CN110367428A - 超声真空同步脱气充氮装置及其橙汁加工方法和灌装线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声真空同步脱气充氮装置及其橙汁加工方法和灌装线。本发明的橙汁加工方法以及灌装线均采用超声真空同步脱气充氮装置实现直饮包装的同步脱气充氮，其主要包括上下运动的机械臂，设置在机械臂底端与直饮包装开口相配合的脱气接头，设置在脱气接头上抽取包装内气体的抽真空管、插入液面下的超声探头、检测包装内无液处压力的压力传感器、插入液面下的溶解氧检测探头及向包装内注入氮气的注氮管，以及PLC控制器。该装置与直饮包装开口配合使用以在封盖前实现快速脱气充氮，封盖后果蔬汁产品在保证感官品质前提下延长其货架期至120天以上，比目前多数NFC果蔬汁产品货架期(30‑45天)延长了2‑3倍以上，大幅度降低了其储运销成本。

Description

超声真空同步脱气充氮装置及其橙汁加工方法和灌装线

技术领域

本发明涉及水果加工技术领域，尤其涉及一种超声真空同步脱气充氮装置及其橙汁加工方法和灌装线。

背景技术

橙汁是全球贸易量最大的柑桔果汁。近年来，我国橙汁加工总量有明显增长，这得益于一种不同于传统加工方式的新型橙汁，即非浓缩还原(Not From Concentrated，NFC)橙汁的迅速发展。NFC橙汁是将成熟鲜果榨汁过滤得果汁，经巴氏杀菌后直接进行无菌灌装，在冷链条件下贮运销售，极大限度地保留了橙汁的营养和风味，深受广大消费者喜爱。NFC橙汁保留了原果中丰富的功能性成分，对促进人体健康具有重要意义。橙汁中的Vc、酚类化合物及类胡萝卜素等物质具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤等生理作用；其中，类胡萝卜素还是动物体内重要维生素A的来原。但研究发现，在加工和贮藏过程中，橙汁中维生素C、酚类化合物以及类胡萝卜素等营养物质会在环境因素的作用下易氧化降解，导致橙汁品质降低，而氧气则是使营养物质发生氧化降解的主要因素。空气中的氧气浓度较高，可通过扩散作用溶解在果汁中，形成溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)。橙汁中的DO通常以分子或双自由基的三线态氧形式存在，三线态氧是能量较低的基态氧，但当光线和光催化剂存在时，三线态氧受到激发会转变为单线态氧，处于激发态的单线态氧极易与食品基质发生氧化反应。有研究发现，橙汁中DO的浓度直接决定着Vc等营养物质的氧化降解速率，导致橙汁营养品质下降。因此，减少橙汁中的DO含量是提高NFC橙汁品质的有效途径之一。

关于氧气含量对果蔬汁品质影响的研究，前期主要集中在贮藏过程，但鲜有文献对果蔬汁加工过程氧气含量控制的报道，特别是果蔬汁终端产品中氧气含量的控制方法及其对产品贮藏品质的影响亟待研究。发明人所在团队前期研究结果显示：鲜榨橙汁在过滤及管道流动过程中长时间曝气，管道空气中的氧气不断地溶解到橙汁中，在灌装至终端产品包装后，橙汁中的DO含量几近饱和。大量DO的存在很可能会在后续储运销过程中造成橙汁营养流失和品质下降，因此，橙汁加工和储运销过程中溶解氧参数的控制尤为重要。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种超声真空同步脱气充氮装置及其橙汁加工方法和灌装线，从而解决现有技术存在的NFC果汁的储运销环节容易发生品质劣变且成本高，尤其是货架期短等问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的超声真空同步脱气充氮装置，包括上下运动的机械臂，设置在机械臂下方封盖直饮包装开口的脱气接头，分别设置在脱气接头上抽取直饮包装内气体的抽真空管、插入直饮包装液面下的超声探头、检测直饮包装内无液处压力的压力传感器、插入直饮包装液面下检测液体氧含量的溶解氧检测探头及向直饮包装内注入氮的注氮管，与超声探头连接的超声波发生器以及PLC控制器；超声真空同步脱气充氮装置与直饮包装开口配合使用时，所述抽真空管的抽气口及所述注氮管的出氮口均高于直饮包装内液面；所述抽真空管一端与真空泵连接，所述注氮管与储氮装置连接，在注氮管上设置有向直饮包装内输送氮的注氮泵；所述PLC控制器分别与压力传感器、溶解氧探头、真空泵、注氮泵以及超声波发生器电连接。

