CN101347255A - 葛根饮料以及制备方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种葛根原汁的制备方法以及利用葛根原汁制备葛根饮料的方法，该葛根原汁的制备方法使用了以高淀粉含量的材料如葛根为原料制备饮料的温析分离技术装置，包括加热区和沉淀区，制得的葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％－0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％－0.01％，葛根饮料中可包含发酵马奶、巴西蘑菇水中的一种或两种，也可不包含上述添加物。

Description

葛根饮料以及制备方法和设备

技术领域

本发明涉及一种饮料，具体的说涉及一种以葛为原料制备的饮料，以及制备方法和制备设备。

背景技术

葛，多年生草本植物，属十字花科，耐干旱、光合作用强，在年气温最低-14℃以上地区均可生长。

对葛根进行分析，其干物质主要成分为纤维素、水质素、淀粉以及维生素、酮类等，其中淀粉按不同品类含量各有不同，大体占鲜物质的6-20％左右，其淀粉含量的高低与纤维素在葛根中的含量成反比；木质素含量基本稳定。

葛根自古入药，文献记载有千年以上，作为淀粉类食物也是历史悠久。入药，是利用葛根的原生状态，按中药的加工规范进行，药物成份与淀粉同时利用，状态为葛根片。提取淀粉，则按捣碎后加水，用布滤去纤维，将淀粉溶入水中，然后静置，让淀粉沉淀结为块状，最后将块状淀粉取出凉干。

葛根中所含黄酮类物质是葛根作为中药材的物质基础，其含量为鲜物质的0.2-0.6％，习惯上称为葛根素，历史上中医直接用葛根入药，民间验方是用葛根生食作为降炎，醒酒的单方，现代制药是用葛粉经干燥法提取葛根素，用于制造葛根素注射液，作为心脑血管扩张，软化的治疗用药。

现有技术中提取葛粉，具体的步骤如下：材料清洗→破碎→去渣→沉淀→漂洗→沉淀→干燥，其缺点是葛粉经反复漂洗后葛根素流失严重，经测试，采用漂洗法生产的葛粉中葛根素含量为0.0013％，其药用功能降低较大，几乎没有什么药用功能。

近几年有用葛根提取葛根汁配制饮料的产品上市，其工艺流程如下：清洗→去皮→破碎→去渣→沉淀→去淀粉→清液→板式热交换处理→沉淀过滤，其突出的问题是葛根中不但分不同季节含10-20％左右淀粉，而且含有较多木质素、果胶等成份，较一般水果类加工果汁饮料易产生沉淀，因此，不少企业在用葛根制饮料上最终无法成功，其关键是原浆不适应通用饮料生产设备工作范畴。原浆中淀粉、木质素含量约为4％-5％左右，经30分钟左右，在板式热交换处理器的管道上产生淀粉，木质素受热聚含而成的垢，严重阻碍热交换，必须停机进行清洗，拆洗一次需要2小时左右。因此，使用板式热交换器，至少要5-6套才能基本维持流水线运转，而且生产时最后的沉淀过滤需静置6-8小时才能基本形成沉淀，所以，按现有工艺、设备以及流程，要想大规模提取葛根汁，开发以葛根汁为主要成份(25-100％)的饮料生产线，没有成功的案例。

所述的板式热交换器沉淀法，只适用于淀粉和木素类含量较少的植物原材料加工饮料。这类饮料可用板式热交换器对原浆进行加热，使原浆中的果胶等遇热收缩聚合，然后过滤便可生产清质型饮料。但富含淀粉、木质素的植物汁根本无法用板式热交换器生产，比如葛根原汁，因葛根原汁在初过滤之后，仍含有4％-5％左右的淀粉，木质素混合物，采用板式热交换器加热，其目的是让淀粉在受热变性时与木质形成聚合物微小颗粒，使之在硅澡土过滤时尽可能充分过滤，使清液在今后不再产生沉淀，但由于产生的聚合物较其它植物类原汁在受热时产生的聚合物多得多，加上又受热交换器管径较小的限制。因此，聚合沉淀物附着在管壁上，极易阻塞管道，经过30分钟左右便会开始在管径上结垢，一旦形成阻塞，原浆流动受阻热交换效率下降，达不到将原浆煮沸的要求，且无法使设备正常运用。要充分保证热交换的顺利进行，必须停机对交换器管道进行清洗。所以，一方面无法连续生产，另一方面结垢达到什么程度开始清洗无法判断。实践证明，当原液中淀粉、木质素含量太高时，用板式热交换器加热基本不可能进行连续大规模工业生产。

