技术领域
[0001] 本
发明涉及
食品加工领域。特别地，本发明涉及用于加工高花青素含量的果蔬(例如红肉苹果)的装置和方法。
背景技术
[0002] 花青素(Anihocyanidin)，又称花色素，是自然界一类广泛存在于
植物(特别是开花植物(被子植物))中的
水溶性天然色素。据初步统计，27个科，73个属的植物中含花青素。花青素属黄
酮类化合物，其也是植物花瓣中的主要呈色物质，水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的
颜色大部分与之有关。花青素在植物细胞液泡不同的pH值条件下，使花瓣呈现五彩缤纷的颜色，例如，其在酸性条件下呈红色，而在
碱性条件下呈蓝色，并且颜色的深浅与花青素的含量呈正相关。
[0003] 目前已知的花青素有20多种，主要存在于植物中的有：天竺葵色素(Pelargonidin)、矢车菊色素或芙蓉花色素(Cyanidin)、翠雀素或飞燕草色素
(Delphindin)、芍药色素(Peonidin)、牵
牛花色素(Petunidin)及锦葵色素(Malvidin)。花青素的基本结构单元为，2-苯基苯并吡喃型阳离子，即花色
苷元，其示于下文的式1中。在自然条件下，花青素极少以游离状态存在，而主要以糖苷形式存在。在自然状态下，花青素在植物体内常与各种单糖(例如，
葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等)通过糖苷键形成花色苷。目前，己知天然存在的花色苷有250多种。
[0004]
[0005] 式I：花青素的基本结构单元
[0006] 近些年，花青素由于其优良的功能特性而不断被人们所追捧。特别地，花青素的优良功能特性至少包括下列方面。
[0007] 花青素作为一种天然食用色素，安全、无毒、资源丰富，而且具有一定营养和药理作用，在食品、化妆、医药等方面有着巨大的应用潜
力。目前，对花青素的研究已有近40年的历史。特别是从20世纪80年代以来，国内外学者对多种植物的各种花青素进行了深入的研究。在20世纪末，国际粮农组织和国际卫生组织联合禁止合成染料用作食用色素后，花青素的应用范围进一步扩大。花青素成为国内外公认的替代人工合成食用色素的理想资源。
[0008] 此外，研究表明，花青素不但是一种良好的天然食用红色素，而且具有美容、养颜、降脂、减肥和抗衰老等重要的生理功能。花青素的主要作用在于清除自由基。研究已表明，许多与老年有关的
疾病，如心脏病、癌症、关节炎、皱纹、眼睛疾病、帕金斯病和阿
耳茨海默病等，均与自由基引起的
氧化作用有关。因此，花青素在
预防和
治疗此类疾病中具有巨大的应用潜力。另外，对花青素成分的药理研究发现，其有促进视红素再合成、改善循环、抗溃疡、抗
炎症等多种药理活性。因此，花青素还可以用于改善用眼疲劳。目前的实验应用已证明，花青素对近100多种疾病具有直接或间接的预防治疗作用。
[0009] 近年来，花青素的抗
肿瘤作用越来越受到人们的关注。已有研究表明，花青素对人肿瘤细胞具有杀伤作用，对多种癌细胞如
乳腺癌细胞、
前列腺癌细胞等都具有不同程度的抑制作用。高爱霞等(2008)利用裸鼠
肺癌细胞移植瘤模型观察到，花青素对裸鼠肿瘤生长的抑制作用。他们的结果显示，花青素可以使NCI-H460细胞的活力明显下降，对NCI-H460细胞具有抑制作用，并且这种作用具有时间和剂量依赖性，能够诱导NCI-H460细胞的凋亡，并且花青素在体内也能够抑制裸鼠移植瘤的生长。
[0010] 由于花青素的上述优良功能特性，富含花青素的水果和果汁也因此成为最受人们喜爱的保健品及饮料。目前，从果蔬中获取果蔬汁的传统榨汁工艺虽已经十分成熟，但是对于有特殊加工工艺要求的果蔬，往往不能达到理想加工效果。例如，对于富含花青素的果蔬而言，传统的榨汁工艺，由于果蔬在加工过程中长时间暴露于空气之下、酶灭活的迟缓等因素，导致果蔬中所包含的花青素等易氧
化成分被严重破坏。由此获得的果蔬汁中，花青素含量显著降低，无法满足人们的需求。因此，本领域迫切需要改良的加工装置和方法，以从富含花青素的果蔬获得保持高花青素含量的果蔬汁。
发明内容
[0011] 在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。
[0012] 如本文中所使用的，术语“气密性”是指，在工作状态下，仪器、装置或设备的内部空间与外界环境是气体隔绝的，也即，外界环境与仪器、装置或设备的内部空间在工作状态下不能进行气体交换。如本文中所使用的，术语“气密性连接”是指，在工作状态下连接部位的内部空间与外界环境是气体隔绝的，也即，外界环境与连接部位的内部空间在工作状态下不能进行气体交换。气密性连接是本领域熟知的，其包括但不限于，气密性
螺纹连接，气密性磨砂连接，气密性
橡胶连接等等。在本发明的装置和方法中，可以使用任何的气密性连接技术。
[0013] 如本文中所使用的，术语“富含花青素的果蔬”是指，花青素含量为至少100PPM的果蔬，例如但不限于，红肉苹果、紫甘薯、越橘、酸果蔓、
