酿酒，岩石也有份儿？

　　来源：中科院地质地球所

　　无论是与朋友聚餐，举杯畅饮，端起酒杯就是干！

　　还是独自一人，细嚼慢咽，仔细品尝这其中的“人生百态”。

　　酒，这个词，早已成为了当今世界社会生活中不可或缺的一部分。

　　作为一枚地质人，你可能不禁发问：酒与地质，这俩儿都“八竿子打不着”，能有啥关系？俗话说的好：不问不知道，一问吓一跳！

　　于是我抄起电脑就问谷歌，还真的是吓两跳。。。

　　就比如“岩石+啤酒=地质人”（Rock+Beer=Geologist），有志者事竟成的翻版“无啤酒不地质”（Where there is a Beer， where is a Geologist）等等。

　　回到正题，今天我们的主角是一种在酿酒工艺中常用的岩石：

　　硅藻岩（diatomite）

　　也习惯称之为硅藻土，但为了不与下面的概念混淆，特以此区分

　　① 术语解释

　　1.1  硅藻岩与硅藻土

　　硅藻岩（diatomite）是一种生物化学沉积岩；由硅藻的细胞壁沉积而成；淡黄色或浅灰色，密度低，多孔隙，有粗糙感和极强的吸水性；其典型的化学组成为80~90%的二氧化硅、2~4%的氧化铝和0.5~2%的铁氧化物。因其质地软而轻，可轻易磨成粉末，故粉末状的硅藻岩岩屑又称为硅藻土/ 矽藻土（diatomaceous earth，简称D.E。）。

硅藻岩样品

 硅藻土粉末

硅藻土的化学组成

　　1.2  硅藻

　　硅藻（diatom）是真核藻类的一个主要类群，同时也是海洋和湖泊的水域中最常见的一种浮游藻类。多数为单细胞生物，自然界中多以丝状、扇状、带状、锯齿状以及星形等群体形式存在。硅藻的一个主要特点是其细胞外覆有SiO2形成的硅藻细胞壁（frustule）。

各种硅藻单体/群体的SEM成像图 （A）Biddulphia reticulata；（B）Diploneis sp；（C）Eupodiscus radiatus；（D）Melosira varians

　　几乎所有的硅藻都进行光合作用，生活在30英尺以下的水域中，那里阳光可以穿透。硅藻是多产的，世界海洋中近一半的有机物质是由硅藻产生的。它们数量多，体型小，处于海洋食物链的底层。

　　1.3  硅藻泥

　　当硅藻死亡时，它们的硅质细胞壁下沉。当硅藻细胞壁下沉到底部时开始分解并沉淀，形成黏土或淤泥沉积。如果沉积物由重量超过30%的硅藻细胞壁组成，被称为“硅藻软泥”（diatom ooze）或“硅质软泥”（siliceous ooze），简称硅藻泥。经过后期地质作用，硅藻泥被岩化成为硅藻岩。

