CN111511753B

CN111511753B - 生产低糖饮料的方法和系统

Info

Publication number: CN111511753B
Application number: CN201880076798.4A
Authority: CN
Inventors: D·图比亚; A·维特那; R·玛丽; Z·巴尼娅
Original assignee: Blue Tree Technology Co ltd
Current assignee: Blue Tree Technology Co ltd
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2024-04-26
Anticipated expiration: 2038-11-28
Also published as: IL292545A; EP4141015A1; IL274912A; US20220400710A1; EP3717497A4; MX2020005421A; US20210015127A1; US11957142B2; BR112020010409A2; EP3717497A1; CN111511753A; BR112020010409B1; WO2019106564A1; EP3717497C0; EP3717497B1

Abstract

公开了用于以有效、可负担和可扩展的方式选择性地去除饮料中的天然糖类的方法和系统。

Description

生产低糖饮料的方法和系统

相关申请的交叉引用

本发明与2017年11月28日提交的发明名称为“生产低糖饮料的方法和装置”的共同拥有的美国临时专利申请序列号62/591,566相关并要求其优先权，该申请的公开内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明涉及通过去除饮料中原始和未处理形式的天然存在的糖来处理饮料(可饮用液体，根据Merriam Webster)以降低其中的糖含量。

背景技术

2009-2016年期间，全球果汁市场的复合年均增长率(CAGR)为1.6％，2016年达到约440亿升。果汁是天然来自水果的液体。通过机械挤压或浸渍水果将其提取。它通常作为饮料消费或用作食品中的成分或调味剂。由于其新鲜的性质和营养益处，果汁市场目前代表着数十亿美元的产业。根据IMARC集团题为“果汁(橙汁)市场-全球行业趋势、份额、规模、增长、机会和预测2017-2022”的报告，该市场在2017-2022年的复合年增长率预计将达到2％，到2022年将达到490亿升左右。橙汁和苹果汁约占全球果汁市场的55％(GlobalIndustry Analysis，2015)。

消费者比其他苏打水或软饮料更喜欢果汁的一种常见动机是其天然来源和感知到的健康益处(即维生素、矿物质、营养纤维等)。然而，果汁呈现高糖浓度，通常每100ml含8-10克糖。天然果汁中发现的糖通常包括蔗糖、果糖和葡萄糖。与高糖消耗有关的主要问题是肥胖，其与发达国家和发展中国家的重大公共卫生问题(包括糖尿病和营养不良)相关。饮料行业承受着减少饮料中糖分的压力，因为苏打水和果汁等高糖饮料对健康构成长期威胁。果汁和蔬菜汁尤其如此，因为尽管被认为是健康的，但其糖分也很高。

虽然市场上有低糖和低糖水果饮料，但是这些饮料是果汁与其他饮料(即椰子水)的混合物，或用水稀释的果汁且通常添加低热量甜味剂的混合物。这些产品不具有与天然果汁相同的感官和营养特性，并且需要一系列添加剂来再现果汁体验。另外，已经尝试通过对糖不具有特异性的树脂来减少果汁中的糖。结果，这种减糖过程改变了果汁的酸度、味道、气味，有时甚至是颜色，为果汁提供了不同的感官体验。因此，这些现代的果汁减糖处理方法导致处理过的果汁不如普通未处理的果汁那样受欢迎。

果汁的其他减糖过程也使用化学方法，例如在加工果汁时添加酶，使糖不易消化，或使用非酒精发酵，这通常会导致果汁环境发生重大变化。其他减少糖分的过程使用昂贵的过滤系统，例如超滤或反渗透过滤器，这些系统并不是专门为除去糖分而设计的。结果，这些过程对处理过的果汁的感官和营养特性产生负面影响。另外，这些方法中的一些很昂贵，以至于它们在商业规模上不实用。

天然富含糖的其他饮料包括牛奶，通常每100毫升包含3.5至5.5克乳糖。除了与牛奶中糖的含量有关的营养问题外，一些消费者对乳糖不耐或过敏。市场上唯一的无乳糖或低乳糖牛奶是通过酶水解乳糖并通过水解获得葡萄糖和半乳糖而获得的。

发明内容

本发明提供了以有效、可负担和可扩展的方式选择性地去除饮料中天然存在的糖的方法和系统。

本发明提供了去除天然存在的糖并生产低糖和无糖饮料的方法和系统，同时旨在保持饮料的天然来源及其感官和营养特性。

本发明提供了以总体上选择性的方式从复杂的高糖含量液体(如饮料)中除去糖的方法(工艺)和系统，其没有将任何非天然化学物质混合到其中或除了去除糖分子和可能的有机酸之外不显著改变其化学组成。

本发明的实施方案涉及用于获得低糖天然果汁的方法和系统，该低糖天然果汁通常为非浓缩(NFC)或浓缩(NC)的橙汁或苹果汁。本发明可以适用于其他蔬菜汁和果汁，以及其他饮料，例如牛奶。对于牛奶和其他乳制饮料，要去除的糖是乳糖。

本发明的实施方案使得公开的方法和系统通过非共价键和结构识别附着或整合到载体(例如珠粒、颗粒、超细纤维、微管、高孔隙率支架或任何其他与液体体积相关的呈现较大接触表面的装置)上的糖受体的组合从天然高糖含量的饮料中捕获糖分子(优选多糖或二糖，例如蔗糖、乳糖分子)。在一些实施方式中，还去除了一些有机酸，以维持饮料(即，果汁)的感官平衡。

本发明的实施方案使得从复杂的高糖含量液体例如水果或蔬菜汁、或牛奶或任何其他饮料中减少或消除糖含量，而无需将任何非天然化学物质与之混合或除了去除糖分子和可能的有机酸不显著改变其化学成分。

本发明的实施方案涉及用于获得低糖天然果汁的方法和系统，该低糖天然果汁通常为非浓缩(NFC)或浓缩(NC)的橙汁或苹果汁。所公开的方法和系统还可以用于处理(例如，减少糖类)浓缩果汁、蔬菜汁和其他饮料，例如牛奶。对于牛奶，要除去的糖包括例如乳糖和半乳糖中的至少一种。

在本文中，所有提及果汁，包括橙汁，仅是示例性的，以描述本发明，而不以任何方式进行限制。

本发明允许将饮料中的糖含量通常降低15％至75％，而不会显著影响除糖减少以外的饮料感官和营养价值。本发明的实施通常导致最终产品中的糖减少30-50％。本发明中解释的方法、装置和系统可以在果汁制造过程的任何阶段被并入：例如，在过滤、批量制备、巴氏灭菌、填充和容器化(包括装瓶)步骤中的任何一个之前或之间。在果汁的情况下，通常在果肉分离/离心、过滤或酶法处理后的纯果汁上进行除糖工艺。在任何种类的浓缩果汁的情况下，也可以在果汁浓缩或复原(reconstitution)之前或之后或在浓缩果汁上进行除糖工艺。

本发明的实施方案涉及降低饮料的糖含量的方法。该方法包括：使第一吸附剂与饮料接触，该第一吸附剂具有活性以便对多糖具有选择性，以处理饮料并获得经处理的饮料；饮料与第一吸附剂接触后，将与第一吸附剂结合的多糖水解为单糖；以及，用溶液洗涤第一吸附剂以去除水解的单糖。

