CN101531964A - 基于超高压水射流瞬间卸压技术的酒精饮料催陈方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于超高压水射流瞬间卸压技术的酒精饮料催陈方法及系统，尤其是指利用超高压水射流的超高压和瞬态卸压而使酒精饮料催陈的方法。其特征在于：将不同的酒精饮料流经压力参数为100MPa、流量为2－5L/min的超高压水射流装置，通过超高压及瞬态卸压过程，加速白酒、葡萄酒、啤酒、米酒、黄酒、保健酒的催陈反应，从而使酒的辛辣味减少、口感柔和、香味增加、回味绵长。该方法适合于企业对酒精饮料进行大规模连续生产，本发明为酒精饮料生产提供了一种高效、低耗、安全、无污染的催陈方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种酒精饮料的催陈方法，尤其是一种利用超高压水射流的超高压及瞬态卸压而使酒精饮料快速催陈的方法及系统，具体地说是一种基于超高压水射流瞬间卸压技术的酒精饮料催陈方法及系统。
背景技术
新酿制的酒精饮料，如刚蒸馏出来的白酒、果酒生冲爆辣，刺喉糙口，缺乏醇厚绵长的香醇味。其主要原因是酒精饮料由数量可变化的乙醇、水、乙醛、脂肪酸酯、乙酸乙酯及酒精饮料中溶解的氧气等上百种物质组成的复杂的化学体系。其中的水和乙醇占绝大部分，水和乙醇都是极性分子，这些分子间由于氢键而缔合为较稳定的分子群，从而限制了各种化学反应的进行。另外，其中的醇、醛、酸、酯的比例也不协调，需要存放几年甚至几十年才能通过氧化、酯化、水解、缩合等化学反应，使酒精饮料内部各分子之间达到均衡协调，使酒精饮料辛辣味减少、酒味柔和、香味增加、回味绵长。因此，催陈是传统制酒工业中重要的工艺过程，也是影响酒精饮料质量的关键因素。但如此长的存放时间，不仅积压了大量资金，需要很大的贮藏场地，而且使产量受到了很大的影响。因此，如何缩短催陈时间、加速催陈过程是亟待解决的现实问题。国外由于长期以来一直崇尚酒精饮料的长时期自然存放催陈法，因此在人工催陈方面的研究很少，而我国自从上世纪80年代以来，许多专家开展了酒精饮料人工催陈与设备的研究，并取得了一些进展。
现有技术中，为了降低成本，缩短催陈过程，人们进行了许多探索以加速酒精饮料催陈过程。通常酒精饮料采用的催陈方法有物理法、化学法、生物化学法和微生物法四大类。具体方法有高频电场法、磁处理法、超声波法、微波法、机械振荡法、冷冻法、温差处理法、激光照射法、红外线照射法、紫外线照射法、等离子处理法、钴60辐射法、高压处理法、太阳能法、超滤法、声光催陈法、树脂交换法、臭氧法、通风处理法、非生物催化剂法、赖氨酸添加法，酶添加剂法、微生物菌体处理法、综合处理法等24种催陈方法。其作用分别表现如下：(1)物理催陈法，就是从外部给酒精饮料中各类物质分子施加场强或能量，其作用表现在如下三方面：①增加分子动能：提高分子间的有效碰撞，使活化分子百分率增加，酯化、缩合、氧化、还原等反应加速进行。②低沸点成分挥发：由于分子动能增加，使硫化氢、硫醇、乙醛等低沸点成分加速从酒精饮料中逸出。③促进缔合作用：增强了极性分子间的亲合力，不仅增强了酒精与水分子之间的缔合度，而且可形成更大且牢固的极性分子缔合群(某些酯类及酸类等成分也参与了这种缔合群)。(2)化学和生物化学催陈法，其作用表现在如下三方面：①提供了某些氧化还原剂，使氧化还原反应及早趋于动态平衡。②降低了各种反应所需的活化能，加速了反应的进行。③由于化学或酶的催化作用，促使酯化反应等加速进行。
