一種澄清濃縮果汁的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種澄清濃縮果汁的制備方法，具體涉及一種利用冷凍法制備澄清 濃縮果汁的方法，屬于食品加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 果汁是新鮮水果經(jīng)挑選、清洗、榨出的水果汁液，含有豐富的維生素、礦物質(zhì)、碳水 化合物和膳食纖維，是水果中最有營養(yǎng)價值的部分，容易被人體吸收，在風味和營養(yǎng)上接近 于新鮮水果，素有"液體水果"之稱。果汁在發(fā)達國家是果品的主要加工形式和消費形式。 水果加工成濃縮果汁產(chǎn)品，體積和重量大幅降低，能夠有效地降低貯存和運輸成本，成為國 際貿(mào)易的主要水果加工產(chǎn)品。隨著我國人民生活水平的逐年提高，人民膳食結(jié)構(gòu)在逐漸發(fā) 生變化，不僅對果汁的需求顯著增加，且對果汁的品質(zhì)提出了更高的要求，天然、高質(zhì)量、健 康營養(yǎng)的純果汁和濃縮果汁需求增長超過20%，逐漸成為我國果汁消費的發(fā)展趨勢和方向。
[0003]目前制備濃縮果汁，尤其是制備澄清的濃縮果汁，一般在水果破碎打漿后要經(jīng)過 酶解、榨汁、過濾、澄清、濃縮等多個步驟才能完成，每個工序和步驟分別在不同設(shè)備中完 成，需要設(shè)備多、工藝流程和操作復(fù)雜，設(shè)備投資和運行成本高。對于打漿后果肉漿液粘稠 的果漿，如杏子漿、葡萄漿、甜瓜漿等，由于果漿粘稠，從果肉漿液中分離澄清果汁極其困難 和低效。
[0004] 真空加熱濃縮仍是目前普遍采用的果汁濃縮方法，由于加熱溫度高易導(dǎo)致果汁變 色、變味、營養(yǎng)成份損失；高真空度也導(dǎo)致果汁香氣成分的大量揮發(fā)損失，不能滿足消費者 對果汁營養(yǎng)、色澤和特色風味品質(zhì)的需求。
[0005] 冷凍濃縮技術(shù)是利用果汁中冰與水溶液之間固液相平衡的一種濃縮方法，將溫度 降至果汁的冰點以下，使水分以冰晶形式從果汁中除去，從而提高果汁濃度。由于冷凍濃縮 是(TC以下進行，能很好地保持原果的營養(yǎng)價值和特色風味品質(zhì)。理論上，每蒸發(fā)Ikg水，需 要供給熱量2355kJ，而使Ikg水結(jié)冰只需要移去334kJ的熱量，以此計算冷凍濃縮耗能只 為加熱蒸發(fā)濃縮的1/7,具有顯著的節(jié)能降耗特點。冷凍濃縮過程對果汁中的微生物還有很 好的抑殺作用。
[0006] 水分結(jié)晶是果汁冷凍濃縮的主要步驟，按水分結(jié)晶方式可將冷凍濃縮分為漸進層 狀結(jié)晶濃縮和懸浮結(jié)晶濃縮。
[0007] 漸進層狀結(jié)晶冷凍濃縮法由于冰晶在冷卻面（換熱面）上產(chǎn)生和生長加厚，水中 的溶質(zhì)被排除在冰晶之外的液相中，使液相中溶質(zhì)濃度增加而實現(xiàn)濃縮。此方法的最大的 優(yōu)點是形成一個整體的水分凍結(jié)層，冰晶體大且固液界面較小，濃縮汁與冰晶分離時較易 于操作。然而，漸進層狀結(jié)晶是在換熱面上形成凍結(jié)冰層，隨著冰層逐漸增厚，傳熱效率迅 速降低，水分凍結(jié)速率會越來越慢；尤其是隨著設(shè)備容積增加，傳熱比表面也會減小，因此， 提高結(jié)晶過程中傳熱速率是實現(xiàn)這一冷凍濃縮方法應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵。漸進層狀結(jié)晶會在設(shè) 備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，如罐壁、換熱盤管等表面形成較厚凍結(jié)冰層，不僅清理困難，而且融冰還 是一個高耗能過程，成為該項技術(shù)實際應(yīng)用的又一技術(shù)關(guān)鍵。因此，漸進層狀結(jié)晶冷凍濃縮 還難以在實際生產(chǎn)中應(yīng)用。
[0008] 懸浮結(jié)晶冷凍濃縮法是利用懸浮分散于果汁中的冰晶生長，再經(jīng)過冰晶與果汁 分離實現(xiàn)果汁濃縮。由于溶液中產(chǎn)生了大量的懸浮的細小冰晶，單位體積果汁內(nèi)的冰晶比 表面積很大，能夠迅速地形成純度較高冰晶體，這是該冷凍方式的優(yōu)點。但其工藝過程要 經(jīng)過果汁換熱過冷、結(jié)晶罐冰晶生長、果汁與冰晶離心或壓榨分離、冰晶殘留果汁清洗等操 作，且分別在不同設(shè)備中完成，設(shè)備和配套設(shè)施多，工藝流程和操作復(fù)雜，投資及運行成本 高，過多的操作環(huán)節(jié)增加了微生物污染的機會，制約了該項技術(shù)在一般生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)用。