任选地，该方法使得第一吸附剂对多糖的选择性基于非共价键和与第一吸附剂的微观结构匹配的多糖结构的组合。

任选地，该方法使得第一吸附剂具有活性以便对多糖具有选择性包括该第一吸附剂具有活性以便对二糖具有选择性。

任选地，该方法使得二糖包括蔗糖或乳糖中的至少一种。

任选地，该方法使得单糖包括果糖、葡萄糖和半乳糖中的一种或多种。

任选地，该方法使得第一吸附剂在色谱柱(column)中。

任选地，该方法使得第一吸附剂包括沸石。

任选地，该方法使得沸石选自Si/Al摩尔比为至少5∶1的沸石。

任选地，该方法使得沸石选自Si/Al摩尔比为至少10∶1的沸石。

任选地，该方法使得沸石包括以下中的至少一种：Y沸石、Y沸石H+、Y沸石Na、Y沸石K或Y沸石Ca。

任选地，该方法使得第一吸附剂包括无机离子交换剂。

任选地，该方法使得无机离子交换剂包括沸石。

任选地，该方法使得第一吸附剂还包括有机离子交换剂。

任选地，该方法使得有机离子交换剂包括树脂。

任选地，该方法使得第一吸附剂与载体结合。

任选地，该方法使得载体包括珠粒。

任选地，该方法使得珠粒的直径为约1毫米至约15毫米。

任选地，该方法使得第一吸附剂被嵌入珠粒中。

任选地，该方法使得第一吸附剂包括沸石。

任选地，该方法使得沸石为粉末。

任选地，该方法使得珠粒包括以下至少一种：食品级材料。

任选地，该方法使得食品级材料包括以下至少之一：水凝胶、有机树脂、玻璃、聚合物、碳和陶瓷。

任选地，该方法使得水凝胶包括海藻酸盐。

任选地，该方法使得珠粒是多孔材料。

任选地，该方法使得珠粒包括涂覆有第一吸附剂的材料的无孔材料。

任选地，该方法使得第一吸附剂的材料包括沸石粉末。

任选地，该方法使得载体包括纤维和管中的至少一种。

任选地，该方法使得第一吸附剂包括涂覆在纤维和管的表面上的材料。

任选地，该方法使得第一吸附剂材料包括沸石粉末。

任选地，该方法使得沸石包括颗粒。

任选地，该方法使得颗粒的直径为约1毫米至约15毫米。

任选地，该方法使得沸石颗粒由色谱柱(column)支撑。

任选地，该方法使得珠粒或颗粒包括直径为约0.1微米(μm)至约100μm的孔。

任选地，该方法使得第一吸附剂包括离子交换介质。

任选地，该方法使得离子交换介质包括以下至少一种：沸石、树脂以及沸石和树脂的组合。

任选地，该方法使得通过以下至少一种方式进行水解：通过加热第一吸附剂来活化第一吸附剂的催化性能；以及用酶处理第一吸附剂。

任选地，该方法使得将第一吸附剂加热到至少约40摄氏度。

任选地，该方法使得将第一吸附剂加热到至少约55摄氏度。

任选地，该方法使得将第一吸附剂加热到至少约60摄氏度。

任选地，该方法使得将第一吸附剂加热到至少约70摄氏度。

任选地，该方法使得酶包括转化酶。

任选地，该方法使得溶液包括以下至少一种：水，水与果糖、葡萄糖和半乳糖中的至少一种的混合物，以及果糖、葡萄糖和半乳糖中的至少一种的溶液。

任选地，该方法还包括在使第一吸附剂与饮料接触之前，将固体成分与饮料分离。

任选地，该方法使得从饮料中分离固体成分包括离心或过滤中的至少一种。

任选地，该方法另外包括：使第二吸附剂与饮料接触。

任选地，该方法使得第二吸附剂包括树脂。

任选地，该方法另外包括：用水溶液洗涤第二吸附剂以获得第一洗脱液。

任选地，该方法另外包括：用第一洗脱液洗涤第一吸附剂以去除水解的单糖并获得第二洗脱液。

任选地，该方法使得第二洗脱液包括与单糖混合的水溶液。

任选地，该方法使得单糖包括果糖和葡萄糖以及半乳糖中的一种或多种。

任选地，该方法使得至少一部分经处理的饮料与该饮料未处理的部分混合，从而得到最终产品。

任选地，该方法使得将至少一部分的经处理的饮料与该饮料的未处理的部分混合，使得最终产品包括该饮料的按体积计至少10％的未处理的部分。

任选地，该方法使得将至少一部分的经处理的饮料与该饮料的未处理的部分混合，使得最终产品包括该饮料的按体积计至少25％的未处理的部分。

任选地，该方法另外包括：降低经处理的饮料的酸度。

任选地，该方法另外包括：降低经处理的饮料的一部分与未处理的饮料的相应部分的混合物的酸度。

任选地，该方法使得饮料包括果汁和牛奶中的至少一种。

任选地，该方法使得经处理的饮料的至少一部分与不同的饮料的一部分混合，从而产生最终产品。

任选地，该方法使得不同饮料的一部分包括不同饮料作为未处理的饮料。

任选地，该方法使得经处理的饮料是柑橘汁。

任选地，该方法使得柑橘汁包括橙汁和葡萄柚汁中的至少一种。

任选地，该方法使得不同饮料的部分包括酸度比经处理的柑橘汁低的非柑橘汁。

任选地，该方法使得非柑橘汁包括以下中的至少一种：芒果汁或胡萝卜汁。

任选地，该方法使得至少一部分经处理的饮料与不同饮料的未处理部分混合，使得最终产品包括不同饮料的按体积计至少10％的未处理部分。

任选地，该方法另外包括：将掩蔽剂添加到经处理的饮料中。

任选地，该方法使得掩蔽剂包括以下中的一种或多种：肉桂、巧克力、香草、草莓、椰子、姜和甘草。

任选地，该方法另外包括：将甜味剂添加到处理的饮料中。

任选地，该方法使得甜味剂包括以下中的一种或多种：枣、甜叶菊、龙舌兰果实、蜂蜜、苹果、赤藓糖醇、甜橘和枫。

任选地，该方法使得珠粒改变颜色，该颜色指示被第一吸附剂捕获的糖的量。

本发明的实施方案涉及一种用于降低饮料的糖含量的系统。该系统包括：吸附剂，其具有活性，以便对多糖及它们与该吸附剂的结合具有选择性；以及，与所述吸附剂连通的水解单元，用于将所述吸附剂加热至将结合的多糖水解为单糖的温度。

任选地，该系统使得吸附剂包括在水解的加热期间被活化的催化性质。

任选地，该系统使得水解单元包括：与吸附剂连通的洗涤单元，用于使用溶液洗涤吸附剂以从吸附剂中回收洗脱液。

任选地，该系统另外包括：与吸附剂连通的固体分离器。

任选地，该系统使得固体分离器包括离心机或过滤器中的至少一种。

任选地，该系统使得吸附剂的选择性基于非共价键和多糖结构识别的组合。

任选地，该系统使得吸附剂具有活性，从而对包括二糖在内的多糖具有选择性。

任选地，该系统使得二糖包括蔗糖或乳糖中的至少一种。

任选地，该系统使得单糖包括果糖、葡萄糖和半乳糖中的一种或多种。

任选地，该系统使得吸附剂包括沸石。

任选地，该体系使得沸石为以下形式中的至少一种：粉末和颗粒。

任选地，该系统使得吸附剂包括嵌入珠粒中的沸石粉末。

任选地，该系统使得珠粒包括食品级材料。

任选地，该系统使得食品级材料包括以下至少一种：水凝胶、有机树脂玻璃、聚合物、碳、陶瓷。

任选地，该系统使得水凝胶是多孔材料。

任选地，该系统使得吸附剂的珠粒或吸附剂的颗粒布置在至少一根色谱柱(column)中。

任选地，该系统使得至少一根色谱柱包括多根色谱柱。

任选地，该系统使得珠粒或颗粒的直径为约1mm至约15mm。

任选地，该系统使得珠粒或颗粒包括直径为约0.1微米(μm)至约100μm的孔。

任选地，该系统使得沸石选自Si/Al摩尔比为至少5∶1的沸石。

任选地，该系统使得沸石选自Si/Al摩尔比为至少10∶1的沸石。

任选地，该系统使得沸石包括以下中的至少一种：Y沸石、Y沸石H+、Y沸石Na、Y沸石K或Y沸石Ca。

任选地，该系统使得吸附剂包括无机离子交换剂。

任选地，该系统使得吸附剂包括有机离子交换剂。

任选地，该系统使得无机离子交换剂包括沸石粉末。

任选地，该系统使得有机离子交换剂包括有机树脂。

任选地，该系统使得有机离子交换剂形成珠粒，无机离子交换剂嵌入所述珠粒中。

任选地，该系统使得吸附剂包括第一吸附剂，并且另外包括：与第一吸附剂连通的且对多糖、单糖和有机酸中的至少一种具有选择性的第二吸附剂。

任选地，该系统使得第二吸附剂包括树脂。

任选地，该系统另外包括与第二吸附剂连通的洗涤单元，用于使用溶液洗涤第二吸附剂以从第二吸附剂中回收洗脱液。

任选地，该系统使得珠粒构造成改变颜色，该颜色指示从饮料中去除的糖的量。

任选地，该系统使得吸附剂包括涂覆到珠粒上的沸石粉末。

任选地，该系统使得珠粒包括陶瓷或其他无机材料。

任选地，该系统使得吸附剂布置在多根色谱柱中。

任选地，该系统使得多根色谱柱布置成模拟移动床。

本发明的实施方案涉及一种用于降低饮料的糖含量的系统。该系统包括：吸附剂，其具有活性，以便对多糖及它们与该吸附剂的结合具有选择性，该吸附剂被包括在多根色谱柱中，将该多根色谱柱构造成促进流过其中的饮料的流动以去除糖，并且将该多根色谱柱布置为模拟移动床。

任选地，该系统使得吸附剂包括与多根色谱柱的每根中的珠粒相关的沸石粉末。

任选地，该系统使得吸附剂在多根色谱柱的每根中包括沸石颗粒。

本发明的实施方案涉及一种饮料，该饮料从最初的未处理形式经过处理形成经处理形式，使得该饮料的经处理形式包括：1)比该饮料的未处理形式少至少30％的糖，以及，2)蔗糖与总糖的比率低于至少30％。

任选地，该饮料使得该饮料的经处理形式包括低于至少20％的蔗糖与总糖的比率。

任选地，该饮料使得该饮料的经处理形式包括低于至少10％的蔗糖与总糖的比率。

本发明的实施方案涉及一种饮料，该饮料从最初的未处理形式经过处理形成经处理形式，使得该饮料的经处理形式包括：1)比该饮料的未处理形式少至少30％的糖，以及，2)与该饮料的未处理形式相比，白利糖度/酸度的比率小于+/-20％。

任选地，该饮料使得与该饮料的未处理形式相比，该饮料的经处理形式的白利糖度/酸度比小于+/-10％。

任选地，该饮料使得该饮料的经处理形式包括苦味掩蔽剂。

任选地，该饮料使得苦味掩蔽剂包括选自以下的天然提取物：肉桂、巧克力、香草、草莓、椰子、姜和甘草。

任选地，该饮料使得该饮料的经处理形式包括甜味剂。

任选地，该饮料使得甜味剂包括以下中的一种或多种：枣、甜叶菊、龙舌兰水果、蜂蜜、苹果、赤藓糖醇、甜橘和枫。

本发明的实施方案涉及包含果汁的饮料，该果汁从最初的未处理形式经过处理形成经处理形式，使得该饮料的经处理形式比该饮料的未处理形式少含至少30％的糖。通过包含以下的方法处理该饮料：使吸附剂与饮料接触，所述吸附剂具有活性以对多糖具有选择性，以处理所述饮料并获得经处理的饮料。

任选地，该饮料使得吸附剂包括沸石。

本发明的实施方案涉及包含牛奶的饮料，其从最初的未处理形式经过处理形成经处理形式，使得该饮料的经处理形式比该饮料的未处理形式少至少30％的糖。

本发明的实施方案涉及用于减少饮料中的糖的装置。该装置包括：围绕内腔室的壳体，该壳体用于使饮料流过内腔室，以及，在该内腔室中的吸附剂，该吸附剂是活性的以便对多糖具有选择性，以处理饮料并获得经处理的饮料。

任选地，该装置使得吸附剂包括沸石。

任选地，该装置使得沸石包括以下中的至少一种：Y沸石、Y沸石H+、Y沸石Na、Y沸石K或Y沸石Ca。

任选地，该装置使得沸石嵌入珠粒中。

任选地，该装置使得珠粒包括其中嵌入有沸石的水凝胶。

任选地，该装置使得嵌入的沸石包括沸石粉末。

任选地，该装置使得水凝胶是多孔材料。

任选地，该装置使得珠粒包括有机树脂。

任选地，该装置使得嵌入的沸石包括沸石粉末。

任选地，该装置使得珠粒包括直径约0.1微米(μm)至约100μm的孔。

任选地，该装置使得沸石选自Si/Al摩尔比为至少5∶1的沸石。

任选地，该装置使得沸石选自Si/Al摩尔比为至少10∶1的沸石。

任选地，该装置使得吸附剂包括无机离子交换剂。

任选地，该装置使得壳体包括第一膜片和第二膜片，该第一膜片和第二膜片沿其外围闭合以限定所述内腔室，该第一膜片和第二膜片的材料有利于液体通过其中流动。

任选地，该装置使得第一膜片和第二膜片包括多孔材料。

任选地，该装置使得多孔材料包括以下中的至少一种：纸、纸样材料、聚合物材料、织物、织物样材料、布和布样材料。

任选地，该装置使得珠粒被构造成改变颜色，该颜色指示被吸附剂捕获的糖的量。

本发明的实施方案涉及用于减少饮料中的糖的装置。该装置包括：围绕内腔室的壳体，该壳体用于使饮料流过该内腔室；以及在内腔室中的包括Y沸石的吸附剂，该吸附剂具有活性以便对多糖具有选择性，以处理饮料并获得经处理过的饮料。

本发明的实施方案涉及用于减少饮料中的糖的装置。该装置包括：包括对饮料中的多糖具有选择性的活性吸附剂的珠粒，并且该珠粒被构造为改变颜色，该颜色指示从在色谱柱中处理的饮料中吸附的糖的量。

任选地，该装置使得珠粒的直径为约1毫米至约15毫米。

任选地，该装置使得珠粒包括嵌入其中的离子交换介质。

任选地，该装置使得珠粒包括水凝胶。

任选地，该装置使得水凝胶是多孔材料。

任选地，该装置使得珠粒包括离子交换材料。

任选地，该装置使得离子交换介质包括以下至少一种：沸石、树脂以及沸石和树脂的组合。

任选地，该装置使得沸石为粉末形式。

任选地，该装置使得离子交换材料包括以下至少一种：无机离子交换材料和有机离子交换材料。

任选地，该装置使得活性吸附剂包括沸石粉末。

除非本文另外定义，否则本文所用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。下面描述了示例性的方法和/或材料，尽管与本文描述的那些类似或等同的方法和材料可以用于本发明的实施例的实践或测试中。在有冲突的情况下，以专利说明书及其定义为准。另外，材料、方法和实施例仅是说明性的，并不旨在必然是限制性的。

附图说明

本文仅通过示例的方式，参考附图描述了本发明的一些实施方案。具体地具体参考附图，需要强调的是，示出的细节是作为示例并且出于对本发明的实施方案的说明性讨论的目的。就这一点而言，结合附图进行的描述对于本领域的技术人员来说如何实践本发明的实施方案是显而易见的。