进一步，所述脱气接头的底部还设置有密封直饮包装开口的橡胶垫；所述超声探头、溶解氧探头、压力传感器、抽真空管以及注氮管均套设在脱气接头和橡胶垫内。

进一步，所述抽真空管由硬管与软管构成；所述硬管设置在接头上，硬管通过软管与真空泵连接。

进一步，所述超声探头包括变幅杆和插入直饮包装液面下的超声波工具头，所述超声波工具头固定连接在变幅杆上，所述变幅杆与超声波发生器相连接。所述变幅杆设置在脱气接头的上方，所述超声波工具头贯穿脱气接头插入直饮包装的液面下。

进一步，所述注氮管为耐压耐冻的PVC材质注氮管，通过连接外部氮气或液氮注入到瓶子内，即可保证无氧环境，又可维持常压，保持直饮包装既有形状。优选的所述储氮装置为液氮罐，所述注氮泵为耐低温的液氮泵。

进一步，还包括固定设置在脱气接头的上方规制各种管道以及线缆的套筒，所述套筒上端与机械臂固定连接。通过套筒规制各种管道以及线缆，使使用环境更加整洁。

本发明的超声真空同步脱气充氮装置在使用时，首先通过机械臂带动脱气接头与直饮包装的开口相互配合，在真空泵的作用下通过抽真空管抽取直饮包装内的空气并且真空泵抽取空气的时，同时通过PLC控制器控制超声波发生器使超声探头开启超声波，使直饮包装内无液处的压力维持在5-10kpa之间，当直饮包装内溶解氧达到1mg/L以下，通过PLC控制器控制真空泵和超声波发生器停止工作，继而在PLC控制器控制下打开注氮泵通过注氮管向直饮包装内充入适量氮后，通过机械臂提起超声真空同步脱气充氮装置，进而封盖拧紧即可。直饮包装中充入氮的量可提前通过PLC控制器设定，当达到适度的量后，从而控制机械臂脱离直饮包装。

超声真空同步快速脱气充氮橙汁加工方法，包括如下步骤：

S101、将甜橙原料清洗去除表皮污垢和农残、带皮或剖半适度压榨、精制去除果肉、将不同原料所得橙汁进行调配至品质均一。将榨汁机压榨获得的橙汁导入旋转过滤精制机，去除果渣或果肉，由于不同原料不同批次榨出来的果汁糖度酸度不一致，因此需要分批储存于中转罐中，通过不同中转罐中橙汁的糖酸含量情况进行调配至统一的产品标准，调配制得的橙汁一般糖酸比不低于17，但取决于不同产品要求。

S102、将调配好的橙汁真空脱气后并进行巴氏杀菌。通过果汁真空脱气机将步骤S101中调配制得的橙汁进行真空脱气，一般真空度维持在0.6-0.8bar，再通过串联在果汁真空脱气机后的杀菌机进行杀菌。橙汁杀菌一般采用93℃±2℃保持15～30s的巴氏杀菌方式；特殊情况可用120℃以上3～10s的瞬间杀菌法。

S103、将步骤S102杀菌后橙汁冷却至灌装或储藏温度。灌装温度一般控制在0-30℃，低温大罐储藏温度一般是4℃，为保证最佳储藏品质，甚至可使用0℃的临界温度。

S104：将步骤S103冷却后或大罐储藏的橙汁注入已灭菌的直饮包装，通过超声真空同步脱气充氮装置对直饮包装橙汁进行快速脱气，继而在液面之上同步充入氮。

超声真空同步脱气充氮装置包括超声真空结构及充氮结构，通过超声真空结构对直饮包装橙汁进行快速脱气，超声真空结构中设置有超声探头，超声探头有助于快速脱气并具有适度杀菌作用，抽真空有助于快速排除包装中的空气；监控直饮包装抽真空后橙汁的溶解氧含量，继而通过充氮结构同步充入氮气，最终确保直饮包装中的溶解氧值不高于1mg/L。

