一种基于膜技术的橙汁制作方法及系统 |
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| 申请号 | CN201710754787.4 | 申请日 | 2017-08-29 | 公开(公告)号 | CN107484934A | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 杭州上拓环境科技股份有限公司; | 发明人 | 谈宾宾; 朱元红; 李文杨; 马宏国; 何延波; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种基于膜技术的橙汁制作方法，包括：（1）对柑橘、鲜橙类 水 果进行清洗，去除 果皮 上的异物；（2）经清洗后的柑橘、鲜橙类水果去皮并进行榨汁，并获得鲜橙原汁；（3）将鲜橙原汁经过陶瓷 膜过滤 分离处理，分离获得的浓缩液为果浆，透过液为清汁；（4）清汁经过正渗透膜浓缩处理，并获得浓缩橙汁；（5）步骤（3）中获得的果浆浓缩液经巴氏杀菌后与步骤（4）中得到的浓缩橙汁充分混匀，并得到重组原汁，为橙汁产品。本发明采用“陶瓷膜+正渗透+ 反渗透 /纳滤”耦合的工艺来制造橙汁，不但保留了鲜橙原汁中的大部分营养物质和香气成分，还能够减少橙汁的水分，提高橙汁的 质量 ，另外，还能够实现节能减耗，以及产水减排的效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于膜技术的橙汁制作方法，其特征在于，所述基于膜技术的橙汁制作方法包括： |
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| 说明书全文 | 一种基于膜技术的橙汁制作方法及系统技术领域背景技术[0002] 柑橘果实芳香味美，除果汁丰富，酸甜适中，芳香可口外，还极具营养价值，据有关分析资料表明，每100g鲜柑橘汁中含热量209J，蛋白质0.94g，脂肪0.22g，维生素C50mg，维生素A源（胡萝卜素）0.55mg，氨基酸203.9mg，钙12.73mg，磷19.91mg，铁0.27mg，钾184.36mg，钠6.67mg，镁14.17mg，硫8.44mg，此外柑橘汁还含有丰富的糖类、有机酸、纤维素和多种维生素。大量研究表明，柑橘类水果及果汁中的多酚和类柠檬苦素化合物，具有抗氧化、防止心血管疾病和抑制癌症发生等生理作用，常饮用鲜柑橘汁可防治糖尿病、高血压、心肌梗塞等疾病，因此柑橘汁越来越深受国内外消费者的喜爱。 [0003] 我国市场上对柑橘汁的需求逐年上升的趋势，为满足国内对柑橘汁的需求，每年不得不大量进口冷冻浓缩柑橘汁。目前我国柑橘栽培面积已达160万亩，产量近1500万吨，分别列世界第一和第二位，但我国柑橘类水果主要作为鲜果出售，加工成果汁的比例低，仅占10%左右，远低于世界柑橘加工的平均水平（35% 40%）。究其原因，除了与我国市场上适宜~加工的甜橙品种少、原料价格相对较高相关外，还与我国加工技术与装备落后、产品质量不高、市场竞争力低等有关。因此，大力加强柑橘汁浓缩新技术、新工艺的研究与开发，提高浓缩果汁加工技术水平和产品质量，增强产品市场竞争力，以减少国外廉价柑橘汁产品对我国产品的冲击，确保我国柑橘加工业的持续稳定发展，已势在必行。现今国际市场上橙汁的消费类型主要有三种：冷冻浓缩型、由浓缩汁还原的冷藏类型和非浓缩的NFC类型。 [0004] 近年来膜技术在工业生产的各个领域正逐渐得到推广应用，膜分离技术是利用具有一定选择透过特性的过滤介质进行物质的分级、分离、浓缩、纯化等。20世纪60年代以后，各种膜分离技术迅速发展，在各种分离技术占据越来越重要的地位。膜在分离过程中具有如下功能：物质的识别与透过；界面；反应场。