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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃義翔
研究生(外文):Yi-Shiang Huang
論文名稱:奈米過濾與奈米金處理對中式白酒品質之影響
論文名稱(外文):Effect of Nanofiltration and Nano Gold Treatment on the Quality of Chinese Liquors
指導教授:柯文慶柯文慶引用關係謝昌衛謝昌衛引用關係
指導教授(外文):Wen-Ching KoChang-Wei Hsieh
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:生物產業科技學系
學門:生命科學學門
學類:生物科技學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:117
中文關鍵詞:中式白酒奈米過濾奈米金熟成
外文關鍵詞:Chinese liquorsnanofiltrationnano goldaging
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中式白酒有著豐富多元的味道及口感,長久以來都是台灣民眾最喜歡的蒸餾酒之ㄧ,自從 2001 年台灣加入 WTO 後,政府不僅解除了酒類市場的獨占性並開放一般企業進行釀造與販賣酒類製品,導致中式白酒的市場競爭日益增加,因此如何提升白酒的品質與縮短熟成時間也成為現今研究的重要課題。
白酒中若含有過多的高級脂肪酸酯與雜醇油會導致飲用者身體不適,症狀包括:頭痛、噁心、嘔吐甚至昏迷,是影響白酒品質的主因之ㄧ。此外酒類熟成階段可以賦予白酒較佳的風味及口感,但是傳統常用的自然熟成法需要 5-10 年不等的時間,因此會造成酒廠龐大的資金負擔。故本研究擬以奈米過濾膜 DK (molecular weight cut-off, MWCO 150-300 Da; MgSO4 rejection 98%) 與 DL (MWCO 150-300 Da; MgSO4 rejection 96%) 膜,來移除白酒中的高級脂肪酸酯及雜醇油,同時探討以奈米金催化白酒熟成的效果。
結果顯示奈米過濾可以有效移除白酒中的棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞麻油酸乙酯及雜醇油,去除率分別為 100%、78.2%、86.4% 及 34.2% 具有顯著性的差異 (ρ<0.05),其中又以 DK 膜的效果優於 DL 膜,而且白酒經奈米過濾處理後不會影響如乙醇濃度、香氣、總酸度、pH 值與折射值等理化指標。唯若以截切分子量較大之超過濾膜 EW (MWCO 2,500 Da) 與 JX (MWCO 3,500 Da) 膜進行過濾處理以為對照,則未見酒質之改善效果。
另於模擬酒中添加不同粒徑大小之奈米金 (小顆粒 14.3-26.2 nm,大顆徑 31.0-38.1 nm) 10、15、20 ppm,使於室溫 (24℃) 下反應 80 天後,結果顯示奈米金均可有效提高酒中乙酸乙酯含量,其中又以小顆奈米金的催化效果較佳,依濃度可達 2.2 (10 ppm)、2.8 (15 ppm)、3.2 (20 ppm) 倍之效果。1H NMR 分析顯示,高粱酒經奈米金處理後其甲基峰有向左偏移的現象 (δ 值由 1.06070 左移至 1.07531),此亦再次證實奈米金具有加速高粱酒熟成的能力。
奈米過濾及奈米金熟成處理對中式白酒品質有相當改善效果,在實際應用上還須考量成本及安全等因素,未來將考慮如何將酒中的奈米金移除以提高酒品安全性。
Chinese liquors are attractive to many consumers in Taiwan due to an abundant and unique flavor. Since joining WTO in 2002, Taiwan government has removed monopoly and approved general industries engaging in manufacture and sale of alcoholic products. For obtaining the competitive advantage in the Chinese liquor market, the study of quality improvement and aging acceleration becomes an interesting subject among enterprises and researchers.
Drinking Chinese liquors with excessive concentrations of higher fatty acids and fusel alcohols will cause acute illness, including headaches, nausea, vomiting, clinical depression, and even coma. The content of those components are related to quality of liquors. Furthermore, aging improves the inadequate parts and provides the excellent flavor and taste. For traditionally natural aging methods, time is a requirement so that extra burden is indirectly resulted.
In this study, removal effect of higher fatty acids and Fusel alcohol in liquors by nanofiltration with DK and DL membranes, both molecular weight cut-off (MWCO) of 150-300 Da, was determined. The aging effect by immersion nano gold in imitative liquors was also investigated.
The results showed that nanofiltration can be an effectively way to remove ethyl palmitate, ethyl oleate, ethyl linoleate and Fusel alcohols from liquors. Rejection rate 100%, 78.2%, 86.4% and 34.2%, respectively, indicated sufficient improvement for quality of liquors. The DK membrane module showed slight better than DL, while as the reference, no any effect was observed by ultrafiltration for both EW and JX membranes module with MWCO of 2,500 and 3,500 Da. Meanwhile, other physicochemical indices including ethanol concentration, ethyl acetate concentration, total acidity, pH value, and refractive index (oBrix) were not significant different in liquor during the nanofiltration processes.
On nano gold aging test, 10, 15, and 20 ppm of nano gold at two particle sizes of 14.3-26.2 nm (small particle) and 31.0-38.1 nm (large particle) were immersion in imitative liquors. After reaction at room temperature for 80 days, ethyl acetate effectively increased. The small particle nano gold showed obvious catalytic effect. According to concentration used, 2.2-, 2.8- and 3.2-fold were reached for that of 10, 15, and 20 ppm, respectively. The methyl peak obtained by 1H NMR analysis of sorghum liquor shifted to the left (δ value shifts from 1.06070 to 1.07531). It was a corroborative evidence of nano gold on aging acceleration of liquors.
Nanofiltration and nano gold aging are potent technologies for improvement of Chinese liquors. Cost and safety are two factors in practical application. Excellent materials for making nanofiltration membrane and exclusion method for removing nano gold immersed in liquors are principal considerations should be taken in the future.
封面內頁
簽名頁
授權書iii
中文摘要iv
英文摘要vi
誌謝viii
目錄ix
圖目錄xii
表目錄xv