现在注意附图，其中相同的附图标记或字符指示相应或相同的组件。在图中：

图1A是其中执行所公开的主题的实施方案的示例性系统的图；

图1B是其中执行所公开的主题的实施方案的另一示例性系统的图；

图2是示出了根据本发明的实施方案的不同形状的珠粒和珠粒状或颗粒状结构的放大横截面；

图3是用于根据本发明实施方案的系统的示例性树脂的表格；

图4A和图4B是根据本发明实施方案的在连续操作中用作吸附剂的色谱柱的图。

图5A至图5D示出了根据本发明的实施方案的用于以“分批”工艺不连续地从饮料中去除糖的示例性工艺中的装置的示意性横截面。

图6是根据图1A的系统的用于减少饮料中的糖的工艺。

图7是根据图1B的系统的用于减少饮料中的糖的另一工艺。

图8是橙汁处理前后的共振图像(RI)扫描图。

图9是在实施例中使用的去除糖的工艺的流程图。

图10是在实施例中使用的另一去除糖的工艺的流程图。

图11是在Z-30H+形式的沸石上从橙汁或合成溶液中吸附蔗糖的图。

图12是在Z-30Ca++形式的沸石上从橙汁或合成溶液中吸附蔗糖的图。

图13是在Z-30或Z-80H+形式的沸石上从橙汁或合成溶液中吸附蔗糖的图。

图14是制备沸石/海藻酸盐的图。

图15是分批试验中在沸石珠粒上吸附糖的图。

图16是在色谱柱中使用的沸石的照片。

图17A是示出在色谱柱中海藻酸盐沸石珠的照片。

图17B是示出将糖溶液注入图17A的色谱柱中的照片。

图18是示出在图17A的色谱柱上的累积吸附的图。

图19是示出在图17A的色谱柱上蔗糖水解后糖的洗脱的图。

图20是示出在DOWEX^TM树脂上的从浓缩的橙汁溶液中吸附糖的图。

图21是示出在沸石和树脂上的蔗糖吸附的图。

图22是示出在沸石和树脂上的果糖吸附的图。以及，

图23是示出在沸石和树脂上的葡萄糖吸附的图。

具体实施方式

在详细解释本发明的至少一个实施方案之前，应当理解，本发明的应用并不一定限于以下描述和/或在附图中阐述的结构细节和部件和/或方法的布置。本发明能够具有其他实施方式，或者能够以各种方式被实践或执行。

在整个文档中，对定向术语进行了定向引用，例如“下游”和“上游”。这些方向基于例如饮料和/或其滤液的液体的流动，使得“下游”是流体流动的引导方向，而“上游”是相反的方向。

注意，在该文档中，对橙汁的引用是示例性的，由于橙汁代表柑橘汁，对橙汁的描述也适用于柑橘汁。

图1A是根据本发明的实施方式的系统100的图。系统100被设计用于处理高糖含量的液体，诸如包括糖的饮料，诸如水果和蔬菜汁(例如，天然果汁和蔬菜汁)、牛奶以及其他乳和非乳制品液体，以从中去除糖，并制作低糖或无糖饮料。

系统100包括用于饮料的容器或保持单元102(在本文中可互换使用“容器”和“保持单元”)。容器102中的饮料是未被系统100处理的饮料，并且出于描述目的被称为“未处理的饮料”，或将由系统100处理的饮料。容器102中未被“处理”的饮料，由于其还未按照系统100处理，也被称为“饮料”、“初始”、“第一”或“原始”饮料。该容器102例如与一个或多个泵(P1)103等流体连通(fluid communication)以产生通过系统100的流路(或多个流路)，通过流体管线连接，从容器102开始，例如经由固体分离器104(取决于被处理的饮料)和吸附剂108，下游直至经处理的饮料容器124，以处理该未处理的饮料。泵P1103是示例性的，用于创建通过100的流路，沿着系统100定位在任何地方的任何数量的泵也是允许的，以创建通过系统的饮料流路。

如果饮料中包含悬浮的固体，例如，如果是果汁，则泵(P1)103从容器102推动(推进)未处理的饮料，以使其通过固体分离器104。该固体分离器104包括例如一个或多个离心单元或过滤器，以从汁液中分离出固体，例如果肉和其他固体材料，并将果肉和其他固体材料回收在固体回收容器106中。

尽管固体分离器104例如是离心机，但是取决于饮料，用于饮料中悬浮的各种颗粒的其他过滤器可以与离心机一起使用或代替离心机使用。另外，可以使用超滤和其他分离技术代替上述离心机。通过固体分离器104并进行过滤(例如通过离心或过滤器)的饮料现在为滤液。

经过固体分离器104的滤液然后接触吸附剂108。如果饮料不存在颗粒，例如牛奶，则泵(P1)103将通过管线103a将饮料输送到吸附剂108，绕过固体分离器104。牛奶然后接触吸附剂108。

吸附剂108通过以下方式的组合来选择性地捕获糖分子，例如一种或多种多糖，包括二糖，例如蔗糖和乳糖，其组合为：1)在饮料的pH下与糖分子形成非共价键，以及，2)吸附剂微观结构中的糖受体或“孔”与糖分子之间的结构匹配。结构匹配例如使得微观结构中的“孔”与多糖结构匹配，这被称为(多糖)“结构识别”。吸附剂是例如与载体结合的粉末形式或颗粒形式的沸石(本文也称为沸石吸附剂)。通过糖受体在结构上与吸附剂的“孔”相匹配的糖分子的非共价键，可能部分基于以下一种或多种：离子相互作用、疏水相互作用、氢键、范德华相互作用、静电相互作用、离子诱导偶极子、偶极子诱发的偶极子。非共价键使一个大分子能够特异性但短暂地与另一种分子结合。在一些非限制性实施方案中，多个非共价键可赋予结合特异性。

对于结构匹配，沸石通过提供针对糖分子的结构匹配而具有包括作为糖分子的受体的结合位点或“孔”的微观结构。在用作糖分子受体的“孔”中的糖分子的这种结构匹配，允许糖分子在沸石的孔中结合。吸附剂108的其他示例包括例如氧化钙锰(CMO)和(CFO)材料。

在一些实施方案中，珠粒作为沸石粉末的载体。珠粒例如由食品级材料形成，其中将沸石粉末结合到其中。食品级材料例如是水凝胶，并且沸石粉末被包裹或以其他方式包埋在水凝胶中并保持在其中。珠粒优选是多孔的，使得它允许液体流入并流过珠粒，从而与沸石粉末接触，同时将沸石粉保留在珠粒内。水凝胶中的孔的直径为约0.1微米(μm)至约100μm。

水凝胶是例如海藻酸盐。例如，上述珠粒是球形、圆形或其他大致球形的，并且作为珠粒的直径约为0.1毫米(mm)至大约15毫米，例如约为0.1mm至大约5mm的为小珠粒(参见下述实施例)、大约5毫米至大约15毫米的为大珠粒(参见下述实施例)。

尽管水凝胶被描述为用于珠粒的材料，但是具有合适孔隙率的其他食品级材料例如玻璃、聚合物、碳、陶瓷也可以用作用于珠粒的多孔材料。在一些实施例中，珠粒在其表面上涂覆有吸附剂，因此，珠粒也可以由无孔食品级材料制成，例如玻璃、聚合物、碳、陶瓷等。

其他载体包括，例如，微纤维、微管、高孔隙率支架、金属有机骨架(MOH)、共价有机骨架(COF)、色谱柱、导管或任何其他具有大接触表面的器件。这些其他载体使得沸石粉末被涂覆或结合到载体的表面上，其中涂覆或结合的粉末用作糖分子的受体。这些其他载体例如是食品级材料，例如玻璃、聚合物、碳、陶瓷等。另外，对于管、色谱柱、导管等，内表面可以涂覆有吸附剂，以结合穿过用于管、色谱柱、导管等的糖分子。

通常优化载体及其组分(例如，嵌入的或其他附着的吸附剂材料)的形状，以使接触被处理的饮料或饮料滤液的表面积的量最大化。图2示出了不同形状的珠粒和珠粒状结构/器件的放大横截面，这些珠粒形状是吸附剂108的吸附材料的载体。

沸石也为颗粒形式。这些颗粒的外观类似于石头或岩石，并且是例如紧密结合的聚集体，其不会脱离颗粒。例如，沸石颗粒的直径为约1mm至约15mm。

沸石粉末也可以包埋并包封在用作载体的树脂珠粒中。珠粒的树脂是有机离子交换剂，而沸石粉末是无机离子交换剂。这些嵌有沸石粉的树脂珠粒的直径例如为约0.1mm至约15mm。有机离子交换剂与无机离子交换剂的这种组合例如用于：1)连续(混合)或按顺序进行不同的糖的分离，和/或2)连续(混合)或按顺序的糖和有机酸的分离。图6中列出了一些示例性树脂，包括例如钠离子形式的树脂。作为无机离子交换剂的沸石的例子包括强脱铝沸石和NaX型沸石。

粉末或颗粒形式的沸石包括例如强脱铝沸石和NaX型沸石。其他沸石包括例如沸石Y(Y型沸石)组合物，例如包括：Z-5：表面积为730m²/g且SiO2∶Al2O3的摩尔比为5∶1的沸石Y氢粉末，可作为Alfa Aesar 45866商购；Z-30：表面积为780m²/g且SiO2∶Al2O3的摩尔比为30∶1的沸石Y氢粉末，可作为Alfa Aesar 45870商购；Z-80：表面积为780m²/g且SiO2∶Al2O3的摩尔比为80∶1的沸石Y氢粉末，可作为Alfa Aesar 45866商购。

其他Y沸石(Y型沸石)例如包括Y沸石H⁺(氢化)、Y沸石Na(钠)、Y型沸石K(钾)、Y型沸石Ca(钙)，全部为阳离子形式。

沸石例如可以是两种或更多种不同的沸石类型，其主要用于：1)连续(混合)或顺序地(图1B的系统100’)进行不同的糖的分离，和/或，2)连续(混合)或顺序地(图1B的系统100’)进行糖和有机酸的分离。

在本发明的一些实施方案中，糖分子的结合依赖于至少一种形式的天然或合成沸石的吸附。

沸石与糖分子的非共价键可选地包含1-5kcal/mol的能量，并允许在再生过程结束时(在从被处理的饮料中除去糖之后)从受体和载体释放糖分子，以任选地产生糖，例如蔗糖糖浆洗脱液(或糖中浓度高的其他液体)，然后可以将其纯化并作为副产品出售。糖分子从受体(即孔)的释放可以通过以下至少一种方式进行：水解、pH值变化、高压或低压气体或液体通过或围绕载体的流动、热或冷气体或液体流过或绕过载体、或通过其他任何适当的化学或物理手段，包括摇动。在一些实施方案中，在糖分子释放后，载体可以被洗涤(再生)并重复使用多次，通常是10-100次，并且任选地高达1000次或更多。

吸附剂108与第一水解单元111(例如加热器112和洗涤单元114(洗涤单元114与诸如水溶液的洗涤溶液114a的源头流体连通))相关联。加热器112用于水解结合到吸附剂108的糖。加热器112将吸附剂108加热到例如至少约40摄氏度。加热促进被吸附剂捕获的结合的(吸附的)多糖的水解。通过将结合的多糖催化成例如单糖。诸如转化酶的酶也可以用于增强吸附的多糖的水解。

清洗站114(从储液器114a发出)溶液以清洗吸附剂108。清洗站114例如包括泵(未示出)，用于从储液器114a中抽出溶液并清洗吸附剂108。所得洗脱液流入容器115中以进行回收和收集。该洗脱液包括，例如，果汁的单糖溶液，如果糖和葡萄糖，而对于牛奶，则包括葡萄糖和半乳糖。

在一些实施例中，加热器112正在加热洗涤溶液。热洗液流过吸附剂108，引起与吸附剂108结合的多糖或二糖的水解，并同时洗涤吸附剂108以形成洗脱液。

处理后的饮料容器124从吸附剂108接收处理后的饮料。经处理的饮料，即经处理的果汁、牛奶等，被存储在容器124中。该处理的饮料可以进行如下所述的附加处理，使得所得的进一步处理的饮料被认为是最终产品或成品(术语“最终产品”和“成品”在本文中可互换使用)。例如，由固体分离器104去除的固体可以全部或部分重新引入到处理过的饮料中。或者，如果处理过的饮料不经过任何进一步的处理，则将处理过的饮料本身视为最终产品或成品。

