專利名稱：保持高酸性的柑橘汁樹脂脫酸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
當(dāng)對食用柑橘類水果的營養(yǎng)益處的認(rèn)識不斷提高時，這種產(chǎn)品的需求也隨之增加。柑橘是非常有價值的營養(yǎng)來源，并且被認(rèn)為有助于治療和預(yù)防疾病。因此，現(xiàn)在廣泛認(rèn)為，經(jīng)常食用柑橘，即使不是必要的，至少也是部分對維持一個人的健康有益。雖然普遍認(rèn)識到柑橘的益處，但是由于它的高酸含量，某些人可能要避免食用。食入柑橘時，酸性可能會引起許多負(fù)面經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)可包括胃部不適和/或消化困難。因此期望得到降低了酸度的柑橘汁。已知許多個體在食用不同食物后會經(jīng)歷不適反應(yīng)。當(dāng)個體免疫系統(tǒng)對食物中某些蛋白過度反應(yīng)時，就發(fā)生真正的食物過敏反應(yīng)。據(jù)說有數(shù)百種食物成分能引起過敏反應(yīng)。其中具有代表性的食物為堅(jiān)果、花生、牛奶、雞蛋、魚、貝類、大豆和小麥。這種這些食物能引起包括惡心、蕁麻疹、皮疹、鼻充血、喘鳴等癥狀。然而，絕大多數(shù)的不適反應(yīng)不是由于過敏反應(yīng)所致，而是由于對食物的不耐受所致，后者沒有真正的食物過敏反應(yīng)嚴(yán)重。其中典型的包括乳糖不耐受、亞硫酸鹽不耐受及對谷氨酸一鈉、紅酒、巧克力和食物著色劑的不耐受。另一種頻繁出現(xiàn)的不耐受表現(xiàn)為某些個體在食用柑橘汁產(chǎn)品后很快經(jīng)歷的胃部不適和/或消化困難。在某些領(lǐng)域，普遍認(rèn)為的是，橙汁產(chǎn)品的相對較高的酸性是導(dǎo)致少數(shù)人對橙汁產(chǎn)品產(chǎn)生負(fù)面或者不愉快經(jīng)歷的主要原因。例如，K1igerman等的美國專利5,665,415和5,869,119(其通過引用結(jié)合到本文中)建議，酸性食物或者飲料如咖啡和其它飲料，可以與甘油磷酸鈣相結(jié)合，以將食物或飲料的pH值提高至少0.5pH單位，例如至pH值高于5.4，而該pH高于期望的更佳口味橙汁的pH值。據(jù)說該pH值的調(diào)節(jié)能減少食物或飲料導(dǎo)致胃灼熱和其它食道和/或胃腸不適的傾向。該方法大致根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為服用制酸劑通過幫助中和胃酸而治療胃灼熱。該方法顯示，一般而言，食物或飲料的pH值提高到至5以上。已進(jìn)行了各種努力，用來尋找從柑橘中除去酸的方法。例如過濾和離子交換技術(shù)已經(jīng)用于從柑橘汁、如橙汁中除去酸。近年證實(shí)離子交換技術(shù)在這一過程中很有用。在柑橘工業(yè)中離子交換技術(shù)是減少酸的有益方法，因此也增加了柑橘汁的需求。20世紀(jì)60年代起，人們已了解柑橘汁脫酸的過程，1980年之前已了解使用陰離子交換以減少柑橘類水果果汁中酸的脫酸方法。然而，這種脫酸方法用于使?jié)饪s制得的果汁脫酸，而濃縮的鑒別標(biāo)準(zhǔn)(SOI)對汁液產(chǎn)品在加工過程中的稀釋和混合允許很大范圍的靈活性。從那時起，“非濃縮”或NFC汁液因?yàn)槠洹靶迈r壓榨”的口味，在消費(fèi)者中十分流行。這些NFC汁液必須符合它們自己的SOI標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)中回避了具有加水特征的最終汁液產(chǎn)品。其他標(biāo)準(zhǔn)通常包括白利糖度最低限度和白利糖度與酸的最低比例。例如美國食品及藥品管理局為柑橘汁如橙汁設(shè)立了包括白利糖度最低限度在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)。在這點(diǎn)上，21CFR 146.140節(jié)(其通過引用結(jié)合到本文中)規(guī)定完成巴氏殺菌的橙汁應(yīng)含有不低于105％重量的橙汁可溶性固體物，加入的任何甜味劑固體物除外。該FDA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步規(guī)定，每100毫升汁液中白利糖度與檸檬酸克數(shù)的比不低于10∶1。