CN101480266A - 含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法及装置，主要是在平衡槽内加装一进料管，进料管壁上设置开孔，且进料管的底端与平衡槽的底面密封接触，使待添加颗粒的料液进入平衡槽后从所述进料管壁上设置的开孔进入进料管内，而颗粒型物料从进料管上端口进入进料管内，待添加颗粒的料液与颗粒型物料在进料管内混合形成含颗粒的混合物料，并从进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置的混合物料出口被引出平衡槽，而实现将颗粒型物料在线均匀地添加到料液中。本发明还提供了利用所述的添加颗粒的方法及装置生产含颗粒液态饮品的方法。

Description

含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法及装置

技术领域

本发明是关于一种含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法及装置，具体地说，本发明是关于一种用于含颗粒液态饮品(特别是果(蔬)汁饮料、茶饮料、调味乳及乳饮料)生产工艺中将颗粒在线添加到料液中的方法，以及实现该方法的装置，属于液态饮品加工工艺技术领域。

背景技术

近几年来，在我国随着液态饮品(或称液态食品，本发明中所述液态饮品包括液态饮料和液态乳)的飞速发展，市场上出现了一种含颗粒的液态饮品，例如含有颗粒的果蔬汁或果蔬汁饮料、茶饮料、液态调味乳或乳饮料或其他含乳蛋白的液态饮料等，其中所含颗粒通常为水果颗粒、蔬菜颗粒、谷物颗粒、坚果颗粒和/或人造食品颗粒等，这类含颗粒液态饮品品种多样、营养丰富且具有所含颗粒的咀嚼口感，越来越受到消费者的青睐。

这类含颗粒液态饮品的生产工艺也有别于传统的不含颗粒的液态饮品的生产工艺。其中，如何将颗粒型物料添加到液态物料中形成混合料液，即颗粒的添加方法，是实现整个生产过程中每个单位包装内颗粒含量均匀性的一项重要技术。目前关于这类含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法主要有以下几种方式：

方式一：将杀菌后的颗粒型物料先灌装到单位包装中，再将杀菌后的液态物料灌装到已灌装有颗粒的单位包装中。

方式二：将待添加颗粒的液态物料置于一设有搅拌装置的配料罐中，然后添加颗粒型物料，搅拌混合，混合后的物料再经杀菌灌装到单位包装中。例如，CN1875730A公开了一种生产添加颗粒型原料的乳饮料产品的方法，其中是先将配制好的待添加颗粒的牛乳或酸乳经过均质处理，暂存于缓冲罐(配料罐)，然后添加颗粒型原料到缓冲罐中与牛乳或酸乳搅拌混合均匀，通过容积泵输送于平衡槽(也称平衡缸)中，然后经容积泵输送到管式杀菌机中进行杀菌，杀菌后得到乳饮料产品。

方式三：将待添加颗粒的物料与颗粒型物料通过三通阀实现在线定量混合，然后灌装到单位包装中。例如，CN101040634A公开了一种生产含有果肉颗粒的酸乳饮料的方法，其中是分别配制牛奶配料和果肉配料，并分别灭菌，之后将牛奶配料和果肉配料经三通阀和静态混合器输送到设置搅拌器的混合罐中，无菌混合，搅拌均匀，然后经无菌输送、无菌灌装。

上述添加颗粒的方式一，主要使用在一些保鲜类含颗粒液态饮品或含颗粒的热灌装酸性含颗粒液态饮品的生产工艺中，而对于无菌冷灌装以及中性含颗粒液态饮品目前还无法通过方式一得以生产实现，另外，方式一过程繁琐，能耗高，效率低，在生产中局限性非常大，不适应现代化大规模工业生产的需要。

上述添加颗粒的方式二和方式三中，添加颗粒的关键技术在于对相关设备的改造和要求。首先要求输送含颗粒物料的泵为容积泵，以保证颗粒输送过程中的完整性。另一关键点为：对容置有含颗粒物料的配料罐(缓冲罐、混合罐)以及杀菌机前的平衡槽进行相应改造；尤其是在液态饮品生产工艺中常用的平衡槽，其主要作用是缓存物料、平衡连续化生产中系统压力，在不含颗粒的液态饮品生产工艺中所用的平衡槽通常为基本的槽、罐、桶等简单结构，而如用于生产含颗粒的液态饮品，就需要在平衡槽中安装特定的搅拌装置。在生产的状态下，这些容置有含颗粒物料的容器中的搅拌装置始终开启，颗粒借助于搅拌的作用，分散到整个配料体系中，以力求液体和颗粒出料的均匀性，从而保证最后单位包装产品中颗粒含量的均匀度。在这种添加颗粒的方法中，单位包装内颗粒含量的均匀度主要决定于颗粒在配料罐和杀菌机前平衡槽内料液体系中分散的均匀性，而影响颗粒在配料罐和平衡槽内料液体系中的分散均匀性的因素主要有：配料罐和平衡槽的大小；配料罐和平衡槽内搅拌装置的设计和选用；颗粒本身的特性。实际生产中由于饮品中的颗粒含量相对较少(一般为1％～15％左右)，而在大型生产中的配料罐内的配料量一般会达到10～30吨，平衡槽内的容料量一般也会达到0.3～0.5吨，通过一个搅拌器混合颗粒会存在混合不均匀现象，或需要较长的搅拌时间和较大的强度；同时需要考虑搅拌器对颗粒完整度的影响；而且不同的颗粒物性不同，即使采用相同的搅拌设备和工艺参数，颗粒在料液中的分散效果也可能不同。这样将使颗粒的添加情况变得很复杂，很难控制工艺流程以使颗粒在单位包装的含量达到理想均匀度，生产质量不是很稳定。