如果使用常见的加热自然沉淀法，通过加热煮沸使原浆中的淀粉、木素、果胶等收缩聚合，然后自然沉淀，取上层清液制饮料，此方法可以用于对葛根汁加工，但一是沉淀时间长，一般6-8小时才能基本澄清一缸；二是浪费严重，原浆利用率只有60％左右；三是不能连续进行机械化生产；四是卫生标准难控制。

例如在中国专利文件第96118497.3号中，洗净的葛根去皮、破碎，按一定料水比用水浸泡6-8小时，离心过滤，得浸提汁，将浸提汁加热至沸，加入一定量柠檬酸，冷却后需要静置8-10小时，取上清液经过滤得到葛根原汁，然后将原汁混合调配。这一技术方案中，沸腾后需要静置8-10小时才能得到上层清液，在工业无法连续生产，产量过小，仅能作为家庭式作坊生产，而且沸腾后静置时间过长，极易变质。

发明内容

按照本发明的第一方面，在于提供一种以高淀粉含量的材料为原料制备饮料的装置，包括加热区和沉淀区，其特征在于，加热区包括上盖、进料管、蒸汽入口、螺旋形热交换装置、冷凝排水管、传动轴、缸壁，沉淀区包括倒置的锥形体、搅拌叶片、排料管、排渣管。

该装置中，缸壁、上盖、锥形体采用中间层为保温隔热材料的三层结构。

该装置中，倒置锥形体剖面的底角角度为30度至50度之间任意一个角度。

该装置中，倒置锥形体剖面的底角角度为45度。

按照本发明的另一方面，在于提供一种葛根原汁的制备方法，包括以下步骤：

A：将鲜葛根用高压水冲洗，去尽表皮所附泥沙，用传送带送到破碎机料口；

B：按洗尽后鲜葛根的重量加入等量纯净水破碎，破碎液用自流方式送至浆渣分离机，除去粗渣，制得含有淀粉等成份的混合浆料；

C：用泵将混合浆料送到高速脱水离心机，经过1-4级分离将混合料中的淀粉提取至干燥塔，用于制备淀粉，并逐级收集分离出来的液体原浆，将上述原浆集至贮料缸，用泵送至温析分离缸；

D：将原浆加入柠檬酸在温析分离缸中煮沸，同时进行搅拌，使原浆均匀加热；沸点温度维持15至30分钟，然后停止加热沉淀2小时，从沉淀口排除沉淀物，将原浆输至硅澡土过滤机过滤，一般需二次过滤，得到原汁含量为50％的葛根汁；

E：将清液进行逐级脱水，到原来重量的50％，即可制备原汁含量为100％的葛根原汁；

其特征在于，温析分离缸包括加热区和沉淀区，加热区包括上盖、进料管、蒸汽入口、螺旋形热交换装置、冷凝排水管、传动轴、缸壁，沉淀区包括倒置的锥形体、搅拌叶片、排料管、排渣管。

按照本发明的另一方面，在于提供按上述方法制备的葛根原汁，其特征在于，葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％。

按照本发明的另一方面，在于提供一种由上述的葛根原汁制备的葛汁饮料，其配比为：葛根原汁25％-95％，蜂蜜0.1％-0.4％、山梨酸钾0.01％-0.02％，其余为纯净水，其特征在于，葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％。