汁液行業(yè)公認(rèn)這些標(biāo)準(zhǔn)適用于巴氏殺菌的橙汁或單一濃度橙汁，如同適用于NFC橙汁。應(yīng)該理解，本文中這些SOI標(biāo)準(zhǔn)用于NFC橙汁或巴氏殺菌的單一成分橙汁。SOI標(biāo)準(zhǔn)的相同概念也適用于其它巴氏殺菌的單一濃度果汁。在柑橘行業(yè)，離子交換技術(shù)經(jīng)常涉及汁液與樹脂的相互作用。樹脂是一類特殊的聚合電解質(zhì)，其不溶解，可與液體交換離子而結(jié)構(gòu)不發(fā)生永久改變。樹脂可帶電，以根據(jù)其使用需要吸附任何強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或弱酸、弱堿。此外，事實(shí)上樹脂可交換離子，或者可吸附液體的離子而不釋放它自身的任何離子。在離子交換過程中，樹脂交換或吸附液體的離子以改變液體的化學(xué)組成。樹脂對液體離子的親和力依賴某些因素。這些因素包括交聯(lián)的程度、離子的價位和大小及組分極性。在柑橘汁脫酸作用中，優(yōu)選弱堿性陰離子樹脂，因?yàn)樗鼈兛勺罴盐焦乃岣x子。然后允許柑橘汁流與樹脂接觸。當(dāng)果汁液流與樹脂接觸時，發(fā)生離子“交換”。在脫酸過程中使用的樹脂吸附汁液流的離子，而不是交換離子。樹脂將果汁液中大量的酸根離子截留在其結(jié)構(gòu)中。當(dāng)通過樹脂除去柑橘汁的離子后，果汁的pH值上升。總的來說，由于有效位點(diǎn)被填滿，脫酸過程中樹脂對酸的親和力會下降。因?yàn)檫^程是可逆的，在果汁脫酸過程中離子交換技術(shù)受到特別偏愛。樹脂可再生并再次使用。在脫酸過程中，通過使樹脂與組合物接觸，用于從產(chǎn)品中除去酸的樹脂可以再生。組合物從樹脂上除去被吸附的酸根離子，因此釋放位點(diǎn)以吸收更多的離子。然后樹脂可以再次用于從柑橘汁中除去酸部分。未脫酸的柑橘汁產(chǎn)品無需考慮可由某些脫酸柑橘汁產(chǎn)品產(chǎn)生的問題。酸性食物的低pH值不利于某些致病微生物，如肉毒梭菌(Clostridium botulinum)的生長。由于這些微生物更易在pH值等于或高于4.6時生長，低酸度或脫酸的食物需要更嚴(yán)格的熱處理以防止微生物的生長及變質(zhì)。未脫酸的柑橘汁(包括橙汁和葡萄柚汁)傳統(tǒng)上被劃分為成酸性食物；在合適的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，它們僅要不太嚴(yán)格的熱處理方法(巴氏殺菌法)以防止微生物生長。從技術(shù)上講，為滿足酸性食物的要求，在加工過程中脫酸果汁的pH值應(yīng)小于4.6。如果果汁pH值大于或等于4.6，則有必要采用嚴(yán)格的處理以防止微生物生長。本發(fā)明意識到在柑橘汁脫酸中使用離子交換方法的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)上，新鮮樹脂、剛再生的樹脂和再生一段時間后的樹脂對酸性離子的親和力是引起關(guān)注的原因，親和力的上升引起樹脂吸附酸性離子，導(dǎo)致果汁本身pH值的升高。如果果汁pH值上升到大于或者等于4.6，果汁中微生物的生長就開始成為問題。需要關(guān)注此問題，這已由本發(fā)明認(rèn)識并解決。也需要組合物，其提供具有受控低酸度的柑橘汁產(chǎn)品，該酸度通過有效的離子交換樹脂技術(shù)完成，并且該柑橘汁產(chǎn)品沒有因這種離子交換過程中短暫高pH條件導(dǎo)致的微生物生長。
附圖簡述

圖1是多倍柱床體積試驗(yàn)中再生樹脂及預(yù)調(diào)節(jié)樹脂的pH讀數(shù)和酸度讀數(shù)的圖。圖2類似于圖1，是對不同體系的圖。圖3是對多種樹脂在不同倍柱床體積時果汁pH值的圖。
發(fā)明概述本發(fā)明在至少一個實(shí)施方案中符合以上要求，在使再生樹脂與酸性組合物接觸、將其再次用于對柑橘汁流進(jìn)行脫酸之前，調(diào)節(jié)完全再生的離子交換樹脂。柑橘汁與如此調(diào)節(jié)的樹脂接觸，收集為降低了酸度的柑橘汁來源。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)避免不能接受的微生物生長的風(fēng)險(xiǎn)。因此產(chǎn)生脫酸產(chǎn)物。另一方面，為了解決這種問題，改變汁液通過樹脂的流速。
