滤去橘子汁的苦味

来源:荣格

发布时间:2018年5月8日上午 10:05:15

橘子被榨取后,因为柠檬苦素的存在,导致橙汁发苦,这种被称为延迟发苦的问题,对柑橘行业造成了严重的经济问题。但科学发展已经帮助生产商解决了这一问题。

在中国的传统中,橘子被视为好运的象征。这可能是因为它在健康方面的优势,因为高浓度的维生素C中和了容易导致慢性疾病如癌症、心脏病等的自由基。但是,橘子的甜味不只源自好运,更是因为好的化学科学的帮助。滤去橘子汁的苦味

20世纪初,橘子主要作为新鲜水果而食用。1916年,加利福尼亚的种植园主因为橘子产量过高,橘子汁开始流行,从此以后,成为了全球饮料行业的关键一分子。
但是,橘子汁那个时候并不是甘美的饮料。橘子汁整个商业化历史过程中的最大问题是如何控制味道,因为随着时间的推移,橘子汁会丢失味道,甚至可能太苦。造成脐橙发苦的主要原因是柠檬苦素。
事实上,之所以产生令人不快的味道,是因为食品加工导致组分热降解。事实上,完整的水果不含有柠檬苦素。
延迟的苦涩
各类柑橘因柠檬苦素而造成的苦味一般被成为延迟苦味,是全球柑橘行业最大的问题。事实上,引起果汁难喝的只是很少量的化合物。
虽然个体之间对柠檬苦素的敏感性有差异,但只要其含量达到万分之五(5ppm),人们就会感到橘子汁发苦当其浓度高达10 ppm或更高时,就变得难喝了。但是,果实组织中非水溶部分含有无苦味的柠檬苦素类似物前体柠檬苦素 A-环内酯,并且在制备后转移到果汁中,在酸性条件下,转化为柠檬苦素。
本世纪后半叶的科学进步使橘子生产商得以通过诸如去掉柠檬苦素而改变果汁的口味。今天,的橘子汁的年产量估计达到17亿升,相当于680个奥运会游泳池那么大小,并已经成为饮料领域中非常受欢迎的品类,因为橘子汁被消费者认为是“健康的”。
 
树脂塔去除苦味
那么,橘子汁是怎样生产出来的,苦味的问题又是如何解决的呢?首先,收获后的橘子运到加工厂,在那里进行洗涤、筛选,然后压榨成果汁。柑橘类果汁有天然的苦味成分,如柠檬苦素和柚皮苷,而去除这些苦味分子口感和保质期内品质稳定的重要保障。
在压榨过程中,橘子皮将苦味发散到果汁中,所以在装瓶和商业化之前,果汁通过树脂塔来去除苦味。
 
离子交换树脂技术被用来优化这个去除过程。高分子吸附树脂,如陶氏Amberlite FPX66,有助于通过疏水相互作用去除橘子之中的苦味。超滤能使柑橘果肉浆围绕在树脂的周围,热的稀释液反应生成碱性,去除柠檬苦素,并将树脂准备好再次使用。 
从柠檬汁中去除柠檬酸的早期工作可以追溯到1960年,那时候,在实验基础上对电渗析进行了尝试。还尝试了其它方法,但收效甚微。如今,果汁净化呈现了多样化,以不同方式为生产商和客户提供了服务。
 
从废水的净化到选择性吸附苦味化合物,陶氏水及流程解决方案中的离子交换技术对果汁和饮料工业作出了重要贡献。这些技术使果汁供应商提高产品质量和原料产量成为可能性。此外,果汁产品和相关饮料产品也变得可口,给消费者的价格也合理。
 
陶氏水及流程解决方案是全球可持续水分离及纯化技术的领军企业,其产线、专业水平和全球分布允许其支持复杂的生产过程,或者只生产美味的橙汁。
 
过滤洁净的果汁可有效保护质量、延长保质期和保持风味。许多过滤步骤对果汁品质都很重要。过滤器用于清除沉淀物、澄清果汁、减少有机体(包括腐败有机体)的数量、保护储存罐储存的产品,甚至生产中试用的过滤用流程气体。
 
果汁生产中的过滤
原料汁有很高的颗粒和有机物含量,即便在整批过滤之后。图中所示的筒式过滤器用于去除可能对产品质量和安全产生不利影响的微粒和生物体。
滤去橘子汁的苦味
特别令人关注的是已知能在热处理中存活并常见于某些果汁加工工艺中的生物体。生物如“嗜酸嗜热菌”,或者TAB,尤其是脂环酸芽孢杆菌物种,存在于天然水果,并能耐受巴斯德氏杀菌。其它耐热的“扁平酸”生物可能和外部的配料一起进入流程。例如,糖可以成为芽孢杆菌、其它细菌和霉菌的孢子的载体。
 
