CN117821200A - 一种葡萄酒的分离浓缩方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于葡萄酒分离浓缩技术领域，具体涉及一种葡萄酒的分离浓缩方法及装置。本发明将葡萄原酒采用纳滤膜进行循环浓缩，在所述纳滤膜的渗余侧得到浓缩葡萄酒，在所述纳滤膜的渗透侧得到酒精溶液。本发明采用纳滤膜对葡萄原酒进行循环分离浓缩，能够在纳滤膜的渗余侧得到浓缩葡萄酒，所述浓缩葡萄酒中富集了葡萄原酒中色素、有机酸、单宁、矿物质、糖类等物质；同时能够在纳滤膜的渗透侧获得与渗余侧相同酒精度的无色或浅色酒精溶液，从而实现了对葡萄原酒的分离浓缩。本发明实现了葡萄原酒的充分利用，且具有能耗低的特点。本发明为葡萄酒行业提升葡萄酒产品质量、开发新产品提供了新的方法。
Description
技术领域
本发明属于葡萄酒分离浓缩技术领域，具体涉及一种葡萄酒的分离浓缩方法及装置。
背景技术
在葡萄酒的生产过程中，通常，因为不同年份气候、种植环境、栽培管理、陈酿时间等的不同，会产生部分酒体单薄、颜色相对较浅的葡萄酒，这种颜色浅、酒体单薄、香气简单的葡萄酒不适宜长期存放和陈酿。为了避免浪费以及成本控制，需要针对这部分葡萄酒产品进行浓缩处理，以提高这部分酒的品质、增强其陈酿潜力。这是目前葡萄酒生产过程中需要重点解决的问题之一。
现有的葡萄酒浓缩方法有蒸发浓缩或冷冻浓缩等，但易造成葡萄酒香气明显损失等质量影响，且能耗较高，葡萄原酒也不能得到充分利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种葡萄酒的分离浓缩方法及装置，本发明提供的分离浓缩方法能够对葡萄酒中呈味物质有效分离浓缩，同时获得富集葡萄酒中色素、有机酸、单宁、矿物质、糖类等的浓缩葡萄酒和无色或浅色的酒精溶液，实现葡萄原酒的充分利用，且具有能耗低的特点。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种葡萄酒的分离浓缩方法，包括以下步骤：
将葡萄原酒采用纳滤膜进行循环浓缩，在所述纳滤膜的渗余侧得到浓缩葡萄酒，在所述纳滤膜的渗透侧得到酒精溶液。
优选的，所述酒精溶液占所述葡萄原酒的体积百分比为10～65％。
优选的，所述循环浓缩的温度为15～25℃。
优选的，所述循环浓缩的膜压≥20bar。
优选的，所述纳滤膜的膜孔径为0.5～1nm；膜表面流速为8～12cm/s。
优选的，所述循环浓缩在保护气体气氛中进行，所述保护气体为氮气和/或惰性气体。
优选的，所述葡萄原酒的浊度≤50NTU。
优选的，进行所述循环浓缩之前，还包括将所述葡萄原酒进行预过滤，所述预过滤使用的过滤膜的膜孔径为1μm。
本发明提供了上述技术方案所述的分离浓缩方法使用的装置，包括：原料罐1，所述原料罐1设置有进料口、出料口和回流口；
与所述原料罐1的出料口连通的膜组件7；所述膜组件7的渗余侧出口与所述原料罐1的回流口连通。
优选的，还包括与所述膜组件7的渗透侧出口连通的产品缓冲罐2；所述膜组件7的渗透侧出口与所述产品缓冲罐2连通的管道上设置有流量计9；
所述原料罐1还设置有气体入口和通气孔14。
本发明提供了一种葡萄酒的分离浓缩方法，包括以下步骤：将葡萄原酒采用纳滤膜进行循环浓缩，在所述纳滤膜的渗余侧得到浓缩葡萄酒，在所述纳滤膜的渗透侧得到酒精溶液。本发明采用纳滤膜对葡萄原酒进行循环分离浓缩，能够在纳滤膜的渗余侧得到浓缩葡萄酒，所述浓缩葡萄酒中富集了葡萄原酒中色素、有机酸、单宁、矿物质、糖类等物质；同时能够在纳滤膜的渗透侧获得与渗余侧相同酒精度的无色或浅色酒精溶液，从而实现了对葡萄原酒的分离浓缩。本发明采用纳滤膜循环浓缩的方法得到的浓缩葡萄酒由于富集了色素、有机酸、单宁、矿物质、糖类等物质，能够进行长期陈酿或用于葡萄酒的调配；无色或浅色酒精溶液能够开发以葡萄生物水为主的配制酒或脱色后用于葡萄蒸馏酒的调配降低酒精度。综上，本发明采用纳滤膜循环分离浓缩的方法不仅实现了葡萄原酒中呈味物质的分离浓缩，同时也对葡萄酒的香气有明显分离作用，从而得到两种不同用途的葡萄酒产品，实现了葡萄原酒的充分利用，且具有能耗低的特点。本发明为葡萄酒行业提升葡萄酒产品质量、开发新产品提供了新的方法。
