一種多級膜并行生產(chǎn)甘蔗濃縮汁及甘蔗飲用水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多級膜并行生產(chǎn)甘蔗濃縮汁及甘蔗飲用水的方法，屬于食品加工
技術(shù)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 甘蔗不僅是制糖的原料，還是亞熱帶及熱帶特有的一種水果。其汁液豐富，含糖 量高，味感清甜，廣受人們的喜愛。并且甘蔗還有具有清熱解毒、生津止渴、和胃止嘔、滋陰 潤燥等功效，是生產(chǎn)飲料的優(yōu)質(zhì)原料。目前，用甘蔗汁做成飲料的方法主要有兩種：一種是 直接榨取甘蔗汁配制成飲料；另一種是先將甘蔗加工成甘蔗濃縮汁，然后用濃縮汁配制成 飲料。受資源和原料的限制，飲料加工企業(yè)不可能都能直接榨取甘蔗汁配制成飲料，目前 絕大多數(shù)企業(yè)都是以甘蔗濃縮汁為原料來生產(chǎn)甘蔗汁飲料。而目前公開的報導(dǎo)中，甘蔗濃 縮汁的品質(zhì)都未能滿足高端客戶的要求，宄其原因主要是生產(chǎn)方法的問題。如發(fā)明專利CN 103330250 A所述，發(fā)明人將甘蔗依次經(jīng)過榨汁、預(yù)滅菌及滅酶、離心去微粒、酶解、超濾、 濃縮、滅菌七個具體技術(shù)步驟加工出甘蔗濃縮汁。這種方法雖然能夠加工出濃度較高的甘 蔗濃縮汁，從而有利于節(jié)省運(yùn)輸及儲藏的成本，但是仍存在較多不足之處：（1)將甘蔗壓榨 出汁后再滅酶，且滅酶溫度較高（95~KKTC )，極易造成甘蔗汁中熱敏性物質(zhì)分解，如：甾 醇、烷醇以及多酚等，從而導(dǎo)致甘蔗汁中營養(yǎng)成分及風(fēng)味物質(zhì)的損失；（2)超濾澄清之前要 經(jīng)過離心和酶解兩道較為繁瑣的工序，能耗高，并且甘蔗汁中含有較多微生物生長所需的 營養(yǎng)物質(zhì)，再加上酶解時間較長（60~90min)，極易染菌，會引起甘蔗汁變質(zhì)；(3)蒸發(fā)濃 縮的溫度較高（一效蒸發(fā)的溫度接近90°C )，再加上蒸發(fā)過程的霧沫夾帶作用，會導(dǎo)致甘蔗 汁中的芳香物質(zhì)損失較大；(4)熱殺菌的熱負(fù)荷會導(dǎo)致甘蔗汁中風(fēng)味物質(zhì)和營養(yǎng)成分的破 壞，從而影響甘蔗汁的品質(zhì)。還有較多相關(guān)專利報道，如：92108796. 9、CN 101985666 A、CN 103734838 A以及CN 104273618 A等，都或多或少存在與上述發(fā)明專利類似的問題。
[0003] 甘蔗中含有70%~80%的水分，在甘蔗濃縮汁加工過程中為了減少運(yùn)輸及儲存 的成本，必須除去甘蔗汁中的部分水分。這些水分是甘蔗植株中的原水，里面含有較多對人 體有利的自由基。如能將這部分水分充分利用加工成飲用水，不僅能豐富飲用水的資源，也 能提高甘蔗的附加值。目前，不管是果蔬汁加工企業(yè)，還是制糖企業(yè)，都是將從甘蔗中提取 出的水分直接排到廢水池中，這種方法不僅增加了末端廢水處理的壓力，更是對水資源的 極大浪費。為了豐富飲用水資源、提高甘蔗產(chǎn)業(yè)附加值，在發(fā)明專利CN 103936213 A中，發(fā) 明人將甘蔗依次經(jīng)過壓榨出汁、蒸發(fā)冷凝、活性炭（或石英）處理、超濾澄清、反滲透純化、 滅菌等技術(shù)步驟后得到瓶裝飲用水。