总之，目前在含颗粒液态饮品生产工艺中，如何将颗粒型物料均匀稳定地添加到液态物料中，以实现每个单位包装内颗粒含量的均匀性，一直是困扰企业的一个技术难题。现有的含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法，由于难以保证颗粒含量在单位包装内的均匀性，而使含颗粒液态饮品的生产受到很大程度的限制，使其不能得到规模化稳定连续工业生产，也限制了一些含颗粒饮料和液态乳产品的研发。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法，以将颗粒型物料均匀稳定地添加到液态物料中，从而为实现单位包装内颗粒含量的均匀性提供保证。

本发明的另一目的在于提供一种含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的装置，利用该装置可实现将颗粒型物料均匀稳定地添加到液态物料中。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述的添加颗粒的方法及装置生产含颗粒液态饮品的工艺方法，以实现每个单位包装内颗粒含量的均匀性，得以规模化稳定连续工业生产。

一方面，本发明提供了一种含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法，该方法是利用一平衡槽使待添加颗粒的料液与颗粒型物料实现在线混合而得到含颗粒的混合物料，所述平衡槽内纵向设置有一进料管，该进料管的上端口为颗粒型物料进口，进料管壁上设置开孔，且进料管的底端与平衡槽的底面密封接触，并在进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置混合物料出口；

所述的添加颗粒的方法包括：

使待添加颗粒的料液进入平衡槽后从所述进料管壁上设置的开孔进入进料管内；

使颗粒型物料从进料管上端口进入平衡槽的进料管内；

使待添加颗粒的料液与颗粒型物料在进料管内在线混合形成含颗粒的混合物料，且使该含颗粒的混合物料从进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置的混合物料出口被引出平衡槽。

本发明的添加颗粒的方法，通过利用一设置进料管的平衡槽，可以将颗粒型物料连续均匀稳定地在线添加到连续流动的液态物料中，从而可为实现单位包装内颗粒含量的均匀性提供保证。本发明中所述的“在线添加”即是指将颗粒型物料连续地添加到连续流动的液态物料中的动态过程，“在线混合”是指颗粒型物料与液态物料在连续流动的过程中得到混合的过程。

根据本发明的具体实施方案，可以是控制待添加颗粒的料液与颗粒型物料同时向平衡槽内进料和停止进料。颗粒的进料量可以根据颗粒在产品配方中的具体添加量进行调整，待添加颗粒的料液进料量也可与颗粒的进料量按照配方比例进行设定调整。

根据本发明的具体实施方案，所述含颗粒的混合物料被连续地引出平衡槽后是被连续地输送去杀菌并灌装，即，使混合后的含颗粒的物料不再经过缓存过程而是连续地被灌装到单位包装内，实现连续化生产，可避免混合后的含颗粒的物料在缓存过程中颗粒的沉降，从而实现单位包装内颗粒含量的均匀性。

根据本发明的具体实施方案，在生产过程中，为了保证颗粒与料液的良好混合同时为了适应平衡槽内在一定范围内变化的液面高度，需要适当控制所述平衡槽内料液的液面高度，使平衡槽内料液最低液面高度的位置高于进料管壁上的开孔位置且不高于20厘米。另外，最好控制所述平衡槽内料液的液面高度变化在30厘米以内。

根据本发明的具体实施方案，在生产过程中，需要控制所述平衡槽内料液的液面高度，使浸泡在平衡槽内料液的液面以下的进料管壁上的开孔总面积是平衡槽底面上所设的含颗粒的混合物料出口面积的0.9～1.5倍，优选为1～1.3倍。这样进料管内的进料量和出料量可以达到平衡，使生产过程中进料管内的液面与进料管外平衡槽内的液面基本持平，不会出现进料管内液体被抽空的现象，同时又能保证进料管内一定的流量或流速，保证进料管内物料的连续流动和均匀混合。

根据本发明的具体实施方案，优选是控制所述进料管内含颗粒的混合物料的流量≥1吨/小时，以进一步为颗粒的均匀混合提供动力和保障。在大型工业化生产中，可控制所述进料管内含颗粒的混合物料的流量为1～10吨/小时，优选为4～8吨/小时。

另一方面，本发明还提供了一种含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的装置，该装置是使待添加颗粒的料液与颗粒型物料实现在线混合而得到含颗粒的混合物料，所述装置包括：

平衡槽，该平衡槽内纵向设置有一进料管，该进料管的上端口为颗粒型物料进口，进料管壁上设置开孔，且进料管的底端与平衡槽的底面密封接触，并在进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置混合物料出口；从而使所述待添加颗粒的料液进入平衡槽后从所述进料管壁上设置的开孔进入进料管内，并与从进料管上端口进入的颗粒型物料混合形成含颗粒的混合物料，且使该含颗粒的混合物料从进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置的混合物料出口被引出平衡槽。

本发明的含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的装置，主要是在传统的不含颗粒的液态饮品生产工艺的平衡槽(平衡缸)中加装了一个结构简单的进料管，由于进料管的底端与平衡槽的底面是密封接触的，即，进料管的底端与平衡槽的内底面完全接触，料液不会通过进料管的底端与平衡槽接触的狭缝进出进料管，只能通过进料管壁上的开孔进入进料管内，使生产能够连续进行，不会出现颗粒堵住进料管的现象。所述进料管的底端面与平衡槽的底面的密封接触可以采用密封垫来达到密封效果，也可以采用平行硬接触的形式，以方便拆卸清洗。

本发明的添加颗粒的装置，可用于实现含颗粒液态饮品生产工艺中颗粒型物料与待添加颗粒的料液的在线混合以及颗粒平衡。

根据本发明的具体实施方案，本发明的添加颗粒的装置还可包括：颗粒型物料输送器，该颗粒型物料输送器是用以定量地将颗粒型物料从平衡槽进料管的上端口输送入进料管内，使其能与平衡槽中的待添加颗粒的料液在线混合，而得到混合后的含颗粒的混合物料。