超声真空结构包括发射超声波和抽真空两个功能，同步作用可实现快速脱气。在1-3s内将直饮包装内橙汁的溶解氧降至1mg/L以下，使直饮包装中压力达到5-10kp。继而充入氮，充入的氮既可为液氮也可为氮气，优选的，充入液氮在室温下滴加后立马成为气态氮，比较方便。该步骤在常压室温下操作即可。直饮包装可以是但不限于玻璃瓶、塑料瓶、多材质混合屋顶盒等。杀菌后橙汁可在大罐低温贮藏后，按销售计划通过超声真空同步脱气充氮装置进行二次脱气和杀菌灌装至直饮包装。

本发明的超声真空同步脱气装置通过超声波和真空条件同步作用可实现快速脱气，其原理是由超声波发生器经超声探头而传播到橙汁中。超声波在橙汁中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，或冒出液面或突然闭合破裂产生空化作用。超声波具有的杀菌效力主要由其产生的空化作用所引起的。超声波处理过程中，当高强度的超声波在液体介质中传播时，产生纵波，从而产生交替压缩和膨胀的区域，这些压力改变的区域易引起空穴现象，并在介质中形成微小气泡核。微小气泡核在绝热收缩及崩溃的瞬间，其内部呈现5000℃以上的高温及50000kPa的压力，从而使液体中某些细菌致死，病毒失活，甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破坏。

S105：迅速对充入氮气的直饮包装封装即可。迅速封装，极低的溶解氧含量和氮气充填对于橙汁终端产品的储运销期间的感官品质保障具有重要的意义。

本发明还涉及一种超声真空同步脱气充氮橙汁灌装线，包括依次设置的甜橙清洗装置、榨汁装置、调配装置、脱气装置、杀菌装置、大罐储藏装置、灌装装置及以上所述的超声真空同步脱气充氮装置和封盖装置；所述清洗装置和榨汁装置通过传送带连接，所述榨汁装置、调配装置、脱气装置、杀菌装置、大罐储藏装置、灌装装置通过输送管道连接，所述超声真空同步脱气充氮装置分别与罐装装置和封盖装置通过传送带连接；所述清洗装置通过传送带传送将原材料传送到榨汁装置内榨汁，通过榨汁后的橙汁被输送到调配装置内调配成品质均一的橙汁，调配后的橙汁被输送到脱气装置脱气，脱气后橙汁被输送到杀菌装置杀菌，杀菌后的橙汁冷却后被输送到灌装装置内或输送至大罐储藏装置中进行储藏，杀菌并冷却后的橙汁或根据生产销售计划从大罐储藏装置取出的橙汁被输送至灌装装置与若干传送的直饮包装配合并向直饮包装内灌入橙汁，通过超声真空同步脱气充氮装置与灌入橙汁的直饮包装相配合对直饮包装进行脱气并充氮，再通过封盖装置对直饮包装进行封口。橙汁在灌装前都是由管路进行输送，灌装直饮包装都在传送带上进行加工环节的转换。超声真空同步脱气充氮装置中超声探头发出超声波和真空泵抽真空两个功能，同步作用可实现快速脱气，超声波主要作用在于辅助快速脱气及适度杀菌。

进一步，还包括分拣经过清洗的甜橙的分级装置，所述分级装置通过传送带连接在清洗装置和榨汁装置之间。通过分级装置的设置，可有效去掉不合格以及残次的榨汁原材料，保证了最终果汁的合格率以及提高了最终产品的品质。

进一步，还包括通过输送管道连接在榨汁装置和调配装置之间的精制装置，通过精制装置，可去除果肉、果渣等固形物，提高橙汁均一性，保证其感官品质。

本发明的灌装线的原理为：将甜橙原料清洗、压榨、精制、调配；将调配好的橙汁真空脱气、巴氏杀菌；将杀菌后橙汁冷却至合适灌装温度，将冷却后橙汁注入已灭菌的直饮包装；通过超声真空装置对直饮包装橙汁进行快速脱气，监控其溶解氧含量，继而同步充入氮气，迅速封装即可。