發(fā)明詳述柑橘汁的脫酸可以在許多已知設(shè)備中進(jìn)行。例如，柑橘汁脫酸中使用的離子交換樹脂設(shè)備的形式可為讓液體流過的柱和/或連續(xù)或半連續(xù)的系統(tǒng)。另一個可能性是使用床形式的樹脂，如在全部分批方法中?？稍谠S多可能的設(shè)備中使用離子交換技術(shù)進(jìn)行脫酸，前提條件是允許樹脂在此過程中和柑橘汁接觸。同樣，在離子交換技術(shù)中使用的樹脂可以是多種多樣的。根據(jù)柑橘汁的酸度，可以使用任何親和力水平的樹脂。在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，所使用的樹脂是弱堿性陰離子交換樹脂，該樹脂通常是含有叔胺基團(tuán)作為官能團(tuán)的聚苯乙烯聚合物。優(yōu)選該弱堿性樹脂，因?yàn)槠鋸母涕僦形接袡C(jī)酸，從而產(chǎn)生脫酸的柑橘汁流的能力。其他商業(yè)化樹脂體系的實(shí)例包括混合離子交換樹脂，如釋放氯離子的陰離子聚苯乙烯共聚物和具有季胺活性基團(tuán)的堿性陰離子聚苯乙烯樹脂。具體而言，可使用樹脂例如Dowex77、DuoliteA7和DiaionWA 30。目前相信的是，珠狀或單球狀樹脂類型尤其適用于本發(fā)明。例如，DuoliteA7樹脂體系具有苯酚-甲醛縮聚物基質(zhì)，具有仲胺官能團(tuán)和不均勻的形狀。經(jīng)檸檬酸預(yù)調(diào)節(jié)后，其pH值控制范圍是4.8-3.6，其能力為在20倍柱體積容量時除去44％的酸。再舉一例，Dowex77樹脂體系具有苯乙烯/二乙烯苯基質(zhì)，具有叔胺官能團(tuán)和均勻的單球體形狀。經(jīng)檸檬酸預(yù)調(diào)節(jié)后，其pH值控制范圍為4.5-4.1，其能力為在20倍柱體積容量時除去62％的酸。總的來說，Dowex樹脂體系與其它樹脂體系相比可能特別適用，因?yàn)樗邢鄬^低百分比的強(qiáng)離子位點(diǎn)，一般在10-15％之間。已發(fā)現(xiàn)對于給定的預(yù)調(diào)節(jié)酸濃度和給定的流速，低水平的強(qiáng)離子位點(diǎn)使需要按本發(fā)明處理的樹脂柱床體積數(shù)最小。另外，非單球狀樹脂包括具有g(shù)elular丙烯酸基質(zhì)的樹脂(如AmberliteIRA-68樹脂體系)，該樹脂具有g(shù)elular丙烯酸基質(zhì)和叔胺官能團(tuán)。它具有不均勻凝膠型形狀。其pH值控制范圍為9.6-3.5，其能力為在20倍柱體積混合汁液樣品時除去65％的酸。柑橘汁的脫酸發(fā)生在柑橘汁流經(jīng)或以其他方式與樹脂床接觸時。使用的汁液可以是任何柑橘汁，包括橙汁和葡萄柚汁，優(yōu)選的汁液是橙汁。汁液可以是單一濃度汁液，包括非濃縮(NFC)汁液。為利用離子交換技術(shù)將橙汁脫酸，使汁液流與離子交換樹脂接觸。優(yōu)選方法是使汁液流經(jīng)樹脂裝置，如樹脂床或樹脂柱。當(dāng)汁液與樹脂接觸時，根據(jù)已知的原理發(fā)生離子交換。在離子交換脫酸中，當(dāng)柑橘汁流與樹脂接觸時，果汁的離子與樹脂的離子交換。在優(yōu)選實(shí)施方案中，酸性柑橘汁接觸并吸引至弱堿性聚苯乙烯樹脂。離子交換樹脂吸附柑橘汁中的檸檬酸根離子。吸附是樹脂孔表面離子的累積，導(dǎo)致樹脂表面相當(dāng)高濃度的離子。當(dāng)汁液流的酸根離子(包括檸檬酸根離子)被樹脂吸附后，汁液流酸性大大降低。盡管脫酸除去了汁液中的酸根離子，脫酸汁液產(chǎn)品也不是沒有酸。雖然與樹脂接觸可除去汁液流中絕大部分的酸根離子，但仍有一些會保留。汁液流中某些離子的存在是味道所需要的。在脫酸過程中，樹脂吸附酸根離子直到它們不能吸附更多為止。當(dāng)離子交換樹脂已使用所有可能位點(diǎn)以吸附離子時，樹脂被“用盡”。樹脂用盡的一種可行指示是與樹脂接觸后汁液流酸性增加。流出樹脂柱的汁液流酸性增加到最初食物的酸性。通常與此相對照，液流pH值降低指示離子交換樹脂的吸附能力顯著降低，樹脂應(yīng)當(dāng)被再生。在離子交換樹脂再生中，被樹脂吸附的離子必須被與其所帶電荷相反的強(qiáng)水性組合物除去。在優(yōu)選實(shí)施方案中，用強(qiáng)堿如氫氧化鈉從樹脂中除去酸根離子。