梨浓缩清汁生产工艺的研究

摘要：主要研究浓缩梨清汁和浓缩苹果汁的不同, 并对不同生产工艺参数下的产品质量进行比较, 优化浓缩梨清汁生产工艺条件, 保证产品在生产加工、储运、销售环节满足客户要求。
浓缩梨清汁大量生产始于 2000 年, 由于苹果的广泛种植, 带动了浓缩汁产业的大力发展, 自 20 世纪 80 年代中期开始到 2005 年, 苹果浓缩汁出口量从 10 000 t / a 上升到 500 000 t / a, 占国际贸易总量 50 % 以上。随着苹果浓缩汁生产量的提高, 原料出现紧缺状况, 苹果浓缩汁加工企业在原有设备基础上开发新的产品, 梨浓缩汁产业应运而生, 自 2000 年开始, 梨浓缩汁年出口量由10 000 t 上升至 2005 年的 40 000 t。浓缩梨清汁出口产品主要存在成品色值变低、加工中易产生褐变、发现耐热菌等共性质量问题。

1 材料与设备
1.1 原料
原料梨 ( 河北鸭梨、安徽砀山梨、安梨) 、果胶酶 ( 德国 AB 公司) 、淀粉酶 ( 无锡杰能科公司) 、活性炭 ( HC301) 、明胶 ( 食用级) 、硅溶胶、膨润土。
1.2 分析仪器
浊度计 ( HACH2000 型) 、分光光度计 ( UV2000 型) 、酸度计 ( DELTA320 型) 、液相色谱仪( 可耐尔 K1001 型带紫外检测器和示差检测器) 、滤膜过滤器 ( Pall250- 3 型) 。
1.3 生产设备
20 t / h 梨汁加工生产线 2 套。

2 生产工艺流程
原料→流送→清洗拣选→破碎→压榨→灭酶→
↓ ↑
二次压榨
酶解澄清→滤→浓缩→冷却→调配→无菌灌装→成品

3 生产方法
3.1 流送
原料的输送通过果仓的流送沟流送, 采用循环水输送原料。采用水流输送原料, 保证车间卫生。
3.2 清洗拣选
采用毛刷对提升后的原料预先刷洗, 在拣果机上检出腐烂果、坏果, 对腐烂较小部分切除。
3.3 破碎
梨果经提升机进入果仓, 由破碎机破碎成浆,由螺杆泵泵入榨汁机, 梨果由于果柄较长, 破碎机工作一段时间后由于果柄易堵塞破碎机出口, 破碎机检修口应为快开方式, 便于进行杂物的清理。
3.4 压榨
采用带式压榨机, 为弥补出汁率的不足, 采用两台榨机串联压榨提高出汁率。二次压榨过程中要对一次果渣加水浸提处理后再次压榨, 对不同浸提用水进行生产试验, 进行成品中钠离子含量对比。
3.5 巴氏杀菌
果汁经过杀菌后杀灭氧化褐变的酶系, 使热不稳定性物质凝聚和沉淀。相同生产线加工苹果和梨汁, 由于原料的差别, 梨汁生产能力是苹果的 1/3,同样对于板片的结垢, 梨汁生产周期是苹果的 1/2,在新生产线的设计上对于梨汁这也是一个考虑的关键因素。
3.6 酶解澄清
浓缩清型果汁的工艺区别较大的就是澄清工艺, 该项工艺的区别决定了整条生产线的配置和工艺水平。目前澄清工艺主要有以下三种: 下胶澄清硅藻土过滤、滤澄清、下胶澄清结合滤澄清三种方法。在两个工厂的生产线上采用了上述三种工艺处理, 采用直接下胶澄清的果汁产品浊度无法保障, 该工艺对人员操作经验要求非常高; 直接滤工艺产品在未添加任何澄清剂的情况下产品色值无法保证; 采用澄清结合滤工艺有效地保证了产品色值和浊度。
3.7 滤
通过膜过滤将果汁中杂质和不稳定性物质去除, 对于相同装置、同一种膜材质的滤装置, 生产加工苹果汁和梨汁滤通量有相当大的区别, 苹果汁生产通量是梨汁通量的 1.3 倍; 在相同操作参数下, 梨汁滤清洗周期是 10 h～14 h, 苹果汁生产是 18 h～20 h, 有些苹果汁加工厂加工梨汁往往出现生产线不匹配, 主要是上述原因。
3.8 浓缩
浓缩采用板式真空浓缩机组, 梨汁生产对受热温度比较敏感, 选用浓缩器主要考虑换热温度、受热时间, 有些设备厂商标称受热温度确实很低,实际操作中也比较好, 但是出料产品色值却不理想,主要是忽略了受热时间, 尤其是一些采用强制循环管式蒸发器的厂家在这一点比较突出。
3.9 调配
为保证每个批次产品各项指标的一性, 专门设立批次罐作为浓缩汁的缓冲和混合, 罐体容积目前所有厂家已经按照企业规模和出口货柜要求专门设立。
3.10 无菌灌装
由于产品在加工过程中在空气中暴露, 为保证最终产品质量采用无菌灌装密闭罐装。

