CN106319099B - 一种富多酚黑糖的生产工艺 - Google Patents

一种富多酚黑糖的生产工艺 Download PDF

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Abstract

一种富多酚黑糖的生产工艺，包括如下步骤：取未去蔗稍和蔗叶的甘蔗作为原料，榨汁并初步去除杂质，得到原料液；原料液先加石灰乳调节pH至7.0～7.5，再加热至80～90℃，得到加热原料液；采用孔径50～200nm的一级陶瓷膜过滤加热原料液，得到一级膜清汁和一级膜浓缩汁；采用截留分子量1～5kDa的二级膜过滤一级膜清汁，得到二级膜清汁和酚类物质富集的二级膜浓缩汁；二级膜浓缩汁用于生产富多酚黑糖。本发明采用两级不同膜孔径大小的陶瓷膜过滤甘蔗汁，采用二级膜过滤浓缩汁生产富多酚黑糖，二级膜浓缩汁中的功能性成分多酚类物质得到了有效的富集，相对传统生产工艺提高了4～8倍，提高了黑糖的品质和营养价值。

Description

一种富多酚黑糖的生产工艺
技术领域
本发明涉及制糖工艺领域，具体是一种富多酚黑糖的生产工艺。
背景技术
甘蔗糖业是广西国民经济的支柱产业，是涉及一二三产业的综合性产业，区内近一半人口的生产生活与甘蔗产业息息相关，是我区财政收入和少数民族地区、边境地区农民就业增收的主要支撑。近几年来，由于受国际糖价影响，糖价不断下跌。加之生产成本高，农业基础较薄弱、机械化程度低，以及工业产品品种单一、缺乏市场竞争力等问题，使广西糖业走到了生死攸关的十字路口。为此广西区政府出台了一系列政策推动广西糖业转型升级，《关于推动广西糖业二次创业的总体方案》，明确提出“以甘蔗多样性产业为抓手，加快发展甘蔗非糖产品，增强产业抗风险能力”，切实提高广西糖业可持续发展能力和国际竞争力。
黑糖本意上是颜色较深的红糖，由于颜色近似黑色，因而被日本和我国台湾省称为黑糖，中国大陆称红糖。黑糖是没有经过高度精炼、脱色的蔗糖。除了提供热能外，还含有少量多酚类物质及多种人体必需氨基酸，人体生长发育不可缺少的苹果酸、核黄素、胡萝卜素、烟酸以及微量元素，如钙、钾、铁、镁及叶酸和其它矿物质等，具有很高的营养价值，而且有利于人体内酸碱平衡。
传统的黑糖生产方法主要是甘蔗榨汁后，加热蔗汁至沸腾，此时杂质会随着气泡产生而上浮，撇去上层浮渣，并进行逐级蒸发浓缩，浓缩到一定锤度后，冷却并搅拌刺激起晶，形成片状糖或粉状糖。但传统黑糖生产工艺因为澄清效率较低，而导致黑糖产品的杂质含量较高，溶解于水中之后出现浑浊现象；且该传统工艺生产效率较低，难以实现工业化生产。
多酚类化合物，是指分子结构中有若干个酚性羟基的植物成分的总称，包括苯酚酸和黄酮类化合物。多酚类化合物都有一定的抗氧化能力，已列入天然抗氧化剂范畴，是优良的氢或电子的给予体，对能产生过氧化作用而导致结构和功能损伤的超氧阴离子和羟自由基等自由基有明显的清除作用。氧化损伤是导致许多慢性病，如心血管病，癌症和衰老的重要原因。多酚的抗氧化功能可以对这些慢性病起到预防作用。甘蔗中含有大量色素类物质，这些物质属多酚类化合物及类黄酮化合物，且多酚类物质的含量比起不少水果或蔬菜有过之而无不及。甘蔗中的多酚类提取物具有较强的清除自由基、抗氧化活性，对人类的营养、健康和疾病防 治具有重要意义。有研究表明，甘蔗中含有的多酚类物质，属水溶性色素，为C6-C3-C6的碳骨架，同时在苯环上都具有两个以上的羟基，常见的有3类：即花青素、花黄素(黄酮类)、儿茶素。根据海尔基奥氏和克拉克的研究测定：甘蔗中的多酚类化合物多集中于生长点附近的蔗梢部分。分子量5000以上的高分子量多酚类化合物在全条甘蔗的分布为：蔗叶占33％、蔗梢(0～11节)占37％，去梢后的蔗茎只占30％，可见蔗梢虽只为蔗茎的小部分，但多酚类物则比蔗茎还多，且相对集中。甘蔗在榨汁过程中，这些水溶性多酚化合物大部分进入到甘蔗汁中。
因此，在以带皮带叶甘蔗作为原料时，榨汁后用于生产黑糖产品，过程采用高效的膜分离技术清净蔗汁，能够有效的提高黑糖的品质；多级膜并行处理蔗汁富集多酚类物质生产黑糖工艺，能够有效的提高黑糖的营养价值以及功能性价值。符合现代人们对功能性营养食品诉求；同时也符合发展甘蔗产品多样化、高值化的要求，是开拓甘蔗产业发展新路径的体现。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种富多酚黑糖的生产工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种富多酚黑糖的生产工艺，包括如下步骤：
(1)取未去蔗稍和蔗叶的甘蔗作为原料，榨汁并初步去除杂质，得到原料液；