1. 前言1
2. 文獻回顧3
2.1 中式白酒之介紹3
2.2 造成白酒雜質沉澱的因素4
2.3 雜醇油5
2.3.1 雜醇油之形成機制.6
2.3.2 傳統降低雜醇油的方法7
2.4 奈米過濾12
2.4.1 果汁的濃縮13
2.4.2 牛奶及乳清蛋白的濃縮13
2.4.3 軟化水處理13
2.4.4 在化工行業中的應用14
2.4.5 低聚糖的分離和精製14
2.5 白酒熟成16
2.5.1 酒精與水之締合作用16
2.5.2 醇類氧化還原作用16
2.5.3 酒類加速熟成的方式16
2.6 奈米金18
2.6.1 奈米金觸媒催化一氧化碳之氧化反應19
2.6.2 奈米金於不同溫度下的反應機制19
2.6.3 奈米金觸媒之其他催化反應20
2.6.4 奈米金觸媒合成法20
2.7 活性碳22
2.7.1 活性碳的種類22
2.7.2 活性碳的應用23
3. 材料與方法25
3.1 實驗架構25
3.2 材料27
3.3 方法29
3.3.1 模擬酒 (imitative wine) A 配製30
3.3.2 模擬酒 (imitative wine) B 配製30
3.3.3 模擬酒 (imitative wine) C 配製30
3.3.4 模擬酒 (imitative wine) D 配製30
3.3.5 米酒之製備31
3.3.6 奈米過濾操作流程31
3.3.7 pH 值測定33
3.3.8 總酸度之測定33
3.3.9 折射值之測定34
3.3.10 甲、乙醇之測定34
3.3.11 雜醇油之測定34
3.3.12 香氣成分及高級脂肪酸乙酯之測定35
3.3.13 掃描式電子顯微鏡-X光能量散譜儀觀察36
3.3.14 分析型電子顯微鏡觀察36
3.3.15 核磁共振分析36
3.3.16 統計分析37
4. 結果與討論38
4.1 藉由奈米過濾降低模擬酒中高級脂肪酸含量38
4.2 控溫過濾對酒中香氣之影響49
4.3 不同過濾方式對白酒中高級脂肪酸酯與雜醇油的去除效果53
4.4 不同奈米過濾操作壓力對白酒中雜醇油的去除效果59
4.5 膜過濾處理對白酒中其他理化指標之影響62
4.6 奈米金對模擬酒之催熟效果68
4.7 竹碳固定奈米金系統催化酒類熟成之評估75
4.8 奈米金催化模擬酒之 NMR 分析88
5. 結論93
參考文獻94

