CN113680330A - 一种去除酒中杂醇油的超交联改性树脂及其制备与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于去除杂醇油的技术领域,公开了一种去除酒中杂醇油的超交联改性树脂及其制备与应用。方法:将氯球在1,2‑二氯乙烷中浸泡,加入氯化铁混匀,然后在75‑95℃回流2‑10h,后续处理,获得超交联改性树脂。所述超交联改性树脂用于去除酒中杂醇油。本发明的超交联改性树脂具有相对较大的比表面积和丰富的孔结构,对杂醇油具有较好的吸附效果。

Description

一种去除酒中杂醇油的超交联改性树脂及其制备与应用
技术领域
本发明属于去除杂醇油的技术领域,具体涉及一种超交联改性树脂及其制备与应用。所述超交联改性树脂用于去除酒中杂醇油。
背景技术
杂醇油,又称为高级醇,其中,最主要的是异戊醇。醉酒一直是酒类消费的重要影响因素,严重制约了黄酒产业的发展。高级醇是酒精发酵的副产物,因此它们存在于黄酒、啤酒、葡萄酒和蒸馏酒等发酵酒中。杂醇油影响发酵酒的味道和香气,适量的杂醇油会增加丰满、圆润和协调的味道,但其过量的会产生不同的味道,使人饮酒致醉,并且是引起脑瘫的原因之一。杂醇油随着碳链长度的增加,对身体影响的持续时间更长,这将导致宿醉。越来越多的研究表明,饮用黄酒比饮用白兰地、红酒、朗姆酒、威士忌或伏特加会造成更大的生理影响。杂醇油是黄酒中最令人陶醉的化合物。因此,需要保证黄酒的品质,需要控制适当的杂醇油含量。
为了对杂醇油含量进行有效的控制,一些技术得到广泛的应用。目前,降低杂醇油的控制技术主要包括三种方案,一是调节发酵过程中影响杂醇油生成的因素,将杂醇油的含量控制在一个较低的水平,二是通过物理催陈技术降低酒中的高级醇,三是通过吸附技术去除酒中的杂醇油。调节发酵过程中影响杂醇油的生成因素包括:酿酒用的原料、选用具有低产杂醇油特性的酿酒酵母、酿造工艺、发酵温度等,但是控制传统发酵工艺成本较高,产品的质量易受影响,效果不佳,且改变成熟的酿酒工艺会给企业带来风险。物理催陈技术包括超声波处理法、超高压处理、微波处理等,该方法虽然操作简单,但是去除率低。吸附材料主要是借助于多孔物质的超大比表面积、丰富的孔道结构以及吸附剂与被吸附物质之间的作用力来实现对杂醇油分子的吸附,具有吸附量大的优点。专利申请CN 111484941A通过同化酵母氮,降低黄酒中的杂醇油含量,改变传统工艺,且操作繁琐。专利CN 103571729 A采用超声波法处理青梅酒,杂醇油的去除率为20%,虽然超声波法可以去除一定量的杂醇油,但是去除效率低,效果不明显。采用活性炭等去除杂醇油,具有良好的效果,但是活性炭的吸附性特异性比较差,导致许多风味物质的损失,在实际应用中得到限制。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种去除酒中杂醇油的超交联改性树脂及其制备方法。本发明通过Friedel-Crafts法制备出超交联树脂,本发明的超交联改性树脂吸附杂醇油的效果显著,制备成本比较低。
本发明的另一目的在于提供上述超交联改性树脂的应用。所述超交联改性树脂用于去除酒中杂醇油。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种去除酒中杂醇油的超交联改性树脂的制备方法,包括以下步骤:
1)将氯球在1,2-二氯乙烷中浸泡,加入氯化铁混匀,然后在75-95℃回流2-10h,后续处理,获得超交联改性树脂。
所述氯球与1,2-二氯乙烷的质量体积比为(5-25)g∶(50-125)mL。氯化铁与氯球的质量比为(1-5)g∶(5-25)g。
所述浸泡的时间为10~16h。
所述混匀是指在35~45℃搅拌25~40min。
所述后续处理是指分别采用盐酸和甲醇冲洗,待出水澄清后,用水洗涤至中性,同时采用AgNO3检测是否有氯离子,干燥。所述干燥的条件为于50-80℃干燥6-12h。所述盐酸的浓度为O.5~2wt%。