图1B是根据本发明的实施例的系统100’的图。系统100’类似于图1A的系统100，系统100’的相同和/或相似的部件具有与系统100中的那些对应部件相同的部件编号，并且与系统100的部件的描述一致。系统100、100’之间的差异在下面的系统100’的描述中说明。

系统100’包括第二吸附剂116，例如在第一吸附剂108的下游。第二吸附剂116是例如有机离子交换介质，例如树脂。第二吸附剂116与包括洗涤单元120(也与泵连通，未示出)的第二水解单元119连通，该洗涤单元120被提供有用于洗涤树脂116的水溶液(来自储液器122)。洗涤树脂116得到洗脱液，其被回收在容器118中。该洗脱液例如与来自储液器114a的水溶液一起使用或代替其使用，以洗涤吸附剂108(本文也称为“第一吸附剂”)。用于洗涤第一吸附剂108的洗涤溶液是例如来自容器118的果糖或葡萄糖中的至少一种的树脂洗脱液。

泵(P2)123将洗脱液从容器118输送到清洗单元114。洗脱液也可以与水或来自水溶液源114a的其他水溶液混合。将处理过的饮料从第二吸附剂116移至处理过的饮料容器124，在该容器中存储该饮料直至进行进一步的处理，从而产生最终产品，或者将处理过的果汁视为最终产品。

第二吸附剂116的树脂是有机离子交换剂，用作糖受体和/或载体。该树脂用于与糖有关的应用中，例如，最终产品是糖，即高果糖糖浆。

有机离子交换剂(树脂)包括对糖具有选择性的受体。示例性树脂包括例如钠离子形式的树脂，以及由美国密歇根州米德兰市的陶氏杜邦化学公司开发的树脂，该DOWEX^TM树脂是用于从溶液中选择性分离碳水化合物(包括糖和糖分子)的树脂，例如包括DOWEX 99Ca树脂具有均匀的220、280、310和350μm粒径的珠粒，并载有Ca、Na、K或H+4种离子。DOWEXMONOSPHERE^TM 99Ca色谱树脂是一种均一的、凝胶状的强酸性阳离子树脂，以Ca形式提供，具有约220μm的粒径珠。DOWEX MONOSPHERE^TM 99K/280是一种具有约280μm粒径的珠粒的树脂。DOWEX MONOSPHERE^TM 99K/310是一种具有约310μm粒径的珠粒的树脂。DOWEX MONOSPHERE^TM99K/350色谱树脂是粒径均匀的凝胶，是一种强酸阳离子树脂，呈K型，粒径约为350μm。在图3的表中提供了上述用于第二吸附剂116的树脂以及适合作为第二吸附剂116的其他树脂。

或者，第二吸附剂116的树脂包括两种不同的树脂类型或有机离子交换技术或用于糖分离的介质，它们是连续的(混合的)或依次的。在其他替代方案中，第二吸附剂116的树脂可以是连续(混合)或依次地用于糖和有机酸分离的两种不同的树脂类型或有机离子交换技术。

可替代地，系统100’可以使得无机离子交换剂(第一吸附剂108)和有机离子交换剂(第二吸附剂116)依次地或混合地用作相同的装置或载体，或者同时使用，作为糖提取过程的一部分。有机和无机离子交换技术的结合旨在从饮料(例如果汁)中选择性去除不同的糖分子、或糖分子和有机酸。或者，第二吸附剂116特异性地结合有机酸。

例如，经处理的饮料，如果汁(例如，水果和蔬菜)、牛奶(例如，以及其他乳制品饮料)等，比起由系统100或100’处理前的该饮料的糖少约15％至约75％，并且更典型地，糖减少量为约30％至约50％。

或者，可以交换系统100’中的第一吸附剂108和第二吸附剂116的位置，以使第二吸附剂116位于第一吸附剂108的上游。在这种情况下，第二水解单元119(即洗涤单元120及其水溶液源122)将位于第二吸附剂116附近，而第一水解单元111(即加热器112、洗涤单元114和水溶液源114a)将定位在第一吸附剂108附近，第一吸附剂108现在在第二吸附剂116的下游。泵(P2)123将从当前上游的第二吸附剂116回收的洗脱液传输到现在下游的第一吸附剂108，以进行第一吸附剂108的水解过程。

现在将注意力转向图4A和4B，其示出了从饮料中连续流除糖的过程。系统400例如用作第一吸附剂108(在上面进行了详细说明并在图1A和1B中示出)，并且包括例如至少两个色谱柱，色谱柱A 402a和色谱柱B 402b，402a、402b的每个色谱柱填充有与载体403a、403b相关的吸附剂。吸附剂是例如在载体如珠粒、微纤维、微管中的如上所述的用于上述吸附剂108的沸石，或者吸附剂为如上所述的颗粒形式。载体和颗粒保持在色谱柱402a、402b中，色谱柱402a、402b例如是管、圆筒、容器、导管等，其构造和布置成允许未处理的滤液或未处理的饮料(如果不进行固体分离)连续流过。所述管、圆筒、容器、导管等例如是惰性材料，如玻璃。饮料进入和通过各个色谱柱的进/出由用于色谱柱A 402a的箭头406a和用于色谱柱B 402b的箭头406b表示。

从饮料中除去糖的过程在图4A和4B中共同示出。该过程是一个顺序过程，因为饮料420连续流动，交替通过色谱柱A 402a和色谱柱B 402b。

如图4A所示，饮料连续地流过色谱柱A 402a作为其处理的一部分，如箭头406a所示。在估计或测量到来自饮料420的糖大部分结合到色谱柱A 402a的载体的吸附剂上之后，使得色谱柱A 402a在从饮料中去除附加糖分子的功效降低或最小。然后，如箭头406b所示，将“重定向”到色谱柱B 402b。色谱柱B 402b包括即用(read-to-use)的载体403b。

当饮料420流过色谱柱B时，1)随着色谱柱A 402a的再生用于进一步使用，从色谱柱A402a的载体403a中除去糖分子，或者2)色谱柱A402a的载体403a被去除并且替换为新的载体或色谱柱。类似地，当色谱柱B 402b的载体部分或完全饱和并且从饮料中除去糖分变得无效或最小化时，该过程的一个循环(例如，糖分除去循环)就完成了，因为饮料420随后被重定向到了现在再生的色谱柱A 402a，如箭头406a所示，开始下一循环。再生的色谱柱A402b包括再生的或新的即用载体402a。上述过程持续一个或多个循环，这是从饮料420中除去所需量的糖所必需的。现在处理的饮料流到保持器124(图1A)或第二吸附剂116(图1B)。

尽管示出了用于脱糖过程的两个色谱柱402a、402b，但这仅是示例性的，因为图4A和图4B中的脱糖过程可以用多于两根色谱柱来实现。色谱柱系统也可以布置为模拟移动床系统(SMB)。载体403b包括在两根色谱柱A列402a和色谱柱B 402b中。在色谱柱A 402a和色谱柱B 402b的两根色谱柱中，载体403a、403b(例如微管、微纤维、珠粒、颗粒或多孔材料)都包含在或连接到相应色谱柱402a、402b的内腔404a、404b中。每个色谱柱402a、402b也可以是管(pipe)、容器、导管、管道(tube)等，其构造和布置成允许未处理的滤液或未处理的饮料(如果未进行固体分离)连续地流过。载体403a、403b中的流动路径是从入口406a、406b到出口408a、408b，或者交替地通过第一色谱柱(色谱柱A)402a，然后通过第二色谱柱(色谱柱B)402b，或者反之亦然。在色谱柱402a、402b中的每个中，当未处理的滤液或未处理的饮料流过相应的载体403a、403b时，载体上的受体与糖分子结合。流过色谱柱402a、402b的未处理的滤液或未处理的饮料的过程是在一个或多个循环(例如，除糖循环)中进行的，使得该循环包括连续的液体流过色谱柱A 402a和色谱柱B402b，或反之亦然。尽管图4A和4B仅包括两根色谱柱，但是也可以采用多于两根色谱柱的系统。色谱柱系统可能布置为模拟移动床系统(SMB)

图5A-5D示出了吸附剂108，其例如与载体如珠粒520、珠粒状结构或颗粒相关联，如上所述。吸附剂108例如显示为容器522或色谱柱中的珠粒520。珠粒520用作“分批”过程的一部分，用于从饮料中不连续地除去糖。

在图5A中，珠粒520与容器522中的饮料(例如，未处理的滤液或未处理的饮料)524混合。任选地，搅拌饮料522和珠粒520以增加糖结合(去除糖)过程的功效。

在图5B中，由于重力，珠粒520已经沉入容器522中。在此，珠粒520的密度高于饮料524的密度。珠粒520被容纳在容器522的底部，然后从容器522中取出饮料524，如图5C所示，珠粒520留在容器522的底部。经过处理的饮料沿箭头531的方向通过端口530，从而流向保持器124(图1A)或第二吸附剂116(图1B)。进一步的步骤包括从容器522移除珠粒520，如图5D所示，然后使珠粒520再生(从每个珠粒上的受体除去糖以使珠粒准备好再次用作载体)，或者使用新的珠粒代替先前的珠粒，用于新的批次。根据饮料中所需的糖去除量，可重复进行图5A-5D的操作持续所需的时间。

或者，可通过收获(包括手动)、离心和其他去除技术将珠粒520从容器522去除。

或者，饮料可呈现比珠粒520或颗粒更高的密度，由此珠粒520或颗粒漂浮(并且不下沉)。结果，珠粒520或颗粒可能需要手动地从容器522移除。

在其他实施例中，容器522例如在其底部包括网(例如，由多孔织物、布、聚合物材料等制成的网)或过滤器，该网或过滤器旨在阻止珠粒/载体，从而使处理后的饮料能够流动。通过网或过滤器将其从容器522中取出，在将处理过的饮料从容器522中移出之后，可以收获珠粒。

从饮料中除去糖的过程的其余过程将与以上针对图5A-5D所述的过程一致。

另一种合适的吸附剂108包括多孔载体，其具有大的接触表面，具有连接的孔，使得饮料或饮料滤液可以流过。根据上面详细描述的沸石，多孔载体例如是多孔沸石。孔的尺寸例如在约0.1微米至约100微米的范围内。该吸附剂通常用于处理无悬浮液的澄清饮料，例如苹果汁或已除去固体物质的其他饮料形式。

注意，在本发明的一些实施方式中，由一个或多个彼此独立的或者以柱状或其他珠粒固结结构的珠粒组成的载体也可以由最终消费者用于独立装置中，以用于在家庭或办公室环境中去除饮料中的糖分。使用者在饮用饮料之前将珠粒与饮料混合，并等待预定时间以使受体结合糖。对于这样的家庭用途，载体可以包括指示某些糖饱和度水平的变色特征，以便指示从果汁中除去的糖量和/或现在处理的果汁中的糖含量。对于家用，吸附剂例如为粉末形式，该粉末包括在多孔袋内，该多孔袋用于在饮料容器(例如罐或玻璃)内部使用。

另外，以上针对色谱柱402a、402b和容器522描述的珠粒也可以是改变颜色以指示一定的糖饱和度水平的珠粒，以便指示由一种或多种吸附剂从果汁或其他饮料(例如牛奶或其他乳制品液体)中捕获的糖量。同样，图4A和4B的珠粒以及在系统100、100’中用作吸附剂的珠粒也可以具有适于改变颜色以指示被吸附或以其他方式去除的糖量的成分。

