葡萄酒工业固体废弃物的综合利用

1葡萄酒工业固体废弃物的综合利用〔摘要〕葡萄酒是用新鲜的葡萄汁发酵制成的。乙醇含量很低，通常在8%-14%之间。除做为佐餐酒外，还有预防疾病的功效，深受各国人民的喜爱。葡萄酒的生产过程中会副产生一些皮渣、酒脚等固废，从这些废物中可提取葡萄籽油、原花青素、酒石酸盐等有较高医用和商用价值的物质，提取上述物质后的皮渣还可作饲料添加剂。本文以葡萄酒生产工艺过程和副产固废的利用方法及途径为基础，从循环经济的角度论述葡萄酒工业副产废弃物的综合利用。关键词：葡萄酒工业固体废弃物综合利用1前言葡萄酒是用新鲜的葡萄汁发酵制成的。乙醇含量很低，通常在8%-14%之间。在西方，葡萄酒是欧美人日常饮用的一种低酒精饮料，主要是用餐时与食物一起享用，因此葡萄酒也称为佐餐酒(外国人在西餐中极少用其他酒配餐)。葡萄酒除做为佐餐酒外，还有其他特殊的功效，除了其酒度低，容易入口外，因其含有丰富的维生素，特别是维生素B和C，对预防各种疾病还有一定的作用，这一点已被医学界证实了。首先，葡萄酒对伤风感冒有一定的预防治疗作用，特别是红葡萄酒，其中含有丰富的葡萄素。其次，葡萄酒饮用后可以帮助消化，促进内分泌，使人的各种机能活力增强。第三，葡萄酒还对贫血、动脉硬化、便秘、腹泻、肺炎、肝病、肾病、胆病等有一定的疗效。葡萄酒中还含有铁质和矿物质，对人体十分有益，经常饮用可以健康长寿。在法国盛产葡萄酒的波尔多区中，以10万人为单位，80岁以上的老人，比其他区域高两倍。这些老人每天都把葡萄酒作为饮料。葡萄酒的独特风味和其具有的营养保健的特性深受世界各地人民的喜爱。近年来，随着我国经济持续高速发展和人民生活水平的不断提高，人们的消费观念发生了明显的变化，对高档葡萄酒的消费量也在逐年增加。为顺应市场的发需求和经济的发展需要，我国近年来建设了许多葡萄酒生产厂，并且形成了葡萄原产地规模化生产的生产模式，这种规模化生产基地分布在我国的山东烟台、河北昌黎、河北沙城以及新疆等地。2葡萄酒的生产工艺2本文主要介绍干红葡萄酒的生产工艺过程。（1）制葡萄浆：采摘葡萄后，经过分选，用专门的破碎机将葡葡破碎，除去葡萄梗，防止将果梗中的不良味道带到酒中，得到葡萄浆，在葡萄浆中充入二氧化硫（其主要作用是杀死葡萄皮表面的杂菌）。（2）色素和芳香物质提取方法：酿造红葡萄酒需要获得色素和芳香物质，有以下四种提取方法：混合发酵法，采用深和浅色葡萄原料混合发酵来加深葡萄酒的色泽；旋转发酵法，采用旋转的方法，将果汁及皮渣在旋转罐中充分接触，发酵产生二氧化碳，浸提皮上的色素及芳香物质；热浸提法，通过加热酒浆，取得色素和芳香物质，然后进行皮渣分离发酵；白兰地浸泡法，将发酵后的皮渣蒸馏所得的白兰地浸泡染色葡萄品种，将获得较好的调红葡萄酒颜色的溶剂。（3）发酵：葡萄浆被输送到发酵罐中进行前发酵，葡萄浆不应超过容器的80%，发酵温度控制在30℃以下，发酵5～7天，在发酵过程中，随着酒精度的提高，葡萄皮中的色素成份及香气成份被浸取出来，故红葡萄酒的颜色较深。（4）二次发酵：发酵完毕，应立即将酒液和皮渣分离，经压榨，自流液调整成分后转入后发酵，分离出的皮渣可以加糖进行二次发酵，二次发酵酒可制作普通酒或蒸馏成白兰地作调配酒使用。（5）陈酿、澄清、出酒：后酵后，装入橡木桶，调整成分，采用健康同品种、同酒龄的原酒添满桶，并在酒石上撒少量酒精进行进行陈酿。再经过调配、澄清处理，最后经过包装、低温灭菌，就得到红葡萄酒。工艺过程如图1。3葡萄酒生产过程中固体废物产生节点分析（1）原料分选、除梗破碎过程中产生的不合格颗粒、果梗，吨葡萄酒产生量约为0.075吨（干重）。（2）控温发酵后分离压榨产生皮渣，皮渣中含有约二分之一的葡萄籽，吨葡萄酒产生皮渣量约0.0225吨（干重）。（3）倒酒、澄清、过滤后产生酒脚，洒脚中主要成分为葡萄籽、酒泥等，吨葡萄酒产生量约0.1吨（干重）。（4）稳定过程中产生酒脚，主要成分为粗酒石，产生量为0.5Kg/t酒（干重）。