CN101991157B - 一种果汁的冷冻浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果汁的冷冻浓缩方法，将水果原汁降温至-18℃或-18℃以下结冰后自然解冻至解冻完全，在解冻过程中，根据需要设定目标可溶性固形物含量值，不断取出底层解冻部分浓缩果汁，并将不满足设定目标值的部分通过反复结冰冷冻浓缩或薄膜浓缩至达到目标值。该方法能耗低、操作简便、成本低、产率高。

Description

一种果汁的冷冻浓缩方法

技术领域

本发明属于农产品加工技术领域，具体涉及一种果汁的冷冻浓缩方法。

背景技术

浓缩果汁是由水果经榨汁、杀菌、浓缩、灌装等工序生产的一种产品，浓缩果汁是生产果汁饮料、果酒、果醋的原料。浓缩果汁相对鲜榨的不经浓缩的水果原汁而言具有体积小，运输方便、包装成本少的特点，同时由于浓缩果汁可溶性固形物含量较高，不容易腐败变质，尤其适合于需要长途运输的国际贸易。

浓缩的方法主要包括薄膜浓缩法，反渗透浓缩法和冷冻浓缩法。薄膜浓缩法是最常用的浓缩方法，采用蒸汽将果汁中的水蒸发除去以达到浓缩的目的，但在加热浓缩的过程中，果汁中易挥发的香味成分随着蒸发的水蒸气一起挥发了，使得浓缩果汁还原后香味、风味变差。

反渗透浓缩法是采用反渗透膜将果汁中的水过滤以起到浓缩的目的，但反渗透之前通常要求果汁先经过超滤工序，否则反渗透膜很容易堵塞，也即反渗透浓缩方法不适合于混浊型浓缩果汁的生产，同时反渗透浓缩法存在浓缩终点低，操作成本高等问题。

冷冻浓缩法原理是把稀溶液温度降至水的冰点以下使得部分水冻结成冰晶，把冰晶分离出去从而得到浓缩液，这一方法已用于速溶咖啡、速溶茶、浓缩橙汁等生产，经冷冻浓缩生产的果汁加水还原后其质量与新鲜榨出的果汁几乎没有差别。此外从理论上来看，每蒸发1kg水，需要供给热量2256kJ，而使同量的水结冰则只需要移去333kJ的热量，约为蒸发法的1/7，只要设备设计合理冷冻浓缩比热薄膜浓缩节约能源。

目前报道的冷冻浓缩方法均为果汁结冰后及时除去冰晶的方法，结冰是主要步骤，目前果汁结冰主要有两种方法，一种是稀溶液中的水分在冷面形成冰层，形成渐进层状结晶；另一种是在搅拌的悬浮液中结冰，通过大量悬浮分散于母液中冰结晶的成长、分离而达到浓缩的方式称为悬浮结晶。但这两种方法主要的技术难点在于小冰晶难以形成，形成的冰晶难以分离，分离的冰晶还要进行清洗等步骤，这些导致冷冻浓缩设备十分复杂，造价昂贵，程序较多，生产过程容易污染。国外典型的冷冻浓缩设备的原理及工艺流程是，果汁首先流进低温贮罐，采用刮板的方式将靠近低温罐壁的小冰晶分离，将小冰晶冲入结晶罐，在使冰晶长大，然后过滤分离冰晶，得到浓缩果汁。其冷冻浓缩设备价格非常昂贵、且工艺流程复杂。国内针对这种原理也进行了许多的设备研究，但目前仍未实现未有产业化设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种果汁的冷冻浓缩方法，该方法能耗低、操作简便、成本低、产率高。

为达到上述目的，本发明提供的果汁的冷冻浓缩方法，将水果原汁降温至-18℃或-18℃以下结冰后自然解冻至解冻完全，在解冻过程中，根据需要设定目标可溶性固形物含量值，不断取出底层解冻部分浓缩果汁，并将不满足设定目标值的部分通过反复结冰冷冻浓缩或薄膜浓缩至达到目标值。

作为本发明的一种改进：将水果原汁降温至-18℃或-18℃以下结冰后自然解冻至解冻完全，在解冻过程中，将可溶性固形物含量高于或等于第一目标值的底层解冻部分取出作为第一部分，继续解冻将可溶性固形物含量介于第一目标值和第二目标值之间的部分取出作为第二部分，将最后解冻部分可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的部分作为第三部分。

作为本发明的进一步改进：将第二部分再次降温至-18℃或-18℃以下结冰，然后自然解冻至解冻完全，在解冻过程中，取出可溶性固形物含量等于或高于第一目标值的底层解冻部分和可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的部分备用，将可溶性固形物含量介于第一目标值和第二目标值之间的部分反复上述结冰解冻过程，最后得到可溶性固形物含量等于或高于第一目标值的果汁和可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的果汁。