蓝莓、葡萄、接骨木红、黑加仑、紫胡萝卜、红甘蓝，或其它深色果蔬。
[0014] 如本文中所使用的，术语“惰性气体”是指，不与花青素反应的气体或其任何的混合物，例如氦、氖、氩、氮气、二氧化
碳或其任何的混合物。在本发明中，特别优选的惰性气体是氮气、二氧化碳或其任何的混合物。
[0015] 如本文中所使用的，术语“液封”是指，用液体形成密封。在本发明中，特别优选的液封介质是水，例如来自
蒸发器冷凝后的软水(含氧量极低)。任选地，液封介质还可包含
洗涤剂或灭菌剂。
[0016] 如本文中所使用的，术语“清汁”是指，以新鲜、成熟适度的果蔬为原料，经
破碎、
压榨、澄清、过滤、以及任选的浓缩、杀菌、灌装等工序制成的果蔬汁；术语“浊汁”是指，以新鲜、成熟适度的果蔬为原料，经破碎、压榨、过滤、以及任选的浓缩、杀菌、灌装等工序制成的果蔬汁。
[0017] 本发明的一个目的是解决下述问题：使用传统的榨汁及浓缩工艺和装置获得的果蔬汁中，花青素损失严重，产品附加值低，只能用作饮料的辅料，而不能用作保健品的基料或饮料的主料。因此，本发明的一个目的在于，提供改良的加工装置和方法，以最大程度地避免加工(榨汁)过程中对果蔬的花青素的破坏，从而获得保持高花青素含量的果蔬汁。
[0018] 因此，在一个方面，本发明提供了一种加工果蔬的装置，其包括，由原料缓冲罐(1)，提升机(2)和
破碎机(3)组成的水封破碎系统，其中，
[0019] 提升机(2)和破碎机(3)是气密性的；并且原料缓冲罐(1)的出料口(12)与提升机(2)的进料口(21)气密性连接，且提升机(2)的出料口(22)在高度上高于原料缓冲罐(1)的出料口(12)，从而原料缓冲罐(1)与提升机(2)在结构上形成U型连通器；并且，提升机(2)的出料口(22)与破碎机(3)的进料口(31)气密性连接。
[0020] 在本发明中，原料缓冲罐(1)本身可以是气密性的，也可以不是气密性的。在一个优选的实施方案中，原料缓冲罐(1)不是气密性的，并且通过在原料缓冲罐(1)中添加液体(例如，水)，对出料口(12)进行液封，从而获得提升机(2)和破碎机(3)的气密性。
[0021] 在一个优选的实施方案中，原料缓冲罐(1)具有进料口(11)，从而，果蔬物料可以经由进料口(11)进入原料缓冲罐(1)。在进一步优选的实施方案中，进料口(11)在高度上高于出料口(12)，从而果蔬物料可以在重力的作用下，从进料口(11)移动至出料口(12)。在备选的实施方案中，原料缓冲罐(1)还具有动力传送装置，从而可以将果蔬物料从进料口(11)传送至出料口(12)。
[0022] 在本发明中，原料缓冲罐(1)可以是任何形状的任何容器，例如，圆锥形(如漏斗形)，圆柱形，棱锥形，棱柱形，或不规则形状，或任何这些形状的组合。然而，优选地，原料缓冲罐(1)是漏斗形容器，其中，出料口(12)位于容器的底部，从而，可以通过在漏斗形容器中添加液体(例如，水)，容易地对出料口(12)进行液封。
[0023] 在一个优选的实施方案中，原料缓冲罐(1)还具有进水口(13)和出水口(14)，以便于向原料缓冲罐(1)中添加液体。在一个优选的实施方案中，洗涤剂和/或灭菌剂通过进水口(13)进入原料缓冲罐(1)中，并通过出水口(14)排出，从而原料缓冲罐(1)还可以用于对果蔬物料进行清洗和/或灭菌。
[0024] 在本发明中，原料缓冲罐(1)可以由任何用于制造容器的材料制成，例如，玻璃，塑料，金属，
合金，高分子材料等等。
[0025] 在本发明中，提升机(2)可以是本领域已知的任何类型的提升机，只要其是气密性的，并且能够提升固体物料，而不提升液体(例如，水)。此类提升机例如可以是螺旋提升机，刮板提升机，斗式提升机，带式提升机等等。
[0026] 在一个优选的实施方案中，提升机(2)的出料口(22)在高度上高于进水口(13)，从而避免用于液封原料缓冲罐的液体从出料口(22)进入破碎机(3)中。
[0027] 在一个优选的实施方案中，提升机(2)还具有进气口(23)和排气口(24)，其用于向提升机(2)中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。
[0028] 在本发明中，破碎机(3)可以是本领域已知的任何类型的破碎机，只要其是气密性的，并且能够将果蔬物料破碎为果蔬泥。在一个优选的实施方案中，破碎机(3)是冷打浆机或
负压破碎机。
[0029] 在一个优选的实施方案中，破碎机(3)还具有进气口(33)和排气口(34)，其用于向破碎机(3)中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。
[0030] 在一个优选的实施方案中，破碎机(3)还包含出渣口(35)，用于去除果蔬物料的残渣。在一个优选的实施方案中，出渣口(35)可使用液封法和/或翻转式闸口进行密封，以避免空气(特别是氧气)的侵入。在一个优选的实施方案中，破碎机(3)还包含储存罐(36)，用于储存果蔬泥。在一个优选的实施方案中，破碎机(3)还包含