本发明的超声真空同步快速脱气充氮装置及其橙汁加工方法和灌装线，该技术可实现生产线瞬时脱气并进行充氮封盖，封盖后产品在保证感官品质前提下延长其货架期至120天以上，比目前多数产品货架期(30-45天)延长了2-3倍以上，大幅度降低了其储运销成本。该技术不仅对于橙汁，也对于果蔬汁，特别是对目前大受欢迎的NFC果蔬汁产品储运销过程中的品质控制具有革命性意义。

附图说明

说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明超声真空同步速脱气充氮装置与直饮包装的配合使用状态图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本发明橙汁超声真空同步脱气充氮灌装线的结构示意图

图5为实验组橙汁中溶解氧含量的变化折线图；

图6为对照组橙汁中溶解氧含量的变化折线图；

图7为实验组橙汁样品感官指标总体评分柱状图；

图8为对照组橙汁样品感官指标总体评分柱状图；

图9为实验组橙汁色泽评定过程中ΔE的变化折线图；

图10为对照组橙汁色泽评定过程中ΔE的变化折线图；

图11为实验组橙汁贮藏过程中Vc含量的变化折线图；

图12为对照组橙汁贮藏过程中Vc含量的变化折线图；

图中：1、机械臂；2、脱气接头；3、抽真空管；4-1、变幅杆；4-2超声波工具头；5、压力传感器；6、溶解氧探头；7、注氮管；8、PLC控制器；9、真空泵；10、液氮泵；11、套筒；12、液氮罐；13、橡胶垫；14、直饮包装；15、超声波发生器。

具体实施方式

下面结合附图给出一个非限定的实施例对本发明作进一步的阐述。但是应该理解，这些描述只是示例的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例

如图1、2、3、4所示，采摘同一产地同季节长叶香橙作为本实施例所采用的原料。通过如下步骤分别制取玻璃瓶(BL)包装、聚丙烯(Polypropylene，PP)塑料瓶包装，聚乙烯(polyethylene，PE)蒸煮袋包装(透氧性：BL<PP<PE)的橙汁。

如图1、4所示，制取以上包装的橙汁步骤如下：

S1、采摘若干长叶香橙，通过清洗装置进行清洗，去除表皮污垢和农业残留物；

S2、将清洗过后的长叶香橙通过皮带输送到分级装置当中分级，通过分级装置去除不合格以及残次的长叶香橙，仅保留同一规格用于制作橙汁的长叶香橙；

S3、将分级装置保留的长叶香橙输送到榨汁装置当中，通过榨汁装置进行榨汁，本实施例所采用的榨汁机为JBT全果榨汁，通过榨汁机榨汁，将果皮、果核等较大杂质去除，获得初步粗橙汁；

S4、将步骤S3制的粗橙汁通过管道和泵输送到精制装置中精制，本实施例的精制装置采用旋转过滤精制机，去除果渣或果肉；

S5、通过泵和输送管道将经过旋转过滤精制机制得的橙汁输送到调配装置当中，由于原料不同批次榨出来的果汁糖度酸度不一致，将通过精制装置输送出的橙汁在调配装置中调配使橙汁糖酸比在17-20之间；

S6、将步骤S6调配好的橙汁通过泵和输送管道输送到脱气装置当中进行脱气，通过脱气装置进行大批量脱气，保证后续步骤高温杀菌前橙汁氧气含量低，不容易在高温杀菌过程中发生品质劣变；

S7、将脱气后的橙汁输送到杀菌装置杀菌，杀菌采用93℃±2℃保持15～30s的巴氏杀菌方式；

S8、将步骤S7杀菌后橙汁输送到大罐储藏装置中冷却储藏，保持储藏温度为0-4℃；

S9：将步骤S8冷却后储藏的橙汁通过灌装装置注入已灭菌的直饮包装，通过超声真空同步脱气充氮装置对直饮包装的橙汁进行快速脱气，继而同步充入液氮；本步骤的直饮包装分别采用BL包装，PP包装，PE包装进行灌装，在罐装前，还需要对以上包装通过直饮包装清洗装置进行清洗，然后通过传送带输送到灌装装置中灌装，然后再通过传送带将以上包装的橙汁输送到超声真空同步脱气充氮装置进行脱气充氮。最终直饮包装中抽真空至5-10KPa，橙汁的溶解氧含量在1mg/L以下。