[0009] "一種果汁的冷凍濃縮方法"（公開號為CN101991157B)，公開了一種果汁的冷 凍濃縮方法，其方法是將果汁裝入30kg塑料桶，置于低溫冷庫中，降溫至-18°C或-18°C以 下冷凍1天至徹底結(jié)冰，取出自然解凍至解凍完全，并在解凍過程中取出不同濃縮的果汁。 該方法是一種漸進層狀結(jié)晶方法，受制冷方式的限制，只能小批量制作濃縮果汁，由于凍結(jié) 果汁從自然解凍至解凍完全，水分不是以冰晶體的形式分離去除，最終還需要借助于薄膜 熱濃縮的方式除去水分，不能體現(xiàn)冷凍濃縮的低溫除水優(yōu)勢。
[0010] 專利"超聲協(xié)同養(yǎng)晶的果汁冷凍濃縮方法與設(shè)備"（授權(quán)公告號CN101664214B)， 公開了一種超聲協(xié)同養(yǎng)晶的果汁冷凍濃縮方法與設(shè)備，除了在養(yǎng)晶罐中增加了超聲波發(fā)生 器，以加速晶核形成和冰晶體生長外，其工藝流程仍然不能擺脫一般懸浮結(jié)晶的操作。
[0011] 專利"一種界面漸進冷凍濃縮方法"（授權(quán)公開號CN100450572C)公開了一種利 用封閉式熱泵循環(huán)技術(shù)的界面漸進冷凍濃縮方法。該方法從能量利用上對濃縮裝置作了改 進，以提高對冰結(jié)冰體中"冷源"的利用，并未解決漸進層狀結(jié)晶中存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種簡捷高效、易操作、低 成本的澄清冷凍濃縮果汁的制備方法。
[0013] 本發(fā)明將水果破碎打漿制備的果漿直接送入冷凍濃縮設(shè)備，先進行懸浮結(jié)晶，不 分離冰晶體，再直接進行漸進層狀結(jié)晶，直到全部果漿凍結(jié)，利用凍結(jié)冰晶顆粒構(gòu)成的過濾 床層，將果漿中的果肉等懸浮顆粒有效地阻滯在冰層中，析出并獲得澄清且被濃縮的果汁。 本發(fā)明省去了常規(guī)澄清果汁生產(chǎn)所必需的榨汁、過濾、澄清等工序，而且由果漿到制備澄清 的濃縮果汁均在單一的冷凍濃縮設(shè)備中完成，該方法具有設(shè)備占用少、工藝流程和操作簡 捷、投資和運行費用低、高效節(jié)能降耗等技術(shù)特點。
[0014] 本發(fā)明提供一種澄清濃縮果汁的制備方法，是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： a. 取鮮果果漿，真空吸入冷凍濃縮罐，加入水解酶酶解； b. 將步驟a的酶解果漿在攪拌下逐漸降溫至0°C以下，促進果漿中懸浮冰晶體的形成 和生長，當溫度降至-5°C至_7°C，完成懸浮結(jié)晶，停止攪拌； c. 將步驟b含有大量懸浮冰晶體的果漿繼續(xù)降溫，果漿中的水分和已形成的冰晶體 沿冷凍濃縮罐的傳熱面和導(dǎo)熱板進行漸進層狀結(jié)晶，當冷凍濃縮罐內(nèi)果漿溫度降到_12°C 至-16°C，全部果漿凍結(jié)，停止制冷； d. 將步驟c凍結(jié)果漿保溫靜置2~3小時，由罐頂部進氣閥充入氮氣或二氧化碳使冷 凍濃縮罐內(nèi)保持正壓，罐內(nèi)溫度控制在(TC以下，由罐體底出汁閥放出澄清的濃縮果汁； e. 將步驟d分離果汁后凍結(jié)冰體由罐體底部加熱套加熱融化，融冰水和果肉殘渣由 罐底出渣閥排出。
[0015] 步驟a的鮮果果漿是新鮮水果經(jīng)破碎打漿未進行榨汁或未分離果肉的水果漿液。
[0016] 步驟a的冷凍濃縮罐為不銹鋼材質(zhì)的圓柱狀罐體；冷凍濃縮罐體的側(cè)壁和罐體底 部分別設(shè)置彼此獨立的夾套，分別通入制冷介質(zhì)和加熱介質(zhì)，用于對罐內(nèi)物料降溫和加熱。
[0017] 步驟a的冷凍濃縮罐內(nèi)的側(cè)壁上垂直、徑向焊接多塊不銹鋼導(dǎo)熱板，根據(jù)導(dǎo)熱板 的數(shù)量和大小，可增加罐內(nèi)換熱面積6~20倍，使傳熱均勻，提高傳熱效率，并為漸進層狀 結(jié)晶提供更大的水分結(jié)晶凍結(jié)表面。
[0018] 步驟b的果漿為懸浮結(jié)晶階段，冷媒溫度與罐內(nèi)果漿溫度保持在-3°c至-5°c的溫 差，并利用攪拌使傳熱迅速均勻，避免或減少漸近層狀結(jié)晶。
[0019] 步驟c的果漿為漸近層狀結(jié)晶階段，傳熱阻力大，將冷媒溫度降低至_20°C 至-25°C，冷媒與罐內(nèi)果漿溫度保持在10°