/hL和150g/hL之间（见表5）。
在配制型果露酒、保健酒中，膨润土也有广泛的应用前景。如配制型枸杞酒，在很短的存放时间内会出现浑浊、失光、沉淀等问题，其主要影响因素是以蛋白质为首的大分子物质的聚集和沉淀。我们研究了不同澄清方法对其稳定性的影响，结果表明，经膨润土处理后，稳定性提高，尤其在低度酒中，膨润土对蛋白质的吸附效果显著，对枸杞多糖吸附很少，不经果胶酶处理，在自然条件下存放3个月不产生混浊和沉淀。
膨润土作为絮凝剂可用于酒精废液的处理，500mg/L的用量可使酒精废液的悬浮物除去率（%）89.62；COD除去率（%）58.7。
   
|
返回首页
