一種甘蔗飲用水及復(fù)配甘蔗汁飲料的生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種甘蔗汁飲用水及復(fù)配甘蔗汁飲料的生產(chǎn)工藝，屬于甘蔗汁深加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]甘蔗是一種一年生或多年生熱帶和亞熱帶草本植物，其營養(yǎng)價(jià)值很高，甘蔗中含有豐富的糖分和水分，其中蔗糖、葡萄糖及果糖的含量高達(dá)12%。此外，經(jīng)科學(xué)分析，甘蔗中還含有對人體新陳代謝非常有益的多種氨基酸、維生素以及蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、磷、鐵等物質(zhì)。我國古代醫(yī)學(xué)家還將甘蔗列入“補(bǔ)益藥”。中醫(yī)認(rèn)為，甘蔗入肺、胃二經(jīng)，具有清熱、生津、下氣、潤燥、補(bǔ)肺益胃的特殊效果，可治療因熱病引起的傷津，心煩口渴，反胃嘔吐，肺燥引發(fā)的咳嗽氣喘。此外，甘蔗還可以通便解結(jié)，飲其汁還可緩解酒精中毒。
[0003]甘蔗汁，指的是將甘蔗壓榨之后產(chǎn)生的汁液。甘蔗汁由于含糖量高，將其制作成飲料，不但食用方便，口感極佳，而且可以有效保留甘蔗中對人體有益的各種營養(yǎng)成分，是甘蔗加工不錯(cuò)的選擇。甘蔗飲用水，指的是將甘蔗汁脫除糖分后的清液，即甘蔗中所含的水分，甘蔗飲用水用于復(fù)配甘蔗汁飲料，可以保持純正的原汁原味，另外也非常適于直接飲用。我國產(chǎn)的甘蔗主要用來制糖。但目前制糖行業(yè)不景氣，蔗糖附加值低，糖企生產(chǎn)每噸糖的利潤很低，甚至面臨瀕臨虧損的境地，而如果轉(zhuǎn)而生產(chǎn)甘蔗飲用水和甘蔗汁飲料等甘蔗汁深加工產(chǎn)品，其產(chǎn)品附加值會大幅提高，對加速企業(yè)轉(zhuǎn)型有著明顯的經(jīng)濟(jì)意義。
[0004]但是，經(jīng)常規(guī)壓榨工藝加工出來的甘蔗汁存在著一個(gè)難以解決的問題，即新鮮甘蔗汁的穩(wěn)定性很差，難以長時(shí)間保藏，很容易產(chǎn)生酶促褐變、微生物污染和膠體化，嚴(yán)重影響口感，因此，新鮮甘蔗汁一般只適合現(xiàn)榨現(xiàn)飲，不適合用于生產(chǎn)食品飲料。為了解決這個(gè)問題，專利文獻(xiàn)《獲得基于甘蔗的果汁的方法和所獲得的果汁及包含該果汁的飲料(公開號:CN1348504A)》一文公開了一種獲得具有改善性質(zhì)的鮮甘蔗汁的方法，適用于制備食品飲料。在該方法中，采用截止閾值范圍是50?150kg/mol或平均孔徑范圍為0.05?0.2 μ m的過濾膜在蔗汁溫度為40?65°C下對粗甘蔗汁進(jìn)行切向過濾，可以得到性質(zhì)穩(wěn)定適于制備飲料的甘蔗汁。另外為了防止酶促褐變，還在壓榨甘蔗前加入微波或蒸汽熱處理環(huán)節(jié)。但該方法存在的問題是:
1、在粗甘蔗汁進(jìn)入過濾膜之前沒有經(jīng)過預(yù)處理環(huán)節(jié)，且選擇的過濾膜為超濾膜，孔徑過小，實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)閯倝赫コ鰜淼拇指收嶂容^臟，含有較多蔗渣，若直接進(jìn)入孔徑過小的超濾膜，會將膜孔迅速堵住，造成過濾效率低、時(shí)間長且超濾膜損耗高。