本实施例的超声真空同步脱气充氮装置如图2、3所示，包括上下运动的机械臂，设置在机械臂下方封盖直饮包装开口的脱气接头，分别设置在脱气接头上抽取直饮包装内气体的抽真空管、插入直饮包装液面下的超声探头、检测直饮包装内无液处压力的压力传感器、插入直饮包装液面下检测液体氧含量的溶解氧检测探头及向直饮包装内注入氮的注氮管，与超声探头连接的超声波发生器以及PLC控制器；超声真空同步脱气充氮装置与直饮包装开口配合使用时，所述抽真空管的抽气口及所述注氮管的出氮口均高于直饮包装内液面；所述抽真空管一端与真空泵连接，所述注氮管与液氮罐连接，在注氮管上设置有向直饮包装内输送液氮的液氮泵；所述PLC控制器分别与压力传感器、溶解氧探头、真空泵、液氮泵以及超声波发生器电连接。

所述脱气接头的底部还设置有密封直饮包装开口的橡胶垫；所述超声探头、溶解氧探头、压力传感器、抽真空管以及注氮管均套设在脱气接头和橡胶垫内。所述超声探头包括变幅杆和插入直饮包装液面下的超声波工具头，所述超声波工具头固定连接在变幅杆上，所述变幅杆与超声波发生器相连接。所述变幅杆设置在脱气接头的上方，所述超声波工具头贯穿脱气接头插入直饮包装的液面下。还包括固定设置在脱气接头的上方规制各种管道以及线缆的套筒，所述套筒上端与机械臂固定连接。

本实施例的PLC控制器采用“易控王”品牌，型号为EP070C，CPU为32位ARM处理器的触摸屏式控制器；超声波发生器采用“THD”品牌，型号为THD-T1；超声探头包括变幅杆和超声波工具头，其中变幅杆采用南京舜玛仪器设备有限公司生产的型号为SM-1000C的产品，超声波工具头采用SONICS&MATERIALS,INC.公司生产的型号为630-0423的产品；压力传感器采用“MEACON”品牌，型号为MIK-P300，范围为0-1MPA的传感器；溶解氧探头采用LazarResearch Laboratories，Inc.公司生产的型号为DO-166-NPS-SXS的产品；真空泵采用“海霖”品牌，D15S型号；液氮泵采用贝士德仪器科技(北京)有限公司生产的型号为BSD-LN电动涡轮液氮泵。本实施例的机械臂即可采用气缸带动活塞杆，从而带动脱气接头上下运动；也可直接采用机械手带动脱气接头上下运动。

本发明的PLC控制器、超声波发生器、超声探头、压力传感器、溶解氧探头、真空泵、液氮泵、机械臂等相关的处理、发送以及接收等程序，是本领域技术人员的常规技术选择，属于现有技术，不需要付出创造性劳动就能得出的技术方案，不属于本发明保护的客体。

S10：将步骤S9脱气充氮后的各种包装的橙汁通过传送带输送到封盖装置，迅速对直饮包装封装即可，分别制得BL包装的橙汁、PP包装的橙汁以及PE包装的橙汁。

现有市场销售的橙汁与实施例制作方式不同之处在于：

现有橙汁的制作并未采用实施例当中的步骤S9，而是将步骤S8中大罐储藏装置储藏的橙汁直接输送到灌装装置分别对BL包装、PP包装、PE包装进行灌装，将罐装后的直饮包装直接传送到封盖装置处封盖即可。以此方式分别获得市场现售的BL包装、PP包装、PE包装的橙汁。

分别取实施例中BL包装、PP包装和PE包装的橙汁作为实验组1、实验组2和实验组3，分别取以上市场现售的BL包装、PP包装和PE包装的橙汁作为对照组1、对照组2和对照组3；然后将以上实验组1、实验组2、实验组3、对照组1、对照组2、对照组3进行实验对比分析。