本发明的其他实施方式包括一种减少饮料中糖的装置，该装置由围绕包括吸附剂的内室的壳体形成。该壳体例如是袋，在边缘处或边缘附近沿其周边密封。吸附剂是活性的(一种活性吸附剂)，以便对多糖具有选择性，以处理饮料，使饮料进出壳体并通过壳体，从而处理了饮料，从而与未处理的饮料相比降低了糖分。吸附剂例如是珠粒中的沸石、包埋在诸如水凝胶之类的多孔材料中或涂覆在无孔材料表面顶部的沸石粉末，以及如上所述的沸石颗粒。珠粒可以包括在壳体中的多个珠粒或在壳体中的单个大珠粒，其被密封在壳体中，或者是一次性的，以便在吸附剂耗尽时被去除和更换。当珠粒是单个大珠粒时，其通常缺少壳体，并且例如是一次性的。

壳体例如由两片形式的可渗透液体的材料形成，该两片在周边处结合，或者单片折叠并沿着其周边结合。在封闭的外围内是容纳吸附剂的内部或内腔室。液体可渗透材料例如是膜的形式，并且包括纸、纸状材料、聚合物材料、织物、织物状材料、布和布状材料等。现在注意图6，其示出了在图1A的系统100中通过使用吸附剂例如沸石从未处理的汁液中除去糖的示例性过程，如上详述的。

最初，在框600处，提供未处理的果汁、橙汁或其他果汁的供应。在框602，将来自保持容器102的汁液泵送到固体分离器104，例如离心机或果肉过滤器，在框604，回收固体(果肉)。果肉被收集在固体回收容器106中，并且现在与滤液分离。在框606中，使滤液通过吸附剂108，例如沸石色谱柱，在框607中，产生经处理的饮料，例如果汁，现在减少了糖分。当前经处理的饮料，例如果汁被存储在容器124中。此时，在框609中，可以将处理过的果汁视为最终产品。

在可选过程中，在框604，将先前去除并存储在固体回收容器106中的果肉在框608与处理过的果汁重新混合，在框609，得到最终产品饮料，其保留在容器124中。在框609，可以对现有的最终产品汁液进行附加的过程，这些过程是可选的，例如酸分离、pH调节、着色、调味、矿化、添加维生素和其他营养物等。

返回至框606，在框610处，由水解单元111对结合有吸附的糖分子的沸石色谱柱进行水解。水解包括例如使用催化剂、使用酶和/或加热吸附剂以利用其催化性质。加热是从约40℃到约110℃(通过加热单元112)，典型的加热是至约60℃。催化剂是例如酶，例如转化酶。水解之后，在框612，用水溶液洗涤(通过洗涤单元114)沸石色谱柱。洗涤例如用水进行。洗涤催化的吸附剂产生果糖和葡萄糖中至少一种的流出物，将其回收并存储在流出物储液器115中。返回到框609，最终产品饮料是处理过的饮料，或者是处理过的饮料加上去除的固体例如果肉，其先前已经从饮料中分离出来，但是现在已经返回到饮料中。最终产品饮料可能要接受一个或多个可选的其他过程，如下所述。

现在注意图7，其示出了通过图1B的系统100’从诸如天然汁液的饮料中除去糖的示例过程。

最初，在框700处，例如在容器102中提供未处理的果汁、橙汁或其他果汁的供应。同样在框700中，在框701中将未处理的果汁分为两部分，一部分(部分A)保留在容器102中，另一部分(部分B)取出并放置在单独的容器中。虽然示出了待处理的果汁和未处理的果汁的等份，但分别以部分A和部分B表示，要处理的部分A可能例如最多占果汁总体积的90％，使部分B保持未处理，例如，至少占天然汁液总量的约10％。

在框702a，对容器102中未处理汁液的部分A进行固体分离。固体分离包括例如果肉离心或过滤，因为容器102中未处理的汁液被泵(P1)103泵入固体分离器104。在框704处，已经被捕获和回收的固体，即去除的果肉，被存储在固体回收容器106中。

在框706中，已经通过固体分离器104的滤液(饮料)通过第一吸附剂108，例如沸石色谱柱。穿过第一吸附剂108的该通道例如吸附二糖，例如蔗糖。现在，在框706处，用吸附剂色谱柱处理过的滤液通过第二吸附剂116，例如，在框708中通过DOWEX^TM树脂的树脂色谱柱，以引起糖和/或酸的吸附以除去这些额外的分子。框706和708的这些糖减少步骤在框709产生现在减少糖的经处理的饮料(例如，果汁)。现在处理的饮料被存储在容器124中。

在框710处，部分A的经处理的饮料本身可以是最终产品。可替代地，框709的处理过的饮料可以经受两种可选的添加，如箭头711a和711b所示，从而在框710处产生最终产品汁。可以对框709的处理过的果汁执行零个、一个或两个上述可选过程。这些可选过程可以在部分A的处理过的汁液在容器中时进行，也可以移至另一个容器(系统100’未显示)进行。

箭头71a代表将回收的固体，例如果肉，加回到部分A的处理过的汁液中，部分A是在框710处的一种最终产品。箭头711b表示将未处理的部分B的汁液添加到部分A，部分A是框710中的另一种最终产品。在框710处，将回收的固体(例如果肉)和部分B两者都添加到部分A中是另一种最终产物。在框710处的最终产品包括：1.部分A的经处理的饮料(框709)，2.部分A的处理过的饮料加上回收的固体，例如果肉(框709和箭头711a)，3.部分A的已处理饮料加上部分B的未处理饮料(框709和箭头711a)，以及4.部分A的已处理饮料加上已回收的固体(例如果肉)，以及部分B的未处理饮料(框709和箭头711a、711b)。或者，在添加回收的载玻片和/或部分B之前，可以通过其他方法、处理等进行处理，但是没有用一种或多种吸附剂进行吸附。经处理的部分A的汁液，无论是单独使用还是与回收的固体和/或部分B的汁液添加到其中，都可以进行其他可选处理，例如酸分离、pH调节、着色、调味、矿化、添加维生素等营养物质等，下面将详细介绍。

返回框708，由第二吸附剂116(例如树脂)吸附的糖，由第二水解单元119水解，并在框716，通过用水或其他水溶液洗涤树脂色谱柱以回收树脂，例如通过洗涤单元120(来自源122的水溶液)。在框718，回收树脂洗脱液(洗脱液1)。树脂洗脱液(洗脱液1)是例如水与果糖和/或葡萄糖中的至少一种的混合物的水溶液。

从框706起，在框720处，由第一水解单元111对结合有吸附的糖分子的沸石色谱柱进行水解。水解包括例如使用催化剂、使用酶和/或加热吸附剂以利用其催化性质。加热是从约40℃到约110℃(通过加热单元112)，典型的加热是到约60℃。催化剂是例如酶，如转化酶。在框720，水解在洗涤沸石色谱柱(例如通过洗涤单元114)后进行，任选地用来自框718的洗脱液(洗脱液1)，从树脂色谱柱116中回收，并通过泵(P2)123泵送到洗涤单元114。根据框722，洗涤洗脱(产生)单糖、果糖和葡萄糖的浓缩液或洗脱液(洗脱液2)(吸附剂副产物110)。

作为该过程的结果，在处理过的果汁部分中的糖含量通常降低至少40％，并且可以降低大约70-90％。在该过程结束时，在框710处将处理和未处理的部分混合在一起以获得最终产品，该最终产品例如是低糖汁混合物，例如糖含量降低了30-50％的糖(与未处理的果汁或未处理的果汁部分例如部分B的含糖量相比)。

框609和框710的成品汁可以可选地经受另外的过程。一些可选的过程包括例如酸分离、pH调节、着色、调味、矿化、添加维生素和其他营养物以及其他过程。

其他可选过程包括通过施加高静水压(HPP)或对最终果汁进行巴氏杀菌来保存和/或灭菌最终产品或最终果汁。成品汁液也可以冷却或冷冻。成品汁也可以被浓缩，其中成品汁中较低的糖含量允许更有效的浓缩步骤。

可选地，在图6和7的框606和706以及708的糖分离过程之前或期间，可以进行糖分离，其中将饮料冷却，以避免氧化或微生物生长。或者，可以在框606和706(和708)的糖分离过程之前对饮料进行巴氏消毒或用HPP处理，然后在框606、706和708的糖分离过程之后冷却。

或者，可以使框609和710的最终产品饮料经历添加剂，例如低热量甜味剂、低卡路里或其他甜味糖，统称为“甜味剂”，例如糖醇(多元醇)、红枣、甜叶菊、龙舌兰果实、蜂蜜、苹果、赤藓糖醇、甜橘或天然添加剂。在某些情况下，可以添加其他成分，例如酸度或苦味掩蔽剂(掩蔽剂、苦味调节剂或调节剂)，例如天然成分，以纠正味道并在糖被去除后使其对顾客更具吸引力。酸度调节剂包括例如柠檬酸钠。

甜味剂补偿了框607和609的最终产品(例如处理过的饮料或成品饮料(处理过的饮料加上回收的固体))和/或框709和710中添加的未处理饮料部分的较低甜度。类似地，可以添加各种调味剂以将期望的口味传达给最终产品和/或成品汁液。某些调味剂可以是这样的，它们为最终产品和/或成品汁液(框607和609，以及709和710)提供了已知的调味剂。示例性的调味剂包括香草、肉桂、巧克力、草莓、椰子、蜂蜜、苹果等。这些调味剂还用作苦味掩蔽剂。这样的添加剂优选是天然来源的。可选地，可以添加诸如姜、甘草或其他香料。这些调味剂，例如香草、肉桂、巧克力、草莓、椰子、姜和甘草，也用作苦味掩蔽剂。

同样在框606、706或708的去除糖的步骤之前或之后，由于糖已被至少部分除去，其他成分，例如酸度调节剂(如上文详述)或苦味调节剂或掩蔽剂(如上文详述)、填充剂等，例如以天然成分的形式，可以任选地添加，以矫正风味并使得处理过的果汁对顾客更具吸引力。可以使用酸度调节剂将白利糖度/酸度比保持在预定范围内，以保持最终消费者可接受的味道。例如，与未处理形式的饮料相比，饮料的经处理形式(即经处理的汁液)的白利糖度/酸度比至少为+/-10％，并且与未处理形式的饮料相比，经处理的饮料的白利糖度/酸度比至少为+/-20％。与含有柠檬酸的橙汁一起使用以维持上述糖度/酸度比的示例性酸度调节剂是柠檬酸钠。

增加成品汁或终产品中白利糖度/比率的另一种方法是从果汁中除去有机酸。可以通过前述的糖受体(第一吸附剂108和/或第二吸附剂116的糖受体)或具有不同受体的不同吸附剂来除去有机酸，例如柠檬酸。这些对有机酸敏感的不同受体可以与糖受体混合到相同的载体中。有机酸的去除可以与糖的去除同时进行(分别为框606、706和708)，或者可以分别在框606和706和708分别去除糖之前或之后依次进行。

任选地，通过单独的步骤(未示出)或者同时作为框706和708的糖分离步骤的一部分，增加在经历框606(图6)以及706和708(图7中的部分A)的糖减少的过程中的果汁的部分的pH，而未经历该过程的部分(图7中的部分B)保持在恒定pH下。

任选地，可以在糖分离步骤之前使饮料的pH增加(框606、706或708)，以使饮料达到最佳pH。这允许在该方法的糖分离步骤中进行糖分离的选择性和/或动力学和/或质量转移。

任选地，过滤后的饮料的pH相对增加超过白利糖度降低，从而使白利糖度/酸度比增加。

可选地，在图7中，将经历减糖过程或处理的部分(即部分A)的pH增加至4.5的pH，并且在框706和708的减糖过程结束时，减糖饮料(经处理的饮料709)的pH保持在等于或低于4.5。任选地，部分A和部分B(框710的终产物)的减糖饮料混合物的pH在约3.5-4.5的pH范围内。