當(dāng)堿性組合物與樹脂接觸時，被吸附的離子從樹脂中脫離并進(jìn)入組合物中。當(dāng)組合物停止與樹脂接觸時，離子也被帶走。如果需要，再生后用水洗滌一次或多次，以除去過量的再生組合物。留下不含吸附離子的樹脂，并且樹脂顯示出對柑橘汁中酸根離子的親和力增強(qiáng)。在再生之后，離子交換樹脂典型地達(dá)到或接近最大水平，并且對離子具有高度的親和力一般而言，該過高的親和力能迅速除去待脫酸果汁中的大量離子，導(dǎo)致果汁堿性過高，為微生物生長創(chuàng)造了最初的環(huán)境并降低果汁的品質(zhì)。按照本發(fā)明，有必要在將再生離子交換樹脂用于柑橘汁脫酸之前對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明提供了在再生后調(diào)節(jié)或“預(yù)調(diào)節(jié)”交換樹脂的方法。調(diào)節(jié)降低樹脂的親和力到受控的水平，使樹脂吸附所需量的汁液酸根離子而不會劇烈改變脫酸汁液的所需pH值。按照本發(fā)明，當(dāng)與食品級酸的水溶液組合物接觸時，調(diào)節(jié)樹脂。這種組合物可包含檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸或食品級酸的組合。優(yōu)選混合物是檸檬酸水溶液組合物。在作為調(diào)節(jié)組合物時某些酸的經(jīng)濟(jì)吸引性不及優(yōu)選酸。在該水溶液調(diào)節(jié)組合物中酸(如檸檬酸)的典型濃度為至少約0.2％重量，典型不高于約3％重量(基于調(diào)節(jié)組合物總重量)。優(yōu)選食品級酸濃度在約0.5-2％重量之間。最優(yōu)選預(yù)調(diào)節(jié)組合物中酸水平在約0.7-1.5％重量之間(基于調(diào)節(jié)組合物總重量)。進(jìn)一步關(guān)于預(yù)調(diào)節(jié)組合物中食品級酸的濃度，2.5％重量的組合物為每4升水溶液組合物(約4000g)中含100g酸。0.25％重量的組合物為每4升組合物中含10g酸。1％重量的組合物為每4升預(yù)調(diào)節(jié)組合物中含40g酸。通過用控制濃度的酸調(diào)節(jié)離子交換樹脂，親和力下降，灌注樹脂以從柑橘汁中除去所需數(shù)量的酸，從而避免除去過多酸根離子而使pH值升至約4.6或以上。優(yōu)選pH值不超過4.5。同時，特別是為大規(guī)模生產(chǎn)提供增加安全的方式，希望保持果汁的pH值低于4.4，或低至不超過約4.3。在其他適當(dāng)條件下，可以容忍被處理汁液的pH值在僅最初數(shù)倍柱床體積中超過這些水平。例如，最初一或兩倍柱床體積的被處理果汁的pH值可以稍稍超過4.5。然而，在調(diào)節(jié)過程中必須小心避免樹脂的“過度調(diào)節(jié)”。樹脂的總效率會因?yàn)椤斑^度調(diào)節(jié)”而降低。對于調(diào)節(jié)組合物例如本文討論的檸檬酸水溶液組合物，檸檬酸分子應(yīng)占據(jù)不超過約30％的有效樹脂位點(diǎn)，優(yōu)選不超過約20％的位點(diǎn)。典型的樹脂體系具有每升樹脂吸附約150-180克檸檬酸的能力。預(yù)調(diào)節(jié)每升樹脂的調(diào)節(jié)組合物中檸檬酸應(yīng)不超過80克。典型地，每升樹脂使用10-50克檸檬酸。在優(yōu)選實(shí)施方案中，每升樹脂使用20-40克檸檬酸。用含低于80克檸檬酸的調(diào)節(jié)組合物(每升樹脂)調(diào)節(jié)離子交換樹脂后，可灌注樹脂以除去所需數(shù)量的酸根離子，同時不必?fù)?dān)心樹脂的“過度調(diào)節(jié)”。有效預(yù)調(diào)節(jié)而不過度調(diào)節(jié)(會降低本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢)新鮮樹脂或再生樹脂體系的參數(shù)實(shí)例如下。對于含1％重量食品級酸如檸檬酸的預(yù)調(diào)節(jié)組合物，預(yù)調(diào)節(jié)組合物應(yīng)通過至少約3倍樹脂體系柱床體積以達(dá)到本發(fā)明的pH值下降和酸度增加。總的來說，流經(jīng)樹脂體系的流速越慢，“交換”所需的柱床體積數(shù)量越多?！