根据本发明的具体实施方案，本发明的添加颗粒的装置还可包括：物料泵，该物料泵与平衡槽所设的含颗粒的混合物料出口相连，用以输送含颗粒的混合物料，将其引出平衡槽。该物料泵除可用于输送含颗粒混合物料外，在本发明中还为颗粒和液相在进料管内的在线混合提供部分动力。具体地，该用以输送含颗粒的混合物料的物料泵可以为容积泵，优选为螺杆泵或转子泵，这两种泵有助于颗粒的输送和保护颗粒的完整性。

根据本发明的具体实施方案，所述进料管壁上的开孔应至少设置在平衡槽正常进料时最低液位以下20厘米范围内，即，在平衡槽正常进料时最低液位以下20厘米内的进料管壁上应设置有所述开孔。进料管的开孔可根据需要，设计一个、一组或多组；如果开孔大于一个，这些开孔最好在进料管壁上的水平方向对称设置，在同一水平高度对称设置的几个开孔称为一组；本发明中可以有多组开孔。设置多组开孔时，最高的开孔最好是位于平衡槽最低液位以下20厘米内。进料管壁上的开孔总面积可以是平衡槽底面上所设的含颗粒的混合物料出口面积的0.9～1.5倍，优选是1～1.3倍。

本发明中，所述进料管的直径通常可以为40～200毫米，优选为60～120毫米；进料管的具体直径还可以根据其内物料的被抽走的流量以及所生产液态饮品配方中的颗粒大小在所述范围内适当调整，达到良好的使颗粒型物料与液态料液实现在线混合的效果。

本发明中所述“平衡槽内纵向设置有一进料管”是指进料管的长度方向与平衡槽的高度方向一致，该进料管是“立”在平衡槽中，允许有一定的倾斜角度，但该倾斜角度不应超过45度，优选不超过30度。根据本发明的优选实施方案，进料管是基本竖直地(与竖直方向的夹角最好不超过15度)设置在平衡槽的中间位置，所述平衡槽的混合物料出口设置在平衡槽的底面中心位置而与该进料管的内部空间相连通。

本发明的在线添加颗粒的方法及装置，适合用于各种含颗粒液态饮品生产工艺中将颗粒在线添加到料液中。据此，本发明还提供了一种生产含颗粒液态饮品的工艺方法，该方法包括按照本发明所述的添加颗粒的方法将颗粒型物料在线添加到待添加颗粒的料液中而得到混合后的含颗粒的混合物料的过程。

在利用本发明的在线添加颗粒的方法及装置生产含颗粒液态饮品时，可将所述待添加颗粒的料液与颗粒型物料分别杀菌，然后在无菌条件下利用本发明的添加颗粒的方法实现在线混合，然后经连续的无菌输送、无菌灌装到单位包装中，但实际生产中的无菌操作投资较大。因此，本发明的生产含颗粒液态饮品的方法优选是按照本发明所述的添加颗粒的方法实现颗粒的在线均匀添加后，所得到含颗粒的混合物料被连续地输送至管式杀菌机中进行杀菌，然后被输送至灌装机中灌装到单位包装内，实现连续化工业生产。

本发明的在线添加颗粒的方法及装置，尤其适合用于生产含有颗粒的果蔬汁饮料(果汁饮料、蔬菜汁饮料或混合饮料)、茶饮料、含有乳蛋白的液态饮品(例如调味乳或乳饮料或其他含有乳蛋白的液态饮料)等，所述的颗粒可以包括坚果颗粒、果蔬颗粒(水果颗粒和/或蔬菜颗粒)、谷物颗粒和/或人造食品颗粒等，例如，所述水果颗粒可以包括橙颗粒、桑葚颗粒、树莓颗粒、蓝莓颗粒、蔓月莓颗粒、红莓颗粒、樱桃颗粒、黑加仑颗粒、苹果颗粒、菠萝颗粒、葡萄颗粒、梨颗粒、桃颗粒、草莓颗粒、芒果颗粒、木瓜颗粒、西柚颗粒、猕猴桃颗粒和杏颗粒等中的一种或多种，蔬菜颗粒可以包括黄瓜颗粒、山药颗粒、香芋颗粒、银耳颗粒、南瓜颗粒、胡萝卜颗粒、番茄颗粒、芹菜颗粒和芦荟颗粒等中的一种或多种，坚果颗粒可以包括花生仁颗粒、榛子仁颗粒、核桃仁颗粒、葵花仁颗粒、西瓜仁颗粒、南瓜仁颗粒、杏仁颗粒、栗子颗粒、腰果颗粒、开心果颗粒和松子仁颗粒等中的一种或多种，谷物颗粒可以包括粳米颗粒、燕麦颗粒、玉米颗粒、薏米颗粒等中的一种或多种，人造食品颗粒可以包括椰果颗粒(椰果果汁发酵后的纤维颗粒)和蒟蒻颗粒(魔芋胶制作的颗粒)等中的一种或多种。颗粒大小通常为1～20毫米，最普遍的为2～12毫米，可以为基本圆形、正方形、长方形或不规则形状的颗粒状、果浆状和/或纤维状等。以生产含颗粒的调味乳或乳饮料或其他含有乳蛋白的液态饮料为例，其具体操作可以包括：

配置待添加颗粒的奶液基料：按照现有技术中的常规操作将调味乳或乳饮料配方中的牛奶、糖类、稳定剂等除颗粒型物料以外的其他原料充分混合，得到奶液基料，冷却到25℃以下，备用；