进一步的，在本发明中，所述循环浓缩的温度为15～25℃。本发明采用纳滤膜循环分离浓缩的方法，在接近常温的条件下对葡萄原酒进行分离浓缩，在膜的渗余侧有效浓缩葡萄酒中的单宁等与陈酿潜力密切相关的物质，从而提高浓缩葡萄酒的应用价值，渗透侧得到无色或浅色的香气甜美的酒精溶液，可作为开发新产品的基酒。本发明提供的方法不仅耗能低，且最大程度保留了葡萄原酒中对温度敏感的活性组分和葡萄酒香气。
进一步的，在本发明中，所述循环浓缩在保护气体气氛中进行，所述保护气体为氮气和/或惰性气体。本发明在保护气体气氛中采用纳滤膜进行循环浓缩，能够减少空气中氧气在葡萄酒中的溶解，保护葡萄酒质量。
本发明能实现葡萄原酒的充分利用，且能耗较冷冻、蒸发等浓缩技术明显降低。
附图说明
图1为本发明提供的葡萄酒的分离浓缩装置的结构示意图；
图1中：1为原料罐，2为产品缓冲罐，3为原料输送泵，4为原料循环泵，5为产品输送泵，6为换热器，7为膜组件，8为视镜，9为流量计，10为温度计，11为压力表，12为阀门，13为气阀，14为通气口。
具体实施方式
本发明提供了一种葡萄酒的分离浓缩方法，包括以下步骤：
将葡萄原酒采用纳滤膜进行循环浓缩，在所述纳滤膜的渗余侧得到浓缩葡萄酒，在所述纳滤膜的渗透侧得到酒精溶液。
在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料/组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，所述葡萄原酒的理化参数优选包括：游离SO2含量为27mg/L，总SO2含量为96mg/L，总酸含量为5.0g/L，pH值为3.77，酒精体积百分含量为12.2％，总糖含量5.1g/L，挥发酸含量0.53g/L，干浸出物含量24.3g/L，色度7.61。
在本发明中，所述葡萄原酒的浊度优选≤50NTU，更优选≤45NTU。本发明对所述葡萄原酒的来源没有特殊要求。
在本发明中，进行所述循环浓缩之前，本发明优选还包括将所述葡萄原酒进行预过滤，所述预过滤使用的过滤膜的膜孔径优选为1μm。本发明优选通过所述预过滤确保所述葡萄原酒的浊度≤50NTU，避免堵塞纳滤膜的膜孔。
在本发明中，所述纳滤膜的膜材质优选为聚氨酯；膜结构优选为卷式膜；所述纳滤膜的膜孔径优选为0.5～1nm。
本发明采用纳滤膜进行循环浓缩的具体操作优选为：将所述葡萄原酒通入纳滤膜中，将所述纳滤膜的渗余侧得到的分离后的葡萄酒再次通入纳滤膜进行循环浓缩，所述纳滤膜的渗透侧得到的分离后的葡萄酒为酒精溶液。在本发明中，所述循环浓缩过程中，循环通入所述纳滤膜的葡萄酒称为循环葡萄酒。
在本发明中，所述循环浓缩的温度优选为15～25℃，更优选为20～25℃。在本发明中，所述循环浓缩的温度为所述循环浓缩过程中经过所述纳滤膜的循环葡萄酒的温度。
在本发明中，所述循环浓缩的膜压优选≥20bar，更优选为20～30bar。在本发明中，所述循环浓缩的膜压为所述循环浓缩过程中循环葡萄酒进入所述纳滤膜前的压力。
在本发明中，所述循环浓缩的过程中，所述纳滤膜的跨膜压差优选为0～2.0MPa；膜表面流速优选为8～12cm/s，更优选为9～11cm/s。
在本发明中，所述酒精溶液占所述葡萄原酒的体积百分比优选为10～65％，更优选为20～60％，进一步优选为35～50％，最优选为50％。在本发明的具体实施例中，所述酒精溶液占所述葡萄原酒的具体体积百分比数值依据酿酒师品尝和葡萄原酒质量实际确定。
在本发明中，所述循环浓缩优选在保护气体气氛中进行，所述保护气体优选为氮气和/或惰性气体，更优选为氮气。
在本发明中，所述浓缩葡萄酒的理化参数优选包括：游离SO2含量为28mg/L，总SO2含量为142mg/L，总酸含量为6.8g/L，pH值为3.73，酒精体积百分含量为12.1％，总糖含量9.7g/L，挥发酸含量0.59g/L，干浸出物含量40.4g/L，色度18.74。