敖粨Q”所需的柱床體積數(shù)也根據(jù)使用的具體樹脂體系而變化。通常，強(qiáng)吸附位點(diǎn)水平較低的樹脂體系，需要的預(yù)調(diào)節(jié)總柱床體積越小。典型的低水平強(qiáng)吸附位點(diǎn)是約10％體積。調(diào)節(jié)后離子交換樹脂可再次用于脫酸。整個脫酸過程可以是連續(xù)的，也可以有間隔。帶有再生離子交換樹脂處理步驟的脫酸的結(jié)果是，柑橘汁被脫酸而沒有任何部分柑橘汁經(jīng)歷pH尖峰或上升至超過所謂酸性食品汁的特征。典型的酸性食品橙汁其pH值不超過4.5。無該調(diào)節(jié)過程的脫酸柑橘汁通常部分汁流明顯超過上述酸性食品的范圍。不能始終保持在酸性食物水平的汁液不能完全確保防止微生物生長，并且可能導(dǎo)致汁液變質(zhì)。在本發(fā)明的另外一方面或?qū)嵤┓桨钢校蛇x擇和/或改變被脫酸果汁的流速以獲得優(yōu)勢，通常情況下，汁液流經(jīng)樹脂的流速影響樹脂吸附離子和降低汁液酸性的能力。當(dāng)流速較快時，樹脂與汁液接觸時間較少，因此使果汁酸性降低的時間較少。依據(jù)本發(fā)明的這個方面，通過以較高汁液流速處理初期的柱床體積，即使在初期柱床體積時汁液pH值維持在低水平。更具體地說，典型的柑橘汁脫酸體系以每小時約5倍柱床體積的速度進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明這個方面，最初柱床體積的果汁將在高得多的流速下進(jìn)行，如每小時至少約15倍柱床體積，經(jīng)常至少每小時約20倍柱床體積。更快的流速是可能的，它帶來的是當(dāng)流經(jīng)樹脂的汁液流速增加時吸附效率降低。相應(yīng)的，早期柱床體積時汁液流速是通常可接受正常流速(每小時約5倍柱床體積)的至少約2倍，優(yōu)選是該正常汁液流速的至少約3倍，最優(yōu)選是該正常汁液流速的至少約4倍。應(yīng)考慮的是，該早期柱床體積流速增加與本發(fā)明的預(yù)調(diào)節(jié)方面結(jié)合，盡管增加早期柱床體積流速本身已有助于達(dá)到本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在關(guān)于早期高流速的持續(xù)時間，它受到任何樹脂預(yù)調(diào)節(jié)的程度的影響。一般而言，預(yù)調(diào)節(jié)程度越高，更快速柱床體積的數(shù)量越小(并且需要的流速較低)。典型的早期高流速持續(xù)至少1-2倍柱床體積，最高約8倍或更多倍柱床體積。通常期望的是，在汁液脫酸的其后或者中間柱床體積，分步降低流速到中速。典型的中等流速是每小時至少約7倍柱床體積，優(yōu)選每小時至少約9倍柱床體積。該中等流速是正常汁液流速的至少約1.5倍，典型是正常汁液流速的至少約2倍?？砂凑招枰x擇超過一種中等流速。實(shí)踐時，每種中等流速水平的持續(xù)時間為至少1-2倍柱床體積，最高約8倍或更多倍柱床體積。因此，流速可降到正常橙汁脫酸速度，即每小時至少約4倍柱床體積，典型不超過每小時約8倍柱床體積。最后，如果選擇多種中等速度水平，可考慮連續(xù)降低流速。當(dāng)每種中等流速水平持續(xù)一倍完整的柱床體積時，流速水平的數(shù)量可與脫酸進(jìn)行時柱床體積的數(shù)量一致。該實(shí)施方案的主要要求是，以高于該脫酸體系正常流速的流速水平開始，并且在脫酸過程中流速具有至少一步下降。
實(shí)施例1Dowex77樹脂床柱用2％氫氧化鈉再生，床與3倍以上柱體積交換。再生后的樹脂用4倍柱床體積的1％重量的檸檬酸以高流速床交換預(yù)調(diào)節(jié)。本實(shí)施例中一倍柱床體積為500ml。因此有4倍柱床體積或2000ml流經(jīng)樹脂。該預(yù)調(diào)節(jié)組合物每2升中含20g檸檬酸。將其用于樹脂為每升樹脂4升預(yù)調(diào)節(jié)組合物的體積比，即用4倍柱床體積的處理體積適當(dāng)?shù)仡A(yù)調(diào)節(jié)樹脂柱床體積，以達(dá)到預(yù)調(diào)節(jié)后最初和其后的柱床體積的本發(fā)明pH值和酸度水平。在脫酸中，為了將樹脂的堵塞減少到最低，離心橙汁除去懸浮的固體。在如此降低了懸浮固體的汁液脫酸后，分離的懸浮物按照需要重新組合。