葡萄酒的过滤
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《葡萄酒工业手册》第328页（9715字）
葡萄酒的透明度，是葡萄酒质量的一项重要指标之一。欲获得清亮透明的葡萄酒，除采取前面第一、二节所述的处理工艺外，过滤则是一项必不可少的技术手段。
过滤技术随着酿酒业的技术进步和生产周期缩短，而不断发展。有人认为葡萄酒通过过滤会使酒体淡薄，香味损失，但只要措施得当，是可以防止过滤介质和溶解氧对葡萄酒口味的影响。而且通过过滤，使酒质得到改善。尤其是过滤越精细时(如除菌过滤)，改善越明显。
一、过滤机理
过滤是用多孔隔膜(即分离介质)进行固相物质与液相物质分离的操作。即是葡萄酒通过过滤层多孔的过筛与吸附作用，液体中的悬浮颗粒、胶体、酵母细胞和细菌等，都留在过滤介质表面或内部。
过滤效率取决于过滤介质(过滤板)面积，液体通过的压力及构成浑浊物质的性质。由于过滤是一种物理作用，只是将悬浮物滤去或吸走，而澄清却是一种化学、物理作用，所以两者结合使用，才有更好的效果。
滤层类型：
(1)粗滤层 一般很厚，工作区域在滤层内部，若含有硅藻土，可使它质地疏松，增加滤层的内部表面积，提高过滤效果，且不易堵塞，有良好的杂质滞留能力，常用于葡萄酒的粗滤。
(2)澄清滤层 该滤层滤片厚度一般为3～5mm，按过滤需要选用不同孔径的滤片。
(3)除菌滤层 该滤片孔径和通道很少，易堵塞，适用于过滤已经澄清的葡萄酒，因此欲进行除菌过滤，应先进行澄清过滤，一般在装瓶前采用。
二、过滤过程
葡萄酒的过滤，主要经过两种过程：
1．筛分过程
葡萄酒中微粒比过滤介质孔隙大，不能通过滤层而被截留下来。此过程最初滤液略有浑浊，但由于逐渐形成一种粗滤层，后来越来越澄清透明，从而提高过滤效率。
2．吸附过程
若酒中微粒比过滤介质孔目小，由于微粒和过滤介质所带电荷不同，在过滤过程中则产生吸附作用，将微粒吸附在过滤介质的表面上，因此最初滤液很清。由于介质表面渐渐被微粒遮盖形成难透层，减弱和失去吸附作用，降低过滤效率。
过滤过程实际上是筛分和吸附两种作用的过程。所以要根据酒质情况分别选用不同的过滤方法。
对于比较浑浊的新酒，含有较多的杂质，应采用筛析过滤。如用涂有硅藻土层的布袋等。
对于很清的酒，在装瓶之前，为使它完全澄清透明，应用吸附过滤。如用滤纸或纤维过滤板，不仅可获得较好的澄清度，还能除去微生物而达到除菌的目的。
三、影响过滤的因素
过滤过程主要取决于过滤前后的压力差。过滤效率则以过滤速度来表示。过滤速度是指在单位时间里，通过1m2的过滤层滤液的数量。
过滤速度取决于许多因素，根据过滤理论从下列达赛(Darcy)公式可以看出：
式中 Q——流速(ml／s)
L——过滤介质厚度(cm)
η——粘度(Pa·s)
A——过滤面积(cm2)
Φ——过滤介质的透性系数
△P——压差(Pa)
(1)过滤速度与压降成正比。
(2)过滤速度与滤液的粘度成反比，故提高过滤操作温度，可提高过滤速度。
(3)过滤速度与滤层厚度成反比。
(4)过滤速度与过滤面积成正比。
(5)过滤速度与滤液的浓度有关。
四、常用的过滤介质
所谓过滤介质，是由结构精细的纤维或粉末状物质制成的。根据不同厚度、紧密度，装到过滤机内，以达到不同的过滤性能。
(一)硅藻土
硅藻在植物学分类中，属于杂色藻门硅藻纲(Bacillariophy ceae－Kieselalgeu－Dialomeeu)。硅藻土是水生植物硅藻的化石，经锻烧、粉碎等加工过程，除去粘土渣和有机物质(氧化铁等)而成。主要由二氧化硅构成(含量85～95%)，是一种松软质轻、非活性白色、浅灰色或粉红色粉状矿物。它具有推砌重叠的特性，可形成细小的多孔结构(可透性空隙为90%)，密度很小(100～250kg／m3)，表面积大(10～20m2／g)，直径只有2～100μm，重量轻(100～250g／L)，具有较强的吸附能力。能滤除0．1～1．Oμm的粒子，是一种重要的过滤材料。