去除沉淀物 
随着配料被添加到工艺中,沉淀物和其它悬浮颗粒的去除有助于控制产品质量。去掉多余的颗粒,澄清产品,减少可能产生异味的物质的含量。在图中标有“1”的部分是根据每种配料中的颗粒含量水平来选择的。利用介质进行深度过滤,过滤器只能去掉可见的颗粒(>20µm)或更小的颗粒(>5µm),具体根据工艺要求而定。
 
澄清
虽然沉淀物去除是制作清澄透明果汁产品很重要的第一步,但需要经过另一道关键的过滤工艺,以便进一步清除颗粒和微生物,这样才能获得澄清的果汁。用作最后澄清过滤器(标有“3”的部分)的孔径和介质的选择取决于果汁中颗粒的水平。直径为1微米或3微米的深度介质可能比较合适。一些生产商可能会选择亚微米级的深度过滤介质。在这个阶段通常不使用膜过滤器。
 
滤去橘子汁的苦味
减少微生物和微细颗粒的过滤
可能会有许多不同的细菌和霉菌进入这个过程,但是所有这些都可以通过膜过滤器在包装之前去除。生物体可以从两个方向进入瓶子:水本身会携带生物体,即便是来自地下的矿泉水也含有细菌;瓶子也会携带环境中或漂洗瓶子用水中的生物。
 
图中标有“6”的部分所在位置是为了在包装前捕捉绝大多数,尽管不是全部,产品中所含水分或包装容器漂洗用水中的全部微细颗粒和生物。过滤器通常是孔径为0.45µm~0.65µm的膜过滤器。这些过滤器可以捕捉大量的生物,防止关键的终端过滤器负荷过大,并过早受到污染。
 
灭菌过滤
在果汁包装好之前的最后一道过滤器将去除掉最终产品和用于漂洗容器的水中的腐烂微生物。最终,如果过滤器选择是正确的,就会得到味道和颜色是消费者希望的清澈透明的果汁。关键是过滤器的选择,要能让风味物质和色素通过,同时又能截住会造成产品腐败的细菌。
滤去橘子汁的苦味
 
最后一道工序用的过滤器是孔径为0.45µm或0.65µm的膜过滤器,虽然水过滤器可能有0.22µm孔径。产品用过滤器带有膜结构,可以捕捉细菌,但允许色素和风味元素通过。每个生产企业会根据测试结果和必须去除的生物体的性质,选择合适的过滤器。Critical Process Filtration公司与果汁生产商合作,以测试和验证过滤器的性能设计,并构建能以最具成本效益的方式生产最好和最安全产品的过滤系统。
 
储罐排气过滤器
配料在混合之前可以储存在罐中,最后的产品通常在包装前存放。过滤被当作污染控制的一个关键步骤,用于防止配料和最终产品受到来自从颗粒到环境内有机体的影响。对于果汁加工而言,排气过滤器起到了,防止灰尘、细菌和霉菌等空气污染物进入罐内并可能破坏产品的屏障作用。
 
疏水型膜过滤器被用于此过滤。膜的疏水性可以防止水滴聚集在膜上并致其润湿,从而阻碍空气流动并导致容器失效。通常会采用孔径为0.22μm的容器排气过滤器,因为它们能阻止细菌进入容器。
 
工艺气体过滤器
有时不允许有常规空气在最终包装中接触成品。如果氧气能促进不想要的有机体的生长,或者引起产品的氧化,从而影响口味质量,就会采用这种做法。会用工艺气体来代替正常的空气。常用工艺气体有氮气、二氧化碳或混合气体。随着容器被填满,在封装容器之前,会将工艺气体“毯子”注入容器中,置换掉空气。
 
工艺气体过滤器(标有“6”的部分)确保没有颗粒或细菌会被气体携带到容器中。在大多数设施中,会采用0.22µm的疏水型膜过滤器,以确保除去所有的细菌。
 
上图所示,随着配料被输送到最终混合和包装设备这一果汁加工流程中,过滤器的位置。配料也可以在设施内进行加工,这些流程中需要采用过滤器。Critical Process Filtration也可以帮助进行配料生产用的过滤器的系统设计。

 

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