3废水、噪声固废（酒脚）亚硫酸亚硫酸、废水、废水原料图1干红葡萄酒的生产艺过程及其过程废物44葡萄酒固废的综合利用方法和途径葡萄酒工业副产固体废物主要有果梗、皮渣、葡萄籽、酒石等。葡萄全身都是宝，所有葡萄酒生产过程中的副产物均能得到综合利用。葡萄籽可用来榨油或提取花青素，也可做饲料；皮渣可做饲料，也可提取单宁和色素，还可以制活性炭等；粗酒石用于提取酒石酸盐。4.1葡萄籽提取葡萄籽油（1）葡萄籽油的特性葡萄籽油为低级脂肪酸类，其中游离脂肪酸占2.4～4％，亚麻酸占脂肪酸的54％左右。是具较高营养价值医疗价值的一种食用油。据有关资料报道，根据葡萄品种不同，葡萄籽含量约3％左右。红葡萄酒发酵生产过程中，实际产生干葡萄籽的量为0.015t/t葡萄酒。葡萄籽的出油率一般在12%～20％左右。（2）葡萄籽油的提取方法葡萄籽油榨取的主要工艺有热榨、冷榨、溶液浸提等。热榨是将葡萄籽破碎加热至80～120℃进行压榨。冷榨是将葡萄籽破碎后直接压榨，一般为了提高质量常采用冷榨工艺，压榨出的油称为粗油，色绿，稍带苦涩感和油腻感。粗油需进一步处理制成精油，精油可通过加醇洗涤和活性炭脱色（活性炭用量一般为0.1％左右），最后采用压滤的方法处理粗油而获得。深剂浸提法一般使用三氯乙烯做溶剂，经浸提后，再经过蒸发、纯化等工艺处理。4.2从葡萄籽中提取花青素花青素具有抗氧化和抗弹性蛋白酶的活性，尤其原花青素，已被证实为超强的抗氧化性，可以清除人体内的自由基。目前已应用于血管紊乱（毛细血管阻塞和渗透性紊乱、静脉淋巴机能不全等症状）的治疗，是一种重要的制药专用产品的活性物质。其具有的超强抗氧化能力，能清除体内自由基，可起到预防、治疗多种疾病，延缓衰老、护肤美容等保健的功能作用。原花青素在自然界中广泛存在，主要存在于以下列植物中：葡萄、松树皮、英国山楂、单子山楂、花生、银杏、花旗松、白桦树、野生刺葵、番荔枝、野草莓、扁桃、高梁、耳叶番泻、可可豆、贯叶金丝桃、头状胡枝子、粘胶乳香树、5海岸松、洋委陵菜和大黄等众多植物，在如此众多植物中，100多年来，葡萄原花青素一直是经久不衰的研究课题。到目前为止，已从葡萄籽和皮中分离、鉴定了16种原花青素，其中有8个二聚体、4个三聚体、其它为四聚体、五聚体和六聚体等。1976年Bombardelli发明了从葡萄籽中提取高含量原花青素混合物的方法，用此法提取的原花青素混合物中二聚体的含量可达15%。1991年，法国Dumon指出，同一地区的不同品种或不同年分收获的葡萄，其籽中原花青素的聚合度和总含量有很大差别。葡萄（籽和皮）作为原花青素的重要资源，日益受到人们的关注。4.3利用皮渣、核渣、酵母蛋白做饲料（1）皮渣饲料葡萄酒生产中产生的皮渣可用来做饲料，混在皮渣中的葡萄籽中含有丰富的蛋白质、粗脂肪、各种氨基酸、维生素及矿物质等，可提供大量动物所需营养物质，皮渣中粗纤维有助于消化。因此，皮渣饲料是一种较好的牲畜饲料。（2）核渣饲料葡萄籽榨油后的渣是很好的精饲料，含有6％左右的脂肪，30％左右的蛋白及矿物质，与干草、谷物混合是一种很好的牲畜饲料，但用量不宜过多，一般控制在5～15％为宜。（3）酵母蛋白饲料葡萄酒发酵结束后，经离心分离得到的酵母，经压滤、烘干后，蛋白含量可达85％以上，且质量高，有利于牲畜消化吸收，是一种蛋白含量较高的精饲料。葡萄发酵后，沉淀于桶底的酵母由于混有大量的杂质沉淀物，其蛋白质含量在20％左右，磷含量在0.5％左右，钙含量较高。通过牲畜喂养实验表明，葡萄酒酵母作为饲料调合使用是一种营养丰富、价值很高的蛋白饲料添充料。4.4皮渣提取单宁、色素色素和单宁是葡萄中发现的最主要的酚物质，在决定葡萄酒的颜色、味道和酒的强度上起重要作用。葡萄梗、核中含有大量的单宁，其中梗的单宁含量约占10％。将榨过油的核渣用等体积80度的酒精浸泡10日左右，分离酒精后，蒸发酒精即可得到粉状单宁。