我国硅藻土资源丰富，目前国内已有20多个厂家生产。如吉林长白山、梅河口、宁波、黄岩等地。国外如美国、意大利等国均有生产，规格型号较多。硅藻土的质量要求、分级、质量标准和化学成分参见表3－9－5至表3－9－8。
表3－9－5 硅藻土质量要求
表3－9－6 硅藻土的分级
表3－9－7 国产硅藻土质量标准
表3－9－8 国产Z×616#、S×821#硅藻土化学成分表
(二)纤维
纤维构成相当宽松的网眼，主要是起吸附作用，通过静电作用，将葡萄酒中带相反电荷的胶态分子团和细胞吸住。
目前国内广泛使用的滤棉，是用木纤维或棉织的碎布或掺加部分纸浆等，经机械处理后变为细小的纤维，再加化学试剂，加压蒸煮，经过脱脂，除去脂肪、污垢及有色物质制成。
1．滤棉质量要求
应用脱脂精选的木棉纤维制成，不许杂有羊毛、麻木纤维等。外观洁白，无臭无味，纤维细长，扩散度与过滤性能良好，吸水性良好。一般1kg干燥滤棉，必须能容纳50～60L的洗涤水。一般要求含水分8%以下，水溶物0．5%以下，脂肪0．3%以下。
2．国内外滤棉技术指标对比(表3－9－9)
表3－9－9 国内外滤棉技术指标对比
五、过滤方式及设备
葡萄酒的过滤方式，一般分为传统的滤棉过滤和较先进的硅藻土滤板过滤，近代开始采用微质除菌过滤、真空过滤等。几种过滤方式和所采用的设备具有不同的优缺点，见表3－9－10。
表3－9－10 不同过滤方式的优缺点
为了达到理想的过滤效果，得到清澈透明的葡萄酒，一般需要进行多次过滤，见表3－9－11。
表3－9－11 过滤次数及要求
健康的葡萄酒，最好在过冬之后过滤，使酒中过剩的酒石酸氢钾凝聚沉淀。如在冬季之前(或未经人工冷处理)过滤，到了冬季又会出现浑浊，产生细小的酒石结晶，缓慢沉淀下来。
污染病害的葡萄酒，过滤前应加少量SO2，一般5～10g／100L为宜，以防止微生物繁殖，防止产生CO2，使过滤层破坏，降低过滤效率。
(一)滤棉过滤
目前国内比较广泛采用的是滤棉过滤。过滤设备包括洗棉机、压棉机、隔毛器、酒泵和棉饼过滤机等。
1．洗棉
(1)洗棉目的 过滤后的滤棉饼，已被酒内微粒和胶体物质所饱和，回收后应及时在洗棉机中洗涤，以恢复滤棉性质。
(2)洗棉机 一般用铁板制成，有圆形和方形两种。洗棉机大小，应根据过滤机能力而定。通常圆形洗棉机的铁槽直径和高度都在2m左右。方形洗棉机槽长×宽×高比例为1．5×1．0×1．0。中小型葡萄酒厂使用的洗棉机有J42401型(5．0m3)(全容量为5．3m3，蒸汽压力0．2MPa，压头7m，污水泵流量93m3／h和J42402型(10m3)(全容量13．5m3，蒸汽压力0．3MPa，污水泵流量100m3／h)。
(3)技术要求
①棉纤维均匀分布在水中，不得有粗条。
②洗棉水应无色、无臭、无味、澄清。酸度、氯根反应进水与出水相当。
③新滤棉可用温水洗涤2h，用沸水杀菌，冷却后压成棉饼备用。
2．压棉
(1)压棉机 压棉机有螺旋式、水压式、风压式三种。常用的压棉机为HOlCJ42501型，风动式Φ525mm。
(2)技术要求
①滤饼松紧度必须适宜(过紧过滤速度慢，太松达不到过滤目的，如利用风压或水压，压力以0．35～0．45MPa为宜)，厚薄均匀(滤棉厚度以比滤框稍厚0．5cm为宜)，一般每块3kg滤棉，厚度为3cm左右，而且中部略厚，边缘整齐，不得带有杂质。
②滤棉应存放在干净、干燥、通风处，保持卫生，防止发霉变味。
③不用的滤棉均应洗干净，压干后晒干，用白布包好。
④新滤棉与旧滤棉应分别存放。过滤不同品种酒的滤棉要分开存放，并有标记，不可混杂。
3．过滤
(1)棉饼过滤机见图3－9－2
图3－9－2 棉饼过滤机
