膜分离技术具有分离效率高、设备简单、操作方便和节能等优点，广泛应用于工业领域。膜分离按照膜孔径的不同可分为反渗透、纳滤、超滤及微滤。在膜科学技术领域中，开发较早的膜材料是有机聚合材料，它在很多方面有独到的优点，也有一些自身无法克服的缺点，如不耐高温、酸碱、有机溶剂，机械强度不够，易堵塞，不易清理等，限制了其在各个领域中的使用。无机膜是一种固态膜。常用的无机膜材料通常是溶胶-凝胶法将性能稳定的Al₂O₃、TiO₂及SiO₂等材料镀在陶瓷的载体上，也称为陶瓷膜。与有机膜相比，无机陶瓷膜在实际应用中具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂，机械强度大，抗微生物能力强，耐高温，孔径分布窄，分离效率高等优势。无机膜的不足之处在于造价较高，不耐强碱，并且无机材料脆性大，弹性小，给膜的成型加工及组件装备带来很大困难。

膜过滤在食品领域中的应用非常广泛，主要包括牛乳的加工、果汁澄清、调味品除菌、除杂以及饮用水的净化等。采用的多是无机微滤膜和超滤膜。微滤主要用于除菌、澄清等。超滤主要用于蛋白质的分离精制、脱盐与浓缩以及细菌等的去除。

黄酒是我国的传统特色发酵产品，其酒味醇厚、酒性柔顺，营养丰富。但由于黄酒在生产和保存过程中会产生沉淀现象，影响黄酒的感官质量和商品价值。用超滤可以把黄酒中的蛋白质等浑浊物及细菌分离出来，从而实现同步除菌、除浊的目的。本文采用陶瓷膜超滤装置过滤黄酒，探讨了超滤时间、压力、温度对膜通量的影响，考查了相关质量指标的变化规律。试验表明，在温度为20℃～25℃，压力为0.2MPa～0.25MPa时，用孔径为0.15μm膜过滤黄酒，其中高分子蛋白质的去除率为56.9%，黄酒的稳定性显著提高，且理化指标符合要求，保持了黄酒的传统风味。

1 实验材料和方法

1.1 实验材料

陶瓷膜装置：由浙大中控科技集团有限公司提供，膜为国产无机陶瓷膜；黄酒：由江苏食品职业技术学院实训车间生产。

1.2 试验方法

采用错流过滤技术。

1.2.1 超滤时间与膜通量的关系

分别用0.20μm、0.15μm、0.10μm孔径的无机陶瓷膜在超滤压力0.2MPa，温度20℃～25℃下过滤黄酒，测定膜通量与超滤时间的关系。

1.2.2 超滤温度对膜通量的影响

分别用0.20μm、0.15μm、0.10μm孔径的无机陶瓷膜在0.2MPa超滤黄酒，先超滤15min使膜渗透性能稳定后，再循环超滤40min，并测定温度在10℃～45℃的膜通量和超滤温度的关系。

1.2.3 无机陶瓷膜超滤压力通膜通量影响的确定

分别用0.20μm、0.15μm、0.10μm孔径的无机陶瓷膜，测定不同超滤压力下的膜通量与超滤压力的关系。在超滤温度20℃～25℃，先超滤15min，使膜渗透性能稳定后，再循环超滤40min，并对超滤稳定膜通量与压力的关系进行测定。

1.2.4 不同孔径膜过滤比较试验

将正常生产后的黄酒在常温下过滤，以正常生产的黄酒为对照样，作进一步的稳定性试验和品评。

2 结果与讨论

2.1 超滤时间对膜通量的影响

随着超滤时间的延长，膜通量逐渐降低，但其变化的速率是不同的。在刚开始的几分钟内，膜通量迅速降低，这是因为在超滤刚开始时，凝胶层不断增厚、浓差极化不断增强，使得阻力迅速增加，导致膜通量大幅度下降；超滤15min后，膜通量下降幅度减小，且逐渐趋于稳定，这是因为膜表面已建立起稳定的边界层，吸附作用趋于饱和，从而使得膜通量较为稳定；当超滤时间接近2h时，膜通量又出现缓慢下降的趋势，这是由于随着超滤的进行，样品浓缩倍数增加，大分子物质继续沉积，造成膜面污染加剧，从而使膜通量进一步下降。3种不同孔径的超滤膜超滤时都呈相同的变化规律。

2.2 超滤温度对膜通量的影响

稳定膜通量随着操作温度的升高而增加。这是因为温度升高使得样品黏度下降，扩散加速，浓差极化减弱，从而使得稳定膜通量增加。在生产工艺许可的条件下，可适当提高操作温度来提高超滤效率，但综合考虑，试验选定超滤温度为20℃～25℃。