颗粒型物料的准备：所述颗粒型物料可以包括坚果颗粒、果蔬颗粒、谷物颗粒和/或人造食品颗粒等中的一种或多种，可根据需要对颗粒型物料进行适当的预处理，例如：谷物颗粒可预先进行熟化；果蔬颗粒可经预处理达到所需要的颗粒大小等；并将预处理好的颗粒型物料加入到颗粒型物料输送器中；

将待添加颗粒的奶液基料泵入平衡槽内并经过所述进料管壁上的开孔进入进料管内；

利用颗粒型物料输送器将颗粒型物料添加到平衡槽的进料管内，与奶液基料混合，而得到含颗粒的奶液物料；其中，对于硬度比较大的颗粒，例如谷物颗粒和坚果颗粒等，本发明优选是采用直接输送固态颗粒物料的形式，具体是利用螺旋输送器(通常是用来输送粉状、颗粒状等干物料)将所述颗粒型物料输送入平衡槽进料管内；而对于在饮料和调味乳领域中常用到的一些颗粒型物料，有可能是固态颗粒与液态溶胶的混合物料，例如一些果蔬颗粒和/或人造食品颗粒，商购原料通常是果蔬颗粒和/或人造食品颗粒浸泡在溶液(溶胶)中的形式，这种情况下，可在本发明的平衡槽上方设置一高位物料存储罐，将所述颗粒型物料置于该高位物料存储罐内，通过流量控制阀使颗粒型物料靠自重定量流入到平衡槽进料管内；

利用容积泵将含颗粒的奶液物料连续地引出平衡槽，并连续地输送入杀菌机中进行杀菌，并随后进入灌装机灌装，生产得到含颗粒的调味乳或乳饮料产品，进一步包装、检验、合格后即可出厂。利用本发明的方法及装置生产得到的调味乳或乳饮料产品，可实现最终产品单位包装内颗粒含量的均匀性。

本发明的生产含颗粒液态饮品的工艺中，重点在于所述的在线添加颗粒的方法步骤，工艺中的其他工序和步骤例如待添加颗粒的料液的配制、颗粒型物料的预处理、杀菌、灌装等除特别说明外，均可按照本领域中的常规技术操作。

综合而言，与传统的含颗粒液态饮品中添加颗粒的方法相比，本发明的关键在于对平衡槽进行技术革新，而提供一种在线添加颗粒的装置及相应方法，本发明的技术主要是通过在平衡槽内加装一结构简单的进料管，使颗粒型物料与待添加颗粒的液态物料在进料管的空间内按所需比例实现在线混合，该方法由于是动态混合过程，从而可达到良好的均匀混合效果。更具体地说，本发明的技术具有以下优点：利用本发明的在线添加颗粒的方法及装置生产含颗粒的液态饮品，可将颗粒型物料均匀稳定地添加到液态物料中，使生产得到的单位包装产品内颗粒含量更加均匀(颗粒含量波动范围可控制在平均含量的上下20％以内)；同时颗粒均匀度不受配料罐大小、配料罐搅拌速度的影响，从而减少影响颗粒均匀度的因素的复杂性；且颗粒型物料本身的特性对颗粒在单位包装内的均匀度影响不大，各种符合生产要求的颗粒都可以按照本发明的方法进行添加。本发明的在线添加颗粒的方法及装置，特别适合利用螺旋输送器将固态颗粒物料定量地添加到料液中，颗粒的添加量将更易控制。另外，本发明的在线添加颗粒的方法及装置，工艺流程简便易操作，装置结构简单合理，符合大规模工业化生产要求。总之，利用本发明的在线添加颗粒的方法及装置生产含颗粒的液态饮品，可将颗粒型物料均匀稳定地添加到液态物料中，从而为实现每个单位包装内颗粒含量的均匀性、实现单位包装的口感一致提供保证，对于含颗粒液态饮品的研发具有推动作用。

附图说明

图1为显示本发明的含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法的流程及装置结构的示意图之一。

图2为显示本发明的含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法的流程及装置结构的示意图之二。

具体实施方式

以下通过示例性实施方式和具体实施例详细说明本发明的在线添加颗粒的装置及方法，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的技术实质和所能产生的有益效果，不能理解为对本发明实施范围的任何限定。

请参见图1和图2所示意的本发明的含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法的具体流程及装置结构，其中添加颗粒的装置主要包括：

平衡槽1：该平衡槽1设置有待添加颗粒的料液入口101、颗粒型物料进口102以及含颗粒的混合物料出口103；该平衡槽1在传统的不含颗粒的液态饮品生产工艺中的杀菌机平衡槽(设置在杀菌前段，主要用于向杀菌机管路供料的料液暂存和平衡装置)的基础上加装了一个进料管12，该进料管12基本竖直地设置在平衡槽1中间位置，主要作用是用于颗粒和液相的在线混合和颗粒平衡。所述进料管12上端口为颗粒型物料进口102(为方便进料，该进口102设置为呈漏斗状)，进料管下部为直筒部，该筒部的直径通常可以为40～200毫米，优选为40～120毫米，更优选为60～100毫米，筒壁上设置开孔201，进料管12的底端与平衡槽1的底面密封接触，且所述含颗粒的混合物料出口103设置在平衡槽1的底面上对应该进料管12的底端面范围内，即，含颗粒的混合物料出口103设在平衡槽1的底面中心位置，与进料管12内空间连通；