[0005]2、用過濾膜進(jìn)行過濾時(shí)設(shè)定的過濾溫度太低。實(shí)際上，甘蔗汁中含有較多的植物蛋白、膠體、鞣質(zhì)、淀粉等物質(zhì)，如果在蔗汁溫度為40?65°C下直接過濾，不能有效地將這些物質(zhì)濾除，這些物質(zhì)存在甘蔗汁中一方面會影響口感，另一方面，如果后面還要經(jīng)過巴氏殺菌，溫度升高，會將蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)、膠體的物質(zhì)析出，甘蔗汁會變得渾濁，濁度(NTU)會從1.5左右迅速上升至160左右，降低了甘蔗汁的品質(zhì)，并且不利于長期保存。
[0006]3、缺少對過濾后的甘蔗汁進(jìn)行分離濃縮、反滲透膜過濾和和復(fù)配環(huán)節(jié)。一方面不能去除甘蔗汁中的一價(jià)離子，在我國存在不少咸水蔗區(qū)，使用此類蔗區(qū)產(chǎn)的甘蔗用于榨汁生產(chǎn)甘蔗汁飲料時(shí)，由于甘蔗汁中含有較多的一價(jià)離子，甘蔗汁會帶有較重的苦味，嚴(yán)重影響口感。另一方面由于甘蔗汁的甜度非常高，并不完全適合所有人的口味，要想調(diào)節(jié)其甜度只能加水稀釋，但所加的水如果不是甘蔗本身的水，會破壞了甘蔗汁飲料原汁原味的口感。
[0007]4、該工藝含有的滅酶環(huán)節(jié)步驟較長，一方面會影響甘蔗汁風(fēng)味，另一方面工序較長也會增加生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]經(jīng)我們多次試驗(yàn)表明，若是在甘蔗汁進(jìn)入過濾膜之前加入預(yù)處理環(huán)節(jié)，過濾時(shí)選用更大孔徑的微濾膜，并將蔗汁溫度直接升至更高的80?100°C，一方面能有效地將植物蛋白、膠體、鞣質(zhì)、淀粉等物質(zhì)析出濾除，并使導(dǎo)致褐變的各種酶迅速失活，還能達(dá)到過濾除菌的作用，同時(shí)又能將甘蔗汁中的多酚、二十八烷醇等有益物質(zhì)有效地保存下來；另一方面由于粗甘蔗汁經(jīng)過預(yù)處理，使用的微濾膜孔徑較大，且過濾溫度高，降低了甘蔗汁的粘度，過濾速度大大提高，粗甘蔗汁在進(jìn)入微濾環(huán)節(jié)前所滯留的時(shí)間很短，并不需要在壓榨甘蔗前加入微波或蒸汽熱處理環(huán)節(jié)也能很好地控制甘蔗汁的褐變。
[0009]另外，再加入對甘蔗汁進(jìn)行納濾膜分離濃縮、反滲透膜過濾和復(fù)配環(huán)節(jié)，將微濾膜過濾后的甘蔗汁清液濃縮成糖漿，并分離過濾出甘蔗汁飲用水，再拿甘蔗汁飲用水對濃縮糖漿進(jìn)行復(fù)配，既可以控制配比形成不同甜度的甘蔗汁飲料，又最大程度地還原了甘蔗汁的原汁原味，并有效地去除甘蔗汁中的苦味。而且用納濾膜進(jìn)行濃縮可以有效地替代多效蒸發(fā)濃縮，降低能耗，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。納濾清液經(jīng)反滲透膜過濾得到的甘蔗飲用水，是純天然植物水，對人體健康有益，即可以直接飲用，也可以用于復(fù)配甘蔗汁飲料，從而實(shí)現(xiàn)了對甘蔗水資源的有效利用。