(2)原料液先加石灰乳调节pH至7.0～7.5，再加热至80～90℃，得到加热原料液；
(3)采用孔径50～200nm的一级陶瓷膜过滤加热原料液，得到一级膜清汁和一级膜浓缩汁；
(4)采用截留分子量1～5kDa的二级膜过滤一级膜清汁，得到二级膜清汁和酚类物质富集的二级膜浓缩汁；
(5)二级膜浓缩汁用于生产富多酚黑糖。
进一步的，步骤(5)的具体方法如下：二级膜浓缩汁蒸发浓缩至60～65°BX，在常压下熬糖至糖糕锤度94～96°BX，糖糕搅拌起晶后倒到模具中，自然冷却成型后，包装得到富多酚黑糖。
进一步的，二级膜清汁用于白砂糖生产。
进一步的，一级膜浓缩液经膜浓缩液澄清处理系统后泵送至原料液中。
进一步的，步骤(3)跨膜压差0.25～0.45Mpa，膜面流速4～5m/s，体积浓缩倍为8～12。
进一步的，步骤(4)跨膜压差为0.6～1.0Mpa，膜面流速4.5～5.5m/s，体积浓缩倍数为8～10。与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：
本发明采用两级不同膜孔径大小的陶瓷膜过滤甘蔗汁，采用二级膜过滤浓缩汁生产富多酚黑糖，二级膜浓缩汁中的功能性成分多酚类物质得到了有效的富集，相对传统生产工艺提高了4～8倍，从而提高了黑糖的品质和营养价值。所得的富营养黑糖在溶解到12°Bx后的浊度在1NTU以下，且所得的产品黑糖芳香浓郁，呈棕褐色，各项指标均达到一级黑糖(红糖)的国家标准要求。
二级纳滤膜过滤所得到的清汁色值相对于混合汁降低40％～60％，浊度降低99.99％，纯度提高1％～3％，二级膜滤清汁可用于白砂糖生产。
本发明的创造性主要体现在：
(1)得到加热原料液后，采用不同膜孔径大小的陶瓷膜进行两次过滤，先用较大孔径的陶瓷膜过滤去除混合汁中的灰分、胶体、小颗粒蔗髓等大部分非糖分杂质，再用较小孔径的膜过滤一级清汁，有效截留一级膜清汁中的多酚类物质等，得到多酚类物质富集的二级膜浓缩汁用于富多酚黑糖生产，同时得到色值、浊度较低，纯度较高的二级膜清汁可用于白砂糖生产。而在现有技术中，尚未出现对糖汁通过两次过滤处理的工艺。
(2)孔径50～200nm的一级陶瓷膜，截留分子量1～5kDa的二级纳滤膜，只有利用上述孔径的膜进行两级过滤才能在保证多酚类物质富集的同时尽可能的减少其他影响黑糖品质的无效杂质。
附图说明
图1为本发明所述富多酚黑糖的生产线的设备连接示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
一种富多酚黑糖的生产工艺，包括如下步骤：
(1)取未去蔗稍和蔗叶的甘蔗作为原料；
(2)压榨甘蔗得到混合汁，利用100目振动筛去除蔗渣等大颗粒杂质，再用200目旋振筛去除小颗粒杂质，得到原料液；
(3)原料液先加石灰乳调节pH至7.5，再通过管式换热器加热至60℃，泵至缓冲箱，用蒸汽加热至85℃，得到加热原料液；
(4)通过50nm一级陶瓷膜进行澄清过滤，跨膜压差0.45Mpa，膜面流速4m/s，体积浓缩倍数为10，以去除混合汁中的细菌、灰分、胶体等大部分非糖分杂质，得到一级膜清汁和一级膜滤浓缩液，一级膜浓缩液经膜浓缩液澄清处理系统后泵送至原料液中；
(5)一级膜清汁泵送到而二级膜料液罐中，通过截留分子量为1kDa的二级纳滤膜过滤，跨膜压差1.0Mpa，膜面流速5.5m/s，过滤温70℃，体积浓缩倍数为8，二级膜有效截留一级清汁中的多酚类物质等，分别得到富含多酚类物质的二级膜浓缩汁和色值、浊度较低、纯度较高的二级膜清汁；
(6)二级膜浓缩汁通过降膜式真空蒸发系统，浓缩至65°BX，用夹层铁锅在常压状态下熬糖至糖糕锤度94～96°BX，将糖糕移至助晶箱，搅拌起晶后倒到铺有经过严格消毒杀菌的食品用纸的木质模具中，让其自然冷却成型，去纸后包装得到富多酚黑糖；
(7)二级膜清汁泵送至糖厂清汁箱用于白砂糖生产。
本实施例所得一级膜清汁、二级膜清汁和二级膜浓缩汁的品质如表1所示，白砂糖品质如表2所示。
表1.过膜前后蔗汁的品质
Figure BDA0001077634440000041
表2.成品黑糖的各项指标对比
Figure BDA0001077634440000042
Figure BDA0001077634440000051
注：总糖分为还原糖分+蔗糖分
实施例2
一种富多酚黑糖的生产工艺，包括如下步骤：
(1)取未去蔗稍和蔗叶的甘蔗作为原料；
(2)甘蔗压榨得到混合汁，利用50目振动筛去除蔗渣等大颗粒蔗髓等，再用250目旋振筛过滤，除去小颗粒的杂质，得到原料液；
(2)原料液先加石灰乳调节pH至7.0，再通过管式换热器加热至55℃，泵至原料罐缓冲箱，用蒸汽加热至80℃，得到加热原料液；