物质的识别与透过是使混合物中各组分之间实现分离的内在因素；作为界面，膜将透过液和保留液分为互不混合的两相；作为反应场膜表面及孔内表面含有与特定溶质具有相互作用能力的官能团，通过物理作用、化学反应或生化反应提高膜分离的选择性和分离速度。膜分离过程具有常温下进行、无相变化、能耗低、设备简单、操作控制方便等特点，己应用于化工、医药、轻工、食品、纺织、电子、冶金等领域。根据截留组分的不同，可以将膜过程分为微滤(Microfiltration，MF)、超滤(Ultrafiltration，UF)、反渗透(Reverse osmosis，RO)、透析(Dialysis，DS)、电渗析(Electrodialysis，ED)和渗透气化(Pervaporation，PV)等。 [0005] 陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经1600℃高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料。它是由孔隙率30% 50%、孔径50nm 15μm的陶瓷载体，采用溶胶-凝胶法~ ~或其它工艺制作而成的非对称复合膜。它的结构通常为“三明治”式：支撑层（又称载体层）、过渡层（又称中间层）、膜层（又称功能分离层）。其中支撑层的孔径一般为1 20μm，孔隙率为~ 30% 65%，其作用是增加膜的机械强度；中间层的孔径比支撑层的孔径小，其作用是防止膜~ 层制备过程中颗粒向多孔支撑层的渗透，厚度约为20 60μm，孔隙率为30% 40%；膜层具有分~ ~ 离功能，孔径从0.8nm 1μm不等，厚度约为3 10μm，孔隙率为40% 55%。整个膜的孔径分布由~ ~ ~ 支撑层到膜层逐渐减小，形成不对称的结构分布。陶瓷膜根据孔径可分为微滤（孔径大于 50nm）、超滤（孔径2 50nm）、纳滤（孔径小于2nm）等种类。 陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形~ 式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与膜面垂直方向（径向）向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。 [0006] 近年来正渗透（FO）受到国内外大量高等院校、科研院所和环保水处理企业越来越多的关注。正渗透通过高浓度的汲取液来产生高渗透压，以提取较低物料浓度料液中的水分。相对于反渗透（RO）技术来说，这种利用溶液自身渗透压差来进行分离的技术，具有回收率高、浓水排放少、膜污染低、无需压力驱动等优点。目前，人们利用正渗透膜分离技术开展工业废水处理、垃圾渗滤液处理、液态食品加工、海水淡化、压力阻尼渗透进行发电等研究，均具有较好的处理效果。 发明内容[0007] 本发明的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种基于膜技术的橙汁制作方法。 [0008] 为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：一种基于膜技术的橙汁制作方法，所述基于膜技术的橙汁制作方法包括： （1）对柑橘、鲜橙类水果进行清洗，去除果皮上的异物； （2）经清洗后的柑橘、鲜橙类水果去皮并进行榨汁，并获得鲜橙原汁； （3）将鲜橙原汁经过陶瓷膜过滤分离处理，分离获得的浓缩液为果浆，透过液为清汁； （4）清汁经过正渗透膜浓缩处理，并获得浓缩橙汁； （5）步骤（3）中获得的果浆浓缩液经巴氏杀菌后与步骤（4）中得到的浓缩橙汁充分混匀，并得到重组原汁，即为最终的橙汁产品。 [0009] 在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：优选地，步骤（1）中的清洗水优选为正渗透膜浓缩处理中所使用的汲取液在再生过程中所产生的产水。 [0011] 优选地，自清洗过滤器的过滤孔径为150 300 μm。~ [0012] 优选地，步骤（3）中陶瓷膜过滤分离处理中陶瓷膜的膜面流速为3.5 4m/s；陶瓷膜~的截留分子量为2000 3000 Da；陶瓷膜的膜通量为200 300 LMH。 ~ ~ [0013] 优选地，步骤（4）中正渗透膜浓缩处理中正渗透膜的操作压力为0.01 0.03 MPa；~ 正渗透膜的膜面流速为2.5 3.0 m/s。 ~ [0014] 优选地，步骤（4）中正渗透膜浓缩处理中所使用的汲取液为NaCl、MgCl2、MgSO4、Na2SO4和 CaCl2中的一种或多种的组合。 [0015] 优选地，步骤（4）中正渗透膜浓缩处理中所使用的汲取液的浓度控制为6.0%~6.5%。 [0016] 优选地，步骤（4）中正渗透膜浓缩处理中被稀释的汲取液经反渗透膜浓缩或纳滤膜浓缩后再生。 [0017] 优选地，步骤（4）中正渗透膜浓缩处理中被稀释的汲取液经反渗透膜浓缩或纳滤膜浓缩处理过程中产生的产水用于步骤（1）中清洗柑橘、鲜橙类水果。 [0018] 本发明的另外一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种基于膜技术的橙汁制作。 [0019] 为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：一种基于膜技术的橙汁制作系统，所述基于膜技术的橙汁制作系统包括：清洗槽，所述清洗槽用于提供给柑橘、鲜橙类水果进行清洗的场所；榨汁机，所述榨汁机用于对经清洗并去皮后的柑橘、鲜橙类水果榨汁并获得鲜橙原汁；陶瓷膜装置，所述陶瓷膜装置用于对鲜橙原汁进行过滤分离处理，并得到浓缩液为果浆，透过液为清汁；正渗透膜装置，所述正渗透膜装置用于对清汁进行浓缩处理，并得到浓缩橙汁；巴氏杀菌罐，所述巴氏杀菌罐用于对陶瓷膜装置所得到的果浆浓缩液进行巴氏杀菌；混合罐，所述混合罐用于将经巴氏杀菌后的果浆浓缩液和经正渗透得到的浓缩橙汁进行充分混匀，并获得重组橙汁。 [0020] 在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：优选地，所述正渗透膜装置的汲取液出口与反渗透膜装置的入口相连接，所述反渗透膜装置用于对经正渗透膜装置所稀释的汲取液进行浓缩处理，所述反渗透膜装置的浓缩液出口与汲取液罐的入口相连接，所述汲取液罐的出口与正渗透膜装置的汲取液侧的入口相连接。 [0021] 优选地，所述反渗透膜装置的产水出口与清洗槽相连接。 [0022] 优选地，所述正渗透膜装置的汲取液出口与纳虑膜装置的入口相连接，所述纳滤膜装置用于对经正渗透膜装置所稀释的汲取液进行浓缩处理，所述纳滤膜装置的浓缩液出口与汲取液罐的入口相连接，所述汲取液罐的出口与正渗透膜装置的汲取液侧的入口相连接。 [0023] 优选地，所述纳滤膜装置的产水出口与清洗槽相连接。 [0024] 优选地，陶瓷膜装置之前、榨汁机之后设置自清洗过滤器，所述自清洗过滤器用于对鲜橙原汁进行粗过滤处理以去除鲜橙原汁中的大粒径颗粒。 [0025] 本发明提供一种基于膜技术的橙汁制作方法及系统，与现有技术相比，具有如下优点：（1）通过陶瓷膜过滤分离处理，对鲜橙原汁进行澄清过滤，主要营养成分如糖、酸都能较好地保持，并延长了后续系统的污染周期，经济效益和社会效益显著； （2）通过正渗透膜浓缩处理，使得正渗透膜浓缩得到的浓缩橙汁中营养物质的浓度提高，减少橙汁的水分，提高橙汁的质量； （3）采用正渗透膜浓缩处理，能够较好预防膜浓缩过程中大分子物质对正渗透膜的污堵，正渗透膜浓缩采用无压力形式运行，使得运行的能耗降低； （4）通过反渗透膜浓缩或纳滤膜浓缩再生被稀释后的汲取液，从而能够循环利用汲取液，并且反渗透膜浓缩过程中或纳滤膜浓缩过程中所产生的产水用于柑橘、鲜橙类水果的清洗，能够达到减排的效果，属于环境友好型工艺； （5）本发明采用“陶瓷膜+正渗透+反渗透/纳滤”耦合的工艺来制造橙汁，不但保留了鲜橙原汁中的大部分营养物质和香气成分，还能够减少橙汁的水分，提高橙汁的质量，另外，还能够实现节能减耗，以及产水减排的效果； （6）本发明将集成膜技术应用于橙汁制作工艺中真正实现了工业化生产所要求的低成本和高稳定性，同时也提高了产品质量并降低了生产成本，使企业生存能力得到提升。 