一种澄清浓缩果汁的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种澄清浓缩果汁的制备方法，该方法是将水果破碎打浆制备的果浆送入冷冻浓缩设备，先进行悬浮结晶，再进行渐进层状结晶，直到果浆全部冻结，借助冻结冰晶颗粒构成的过滤床层，将果浆中的果肉等悬浮颗粒有效地阻滞在冰层中，析出并获得澄清且被浓缩的果汁。该方法的省去了常规澄清果汁生产所必需的榨汁、过滤、澄清等工序，从果浆到制备澄清的浓缩果汁均在单一的冷冻浓缩设备中完成，具有设备占用少、工艺流程和操作简捷、投资和运行费用低、节能降耗的技术特点。

【技术实现步骤摘要】
一种澄清浓缩果汁的制备方法
本专利技术涉及一种澄清浓缩果汁的制备方法，具体涉及一种利用冷冻法制备澄清浓缩果汁的方法，属于食品加工

技术介绍
果汁是新鲜水果经挑选、清洗、榨出的水果汁液，含有丰富的维生素、矿物质、碳水化合物和膳食纤维，是水果中最有营养价值的部分，容易被人体吸收，在风味和营养上接近于新鲜水果，素有“液体水果”之称。果汁在发达国家是果品的主要加工形式和消费形式。水果加工成浓缩果汁产品，体积和重量大幅降低，能够有效地降低贮存和运输成本，成为国际贸易的主要水果加工产品。随着我国人民生活水平的逐年提高，人民膳食结构在逐渐发生变化，不仅对果汁的需求显著增加，且对果汁的品质提出了更高的要求，天然、高质量、健康营养的纯果汁和浓缩果汁需求增长超过20%，逐渐成为我国果汁消费的发展趋势和方向。目前制备浓缩果汁，尤其是制备澄清的浓缩果汁，一般在水果破碎打浆后要经过酶解、榨汁、过滤、澄清、浓缩等多个步骤才能完成，每个工序和步骤分别在不同设备中完成，需要设备多、工艺流程和操作复杂，设备投资和运行成本高。对于打浆后果肉浆液粘稠的果浆，如杏子浆、葡萄浆、甜瓜浆等，由于果浆粘稠，从果肉浆液中分离澄清果汁极其困难和低效。真空加热浓缩仍是目前普遍采用的果汁浓缩方法，由于加热温度高易导致果汁变色、变味、营养成份损失；高真空度也导致果汁香气成分的大量挥发损失，不能满足消费者对果汁营养、色泽和特色风味品质的需求。冷冻浓缩技术是利用果汁中冰与水溶液之间固液相平衡的一种浓缩方法，将温度降至果汁的冰点以下，使水分以冰晶形式从果汁中除去，从而提高果汁浓度。由于冷冻浓缩是0℃以下进行，能很好地保持原果的营养价值和特色风味品质。理论上，每蒸发1kg水，需要供给热量2355kJ，而使1kg水结冰只需要移去334kJ的热量，以此计算冷冻浓缩耗能只为加热蒸发浓缩的1/7，具有显著的节能降耗特点。冷冻浓缩过程对果汁中的微生物还有很好的抑杀作用。水分结晶是果汁冷冻浓缩的主要步骤，按水分结晶方式可将冷冻浓缩分为渐进层状结晶浓缩和悬浮结晶浓缩。渐进层状结晶冷冻浓缩法由于冰晶在冷却面(换热面)上产生和生长加厚，水中的溶质被排除在冰晶之外的液相中，使液相中溶质浓度增加而实现浓缩。此方法的最大的优点是形成一个整体的水分冻结层，冰晶体大且固液界面较小，浓缩汁与冰晶分离时较易于操作。然而，渐进层状结晶是在换热面上形成冻结冰层，随着冰层逐渐增厚，传热效率迅速降低，水分冻结速率会越来越慢；尤其是随着设备容积增加，传热比表面也会减小，因此，提高结晶过程中传热速率是实现这一冷冻浓缩方法应用的技术关键。渐进层状结晶会在设备的内部结构上，如罐壁、换热盘管等表面形成较厚冻结冰层，不仅清理困难，而且融冰还是一个高耗能过程，成为该项技术实际应用的又一技术关键。