所述氯球在使用前进行预处理,所述预处理是指将氯球(PS-Cl),分别用盐酸和氢氧化钠溶液循环冲洗,然后用水洗至中性,采用乙醇浸泡,干燥。所述循环冲洗的次数为2~4次。所述乙醇为无水乙醇,所述干燥为50~65℃真空干燥6~10h。
所述超交联改性树脂用于去除酒中杂醇油。
一种去除酒中杂醇油的方法,包括以下步骤:
将酒与上述超交联改性树脂混合,吸附酒中杂醇油。
所述超交联改性树脂的加入量为酒质量的1~20%。吸附的温度为20~60℃。
杂醇油主要为异戊醇。
与现有技术相比,本发明具有如下优点及有益效果:
(1)本发明吸附剂的制备是采用Friedel-crafts法,制备方法简单,可成功制备超交联改性树脂,该反应增加了PS-Cl(氯甲基聚苯乙烯-二乙烯树脂)的氧空位,比表面积为689.76m2/g,实现了对杂醇油的特异性吸附。
(2)本发明吸附剂维持了圆形的微观结构,具有相对较大的比表面积和丰富的孔结构,产生的氧空位与羟基形成氢键,有助于杂醇油吸附。
(3)本发明的吸附剂(超交联改性树脂),添加量为1%时(是指超交联改性树脂用量为酒质量的1%),杂醇油的去除率为50%;添加量为3%时,杂醇油的去除率为63.5%,优于报导的吸附树脂。
附图说明
图1为实施例2制备的超交联改性树脂表观形貌图(a)及元素分析图(b);;图(b)中EDS分层图像为C、O、Cl元素以及电子形貌图的叠加图;
图2为实施例1~5制备的超交联改性树脂的FTIR图;
图3为实施例6中超交联树脂对异戊醇的吸附结果图;图中CMPS对应PS-Cl;
图4为实施例7中HJ-4树脂在不同温度下吸附异戊醇的结果图;
图5为实施例8中HJ-4不同添加量吸附黄酒杂醇油的结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地描述,但本发明的实施方式不限于此。实施例中PS-Cl的交联度6%,氯含量20%,比表面积20m2/g;前处理:分别用1mol/LHCl和1mol/L NaOH 3个酸碱循环冲洗树脂,用纯水洗涤树脂至中性,用树脂体积的2-3倍100%乙醇浸泡过夜,于60℃下真空干燥8h。
实施例1
将5g PS-Cl添加到50mL 1,2-二氯乙烷中溶胀过夜(12h),在40℃处加入1g无水氯化铁,在此温度下搅拌30min,将反应混合物的温度升至85℃,回流2h,用1wt%HCl和甲醇反复冲洗树脂,待出水澄清后,用去离子水洗涤至中性,用AgNO3检测是否有氯离子,相应地制备了极性超交联树脂,于60℃下干燥8h,得到HJ-2树脂。
实施例2
将5g PS-Cl添加到50mL 1,2-二氯乙烷中溶胀过夜,在40℃处加入1g无水氯化铁,在此温度下搅拌30min,将反应混合物的温度升至85℃,回流4h,用1%HCl和甲醇反复冲洗树脂,待出水澄清后,用去离子水洗涤至中性,用AgNO3检测是否有氯离子,相应地制备了极性超交联树脂,于60℃下干燥8h,得到HJ-4树脂。
实施例3
将5g PS-Cl添加到50mL 1,2-二氯乙烷中溶胀过夜,在40℃处加入1g无水氯化铁,在此温度下搅拌30min,将反应混合物的温度升至85℃,回流6h,用1%HCl和甲醇反复冲洗树脂,待出水澄清后,用去离子水洗涤至中性,用AgNO3检测是否有氯离子,相应地制备了极性超交联树脂,于60℃下干燥8h,得到HJ-6树脂。
实施例4
将5g PS-Cl添加到50mL 1,2-二氯乙烷中溶胀过夜,在40℃处加入1g无水氯化铁,在此温度下搅拌30min,将反应混合物的温度升至85℃,回流8h,用1wt%HCl和甲醇反复冲洗树脂,待出水澄清后,用去离子水洗涤至中性,用AgNO3检测是否有氯离子,相应地制备了极性超交联树脂,于60℃下干燥8h,得到HJ-8树脂。
实施例5
