果汁超滤膜过滤澄清除杂技术

1、果汁及果汁饮料的定义

果汁是指采用机械方法将水果加工制成未经发酵, 但能发酵的汁液,具有原水果果肉的色泽、风味和可溶性固形物含量或在浓缩果汁中加入果汁浓缩时失去的天然水制成的具有原水果果肉的色泽风味和可溶性固形物含量的制品。

浓缩果汁:是采用物理方法从果汁中除去一定比例的天然水分制成的具有果汁应有特征的制品。

果汁饮料:是在果汁或浓缩果汁中加入水、糖液、酸味剂等调制而成的清汁或浑汁制品。成品中果汁含量不低于10%。

水果饮料:是在果汁或浓缩果汁中加入水、糖液、酸味剂等调制而成的清汁或浑汁制品。成品中果汁含量不低于5%。

2、果汁传统生产工艺

浆果挑选→清洗→预煮→酶解→打浆→振动过滤→澄清→离心分离→护色暂存→双联过滤→调配→过滤→均质→真空脱气→杀菌→灌装→贴标→喷码→入库 → 浓缩→真空脱气→杀菌→灌装→贴标→喷码→入库

护色：与制品中某些成分作用，使制品呈现良好的色泽，果汁常用护色剂有抗坏血酸，异抗坏血酸，柠檬酸；

调配：实现产品不同批次的一致性,提高果蔬汁产品的风味、色泽、口感、营养和稳定性等；

均质：混浊汁与带肉饮料需要均质处理,使果蔬汁中的悬浮果肉颗粒进一步破碎细化,大小更为均匀, 同时促进果肉细胞壁上的果胶溶出, 果胶均匀分布于果蔬汁中, 形成均一稳定的分散体系。

脱气：减少或避免果蔬汁的氧化,减少果蔬汁色泽和风味的破坏以及营养成分的损失,防止马口铁罐的氧化腐蚀,避免悬浮颗粒吸附气体上浮, 以及防止灌装和杀菌时产生泡沫。脱气的方法有真空脱气、气体置换脱气、加热脱气、化学脱气以及酶法脱气等五种。

浓缩：果蔬汁浓缩主要有以下三种

①真空浓缩法：減压条件下使果蔬汁中的水分迅速蒸发,浓缩时间很短,保证果蔬汁质量,浓缩温度一般为25℃-35℃,不宜超过40℃,真空度为710毫米。

②冷冻浓缩法:将果蔬汁进行冷冻处理, 当温度达到果蔬汁的冰点时果蔬汁中的部分水呈冰晶析出,果蔬汁浓度得到提高,果蔬汁的冰点下降,当继续降温达到果蔬汁的新冰点时形成的冰晶扩大，如此反复由于冰晶数量增加和冰晶的扩大,浓度逐渐增大,及至其共晶点或低共溶点温度时,被浓缩的溶液全部冻结,果蔬汁的冷冻过程为：果蔬汁→冷却→结晶→固液分离→浓缩汁

与真空浓缩法相比,冷冻浓缩法避免了热和真空的作用,没有热变性,不发生加热臭, 芳香物质损失极少,产品的质量远远高于真空浓缩的产品,其次热量能耗少。

冷冻浓缩的主要缺点是:浓缩后产品需要冷冻贮藏或加热处理,浓缩分离过程中会造成果蔬汁的损失,浓度高、黏度大的果蔬汁不容易分离,冷冻浓缩受到溶液浓度的限制,浓缩浓度不超过55oBx。

③反渗透法:用于果蔬汁的预浓缩,与蒸发浓缩相比,反渗透浓缩优点是:不需加热,在常温下浓缩,不发生相变,挥发性方香成分损失少,在密闭管道中进行,不受氧气的影响,节能,反渗透需要与超滤和真空浓缩相结合才能达到理想的效果, 其过程为：混浊汁→粗滤→超滤→澄清汁→反渗透→浓缩汁→真空浓缩→浓缩汁。

杀菌：广泛采用高温短时杀菌（HTST）和超高温杀菌（UHT）。对pH＜3.7的高酸性果汁采用高温短时杀菌方法, 一般温度为95℃, 时间为15-20秒；而对于pH＞3.7的果蔬汁,采用超高温杀菌方法,杀菌温度为120℃-130℃,时间为3-6秒。

灌装：在果蔬汁加工生产中,一般采用热灌装、冷灌装和无菌灌装等三种方式。无菌热灌装：PET（聚对苯二甲酸乙二酯合成纤维）瓶、康美包、利乐包；无菌冷罐装：玻璃瓶、直立袋、屋顶包、佳必爽、PET瓶。

3、果汁传统澄清过滤设备及存在问题

3.1果汁传统澄清过滤设备
硅藻土过滤、自然沉降、高速离心分离、滤芯过滤、絮凝剂沉淀

3.2存在的问题
（1）只能去除大颗粒杂质，做到暂时澄清；
（2）产生混浊和沉淀，严重影响产品外观和质量；
（3）频繁更换过滤材料，生产运行成本高；
（4）设备占地面积大，工序繁多；
（5）操作繁琐，工人劳动强度大，效率低；
（6）容易堵塞，过滤流量衰减快，清洗频率高；
（7）生产连续性差，质量控制难度大。

4.膜分离工艺在果汁中的应用

4.1膜分离过滤、浓缩工艺

果汁调配液(清汁)→预处理系统→储罐→超滤膜过滤 → 中转罐→灭菌→灌装→
果汁调配液(清汁)→预处理系统→储罐→超滤膜过滤 →反渗透膜浓缩→真空浓缩→浓缩汁→ 中转罐→灭菌→灌装→

4.2膜分离超滤膜过滤工艺优势
（1）超滤膜过滤效果稳定、产品品质好
    膜系统过滤效果稳定，过滤精度高，滤后果汁无任何肉眼可见浑浊物，滤液清亮、无后浑浊，且果汁中风味物质没有任何损失，果汁色值稳定，可有效避免褐变现象，在提高了产品质量的同时延长了产品的保质期。
（2）使用寿命长、再生性能强
    膜系统使用寿命长，可恢复性能好，抗微生物污染能力强，能长时间维持较高的渗透通量和截留率。
（3）低能耗、低运行成本、操作维护简便
    工艺流程简洁，缩短生产周期，有效降低劳动强度和生产成本15-50%，提高生产效率，前期投入不到一年时间即可回收回来。
（4）全自动控制系统
    根据客户需要，可将控制系统设计为完全采用触摸屏进行现场控制，PLC编程器和变频器优化组合，进行系统数据集成处理，在线监控重要操作参数，有效避免人工误操作现象的产生。
（5）设计先进、品质优良
    系统设计科学合理，占地面积少，可实现连续性工业化生产。设备材质全部采用食品卫生级SUS304抛亮光不锈钢，符合QS认证。