颗粒型物料输送器2，图1中所示的颗粒型物料输送器2为一可调式定量螺旋输送器，安装在平衡槽1的上端，主要是用于定量地输送具有一定硬度的固态颗粒型物料，例如谷物颗粒、坚果颗粒等，将颗粒型物料从平衡槽1的颗粒型物料入口102输送入平衡槽1的进料管12中；对于以固态颗粒与液态溶胶混合在一起的形式存在的果蔬颗粒物料和/或人造食品颗粒的输送，可参见图2所示，是在平衡槽1上方设置一高位物料存储罐作为颗粒型物料输送器2，将所述颗粒型物料置于该高位物料存储罐内，高位物料存储罐底面设置有流量控制阀21，通过调节流量控制阀21使颗粒型物料靠自重定量流入到平衡槽1的进料管12内；

容积泵(螺杆泵或转子泵)3：该泵设置于平衡槽1后段，与平衡槽1所设的含颗粒的混合物料出口103相连，用以输送含颗粒的混合物料，将其引出平衡槽1后向杀菌管路输料，同时还可为颗粒和液相的在线混合提供动力。

利用本发明的该装置进行在线添加颗粒的方法请参见图1和图2所示流程，将配制好的待添加颗粒的料液置于配料罐4中，该料液经过配料罐4下面的料液输送泵5(一般为离心泵)被输送到平衡槽1中，并通过平衡槽1内设置的进料管12下部壁上的开孔201进入进料管内，到达一定液位的时候，平衡槽下面的容积泵(螺杆泵或转子泵)3开始工作；提前将颗粒型物料添加到可调式螺旋输送器2的料斗中，螺旋输送器2将颗粒型物料输送到平衡槽1内置的进料管12中，与液相料液混合而在进料管12内形成含颗粒的混合物料，随着容积泵3的抽料，进料管内含颗粒的混合物料(包含颗粒和料液)被输送进入杀菌机杀菌管路，实现颗粒的在线添加生产。

本发明中，可调式螺旋输送器的进料量可根据液态饮品配方中颗粒的具体添加量进行适当调整，料液进料量与颗粒的进料量可按照配方比例进行设定调整。

本发明中，进料管12下部管壁的开孔位置对于实现颗粒在线均匀添加具有关键作用。为了保证颗粒与料液的良好混合同时为了适应生产中平衡槽内在一定范围内变化的液面高度，需要在生产中使平衡槽料液最低液面高度的位置至以下20厘米内有进料孔，同时控制平衡槽内料液的液面高度变化在30厘米以内。发明人在研究中发现，如果生产过程中平衡槽内液位太高，例如高于进料管最高开孔面积50厘米以上，可能会出现颗粒物料在进料管内连续进料的过程中，颗粒物料在进料管内不能被及时抽走发生堵塞，导致不能连续生产；如果平衡槽内液位低于进料管最高一组或几组开孔，高出液位的进料孔失去作用，有可能发生进料管内料液被抽走，平衡槽内料液不能及时补充到进料管中，导致进料管内料液被抽空，不能连续生产。本发明中，应控制浸泡在平衡槽内料液的液面以下进料孔的总面积要等于杀菌机平衡槽出料口的横截面积的0.9～1.5倍，优选是1～1.3倍，这样进料量和出料量可以达到平衡，使进料管12内与平衡槽1内的液面(平衡槽1内、进料管12外的液面)在工作的过程中基本持平，不会出现进料管内液体抽空的现象。另外，在安装上进料管12的底端要与平衡槽的下表面完全密封接触(进料管的底端面与平衡槽的底面可采用硬接触方式而不必采用焊接等固定方式，以方便拆卸清洗)，液体不会通过进料管与平衡槽接触的狭缝进入进料管内，只能通过进料管壁上的孔进入进料管内，使生产能够连续进行，不会出现颗粒堵住进料管的现象。

实施例1

利用本发明的添加颗粒的方法及装置生产一种含谷物颗粒的调味乳，该实施例的调味乳的原料配方如下(以1000kg计)：

 

配料名称	基本用量(kg)
		鲜牛奶	800
白砂糖	28
		稳定剂	3.2
麦精	7
		复合营养素	0.15
香精	1.1
		谷物颗粒(已熟化的粳米颗粒)	100
配料用水	余量

原料质量标准：谷物颗粒为天然粳米经适当熟化后的颗粒，绝大部分为完整的颗粒状，基本无淀粉析出，呈均匀分散，不产生粘聚现象，每100kg熟化的粳米颗粒在熟化前的干重约为56kg。各原辅料符合相关的国家标准。

利用图1所示装置结构和工艺流程生产本实施例的含谷物颗粒的调味乳，具体过程包括如下步骤：

(一)奶液的配料工艺

(1)、将一定量的巴氏杀菌奶预先打入配料罐中。

(2)、制备稳定剂和糖的混合溶液：

(a)将适量(约为稳定剂重量的30～40倍)的配料用奶加热至75℃±5℃；

(b)将稳定剂与白砂糖以约1∶3的比例混合，加入步骤(a)的配料用奶中进行化料，化料温度保持在75℃±5℃；并采用具有混合、分散、剪切效果的化料设备，使料液成为均匀混合物；