泵(37)，其用于将果蔬泥从出料口(32)泵出。
[0031] 在一个优选的实施方案中，本发明的装置还包含榨汁机(4)，其是气密性的，并且其进料口(41)与破碎机(3)的出料口(32)气密性连接。
[0032] 在本发明中，榨汁机(4)可以是本领域已知的任何类型的榨汁机，只要其是气密性的，并且能够对果蔬泥进行榨汁。例如，榨汁机(4)可以是螺旋榨汁机，例如密封充氮螺旋榨汁机。
[0033] 在一个优选的实施方案中，榨汁机(4)还具有进气口(43)和排气口(44)，其用于向榨汁机(4)中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。
[0034] 在一个优选的实施方案中，榨汁机(4)还包含出渣口(45)，用于去除榨汁后剩余的残渣。在一个优选的实施方案中，出渣口(45)可使用液封法和/或翻转式闸口进行密封，以避免空气(特别是氧气)的侵入。在一个优选的实施方案中，榨汁机(4)还包含储存罐(46)，用于储存果蔬浊汁。在一个优选的实施方案中，榨汁机(4)还包含泵(47)，其用于将果蔬浊汁从出料口(42)泵出。
[0035] 在一个优选的实施方案中，本发明的装置还包含负压
蒸发器(5)。
[0036] 在一个优选的实施方案中，负压蒸发器(5)是气密性的，并且其进料口(51)与出料口(42)气密性连接。所述负压蒸发器(5)任选地还包含加热器，用于对果蔬浊汁进行酶灭活和预浓缩。
[0037] 在一个优选的实施方案中，负压蒸发器(5)还具有进气口(53)和排气口(54)，其用于向负压蒸发器(5)中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。
[0038] 在一个优选的实施方案中，本发明的装置还包含酶解澄清罐(6)和过滤系统(7)。
[0039] 在一个优选的实施方案中，酶解澄清罐(6)和过滤系统(7)都是气密性的，并且酶解澄清罐(6)的进料口(61)与负压蒸发器(5)的出料口(52)气密性连接，酶解澄清罐(6)的出料口(62)与过滤系统(7)的进料口(71)气密性连接。酶解澄清罐(6)中包含酶，用于对果蔬浊汁进行酶解澄清。此类酶包括但不限于，
淀粉酶、果胶酶、
液化酶和/或酸性蛋白酶。过滤系统(7)用于对经酶解澄清的果蔬汁进行过滤，从而产生果蔬清汁。
[0040] 在一个优选的实施方案中，酶解澄清罐(6)还具有进气口(63)和排气口(64)，其用于向酶解澄清罐(6)中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。
[0041] 在一个优选的实施方案中，过滤系统(7)还具有进气口(73)和排气口(74)，其用于向过滤系统(7)中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。在一个优选的实施方案中，过滤系统(7)是
超滤系统。
[0042] 在一个优选的实施方案中，本发明的装置还包含灭菌器(8)。
[0043] 在一个优选的实施方案中，灭菌器(8)是气密性的，并且与榨汁机(4)的出料口(42)或负压蒸发器(5)的出料口(52)或过滤系统(7)的出料口(72)气密性连接。灭菌器(8)用于对果蔬浊汁或果蔬清汁进行灭菌，从而获得最终的产品，高花青素含量的果蔬浊汁或果蔬清汁。
[0044] 在一个优选的实施方案中，灭菌器(8)还具有进气口(83)和排气口(84)，其用于向灭菌器(8)中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。
[0045] 在一个优选的实施方案中，本发明的装置在过滤系统(7)与灭菌器(8)之间，或者在灭菌器(8)之后，还包含浓缩器(9)，其用于对果蔬清汁进一步浓缩。浓缩器(9)例如可以是
真空浓缩机，或负压浓缩机。
[0046] 应理解的是，本发明的装置不需要在每个组件处都具有进气口和排气口。本发明的装置可以在选自提升机(2)、破碎机(3)、榨汁机(4)、负压蒸发器(5)、酶解澄清罐(6)、过滤系统(7)和灭菌器(8)的一个或多个组件处具有进气口和排气口，以向整个装置中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。
[0047] 此外，本领域技术人员理解，在酶灭活步骤之后，果蔬汁中的花青素将不会再容易地被氧化。因此，在酶灭活之后，可以无需再对果蔬汁进行惰性气体保护。因此，在一个优选的实施方案中，负压蒸发器(5)、酶解澄清罐(6)、过滤系统(7)和/或灭菌器(8)可以不包括进气口和排气口，并且可以不是气密性的。
[0048] 尽管酶促褐变在酶灭活步骤之后停止或基本停止，但是为了避免氧气存在条件下的非酶促褐变，优选地，负压蒸发器(5)、酶解澄清罐(6)、过滤系统(7)和灭菌器(8)是气密性的，并且进行了惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)保护。