圖目錄

圖 1. 胺基酸代謝合成雜醇油機制10
圖 2. 葡萄糖發酵生成雜醇油機制11
圖 3. 實驗架構流程圖25
圖 4. 實驗室級奈米過濾裝置圖27
圖 5. 奈米過濾流程圖32
圖 6. 奈米過濾過程中棕櫚酸乙酯濃度之變化41
圖 7. 奈米過濾過程中油酸乙酯濃度之變化42
圖 8. 奈米過濾過程中亞麻油酸乙酯濃度之變化43
圖 9. 模擬酒經奈米過濾前後外觀之變化情形44
圖 10. 奈米過濾過程中雜醇油濃度之變化45
圖 11. 奈米過濾過程中酒精濃度之變化46
圖 12. 奈米過濾過程中乙酸乙酯濃度之變化47
圖 13. 奈米過濾過程中乳酸乙酯濃度之變化48
圖 14. 控溫過濾試驗 - DK 奈米過濾膜50
圖 15. 控溫過濾試驗 - DL 奈米過濾膜51
圖 16. 不同過濾膜處理對白酒之影響-棕櫚酸乙酯含量變化55
圖 17. 不同過濾膜處理對白酒之影響-亞麻油酸乙酯含量變化56
圖 18. 不同過濾膜處理對白酒之影響-油酸乙酯含量變化57
圖 19. 不同過濾膜處理對白酒之影響-雜醇油含量變化58
圖 20. 不同操作壓力下奈米過濾膜對白酒中雜醇油之去除效果60
圖 21. 不同操作壓力下奈米過濾膜對雜醇油之去除率61
圖 22. 不同過濾膜處理對白酒品質之影響-乙酸乙酯含量變化63
圖 23. 不同過濾膜處理對白酒品質之影響-酒精度變化64
圖 24. 不同過濾膜處理對白酒品質之影響-總酸度變化65
圖 25. 不同過濾膜處理對白酒品質之影響- pH 值變化66
圖 26. 不同過濾膜處理對白酒品質之影響-折射值67
圖 27. 小顆奈米金之 TEM 圖69
圖 28. 大顆奈米金之 TEM 圖70
圖 29. 大顆奈米金處理期間模擬酒乙酸乙酯之變化 (G1 組;乙酸濃度 1,000 ppm)71
圖 30. 小顆奈米金處理期間模擬酒乙酸乙酯之變化(G2 組;乙酸濃度 1,000 ppm)72
圖 31. 大顆奈米金處理期間模擬酒乙酸乙酯之變化(G3 組;乙酸濃度 2,000 ppm)73
圖 32. 小顆奈米金處理期間模擬酒乙酸乙酯之變化(G4 組;乙酸濃度 2,000 ppm)74
圖 33. 竹碳固定奈米金系統與一般竹碳之 SEM 圖 (X 1,00077
圖 34. 一般竹碳之 X 光能量散譜儀 (EDS) 分析78
圖 35. 竹碳固定奈米金系統之X光能量散譜儀 (EDS)分析79
圖 36. 竹碳固定奈米金系統與一般竹碳之 BEI 圖 (X 1,000)80
圖 37. 竹碳固定奈米金系統之 BEI 圖 (X 30,000)81
圖 38. 未經竹碳處理期間模擬酒乙酸乙酯之變化-對照組82
圖 39. 經一般竹碳處理期間模擬酒乙酸乙酯之變化83
圖 40. 經竹碳固定奈米金系統處理期間模擬酒乙酸乙酯之變化84
圖 41. 未經竹碳處理的 50% 乙醇之 17O NMR 圖譜85
圖 42. 經竹碳固定奈米金系統處理的50%乙醇之 17O NMR 圖譜86
圖 43. 經一般竹碳處理的 50% 乙醇之 17O NMR 圖譜87
圖 44. 未經奈米金處理的高粱酒之 1H NMR 圖譜90
圖 45. 經大顆奈米金處理的高粱酒之 1H NMR 圖譜91
圖 46. 經小顆奈米金處理的高粱酒之 1H NMR 圖譜92


表目錄

表 1. 白酒中各種雜醇油的沸點及風味9
表 2. 各式膜過濾程序所需的操作壓力15
表 3. 膜管型號28
表 4. 白酒中主要的香氣與高級脂肪酸酯之分子量40
表 5. 奈米過濾膜造成香氣流失之流失率52
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