摘要
分析了颇尔Seitz®IR系列深层纸板膜在威士忌除冷浑浊过滤工艺中的应用可行性。苏格兰单一麦芽威士忌酒分别经过KS50IR和K00IR两个精度纸板膜过滤，在过滤过程中，分别考察不同恒流流速和冷藏时间对滤出威士忌酒液低温稳定性和口感差异性的影响。整个实验过程记录并计算过滤通量、压力、温度等参数，进行实用性评估。
实验结果揭示，PallSeitz®IR深层纸板膜在低温条件下可以有效滤除威士忌酒中产生冷浑浊物的颗粒及胶体物质;恒流流速270~400L/m2 ·h是一个比较合理的运行流速，4°C冷藏4h可以满足目前威士忌酒在货架期的稳定性。本过滤解决方案可为国内威士忌酒厂在除冷浑浊工艺中提供新的视野。
关键词：威士忌；冷浑浊；过滤；深层纸板膜
威士忌是以大麦等谷物为原料，经过大麦发芽、糖化、发酵、蒸馏、桶陈、复配等工艺制得，是世界上最受消费者喜爱的蒸馏酒之一。全球目前已经形成了 5 个重要的威士忌产区：苏格兰、爱尔兰、美国、加拿大和日本[1-2]。除此以外，澳大利亚和中国也逐渐成为全球重要的新兴产区。威士忌酒除了单独饮用外，在预调酒中也被大量使用[3-4]。从 2021年至今，国内威士忌行业迅猛发展，行业内把在传统威士忌工艺的基础上，创新性选用中国本地原料、酵母、橡木桶、储存工艺等酿造的具有中国特色的威士忌称为中式威士忌[5]。不同产地和年份的威士忌酒有着各自的感官和风味特征差异，各家酒厂的酿造工艺和技术也各不相同。近些年来，国内威士忌的研究主要集中在酯类、醛类、酸类、醇类等成分，采用 GC-MS、LC-MS 等检测技术分析不同产品间风味的差异，为威士忌品质表达提供了理论基础[6-10]。
使用滤板去除威士忌酒冷藏浑浊的主要作用机制是吸附，吸附效果受浑浊物胶体与滤材接触时间的影响。根据工艺中使用的滤板类型，用于冷凝过滤的经典板厚在 3.5～4.5 mm 之间。将威士忌酒泵送至过滤板时，威士忌酒从纸板过滤机的非滤液到滤液端通过纸板层，然后离开过滤器。威士忌酒中 2/3 的浑浊物由颗粒物导致，1/3 由胶状物导致。颗粒物导致形成的浑浊物包括晶体、瓶塞颗粒、机械和设备产生的磨蚀颗粒、铁和铜化合物、活性炭颗粒、微生物和植物提取物的细胞残留物。颗粒浑浊物具有不定形结构，可以通过不同的表面和深滤膜材轻松可靠地从威士忌酒中去除，不会产生任何质量损失。威士忌酒中的胶状浑浊物主要为对风味和嗅觉特征极其重要的杂醇油、萜烯、精油、多糖、果胶以及高级脂肪酸和脂肪酸酯。胶状物质非常容易形成浑浊物，并且在乙醇和（或）水中具有不同溶解度。脂肪酸酯的滤除通常在低温下进行（称为冷凝过滤），温度下降会导致这些成分凝聚和进一步沉降。然而，脂肪酸及脂肪酸酯并不是唯一的浑浊物来源，它们还会对威士忌酒的感官质量产生很大的影响。短链脂肪酸酯是所有威士忌酒中的主要香气成分。相比之下，C14至C18的长链脂肪酸酯不仅仅与浑浊物相关，还会导致烈酒产生不必要的风味。威士忌酒中典型脂肪酸类型及香型特征见图1。
颇尔长期致力于提供威士忌酒的全面过滤解决方案，尤其是除冷浑浊的过滤解决方案。本研究选择颇尔不同过滤精度的 Seitz® IR 系列深层纸板膜（IR 表示低离子型，特针对于烈酒行业开发，纸板中钙离子、铝离子和铁离子含量较正常含硅藻土纸板降低30 %～70 %），采用直流过滤的方法低温过滤威士忌酒，评估对于威士忌酒除冷浑浊的实际效果，以期为国内的威士忌酒除冷浑浊过滤提供一种新的过滤解决方案。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂及仪器
原材料：颇尔Seitz® IR系列深层纸板膜：KS50IR（过滤精度 0.2～0.9 μm，含低离子型硅藻土）、K100IR（过滤精度1～3 μm，含低离子型硅藻土）；超纯水；市售单一麦芽苏格兰威士忌（桶陈期24个月），酒精含量为40 %vol±0.5 %vol。
仪器设备：PALL 60 mm 不锈钢纸板夹具（有效过滤面积22cm2）；数显蠕动泵及泵头；冷冻控温箱；浊度计。
1.2 试验方法
1.2.1 过滤方法
采用恒流过滤模式，实验过程维持流速不变。过滤开始时，夹具放入冷冻控温箱中降温，降温至 4 ℃时，开始冲洗纸板，冲洗量按 5 L/m2计算；滤出液收集在废液缸中。冲洗结束后随即开始计时过滤，过滤后酒液平均分为两份，分别用于口感品评和低温冷藏观察。开始过滤直至膜片上下游压差达到 30 PSI 或物料过滤完成时结束实验，记录过滤时间及夹具上下游压差。
1.2.2口感品评
采用盲评法。由第三方（即威士忌厂商）组织品评组进行，共计 10 名品评人员。共分 5 个等级（5→1；分值越高表示产品越符合品评要求）。剔除最高分和最低分，计算 8 名品评人员的平均分值作为该样品的最终得分值。
2 结果与分析
2.1 不同冷冻温度下深层纸板过滤实验结果
采用 KS50IR 和 K100IR 两种精度纸板膜分别过滤 4 ℃下冷藏 4 h、24 h、48 h 和 72 h 的 40 °P 苏格兰单一麦芽威士忌酒，澄清液澄清透明，呈典型金黄色，所有样品浊度均小于0.3 NTU。在相同流速下，冷藏时间越长的威士忌酒过滤过程中上下游压差上升越快，表明深层纸板膜可拦截吸附更多浑浊颗粒物。KS50IR 和 K100IR 精度纸板过滤后的样品在25 d的低温冷藏实验中均未发现絮状沉淀。威士忌酒在不同冷冻时间内过滤实验关键参数见表1。
2.2 不同流速下深层纸板过滤实验结果
威士忌酒样在 4 ℃下冷藏 4 h 后，分别选取低、中和高流速（10mL/min、15mL/min和20 mL/min）进行恒流过滤，滤出液浊度均小于0.3 NTU。高流速呈现出纸板膜上下游压差上升快的特点 ，经过4 ℃冷藏实验观察 ，KS50IR 和K100IR在高流速下保温15 d和24 d均出现絮状沉淀。高流速下滤出酒液浊度也明显高于其他两种流速下的酒液，揭示高流速下深层纸板膜截留吸附效果显著降低。威士忌酒在不同恒流流速下的过滤实验关键参数见表2。