[0049] 进一步，考虑到负压蒸发器(5)在负压状态下运行，其本身的空气含量很低，并且过滤系统(7)和灭菌器(8)对物料的处理时间很短，物料在这三个组件中的非酶促褐变可以忽略不计，因此，出于节约成本以及操作便利性的考虑，也可以仅对酶解澄清罐(6)进行惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)保护，而不对负压蒸发器(5)、过滤系统(7)和灭菌器(8)进行惰性气体保护。
[0050] 在一个优选的实施方案中，果蔬是富含花青素的果蔬(例如仁果和浆果)，例如但不限于，红肉苹果、紫甘薯、越橘、酸果蔓、蓝莓、葡萄、接骨木红、黑加仑、紫胡萝卜、红甘蓝，或其它深色果蔬。
[0051] 在一个方面，本发明提供了一种加工果蔬的方法，其包括以下步骤：
[0052] 1)在隔绝氧气的条件下，将果蔬物料破碎；
[0053] 2)在隔绝氧气的条件下，对经破碎的果蔬物料进行榨汁，并将榨取的汁与物料残渣分离，从而获得果蔬浊汁。
[0054] 在一个优选的实施方案中，在步骤1)中，通过水封和/或使用惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，将果蔬物料与氧气隔绝。
[0055] 在进一步优选的实施方案中，使用如上所定义的水封破碎系统来进行步骤1)。
[0056] 在进一步优选的实施方案中，如下进行步骤1)：用液体(例如，水)密封原料缓冲罐(1)的出料口(12)，并且用惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)填充提升机(2)和破碎机(3)，以排尽装置中的空气；然后将果蔬物料加入原料缓冲罐(1)中，并经由提升机(2)进入破碎机(3)，进行破碎。
[0057] 在一个优选的实施方案中，在步骤2)中，通过使用惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，将经破碎的果蔬物料(即，果蔬泥)与氧气隔绝。
[0058] 在进一步优选的实施方案中，使用如上所定义的榨汁机(4)来进行步骤2)。
[0059] 在一个优选的实施方案中，在进行步骤2)之前，用惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)填充榨汁机(4)，以排尽其中的空气。
[0060] 在一个优选的实施方案中，在步骤1)中，用液体(例如，水)密封原料缓冲罐(1)的出料口(12)，并且用惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)填充提升机(2)、破碎机(3)和榨汁机(4)，以排尽其中的空气。
[0061] 在一个优选的实施方案中，经破碎的果蔬物料(即，果蔬泥)从破碎机(3)进入榨汁机(4)，进行压榨，从而获得果蔬浊汁。任选地，对所述果蔬浊汁进行进一步的酶灭活和（预）浓缩，以提高其
稳定性和花青素含量。例如，可以使用如上所定义的负压蒸发器(5)来对所述果蔬浊汁进行进一步的酶灭活和（预）浓缩。进一步优选地，对经酶灭活和（预）的果蔬浊汁进行灭菌(例如，使用巴氏杀菌法)。
[0062] 在一个优选的实施方案中，所述果蔬是富含花青素的果蔬(例如仁果和浆果)，例如但不限于，红肉苹果、紫甘薯、越橘、酸果蔓、蓝莓、葡萄、接骨木红、黑加仑、紫胡萝卜、红甘蓝，或其它深色果蔬。
[0063] 在一个优选的实施方案中，所述方法还包括，对所获得的果蔬浊汁进行加工，以获得果蔬清汁。
[0064] 在进一步优选的实施方案中，如下对果蔬浊汁进行加工，以获得果蔬清汁：
[0065] 3)对果蔬浊汁进行酶灭活和预浓缩；
[0066] 4)对步骤3)的产物进行酶解澄清；
[0067] 5)对步骤4)的产物进行过滤；
[0068] 6)对步骤5)的产物进行浓缩和灭菌，从而获得果蔬清汁。
[0069] 在一个优选的实施方案中，步骤3)-6)是在隔绝氧气的条件下进行的。在一个优选的实施方案中，在步骤3)-6)中，使用惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)来隔绝氧气。
[0070] 本领域技术人员理解，在酶灭活步骤之后，果蔬汁中的花青素将不会再容易地被氧化。因此，在酶灭活之后，可以无需再对果蔬汁进行惰性气体保护。因此，在一个优选的实施方案中，步骤3)-6)可以在不隔绝氧气的条件下进行。
[0071] 然而，尽管酶促褐变在酶灭活步骤之后停止或基本停止，但是为了避免氧气存在条件下的非酶促褐变，优选地，步骤3)-6)是在隔绝氧气的条件下进行的。在一个优选的实施方案中，在步骤3)-6)中，使用惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)来隔绝氧气。
[0072] 进一步，考虑到(预)浓缩过程通常在负压状态下运行，该过程中的空气含量很低，并且过滤和灭菌过程中对物料的处理时间很短，物料在这三个过程中的非酶促褐变可以忽略不计，因此，出于节约成本以及操作便利性的考虑，也可以仅步骤4)在隔绝氧气的条件下进行(例如，使用惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)来隔绝氧气)，而步骤3)和5)-6)在不隔绝氧气的条件下进行。