(c)在对物料进行均质(步骤(d))前约10分钟，将剩余白砂糖加入步骤(b)的混合料液中充分溶解混匀；

(d)将步骤(c)中得到的物料进行均质，均质压力为18MPa(先调二级使压力表指示为5MPa，再调一级使压力表指示为18MPa)；

(e)均质后的物料冷却至10℃以下；

(3)、制备麦精的溶液：将适量(约为麦精重量的10倍)的冷配料用水加入化料设备中，在不断搅拌的情况下加入麦精，使其充分溶解；

(4)、将步骤(1)、(2)、(3)中的配料用奶、稳定剂和糖的溶液、麦精的溶液混合均匀，并用剩余配料用水和剩余的配料用奶将物料定容至配料量；

(5)、将上述定容好的料液升温到70℃到75℃，进行全均质，均质压力为25MPa(先调二级使压力表指示为5MPa，再调一级使压力表指示为25MPa)；

(6)、将均质好的物料进行冷却到10℃以下，存放于配料罐4中，然后添加香精、复合营养素，充分搅拌均匀，得到配好的奶液基料。

(二)颗粒的在线添加：

将熟化的谷物颗粒加入到颗粒型物料输送器(螺旋输送器)2的料斗中；

将待添加颗粒的奶液基料利用泵5泵入平衡槽1内；

在奶液基料向平衡槽1内进料的同时利用螺旋输送器将熟化的谷物颗粒添加到平衡槽的进料管12中，并开启容积泵3，随着容积泵3的抽料，平衡槽1内的奶液基料通过进料管12壁上的开孔201进入进料管12内，从进料管12上端口加入的谷物颗粒与奶液基料实现在线均匀混合，混合后的含颗粒的奶液物料被容积泵3连续地抽出平衡槽1。

本实施例中，所述进料管12(浸入料液液面下的部分)的直径为80mm，管壁上的开孔201为7组，共28个开孔，每组4个开孔，每组开孔在进料管壁上的同一水平高度对称分布，最高组开孔在平衡槽最低液位以下约5厘米处，相邻组开孔的高度距离约5cm，进料管壁上的开孔201总面积基本等于平衡槽底面上所设的含颗粒的混合物料出口103的面积。生产过程中，控制奶液基料进入平衡槽1的流量基本为5.4吨/小时，谷物颗粒进入平衡槽的速度基本为10kg/分钟，并控制平衡槽内液面变化高度在30mm以内。

(三)超高温灭菌及灌装：上述步骤(二)中实现颗粒的在线均匀混合后的料液被容积泵输送到杀菌机进行137℃～139℃/4S杀菌，之后冷却至≤25℃无菌灌装，得到本实施例的含谷物颗粒的调味乳产品，进一步包装、检验、合格后即可出厂。

本实施例的含谷物颗粒的调味乳产品的检测指标：蛋白质含量约2.5％，脂肪含量约2.9％，pH约6.6，谷物颗粒平均含量约为10％，颗粒完整度在90％以上。

实施例2

利用本发明的添加颗粒的方法及装置生产一种含椰果颗粒的乳饮料，该实施例的乳饮料的原料配方如下(以1000kg计)：

 

配料名称	基本用量(kg)
		鲜牛奶	350
白糖	60
		稳定剂	4.0
酸度调节剂	5
		复合营养素	0.15
香精	1.1
		椰果颗粒原料	50
配料用水	余量

原料标准：

椰果颗粒原料：其中椰果果粒大小为3×3×3mm、pH4.5、糖度15BX、果粒含量70％；各原辅料符合相关的国家标准。

利用图2所示装置结构和工艺流程生产本实施例的含椰果颗粒的乳饮料，具体过程包括如下步骤：

(一)奶液基料的配料工艺

(1)、将一定量的巴氏杀菌奶预先打入配料罐中。

(2)、制备稳定剂和糖的混合溶液：

(a)、将适量(约为稳定剂重量的30～40倍)的配料用水加热至75℃±5℃；

(b)、将稳定剂与白砂糖以约1∶3的比例混合，加入步骤(a)的配料用水中进行化料，化料温度保持在75℃±5℃；并采用具有混合、分散、剪切效果的化料设备，使料液成为均匀混合物；

(c)、在对物料进行均质(步骤(d))前10分钟，将剩余白砂糖加入步骤(b)的混合料液中充分溶解混匀；

(d)、将步骤(c)中得到的物料进行均质，均质压力为18MPa(先调二级使压力表指示为5MPa，再调一级使压力表指示为18MPa)；

(e)、均质后的物料通过冷板冷却至10℃以下；

(3)、制备酸度调节剂的溶液：将适量(约为酸度调节剂重量的50倍)的冷配料用水加入化料设备中，在不断搅拌的情况下加入酸度调节剂，使其充分溶解；

(4)、将步骤(1)、(2)中的配料用奶、稳定剂和糖的溶液充分混合均匀，在不断搅拌的情况下，以喷淋加酸的方式加入上述步骤(3)中的酸度调节剂的溶液，保证添加过程中蛋白不变性。并用剩余配料用水和剩余的配料用奶将物料定容至配料量；

(5)、将上述定容好的料液升温到70～75℃进行全均质，均质压力为25MPa(先调二级使压力表指示为5MPa，再调一级使压力表指示为25MPa)；

(6)将均质好的物料进行冷却到10℃以下，存放于配料罐4中，然后添加香精、复合营养素，充分搅拌均匀，得到配好的奶液基料。

(二)颗粒的在线添加：

将椰果颗粒原料置于平衡槽1上方设置的颗粒型物料输送器(高位物料存储罐)2中，由于商购椰果颗粒原料即为椰果颗粒均匀悬浮在溶胶中的形式，该高位物料存储罐内不必需设置搅拌装置；

将待添加颗粒的奶液基料利用泵5泵入平衡槽1内；

在奶液基料向平衡槽1内进料的同时开启流量控制阀21并适当调节流量使颗粒型物料靠自重定量流入到平衡槽1的进料管12中，并开启容积泵3，随着容积泵3的抽料，平衡槽1内的奶液基料通过进料管12壁上的开孔201进入进料管12内，从进料管12上端口加入的椰果颗粒与奶液基料实现在线均匀混合，混合后的含颗粒的奶液物料被容积泵3连续地抽出平衡槽1。