可选地，在图7中，将经历减糖过程或处理的部分(即部分A)的pH增加至大于5的pH，并且在框706和708的减糖过程结束时，减糖饮料(经处理的饮料709)的pH保持在等于或低于5。任选地，部分A和部分B(框710的终产物)的减糖饮料混合物的pH在约3.5-5的pH范围内。

可选地，在图7中，将经历减糖过程或处理的部分(即部分A)的pH增加至大于4的pH，并且在框706和708的减糖过程结束时，减糖饮料(经处理的饮料709)的pH保持在等于或低于5。任选地，部分A和部分B(框710的终产物)的减糖饮料混合物的pH在约3.5-4的pH范围内。

任选地，糖去除工艺和第一吸附剂108和/或第二吸附剂116被设计为使得它们去除相对更多的蔗糖和更少的果糖(更高的甜味力)。结果，与以相同比例除去所有糖的处理相比，最终产品的甜度仍然相对较高。例如，糖的去除过程使得在处理过的汁液中，蔗糖与总糖的比例可以例如在约10％的蔗糖/总糖至大约30％的蔗糖/总糖的范围内。

另外，图6和图7的糖去除过程预期将稀释饮料(即果汁)。因此，可以在框606以及706和708的除糖步骤之前或之后，分别对待处理的饮料(图6)或待处理的饮料部分(图7中的部分A)执行可选的浓缩步骤。该浓缩步骤导致在过程结束时恢复原始汁液浓度(糖浓度除外)。替代地，图6和图7的过程可以被整合作为旨在装瓶或容器化果汁之前待稀释的果汁浓缩物的稀释液的一部分。

任选地，可以加工最终产品或成品饮料或成品汁液(框609和710)，以改善饮料的营养状况或向其添加功能，以使其适合特定的消费者要求，例如在体育锻炼之前、期间或之后的消费者或体育活动。因此，分别在框606、706和708的除糖步骤之后，可以将矿物质(例如铁、钙和/或钠)、蛋白质(来自植物或动物来源)、咖啡因或益生菌添加到果汁中。

可选地，当被处理的饮料是果汁时，糖减少过程使得在除去固体(例如果肉)之后，除了执行除去果肉、附加过滤和离心之外，还分别执行框602和702a的去除过程，以除去额外的悬浮物质，如果未过滤，则该悬浮物质可能粘附到含有载体的装置(吸附剂108和/或第二吸附剂116的树脂)上，和/或导致糖分离的载体不太有效。从上述过滤过程中去除的物质可以在过程结束时，分别在执行完框606和706和708的减糖步骤之后的任何时间加回到果汁中，例如在最终产品(例如，成品果汁)装瓶或以其他方式包装之前。

任选地，该方法可以包括分别在框606、706和708的糖去除步骤之前从果汁中分离/蒸馏出味道和风味物质的步骤。在该过程结束时，在框806和808的糖减少之后以及在最终产品完成之后的任何时间，可以在最终装瓶或容器化之前的任何时间将任何分离的材料添加回果汁中。

任选地，在从果汁中除去糖之后，将果皮油和/或天然水果调味剂和/或维生素(即，维生素A和C)和/或矿物质(即，铁、钙)添加到处理过的果汁中。

可替代地，在果汁通过图6或图7的方法处理的情况下，可以将处理过的果汁部分与其他或不同果汁的另一部分混合。例如，对于柑橘汁，例如橙汁和葡萄柚，可能希望降低酸度，例如降低终产品汁液的pH至4或4.5以上。例如，将处理过的柑桔汁部分与一部分非柑桔汁(例如芒果汁或胡萝卜汁)混合。这种果汁混合物的酸度将低于纯柑橘汁，例如橙汁和柑橘汁。混合汁可以使得体积比在约90％的柑桔汁和约10％的非柑桔汁至约50％的柑桔汁和约50％的非柑桔汁的混合物的范围内。

实施例

吸附剂

沸石：

选择三种具有不同Si/Al摩尔比的沸石Y成分：

1.Z-5：沸石Y氢粉末，表面积为730m²/g，SiO₂∶Al₂O₃摩尔比为5.1∶1。Alfa Aesar45866

2.Z-30：沸石Y氢粉末，表面积为780m²/g，SiO₂∶Al₂O₃摩尔比为30∶1。Alfa Aesar45870。

3.Z-80：沸石Y氢粉末，表面积为780m²/g，SiO₂∶Al₂O₃摩尔比为80∶1。Alfa Aesar45866

由于蔗糖与沸石相互作用的疏水性，带负电荷的铝位点的含量必须对吸附有影响。

树脂：

在树脂吸附实验中测试了四种均匀粒径为220、280、310和350-μm的DOWEX 99Ca树脂颗粒。DOWEX MONOSPHERE^TM 99Ca色谱树脂是以Ca形式提供的一种均匀粒径、呈凝胶状的强酸阳离子树脂。粒径为220-μm的珠粒可在难以分离的高价值甜味剂中实现更好的分离，使其成为减少用水的优质树脂，并有助于减少与蒸发有关的能源成本。

DOWEX MONOSPHERE^TM 99Ca/320色谱树脂用于高果糖玉米糖浆(HFCS)和高纯度果糖生产中的葡萄糖和果糖分离。

DOWEX MONOSPHERE^TM 99K/350色谱树脂是粒径均匀、呈凝胶状的强酸阳离子树脂，以K形式提供。DOWEX MONOSPHERE 99K/350色谱树脂结合了极其均匀的350-μm粒径珠粒和快速的动力学，设计用于模拟移动床(SMB)色谱分离，以实现从糖蜜(molasses)中以高回收率和高纯度回收分离蔗糖。

糖溶液

选择了两种水溶液来模拟果汁成分：来自PRIGAT的橙汁和模拟糖溶液。

分析方法

使用HPLC分析样品中的糖和柠檬酸

色谱柱：Altech IOA-1000有机酸长度300nm

洗脱液：0.005N H₂SO₄ 0.4ml/min 45℃

检测器：RI

如图8所示，该图的上部表示沸石处理前的橙汁，而下部表示沸石处理后的橙汁。

在图9中仅示出了沸石的示意性工艺流程图，用于通过沸石除去果汁中的糖(仅除去蔗糖)。

本设计的示意性工艺流程图在图10中给出，在沸石处理之后通过树脂从果汁中除去糖。

一般结论：

沸石：

·在Si/Al比率为30或80时，蔗糖被吸附，并且在30到80之间的吸附是相似的。

·Si/Al比率为5时，糖的吸附是极其微弱的。

·沸石主要吸附蔗糖

·柠檬酸、葡萄糖和果糖几乎不吸附在沸石上

·在室温(RT)下，沸石上没有蔗糖水解

·在60℃下，蔗糖在沸石上水解。该效果可用于获得良好的洗脱，而无需添加大量水。

·当天然橙汁与沸石接触时，就会发生果肉沉淀。结果是沉淀物和澄清的橙汁溶液。

·沸石上蔗糖的容量为在8％w/w的溶液中的2.5％蔗糖。

·沸石可以涂有水凝胶，同时保持其吸收蔗糖的能力。

树脂(DOWEX 99)

·与蔗糖或葡萄糖吸附相比，DOWEX 99Ca吸收果糖的效率更高。

·与其他树脂相比，DOWEX 99Ca/310上的总糖吸附性能更好(不明显)

·DOWEX 99Ca在约2.5％蔗糖葡萄糖和果糖溶液中的容量为约1wt％蔗糖、约1.5％葡萄糖和3.5％果糖

在两种情况下，必须先将果肉分离，然后才能吸附在沸石/树脂上。在工业过程中，根据果汁行业的标准方法，可以在减少糖分后将其重新插入(reinsert)。

第1部分：葡萄糖对果糖、蔗糖和柠檬酸的吸附

实验1：在橙汁与Y沸石H+、Na、K或Ca阳离子形式接触下在沸石上的糖的吸收

程序

材料：橙汁，Z-5，Z-30

沸石阳离子交换：

将2gr的沸石(Z-5或Z-30)和10gr的NaOH、KOH或乙酸钙(5wt％)溶液引入小瓶中，并在室温下摇动2小时。离心后，除去上清液，并添加新的(相同阳离子)溶液。摇动2小时后，通过离心分离溶液，并将去离子水引入小瓶中。用去离子水将沸石洗涤多次(约20次)直至pH值接近8。将沸石在80℃的烘箱中干燥1晚。

将0.2gr的H+、K或Na形式的沸石(湿体积0.45ml)Z-5或Z-30和约0.7gr的橙汁引入小瓶中。将小瓶在室温下摇动1小时。取透明样品用于HPLC分析。

在所有情况下，通过在水相中接触之前和之后的浓度来计算沸石上各种糖的浓度。

表1：在H+形式或阳离子交换为Na、K或Ca后的沸石Z-5上从橙汁中的糖的吸收

结论

·在所有阳离子形式(H+、Na、K或Ca)下的Z-5沸石未吸附蔗糖、柠檬酸、葡萄糖和果糖。

·在Na或K阳离子形式下的Z-30沸石未吸附蔗糖、柠檬酸、葡萄糖和果糖。

·在Ca或H+形式下的Z-30沸石吸附蔗糖

实施例2：在沸石Z-30H+形式与合成溶液接触后在室温或60℃的不同浓度的蔗糖葡萄糖或果糖上的吸附

程序

将0.2gr H+形式的沸石Z-30、0.7-0.1gr蔗糖葡萄糖和果糖的合成溶液和0-0.8gr水引入小瓶中。将小瓶在室温或60℃下摇动1小时。

表2：在各种初始浓度下的来自合成溶液的糖在H+形式的Z-30沸石上的吸附

每种糖在两相之间的分布是通过将各自在沸石相中的平衡浓度除以其在溶液中的平衡浓度来计算的。

表3：平衡状态下的分布

实施例3：室温(RT)下在沸石Z-30H+或Ca形式上的从蔗糖溶液中的蔗糖的吸附

程序

将0.2gr H+或Ca形式的沸石Z-30、0.7-0.11gr蔗糖溶液(7.6wt％)和0-0.6gr水引入小瓶中。将小瓶在室温下摇动1小时。取透明样品用于高效液相色谱(HPLC)分析。

表4：H+形式或Ca形式的Z-30沸石上从合成溶液的蔗糖的吸附

图11显示了在Z-30H+形式上从橙汁或合成溶液中的蔗糖的吸附。

图12显示了在Z-30Ca⁺⁺形式上从橙汁或合成溶液中的蔗糖的吸附。

实施例4：在室温和60℃下在Z-30上进行蔗糖水解

程序

将0.2gr沸石Z-30H+或Ca形式、0.7-0.3gr蔗糖5.5wt％的溶液和0-0.3gr的水引入小瓶中。将小瓶在室温或60℃下摇动1小时。从液相中取出样品进行分析。

表5：在Z-30H+上将蔗糖水解为葡萄糖和果糖

*水解蔗糖的分数是根据葡萄糖和果糖浓度除以蔗糖初始浓度计算得出的

结论

·在Z-30-H+存在下，蔗糖在室温下不水解

·在Z-30-H+存在下，蔗糖在60℃水解

实施例5：RT下沸石Z-80H+或Ca形式的蔗糖溶液之间蔗糖的吸附曲线

程序：

将0.2gr H+形式的沸石Z-80、0.7-0.11gr的5.1wt％蔗糖溶液和0-0.6gr的水引入小瓶中。将小瓶在室温下摇动1小时。从水相中取出样品进行分析。