4 结果与分析
4.1 压榨工艺生产用水的影响
为提高梨浓缩汁生产原料利用率, 采用双道压榨工艺, 需加水稀释一次压榨果渣, 由于添加水质量的区别, 直接带来的问题就是产品中钠离子标, 欧盟对浓缩梨汁中钠离子有严格的限定( ≤30 mg / L) 。根据文献和实际生产中的监测, 金属离子对产品的褐变影响较大, 因此在生产工艺中消除金属离子的影响是第一道关。生产中采用去离子水作为果渣稀释用水代替自来水。
不同用水引起的产品钠离子含量有非常大的区别, 采用纯水加工, 成品钠离子含量仍然标, 主要是原料的影响, 通过对河北两个不同产地原料的检测, 原料钠离子含量有相当大的区别, 平原内地的原料钠离子含量普遍都在20 mg / L 左右, 靠近海边及盐碱地种植的原料钠离子都高于 30 mg/ L 以上, 对于出口产品, 为保证该项指标的合格, 首先要从原料基地分类作起。
4.2 澄清脱色工艺的影响
对于酶促褐变和单宁引起的褐变, 可采用添加还原剂抗氧化处理, 但是由于浓缩汁的生产要将原汁浓缩 6 倍以上, 同时果汁在加工中要多次受热,还原剂被氧化、单宁聚合速度加快, 根本不可能有效阻止褐变。对于单宁引起的褐变行之有效的办法就是去除单宁, 目前国内去除单宁主要采用明胶法沉淀、活性炭法、树脂法, 明胶法辅助材料用量大, 对操作人员熟练程度要求高; 树脂法生产连续, 但需要大量设备投资; 活性炭法工艺简单, 对设备和人员要求低, 在脱色工艺中采用活性炭法去除酚类物质, 减少引起褐变影响因素。梨原料本身破碎后较苹果褐变要严重得多, 加上梨果果柄中含有大量酚类物质, 在原料的破碎中果柄也被破坏,有大量酚类物质溶出。在生产中针对不同品种原料脱色辅料添加量要作相应调整。通过两个榨季生产发现以鸭梨、安梨为原料的产品, 褐变相对容易控制, 砀山梨由于原料的特点, 加工中和储存中的褐变都是比较严重的。
4.3 滤通量的影响
两个生产榨季中, 两条生产线同时加工过苹果和梨, 加上工艺的改造, 可对生产中不同原料和工艺进行对比。
4.4 浓缩及后处理工艺的影响
蒸发器经过加热使得原汁大量水分蒸发, 苹果浓缩汁的生产在蒸发工序果汁色值变化不大, 梨汁在浓缩和进入下道工序色值变化明显。
以上数据是生产线改进前后的数据对比, 在改进前通过几天的数据分析对比, 可明显看出苹果浓缩汁在蒸发前和蒸发后的色值变化不明显, 梨汁在蒸发前后及蒸发后的过程中发生了显著的变化, 同样是梨汁, 不同原料 - 鸭梨、安梨、砀山梨之间也有相当大的区别。通过对苹果汁和不同品种梨汁的成分分析对比, 证实了梨汁在加工中的褐变主要是由于美拉德反应引起的。
苹果汁同梨汁产品成分还是有比较大的区别, 尤其在氨基酸态氮上, 梨汁是苹果汁的 1.5 倍以上, 由于梨浓缩汁含有大量氨基酸, 美拉德反应较苹果汁剧烈的多, 在生产实际中梨汁颜色变化确实非常明显。同样是梨汁, 不同品种对热的稳定性也有明显差别, 安徽砀山梨较鸭梨的色值呈现更快的变化。