[0010]基于上述試驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明的目的在于提供一種全新的甘蔗飲用水及復(fù)配甘蔗汁飲料的生產(chǎn)工藝，它具有工藝流程短、能耗低、投資小、占地面積小等特點(diǎn)，而且產(chǎn)品純天然，無污染，質(zhì)量高，更健康。
[0011]本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下:
一種甘蔗飲用水及復(fù)配甘蔗汁飲料的生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟:
A、甘蔗榨汁:應(yīng)用常規(guī)壓榨設(shè)備將清洗后的甘蔗進(jìn)行壓榨，得到粗甘蔗汁；
B、粗甘蔗汁預(yù)處理:將粗甘蔗汁通過過濾裝置進(jìn)行預(yù)處理，去除較大的蔗渣；
C、微濾膜過濾:將經(jīng)預(yù)處理過的粗甘蔗汁加熱后送入微濾膜進(jìn)行過濾，微濾膜采用孔徑為300?1200nm的陶瓷膜，過濾時(shí)蔗汁溫度為80?100°C，過濾壓力為0.1?0.5MPa，得到蔗糖濃度為12?14° Bx的甘蔗汁清液；
D、納濾膜分離濃縮:將經(jīng)微濾膜過濾后得到的甘蔗汁清液送入納濾膜進(jìn)行分離濃縮，納濾膜采用截留分子量為100?500Da的納濾膜，其過濾溫度為50?80°C，過濾壓力為1.0?4.0MPa,從而將甘蔗汁清液的蔗糖濃度濃縮到30?32° Bx，形成甘蔗汁濃縮糖漿，并分離出納濾清液，納濾清液為脫除99%以上糖分的甘蔗汁清液；
E、反滲透膜過濾:將經(jīng)納濾膜分離出的納濾清液，送入反滲透膜系統(tǒng)進(jìn)行分離過濾，反滲透膜采用耐高溫膜，其過濾溫度50?80°C，過濾壓力為1.0?4.0MPa，從而將納濾清液的剩余糖分和一價(jià)離子等雜質(zhì)進(jìn)一步濾除，得到可直接飲用的甘蔗飲用水； F、復(fù)配:將經(jīng)反滲透膜過濾得到的甘蔗飲用水和經(jīng)納濾膜濃縮后得到的甘蔗汁濃縮糖漿按不同配比進(jìn)行復(fù)配，得到不同人群需要的不同甜度的原汁甘蔗汁飲料。
[0012]當(dāng)甘蔗汁中的一價(jià)離子濃度不高，甘蔗汁苦味不明顯時(shí)，為了更大程度地保留甘蔗的營養(yǎng)成分，所述步驟D中經(jīng)納濾膜分離出的納濾清液也可以直接和經(jīng)納濾膜濃縮后得到的甘蔗汁濃縮糖漿按不同配比進(jìn)行復(fù)配，得到不同人群需要的不同甜度的原汁甘蔗汁飲料。
[0013]另外所述步驟C經(jīng)微濾膜過濾后得到的甘蔗汁清液，也可以將其與步驟D得到的納濾清液或步驟E得到的甘蔗飲用水按不同配比進(jìn)行復(fù)配，得到不同人群需要的不同甜度的原汁甘蔗汁飲料。
[0014]所述步驟B中，過濾裝置可采用保安過濾器、碟式離心機(jī)或高頻振動篩。當(dāng)采用碟式離心機(jī)時(shí)，選擇其轉(zhuǎn)速為3000?12000 r/min,優(yōu)選轉(zhuǎn)速10000 r/min ;當(dāng)采用高頻振動篩時(shí)，選擇其精度為80?200目，頻率為500?2000r/min，優(yōu)選精度為120目，頻率為1200r/min，這樣既能保證預(yù)處理的精度，又能獲得較高的處理量。