[0073] 在一个优选的实施方案中，使用如上所定义的负压蒸发器(5)来进行步骤3)。在一个优选的实施方案中，在75-98℃的
温度下进行酶灭活和预浓缩。
[0074] 在一个优选的实施方案中，使用如上所定义的酶解澄清罐(6)和过滤系统(7)来进行步骤4)-5)。在一个优选的实施方案中，使用淀粉酶、果胶酶、液化酶、酸性蛋白酶或其任何组合进行酶解澄清。在一个优选的实施方案中，在30-60℃的温度下进行酶解澄清。
[0075] 在一个优选的实施方案中，使用如上所定义的灭菌器(8)和浓缩器(9)来进行步骤6)。在一个优选的实施方案中，使用巴氏杀菌法进行灭菌。例如，在90-121℃的温度下，进行巴氏杀菌15-120s。
[0076] 在一个优选的实施方案中，对经灭菌的果蔬浊汁或清汁进行灌装，以便于贮存。
[0077] 在一个优选的实施方案中，在整个本发明的装置中，所有罐体、泵、设备及管道均为气密性连接。在一个优选的实施方案中，在整个本发明的方法中，物料从进入水封破碎系统后，即与外界空气隔绝，并在惰性气体的保护下运行。
[0078] 发明的有益效果
[0079] 对于加工果蔬的传统工艺和装置而言，物料通常完全暴露于空气下。并且，由于传统工艺和装置构造的限制，在整个加工过程中，在果蔬物料破碎后，其直接与空气
接触的点较多，这使得产品中的花青素极易因被氧化而损失(损失率通常大于30％)。
[0080] 与
现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
[0081] (1)本发明通过液封法和惰性气体保护法，在果蔬汁的加工过程中充分隔绝了氧气，从而实现在获得的果蔬汁(浊汁和清汁)中保持高含量的花青素。特别地，相对于果蔬原料而言，果蔬汁中的花青素损失≤20%(使用传统的方法和装置进行加工时，果蔬汁中的花青素损失一般≥30%)，并且多酚
氧化酶抑制率≥80%，5-HMF生成率≤10mg/kg。因此，本发明的方法和装置在果蔬汁的加工过程中，最大程度地减少了对花青素的破坏和避免了花青素的损失。
[0082] (2)本发明利用简单可行的装置和方法，最大程度地减少了花青素在果蔬加工过程中的损失，工业化实现简单、方便、可行，并且可提供高附加值的果蔬汁原料。
[0083] 本发明的技术方案解决了传统榨汁及浓缩工艺对高花青素含量的果蔬(例如仁果和浆果)中的花青素的严重破坏，降低了此类果蔬加工过程中的花青素损失，并有效抑制了产品氧化、酶促褐变及非酶促褐变。
[0084] 下面将结合
附图和
实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将理解，下列附图和实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的范围的限定。根据附图和优选实施方案的下列详细描述，本发明的各种目的和有利方面对于本领域技术人员来说将变得显然。
附图说明
[0085] 图1示意性地描述了本发明的水封破碎系统的一个实例，其包括原料缓冲罐(1)，提升机(2)和破碎机(3)，其中，提升机(2)和破碎机(3)是气密性的；并且原料缓冲罐(1)的出料口(12)与提升机(2)的进料口(21)气密性连接，且提升机(2)的出料口(22)在高度上高于原料缓冲罐(1)的出料口(12)，从而原料缓冲罐(1)与提升机(2)在结构上形成U型连通器；并且，提升机(2)的出料口(22)与破碎机(3)的进料口(31)气密性连接。原料缓冲罐(1)还包含进料口(11),进水口(13)和出水口(14)；提升机(2)还包含进气口(23)和排气口(24)；破碎机(3)还包含出料口(32)，进气口(33)，排气口(34)，出渣口(35)，储存罐(36)，和泵(37)。
[0086] 由图1可知，原料缓冲罐(1)和提升机(2)相互连接为一个整体，原料缓冲罐(1)内可添加液体，例如水，例如来自蒸发器冷凝后的软水(其含氧量极低)，从而使原料缓冲罐(1)和提升机(2)在结构上形成一个U型连通器。提升机(2)与破碎机(3)都是气密性的，并且彼此气密性连接。破碎机的出渣口(35)可使用液封法和/或翻转式闸口进行密封，从而整个破碎系统可处于气密状态。
[0087] 加工果蔬前，用液体(例如水)密封原料缓冲罐(1)，并向提升机(2)与破碎机(3)中充入惰性气体(例如氮气)，使整个系统处于惰性气体保护下。果蔬物料从进料口(11)进入原料缓冲罐中，在液体(例如水)的缓冲下，在重力作用下缓慢落入罐底。当物料积累至一定程度时，保持液位高度，开启提升机(2)，从而物料被提升至出料口(22)，并落入破碎机(3)中进行破碎。经破碎的果泥进入缓冲罐(36)中，皮渣经由出渣口(35)被去除。在整个过程中，由于物料完全处于封闭的惰性气体保护下，因此，有效地隔绝了氧气，避免了物料中的花青素被破坏。