2.3 无机陶瓷膜超滤压力对膜通量影响的测定

增大压力有利于稳定膜通量的增加。压力较小时，随着压力的增大，稳定膜通量增加较快；当压力升至0.2MPa时，随着压力的增大，稳定膜通量增加的趋势减小。这是因为随着压力的增大，膜面流速加快，产生的剪切力有利于减小浓差极化，从而使得稳定膜通量增加的幅度较大。当压力增大到一定时，由于大分子颗粒具有较强的可压缩性，随着压力的增大，堵孔作用加剧，膜过滤阻力增加，在一定程度上抵消了增大压力对增加膜通量的作用，从而使得膜通量增加的趋势减小。因此，根据实验结果，并结合能耗考虑，试验选定超滤压力位0.2MPa～0.25MPa。

2.4 黄酒经不同孔径膜过滤后对其稳定性测试

对经过0.20μm、0.15μm、0.10μm膜过滤后的酒样分别在0℃，以目测的方法观察冷混浊情况。在自然条件下存放，以目测的方法观察其沉淀情况。

据观察，经0.15μm、0.10μm膜过滤的酒的冷稳定性和自然稳定性明显提高。

2.5 黄酒超滤处理前后的感官评价

色泽是黄酒的感官要求之一，不同黄酒具有不同的色泽，其色泽从浅黄至红褐色，甚至黑色不一，而且随着贮存期的延长，色泽加深。黄酒的味是黄酒中各种呈味物质的综合反映，是甜、酸、鲜、苦、涩六味的融合体。

超滤处理后，黄酒经0.20μm、0.15μm、0.10μm超滤膜过滤处理后，黄酒的酒体颜色变浅，其色度变化率分别为23.6%、34.9%和43.80%。颜色变浅主要的原因是因为超滤膜可以截留酒体中部分呈色物质。而且黄酒经过超滤处理后，由于其中某些物质被去除，引起黄酒中各种成分含量的比例发生变化，从而对黄酒的颜色和口味产生一定的影响。通过品尝发现，与过滤前黄酒相比，经0.20μm、0.15μm膜超滤处理后所得的黄酒的香气变化不大，不仅具有黄酒特有的香味，而且口味较清爽柔和，酒体协调，但经0.10μm膜超滤处理后所得的黄酒的香气稍弱，酒味较淡薄。由于经0.20μm膜过滤的酒稳定性较差，采用0.10μm膜超滤处理后所得的黄酒的香气稍弱，而经0.15μm膜超滤处理后所得的黄酒的冷稳定性和自然稳定性明显提高且香气变化不大，因此采用0.15μm膜处理黄酒。

2.6 经0.15μm膜过滤前后酒样理化指标分析

与超滤前的生黄酒相比，黄酒中酒精度、总酸、氨基酸态氮、挥发脂等含量变化不大，总糖、还原糖、非糖固形物、总固形物含量稍有变化，pH值基本上不变，说明这些物质在超滤时，或多或少地被超滤膜截留，因为黄酒成分非常复杂，其主要成分为粗蛋白质、氨基酸、未水解的粗淀粉、还原糖、多酚以及钾、钙、钠、镁等盐类，这些物质在酒液中相互影响、相互结合，形成一个复杂的胶体体系。当超滤膜截留住某些大分子物质时，也会附带着把与之相结合的其他物质一起截留住，从而使酒液中各成分含量或多或少地发生变化。虽然黄酒经0.15μm超滤膜过滤后各理化指标都呈减小的趋势，但均符合GB/T13662-2000的指标要求，说明经超滤处理后所得的黄酒仍具有黄酒的特性。

2.7 膜过滤前后酒样中糊精、多酚、蛋白质的变化

与过滤前后黄酒相比，滤后黄酒中糊精、总多酚、总蛋白质的含量以及高、中、低分子蛋白质的含量均减少，总蛋白质的去除率为17.10%，其中高分子蛋白质的去除效果更为明显，去除率为69.1%，从而可以说明超滤后黄酒中蛋白质含量的降低主要是由于高分子蛋白质含量的降低引起的。同时从隆丁区分中还可以看出，经超滤处理后所得的黄酒中低分子蛋白质的相对含量却有所增加，由72.17%增加为83.2%，这是因为超滤膜对高分子和中分子蛋白质的截留效果更明显，这样在一个体系中低分子蛋白质的相对含量就会增加。这对提高黄酒的稳定性有较为明显的效果。因此，经超滤处理后所得的纯生黄酒的非生物稳定性得到了一定的提高。

3 结论

以孔径为0.15μm的膜过滤黄酒，黄酒的非生物稳定性显著提高，且保持黄酒传统风味，较适合黄酒的过滤。

无机陶瓷膜在实际应用中具有化学稳定性好、能耐酸、耐碱、耐有机溶剂、机械强度大、抗微生物能力强、耐高温、孔径分布窄、分离效率高等优势，在提高黄酒非生物稳定性方面有较大的应用价值。