超高压是一个相对的概念，一般认为压力在100MPa以上为超高压，目前，超高压设备的最高压力可达15000MPa。超高压技术(UHP)已广泛用于化学工业、静液挤压、射流切割、射流粉碎、粉末冶金、食品保鲜等领域。超高压水射流是指以水作为携带能量的媒介，用高速水射流对各种固体材料进行切割、分离、破碎等加工的一种方法。自1971年第一台水射流切割机问世以来，超高压水射流加工技术已逐步成熟，应用范围逐渐扩大，加工材料从纸张、布料等软材料到塑料、复合材料、有色金属、钛合金、不锈钢、玻璃、岩石等硬材料，加工方式从切割、清洗到成形加工、磨削复杂形面等。超高压水射流的专利申请多集中于切割机和清洗机，如：中国专利申请号93111731.3《超高压水射流万能切割机》，申请号94230098.X《超高压水切割机》，申请号01218026.2《超高压水射流清洗机》，申请号02281681.X《超高压水射流清洗设备》，申请号02211634.6《数控超高压水切割机》等，将超高压水射流用于切割、分离、破碎以外生物学领域的发明专利仅见申请人的发明专利，申请号200410040040.5《超高压水射流灭菌方法》。
超高压技术在上世纪80年代中期开始应用于食品工业，最初是用来杀菌的，以其替代热杀菌。后来国外有人开始研究超高压对蛋白质、酶的影响和高压对食品中多糖、胶体及对食品感官、营养特性的影响。在现有的酒精饮料催陈发明中，中国专利申请号98110913.6《超高压催陈酒类的方法》，是将酒类直接置于高压装置中，或自然陈放一定时间，再置于高压装置中，施加50MPa以上的压力并保持30-120分钟，它存在如下的缺点：
(1)间歇式静态崔陈方法，生产能力小，难以实现规模化生产和集约化管理。
(2)需要自然陈放一定时间，难以与原有酒精饮料流水生产线配套使用，极易造成二次污染，存在卫生隐患。
(3)没有定型设备，一般设备难以达到所要求的压力，造价较较高，设备体积较大，占地面积较多，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服目前酒精饮料催陈方法存在的上述缺点，利用超高压水射流装置对酒精饮料进行加压处理后再瞬态卸压，且生产过程连续以达到催陈的目的的方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将酒精饮料通过压力参数为100-1000MPa的超高压水射流设备即可达到催陈目的。首先将酒精饮料经高压增压器使其压力达15MPa以上；其次酒精饮料进入超高压增压器，经柱塞加压后，压力达100-1000MPa；下一步，酒精饮料进入蓄能器中，消除高压脉动，超高压破坏了水分子和乙醇分子之间的氢键，降低极性分子的束缚力，增加分子间的有效碰撞，使酯化、缩合、氧化还原等反应加速进行，赋予酒精饮料新的醇香；然后，酒精饮料以流量为4-6L/min经喷嘴射出，超高压的瞬态卸压，增加分子动能，加速低沸点成分的挥发，使挥发性强、刺激性大的硫化氢、硫醇、乙醛等成分加速从酒精饮料中逸出，从而减少生酒的辛辣味；最后，用耐撞击容器收集超高压水射流后的酒精饮料，超高压瞬态卸压后，极性分子间的亲合力和缔合度增加，极性分子之间通过氢键重新形成更大且牢固的极性分子缔合群，而且某些酯类及酸类等成分也参与了这种缔合群，从而加强了乙醇分子的束缚力，降低了乙醇分子的活度，使酒精饮料口感绵软柔和。
超高压水射流催陈机理：超高压破坏了极性水分子和乙醇分子之间的氢键，降低极性分子的束缚力，增加分子间的有效碰撞，使酯化、缩合、氧化、还原等反应加速进行，赋予酒精饮料新的醇香；超高压的瞬态卸压，增加了分子动能，加速了低沸点成分的挥发，使挥发性强、刺激性大的硫化氢、硫醇、乙醛等成分加速从酒精饮料中逸出，从而减少生酒的辛辣味；超高压瞬态卸压后，极性分子间的亲合力和缔合度增加，极性分子通过氢键重新形成更大且牢固的极性分子缔合群，而且某些酯类及酸类等成分也参与了这种缔合群，从而加强了乙醇分子的束缚力，降低了乙醇分子的活度，使酒精饮料口感绵软柔和。
本发明的有益效果是：
①除去杂质引起的异味和“上头”感，达到预期香型；②实施技术耗能及成本较低，据测算，其实施成本仅0.10-0.15元/kg；③超高压水射流的设备定型，操作安全，无环境污染，适合于企业对酒精饮料进行大规模连续快速催陈处理，处理量可根据生产规模自由调整；⑤酒精饮料的崔陈过程和灭菌过程同时完成。⑥在装瓶前进行催陈处理，可方便与原有酒精饮料流水生产线配套使用，不存在卫生和安全隐患。由于上述的综合作用，从而去除了新酒的燥辣味、苦涩味及邪杂气味等，使酒体醇厚，口感柔和，绵甜协调，味浓纯正，回味悠长。