所述的葛汁饮料，其中配比含量为0.1％-0.4％的蜂蜜可替换为含量为0.03％-0.05％的甜蜜素。

按照本发明的另一方面，在于提供一种由上述的葛根原汁制备的葛汁饮料，其配比为：葛根原汁25％-50％，发酵马奶40％-45％，山梨酸钾0.01％-0.02％，其余为纯净水，其特征在于，葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％。

按照本发明的另一方面，在于提供一种由上述的葛根原汁制备的葛汁饮料。其配比为：葛根原汁25％-50％，巴西蘑菇水提取液5％-10％，山梨酸钾0.01％-0.02％，其余为纯净水，其特征在于，葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％。

附图说明

附图1为温析分离缸的纵向剖面图。

附图2为葛汁饮料生产工艺的具体流程图。

附图3为温析分离缸的立体图。

具体实施方式

参见附图1，附图1所示为一温析分离缸1，该温析分离缸1分为加热区11和沉淀区12，加热区11包括上盖101、进料管102、蒸汽入口103、螺旋形热交换装置104、冷凝排水管105、传动轴106、缸壁110、沉淀区包括倒置的锥形体111、搅拌叶片107、排料管108、排渣管109。其中传动轴106连接有电动机(未示出)，可带动传动轴106左或右旋转，传动轴106带动搅拌叶片107旋转，使缸内液体受热均匀。缸壁110、上盖101、锥形体111均可以采用中间层为保温隔热材料的三层结构。

其中，沉淀区的M角度可以是30°至50°，优选的是45°。该M角度指的是倒立的锥形体剖面的底角角度。

如图1所示，操作时，葛汁原浆通过进料管放入温析分离缸1中，加入一定量食用柠檬酸后，通过蒸汽入口103输入蒸汽，蒸汽通过螺旋形热交换装置104将热量传递给缸内的葛汁原浆，使原浆煮沸，煮沸时间约持续15-30分钟，以20分钟为佳。传动轴带动搅拌叶片可以左右旋转，使得缸中不同位置的液体反复的交换位置，受热均匀。之前加入的食用柠檬酸，可以使原浆内的上述物质加快聚合，最终在缸内形成淀粉、木质素、果胶类物质的聚合体，在缸底排渣管上方形成悬浊液，包括有悬浮物和少量沉淀。除去悬浮物和少许锥体底部的沉淀物，即可制备符合通用的硅澡土过滤设备的澄清液，整个过程为4小时左右。

使用温析分离技术有如下优点：

(1)延长受热时间：与板式热交换式相比，原浆受热时间由1-3秒延长至15-30分钟，通过延长受热时间使淀粉与木质素、果胶等充分聚合，克服了板式热交换器瞬间热交换难以充分聚合的缺点，为控制清液质量提供了基础。因此，温析分离技术确保了以后产品中没有沉淀产生。

(2)加快沉淀过程：由于进行了充分聚合，加上温析分离缸底部为锥体，在聚合物沉淀物形成后容易集聚。因此，沉淀1-2小时后，沉淀物全部集聚在排渣管上方，形成约为温析分离缸体积1-2％左右的悬浊液，可通过排渣管顺利排出，排料时原浆温度在80℃左右，沉淀时间与用现有板式热交换后受热自然沉淀相比节省80％以上，不会造成部分原浆因温度过高损失其所含黄酮类物质，部分又温度过低，淀粉、果胶收缩不够难以过滤去尽，在再灭菌受热过程产生沉淀而影响产品质量的问题；也不会产生因为长时间沉淀原浆容易酸败的问题。

(3)受热更加均匀：板式热交换器在管道中心的液体受热过程较管壁附近的液体时间更短，容易造成受热不均匀，而温析分离缸由于采用中心转动轴带动底部叶片旋转(左、右两方向)缸中不同位置的液体反复交换位置，长时间热量充分对流，确保受热均匀。