在這些柱床體積中橙汁的流速是變化的，最初為每小時21.6倍柱床體積(每分鐘180ml)，接著為以每小時9.6倍柱床體積(每分鐘80ml)持續(xù)7-14倍柱床體積，最后為以每小時6倍柱床體積(每分鐘50ml)持續(xù)15-20倍柱床體積。參見圖1。來自新鮮再生樹脂(用檸檬酸充分預(yù)調(diào)節(jié)之前)的橙汁其pH為約4.7，可滴定酸度為約02％。此后，汁液的pH范圍在4.5-3.9之間，顯示出良好的pH值控制。容量同樣良好，即從20倍柱床體積的組合物樣品中除去62％的酸。進(jìn)行兩次重復(fù)試驗(yàn)。參見圖1。在一個試驗(yàn)中(No.1)，第一倍柱床體積后，橙汁在整個試驗(yàn)的柱床體積中維持在pH 4.5或者更低，可滴定酸度在約0.45-0.31％之間。在另一個試驗(yàn)中(No.2)，最初第一倍柱床體積后，橙汁在整個試驗(yàn)中維持在pH 4.5或者更低，可滴定酸度在約0.45-0.35％之間。圖1顯示了通過預(yù)調(diào)節(jié)方法達(dá)到的最初低酸度和有利的酸度增加及pH值下降。試驗(yàn)1-10的組合物酸度為0.36％的酸，試驗(yàn)1-20為含0.35％的酸。對于優(yōu)選的橙汁產(chǎn)品，該脫酸汁液與未脫酸汁液混和以制備其酸度相當(dāng)于約0.55-0.8％的酸的產(chǎn)品。
實(shí)施例2Dowex77樹脂床用2％氫氧化鈉溶液再生，床與3倍柱床體積(每倍柱床體積500ml)交換。橙汁(離心減少懸浮物含量后)以高、中、低不同的流速流經(jīng)再生樹脂柱。結(jié)果見圖2。開始流速為每小時42倍柱床體積，逐漸降到每小時4.4倍柱床體積。1-10倍柱床體積的混合物含0.38％酸，1-20倍柱床體積的混合物含0.35％酸，1-30倍柱床體積的混合物含0.35％酸。第一倍柱床體積后，pH范圍為4.7-4.1，顯示良好的pH控制，并且容量良好，從20倍柱床體積的混合汁液樣品中除去68％的酸。
實(shí)施例33種不同的樹脂床用2％氫氧化鈉溶液再生，床與3倍柱床體積(每倍柱床體積500ml)交換。樹脂是AmberliteIRA-68、DuoliteA7和Dowex77。某些再生的AnberliteIRA-68樹脂直接用于預(yù)離心后橙汁的脫酸。另外，用4倍柱床體積的1％檸檬酸高流速通過3種再生樹脂。已經(jīng)離心除去懸浮固體的橙汁以不同的流速流過全部4種樹脂。至柱床體積7的流速是每小時25.2倍柱床體積。柱床體積8-14的流速是每小時12倍柱床體積，柱床體積15-20的流速是每小時6.2倍柱床體積。圖3給出了pH與柱床體積數(shù)的圖表。Duolite和Dowex樹脂顯示出良好的pH控制，Duolite樹脂表現(xiàn)出4.8-3.6的pH值范圍，Dowex樹脂顯示出4.5-4.1的pH值范圍。Dowex樹脂的容量明顯好于Duolite樹脂，前者從20倍柱床體積的混合樣品中除去62％的酸，而后者為44％。雖然Arnberlite樹脂的容量較好，為65％，它早期的pH控制不合適，pH從9.6到3.5；然而，該pH控制比未經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的相同樹脂更好。應(yīng)理解的是，已描述的本發(fā)明實(shí)施方案是本發(fā)明某些原理及應(yīng)用的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行大量修改而不偏離本發(fā)明真正的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用離子交換樹脂使柑橘汁流脫酸的方法，所述方法包括(a)提供一種離子交換樹脂，所述樹脂在之前未使用過或已用堿性組合物再生從而從樹脂上除去陰離子并重新恢復(fù)了樹脂與酸根離子的最初親和力；(b)通過使食品級酸水溶液預(yù)調(diào)節(jié)組合物與樹脂接觸來調(diào)節(jié)樹脂，從而降低樹脂與酸根離子的親和力，并提供預(yù)調(diào)節(jié)后的離子交換樹脂；(c)使柑橘汁流經(jīng)所述預(yù)調(diào)節(jié)離子交換樹脂，以提供脫酸的柑橘汁流，同時避免汁液的pH升高到所述柑橘汁的酸性食品pH之上。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述離子交換樹脂是弱堿性陰離子交換樹脂。