6从新鲜和发酵后的皮渣均可提取色素，工艺流程如下：皮渣加1.5倍的水加热到75～80℃，10min加护色剂速冷至常温粗滤400r/min离心15min上清液加酒精3400r/min离心15min上清液调pH值到2.5倍左右680～720㎜高汞柱压力，45～50℃蒸发液态或膏状色素产品。4.5皮渣、核渣生产活性炭葡萄的皮渣、核均可生产活性炭，由此生产的活性炭质量高、无异味。具低灰、多孔、吸附力和脱色力强等特点。在欧美的葡萄酒生产中，脱色活性炭公指葡萄活性炭，其他来源的活性炭不能用于葡萄酒脱色。皮渣、核活性炭生产方法是25～40％硫酸热解，冷却后水洗分离烘干。在葡萄酒中的用量为万分之二到五，用于脱色、去臭、澄清。4.6粗酒石提取酒石酸盐酒石的学名称为酒石酸氢钾，粗酒石为酒石与其它杂质的混合物。粗酒石主要来源于葡萄酒贮藏过程中的沉淀物。葡萄酒中的酒石酸由于介质浓度、pH值、酒度、温度等条件的变化而变化，酒石酸与酒中的钾离子形成结晶，与酒中的杂质、胶体等一起沉淀到容器底部。从粗酒石中可提取酒石酸氢钾、酒石酸钾钠。采用热溶后结晶的方法提取。5在葡萄酒产地发展循环经济，实现葡萄酒工业副产固废的综合利用近几年来，国内葡萄酒市场呈现持续快速增长势头，统计数字显示，2004年我国葡萄酒年产量达36.7万吨，2005年上半年，市场销售量约达20.5万吨，全年销售量达50万吨。未来几年，葡萄酒行业将处于高速增长期。据中国酿酒工业协会透露，至2010年，中国葡萄酒的产量将达到80万吨左右，意味着今后数年我国葡萄酒产业将有望保持15%左右的年增速度。随着葡萄酒产量的增加，副产固废也在逐年增加。2005年，皮渣产量达11250吨，葡萄籽产量7500吨，其中大多数的副产固废集中在葡萄酒规模化产地。到目前为止，我国对葡萄酒固废的利用率不是很高，生产高端产品的厂家更是少之又少。比如，我国目前葡萄籽提取物厂家（包括拟建的厂家）只有近50家，全国年产原花青素仅达80吨左右，国内外市场产品供不应求。在这些生产厂中，7年产规模仅0.5—2吨的厂家占绝大多数，有些厂家根本就是小作坊企业，破旧不堪，有些厂家的产品品位低，成本高。这个事实很有力的说明了在我国对葡萄酒工业副产固废再生利用的问题还没有足够的认识。因此，针对国外内市场对从葡萄酒生产过程中的副产物中提取的高品位的具有医用和商业价值的高端产品需求紧俏、原料资源远远过剩的现状，在全国范围内，特别是葡萄酒规模产地内建设综合利用这些葡萄酒副产固废的工厂，利用葡萄酒工业固废生产具有医用和商业价值的产品，是实现资源再利用的切实可行的方案，也是发展循环经济所要求的。循环经济是国际社会推进可持续发展的一种实践模式，它强调最有效利用资源和保护环境，表现为“资源—产品—再生资源”的经济增长方式，做到生产和消费“污染排放最小化、废物资源化和无害化”，以最小成本获得最大的经济效益和环境效益。胡锦涛总书记在2003年中央人口资源环境工作座谈会上指出：“要加快转变经济增长方式，将循环经济的发展理念贯穿到区域经济发展、城乡建设和产品生产中，使资源得到最有效的利用。最大限度地减少废弃物排放，逐步使生态步入良性循环”。在葡萄酒原产地就地消化葡萄酒生产中的副产固废，实现资源再利用，从而生产出其他类型产品再服务于人类社会，符合循环经济理念的“资源—产品—再生资源”的经济增长方式，也可实现“污染物排放最小化，废物资源化和无害化”的要求，对葡萄酒行业实现可持续发展，以最小成本获得最大的经济效益和环境效益是有力的支持。6结论目前，我国葡萄酒工业具良好的有发展态势，葡萄酒工业副产固废的具有广泛而的重要利用价值，其提取物无论从医学上还是商业上在国际、国内市场上都是供不应求的紧俏产品。因此，在短期内全面实现葡萄酒工业固废的综合利用，发展葡萄酒工业的循环经济，对我国经济的可持续发展具有重要的支持作用。参考文献：1、《葡萄酒工业手册》，朱宝镛主编.－中国轻工业出版社，1995.5。2、《大力发展循环经济》，解振华，《求是》杂志2003年第13期。83、中国葡萄籽网。