全球海洋沉积物分布图（其中浅绿色为硅藻泥）

　　硅藻泥在海底黏土和淤泥沉积中，会形成一个永久性的海相地层地质记录，所以可以通过挖掘海底或海湾淤泥，研究其无机成分来分析过去的海洋环境。

　　②用途

　　硅藻土具有很多独特的物化性质，可总结为以下几点：

　　因此在我们的日常生活中有很多不同的用途。

全球硅藻土产业需求图

　　下面小编就从以下四个方面分别介绍：

　　2.1 吸收剂（Absorbent）

　　将干硅藻土放置在液体溢出物上，能吸收比本身重1.5~4.5倍的水。

　　常作为日化产业的工业原料，生产面膜等化妆品，能够一定程度地吸收皮肤油脂。

　　同时，硅藻土也是猫砂中的必要成分，可以有效吸收宠物尿液或粪便并去除异味。

铲屎官们，你们懂的。。。

　　2.2 填料 （Filters）

　　硅藻土在很多的工业产品中被用作轻质惰性填料。比如作为油漆的增白剂和补充剂、沥青瓦的抗粘剂等。

　　在许多橡胶制品中，它也被用作填料，以提高附着力。

五彩缤纷的填料

　　2.3 水泥添加剂 （Cement Additive）

　　硅藻土在制造硅酸盐水泥中经常用作添加剂。

　　高质量的硅藻土含有超过80% 的硅，在搅拌中添加可以提高水泥产品的硅含量。

水泥的人工搅拌

　　2.4 过滤材料 （Filtration Material）

　　因为硅藻骨架坚硬，其表面积大，抗压性强，提供了截留固体粒子的空间，从而达到较高的滤速和澄清度。

　　世界上有超过一半的硅藻土被用来作为过滤材料。目前普遍使用于饮用水处理厂、游泳池、酿酒厂、化工厂以及果汁和糖浆的生产。

　　尤其对于啤酒的酿造，硅藻土过滤技术与传统的棉饼和砂滤棒过滤工艺相比，澄清度高，过滤质量更佳。

 

　　不少生产饮料酒的企业经几年使用实践证明，硅藻土过滤技术无论在酒的质量上， 还是生产效率上都较其他过滤方法更具有优越性。

　　此外，硅藻土能在隔膜上形成生物保护膜，在合理的流速下，能够吸收滤液所含的微米级的细菌。在澄清啤酒过程中还能提高其色泽和口感。

　　看着这雪白的酒花，你是不是也想来一口呢。。。

　　多年以来，酿酒大师们一直在使用硅藻土来澄清啤酒。

　　毕竟除了“Hefeweizen”这样的啤酒，大多数消费者想喝的总不应该看起来像个浑糟糟的湖吧（Tafline Laylin，2014）。

　　※ 德国“小麦”啤酒（Hefeweizen）：不经任何过滤，留存的酵母直接在瓶中发酵使其外观浑浊。

“德国小麦”啤酒（左边为一般啤酒，右边为Hefeweizen）

　　另外，在环境修复、动物饲料、害虫治理、医疗保健、绝缘体等行业领域，硅藻土也发挥着举足轻重的作用。

　　这里就不一一详述了，若感兴趣，可参照Tafline Laylin的博客《Down to Earth： 9 Ways to Use Diatomaceous Earth》

　　③ 生产

　　据2017年美国地质调查所（USGS）统计，共有29个国家生产了具有商业价值的硅藻土。其中，美国产量为70万吨；捷克、丹麦和中国的产量均超过40万吨；阿根廷、秘鲁和日本的产量在10万吨以上；生产量在5万吨以上的国家包括墨西哥、法国、俄罗斯、韩国、土耳其和西班牙等。

2017年全球各国硅藻土生产排名

　　④淡水源硅藻土vs海水源硅藻土

　　硅藻土在海水和淡水环境中均能形成。

　　但当今社会，与人类有直接接触的硅藻土大都来自于淡水沉积物。因为咸水源的硅藻土本身含有或因其加工会产生某些有毒有害的离子或盐类。

　　就比如在酿酒过程中，啤酒的抗氧化问题一直是我国酒行业的技术难点，而硅藻土本身含有少量Fe，在过滤原浆的同时也会促进里面活性氧的生成，使啤酒质量恶化。

啤酒中活性氧的形成过程

　　这也造成我国的啤酒质量普遍偏低，无法在日趋激烈的市场竞争中与国外啤酒抗衡。同时，长期饮用这种含Fe的啤酒，对我们的身体也会产生毒性的积累。

　　所以从某种意义上讲，硅藻土的使用真的是一把双刃剑呀~

　　当然，知识是需要分享滴~

　　希望下次饭桌上的你，再和亲朋好友干杯时，可别忘了给旁边的人唠唠咱地质和酒的那些事儿哟~~