(3)通过100nm一级陶瓷膜进行澄清过滤，跨膜压差0.35Mpa，膜面流速4.5m/s，体积浓缩倍数为10，以去除混合汁中的细菌、灰分、胶体等大部分杂质，得到一级膜清汁和一级膜滤浓缩液，一级膜浓缩液经膜浓缩液澄清处理系统后泵送至原料液中；
(4)一级膜清汁泵送到而二级膜料液罐中，通过截留分子量为5kDa的二级纳滤膜过滤，跨膜压差为0.6Mpa，膜面流速5m/s，过滤温75℃，体积浓缩倍数为10，有效截留一级膜清汁的多酚类物质等，分别得到多酚类物质富集的二级膜浓缩汁和色值、浊度较低，纯度较高的二级膜清汁；
(5)二级膜浓缩汁通过降膜式真空蒸发系统，浓缩至62°BX，用夹层铁锅在常压状态下熬糖至糖糕锤度94～96°BX，将糖糕移至助晶箱，搅拌起晶后倒到铺有经过严格消毒杀菌的食品用纸的木质模具中，让其自然冷却成型，去纸后包装得到富多酚黑糖；
(6)二级膜清汁泵送至糖厂清汁箱用于白砂糖生产。
本实施例所得一级膜清汁、二级膜清汁和二级膜浓缩汁的品质如表3所示，黑糖的品质如表4所示。
表3.过膜前后蔗汁的品质
Figure BDA0001077634440000061
表4.成品黑糖的各项指标对比
Figure BDA0001077634440000062
Figure BDA0001077634440000071
注：总糖分为还原糖分+蔗糖分
实施例3
一种富多酚黑糖的生产工艺，包括如下步骤：
(1)甘蔗压榨得到混合汁，利用80目振动筛去除蔗渣等大颗粒杂质，再采用300目旋振筛除去小颗粒杂质，得到原料液；
(2)原料液先加石灰乳调节pH至7.2，再通过管式换热器加热至65℃，泵至原料罐缓冲箱，用蒸汽加热至90℃，得到加热原料液；
(3)通过200nm一级陶瓷膜进行澄清过滤，跨膜压差0.25Mpa，膜面流速5m/s，体积浓缩倍数为10，以去除混合汁中的细菌、灰分、胶体等大部分杂质，得一级膜清汁和一级膜滤浓缩液，一级膜浓缩液经膜浓缩液澄清处理系统后泵送至原料液中；
(4)一级膜清汁泵送到而二级膜料液罐中，通过截留分子量2kDa的二级膜过滤，跨膜压差为0.8Mpa，膜面流速4.5m/s，过滤温70℃，体积浓缩倍数为8，有效截留一级清汁中多酚类物质等，分别得到多酚类物质富集的二级膜浓缩汁和色值、浊度较低，纯度较高的二级膜清汁；
(5)二级膜浓缩汁通过降膜式真空蒸发系统，浓缩至60°BX，用夹层铁锅在常压状态下熬糖至糖糕锤度94～96°BX，将糖糕移至助晶箱，搅拌起晶后倒到铺有经过严格消毒杀菌的食品用纸的木质模具中，让其自然冷却成型，去纸后包装得到富多酚黑糖；
(6)二级膜清汁泵送至糖厂清汁箱用于白砂糖生产。
本实施例所得一级膜清汁、二级膜清汁和二级膜浓缩汁的品质如表5所示，黑糖的品质如表6所示。
表5.过膜前后蔗汁的品质
Figure BDA0001077634440000072
表6.成品黑糖的各项指标对比
Figure BDA0001077634440000081
注：总糖分为还原糖分+蔗糖分
实施例1～实施例3所述的富多酚黑糖的生产工艺在实施例4所述的生产线上实施。
实施例4
一种富多酚黑糖的生产线，包括压榨设备1、除杂过滤设备2、预灰缸4、石灰乳储存缸3、管式换热器5、蒸汽加热器6、一级陶瓷膜7、二级纳滤膜19、蒸发浓缩设备13、常压浓缩设备14、助晶箱15、成型模具16以及黑糖包装设备17；
所述压榨设备1、除杂过滤设备2、预灰缸4、管式换热器5以及蒸汽加热器6依次连接，石灰乳储存缸3连接至预灰缸4，蒸汽加热器6出口连接至一级陶瓷膜入口7，一级陶瓷膜的浓缩液出口经碳酸饱充设备20、板框压滤机21连接至预灰缸，一级陶瓷膜的清液出口连接至二级纳滤膜8入口，
二级陶瓷膜8浓缩液出口依次经过蒸发浓缩设备13、常压浓缩设备14、助晶箱15、成型模具16连接至黑糖黑糖包装设备17，
二级纳滤膜8清液出口连接至白砂糖生产线；
所述一级陶瓷膜7的孔径为50～200nm，跨膜压差0.25～0.35Mpa，膜面流速4～5m/s，体积浓缩倍数为8～12；
所述二级纳滤膜8的孔径1～5kDa，跨膜压差为0.6～1.0Mpa，膜面流速4.5～5.5m/s，体积浓缩倍数为8～10。
所述除杂过滤设备2为50～100目的振动筛和200～300目的旋振筛的组合，物料在石灰乳储存缸4中调节pH至7.0～7.5，管式换热器5的加热温度为55～65℃，蒸汽加热器6的加热温度为80～90℃，蒸发浓缩设备13为降膜式真空蒸发系统或常压蒸发系统，常压浓缩设备14为夹层铁锅。
所述白砂糖生产线包括依次连接的白砂糖真空蒸发浓缩设备9、煮糖结晶设备10、分离设备11、烘干设备12以及白砂糖包装设备19。