這種方法雖然使得甘蔗中的水分能夠得到充分利用， 但是發(fā)明人將甘蔗中的水分提取出來后并未提及剩余甘蔗汁的處理方式，如果只把甘蔗中 的水分提取出來，而對甘蔗汁中有效的成分并未加以利用，實是對甘蔗資源的極大浪費，近 乎殺雞取卵；并且發(fā)明人對飲用水采用的臭氧法、紫外輻射法或者是二氧化氯法殺菌，這些 殺菌方式不僅會破壞甘蔗水中一些對人體有利的自由基，少量的殺菌劑殘留在水中還會對 人體有一定的副作用。在發(fā)明專利CN 101798148 A中，發(fā)明人以甘蔗糖廠的一效、二效汽 凝水為原料，經(jīng)過超濾除雜、納濾澄清、反滲透純化及滅菌等技術(shù)步驟后，得到甘蔗飲用水。 這種方法雖然在將甘蔗中的水分提取出來加工成飲用水的同時又將甘蔗中的糖分能夠提 取出來，但是一效、二效的汽凝水來自澄清后的甘蔗汁，而甘蔗汁澄清過程中加入了較多的 化學(xué)試劑作為澄清劑，如：石灰、SO 2、磷酸以及聚丙烯酰胺等，這樣得到的水分勢必也會破 壞甘蔗水中對人體有利的自由基，甚至?xí)埩羯倭繉θ梭w有害的化學(xué)物質(zhì)，尤其是合成聚 丙烯酰胺的單體（丙烯酸），是一種致癌物。
[0004] 因此，提供一種甘蔗濃縮汁的加工方法及裝置，使得產(chǎn)品質(zhì)量更好、生產(chǎn)效率更 高、成本更低，并且能夠充分利用從甘蔗中提出的水分，將其加工成高品質(zhì)的飲用水，增加 甘蔗的附加值，是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種多級膜并行生產(chǎn)甘蔗濃縮汁及甘蔗飲用水的方法，解決 了傳統(tǒng)的甘蔗濃縮汁加工過程中因滅酶、蒸發(fā)、滅菌等工序引起甘蔗汁營養(yǎng)成分以及風(fēng)味 物質(zhì)損失的技術(shù)問題，并將甘蔗中的原水提取出來，加工成高品質(zhì)的飲用水，從而提高了甘 蔗的附加值。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0007] -種多級膜并行生產(chǎn)甘蔗濃縮汁及甘蔗飲用水的方法，包括下述具體技術(shù)步驟：
[0008] (1)燙漂滅酶：挑選新鮮成熟的甘蔗，剔除腐爛病蟲的原料，將甘蔗切成段，并將 甘蔗表皮清洗干凈；然后將甘蔗送入夾層鍋中，加水煮沸3~5min，得到滅酶甘蔗；
[0009] (2)壓榨提汁：將滅酶甘蔗送入甘蔗壓榨機(jī)中壓榨出汁，得到甘蔗初榨汁；
[0010] (3)粗過濾：將甘蔗初榨汁經(jīng)過孔徑為50. 0~150. 0 ym的臥螺式離心機(jī)過濾，得 到粗濾甘蔗汁；
[0011] (4)第一陶瓷膜超濾澄清：以膜孔徑為0. 05~0. 10 ym的第一陶瓷超濾膜對粗濾 甘蔗汁進(jìn)行超濾澄清，得到濁度小于1.0 ONTU甘蔗澄清汁；
[0012] (5)有機(jī)納濾膜濃縮：以截留分子量為200~500Da的有機(jī)納濾膜對甘蔗澄清汁 進(jìn)行濃縮，得到納濾濃縮液以及納濾清液；
[0013] (6)第二陶瓷膜超濾除菌：以膜孔徑為0. 01~0. 02ym的第二陶瓷超濾膜對納濾 濃縮液進(jìn)行超濾除菌，即可得到除菌甘蔗濃縮汁；
[0014] (7)甘蔗濃縮汁無菌灌裝：將除菌甘蔗濃縮汁在無菌灌裝室中進(jìn)行無菌灌裝，即 可得到甘蔗濃縮汁；