3.權(quán)利要求1的方法，其中(c)中所述液流繼續(xù)直至離子交換樹脂被基本耗盡，其后該樹脂被再生并再次按(b)中預(yù)調(diào)節(jié)。
4.權(quán)利要求1的方法，所述方法進(jìn)一步包括將脫酸后的柑橘汁作為非濃縮汁液。
5.權(quán)利要求1的方法，其中(b)的所述食品級酸水溶液組合物選自檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸及其混合物。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述食品級酸的含量是每升樹脂的預(yù)調(diào)節(jié)組合物中約10-80克酸。
7.權(quán)利要求1的方法，其中基于預(yù)調(diào)節(jié)組合物總重量，預(yù)調(diào)節(jié)組合物中所述食品級酸的量不低于約0.2％重量，且不高于約3％重量。
8.權(quán)利要求1的方法，其中基于預(yù)調(diào)節(jié)組合物總重量，預(yù)調(diào)節(jié)組合物中所述食品級酸的量不低于約0.5％重量，且不高于約2％重量。
9.權(quán)利要求1的方法，其中(c)的所述柑橘汁是符合其SOI標(biāo)準(zhǔn)的單一濃度汁液。
10.權(quán)利要求1的方法，所述方法進(jìn)一步包括用水性組合物洗滌(a)的再生樹脂以在(b)的所述調(diào)節(jié)前除去過量的堿性組合物。
11.權(quán)利要求1的方法，其中(c)的所述液流避免pH升高到4.6或以上。
12.權(quán)利要求1的方法，其中除了最多開始約2倍柱床體積的所述液流外，(c)的所述液流避免pH升高到4.5或以上。
13.權(quán)利要求1的方法，其中(c)的所述液流避免pH升高到4.4或以上。
14.權(quán)利要求1的方法，其中(c)的所述液流避免pH升高到4.3或以上。
15.權(quán)利要求1的方法，其中(b)的所述調(diào)節(jié)使檸檬酸水溶液組合物與樹脂接觸，(c)的所述流動使橙汁流脫酸，同時避免汁液pH升高到4.6或以上，以控制汁液中微生物的生長。
16.權(quán)利要求1的方法，其中(c)的所述流動在早期柱床體積時的流速高于后期柱床體積的流速。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述早期柱床體積的流速至少是后期柱床體積的流速的2倍。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述早期柱床體積的流速為至少每小時約20倍柱床體積，所述后期柱床體積的流速不超過每小時約6倍柱床體積。
19.權(quán)利要求16的方法，其中所述早期柱床體積的汁液流速至少是所述后期柱床體積的汁液流速的3倍。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述后期柱床體積在每小時約3-7倍柱床體積汁液之間。
21.權(quán)利要求16的方法，其中所述早期柱床體積的流速比所述后期柱床體積汁液流速快約4倍，所述后期柱床體積汁液流速在每小時約4-6倍柱床體積汁液之間。
22.一種脫酸的柑橘汁產(chǎn)品，所述產(chǎn)品由下列方法制備，所述方法包括(a)提供一種離子交換樹脂，所述樹脂在之前未使用過或已用堿性組合物再生從而從樹脂上除去陰離子并重新恢復(fù)了與酸根離子的親和力；(b)通過使食品級酸水溶液預(yù)調(diào)節(jié)組合物與樹脂接觸來調(diào)節(jié)樹脂，從而降低樹脂與酸根離子的親和力，并提供預(yù)調(diào)節(jié)后的離子交換樹脂；(c)使柑橘汁流經(jīng)所述預(yù)調(diào)節(jié)離子交換樹脂以提供脫酸柑橘汁，同時避免汁液的pH升高到所述柑橘汁的酸性食品pH值之上；其中在所述過程中沒有大部分所述脫酸柑橘汁pH達(dá)到或超過4.6，從而消除汁液中由于較高的pH環(huán)境而可能導(dǎo)致的微生物生長。
23.權(quán)利要求22的脫酸柑橘汁，其中所述脫酸柑橘汁是非濃縮汁液。
24.權(quán)利要求22的脫酸柑橘汁，其中所述柑橘汁是橙汁。
25.權(quán)利要求23的脫酸柑橘汁，其中所述柑橘汁是橙汁并且符合單一濃度橙汁的SOI標(biāo)準(zhǔn)。
26.權(quán)利要求22的脫酸柑橘汁，其中沒有大部分所述脫酸汁液的pH值達(dá)到4.5或以上。