其实验及对比分析如下：

一、溶解氧(DO)含量测定

使用S9溶氧仪进行侵入型测定，测定前对溶氧仪进行两点校准，校准结束后在氮气氛围中测定以上实验组1、实验组2、实验组3、对照组1、对照组2、对照组3的样品，测定时轻微晃动溶氧仪，每个样品平均测定5次。

橙汁中溶解氧含量过高，不仅会引起营养物质发生氧化降解，还会有助于好氧菌的生长繁殖，加速橙汁风味和营养品质劣变。由图5、6可知，在贮藏过程中，PE包装中的溶解氧含量升高幅度最大，其次是PP包装，BL包装中最低，这与三种包装材料的透氧性(PE>PP>BL)大小一致。实验组中的溶解氧含量总体要低于对照组中，且其升高速度也相对较慢。实验组1和对照组1BL包装的橙汁中溶解氧含量整体趋势平稳，其含量基本维持在0.5mg/L左右，原因是BL包装透氧率低，可利用的溶解氧含量有限，使得整个贮藏过程中氧化反应极慢，消耗的溶解氧与溶解在橙汁中的透过氧保持动态平衡。而如图5所示，PP包装的实验组2和PE包装的实验组3的橙汁中溶解氧含量在10天之内变化相对于如图6所示的对照组2和对照组3其溶解氧含量均要低，在10-120天内实验组2和实验组3中溶解氧含量呈平缓上升趋势，更加有利于橙汁的保存；而对照组2和对照组3在10天内溶解氧含量急剧增长，接近达到峰值，10-120天内变化不大，相比于实验组不利于保存。

二、感官总体评定

由4男4女组成感官评定小组，在评定开始前，参照GB/T 16291.2—2010《感官分析：选拔、培训和管理评价员一般导则：第2部分：专家评价员的要求对小组成员进行培训，要求评定人员对标准橙汁的感官属性非常熟悉。评定时各成员不接触、不交流，相邻两样品评定间隔5min。感官评价指标为色泽、气味、滋味和状态与杂质，评定时均采用10分制，8—10分为标准，5—7分为合格，0—4分则为不合格。总体评价结果以100分计，各指标的加权系数为色泽(20％)、气味(30％)、滋味(30％)和状态与杂质(20％)，总分低于60分视为该橙汁样品不被接受。

感官评价是对产品进行的最直观的评价，感官评分的高低直接决定消费者对产品的接受程度。图7所示为评价人员对实验组三种包装橙汁样品感官指标的总体评分，如图7所示为评价人员对对照组三种包装橙汁样品感官指标的总体评分。比较图7和图8(实验组和对照组)可知，实验组中BL包装的橙汁样品在4℃下的接受时间长达120d，同样温度下PP和PE包装的橙汁样品的接受时间仅为60d和30d。对照组中BL包装的橙汁样品在4℃下的接受时间为60d，同样温度下PP和PE包装的橙汁样品的接受时间仅为15d。本发明技术在保证橙汁感官品质能被消费正接受的前提下，能明显延长三种包装的贮藏时间。

三、色泽的测定

Color i5色差仪开机后选择光源C-02，设定测试参数L*、a*、b*值，用黑白板进行校正，校正结束后每个样品平行测定5次，并计算ΔE值和BI值。ΔE和BI的计算公式如下：

式中，ΔE，样品与空白对照间的色差；L*，亮度；a*，红绿值；b*，黄蓝值；L0、a0、b0，空白对照样品的测定值。

色泽是影响消费者购买欲的最直观的重要因素。采用色差仪进行橙汁色泽鉴定，有助于客观分析橙汁的色泽变化，更具有理论参考价值。ΔE代表橙汁整体色泽变化的理论参考值，一般认为2≦ΔE≦4时，颜色变化肉眼可见，但在特定情况下可接受；ΔE≧4视为色差严重至无法接受。由图9中可知，实验组三种包装橙汁ΔE值变化明显较如图10所示的对照组平缓；其中实验组1BL包装中橙汁的ΔE值在120天时仅为3.81±0.014，在感官指标评分中，该橙汁样品的色泽评分也高于6分，仍在合格范围内，而实验组2PP包装和实验组3PE包装中橙汁在贮藏60天时ΔE>4；而对照组中的BL包装橙汁的ΔE在30天接近4，PP和PE中橙汁在贮藏不到20天就已经超过了4。由此可见，本发明通过超声真空同步脱气装置的橙汁其贮藏质量更好。

