果汁是由優質的新鮮水果制得的汁液,其風味佳美、營養豐富,深受廣大消費者的喜愛。但在傳統的加工中,尤其是多級真空蒸發方法濃縮果汁,能耗和生産成本高,風味物質和營養物質(尤其是維生素類和芳香類)損失嚴重,降低瞭(le)果汁的商品及營養價值。然而,随著(zhe)膜分離技術的發展,逐漸克服瞭(le)傳統加工工藝中的缺陷,成爲用於食品加工業中的新興技術。 近幾十年來,技術的工業化應用迅速發展,應用領域越來越廣。
是以高分子分離膜爲代表的一種新型的流體分離單元操作技術,是一種使用半透膜的分離方法,是在常溫下以膜兩側(cè)的壓力差或電位差爲動力,對雙組分或多組分溶質和溶劑進行分離、濃縮、純(chún)化和分級的方法。膜分離種類較多,如超濾(UF)、反滲透(RO)、滲透氣化(PV)等,具體機理各不相同,适用範圍也不一樣,各自具有不同的優缺點。其中,UF、RO膜技術是以壓力爲驅動力,通過功能性半透膜對液相物質進行濃縮、純(chún)化的分離技術;PV是通過高分子非多孔膜的兩側(cè)組分的蒸氣分壓差使液體混合物部分氣化,進行選擇性分離的膜分離過程。
超濾(UF)澄清果汁
澄清是果汁生産(chǎn)的首要環節。自1977年Heatherbell等人成功運用制得瞭(le)穩定的蘋果澄清汁後,超濾技術在果汁澄清、除菌和濃縮中的研究與應用發展很快。在果汁超濾過程中,涉及膜分離效益及其去污的問題。P. Rai[5]等人通過一系列阻力模型對mosambi果汁超濾過程中流量的降低進行量化研究。阻力對溶液流通量的作用體現在四個方面:膜壓力、吸附、孔堵塞和污垢阻力。設定跨膜壓力在276-552kPa及Reynolds值在(1.4-2.1)×105,實驗得到,吸附阻力是膜壓力阻力的60%;孔堵塞阻力在較高的Reynolds值時與膜阻力相當,在較低Reynolds值時是膜阻力的四倍;污垢阻力是膜阻力的六到十倍。
故在果汁澄清過程中,需要綜合考慮其工藝條件。澄清柑桔汁的UF工藝爲:操作壓力0.2MPa、溫度40℃、流速1m/s,經UF分離後柑桔汁的透過率爲82.04%,其中總糖、總酸、Vc的透過率分别達到98.65%、95.06%和88.50%;澄清山楂汁的UF工藝爲:採(cǎi)用一級一段循環式流程,物料溫度爲50℃、操作壓力爲0.4MPa、主流液速度爲2m/s,常用的UF膜有美國KOCH膜系統公司生産(chǎn)的型号爲HFM- 180、MWCO爲1.8萬的管式聚砜膜組件,以及丹麥DDS公司生産(chǎn)的UF- 1膜,其單程的澄清率可達96%-98%,雙程可達98%-99%。另外,番茄漿也用UF制得,其與用真空加熱濃縮制得的番茄漿相比稠度高、色澤好、酸度低、香氣濃、風味好,還能将優良性質長久保存。
反滲透(RO)濃縮果汁
果汁經澄清後還需進行濃縮。RO濃縮果汁具有較好地保存果汁風味和營養成分、降低能耗和操作簡單等優點。蘋果汁的濃縮採(cǎi)用醋酸纖維(CA)膜管式RO裝置,可達到25°Brix;柑桔汁的濃縮採(cǎi)用丹麥DDS公司生産(chǎn)的RO-1(型号HR98)膜,操作壓力爲4.5MPa、溫度40℃、流速1m/s時,RO濃縮的柑桔汁可達到23°Brix,其VC、氨基酸及香氣成分可以很好地保留;山楂汁的濃縮工藝爲:操作條件壓力4.5MPa、平均水通量23.7L/m2.h,果汁可濃縮到20°Brix;葡萄汁的濃縮選用丹麥DDS公司生産(chǎn)的HR-30和ACM-2型兩種RO膜均能取得較好效果,操作溫度35℃、操作壓力5MPa,循環流量爲300L/h時,對花青素的截留率可達99.5%;Bottino[6]等採(cǎi)用集成膜技術對番茄汁(漿)進行濃縮,第1 級採(cǎi)用陶瓷微濾膜進行過濾,陶瓷膜的孔徑爲0.2Lm。經過微濾過濾的澄清番茄汁再由進行濃縮,用滲透通量約爲20L/m2。h的速率将番茄汁濃縮到糖度爲14%- 15%。
滲透氣化(PV)回收芳香成分
RO能很好地濃縮果汁,但其濃縮汁的濃度尚遠低於(yú)目标濃縮汁的濃度,因此還需蒸發濃縮。 蘋果汁中芳香物的回收可以採(cǎi)用PV膜回收芳香物工藝,然後将蘋果汁進行蒸發濃縮直到蘋果汁濃度達72°Brix;柑桔汁芳香成分的回收採(cǎi)用聚二甲基矽氧烷(PDMS)中空纖維膜,PV工藝能将液體中芳香成分濃縮到滲透蒸汽的8%(w/w)。