当底层部分的可溶性固形物含量介于第一目标值和第二目标值之间时，需再次降温至-18℃或-18℃以下结冰，然后自然解冻至解冻完全，取出底层解冻部分，如可溶性固形物含量高于或等于第一目标值时，则与第一次解冻时所得的可溶性固形物含量高于或等于第一目标值的果汁合并，直接作为成品冷冻浓缩果汁；如可溶性固形物含量等于或低于第二目标值时，则与第一次解冻时所得的可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的果汁合并备用，对于可溶性固形物含量仍介于第一目标值和第二目标值的底层部分，再次降温至-18℃或-18℃以下结冰，然后自然解冻如此反复至底层解冻部分可溶性固形物含量等于或低于第二目标值，最后制备得底层解冻部分可溶性固形物含量高于或等于第二目标值的果汁和底层解冻部分可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的果汁。

将第二部分经反复结冰解冻后所得的可溶性固形物含量高于或等于第一目标值的果汁与第一部分合并直接作为成品冷冻浓缩果汁。

将第二部分经反复结冰解冻后所得的可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的果汁与第三部分合并后采用薄膜浓缩制备成普通浓缩果汁。

优选的，上述的第一目标值为30％，所述的第二目标值为10％。

优选的，本发明所述的水果原汁为荔枝原汁、桑葚原汁或橙子原汁，其可溶性固形物含量为5-25％。

优选的，本发明将果汁降温至-18℃或-18℃以下结冰后在常温下自然解冻。

本发明的原理是：先将可溶性固形物含量在5-25％水果原汁在-18℃或-18℃以下结冰，结冰后自然解冻，先解冻的部分果汁可溶性固形物含量高于水果原汁的可溶性固形物浓度，仍处于冰冻部分的果汁可溶性固形物浓度低于结冰前果汁的可溶性固形物浓度。根据上述原理，通过一次或多次结冰后解冻浓缩过程可得到可溶性固形物含量较高的冷冻浓缩果汁及可溶性固形物含量较低的果汁，而可溶性固形物含量较低部分的果汁可通过常规薄膜浓缩后作为普通浓缩果汁使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

①.本发明涉及的冷冻浓缩方法与传统的冷冻浓缩方法相反，采用先结冰后解冻的方法生产冷冻浓缩果汁；

②.由于目前低温冷库很普及，大多数果汁厂均有低温冷库，将果汁整体结冰十分容易，无需其他设备，解冻只需在常温条件下解冻即可，该方法具有操作简便，投资小的特点；

③.该方法投资小，无需昂贵的冷冻浓缩设备，同时可生产冷冻浓缩果汁和薄膜浓缩普通果汁，果汁能完全利用，几乎没有损耗。

具体实施方式

实施例1

设定底层解冻部分可溶性固形物含量第一目标值为30％，第二目标值为10％，将30kg塑料桶装可溶性固形物含量18％的荔枝原汁放到-18℃结冰，1天后彻底结冰后，取出，常温下自然解冻，经过5小时后，解冻了12kg果汁，测其可溶性固形物含量为30.5％，将其倒出记为第一部分，再过3小时后，解冻了6kg果汁，测其可溶性固形物含量为16％，记为第二部分，剩余果汁12kg果汁，其可溶性固形物含量为6.5％，记为第三部分。

将第二部分所得的6kg可溶性固形物含量为16％的荔枝汁在-18℃结冰后再解冻，得到2kg可溶性固形物含量30.5％的冷冻浓缩果汁(A部分)和4kg可溶性固形物含量8.7％的荔枝汁(B部分)。

将第一部分所得的12kg可溶性固形物含量为30.5％的冷冻浓缩果汁与A部分所得的2kg可溶性固形物含量为30.5％的果汁合并，得14kg可溶性固形物含量为30.5％的成品冷冻浓缩荔枝果汁。

将第三部分所得的12kg可溶性固形物含量为6.5％的荔枝汁与B部分所得的4kg可溶性固形物含量为8.7％的荔枝汁合并后在58℃，10kpa条件下薄膜浓缩得到1.88kg可溶性固形物60％的浓缩荔枝汁。

最终的结果为30kg可溶性固形物含量18％的荔枝原汁经以上方法得到了14kg可溶性固形物含量30.5％的冷冻浓缩荔枝汁和1.88kg可溶性固形物含量60％的薄膜浓缩荔枝汁。

实施例2

设定底层解冻部分可溶性固形物含量第一目标值为30％，第二目标值为10％，将30kg塑料桶装可溶性固形物含量8％的桑果原汁放到-18℃结冰，1天后彻底结冰后，取出，常温解冻，约过1.5小时后，桶底有1.4kg浓缩汁，取出测其可溶性固形物含量30.5％，将其倒出，记为第一部分，再过4小时后，桶底有6kg浓缩汁，其可溶性固形物含量为15.5％，将其倒出，记为第二部分，最后余下22.6kg果汁全部解冻，其可溶性固形物含量4.6％，将其倒出，记为第三部分。

将第二部分所得的6kg可溶性固形物含量为15.5％的桑果原汁在-18℃结冰，解冻后，可得到可溶性固形物含量31％的桑果浓缩汁1.2kg(A部分)，17％的桑果汁2.6kg(B部分)，5.3％桑果汁2.2kg(C部分)。