四、抗坏血酸(Vc)的测定

根据国标第三法——2，6-二氯靛酚法进行测定，结果以每100g橙汁所含L-抗坏血酸毫克数表示(mg/100g)。

Vc是橙汁中重要的营养成分之一，但其化学性质不稳定，对光、热和氧气极其敏感。在有氧条件下，Vc发生有氧降解形成脱氢抗坏血酸，经一系列反应后最终生成还原酮，还原酮再参与美拉德反应生成黑褐色物质；在无氧条件下Vc也会发生降解，但速度比有氧降解慢。如图11和图12所示，Vc含量整体呈下降趋势，但如图11所示的实验组明显比如图12所示的对照组下降速度慢。实验组透氧性低的BL包装中溶解氧含量低，对橙汁的Vc具有很好的保护作用；实验组2和实验组3相对于对照组2和对照组3也具有良好的Vc保护作用。

通过以上实验分析可知，将本发明橙汁通过脱气充氮后贮藏，监测不同包装橙汁在常温贮藏过程中溶解氧含量变化，通过感官评价和理化指标等分析发现，三种包装中橙汁溶解氧含量随着时间的推移一直维持在较低水平，橙汁的Vc等营养物质得到较好的保留。常温避光贮藏条件下，感官评价的接受时间达到了60天，有效延长了橙汁的常温贮藏时间。相比于现有技术，通过本发明的橙汁超声真空同步脱气充氮加工方法、装置及其灌装线可有效降低橙汁储运销成本和延长橙汁的货架期。

本发明超声真空同步脱气充氮橙汁加工方法、超声真空同步脱气充氮装置及其灌装线主要用于橙汁的生产加工，也可用于其他果蔬汁的加工，其他果蔬汁的加工可根据具体情况调整其具体设备参数即可。

以上实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.超声真空同步脱气充氮装置，其特征在于，包括上下运动的机械臂，设置在机械臂下方封盖直饮包装开口的脱气接头，分别设置在脱气接头上抽取直饮包装内气体的抽真空管、插入直饮包装液面下的超声探头、检测直饮包装内无液处压力的压力传感器、插入直饮包装液面下检测液体氧含量的溶解氧检测探头及向直饮包装内注入氮的注氮管，与超声探头连接的超声波发生器以及PLC控制器；超声真空同步脱气充氮装置与直饮包装开口配合使用时，所述抽真空管的抽气口及所述注氮管的出氮口均高于直饮包装内液面；所述抽真空管一端与真空泵连接，所述注氮管与储氮装置连接，在注氮管上设置有向直饮包装内输送氮的注氮泵；所述PLC控制器分别与压力传感器、溶解氧探头、真空泵、注氮泵以及超声波发生器电连接。

2.如权利要求1所述的超声真空同步脱气充氮装置，其特征在于，所述脱气接头的底部还设置有密封直饮包装开口的橡胶垫；所述超声探头、溶解氧探头、压力传感器、抽真空管以及注氮管均套设在脱气接头和橡胶垫内。

3.如权利要求1所述的超声真空同步脱气充氮装置，其特征在于，所述超声探头包括变幅杆和插入直饮包装液面下的超声波工具头，所述超声波工具头固定连接在变幅杆上，所述变幅杆与超声波发生器相连接。

