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膨润土钠化改型及葡萄酒澄清剂的开发与利用

作　者: 孙喜房
导　师: 李春
学　校: 石河子大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 膨润土钠化改型葡萄酒澄清剂吸附蛋白质葡萄酒
分类号: TS262.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 201次
引　用: 2次
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内容摘要

膨润土是以蒙脱石为主的粘土质矿石,新疆夏子街地区远景储量达50亿吨,但大都是品位较低的钙基和钠钙基膨润土,不利于产品的深加工。在对夏子街地区膨润土原矿进行物化性能分析及结构表征的基础上,以日月雷矿为主要研究对象,对其进行提纯、钠化改型及其不同膨润土产品应用于红葡萄酒澄清方面的研究,得到以下主要结论:1.确定出了最佳提纯工艺条件,即:制浆时间80min、液固比14:1、离心转速3000rpm和离心时间10min。提纯后蒙脱石含量由原来的68.5%提高到95%以上。XRD衍射分析及N₂等温吸附-脱附性能表征表明,提纯后产品的杂质成分被有效去除,其品位及比表面积有较大程度的提高,其吸附性能有所改善。以日月雷矿膨润土为原料,以硝酸钠为改型剂,利用正交实验确定最佳提纯改型联合工艺条件:固液比为1:16、硝酸钠添加量为2%、离心转速为3000r/min、离心时间为15min、打浆时间为20min。改型产品钠离子交换容量由42.81提高到67.68 mmol/100g。2.通过不同类型膨润土的澄清实验,得出日月雷原矿RYL-B、日月雷提纯矿PRYL-B及日月雷改型矿MR对葡萄酒的澄清效果较好。在葡萄酒的澄清过程中,膨润土添加量在0.4g/L时的澄清度较好、对色素的吸附较少;在8h时膨润土对色素的吸附达到最高,8h后色度值基本不变;pH值对酒中色素和蛋白质均有很大影响,低pH条件有利于色素物质的保护和蛋白质的去除。澄清之后,葡萄酒中的各主要成分基本上没有变化,不影响葡萄酒的风味和口感。3.建立了检测有机酸的HPLC方法,测定了不同膨润土处理后的葡萄酒中各有机酸含量。结果得出,日月雷提纯矿（PRYL-B）对葡萄酒中的有机酸组分的影响最小,柠檬酸的平均去除率只有0.57%,酒石酸、苹果酸、乳酸、琥珀酸和乙酸的平均去除率分别为12.39%、9.80%、7.27%、6.27%和15.42%。膨润土对有机酸的吸附能力与膨润土的结构及有机酸自身的结构密切相关,有机酸分子中的–OH基团能够与膨润土表面的–Si-O或–Al-O基团之间以氢键的形式结合,导致各有机酸含量有不同的去除率。4.利用吸附热力学及动力学研究了模拟酒溶液中蛋白质的吸附规律。吸附实验数据能够很好的用Langmuir热力学模型及假二次动力学模型拟合。表观吸附活化能为51.35 kJ·mol^-1,说明吸附过程存在潜在的吸附能垒。正的吉普斯自由能值表明吸附是非自发的过程,负的焓变和熵变值表明蛋白质吸附是一个放热的混乱度降低的过程。较高的比表面积、平均孔径、CEC和蒙脱石含量有助于膨润土从模拟酒溶液中吸附蛋白质。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第一章文献综述  12-19
  1.1 膨润土简介  12
  1.2 膨润土资源状况  12
  1.3 膨润土结构性质  12-13
    1.3.1 膨润土结构  12-13
    1.3.2 膨润土性质  13
  1.4 膨润土提纯  13-15
    1.4.1 膨润土提纯方法  13-14
    1.4.2 膨润土提纯方法研究现状  14-15
    1.4.3 存在的问题  15
  1.5 膨润土钠化改型  15-17
    1.5.1 膨润土钠化机理  15
    1.5.2 膨润土钠化改型研究现状  15
    1.5.3 存在的问题  15-17
  1.6 膨润土在葡萄酒澄清中的应用  17-18
    1.6.1 澄清机理  17
    1.6.2 澄清过程膨润土对酒体的影响  17
    1.6.3 存在的问题  17-18
  1.7 论文研究的意义及主要内容  18-19
    1.7.1 论文研究的意义  18
    1.7.2 主要研究内容  18-19
第二章材料与方法  19-28
  2.1 实验材料  19-20
    2.1.1 样品采集  19
    2.1.2 试剂、药品  19-20
    2.1.3 仪器设备  20
  2.2 分析方法  20-28
    2.2.1 膨润土理化检测  20-22
      2.2.1.1 吸蓝量测定  20-21
      2.2.1.2 膨胀容的测定  21
      2.2.1.3 胶质价的测定  21
      2.2.1.4 膨润土交换阳离子测定  21-22
    2.2.2 膨润土结构表征  22-23
      2.2.2.1 XRD 分析  22