由蒸发器出来的浓缩汁通常要通过缓冲罐再进入下道工序, 蒸发器出料色值温度在 55 ℃～60 ℃之间, 由蒸发器至批次罐至少还需要 20 min, 这段生产过程梨浓缩汁较大可降低 20 个点左右。采用浓缩汁直接用换热器冷却至 20 ℃, 可使这一问题得到有效改善。
4.5 后加工及保存条件对产品的影响
4.5.1 无菌灌装的处理工艺
耐热菌的检测采用 0.45μm 膜过滤法检测,果汁生产采用 0.22μm 的滤膜过滤果汁, 理论上耐热菌不会带到浓缩果汁中去。有关文献报道很多苹果汁生产厂在浓缩汁中发现耐热菌, 针对该问题我们从生产过程中监控取样, 对滤后果汁以及浓缩器中的果汁取样检测, 滤后的果汁中未发现有耐热菌的存在, 蒸发器的果汁中耐热菌的存在呈不稳定规律。根据生产实际我们发现生产工艺中滤后清汁罐的清洗系统同滤前的原汁罐、酶解罐采用同一个 CIP 清洗系统和管路, 针对这一现象, 对自动清洗系统的清洗水进行耐热菌监测, 发现这个系统中的耐热菌存在也呈现不稳定现象。
针对清洗水中耐热菌数较多的问题, 对新建生产线进行改造, 采用全自动 CIP 清洗系统, 清洗系统的酸碱液和纯水清洗系统分设两路, 一路用于滤工序前端的设备、容器和管路清洗消毒, 另一路用于滤后的清洗, 使生产和清洗的物料在滤工序有效隔离。
为控制产品中微生物指标, 浓缩汁采用巴杀无菌灌装, 工艺中采用不同巴杀温度对比, 在产品微生物指标得到有效控制前提下色值大幅提高。
适度降低杀菌温度对产品的色值保护效果明显, 由此可进行生产工艺参数的优选, 生产季节的后期采用 85 ℃杀菌, 未出现产品质量问题。
4.5.2 成品保存条件的选择
针对国外客户提出的出口浓缩梨汁色值下降情况, 对不同批次产品进行了保存对比检测, 筛选出保存条件。
常温储存随着时间的变化色值下降非常剧烈; 0 ℃～3 ℃冷库储存在一个月内平下降 6～8 个百分点; 低温库冷藏一个月内下降 4～5 个百分点。高温冷库保藏同低温冷库保藏主要区别在 5 d～7 d 之内, 实际生产成品灌装温度通常在 20 ℃～25 ℃, 由于桶内物料传热速度的影响, 进入冷库后物料降温不同导致高温库和低温库在不同时期内的颜色变化, 低温库由于自身温度低, 物料降温较快颜色变化不大, 高温库变化幅度较大, 有时呈现不规律主要是由于冷库降温速度的影响。高温库在 15 d 以后基本不再降低色值, 低温库的色值在 7 d 后就不再降低。内地生产厂至港口运输在 1 d 左右, 运输采用普通货柜较多,港口装船最多 3 d 左右时间, 运输到欧洲或美国的船期一般在 40 d～45 d。根据客户要求到岸交货色值一般在 50 % , 通过两个生产榨季的监控, 国内运输采用普通常温柜运输, 港口上货及海运采用冻柜, 到岸色值都控制在 55 % 以上。

来源：惠合浓缩器