[0088] 图2示意性地描述了本发明的榨汁机(4)的一个实例，其是气密性的，并且包含进料口(41)，出料口(42)，进气口(43)，排气口(44)，和出渣口(45)。
[0089] 由图2见，榨汁机(4)为气密性的，并且进料口(41)与水封破碎系统的出料口(32)气密性连接。生产前，向榨汁机(4)中充入惰性气体(例如氮气)，使整个榨汁机(4)处于惰性气体保护下。生产开始时，经破碎的果蔬泥经泵(37)泵入榨汁机(4)中。果蔬泥经压榨后，果汁(浊汁)经榨汁机(4)的出料口(42)排出，而残渣经出渣口(45)排出。出渣口(45)可使用液封法和/或翻转式闸口进行密封，从而整个系统可处于气密状态。榨汁机(4)还可包含储存罐(46)，用于储存果蔬浊汁，和/或，榨汁机(4)还可包含泵(47)，用于将果蔬浊汁从出料口(42)泵出(图中未展示)。
[0090] 图3示意性地描述了本发明的负压蒸发器(5)的一个实例，其是气密性的，并且包含进料口(51)，出料口(52)，进气口(53)，和排气口(54)。生产前，经进气口(53)向负压蒸发器(5)中充入惰性气体(例如氮气)，使整个负压蒸发器(5)处于惰性气体保护下。生产开始时，果蔬浊汁经进料口(51)进入负压蒸发器(5)中。果蔬浊汁经酶灭活和预浓缩后，经出料口(52)排出。另外，生产开始时，还可通过排气口(54)将惰性气体排出，从而使整个负压蒸发器(5)处于负压状态下。
[0091] 图4示意性地描述了本发明的酶解澄清罐(6)的一个实例，其是气密性的，并且包含进料口(61)，出料口(62)，进气口(63)，和排气口(64)。生产前，经进气口(63)向酶解澄清罐(6)中充入惰性气体(例如氮气)，使整个酶解澄清罐(6)处于惰性气体保护下。生产开始时，经酶灭活和预浓缩的果蔬浊汁经进料口(61)进入酶解澄清罐(6)中。果蔬浊汁经酶解澄清后，经出料口(62)排出。
[0092] 图5示意性地描述了本发明的过滤系统(7)的一个实例，其是气密性的，并且包含进料口(71)，出料口(72)，进气口(73)，和排气口(74)。生产前，经进气口(73)向过滤系统(7)中充入惰性气体(例如氮气)，使整个过滤系统(7)处于惰性气体保护下。生产开始时，经酶解澄清的果蔬汁经进料口(71)进入过滤系统(7)中。果蔬汁经过滤后，经出料口(72)排出。
[0093] 图6示意性地描述了本发明的灭菌器(8)的一个实例，其是气密性的，并且包含进料口(81)，出料口(82)，进气口(83)，和排气口(84)。生产前，经进气口(83)向灭菌器(8)中充入惰性气体(例如氮气)，使整个灭菌器(8)处于惰性气体保护下。生产开始时，经过滤的果蔬汁经进料口(81)进入灭菌器(8)中。果蔬汁经灭菌后，经出料口(82)排出。
[0094] 应理解的是，图1-6仅仅是示例性的。本发明的装置不需要在每个组件处都具有进气口和排气口。由于装置中的所有组件都是联通的且是气密性连接的，因此，本发明的装置可以在选自提升机(2)、破碎机(3)、榨汁机(4)、负压蒸发器(5)、酶解澄清罐(6)、过滤系统(7)和灭菌器(8)的一个或多个组件处具有进气口和排气口；通过如此设置的进气口和排气口，即可向整个装置(所有组件)中充入惰性气体(例如，氮气和/或二氧化碳)，排除空气(特别是其中的氧气)。此外，如上文详细描述的，负压蒸发器(5)、酶解澄清罐(6)、过滤系统(7)和/或灭菌器(8)可以不包括进气口和排气口，并且可以不是气密性的，因为在酶灭活之后，可以无需再对果蔬汁进行惰性气体保护。
具体实施方式
[0095] 现参照下列意在举例说明本发明(而非限定本发明)的实施例来描述本发明。本领域技术人员知晓，实施例以举例方式描述本发明，且不意欲限制本发明所要求保护的范围。
[0096] 花青素含量、多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率的测量方法
[0097] 测量果蔬以及果蔬汁中的花青素含量的方法、测量多酚氧化酶抑制率的方法、以及测量5-HMF生成率的方法都是本领域熟知的。参见例如，石岳,张秀玲,邹阳.pH示差法测定黑莓残渣中花青素含量的研究.食品工业科技.2007,12,56-57；程建军.苹果梨中多酚氧化酶酶反应动力学和反应
进程的研究.食品科学.2002,8(23),69-71；和Leandro F.Damasceno,Fabiano A.N.Fernandes,Margarida M.A.Magalhaes,Edy S.Brito.Non-enzymatic browning in clarified cashew apple juice during thermal treatment:Kinetics and process control.Food Chemistry.2008,106,172-179，其全部通过引用合并入本文。在下述实施例中，使用这些已知的方法来测量花青素含量、多酚氧化酶抑制率和
5-HMF生成率。
[0098] 实施例1.