因此，渐进层状结晶冷冻浓缩还难以在实际生产中应用。悬浮结晶冷冻浓缩法是利用悬浮分散于果汁中的冰晶生长,再经过冰晶与果汁分离实现果汁浓缩。由于溶液中产生了大量的悬浮的细小冰晶，单位体积果汁内的冰晶比表面积很大，能够迅速地形成纯度较高冰晶体，这是该冷冻方式的优点。但其工艺过程要经过果汁换热过冷、结晶罐冰晶生长、果汁与冰晶离心或压榨分离、冰晶残留果汁清洗等操作，且分别在不同设备中完成，设备和配套设施多，工艺流程和操作复杂，投资及运行成本高，过多的操作环节增加了微生物污染的机会，制约了该项技术在一般生产企业中应用。“一种果汁的冷冻浓缩方法”（公开号为CN101991157B）,公开了一种果汁的冷冻浓缩方法，其方法是将果汁装入30kg塑料桶，置于低温冷库中，降温至-18℃或-18℃以下冷冻1天至彻底结冰，取出自然解冻至解冻完全，并在解冻过程中取出不同浓缩的果汁。该方法是一种渐进层状结晶方法，受制冷方式的限制，只能小批量制作浓缩果汁，由于冻结果汁从自然解冻至解冻完全，水分不是以冰晶体的形式分离去除，最终还需要借助于薄膜热浓缩的方式除去水分，不能体现冷冻浓缩的低温除水优势。专利“超声协同养晶的果汁冷冻浓缩方法与设备”（授权公告号CN101664214B），公开了一种超声协同养晶的果汁冷冻浓缩方法与设备，除了在养晶罐中增加了超声波发生器，以加速晶核形成和冰晶体生长外，其工艺流程仍然不能摆脱一般悬浮结晶的操作。专利“一种界面渐进冷冻浓缩方法”(授权公开号CN100450572C)公开了一种利用封闭式热泵循环技术的界面渐进冷冻浓缩方法。该方法从能量利用上对浓缩装置作了改进，以提高对冰结冰体中“冷源”的利用，并未解决渐进层状结晶中存在的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的存在的技术问题，本专利技术提供了一种简捷高效、易操作、低成本的澄清冷冻浓缩果汁的制备方法。本专利技术将水果破碎打浆制备的果浆直接送入冷冻浓缩设备，先进行悬浮结晶，不分离冰晶体，再直接进行渐进层状结晶，直到全部果浆冻结，利用冻结冰晶颗粒构成的过滤床层，将果浆中的果肉等悬浮颗粒有效地阻滞在冰层中，析出并获得澄清且被浓缩的果汁。本专利技术省去了常规澄清果汁生产所必需的榨汁、过滤、澄清等工序，而且由果浆到制备澄清的浓缩果汁均在单一的冷冻浓缩设备中完成，该方法具有设备占用少、工艺流程和操作简捷、投资和运行费用低、高效节能降耗等技术特点。本专利技术提供一种澄清浓缩果汁的制备方法，是通过以下技术方案实现的：a.取鲜果果浆，真空吸入冷冻浓缩罐，加入水解酶酶解；b.将步骤a的酶解果浆在搅拌下逐渐降温至0℃以下，促进果浆中悬浮冰晶体的形成和生长，当温度降至-5℃至-7℃，完成悬浮结晶，停止搅拌；c.将步骤b含有大量悬浮冰晶体的果浆继续降温，果浆中的水分和已形成的冰晶体沿冷冻浓缩罐的传热面和导热板进行渐进层状结晶，当冷冻浓缩罐内果浆温度降到-12℃至-16℃，全部果浆冻结，停止制冷；d.将步骤c冻结果浆保温静置2～3小时，由罐顶部进气阀充入氮气或二氧化碳使冷冻浓缩罐内保持正压，罐内温度控制在0℃以下，由罐体底出汁阀放出澄清的浓缩果汁；e.将步骤d分离果汁后冻结冰体由罐体底部加热套加热融化，融冰水和果肉残渣由罐底出渣阀排出。步骤a的鲜果果浆是新鲜水果经破碎打浆未进行榨汁或未分离果肉的水果浆液。