Claims (3)

1.一种富多酚黑糖的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）取未去蔗稍和蔗叶的甘蔗作为原料，榨汁并初步去除杂质，得到原料液；
（2）原料液先加石灰乳调节pH 至7.0~7.5，再加热至80~90℃，得到加热原料液；
（3）采用孔径50~200nm的一级陶瓷膜过滤加热原料液，得到一级膜清汁和一级膜浓缩汁；跨膜压差0.25~0.45Mpa，膜面流速4~5m/s，体积浓缩倍为8~12；
（4）采用截留分子量1~5kDa的二级膜过滤一级膜清汁，得到二级膜清汁和酚类物质富集的二级膜浓缩汁；跨膜压差为0.6~1.0Mpa，膜面流速4.5~5.5m/s，体积浓缩倍数为8~10；
（5）二级膜浓缩汁用于生产富多酚黑糖；
步骤（5）的具体方法如下：二级膜浓缩汁蒸发浓缩至60~65 oBX，在常压下熬糖至糖糕锤度94~96 oBX，糖糕搅拌起晶后倒到模具中，自然冷却成型后，包装得到富多酚黑糖。
2.如权利要求1所述的富多酚黑糖的生产工艺，其特征在于，二级膜清汁用于白砂糖生产。
3.如权利要求1所述的富多酚黑糖的生产工艺，其特征在于，一级膜浓缩液经膜浓缩液澄清处理系统后泵送至原料液中。
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