目前国内常用的过滤机，系仿德国恩钦加压式的棉饼过滤机。用不锈钢或用铸铁、铜外加涂料加工制成。该机过滤系统由可移动的支架、机头和奇数滤机、偶数滤框及尾部滤板组成。
滤框有方形和圆形，其尺寸和片数决定了过滤面积、过滤效果和过滤能力。当然过滤能力还决定于滤棉质量、滤饼厚度、酒本身澄清度。正常过滤能力为500L酒／m2。
国产棉饼过滤机主要规格、型号和技术参数如下：
J42301 B型 Φ 525mm×10片
J42301 型 Φ 525mm×20片 (过滤面积3．9m2)
J42301 A型 Φ 525mm×40片 (过滤面积7．8m2)
J42301 C型 Φ 525mm×60片
操作压力 ＜0．25MPa
隔毛器：系用铜丝布制成，孔隙均匀(孔隙规格1600～3600孔／cm3)。配合过滤机使用，以滤除丝纤维。
(2)技术要求
①葡萄酒过滤纯属物理操作，操作过程压力必须均匀，避免与铁、铜接触。
②过滤的酒必须清亮透明，无明显的悬浮颗粒和短纤维。
(二)硅藻土过滤
现代化葡萄酒厂广泛采用以硅藻土为助滤剂。传统的硅藻土过滤机是板框式。近代发展了叶片式硅藻土过滤机、柱式(环式)过滤机等类型。目前葡萄酒厂广泛采用叶片式硅藻土过滤机。
1．硅藻土过滤设备及方式
(1)板框式硅藻土过滤机(见图3－9－3)
图3－9－3 板框式硅藻上过滤机
①结构：该机过滤系统由机腔壳体、空心轴、过滤板和滤框交替排列而成。板框由导轨支承。滤板表面有滤糟，它的边缘略突起，并经机械加工。滤布将滤框和滤板隔开，在每个排列的滤板之间形成一个小室，滤布安装后，用人力或液压压紧。表3－9－12为国产GZL型不锈钢板框式硅藻土过滤机的主要技术参数。
表3－9－12 国产GZL－型不锈钢板框式硅藻土过滤机的主要技术参数
②操作要点
a．预涂：过滤机装好后，将硅藻土和葡萄酒的混和液泵入滤机入口，穿过滤框，两边便形成两块助滤层，平整均匀地附着在滤布表面，滤布起着精滤或载体的作用。
b．滤酒：向机内送入葡萄酒、硅藻土的混合液，进行过滤，此时压差每小时0．02～0．04MPa，在过滤时应注意过滤压力和酒液清亮度。当压力达到0．3～0．4MPa时应停机，更换新滤层。
c．停机清洗：先用水将硅藻土中残留葡萄酒洗涤出来，后开过滤机，将硅藻土冲洗下来，过滤机重新安装备用。
(2)叶片式硅藻土过滤机
①结构：叶片式硅藻土过滤机，按叶片装置形式分为垂直式和水平式两种类型。
垂直式硅藻土过滤机(卧式过滤机)：过滤叶片垂直地装置在水平罐或垂直罐中过滤器中心轴上。对于较小流量(＜25m3／h)，一般装置在垂直罐中，可减少设备费用。如国产JBS40型。意大利GIANAZZA公司生产的ENOVERTA MINI P／T型硅藻土过滤机(见图3－9－4)均属此种类型。对于流量大的(SOm3／h以上)则装置在卧式罐中，过滤面积一般6～34m2，过滤速度600～1000L／(m2·h)。
图3－9－4 意大利产P／T型硅藻土过滤机
水平式硅藻土过滤机(立式圆盘式)：过滤叶片水平地装置在过滤器中心轴上。如德国SEN公司生产的coSmosc+D型摆动立式圆盘式和法国伊梅卡公司(IMECA)生产的ESA系列(见图3－9－5)均属此种类型。过滤面积20～100m3，过滤速度600～100L／(m2·h)。
图3－9－5 水平式硅藻土过滤机(法国ES系列)
②操作要点
a．预涂：首先将欲过滤的酒泵入过滤桶内，再将预涂用的硅藻土加入混合器搅拌，进行密闭循环15min左右，使硅藻土在过滤板上形成预涂层。
b．过滤：打开酒的进出口，开始过滤，并启动硅藻土添加泵，向未经过滤的酒里加入硅藻土，加强过滤效果，增加过滤量，避免由于压力过早升高而导致停机。
c．清洗：过滤结束，用清水反冲滤层，并排除酒液，直至洗净。
2．硅藻土用量