将B部分所得的2.6kg可溶性固形物含量17％桑果汁，在-18℃结冰，解冻，得到30％桑果浓缩汁0.7kg(D部分)和1.2kg可溶性固形物含量16.4％桑果汁(E部分)和0.7kg可溶性固形物含量为4.9％的桑果汁(F部分)。

将E部分所得的1.2kg可溶性固形物含量为16.4％的桑果汁，在-18℃以下结冰，在常温下自然解冻后，得到0.4kg可溶性固形物含量为30.5％的桑果汁(G部分)和0.8kg可溶性固形物含量为9.35％的桑果汁(H部分)。

将第一部分所得的1.4kg可溶性固形物含量为30.5％的桑果汁、A部分所得的1.2kg可溶性固形物含量为31％的桑果汁、D部分所得的0.7kg可溶性固形物含量为30％的桑果汁及G部分所得的0.4kg可溶性固形物含量为30.5％的桑果汁合并后，得到3.7kg可溶性固形物含量为30.6％的桑果冷冻浓缩汁。

将第三部分所得的22.6kg可溶性固形物含量为4.6％的桑果汁、C部分所得的2.2kg可溶性固形物含量为5.3％的桑果汁、F部分所得的0.7kg可溶性固形物含量为4.9％的桑果汁及H部分所得的0.8kg可溶性固形物含量为9.35％的桑果汁合并，得到26.3kg可溶性固形物含量为4.81％的桑果汁，记为I部分。

将I部分在58℃，10kpa条件下薄膜浓缩，得到可溶性固形物含量60％的薄膜浓缩桑果汁2.11kg。

最终的结果为30kg可溶性固形物含量8％的桑果原汁经以上方法得到了3.7kg可溶性固形物含量30.6％的冷冻浓缩桑果汁和2.11kg可溶性固形物含量60％的薄膜浓缩桑果汁。

以上结合选取可溶性固形物含量较高的荔枝汁和可溶性固形物含量较低的桑果汁为例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。其它果汁也可采用本发明方法进行处理，且以上实施例中第一目标值具体选择为30％，第二目标值具体选择为10％，实际使用时，可根据具体需要的果汁的可溶性固形物含量选取合适的第一目标值和第二目标值，其原理及处理过程与上述实施例相同，上述实施例中采用的冷冻温度为-18℃，在-18℃以下冷冻后再解冻也可达到同样的效果，此处不再一一列举，其中可溶性固形物含量如无特殊指明是指其质量百分含量，以上实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种果汁的冷冻浓缩方法，其特征在于：将水果原汁降温至-18℃或-18℃以下结冰后自然解冻至解冻完全，在解冻过程中，根据需要设定目标可溶性固形物含量值，不断取出底层解冻部分浓缩果汁，并将不满足设定目标值的部分通过反复结冰冷冻浓缩或薄膜浓缩至达到目标值。

2.根据权利要求1所述的果汁的冷冻浓缩方法，其特征在于：将水果原汁降温至-18℃或-18℃以下结冰后自然解冻至解冻完全，在解冻过程中，将可溶性固形物含量高于或等于第一目标值的底层解冻部分取出作为第一部分，继续解冻将可溶性固形物含量介于第一目标值和第二目标值之间的部分取出作为第二部分，将最后解冻部分可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的部分作为第三部分。

3.根据权利要求2所述的果汁的冷冻浓缩方法，其特征在于：将第二部分再次降温至-18℃或-18℃以下结冰，然后自然解冻至解冻完全，在解冻过程中，取出可溶性固形物含量等于或高于第一目标值的底层解冻部分和可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的部分备用，将可溶性固形物含量介于第一目标值和第二目标值之间的部分反复上述结冰解冻过程，最后得到可溶性固形物含量等于或高于第一目标值的果汁和可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的果汁。

4.根据权利要求3所述的果汁的冷冻浓缩方法，其特征在于：将第二部分经反复结冰解冻后所得的可溶性固形物含量高于或等于第一目标值的果汁与第一部分合并直接作为成品冷冻浓缩果汁。

5.根据权利要求3所述的果汁的冷冻浓缩方法，其特征在于：将第二部分经反复结冰解冻后所得的可溶性固形物含量等于或低于第二目标值的果汁与第三部分合并后采用薄膜浓缩制备成普通浓缩果汁。

6.根据权利要求2-5任一项所述的果汁的冷冻浓缩方法，其特征在于：所述的第一目标值为30％，所述的第二目标值为10％。

7.根据权利要求1所述的果汁的冷冻浓缩方法，其特征在于：所述的水果原汁为荔枝原汁、桑椹原汁或橙子原汁，其可溶性固形物含量为5-25％。

8.根据权利要求1所述的果汁的冷冻浓缩方法，其特征在于：将果汁降温至-18℃或-18℃以下结冰后在常温下自然解冻。