在本发明中，所述酒精溶液的理化参数优选包括：游离SO2含量为13mg/L，总SO2含量为29mg/L，总酸含量为3.5g/L，pH值为3.78，酒精体积百分含量为12.1％，总糖含量0.4g/L，挥发酸含量0.44g/L，干浸出物含量13.3g/L，色度0.13。
本发明提供的分离浓缩方法，葡萄原酒实际一直处于循环分离状态，因此可以按照透过纳滤膜的渗透液量控制浓缩程度。本发明分离浓缩过程中葡萄酒处于氮气保护之下，可减少空气中氧气的溶解，保护葡萄酒质量。
本发明提供了上述技术方案所述的分离浓缩方法使用的装置，包括：原料罐1，所述原料罐1设置有进料口、出料口和回流口；
与所述原料罐1的出料口连通的膜组件7；所述膜组件7的渗余侧出口与所述原料罐1的回流口连通。
下面结合图1所示装置的示意图，对本发明提供的装置进行详细说明。
本发明提供的装置包括原料罐1。所述原料罐1设置有进料口、出料口和回流口。在本发明中，所述原料罐1用于盛放所述葡萄原酒以及循环分离浓缩过程中的循环葡萄酒。
作为本发明的一个或多个实施例，所述原料罐1还设置有气体入口和通气孔14。
作为本发明的一个或多个实施例，所述原料罐1的气体入口与保护气体容器连通。所述原料罐1的气体入口与所述保护气体容器连通的管道上设置有气阀13。
在本发明中，所述通气口14用于所述原料罐1中的气体置换。
作为本发明的一个或多个实施例，所述原料罐1的入料口与入料管道连通。所述入料管道上设置有原料输送泵3，所述原料输送泵3用于输送所述葡萄原酒。
本发明提供的装置包括与所述原料罐1的出料口连通的膜组件7；所述膜组件7的渗余侧出口与所述原料罐1的回流口连通。在本发明中，所述膜组件7用于对所述葡萄原酒进行循环分离浓缩。
作为本发明的一个或多个实施例，所述膜组件7为1组纳滤膜。
作为本发明的一个或多个实施例，所述膜组件7为并联的多组纳滤膜。
作为本发明的一个或多个实施例，所述膜组件7为并联的4组纳滤膜。
在本发明中，所述膜组件7为并联的多组纳滤膜时，所述原料罐1的出料口通过管道分别与每个所述纳滤膜连通。
作为本发明的一个或多个实施例，所述原料罐1的出料口与所述膜组件7连通的管道上依次设置有原料循环泵4、换热器6、温度计10和压力表11。在本发明中，所述原料循环泵4用于将所述原料罐1中的葡萄原酒输送至膜组件中。所述换热器6用于对所述葡萄原酒进行换热。所述温度计10用于对所述葡萄原酒的温度进行监测。所述压力表11用于用于对所述葡萄原酒的压力进行监测。
作为本发明的一个或多个实施例，所述膜组件7的渗余侧出口与所述原料罐1的回流口连通的管道上依次设置有阀门12和视镜8。所述视镜8用于观测所述浓缩葡萄酒的颜色。所述阀门12用于控制所述膜组件7的渗余侧的透过量。
本发明提供的装置优选还包括与所述膜组件7的渗透侧出口连通的产品缓冲罐2；所述膜组件7的渗透侧出口与所述产品缓冲罐2连通的管道上设置有流量计9。在本发明中，所述产品缓冲罐2用于盛放所述膜组件7的渗透侧得到的酒精溶液。所述流量计9用于监控所述膜组件7渗透侧得到的酒精溶液的总体积。
作为本发明的一个或多个实施例，所述产品缓冲罐2的出料口连通的管道上设置有产品输送泵5。
本发明采用上述装置对葡萄酒进行分离浓缩的方法优选为：将葡萄原酒通过原料输送泵3输送至原料罐1中，然后开启原料循环泵4开始循环进行纳滤膜循环分离浓缩。
本发明采用上述装置对葡萄酒进行分离浓缩的具体实施方式优选为：纳滤分离前对膜组件设备、管线等进行清洗；对葡萄原酒采用孔径1微米的膜进行预过滤，获取澄清的葡萄原酒(浊度≤50NTU)。向原料罐1预充氮气，尽可能排出罐内空气，使用原料输送泵3向原料罐1中泵入葡萄原酒；.检查并开启循环管路上的阀门12、渗透侧进入产品缓冲罐的流量计9、换热器64的冷凝水阀门等，然后开启原料循环泵4、换热器6，阀门12，葡萄原酒经过膜柱组7开始循环进行纳滤(纳滤期间氮气阀门13可调小，保证原料罐1内顶端空间有氮气保护)。纳滤期间监控透过量流计9、温度计10、压力表11相关数据，控制循环酒液温度在15～25℃，酒液进膜前压力低于20bar。葡萄原酒经过膜柱组7，在膜组件的渗余侧的酒液会形成循环流动，渗透侧的渗透液经流量计9后，进入产品缓冲罐2。分离浓缩过程中通过对阀门12的调节，可控制透过量，但监测压力表11的压力不要超过20bar；根据原料入料总量和流量计9的透过量数据，计算分离浓缩程度是否达到预定目标；达到预定目标后，通过产品输送泵5转出透过纳滤膜的渗透液。整个分离过程中，可通过氮气阀13向原料罐中补充氮气，避免罐内原料酒循环期间氧气的溶入，保护分离浓缩所得产品不发生氧化。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