附图说明 [0026] 图1为本发明所提供的一种基于膜技术的橙汁制作系统的示意图。 具体实施方式[0027] 参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。 [0028] 实施例1一种基于膜技术的橙汁制作方法，包括： （1）对柑橘、鲜橙类水果进行清洗，去除果皮上的异物； （2）经清洗后的柑橘、鲜橙类水果去皮并进行榨汁，并获得鲜橙原汁； （3）将鲜橙原汁经过陶瓷膜过滤分离处理，分离获得的浓缩液为果浆，透过液为清汁； （4）清汁经过正渗透膜浓缩处理，并获得浓缩橙汁； （5）步骤（3）中获得的果浆浓缩液经巴氏杀菌后与步骤（4）中得到的浓缩橙汁充分混匀，并得到重组原汁，即为最终的橙汁产品。 [0029] 步骤（1）中的清洗水优选为正渗透膜浓缩处理中所使用的汲取液在再生过程中所产生的产水。 [0030] 步骤（2）中所获得的鲜橙原汁优选为经过自清洗过滤器进行粗过滤处理以去除鲜橙原汁中的大粒径颗粒，并控制经自清洗过滤器后的鲜橙原汁中的固含率为5% 6%。~ [0031] 自清洗过滤器的过滤孔径为150 300 μm。~ [0032] 步骤（3）中陶瓷膜过滤分离处理中陶瓷膜的膜面流速为3.5 4m/s；陶瓷膜的截留~分子量为2000 3000 Da；陶瓷膜的膜通量为200 300 LMH。 ~ ~ [0033] 步骤（4）中正渗透膜浓缩处理中正渗透膜的操作压力为0.01 0.03 MPa；正渗透膜~的膜面流速为2.5 3.0 m/s。 ~ [0034] 步骤（4）中正渗透膜浓缩处理中所使用的汲取液为NaCl、MgCl2、MgSO4、Na2SO4和 CaCl2中的一种或多种的组合。 [0035] 步骤（4）中正渗透膜浓缩处理中所使用的汲取液的浓度控制为6.0% 6.5%。~ [0036] 实施例2一种基于膜技术的橙汁制作系统，包括：清洗槽101，清洗槽101用于提供给柑橘、鲜橙类水果进行清洗的场所；榨汁机201，榨汁机201用于对经清洗并去皮后的柑橘、鲜橙类水果榨汁并获得鲜橙原汁；陶瓷膜装置401，陶瓷膜装置401用于对鲜橙原汁进行过滤分离处理，并得到浓缩液为果浆，透过液为清汁；正渗透膜装置501，正渗透膜装置501用于对清汁进行浓缩处理，并得到浓缩橙汁；巴氏杀菌罐601，巴氏杀菌罐601用于对陶瓷膜装置401所得到的果浆浓缩液进行巴氏杀菌；混合罐701，混合罐701用于将经巴氏杀菌后的果浆浓缩液和经正渗透得到的浓缩橙汁进行充分混匀，并获得重组橙汁。 [0037] 正渗透膜装置501的汲取液出口与反渗透膜装置801的入口相连接，反渗透膜装置801用于对经正渗透膜装置501所稀释的汲取液进行浓缩处理，反渗透膜装置801的浓缩液出口与汲取液罐901的入口相连接，汲取液罐901的出口与正渗透膜装置501的汲取液侧的入口相连接。在本实施例中，采用为反渗透膜装置，当然在其他实施例中，也可以替换为纳滤膜装置，且都在本发明的保护范围内。 [0038] 反渗透膜装置801的产水出口与清洗槽101相连接。 [0039] 陶瓷膜装置401之前、榨汁机201之后设置自清洗过滤器301，自清洗过滤器301用于对鲜橙原汁进行粗过滤处理以去除鲜橙原汁中的大粒径颗粒。 |
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