膜浓缩技术与真空冷冻干燥在茶饮料中的应用.pdf

膜浓缩技术与真空冷冻干燥在茶饮料中的应用 张远志 大闽食品(漳州)有限公司 漳州 363000 摘要 膜浓缩与真空冷冻干燥应用于茶饮料工业中,与传统工艺方法比较,解决了茶饮料中冷后浑、沉淀、混浊等 缺陷。 关键词 膜浓缩 真空冷冻干燥 茶饮料 冷后浑 茶饮料在日本、台湾地区已有10多年的 时间,而且竞争激烈,我国工业化生产尚在初 级阶段,在未来几年内茶饮料将会有很大发 展,速溶茶作为茶饮料的主剂,将会有越来越 多的厂家接受并应用,当然茶饮料中的沉淀混 浊及冷后浑这些缺陷必须解决,我公司参考国 内外速溶茶生产技术,围绕如何降低香气、滋 味、色泽的劣变,以及解决沉淀混浊,冷后浑 现象,研究开发了以膜浓缩、真空冷冻干燥等 新技术相结合的工艺流程。 1 工艺流程 我公司工艺 茶叶 浸提 粗滤 精滤 超滤 反渗透浓缩 冻结 真空冷冻干燥 检验包装 传统工艺 茶叶 浸提 粗滤 | | 精滤 真空浓缩 喷雾干燥 | 检验包装 我公司的工艺流程经过一年多的调查研 究,多方请教及合作,确定了茶饮料的生产 工艺流程,选择了适合于茶的生物化学及生 产高品质速溶茶的设备。膜浓缩避免了其它 浓缩法的高温、相变,而超滤则可以解决沉 淀混浊及冷后浑现象,同时超滤又为反渗透 膜浓缩作准备,去除了茶汁中的大分子,如 去除蛋白质等。超滤后茶汁浊度接近于零, 这些都对保持茶的香气、滋味、色泽有直接 影响。同时真空冷冻干燥是低温、缺氧、避 光的条件下进行的,极好地保存了茶的香 气,避免了其它方法的高温蒸发及氧化。本 工艺流程同时又以HACCP及GMP为安全 保证,从浸提用水,浸提时间和温度,超 滤、反渗透的参数等方法入手,对解决茶饮 料中的沉淀混浊、冷后浑起到了很大作用。 2 反渗透膜浓缩 211 原理 水通过半透膜从一种溶液向另一种较浓 31 第1卷第2期 Vol11 No12 饮料工业 Beverage Industry 199812 收稿日期 1998 - 03 - 14 改稿日期 1998 - 03 - 14 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 的溶液的自然流动为渗透,如果在浓溶液一边 加上适当的压力使渗透停止,当稀溶液向浓溶 液渗透停止时的压力称为溶液的渗透压,反渗 透是在浓溶液的一边加上比自然渗透压更高的 压力,扭转自然渗透的方向,把浓溶液中的水 份靠压力压到半透膜的另一边,故称反渗透, 这种特定的半透膜为及渗透膜。 浓溶液 稀溶液 浓溶液 稀溶液 当P = P0时 渗透平衡 当P P0时 反渗透渗透 浓溶液越来越浓 茶汁属浓溶液,水为稀溶液,茶汁在反向 压力P作用下,其中的水份向稀溶液一边渗 透,这样茶汁中水份越来越少,即茶汁得到了 浓缩。 212 膜浓缩与真空浓缩相比有其无法比拟的 优越性 真空浓缩就是溶液在真空锅中,通过抽真 空加热使溶剂在真空状态下沸点降低从而在较 低温度下蒸发,使溶液浓度升高。 由于有加热及抽真空,将茶汁的香气逐渐 抽走,使香气严重损失。有的真空浓缩加上香 气回收装置,增加工艺设备,十分复杂。请参 见表1。 表1 反渗透膜浓缩与真空浓缩比较表 反渗透膜浓缩真空浓缩 无相变,水 水(压力差)有相变,水 蒸汽(蒸汽升温) 常温操作,勿需热源温度高,需要热源、抽真空系统 设备简单,占地面积小设备复杂,配套设备多,占地面积大 易操作,易控制 不易操作、控制,产品易在加热器表面结焦 膜易堵塞 茶汁香气在低温下损失小 香气即使在50 左右浓缩亦损失严重,有时会有不良气 味产生 茶汤原来色泽保持好,避免茶汤受热破坏茶汤原有色泽保持较差,绿茶则更差 3 真空冷冻干燥 311 原理 真空冷冻干燥就是先把物品(茶汁浓缩 液)速冻,然后在物品冻结的状态下,利用特 定的真空环境使物品中的水晶直接转化为气体 (即升华)的一种干燥方法。 让物品中的冰晶直接升华的条件是必须在 物质的三相点以下工作。水有三种状态,即: 固、液、气。 41 张远志:膜浓缩技术与真空冷冻干燥在茶饮料中的应用 第1卷第2期 Vol11 No12 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 当水的压力和温度达到一定条件时,水的 三种状态达到平衡,即冰、水、汽三态重合, 这点为三相点,即为图中A点。 在压力低于61015Pa时,从固态冰开始, 等压升温,固态冰可以直接转化为汽体,呈现 升华 现 象,真 空 冷 冻 干 燥 就 是 压 力 低 于 61015Pa特定真空条件下,配以合适的温度, 使物品中的冰晶直接升华的脱水干燥方法。 工作过程中,要求真空度很快达到升华压 力,保持升华压力于三相点,在升华过程中, 由于物品中热量不断被升华热带走,故在整个 升华过程中要供给升华热能,来维持升华温度 不变。所以在生产时,需根据物料温度,真空 度来确定实际情况使茶汁冰晶升华。由于在三 相点以下进行,避免茶汁固体融化、起泡,当 升华结束,整个过程物料温度不能超过50, 这样可以防止物料结焦等。