(4)提高了热效率：板式热交换器用散热片扩大管壁受热面积，热量无阻碍与外界进行辐射散热。而温析分离缸的缸壁、上下底均采用双层结构，中间用保温隔热材料填充，加热过程为密闭状态，降低了蒸汽用量，提高了热效率。

(5)解决了原浆利用率低的缺陷。按已有自然沉淀法生产，无法准确判断是否充分沉淀，因此，取液时只能将可能未沉淀干净的原浆作渣液放弃，损失在40％左右，造成资源极大浪费，而采用温析分离缸，原浆利用率在96-98％之间，提高了36-38％的资源利用率。

(6)容易清洗：一个板式热交换器清洗一次管道内壁，一个熟练的工人拆装洗要2小时，即生产时80％的时间是处于清洗状态，而温析分离缸清洗一次仅5-10分钟，生产时仅5％的时间处于清洗状态，由于清洗快，极大提高了设备的利用率，为连续大规模生产提供了基础。

(7)形成了完整的生产流程。按原有的板式热交换或自然沉淀，生产过程中因沉淀阻塞管道或沉淀时间、清液质量等因素难控制，无法进行连续生产，不能形成完整的生产流程，而温析分离缸可完全控制质量、时间、产能因素，组装完整生产线，在生产技术、工艺、质量、产能四个方面完全成熟，具有其独特性和先进性。

该温析分离缸不仅可以以葛根为原料生产饮料，对于其他淀粉含量较高的原料都可以进行生产。比如板栗、菱角等，在此不再赘述。

图2是葛饮料生产工艺的具体流程。其中A区流程是淀粉加工工艺，包括清洗、破碎、浆渣分离、一级分离、二级分离、三级分离、四级分离、去杂漂洗、脱水、干燥、分装，得到淀粉。

C区流程是用不含淀粉或含淀粉极少的水果类资源生产饮料的工艺，包括精滤、调料、罐装、灭菌、包装，从而得到饮料成品。

在A区的淀粉加工工艺流程里，一至三级分离，其目的是将原浆中淀粉的含量由4-5％提高至15％左右，采用的是4350转/分钟的高速离心方法，四级分离是采用900转/分钟的卧式离心脱水方法，制取含水约20％的湿淀粉。其中各级分离步骤中分离出来的液体，通常作为废液抛弃。而在本发明中，上述液体完全被利用起来，B区中的“收集”步骤指的是就是收集一至四级分离中分离的液体；B区中的“加热”即是在温析分离缸中对上述收集的液体的加热。因此，温析分离缸可以将现有的淀粉加工设备生产线与普通的水果类资源饮料加工设备生产线结合起来，这是现有技术中绝对没有出现的。

而B区流程包括一级分离、二级分离、三级分离、四级分离、收集、加热、初滤去杂。其中“收集”步骤指的是就是收集一至四级分离中分离的液体；B区中的“加热”即是在温析分离缸中对上述收集的液体的加热。

图3是温析分离缸的立体图。参见附图1，图3中示出了该温析分离缸中的上盖101、进料管102、螺旋形热交换装置104、冷凝排水管105、传动轴106、缸壁110、排料管108、排渣管109。其中传动轴106连接有电动机(未示出)，可带动传动轴106左或右旋转；而蒸汽入口103、搅拌叶片107、倒置的锥形体111由于角度所限并未示出。传动轴106带动搅拌叶片107旋转，使缸内液体受热均匀。缸壁110、上盖101、锥形体111均可以采用中间层为保温隔热材料的三层结构。