[0015] (8)有機(jī)反滲透膜純化：以截留分子量為IOODa的有機(jī)反滲透膜進(jìn)一步純化納濾 清液，得到反滲透清液；
[0016] (9)第三陶瓷膜超濾除菌：以膜孔徑為0. 01~0. 02ym的第三陶瓷超濾膜對反滲 透清液進(jìn)行超濾除菌，得到除菌甘蔗飲用水；
[0017] (10)甘蔗飲用水無菌灌裝：將除菌甘蔗飲用水在無菌灌裝室中進(jìn)行無菌灌裝，即 可得到甘蔗飲用水。
[0018] 步驟⑴所述的切成段的甘蔗長度為20~40cm。
[0019] 步驟（2)所述的甘蔗壓榨機(jī)為三輥式甘蔗壓榨機(jī)。
[0020] 步驟（4)、步驟（6)以及步驟（9)所述的陶瓷膜超濾的操作參數(shù)為：跨膜壓差為 0? 10 ~0? 30MPa，膜面流速為 4. Om/s ~5. Om/s。
[0021] 步驟（5)所述的有機(jī)納濾膜的操作壓力為I. 0~3. OMPa，膜面流速為3. Om/s~ 5. Om/s ;納濾濃縮液的錘度為30. 0~35. 0° Brix。
[0022] 步驟⑶所述的有機(jī)反滲透膜的操作壓力為1. 5~4. OMPa，膜面流速為3. Om/s~ 5. Om/s 〇
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備的有益效果：
[0024] (1)在甘蔗濃縮汁加工過程中不添加任何化學(xué)試劑和食品添加劑，保證了食品的 綠色安全性。另外，在甘蔗濃縮汁澄清及除菌過程采用了陶瓷膜超濾澄清及除菌，由于陶瓷 膜上結(jié)垢造成的膜阻力較小，因此陶瓷膜過濾甘蔗汁的膜滲透通量較大，且陶瓷膜通量衰 減速度慢，可維持較高的膜通量過濾，從而延長膜清洗周期和減少膜清洗頻率。
[0025] (2)在甘蔗濃縮汁加工過程中，無需傳統(tǒng)果蔬汁加工中酶解、離心等繁瑣的工序， 生產(chǎn)工藝流程短、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、一次性投資成本低，生產(chǎn)時間短，可避免傳統(tǒng)的甘蔗濃縮 汁加工過程因時間較長而引起甘蔗汁營養(yǎng)成分以及風(fēng)味物質(zhì)的損失。
[0026] (3)在甘蔗濃縮汁除菌工序中，選取膜孔徑小于細(xì)菌（或孢子）直徑的陶瓷超濾膜 過濾除菌，陶瓷膜殺菌屬于冷殺菌技術(shù)，避免了傳統(tǒng)果蔬汁加工工藝中因熱殺菌引起甘蔗 汁中熱敏性物質(zhì)分解以及風(fēng)味物質(zhì)和營養(yǎng)成分損失。
[0027] (4)采用燙漂滅酶的方式，燙漂滅酶能在甘蔗未壓榨出汁之前就能滅活甘蔗中的 氧化酶，相對于將甘蔗壓榨出汁后再滅酶，燙漂滅酶能不僅能更好地保持甘蔗中原有的風(fēng) 味物質(zhì)和營養(yǎng)成分，還能更好地防止甘蔗濃縮汁加工過程酶促褐變的產(chǎn)生。
[0028] (5)采用膜分離技術(shù)濃縮甘蔗汁，在常溫下即可進(jìn)行，防止了傳統(tǒng)甘蔗濃縮汁加工 過程因蒸發(fā)濃縮導(dǎo)致甘蔗中熱敏性物質(zhì)分解以及風(fēng)味物質(zhì)通過揮發(fā)和霧沫夾帶損失的技 術(shù)問題。
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