步骤a的冷冻浓缩罐为不锈钢材质的圆柱状罐体；冷冻浓缩罐体的侧壁和罐体底部分别设置彼此独立的夹套，分别通入制冷介质和加热介质，用于对罐内物料降温和加热。步骤a的冷冻浓缩罐内的侧壁上垂直、径向焊接多块不锈钢导热板，根据导热板的数量和大小，可增加罐内换热面积6～20倍，使传热均匀，提高传热效率，并为渐进层状结晶提供更大的水分结晶冻结表面。步骤b的果浆为悬浮结晶阶段，冷媒温度与罐内果浆温度保持在-3℃至-5℃的温差,并利用搅拌使传热迅速均匀，避免或减少渐近层状结晶。步骤c的果浆为渐近层状结晶阶段，传热阻力大，将冷媒温度降低至-20℃至-25℃,冷媒与罐内果浆温度保持在10℃至15℃的传热温差。步骤d的冻结果浆中,悬结晶和渐近层状结晶所形成的冰晶体仍以冰晶颗粒的形式存在并构成很好的过滤床层，将果肉等悬浮颗粒阻滞在冰层中；而被浓缩的果汁仍以液态形式存在于冰晶间隙中，析出后成为澄清的浓缩果汁，由此实现果浆直接制备澄清浓缩果汁，减少了常规澄清果汁生产的榨汁、过滤、澄清等工序和设备。步骤d冷冻浓缩罐充入氮气和二氧化碳的表压力为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种澄清浓缩果汁的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备而成：a.取鲜果果浆，真空吸入冷冻浓缩罐，加入水解酶酶解；b.将步骤a的酶解果浆在搅拌下逐渐降温至0℃以下，当温度降至‑5℃至‑7℃，停止搅拌，完成悬浮结晶；c.将步骤b悬浮结晶后的果浆继续降温，果浆中的水分和已形成的冰晶体沿冷冻浓缩罐的传热面和导热板进行渐进层状结晶，当冷冻浓缩罐内果浆温度降到‑12℃至‑16℃，全部果浆冻结，停止降温；d.将步骤c冻结果浆保温静置2～3小时，从罐顶充入氮气或二氧化碳使冷冻浓缩罐内保持正压，罐内温度控制在0℃以下，由罐体底出汁阀放出澄清的浓缩果汁；e. 将步骤d分离果汁后冻结冰体由罐体底部加热套加热融化，融冰水和果肉残渣由罐底出渣阀排出；f.重复步骤b至e 1～4次，得可溶性固形物含量为45%～55%澄清浓缩果汁。

【技术特征摘要】
1.一种澄清浓缩果汁的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备而成：a.取鲜果果浆，真空吸入冷冻浓缩罐，加入水解酶酶解；b.将步骤a的酶解果浆在搅拌下逐渐降温至0℃以下，当温度降至-5℃至-7℃，停止搅拌，完成悬浮结晶；c.将步骤b悬浮结晶后的果浆继续降温，果浆中的水分和已形成的冰晶体沿冷冻浓缩罐的传热面和导热板进行渐进层状结晶，当冷冻浓缩罐内果浆温度降到-12℃至-16℃，全部果浆冻结，停止降温；d.将步骤c冻结果浆保温静置2～3小时，从罐顶充入氮气或二氧化碳使冷冻浓缩罐内保持正压，罐内温度控制在0℃以下，由罐体底出汁阀放出澄清的浓缩果汁；e.将步骤d分离果汁后冻结冰体由罐体底部加热套加热融化，融冰水和果肉残渣由罐底出渣阀排出；f.重复步骤b至e1～4次，得可溶性固形物含量为45%～55%澄清浓缩果汁。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯作山，热合曼艾位，郑峰，白羽嘉，郑万才，段继华，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65