[0099] 使用包括原料缓冲罐(1)、提升机(2)、破碎机(3)、榨汁机(4)、负压蒸发器(5)、酶解澄清罐(6)、过滤系统(7)、灭菌器(8)和浓缩器(9)的本发明的装置对红肉苹果进行加工，其中，所使用的提升机(2)是螺旋提升机，所使用的破碎机(3)是冷打浆机，所使用的榨汁机(4)是螺旋榨汁机，所使用的过滤系统(7)为卧式分离机、碟式分离机及超滤机组，并且所使用的条件包括，在负压蒸发器(5)中，以75-98℃的温度预热苹果浊汁20-30s，进行酶灭活和预浓缩；在酶解澄清罐(6)中，使用淀粉酶、果胶酶、液化酶及酸性蛋白酶（整体用量在100-400ppm），在30-60℃下酶解澄清40-90min；在过滤系统中，设置卧式分离机为2500-
4000rpm/min，设置碟式分离机为5500-6500rpm/min，进行
串联式固液分离，离心后的上清液再进入超滤机组，使用150-350kDa分子量范围的超滤膜进行过滤；所使用的灭菌条件为
90-121℃，15-120s。在整个装置中，用水密封原料缓冲罐(1)的出料口，使原料缓冲罐(1)和提升机(2)与外界形成U型槽；提升机(2)与破碎机(3)气密性相连，并利用水封U型槽使破碎机(3)与外界空气相隔离；并且，用氮气对整个装置进行惰性气体保护。在开始加工红肉苹果之前，向整个装置中充入氮气，充分排除内部的空气。
[0100] 红肉苹果的加工步骤如下：
[0101] 1)在开始加工红肉苹果之前，向整个装置(包括提升机(2)、破碎机(3)、榨汁机(4)、其间的连接管道及罐体)中充入氮气，充分排除内部的空气；
[0102] 2)通过水封式供料(即，用水密封原料缓冲罐(1))，在隔绝空气的条件下，使用螺旋提升机将红肉苹果送入冷打浆机中，进行破碎；
[0103] 3)经破碎的果泥进入封闭式惰性气体(氮气)保护的螺旋榨汁机中，进行榨汁，并将汁渣分离，从而获得苹果浊汁；
[0104] 4)苹果浊汁进入负压蒸发器中进行酶灭活和预浓缩，调整温度为75-98℃，预热时间为20-30s；
[0105] 5)经预浓缩的浊汁进入惰性气体(氮气)保护的酶解澄清罐中进行酶解澄清，酶解温度调整为30-60℃，使用淀粉酶、果胶酶、液化酶及酸性蛋白酶（整体用量在100-400ppm）；
[0106] 6)酶解后的果汁进入过滤系统：首先进入卧式分离机，以2500-4000rpm/min进行离心；然后进入碟式分离机，以5500-6500rpm/min进行离心；最后离心后的上清液进入超滤机组，使用150-350kDa分子量范围的超滤膜进行过滤，以获得苹果清汁；
[0107] 7)对苹果清汁浓缩、灭菌、冷却、灌装，灭菌条件为90-121℃，15-120s，从而获得最终的产品，高花青素含量的苹果清汁。
[0108] 在本实施例中，步骤4)和6)-7)(即，负压蒸发器(5)、过滤系统(7)、灭菌器(8)和浓缩器(9))未进行惰性气体保护。
[0109] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为15-16%，多酚氧化酶抑制率为89-91%，5-HMF生成率为3.7-4.0mg/kg。
[0110] 实施例2.
[0111] 除了采用的破碎机是负压破碎机之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0112] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为15-16%，多酚氧化酶抑制率为89-91%，5-HMF生成率为3.5-4.0mg/kg。
[0113] 实施例3.
[0114] 除了在负压蒸发器中以80-96℃进行灭酶和预浓缩之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0115] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为16-17%，多酚氧化酶抑制率为94-96%，5-HMF生成率为3.5-3.9mg/kg。
[0116] 实施例4.