27.權(quán)利要求22的脫酸柑橘汁，其中沒有部分所述脫酸汁液的pH值達(dá)到4.6或以上。
28.權(quán)利要求26的脫酸柑橘汁，其中沒有大部分所述脫酸汁液的pH值達(dá)到4.3或以上。
29.一種混和汁液產(chǎn)品，所述產(chǎn)品包含約10-90％重量的未脫酸柑橘汁和約10-90％重量的脫酸柑橘汁，所述脫酸柑橘汁可由下述方法獲得，所述方法包括(a)提供一種離子交換樹脂，所述樹脂在之前未使用過或已用堿性組合物再生從而從樹脂上除去陰離子并重新恢復(fù)了與酸根離子的最初親和力；(b)通過使食品級酸水溶液預(yù)調(diào)節(jié)組合物與樹脂接觸來調(diào)節(jié)樹脂，從而降低樹脂與酸根離子的親和力，并提供預(yù)調(diào)節(jié)后的離子交換樹脂；(c)使柑橘汁流經(jīng)所述預(yù)調(diào)節(jié)離子交換樹脂以提供脫酸柑橘汁，同時避免汁液的pH升高到4.6或以上，從而控制汁液中的微生物生長。
30.權(quán)利要求29的混和汁液產(chǎn)品，其中所述混和汁液是符合其SOI標(biāo)準(zhǔn)的非濃縮橙汁。
31.權(quán)利要求29的混和汁液產(chǎn)品，其中所述脫酸柑橘汁是單一濃度汁液。
32.權(quán)利要求29的混和汁液產(chǎn)品，其中沒有大部分所述脫酸汁液的pH值達(dá)到4.6或以上。
33.權(quán)利要求29的混和汁液產(chǎn)品，其中沒有大部分所述脫酸汁液的pH值達(dá)到4.5或以上。
34.一種用離子交換樹脂使柑橘汁脫酸的方法，所述方法包括(a)提供一種離子交換樹脂，所述樹脂在之前未使用過或已用堿性溶液再生從而從樹脂上除去陰離子并重新恢復(fù)了樹脂與酸根離子的最初親和力；(b)使多倍柱床體積的柑橘汁流經(jīng)所述再生離子交換樹脂，所述柱床體積包括早期柱床體積和后期柱床體積；(c)所述早期柱床體積的流速至少是所述后期柱床體積流速的3倍，以提供脫酸的柑橘汁流，同時避免汁液的pH值升高到所述柑橘汁的酸性食品pH值之上。
35.權(quán)利要求34的方法，其中所述離子交換樹脂是弱堿性陰離子交換樹脂，(b)中所述液流持續(xù)至離子交換樹脂被基本耗盡，然后其重新再生。
36.權(quán)利要求34的方法，所述方法進(jìn)一步包括利用脫酸的柑橘汁流作為非濃縮汁液。
37.權(quán)利要求34的方法，其中(c)的所述柑橘汁是符合其SOI標(biāo)準(zhǔn)的單一濃度汁液。
38.權(quán)利要求34的方法，其中(c)的所述汁流避免pH升高至4.6或以上。
39.權(quán)利要求34的方法，其中除了最多開始約2倍柱床體積的所述液流外，在所述流動中(c)的所述汁流避免pH升高至4.5或以上。
40.權(quán)利要求34的方法，其中所述早期柱床體積汁液流速至少是所述后期柱床體積汁液流速的4倍。
41.權(quán)利要求40的方法，其中所述后期柱床體積兩倍流速在每小時約3-7倍柱床體積汁液之間。
42.權(quán)利要求34的方法，其中所述早期柱床體積流速比所述后期柱床體積汁液流速至少快約4倍，所述后期柱床體積流速為每小時約4-6倍柱床體積汁液之間。
全文摘要
描述了用離子交換樹脂對柑橘汁的脫酸。將汁液流經(jīng)用食品級酸、優(yōu)選檸檬酸的水溶液進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)的再生樹脂，以維持汁液的高酸性狀態(tài)。此外或任選，單倍早期柱床體積或多倍早期柱床體積的汁液流速為高流速。也描述了獲得的產(chǎn)品，它們可以是任何脫酸柑橘汁或汁液混合物，其中脫酸過程中汁液pH不升至高于汁液的酸性食物pH。在優(yōu)選實(shí)施方案中，汁液產(chǎn)品是橙汁。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，使用調(diào)節(jié)方法以提供脫酸的柑橘汁產(chǎn)品，同時避免汁液任何部分的pH升高至4.6或以上，以控制汁液中的微生物生長。
文檔編號A23L2/02GK1798506SQ200480014925
公開日2006年7月5日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者鄭容秀, O·A·楚, M·P·阿爾瓦雷斯 申請人:特羅皮卡納產(chǎn)品有限公司