我公司采用DF 2000型大型冷冻干燥设备ULVAC JAPAN , L TD为日本全套设备,冷冻干燥后的茶粉溶 解性好,茶味浓郁,且保存性好,可在通风干 燥、洁净无异味情况下放置两年以上。 A为三相平衡点 曲线B是冰与汽的临界线 曲线C是冰与水的临界线 曲线D是水与汽的临界线 312 真空冷冻干燥与喷雾干燥的对比 喷雾干燥就是物料溶液(茶汁浓缩液)通 过机械作用,进入干燥塔体后分散成很细的像 雾一样的微粒(以增大水份蒸发面积,加速干 燥过程 ) , 与热空气接触后,在一瞬间将大部 分水份除去。 具体对比情况请参见表2。 表2 真空冷冻干燥与喷雾干燥的比较 真空冷冻干燥喷雾干燥 水份升华 冰 汽水份瞬时蒸发 水 汽 物料温度 80 无烧焦,粘壁有粘壁,烧焦现象 电耗较大导热油炉供热,热效率低 间歇性干燥连续干燥,受热时间短,温度高 操作较复杂操作较简单 产品不易有夹杂物杂物易通过热风风管加热器进入产品 冷冻干燥过程是一个真空缺氧低温脱水过程,抑制氧化, 保持了物料营养成份、理化特性和生物活性,且保持了 原有的色、香、味, Vc含量达90 %以上 热空气中蒸发脱水,温度高,氧化严重,营养成份损失 较多,香气损失多,茶粉受热时间长,变化较多 成本较高成本较低 51 第1卷第2期 Vol11 No12 张远志:膜浓缩技术与真空冷冻干燥在茶饮料中的应用 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 4 茶粉适用于茶饮料工业的优点 具体情况见表3 表3 采用茶粉与采用茶叶生产茶饮料的对比表 茶粉生产茶饮料茶叶生产茶饮料 品质稳定品质稳定性稍差 可以大规模生产适用于中、小规模 省去了部分前处理工艺有前处理、浸堤等,品质较难控制 勿须考虑茶渣等副产品茶渣处理麻烦 原料运输方便原料须防潮、防水 贮存期长,占地面积小贮存期较短,占地面积大 5 总结 通过近一年来的生产实践,用此工艺生产的 速溶茶粉香气、滋味、色泽都有很好的保证,解 决了茶饮料的沉淀混浊、冷后浑等缺陷,产品已 被美国、日本等客户认可,适用于冰茶、暖茶、 奶茶、柠檬茶及纯茶汁饮料的生产。 参考文献 无锡轻工业学院,天津轻工业学院合编。食品工程原理,中 国轻工业出版社, 1993 , 233234 ; 440441 THE APPLICATION OF MEMBRANE CONCENTRATION AND VACUUM FREEZE DRYING IN THE PRODUCTION OF TEA BEVERAGES Zhang Yuanzhi Damin Food (Zhangzhou) Co. Ltd. Zhangzhou 363000 Abstract The processing technologies of membrane concentration and vacuum freeze drying in the tea beverage industry , compared with traditional technologies , solve the disadvantages of cool turbidity、 precipitation、turbiding in tea beverages. Key words Membrane concentration , Vacuum freeze drying , Tea beverage , Cool turdidity (上接第27页) 3 李玉振等译,食品科学手册编委会(日 ) . 食品科学手册, 轻工业出版社, 1989 4 凌关庭等编.食品添加剂手册(上、下册 ) , 化学工业出 版社, 1989 THE INFLUENCE OF SEVERAL THICKENERS ON THE STABILITY OF ORANGE JUI Jiang Fatang Zhao Keqin Hubei Institute of Engineering Wuhan 430068 Xiong Weidong Zhengzhou Institute of Light Industry Zhengzhou 450002 Abstract The authors studied the influence of arabic gum , xanthan gum (XG) , carboxymethyl cel2 lulose (CMC) on the stability of orange juice , and performed experiments on the relation of several thickener mixtures with the stability of orange juice。The results indicated that good stabilizing effect could be obtained with 0103 %XG, 0105 % CMC under th