4.如权利要求3所述的超声真空同步脱气充氮装置，其特征在于，所述变幅杆设置在脱气接头的上方，所述超声波工具头贯穿脱气接头插入直饮包装的液面下。

5.如权利要求1所述的超声真空同步脱气充氮装置，其特征在于，还包括固定设置在脱气接头的上方规制各种管道以及线缆的套筒，所述套筒上端与机械臂固定连接。

6.如权利要求1所述的超声真空同步脱气充氮装置，其特征在于，所述储氮装置为液氮罐，所述注氮泵为耐低温的液氮泵，所述注氮管为耐压耐冻的PVC材质注氮管。

7.超声真空同步脱气充氮橙汁灌装线，其特征在于，包括依次设置的甜橙果实清洗装置、榨汁装置、调配装置、脱气装置、杀菌装置、大罐储藏装置、灌装装置、及权利要求1-6任一项所述的超声真空同步脱气充氮装置和封盖装置；所述清洗装置和榨汁装置通过传送带连接，所述榨汁装置、调配装置、脱气装置、杀菌装置、大罐储藏装置、灌装装置通过输送管道连接，所述超声真空同步脱气充氮装置分别与罐装装置和封盖装置通过传送带连接；所述清洗装置通过传送带传送将原材料传送到榨汁装置内榨汁，通过榨汁后的橙汁被输送到调配装置内调配成品质均一的橙汁，调配后的橙汁被输送到脱气装置脱气，脱气后橙汁被输送到杀菌装置杀菌，杀菌后的橙汁被输送到灌装装置内，灌装装置与若干传送的直饮包装配合并向直饮包装内灌入橙汁，通过超声真空同步脱气充氮装置与灌入橙汁的直饮包装相配合对直饮包装进行脱气并充入氮气，再通过封盖装置对直饮包装进行封口。

8.如权利要求7所述的超声真空同步脱气充氮橙汁灌装线，其特征在于，还包括分拣经过清洗的甜橙的分级装置以及通过管道连接在榨汁装置和调配装置之间的精制装置，所述分级装置通过传送带连接在清洗装置和榨汁装置之间。

9.超声真空同步脱气充氮橙汁加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：将甜橙清洗、压榨、调配制得品质均一橙汁；

S102：将步骤S101调配好的橙汁真空脱气后进行杀菌；

S103：将步骤S102杀菌后橙汁冷却至灌装或储藏温度；

S104：将步骤S103冷却后或储藏的橙汁注入已灭菌的直饮包装，通过超声真空同步脱气充氮装置对直饮包装的橙汁进行快速脱气，继而同步充入氮；

所述超声真空同步脱气充氮装置包括上下运动的机械臂，设置在机械臂下方封盖直饮包装开口的脱气接头，分别设置在脱气接头上抽取直饮包装内气体的抽真空管、插入直饮包装液面下的超声探头、检测直饮包装内无液处压力的压力传感器、插入直饮包装液面下检测液体氧含量的溶解氧检测探头及向直饮包装内注入氮的注氮管，与超声探头连接的超声波发生器以及PLC控制器；超声真空同步脱气充氮装置与直饮包装开口配合使用时，所述抽真空管的抽气口及所述注氮管的出氮口均高于直饮包装内液面；所述抽真空管一端与真空泵连接，所述注氮管与储氮装置连接，在注氮管上设置有向直饮包装内输送氮的注氮泵；所述PLC控制器分别与压力传感器、溶解氧探头、真空泵、注氮泵以及超声波发生器电连接；

所述脱气接头的底部还设置有密封直饮包装开口的橡胶垫；所述超声探头、溶解氧探头、压力传感器、抽真空管以及注氮管均套设在脱气接头和橡胶垫内；

所述超声探头包括变幅杆和插入直饮包装液面下的超声波工具头，所述超声波工具头固定连接在变幅杆上，所述变幅杆与超声波发生器连接；

所述变幅杆设置在脱气接头的上方，所述超声波工具头贯穿脱气接头插入直饮包装的液面下；

S105：迅速对充入氮的直饮包装封装即可。

10.如权利要求9所述的超声真空同步脱气充氮橙汁加工方法，其特征在于，在步骤S102中，橙汁真空脱气后真空度维持在0.6-0.8bar；杀菌方式采用巴氏杀菌；在步骤S103中，灌装温度控制在0-30℃或储藏温度控制在0-4℃；在步骤S104中，直饮包装中抽真空至5-10KPa，直饮包装脱气后橙汁的溶解氧含量在1mg/L以下，直饮包装充入的氮为液氮；所述直饮包装可以是但不限于玻璃瓶、塑料瓶、多材质混合屋顶盒。