本实施例中，所述进料管12(浸入料液液面下的部分)的直径为100mm，管壁上的开孔201分为两组；每组4个开孔，在进料管壁上同一高度位置对称分布；较高组开孔设在平衡槽最低液位以下约5厘米处，较低组开孔设在平衡槽最低液位以下约15厘米处，进料管壁上的开孔201总面积基本等于平衡槽底面上所设的含颗粒的混合物料出口103的面积。生产过程中，控制奶液基料进入平衡槽1的流量基本为5.7吨/小时，椰果颗粒原料进入平衡槽的速度基本为5kg/分钟，并控制平衡槽内液面变化高度在30mm以内。

(三)超高温灭菌及灌装：上述步骤(二)中实现颗粒的在线均匀混合后的料液被容积泵输送到杀菌机进行115℃～125℃/4S杀菌，之后冷却至≤25℃无菌灌装，得到本实施例的含椰果颗粒的乳饮料产品，进一步包装、检验、合格后即可出厂。

本实施例的含椰果颗粒的乳饮料产品的检测指标：蛋白质含量约1.0％，脂肪含量约1.1％，pH约4.0，椰果颗粒平均含量约为3.5％，颗粒完整度在90％以上。

对比例1

利用传统的含颗粒饮料的生产方法及装置生产一种含谷物颗粒的调味乳，以作为本发明的对比例，该对比例的调味乳的原料配方与实施例1相同。其生产工艺流程具体过程包括如下步骤：

(一)奶液基料的配料工艺与实施例1中相同，得到配好的奶液基料，置于一配料罐(配料量5吨)中。

(二)颗粒的添加：

按照配方量将处理好的颗粒加入上述步骤(一)置有奶液基料的配料罐中，配料罐内设有搅拌装置，采用搅拌效果较好的侧搅拌方式，搅拌速度为960转/分，搅拌时间在20分钟以上，以尽量使颗粒在料液中分散均匀。

(三)超高温灭菌及灌装：本对比例中的灭菌及灌装工序基本同实施例1，具体是：上述步骤(二)中混合后的含颗粒的物料被容积泵以约6吨/小时的流量输送(在输送过程中容置含颗粒的物料的配料罐的搅拌装置一直开启)到杀菌机进行137～139℃/4S杀菌，之后冷却至≤25℃无菌灌装，得到本对比例的含谷物颗粒的调味乳产品，进一步包装、检验、合格后即可出厂。

本实施例的含谷物颗粒的调味乳产品的检测指标：蛋白质含量约2.5％，脂肪含量约2.9％，pH约6.6，谷物颗粒平均含量约10％，颗粒完整度约70％。

单位包装内颗粒含量检测

对按照上述实施例1、实施例2和对比例1生产得到的含颗粒饮品进行取样，检测单位包装中的颗粒含量，以考察本发明的在线添加方法对产品中颗粒添加均匀性的影响。

取样方法：分别在实施例1、实施例2的生产线上每隔5分钟取一个包装的产品作为样品，在对比例1的生产线上每隔约1分钟取一个包装的产品作为样品(对比例1中，为尽量使颗粒型物料与奶液基料混合均匀，配料量较少，连续生产时间短)，每条生产线各取50包产品样品。

颗粒含量检测方法：将各单位包装整体称重后记下重量，减去包装重量后即为包装中含颗粒奶液的总重量；将每单位包装的奶液依次过50目分离筛(筛孔尺寸0.294mm)，并沥水2分钟后，用天平对滤出的固形物和分离筛一起称重，减去分离筛净重，得出每单位包装中的固形物(颗粒)重量；单位包装中的颗粒含量＝固形物重量/包装中含颗粒奶液总重量×100％。

检测结果记录于下表：

 

样品编号	实施例1颗粒含量(％)	实施例2颗粒含量(％)	对比例1颗粒含量(％)
				1	8.9	3.4	30.4
2	9.6	3.5	26.0
				3	8.8	3.4	23.0
4	9.0	3.3	21.0
				5	10.5	3.5	20.8
6	10.1	3.6	19.7
				7	11.1	3.3	18.2
8	10.2	3.5	17.7
				9	9.9	3.4	17.0
10	9.7	3.6	16.3
				11	9.6	3.3	15.5
12	10.5	3.7	15.5
				13	10.6	3.4	14.7
14	11.2	3.5	14.2
				15	10.8	3.5	13.1
16	10.7	3.4	13.8
				17	8.9	3.8	12.6
18	8.5	3.6	12.5
				19	8.9	3.7	12.3
20	10.0	3.4	11.8
				21	9.4	3.5	11.5
22	10.6	3.4	10.6
				23	9.6	3.2	9.4
24	10.8	3.1	9.3
				25	10.7	3.0	9.2
26	9.7	3.2	8.9
				27	10.3	3.5	8.5
28	11.3	3.2	8.2
				29	8.7	3.4	7.8
30	9.9	3.3	7.3
				31	10.5	3.8	6.6
32	11.6	3.4	6.5
				33	11.8	3.6	5.8
34	10.5	3.6	5.7
				35	10.2	3.9	5.6
36	9.6	3.8	5.2

 

37	11.1	3.7	4.7
				38	8.7	3.6	4.3
39	8.9	3.4	3.1
				40	10.6	3.5	3.2
41	10.0	3.2	3.0
				42	9.7	3.4	2.3
43	10.4	4.1	2.1
				44	9.5	3.3	1.5
45	10.4	3.6	1.2
				46	11.0	3.4	0.9
47	10.9	3.5	0.5
				48	9.8	3.8	0.2
49	9.2	3.8	0
				50	10.3	4.0	0