表6：在H+形式的Z-30沸石上从合成溶液的蔗糖吸附

·在表5所示的所有实验中，未发现果糖或葡萄糖，从结果可以看出，室温下蔗糖没有水解

图13显示了Z-30或Z-80以H+形式从合成溶液中吸附蔗糖。

结论

·Z-80和Z-30以H+形式从蔗糖溶液中吸附蔗糖的比例接近

·在室温下放置1夜后，Z-80不会水解蔗糖

色谱柱中的沸石

所用的沸石为精细粉末。包含粉末的色谱柱的构造是有问题的，因为液体的通过非常缓慢且不均匀。将沸石粉末包封在水凝胶中。使用基于涂有水凝胶的沸石珠的色谱柱进行的初始测试显示出良好的液体流动性。

实验：

材料：

海藻酸钠盐(sigma 180947)

氯化钙(CaCl₂)也购自Sigma。

沸石混合物的合成及在海藻酸盐珠粒中的包封

1-溶液的制备

通过溶解2％(wt/v)海藻酸钠水来制备海藻酸钠水溶液。将该悬浮液在约2000rpm连续磁力搅拌下于60℃混合5小时。

缓慢地将7gr的Z-80-1沸石加入包含14gr的2％海藻酸盐溶液的小瓶中。在机械搅拌下搅拌该悬浮液以获得均质的高粘度悬浮液。

通过在40℃下在连续搅拌下将2gr CaCl₂加入到98ml水中来制备2％CaCl₂的溶液。

表7：海藻酸盐溶液中沸石的制备

2-珠粒的准备

将得到的液体悬浮液(沸石/海藻酸盐)转移到注射器中，并逐滴加入氯化钙溶液(2％)中。

图14显示了沸石/海藻酸盐的制备。

结果：

进行了两种类型的实验，第一种分批进行，第二种使用色谱柱(两种珠粒大小)

实施例6：包封在海藻酸钙珠粒中的沸石上的糖的吸附。

糖的吸附测试是通过将0.64gr沸石Y80-1珠粒(直径约2mm)与1.08gr糖合成溶液在1.5毫升Eppendorf中混合，在室温下振摇1小时来完成的。

表8：包封的沸石对糖的吸附

由于水从水凝胶释放到糖溶液中，实际上是稀释了糖溶液，因此通过对溶液中果糖和葡萄糖的浓度进行归一化来计算蔗糖浓度。假定果糖和葡萄糖不吸附在沸石上(在我们先前的研究中发现的)进行工作。

图15显示了分批测试中糖在沸石珠粒上的吸附。从图15中可以看出，蔗糖在沸石珠粒上的吸附落在图中适合于使用沸石粉末吸附的点上。

结论：

用海藻酸盐涂覆沸石和形成沸石水凝胶珠粒不会阻塞沸石的表面积，并允许蔗糖吸附。

实施例6A：糖在包封在海藻酸钙珠粒中的沸石上的吸附。

包含沸石珠粒的色谱柱的构造。

图16显示了在填充的色谱柱中的沸石大珠粒(A)与小珠粒(B)。

图16在A中：在橙汁转移期间，大的沸石珠粒由于大珠之间的自由体积高，所以大量的流体通过空隙体积而不是通过沸石水凝胶。

图16在B中：水凝胶珠粒的聚合过程是在色谱柱内进行的，因此颗粒与珠粒之间的开放空间(空隙体积)要小得多。

决定继续使用中型沸石/海藻酸盐微珠继续工作，为了增加糖溶液和珠粒之间的接触时间，我们使用了逆流方法，从色谱柱底部注入溶液。

色谱柱制备步骤：

1.制备14gr 2％海藻酸盐溶液与7gr Y80-1沸石的混合物

2.向试管中加入7ml CaCl₂的2％溶液

3.滴加沸石悬浮液到氯化钙溶液中

4.将珠粒放置一小时，然后过滤收集沸石/海藻酸钙。

5.残留的钙盐用约10毫升水洗涤

6.珠粒用空气干燥，以除去多余的水

7.该色谱柱被填充。

图17A显示了海藻酸盐沸石珠粒的色谱柱。

程序：

参考图17A，将色谱柱装满水，然后通过从10ml注射器注射到色谱柱底部，将1ml合成糖溶液加入到色谱柱中。从色谱柱顶收集样品。

如图17B所示，每5分钟注入1ml糖溶液。

图17B示出了将糖溶液注入色谱柱中。

结果：

图18示出了通过色谱柱的糖流作为注入溶液的体积或糖在色谱柱上的累积吸附的函数。总共注入40毫升糖溶液，然后注入水。

图18所示的结果表明，在此过程中，蔗糖被沸石珠粒吸收，而果糖和葡萄糖的吸收量较低。

色谱柱的空隙体积为40ml，因此注入到色谱柱中的糖量不足以确定沸石糖的容量，而且色谱柱的长度太短，因此蔗糖的吸收效率约为88％，而非批次实验时的100％。

对于下一步，应使用较大的色谱柱，以使其通过大量的糖溶液，以演示该过程。

洗脱过程：

在吸收糖之后，将沸石珠色谱柱引入60℃的烘箱中2小时以产生水解。由于其他糖与沸石的结合力比蔗糖弱得多，因此水解后比起蔗糖，从色谱柱中释放这些糖会更容易。

在烘箱中放置两个小时后，用少量淡水洗涤色谱柱(与载样步骤相同)。结果显示在图19中，蔗糖水解后糖的洗脱。

在图19中，结果表明所有蔗糖都已水解，并且可以用水洗出葡萄糖和果糖从而从色谱柱上除去糖。

葡萄糖、果糖、蔗糖和柠檬酸在DOWEX 99上的吸附

实施例7：从糖浓缩的橙汁中以各种类型的DOWEX 99钙形式吸附糖

程序

浓缩橙汁：32.5gr(用0.45微米过滤器过滤后)橙汁+1.4gr蔗糖+1.4gr葡萄糖+1.4gr果糖

将6.2gr树脂和4.5gr浓缩的橙汁加入小瓶中。将小瓶在真空下保持1晚，然后将小瓶在室温下摇动1小时。

表9：在DOWEX 99(Ca形式)上从浓缩的橙汁溶液中的蔗糖葡萄糖和果糖的吸附

树脂	蔗糖	葡萄糖	果糖
				名称	K	K	K
220Ca	0.73	0.66	1.5
				280Ca	-0.17	0.27	2.0
310Ca	0.53	0.65	1.5
				350Ca	0.29	0.63	1.0

图20显示了在DOWEX 99Ca形式上的从浓缩的橙汁溶液中的糖的吸附。

结论：

·果糖的吸附大幅优于葡萄糖和蔗糖。

·DOWEX 99Ca/310的总糖吸附度优于其他树脂。

实施例8：阳离子交换后在DOWEX 99(钙)上从浓缩橙汁中的糖的吸附

橙汁：Prigat常规橙汁：

浓缩橙汁：32.5gr 0.45微米过滤的橙汁+1.4gr蔗糖+1.4gr葡萄糖+1.4gr果糖

树脂阳离子交换

将2gr树脂(DOWEX MS 99CA 220-350)和10gr HCl 37％引入小瓶中。

1-将小瓶在室温下摇动2小时。

2-将小瓶离心并除去澄清溶液。将新的HCl溶液部分添加到固体残留物中。

3-将小瓶摇动2小时。

4-将小瓶离心并除去澄清溶液。

5-在离心辅助下，将树脂用水洗涤多次。

6-离心后加入NaOH溶液，并将小瓶在室温下振摇2小时，此过程再重复两次。

7-将小瓶摇动2小时，除去溶液并加入水。

8-用水多次洗涤树脂，直到pH值接近8

9-将树脂在65℃的烤箱中干燥1晚。

糖吸附

将阳离子交换后的6.2gr树脂和4.5gr浓缩的橙汁和1.5ml的水引入到小瓶中。将小瓶在真空下放置1晚。将小瓶在室温下摇动1小时。

表10：在Na形式的Dowex 99上从浓缩的橙汁溶液中的蔗糖葡萄糖和果糖的吸附

结论：

·阳离子交换成钠形式后，在DOWEX树脂上没有明显的糖的吸附。

实施例9：糖从合成糖溶液中吸附在DOWEX 99钙上

程序

将6.2gr阳离子交换后的树脂和4.5gr合成溶液引入样品瓶中。将小瓶在真空下保持1晚。将小瓶在室温下振摇1小时。

表11：在Ca形式的DOWEX 99上从合成溶液中的蔗糖葡萄糖和果糖的吸附

结论：

·果糖的吸附大幅优于葡萄糖和蔗糖。

·310DOWEX 99Ca树脂具有最佳的吸附性能。

沸石与DOWEX 99(Ca)树脂310-μm型颗粒的比较

为了比较沸石与树脂对糖的吸附，我们将它们在溶液中的糖的值相似的情况下进行了比较，如图21、22和23所示。

图21显示了在沸石或DOWEX 99(Ca形式)上的蔗糖的吸附。

图22显示了在沸石或DOWEX 99(Ca形式)上的果糖的吸附。

图23显示了在沸石或DOWEX 99(Ca形式)上的葡萄糖的吸附。

尽管已经结合本发明的特定实施例对本发明进行了描述，但是显然，对于本领域技术人员而言，许多替代、修改和变化是显而易见的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和广泛范围内的所有此类替代、修改和变化。

Claims

1.一种降低果汁中的二糖的含量的方法，所述方法包括：

（a）从所述果汁中分离固体成分；

（b）使第一吸附剂与所述果汁接触，所述第一吸附剂具有活性以便对二糖具有选择性，其中所述第一吸附剂包括Y沸石且其Si/Al摩尔比为10:1至80:1，以处理所述果汁并获得比所述果汁的未处理形式少至少30％的糖且蔗糖与总糖的比率低于至少30％的经处理的果汁；

（c）在所述果汁与所述第一吸附剂接触后，将与所述第一吸附剂结合的二糖水解为单糖；并且，

（d）用溶液洗涤所述第一吸附剂以除去水解的单糖。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述二糖包括蔗糖。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单糖包括果糖和葡萄糖中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一吸附剂在色谱柱中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述Y沸石的Si/Al摩尔比为30:1至80:1。

6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述沸石包括以下中的至少一种： Y沸石H+和Y沸石Ca。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一吸附剂还包括有机离子交换剂。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述有机离子交换剂包括树脂。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一吸附剂与载体结合。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述载体包括珠粒。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述珠粒的直径为0.1毫米至15毫米。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一吸附剂被嵌入所述珠粒中。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沸石是粉末。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述珠粒包括食品级材料。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述食品级材料包括以下中的至少一种：水凝胶、有机树脂玻璃、聚合物、碳和陶瓷。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述水凝胶包括海藻酸盐。

17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述珠粒是多孔材料。

18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述珠粒包括涂覆有所述第一吸附剂的材料的无孔材料。

19.根据权利要求9所述的方法，其中，所述载体包括纤维和管中的至少一种。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述纤维和所述管的表面上涂覆有沸石粉末。

21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沸石包括颗粒。

22. 根据权利要求21所述的方法，其中所述颗粒的直径为1 mm至15 mm。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述沸石颗粒由色谱柱支撑。

24. 根据权利要求17和21中任一项所述的方法，其中，所述珠粒或颗粒包括直径为0.1微米（μm）至100 μm的孔。

25.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水解通过以下至少一种方式进行：通过加热所述第一吸附剂来活化所述第一吸附剂的催化性质；以及用酶处理所述第一吸附剂。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，将所述第一吸附剂加热至至少40摄氏度。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，将所述第一吸附剂加热到至少55摄氏度。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，将所述第一吸附剂加热到至少60摄氏度。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，将所述第一吸附剂加热到至少70摄氏度。

30.根据权利要求25所述的方法，其中，所述酶包括转化酶。

31.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶液包括以下至少一种：水，水与果糖、葡萄糖和半乳糖中的至少一种的混合物，以及果糖、葡萄糖和半乳糖中的至少一种的溶液。

32.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述果汁中分离所述固体成分包括以下至少之一：离心或过滤。