[0015]所述步驟C中，優(yōu)選微濾膜孔徑為300?500nm，蔗汁溫度為90?95°C，過濾壓力為0.35?0.5MPa ;最佳微濾膜孔徑為500nm，蔗汁溫度為95°C，過濾壓力為0.4MPa，此條件下既能保證通量下降比較緩慢，同時(shí)能耗相對較低。
[0016]所述步驟D中，納濾膜采用陶瓷類或聚醚砜類、聚酰胺類耐高溫有機(jī)膜，優(yōu)選納濾膜孔徑為100?300Da，過濾溫度為70?80°C，過濾壓力為2.0?3.0Mpa0在納濾膜孔徑為150Da，過濾溫度為80°C時(shí)，既能保證膜通量較高、膜污染緩慢，同時(shí)膜對蔗糖的截留率很高，蔗糖的提取率在99.9%以上。將過濾壓力控制在3.0Mpa時(shí)，膜通量較大，既能保證生產(chǎn)效率，同時(shí)膜通量也易于恢復(fù)。
[0017]所述步驟E中，反滲透膜采用聚醚砜類或聚酰胺類材質(zhì)，優(yōu)選過濾溫度為70?80°C，過濾壓力為2.0?3.0Mpa。將過濾壓力控制在3.0Mpa時(shí)，膜通量較大，膜污染緩慢，能保證最大生產(chǎn)效率。
[0018]在上述工藝復(fù)配甘蔗汁飲料時(shí)，還可以加入蜂蜜、葛根提取物、金銀花提取物、鐵皮石斛提取物、維生素C、維生素E等添加劑進(jìn)行復(fù)配，從而得到更多不同種類的甘蔗汁飲料。
[0019]本發(fā)明的甘蔗飲用水及復(fù)配甘蔗汁飲料的生產(chǎn)工藝，具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、相對于糖廠常規(guī)的石灰沉淀法澄清工藝和多效蒸發(fā)法濃縮工藝，本發(fā)明工藝采用微濾膜和納濾膜對甘蔗汁進(jìn)行澄清和濃縮，能夠更大程度地保留甘蔗汁的天然口感，自動化程度高，可節(jié)省80%的人工費(fèi)用，降低能耗，節(jié)能減排，經(jīng)濟(jì)效益顯著；相對于現(xiàn)有的采用膜過濾澄清甘蔗汁工藝，本發(fā)明工藝流程更短，控制過程更簡單，而且甘蔗汁澄清后還設(shè)有納濾膜分離濃縮、反滲透膜過濾和復(fù)配環(huán)節(jié)，既可以得到濃縮糖漿便于運(yùn)輸，又可以脫去50%左右的一價(jià)離子，很好地去除了甘蔗汁中的苦味，同時(shí)充分利用甘蔗自身的水分，可以得到可直接飲用的純天然甘蔗飲用水，也可以復(fù)配成任意不同甜度的原汁甘蔗汁飲料，以滿足不同人群的需要。
[0020]2、本發(fā)明采用微濾膜過濾時(shí)，可以直接濾除相應(yīng)的細(xì)菌等微生物，所得的澄清產(chǎn)品在后續(xù)工序中不需要再次進(jìn)行巴氏殺菌，這樣既可以保持甘蔗汁的原始風(fēng)味，又減少了生產(chǎn)步驟，降低生產(chǎn)成本。
[0021]3、采用本發(fā)明工藝生產(chǎn)出來的甘蔗飲用水是純天然植物水，對人體有益，達(dá)到國家瓶裝飲用水標(biāo)準(zhǔn)，且實(shí)現(xiàn)了對甘蔗內(nèi)水分的資源化利用。
[0022]4、采用本發(fā)明工藝復(fù)配出來的甘蔗汁飲料可以有效的保存甘蔗汁中的天然色素、多酚及二十八烷醇等多種對人體有益的物質(zhì)，不含苦味，口感好，營養(yǎng)豐富，耐保藏，成品在放置半年后，未見有變質(zhì)現(xiàn)象。