根据欲过滤的滤液浑浊度粒子大小，选择不同粒度的硅藻土，以达到所要求的清亮度。硅藻土用量一般每平方米过滤面积用0．6～1．0kg，其中0．5kg左右作为预涂用。每吨酒用量约为0．5～3．0kg。不同类型过滤机的硅藻土用量参见表3－9－13。
表3－9－13 不同类型过滤机硅藻土用量参考表
3．硅藻土过滤机的故障及排除
见表3－9－14。
表3－9－14 硅藻土过滤机的故障及排除
4．硅藻土过滤特点
(1)进行硅藻土过滤，首先在滤床上涂一层预涂层，起到过滤介质作用。在滤酒过程中，在酒里不断加入硅藻土，起到连续更新滤床作用，使过滤保持快速和稳定。
(2)硅藻土过滤具有过滤效果好，再生劳动强度低，附属设备少，过滤成本低等优点，过滤费用为棉饼过滤费用的1／2～1／3。
(3)容易实现自动化控制。
(三)除菌过滤
1．性能
除菌过滤是采用具有较高的吸附能力和高渗透性的具有一定密度的滤膜(如纸板)，在一定压力下，对酒液进行滤清和除菌。纸板系由纤维、硅藻土等材料制成。可以制成平板型和圆筒型。所用的板式过滤机类似板框式过滤机，只是没有板框，在过滤时，将预制的纸板插在滤板之间，酒液穿过纸滤机，沿着滤板表面的沟槽流到酒出口导管，流入清酒罐。
除菌过滤滤膜常用孔径有两种：1．2μm和0．65μm。前者用于滤除酵母细胞，后者用来滤除乳酸菌和醋酸菌。膜的厚度是150μm。滤膜的孔径虽然很小，但由于滤膜的孔隙率高达80%左右，所以过滤速度高，在相同压力和过滤而积条件下，比纤维制成的厚滤片，过滤速度要高40倍。
此过滤一般用于精滤和无菌过滤，在过滤前先用硅藻土或棉饼过滤机进行粗滤，而后进行精滤，可以达到很好效果。也可以采用两段的板式过滤机，第一段用的滤板孔隙大，作粗滤，第二段用的滤机孔隙小，作精滤。
2．规格
(1)滤板 以国内使用的板式过滤机为例。
滤板面积：400×400mm(厚度25mm)
板数：80片可以放纸板81片
过滤总面积：11．6m2
生产能力：8t／h
工作压力：0．6MPa
(2)纸板规格 一般分两类，即除菌板和澄清板，每类又分不同型号。
①除菌板：甲－1型(EK型)除0．5μm以上菌体及微粒；甲－2型(EKS型)可除0．4μm粒子；甲－3型(EKS型)可除0．2μm粒子。
②澄清板：2－1型(K3型)、2－2型(K5)、2－3(K)型等三种规格。
国产纸板规格有40×40cm，60×60cm，厚度3．5±0．5mm，滤速约4L／(m2·min)(过滤总容量，澄清板8t／h时，除菌板4t／h)。使用时根据过滤机型号进行选择。一般一套除菌板可滤180t左右的酒。滤板寿命一般为10000L／m2。
国外过滤机，板框规格一般40×40cm2。板框数量为20～40块。采用的过滤板型号有K3(粗)、K5(细)、K7(很细)、SK型(极细)等四种。过滤一般葡萄酒，用K3或K5型即可。过滤高档葡萄酒可用K7或SK型。
图3－9－6为德国产纸板过滤机。图3－9－7为美国产12ZP3型Zetaplus卫生(杀菌)过滤机(主要技术参数：能力8t／h，每3组滤芯可滤酒30～45t，滤芯直径12英寸，每组滤芯16片共3组，滤芯直径0．2～0．5μm，可将0．2μm以上的细菌和杂质滤去)。
图3－9－6 德国产纸板过滤机
图3－9－7 美国产12ZP3型过滤机
(四)真空过滤
1．旋转真空过滤机
真空过滤机由旋鼓、真空系统、料槽、刮渣板等装置组成。旋鼓安放在料槽上，旋鼓的外面裹着一层网眼很细的网膜(滤布)。
2．操作
将酒泵入料槽，使旋鼓底部浸入酒中，开动真空系统，使旋鼓内部分区域形成真空，槽中的葡萄酒(汁)穿过网膜被吸入旋鼓，酒内微粒则被网膜挡住，附在旋鼓网膜表面形成块状结构，由刮渣板除去。旋鼓在转动一周的过程中，依次完成过滤、除渣等操作。
3．特点
适用于葡萄酒的酒脚过滤。
图3－9－8 真空过滤机