33.根据权利要求1所述的方法，还包括：使第二吸附剂与所述果汁接触。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述第二吸附剂包括树脂。

35.根据权利要求33所述的方法，还包括：用水溶液洗涤所述第二吸附剂以获得第一洗脱液。

36.根据权利要求35所述的方法，还包括：用所述第一洗脱液洗涤所述第一吸附剂以去除所述水解的单糖并获得第二洗脱液。

37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述第二洗脱液包括与单糖混合的水溶液。

38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述单糖包括果糖和葡萄糖中的一种或多种。

39.根据权利要求1所述的方法，其中，将至少一部分的经处理的果汁与所述果汁的未处理的部分混合，得到最终产品。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，将所述至少一部分的经处理的果汁与所述果汁的未处理的部分混合，使得所述最终产品包括所述果汁的按体积计至少10%的未处理的部分。

41.根据权利要求39所述的方法，其中，将所述至少一部分的经处理的果汁与所述果汁的未处理的部分混合，使得所述最终产品包括所述果汁的按体积计至少25%的未处理的部分。

42.根据权利要求1所述的方法，还包括：降低所述经处理的果汁的酸度。

43.根据权利要求39至41中任一项所述的方法，还包括：降低所述经处理的果汁的一部分与所述未处理的果汁的相应部分的混合物的酸度。

44.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述经处理的果汁的至少一部分与不同饮料的一部分混合，从而产生最终产品。

45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述不同饮料的所述一部分包括所述不同饮料作为未处理的饮料。

46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述经处理的果汁是柑橘汁。

47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述柑橘汁包括橙汁和葡萄柚汁中的至少一种。

48.根据权利要求47所述的方法，其中，所述不同饮料的所述一部分包括酸度比所述经处理的柑橘汁低的非柑橘汁。

49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述非柑橘汁包括以下中的至少一种：芒果汁和胡萝卜汁。

50.根据权利要求45所述的方法，其中，将所述至少一部分的所述经处理的果汁与所述不同饮料的未处理的部分混合，使得所述产品包括所述不同饮料的按体积计至少10％的所述未处理的部分。

51.根据权利要求1所述的方法，还包括：将掩蔽剂添加到所述经处理的果汁中。

52.根据权利要求51所述的方法，其中，所述掩蔽剂包括以下中的一种或多种：肉桂、巧克力、香草、草莓、椰子、姜和甘草。

53.根据权利要求1所述的方法，还包括：将甜味剂添加到所述经处理的果汁中。

54.根据权利要求53所述的方法，其中，所述甜味剂包括以下中的一种或多种：枣、甜叶菊、龙舌兰果实、蜂蜜、苹果、赤藓糖醇、甜橘和枫。

55.根据权利要求10所述的方法，其中，所述珠粒改变指示被所述第一吸附剂捕获的糖的量的颜色。

56. 一种用于降低饮料中二糖含量的系统，包括：

吸附剂，所述吸附剂具有活性，以便对二糖具有选择性，所述吸附剂包括整合到选自珠粒、颗粒、纤维、管、高孔隙率支架、水凝胶和它们的组合的载体的沸石粉末，其中所述沸石为Y沸石且其Si/Al摩尔比为10:1至80:1；以及

与所述吸附剂连通的水解单元，用于将所述吸附剂加热至将结合的二糖水解为单糖的温度，

其中所述系统配置成使得所述饮料的经处理形式比所述饮料的未处理形式少含至少30％的糖，并且蔗糖与总糖的比率低于至少30％。

57.根据权利要求56所述的系统，其中，所述水解单元包括：与所述吸附剂连通的洗涤单元，用于使用溶液洗涤所述吸附剂以从所述吸附剂中回收洗脱液。

58.根据权利要求57所述的系统，还包括：与所述吸附剂连通的固体分离器。

59.根据权利要求58所述的系统，其中，所述固体分离器包括离心机和过滤器中的至少一种。

60.根据权利要求56所述的系统，其中，所述二糖包括蔗糖和乳糖中的至少一种。

61.根据权利要求56所述的系统，其中，所述单糖包括果糖、葡萄糖和半乳糖中的一种或多种。

62.根据权利要求56所述的系统，其中，所述吸附剂包括嵌入珠粒中的沸石粉末。

63.根据权利要求62所述的系统，其中，所述珠粒包括食品级材料。

64.根据权利要求63所述的系统，其中，所述食品级材料包括以下至少之一：水凝胶、有机树脂玻璃、聚合物、碳和陶瓷。

65.根据权利要求64所述的系统，其中，所述水凝胶是多孔材料。

66.根据权利要求56或62中任一项所述的系统，其中，所述吸附剂的珠粒或所述吸附剂的颗粒布置在至少一根色谱柱中。

67. 根据权利要求66所述的系统，其中，所述珠粒或所述颗粒的直径为1 mm至15 mm。

68. 根据权利要求62所述的系统，其中，所述珠粒或所述颗粒包括直径为0.1微米（μm）至100 μm的孔。

69.根据权利要求56所述的系统，其中，所述Y沸石的Si/Al摩尔比为30:1至80:1。

70. 根据权利要求56所述的系统，其中所述沸石包括以下中的至少一种： Y沸石H+和Y沸石Ca。

71.根据权利要求56所述的系统，其中，所述吸附剂还包括有机离子交换剂。

72.根据权利要求71所述的系统，其中，所述有机离子交换剂包括有机树脂。

73.根据权利要求72所述的系统，其中，所述有机离子交换剂形成珠粒，所述无机离子交换剂嵌入所述珠粒中。

74.根据权利要求56所述的系统，其中，所述吸附剂包括第一吸附剂，所述第一吸附剂包括沸石，并且所述吸附剂还包括：

与所述第一吸附剂连通的且对多糖、单糖和有机酸中的至少一种具有选择性的第二吸附剂。

75.根据权利要求74所述的系统，其中，所述第二吸附剂包括树脂。

76.根据权利要求74所述的系统，还包括与所述第二吸附剂连通的洗涤单元，用于使用溶液洗涤所述第二吸附剂以从所述第二吸附剂中回收洗脱液。

77.根据权利要求65或73中任一项所述的系统，其中，所述珠粒被构造成改变指示从所述饮料中去除的糖的量的颜色。

78.根据权利要求56所述的系统，其中，所述吸附剂包括涂覆到珠粒上的沸石粉末。

79.根据权利要求78所述的系统，其中，所述珠粒包括陶瓷或其他无机材料。

80.根据权利要求56所述的系统，其中，所述吸附剂布置在多根色谱柱中。

81.根据权利要求80所述的系统，其中，将所述多根色谱柱布置为模拟移动床。

82.一种包括天然果汁的饮料，其从最初的未处理形式经过如权利要求1-56中任一项所述的方法处理形成经处理形式的饮料，使得所述饮料的经处理形式包含：1）比所述饮料的未处理形式少至少30％的糖，以及2）蔗糖与总糖的比率低于至少30％，其中所述总糖包含蔗糖、果糖和葡萄糖。

83.根据权利要求82所述的饮料，其中，所述饮料的经处理形式与所述饮料的未处理形式相比，白利糖度/酸度的比率小于20％。

84.根据权利要求82所述的饮料，其中，所述饮料的经处理形式包括蔗糖与总糖的比率低于至少10％。

85.根据权利要求82所述的饮料，其中所述饮料是天然果汁，包括橙汁和葡萄柚汁中的至少一种。

86.根据权利要求82至85中任一项所述的饮料，其中，所述饮料的经处理形式包括苦味掩蔽剂。

87.根据权利要求86所述的饮料，其中所述苦味掩蔽剂包括选自由肉桂、巧克力、香草、草莓、椰子、姜和甘草组成的组的天然提取物。

88.根据权利要求82至85中任一项所述的饮料，其中，所述饮料的经处理形式包括甜味剂。

89.根据权利要求88所述的饮料，其中所述甜味剂包括以下中的一种或多种：枣、甜叶菊、龙舌兰水果、蜂蜜、苹果、赤藓糖醇、甜橘和枫。

90.一种饮料，其包含已处理形式的果汁，其中已处理的果汁比未处理形式的果汁少含至少30％的糖且蔗糖与总糖的比率低于至少30％，并且其中通过包含以下的方法处理所述果汁：

使吸附剂与饮料接触，所述吸附剂具有活性以便对二糖具有选择性，以处理所述饮料并获得经处理的饮料，其中所述吸附剂包括沸石，其中所述沸石为Y沸石且其Si/Al摩尔比为10:1至80:1。

91.根据权利要求90所述的饮料，其中所述Y沸石的Si/Al摩尔比为30:1至80:1。

92. 一种用于减少饮料中的二糖的装置，包括：

围绕内腔室的壳体，所述壳体用于使所述饮料流过所述内腔室，以及

在所述内腔室中的吸附剂，所述吸附剂是活性的以便对二糖具有选择性，以处理所述饮料并获得经处理的饮料，

其中所述吸附剂包括整合到选自珠粒、颗粒、纤维、管、高孔隙率支架、水凝胶和它们的组合的载体的沸石粉末，并且其中所述沸石为Y沸石且其Si/Al摩尔比为10:1至80:1，并且

其中所述装置配置成使得所述饮料的经处理形式比所述饮料的未处理形式少含至少30％的糖，并且蔗糖与总糖的比率低于至少30％。

93. 根据权利要求92所述的装置，其中，所述沸石包括以下中的至少一种： Y沸石H+和Y沸石Ca。

94.根据权利要求92所述的装置，其中，所述沸石被嵌入珠粒中。

95.根据权利要求94所述的装置，其中，所述珠粒包括其中嵌入有所述沸石的水凝胶。

96.根据权利要求94或95所述的装置，其中，嵌入的沸石包括沸石粉末。

97.根据权利要求95所述的装置，其中，所述水凝胶是多孔材料。

98.根据权利要求94所述的装置，其中，所述珠粒包括有机树脂。

99.根据权利要求98所述的装置，其中，嵌入沸石包括沸石粉末。

100. 根据权利要求94或95所述的装置，其中，所述珠粒包括直径为0.1微米（μm）至100μm的孔。

101.根据权利要求92所述的装置，其中，所述Y沸石的Si/Al摩尔比为30:1至80:1。

102.根据权利要求92所述的装置，其中，所述壳体包括第一膜片和第二膜片，所述第一膜片和第二膜片沿其外围闭合以限定所述内腔室，所述第一膜片和第二膜片的材料有利于液体通过其中流动。

103.根据权利要求102所述的装置，其中，所述第一膜片和所述第二膜片包括多孔材料。

104.根据权利要求103所述的装置，其中，所述多孔材料包括以下中的至少一种：纸、纸样材料、聚合物材料、织物、织物样材料、布和布样材料。

105.根据权利要求94所述的装置，其中，所述珠粒被构造成改变指示由所述吸附剂捕获的糖的量的颜色。

106. 一种用于减少饮料中的二糖的装置，包括：

珠粒，其包括对所述饮料中的二糖具有选择性的活性吸附剂，其中所述珠粒被构造为改变指示从在色谱柱中处理的饮料中吸附的糖的量的颜色，其中所述吸附剂包括沸石，并且其中所述沸石为Y沸石且其Si/Al摩尔比为10:1至80:1，并且

107.根据权利要求106所述的装置，其中，所述珠粒的直径为1毫米至15毫米。

108.根据权利要求107所述的装置，其中，所述珠粒包括水凝胶。

109.根据权利要求108所述的装置，其中，所述水凝胶是多孔材料。

110.根据权利要求106所述的装置，其中，所述沸石为粉末形式。

111. 根据权利要求106所述的装置，其中，所述珠粒包括直径为0.1微米（μm）至100 μm的孔。

112.根据权利要求106所述的装置，其中，所述Y沸石的Si/Al摩尔比为30:1至80:1。