从上表结果可以看出：对比例1中采用传统的颗粒添加方法生产的含颗粒调味乳，其中颗粒偏离平均值最大的含量是30.4％，偏离率＝(30.4-10)/10×100％＝204％，且所测样品中有80％以上的样品颗粒含量都超出平均值上下20％的范围，严重不符合要求，说明采用传统的颗粒添加方法，由于存在颗粒与料液之间的搅拌混合不均匀，导致产品中颗粒含量波动较大，产品质量不稳定。而采用本发明的添加颗粒的方法和装置生产得到的含颗粒液态乳或乳饮料，产品中颗粒含量相对比较稳定。实施例1中颗粒偏离平均值最大的含量是11.8％，偏离率＝(11.8-10)/10×100％＝18％，其它检测样品中颗粒含量数据都在此范围以内，符合生产要求。实施例2中颗粒偏离平均值最大的含量是4.1％，偏离率＝(4.1-3.5)/3.5×100％＝17.14％，其它检测样品中颗粒含量数据都在此范围以内，符合生产要求。

上述仅是以生产液态乳和乳饮料为例说明本发明的在线添加颗粒的方法及装置所具有的特点和有益效果。本发明的在线添加颗粒的方法及装置同样适合其他各种含颗粒液态饮品的生产，例如用于生产含坚果颗粒、谷物颗粒、果蔬颗粒和/或人造食品颗粒的果蔬汁、果蔬汁饮料、乳清蛋白饮料、植物蛋白饮料例如大豆蛋白饮料、茶饮料等饮品，能够实现含颗粒液态产品的生产加工中颗粒的均匀添加，使最终得到的含颗粒的液态产品中颗粒的均匀性得到有效保证。

Claims (17)

1、一种含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的方法，该方法是利用一平衡槽使待添加颗粒的料液与颗粒型物料实现在线混合而得到含颗粒的混合物料，所述平衡槽内纵向设置有一进料管，该进料管的上端口为颗粒型物料进口，进料管壁上设置开孔，且进料管的底端与平衡槽的底面密封接触，并在进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置混合物料出口；

所述的添加颗粒的方法包括：

使待添加颗粒的料液进入平衡槽后从所述进料管壁上设置的开孔进入进料管内；

使颗粒型物料从进料管上端口进入平衡槽的进料管内；

使待添加颗粒的料液与颗粒型物料在进料管内在线混合形成含颗粒的混合物料，且使该含颗粒的混合物料从进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置的混合物料出口被引出平衡槽。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述含颗粒的混合物料是被连续地引出平衡槽后被连续地输送去杀菌并灌装。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述平衡槽内料液的液面高度，使平衡槽内料液最低液面高度的位置高于进料管壁上的开孔位置且不高于20厘米。

4、根据权利要求1或3所述的方法，其中，控制所述平衡槽内料液的液面高度变化在30厘米以内。

5、根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述平衡槽内料液的液面高度，使浸泡在平衡槽内料液的液面以下的进料管壁上的开孔总面积等于平衡槽底面上所设的含颗粒的混合物料出口面积的0.9～1.5倍。

6、根据权利要求1所述的方法，其中，控制含颗粒的混合物料在进料管内的流量≥1吨/小时。

7、一种含颗粒液态饮品生产工艺中添加颗粒的装置，该装置是使待添加颗粒的料液与颗粒型物料实现在线混合而得到含颗粒的混合物料，所述装置包括：

平衡槽，该平衡槽内纵向设置有一进料管，该进料管的上端口为颗粒型物料进口，进料管壁上设置有开孔，且进料管的底端与平衡槽的底面密封接触，并在进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置有混合物料出口；从而使所述待添加颗粒的料液进入平衡槽后从所述进料管壁上设置的开孔进入进料管内，并与从进料管上端口进入的颗粒型物料混合形成含颗粒的混合物料，且使该含颗粒的混合物料从进料管的底端面所对应的平衡槽的底面上设置的混合物料出口被引出平衡槽。

8、根据权利要求7所述的装置，该装置还包括：

颗粒型物料输送器，该颗粒型物料输送器是用以定量地将颗粒型物料从平衡槽进料管的上端口输送入进料管内；以及

物料泵，该物料泵与平衡槽的含颗粒的混合物料出口相连，用以输送含颗粒的混合物料，将其引出平衡槽。

9、根据权利要求8所述的装置，其中，所述用以输送含颗粒的混合物料的物料泵为螺杆泵或转子泵。

10、根据权利要求7所述的装置，其中，在平衡槽正常进料时最低液位以下20厘米内的进料管壁上设置有所述开孔。

11、根据权利要求7所述的装置，其中，所述进料管壁上的开孔总面积是平衡槽底面上所设的含颗粒的混合物料出口面积的0.9～1.5倍。

12、根据权利要求7所述的装置，其中，所述进料管的直径为40～200毫米，优选为60～100毫米。

13、根据权利要求7所述的装置，其中，所述进料管竖立设置在平衡槽的中间混合物料出口位置；所述开孔在进料管壁上的水平方向对称设置。

14、一种生产含颗粒液态饮品的方法，该方法包括按照权利要求1所述的方法将颗粒型物料添加到待添加颗粒的料液中而得到混合后的含颗粒的混合物料的过程。

15、根据权利要求14所述的方法，该方法是用于生产含颗粒的调味乳或乳饮料，且所述颗粒型物料包括坚果颗粒、果蔬颗粒、谷物颗粒和/或人造食品颗粒。

16、根据权利要求15所述的方法，其中，所述颗粒型物料为固态颗粒物料，该方法是利用螺旋输送器将所述颗粒型物料输送入平衡槽进料管内。

17、根据权利要求15所述的方法，其中，所述颗粒型物料为固态颗粒与液态溶胶的混合物料，该方法是将所述颗粒型物料置于平衡槽上方的一高位物料存储罐内，通过流量控制阀使颗粒型物料靠自重定量流入到平衡槽进料管内。

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