以下是根据图2所示流程的实施例。

实施例一：

A：将鲜葛根用高压水冲洗，去尽表皮所附泥沙，用传送带送到破碎机料口。

B：按洗尽后鲜葛根的重量加入等量纯净水破碎，破碎液用自流方式送至浆渣分离机，除去粗渣，制得含有淀粉等成份的混合浆料。

C：用泵将混合浆料送到高速脱水离心机，经过逐级将混合料中的淀粉提取至干燥塔，并将原浆集至贮料缸，用泵送至温析分离缸。

D：将原浆加入0.1-0.2％的柠檬酸煮沸，同时进行搅拌，使原浆均匀加热。沸点温度维持15-30分钟，然后停止加热沉淀2小时，从沉淀口排除沉淀物，将原浆输至硅澡土过滤机初滤，一般需二次过滤，得到原汁含量为50％的葛根原汁。

E：将清液进行逐级脱水，到原来重量的50％，即可制备含量为100％的葛根汁浓缩液。

F：将上述得到的100％的葛根汁浓缩液按以下比例配制：葛根原汁85％-95％，蜂蜜0.2％-0.4％、山梨酸钾0.01％-0.02％，其余为纯净水。

G：将上述配制后的葛汁饮料送至精滤机进行精滤。

H：将精滤浓缩液送至瞬时灭菌机，调至140℃灭菌，然后直接送到灭菌缸。

然后即为无菌灌装、封口、冷却、包装即可，该产品产品为含糖型浓缩葛汁，主要供应心血管疾病类中老年消费者饮用。

如果将步骤F中的蜂蜜换成含量为0.03％-0.05％的甜蜜素，则可以制成针对有糖尿病需控制食糖类的中老年消费者，可作为他们治疗心血管疾病的食疗产品。

实施例二：

按实施例一中A至E步骤制备含量为100％的葛根汁浓缩液。

F：将上述得到的100％的葛根汁浓缩液按以下比例配制：葛根原汁25％-50％，蜂蜜0.1％-0.2％、山梨酸钾0.01％-0.02％，其余为纯净水。

G：将上述配制后的葛汁饮料送至精滤机进行精滤。

H：在易拉缸灌装线进行灌装、封口。

I：在30分钟内将已装好的易拉缸装半成品送至灭菌缸进行灭菌，温度为126℃，温度维持时间为12分钟，然后冷却至40℃，即可出缸。然后干燥，分装即可。

此类产品口感清甜，具有良好的解渴祛火的作用，同时具有清洁血管的功能。

实施例三：

按实施例一中A至E步骤制备含量为100％的葛根汁浓缩液。

F：将上述得到的100％的葛根汁浓缩液按以下比例配制：葛根原汁25％-50％，发酵马奶40％-45％，山梨酸钾0.01％-0.02％，，其余为纯净水。

G：将上述配制后的葛汁饮料送至精滤机进行精滤。

H：精滤后葛汁饮料送至瞬时灭菌机，调到140℃灭菌，然后直接送到无菌缸，然后进行无菌灌装。

实施例四：

按实施例一中A至E步骤制备含量为100％的葛根汁浓缩液。

F：将上述得到的100％的葛根汁浓缩液按以下比例配制：葛根原汁25％-50％，巴西蘑菇水提取液5％-10％，山梨酸钾0.01％-0.02％，，其余为纯净水。

G：将上述配制后的葛汁饮料送至精滤机进行精滤。

H：精滤后葛汁饮料送至瞬时灭菌机，调到140℃灭菌，然后直接送到无菌缸，然后进行无菌灌装。

实施例五：

按实施例一中A至E步骤制备含量为100％的葛根汁浓缩液。

F：将上述得到的100％的葛根汁浓缩液按以下比例配制：葛根原汁25％-40％，巴西蘑菇水提取液5％-10％，发酵马奶30％-40％山梨酸钾0.01％-0.02％，，其余为纯净水。