本发明提出的超高压水射流催陈法，不仅适用于一般白酒，也适用于果酒、啤酒、米酒、黄酒、保健酒的催陈处理。
附图说明
图1是本发明的酒精饮料催陈系统的组成结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例一。
一种基于超高压水射流瞬间卸压的酒精饮料催陈方法，它包括以下步骤：
a.首先，用泵2将酒精饮料从储料罐1中抽入高压增压器3中，并使高压增压器的压力达15MPa以上；
b.其次，将酒精饮料从高压增压器送入超高压增压器4，经柱塞加压后，使酒精饮料的压力达到100-1000MPa；
c.第三，将经过超高压增压器增压的酒精饮料送入蓄能器5中，消除高压脉动，超高压破坏了水分子和乙醇分子之间的氢键，降低了极性分子的束缚力，增加了分子间的有效碰撞，使酯化、缩合、氧化、还原等反应加速进行，赋予酒精饮料新的醇香；
d.第四，使酒精饮料以2-6L/min的流量经喷嘴射6出实现瞬态卸压，超高压的瞬态卸压，增加了分子动能，加速了低沸点成分的挥发，使挥发性强、刺激性大的硫化氢、硫醇、乙醛等成分加速从酒精饮料中逸出，从而减少生酒的辛辣味；
e.最后，用耐撞击容器7收集从喷嘴中喷出的酒精饮料，超高压瞬态卸压后，极性分子间的亲合力和缔合度增加，极性分子之间通过氢键重新形成更大且牢固的极性分子缔合群，而且某些酯类及酸类等成分也参与了这种缔合群，从而加强了乙醇分子的束缚力，降低了乙醇分子的活度，使酒精饮料口感绵软柔和；
f.必要时重复a-e步直到得到满意的酒精饮料。
实施例二。
如图1所示。
一种基于超高压水射流瞬间卸压的酒精饮料催陈系统，它主要由食品级的储料罐1、泵2、高压增压器3(压力介于15-100MPa之间)、超高压增压器4(100MPa以上)、蓄能器5、喷嘴6和耐撞击容器7组成，储料罐1的输入与原料管相连，储料罐1的输出与泵2的输入端相连，泵2的输出端与高压增压器3的输入端相连，高压增压器3的输出端与超高压增压器4的输入端相连，超高压增压器4的输出端与蓄能器5的输入端相连，蓄能器5连接有超高压喷嘴6，超高压喷嘴6的出口端位于耐撞击容器7中，耐撞击容器7的输出端与灌装线的输入端相连。必要时，在耐撞击容器7的输出还可通过循环管道和循环泵与储料罐1相连以便于进行多次循环催陈，在循环泵的入口端应安装有控制用闸阀。其中的高压增压器3、超高压增压器4及喷嘴6可采用申请人在先申请有相关专利产品加以实现，蓄能器和耐撞击容器应采用优质钢板制造，并进行耐压试验后方可使用，蓄能器和耐撞击容器可采用水刀技术中常用的装置加以实。
本发明超高压水射流快速催陈、白酒的实例如下：
实例1：
将白酒经过压力参数为15和1000MPa、流量为2L/min的超高压水射流装置1次，分装即得。结果：去除了新酒的燥辣味、苦涩味及邪杂气味等，使酒体醇厚，口感柔和，绵甜协调，味浓纯正，回味悠长。
实例2：
本发明超高压水射流快速催陈果酒的实施例如下：
将果酒经过压力参数为200MPa、流量为3L/min的超高压水射流装置，分装即得。结果：使果酒气味芳香，口味柔和，突出了果味的甘甜，酸度的柔顺，形成一种醇厚、复杂、丰满的、浓郁、多层次的果酒风格。
实例3：
本发明超高压水射流快速催陈啤酒的实施例如下：
将啤酒经过压力参数为20和100MPa、流量为3L/min的超高压水射流装置，分装即得。结果：口味纯正，酒香明显，酒质清冽，酒体协调柔和，苦味细腻，无后苦。
实例4：
本发明超高压水射流快速催陈米酒的实施例如下：
将米酒经过压力参数为60和400MPa、流量为6L/min的超高压水射流装置，分装即得。结果：酒香气浓郁，酒味甘醇，风味独特。
实例5：
本发明超高压水射流快速催陈黄酒的实施例如下：
将黄酒经过压力参数为30和600MPa、流量为4L/min的超高压水射流装置，分装即得。结果：色橙黄，清澈透明，具有黄酒特有香气，醇香浓郁，无其他异杂味。
实例6