采用图1所示装置对葡萄原酒进行循环浓缩分离：
将葡萄原酒采用孔径1微米的膜进行预过滤，获取澄清的葡萄原酒(浊度为40NTU)。
对膜组件7进行清洗并排干残余在装置管道或容器内的水。
向原料罐1预充氮气，尽可能排出罐内空气，用原料输送泵3将1kL澄清的葡萄原酒转入原料罐1中。
检查并开启循环管路上的阀门12、透过液进入产品缓冲罐的阀门、换热器6的冷凝水阀门，然后开启原料循环泵4开始循环进行纳滤(纳滤期间氮气阀门13调小，保证原料罐内顶端空间有氮气保护)。
纳滤期间监控透过量流量9、温度计10、压力表11的数据，控制循环酒液温度在20±5℃，酒液进膜前压力为20bar。
当纳滤膜通过侧流量计9显示为500L时，关闭原料循环泵及相关阀门。
将原料罐、循环管道、膜柱内等循环侧的酒液收集转出至相应储罐，将纳滤透过液从产品缓冲罐2转入相应储罐，关闭氮气阀，使用纯净水等对设备进行清洗并排空设备残余水。
按照实施例1的方法，其中葡萄原酒，及分离浓缩50％后，浓缩葡萄酒、纳滤渗透液(酒精溶液)的相关指标如表1所示。
表1葡萄酒纳滤前后理化指标
从表1可知：葡萄原酒中的糖类、酚类(含色素)、酸类等成分大都被截留在膜的循环侧，形成高色度、较高糖度和酸度的浓缩葡萄酒；渗透液和浓缩葡萄酒的酒精度与原酒基本相等，说明酒精成分没有被浓缩；葡萄原酒中的总二氧化硫大部分也被浓缩至浓缩葡萄酒中。对浓缩葡萄酒进行品尝，酒液颜色深邃，整体结构感强壮，香气浓郁复杂，用于原酒调配，明显提升部分罐存原酒的酒体结构和陈酿潜力，对葡萄酒品质提升具有重要意义。渗透液品尝表现出甜美的水果香气，酒体简单、柔顺，用于新产品等开发具有较大潜力。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种葡萄酒的分离浓缩方法，其特征在于，包括以下步骤：
将葡萄原酒采用纳滤膜进行循环浓缩，在所述纳滤膜的渗余侧得到浓缩葡萄酒，在所述纳滤膜的渗透侧得到酒精溶液。
2.根据权利要求1所述的分离浓缩方法，其特征在于，所述酒精溶液占所述葡萄原酒的体积百分比为10～65％。
3.根据权利要求1所述的分离浓缩方法，其特征在于，所述循环浓缩的温度为15～25℃。
4.根据权利要求1或3所述的分离浓缩方法，其特征在于，所述循环浓缩的膜压≥20bar。
5.根据权利要求1所述的分离浓缩方法，其特征在于，所述纳滤膜的膜孔径为0.5～1nm；膜表面流速为8～12cm/s。
6.根据权利要求1所述的分离浓缩方法，其特征在于，所述循环浓缩在保护气体气氛中进行，所述保护气体为氮气和/或惰性气体。
7.根据权利要求1所述的分离浓缩方法，其特征在于，所述葡萄原酒的浊度≤50NTU。
8.根据权利要求1或7所述的分离浓缩方法，其特征在于，进行所述循环浓缩之前，还包括将所述葡萄原酒进行预过滤，所述预过滤使用的过滤膜的膜孔径为1μm。
9.权利要求1～7任一项所述的分离浓缩方法使用的装置，其特征在于，包括：原料罐(1)，所述原料罐(1)设置有进料口、出料口和回流口；
与所述原料罐(1)的出料口连通的膜组件(7)；所述膜组件(7)的渗余侧出口与所述原料罐(1)的回流口连通。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括与所述膜组件(7)的渗透侧出口连通的产品缓冲罐(2)；所述膜组件(7)的渗透侧出口与所述产品缓冲罐(2)连通的管道上设置有流量计(9)；
所述原料罐(1)还设置有气体入口和通气孔(14)。
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