将5g PS-Cl添加到50mL 1,2-二氯乙烷中溶胀过夜,在40℃处加入1g无水氯化铁,在此温度下搅拌30min,将反应混合物的温度升至85℃,回流10h,用1wt%HCl和甲醇反复冲洗树脂,待出水澄清后,用去离子水洗涤至中性,用AgNO3检测是否有氯离子,相应地制备了极性超交联树脂,于60℃下干燥8h,得到HJ-10树脂。
实施例6
模拟酒的制备:配置15%的乙醇溶液,添加异戊醇,用柠檬酸调pH为4。
分别将0.05g PS-Cl、实施例1-5所制备的超交联树脂、D300(购自广州洁圣膜技术有限公司)、M11(购自广州洁圣膜技术有限公司)、SD600(购自广州洁圣膜技术有限公司)与25mL 200mg/L的异戊醇溶液混合,在150rpm下吸附24h,保证吸附达到平衡。用气相色谱法测定异戊醇的浓度。吸附的平衡浓度的计算公式为:qe=(C0-Ce)*V/w。Ce表示吸附异戊醇的平衡浓度,单位为mg/L、C0表示异戊醇的初始浓度,单位为mg/L、qe表示平衡吸附量,单位为mg/g。
实施例7
选用实施例2制备树脂HJ-4,在298K、308K、318K下探究对异戊醇吸附的等温线。分别将0.05g HJ-4树脂与0mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L异戊醇溶液混合,在150rpm下吸附24h,保证吸附达到平衡。测试结果如图4所示。
实施例8
选用实施例2制备的树脂HJ-4,分别将黄酒质量的0.2%、0.5%、0.8%、1%、3%的HJ-4添加到20mL的黄酒中,在25℃、150rpm下吸附24h,保证吸附达到平衡。黄酒中杂醇油去除率如图5所示。
图1为实施例2制备的超交联改性树脂表观形貌图(a)及元素分析图(b);图(b)中EDS分层图像为C、O、Cl元素以及电子形貌图的叠加图;
图2为实施例1~5制备的超交联改性树脂的FTIR图;
图3为实施例6中超交联树脂对异戊醇的吸附结果图;图中CMPS对应PS-Cl;
图4为实施例7中HJ-4树脂在不同温度下吸附异戊醇的结果图;
图5为实施例8中HJ-4不同添加量吸附黄酒杂醇油的结果图。

Claims (9)

1.一种去除酒中杂醇油的超交联改性树脂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将氯球在1,2-二氯乙烷中浸泡,加入氯化铁混匀,然后在75-95℃回流2-10h,后续处理,获得超交联改性树脂。
2.根据权利要求1所述去除酒中杂醇油的超交联改性树脂的制备方法,其特征在于:所述氯球与1,2-二氯乙烷的质量体积比为(5-25)g∶(50-125)mL;氯化铁与氯球的质量比为(1-5)g∶(5-25)g。
3.根据权利要求1所述去除酒中杂醇油的超交联改性树脂的制备方法,其特征在于:所述浸泡的时间为10~16h;
所述混匀是指在35~45℃搅拌25~40min。
4.根据权利要求1所述去除酒中杂醇油的超交联改性树脂的制备方法,其特征在于:所述后续处理是指分别采用盐酸和甲醇冲洗,待出水澄清后,用水洗涤至中性,同时采用AgNO3检测是否有氯离子,干燥。
5.根据权利要求4所述去除酒中杂醇油的超交联改性树脂的制备方法,其特征在于:所述干燥的条件为于50-80℃干燥6-12h;所述盐酸的浓度为0.5~2wt%。
6.一种由权利要求1~5任一项所述制备方法得到的去除酒中杂醇油的超交联改性树脂。
7.根据权利要求6所述超交联改性树脂的应用,其特征在于:所述超交联改性树脂用于去除酒中杂醇油。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:包括以下步骤:
将酒与超交联改性树脂混合,吸附酒中杂醇油。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于:所述超交联改性树脂的加入量为酒质量的1~20%;吸附的温度为20~60℃。
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