将白酒经过压力参数为80和800MPa、流量为5L/min的超高压水射流装置2次，分装即得。结果：去除了新酒的燥辣味、苦涩味及邪杂气味等，使酒体醇厚，口感柔和，绵甜协调，味浓纯正，回味悠长。
实例7
将白酒经过压力参数为50和500MPa、流量为5L/min的超高压水射流装置3次，分装即得。结果：去除了新酒的燥辣味、苦涩味及邪杂气味等，使酒体醇厚，口感柔和，绵甜协调，味浓纯正，回味悠长，达到了茅台酒的醇香。
实例8
将白酒从储料罐1中直接送入压力为100MPa、流量为2L/min的超高压水射流装置中3次，分装即得。结果：也达到了去除新酒的燥辣味、苦涩味及邪杂气味等，使酒体醇厚，口感柔和，绵甜协调，味浓纯正，回味悠长的目的。
实例9
将白酒从储料罐1中直接送入压力为500MPa、流量为4L/min的超高压水射流装置中2次，分装即得。结果：也达到了去除新酒的燥辣味、苦涩味及邪杂气味等，使酒体醇厚，口感柔和，绵甜协调，味浓纯正，回味悠长的目的。
实例10
将白酒从储料罐1中直接送入压力为1000MPa、流量为6L/min的超高压水射流装置中1次，分装即得。结果：也达到了去除新酒的燥辣味、苦涩味及邪杂气味等，使酒体醇厚，口感柔和，绵甜协调，味浓纯正，回味悠长的目的。
Claims (7)
1、一种基于超高压水射流瞬间卸压技术的酒精饮料催陈方法，其特征是它包括按以下步骤：
a.首先，将酒精饮料经高压增压器增压至15MPa以上；
b.其次，使酒精饮料从高压增压器进入超高压增压器，经柱塞加压后，压力达100-1000MPa；超高压打破水分子和乙醇分子之间的氢键，降低了极性分子的束缚力，增加分子间的有效碰撞，使酯化、缩合、氧化、还原反应加速进行，生成新的化合物，赋予酒精饮料新的醇香；
c.第三，将酒精饮料送入蓄能器中消除紊流，在高压下进一步打破水分子和乙醇分子之间的氢键，降低了极性分子的束缚力，增加分子间的有效碰撞，使酯化、缩合、氧化、还原反应加速进行，生成新的化合物，赋予酒精饮料新的醇香；
d.然后，使酒精饮料经喷嘴以2-6L/min流量射出，超高压瞬态卸压时，增加了分子动能，加速低沸点成分的挥发，使挥发性强、刺激性大的硫化氢、硫醇、甲醛等成分加速从酒精饮料中逸出，减少生酒的辛辣味；
e.最后，用耐撞击容器收集酒精饮料，超高压瞬态卸压后，极性分子间的亲合力和缔合度增加，极性分子之间通过氢键重新形成更大且牢固的极性分子缔合群，而且某些酯类及酸类成分也参与了这种缔合群，从而加强了乙醇分子的束缚力，降低了乙醇分子的活度，使酒精饮料口感绵软柔和。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于直接将酒精饮料从储料罐中送入压力为100-1000MPa的超高太增压器中，而省去了高压增压步骤。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于酒精饮料包括白酒、果酒、啤酒、米酒、黄酒、保健酒。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于超高压瞬态卸压流量为4-6L/min。
5、如权利要求1所述的方法，其特征是它包括以下步骤，即重复步骤a-e2-3遍。
6、一种基于超高压水射流瞬间卸压技术的酒精饮料催陈系统，它主要由储料罐(1)、泵(2)、高压增压器(3)、超高压增压器(4)、蓄能器(5)、喷嘴(6)和耐撞击容器(7)组成，储料罐(1)的输入与原料管相连，储料罐(1)的输出与泵(2)的输入端相连，泵(2)的输出端与高压增压器(3)的输入端相连，高压增压器(3)的输出端与超高压增压器(4)的输入端相连，超高压增压器(4)的输出端与蓄能器(5)的输入端相连，蓄能器(5)连接有超高压喷嘴(6)，超高压喷嘴(6)的出口端位于耐撞击容器(7)中，耐撞击容器(7)的输出端与灌装线的输入端相连。
7、根据权利要求6所述的系统，其特征是在耐撞击容器(7)和储料罐(1)连接有循环管道，所述循环管道上安装有循环泵及控制用闸阀。
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