      2.2.2.2 差热分析  22
      2.2.2.3 比表面积分析  22-23
    2.2.3 葡萄酒指标测定  23-25
      2.2.3.1 澄清度的测定  23
      2.2.3.2 色度的测定  23
      2.2.3.3 蛋白质的测定  23
      2.2.3.4 总酸的测定  23
      2.2.3.5 pH 值得测定  23-24
      2.2.3.6 有机酸的测定  24
      2.2.3.7 总糖的测定  24
      2.2.3.8 酒精度的测定  24-25
      2.2.3.9 铁离子的测定  25
      2.2.3.10 铜离子的测定  25
    2.2.4 模拟葡萄酒溶液  25-28
      2.2.4.1 模拟蛋白质溶液配制  25
      2.2.4.2 吸附实验  25
      2.2.4.3 蛋白质浓度的测定  25
      2.2.4.4 平衡吸附量计算  25-26
      2.2.4.5 吸附方程  26
      2.2.4.6 吸附热力学计算  26-28
第三章膨润土提纯及其钠化改型研究  28-37
  引言  28
  3.1 膨润土的提纯工艺研究  28-32
    3.1.1 液固比对提纯效果的影响  28-29
    3.1.2 制浆时间对提纯效果的影响  29
    3.1.3 离心时间对提纯效果的影响  29
    3.1.4 离心转速对提纯效果的影响  29-30
    3.1.5 正交实验结果分析  30-31
    3.1.6 物化性能测试  31
    3.1.7 XRD 结构表征  31-32
    3.1.8 N_2 吸附-脱附性能表征  32
  3.2 膨润土的钠化工艺研究  32-35
    3.2.1 改型剂的不同添加量对提纯改型效果的影响  32-33
    3.2.2 不同固液比对提纯改型效果的影响  33
    3.2.3 不同离心转速对提纯改型效果的影响  33-34
    3.2.4 正交实验结果分析  34-35
    3.2.5 差热分析  35
    3.2.6 XRD 分析  35
  3.3 小结  35-37
第四章红葡萄酒澄清剂的选择  37-42
  引言  37
  4.1 膨润土原矿的选择  37-38
    4.1.1 膨润土原矿物化性能指标分析  37
    4.1.2 膨润土原矿澄清试验结果  37-38
  4.2 改型膨润土的选择  38
  4.3 钠化因素对葡萄酒澄清效果的影响  38-39
  4.4 改型膨润土澄清效果评价  39-41
    4.4.1 膨润土添加量对澄清效果的影响  39-40
    4.4.2 处理时间对澄清效果的影响  40
    4.4.3 pH 值对澄清效果的影响  40-41
  4.5 小结  41-42
第五章膨润土对红葡萄酒中主要成分的影响  42-54
  引言  42
  5.1 膨润土理化性能指标及表面结构  42-43
  5.2 膨润土对红葡萄酒中有机酸含量的影响  43-50
    5.2.1 有机酸检测方法的建立  43-46
    5.2.2 澄清时间对有机酸含量的影响  46-49
    5.2.3 膨润土添加量对有机酸含量的影响  49-50
    5.2.4 有机酸变化与膨润土指标之间的关系  50
  5.3 膨润土对葡萄酒中蛋白质的吸附  50
  5.4 澄清前后滴定酸和pH 值变化分析  50-51
  5.5 澄清前后铁和铜离子变化分析  51
  5.6 澄清前后其它成分的变化情况  51-52
  5.7 膨润土对红葡萄酒中色素物质的影响  52-53
    5.7.1 表面结构对红葡萄酒中色素的影响  52
    5.7.2 理化指标对红葡萄酒中色素的影响  52-53
  5.8 小结  53-54
第六章膨润土对蛋白质吸附机理的初步研究  54-59
  引言  54
  6.1 乙醇含量及pH 值对蛋白质吸附的影响  54-55
    6.1.1 乙醇含量对蛋白质吸附的影响  54-55
    6.1.2 pH 值对蛋白质吸附的影响  55
  6.2 蛋白质吸附机理初步探讨  55-58
    6.2.1 吸附等温线  55-56
    6.2.2 吸附动力学  56-57
    6.2.3 吸附热力学计算  57-58
  6.3 小结  58-59
第七章结论与展望  59-61
  7.1 结论  59-60
  7.2 展望  60-61
参考文献  61-66
致谢  66-67
作者简介  67-68
  在学期间主要参与的研究项目  67
  在学期间发表的文章  67
  获奖情况  67-68
石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表  68

膨润土钠化改型及葡萄酒澄清剂的开发与利用

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