G：将上述配制后的葛汁饮料送至精滤机进行精滤。

H：精滤后葛汁饮料送至瞬时灭菌机，调到140℃灭菌，然后直接送到无菌缸，然后进行无菌灌装。

葛汁与发酵马奶、巴西蘑菇水提取液互相补充，可以促进纤维素、蛋白质、黄酮、异黄酮、甙元类物质的吸收、整体补充，风味口感好，是一种有益健康的保健佳品。

经过本申请的装置和方法生产出来的葛根汁(100％)，经成分测定和色谱分析，得到以下结果：

淀粉的含量不高于0.4％，远远低于按板式热交换器生产出来的葛汁中淀粉的含量；

异黄酮类，包括葛根素、大豆甙元、大豆甙等，其中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％，葛根素的含量远远高于按板式热交换器生产出来的葛汁或其他不使用温析分离缸的常规方法生产出来的葛汁中葛根素的含量。

葛根甙类，三菇皂甙等，含量分别为0.002％-0.005％。

蛋白质的含量为2％-3％，纤维素的含量为0.5％-0.8％，灰分含量为0.15％-0.3％，其余为水。

Claims (10)

1、一种葛根原汁的制备方法，包括以下步骤：

A：将鲜葛根用高压水冲洗，去尽表皮所附泥沙，用传送带送到破碎机料口；

B：按洗尽后鲜葛根的重量加入等量纯净水破碎，破碎液用自流方式送至浆渣分离机，除去粗渣，制得含有淀粉等成份的混合浆料；

C：用泵将混合浆料送到高速脱水离心机，经过1-4级分离将混合料中的淀粉提取至干燥塔，用于制备淀粉，并逐级收集分离出来的液体原浆，将上述原浆集至贮料缸，用泵送至温析分离缸；

D：将原浆加入柠檬酸在温析分离缸中煮沸，同时进行搅拌，使原浆均匀加热；沸点温度维持15至30分钟，然后停止加热沉淀2小时，从沉淀口排除沉淀物，将原浆输至硅澡土过滤机过滤，一般需二次过滤，得到原汁含量为50％的葛根汁；

E：将清液进行逐级脱水，到原来重量的50％，即可制备原汁含量为100％的葛根原汁；

其特征在于，温析分离缸包括加热区和沉淀区，加热区包括上盖、进料管、蒸汽入口、螺旋形热交换装置、冷凝排水管、传动轴、缸壁，沉淀区包括倒置的锥形体、搅拌叶片、排料管、排渣管。

2、一种由权利要求1所述的方法制备的葛根原汁，其特征在于，葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％。

3、一种由权利要求2所述的葛根原汁制备的葛汁饮料，其配比为：葛根原汁25％-95％，蜂蜜0.1％-0.4％、山梨酸钾0.01％-0.02％，其余为纯净水，其特征在于，葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％。

4、如权利要求3所述的葛汁饮料，其中配比含量为0.1％-0.4％的蜂蜜替换为含量为0.03％-0.05％的甜蜜素。

5、一种由权利要求2所述的葛根原汁制备的葛汁饮料，其配比为：葛根原汁25％-50％，发酵马奶40％-45％，山梨酸钾0.01％-0.02％，其余为纯净水，其特征在于，葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％。

6、一种由权利要求2所述的葛根原汁制备的葛汁饮料。其配比为：葛根原汁25％-50％，巴西蘑菇水提取液5％-10％，山梨酸钾0.01％-0.02％，其余为纯净水，其特征在于，葛根原汁中淀粉含量不高于0.4％，异黄酮类中葛根素的含量在0.05％-0.07％，大豆甙元和大豆甙的含量共计0.005％-0.01％。

7、一种以高淀粉含量的材料为原料制备饮料的装置，包括加热区和沉淀区，其特征在于，加热区包括上盖、进料管、蒸汽入口、螺旋形热交换装置、冷凝排水管、传动轴、缸壁，沉淀区包括倒置的锥形体、搅拌叶片、排料管、排渣管。

8、如权利要求7所述的装置，其中缸壁110、上盖101、锥形体111采用中间层为保温隔热材料的三层结构。

9、如权利要求7或8所述的装置，其中倒置锥形体剖面的底角角度为30度至50度之间任意一个角度。

10、如权利要求9所述的装置，其中倒置锥形体剖面的底角角度为45度。

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