[0117] 除了在负压蒸发器中以85-95℃进行灭酶和预浓缩之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0118] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为16-17%，多酚氧化酶抑制率为94-96%，5-HMF生成率为3.6-3.9mg/kg。
[0119] 实施例5.
[0120] 除了在负压蒸发器中以92-94℃进行灭酶和预浓缩之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0121] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为16-18%，多酚氧化酶抑制率为94.5-96%，5-HMF生成率为3.6-4.2mg/kg。
[0122] 实施例6.
[0123] 除了在负压蒸发器中以93℃进行灭酶和预浓缩之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0124] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为15-16.5%，多酚氧化酶抑制率为94.5-96%，5-HMF生成率为3.9-4.1mg/kg。
[0125] 实施例7.
[0126] 除了在酶解澄清罐中以45-58℃进行酶解澄清之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0127] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为15-16%，多酚氧化酶抑制率为94.5-96%，5-HMF生成率为3.9-4.1mg/kg。
[0128] 实施例8.
[0129] 除了在酶解澄清罐中以48-55℃进行酶解澄清之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0130] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为15-16%，多酚氧化酶抑制率为95-96%，5-HMF生成率为3.7-4.1mg/kg。
[0131] 实施例9.
[0132] 除了在酶解澄清罐中以50℃进行酶解澄清之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0133] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为15.5-16.2%，多酚氧化酶抑制率为95-96%，5-HMF生成率为3.9-4.1mg/kg。
[0134] 实施例10.
[0135] 除了灭菌条件为97-115℃，15-20s之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0136] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为16.5-17%，多酚氧化酶抑制率为95-96.5%，5-HMF生成率为4.2-4.4mg/kg。
[0137] 实施例11.
[0138] 除了灭菌条件为98-105℃，15-20s之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0139] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为16-17%，多酚氧化酶抑制率为95-96%，5-HMF生成率为4.2-4.5mg/kg。
[0140] 实施例12.
[0141] 除了灭菌条件为100℃，15-20s之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0142] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为15-16%，多酚氧化酶抑制率为95-96%，5-HMF生成率为3.2-3.9mg/kg。
[0143] 实施例13.
[0144] 除了灭菌条件为100℃，17s之外，采用与实施例1相同的方法和装置，加工红肉苹果并获得红肉苹果清汁。
[0145] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为14.7-16.5%，多酚氧化酶抑制率为95-96%，5-HMF生成率为3.8-4.3mg/kg。
[0146] 比较实施例
[0147] 使用包括提升机、破碎机、榨汁机、灭酶机、酶解罐、过滤系统、蒸发器、杀菌机的普通常规的装置对红肉苹果进行加工。其中，所使用的提升机是刮板提升机，所使用的破碎机是刀齿式破碎机，所使用的榨汁机是带式压榨机，所使用的灭酶机为管式加热器，所使用的蒸发器为四效降膜蒸发器，所使用的过滤系统卧式分离机、碟式分离机及超滤机组，所使用的杀菌机为
套管式巴士杀菌机；并且所使用的条件包括，榨汁机气囊气压为1-5bar；在灭酶机中，调整
蒸汽压力为4-6bar，以85-95℃的温度对刚压榨出的果汁进行灭酶处理60-90s；在酶解澄清罐中，使用淀粉酶和果胶酶（整体用量在100-400ppm），在30-60℃下酶解澄清
60-120min；在过滤系统中，调整卧式分离机为2500-4000rpm/min，碟式分离机为5500-
6500rpm/min，进行串联式固液分离，离心后的上清液再进入超滤机组，使用150-350kDa分子量范围的超滤膜进行过滤；在蒸发器中，以75-98℃的温度浓缩苹果浊汁；所使用的灭菌条件为90-121℃，15-120s。在整个装置中，均为一般常见的果蔬汁加工设备，所有设备及罐体均未进行惰性气体保护。
[0148] 以红肉苹果为例的加工步骤如下：
[0149] 1)物料由刮板提升机提升至刀齿式破碎机，进行破碎并进入暂存罐；
[0150] 2)经破碎的果泥由泵泵至带式压榨机，进行榨汁，并将汁渣分离，从而获得苹果浊汁；
[0151] 3)苹果浊汁进入灭酶器中，在85-95℃的温度下保持60-90s，以确保果汁中的内源性酶失活；
[0152] 4)经灭酶的浊汁进入酶解澄清罐中进行酶解澄清，酶解温度调整为30-60℃，使用淀粉酶和果胶酶（整体用量在100-400ppm）；
[0153] 5)酶解后的果汁进入过滤系统：首先进入卧式分离机，以2500-4000rpm/min进行离心；然后进入碟式分离机，以5500-6500rpm/min进行离心；最后离心后的上清液进入超滤机组，使用150-350kDa分子量范围的超滤膜进行过滤，以获得苹果清汁；
[0154] 6)对苹果清汁浓缩、灭菌、冷却、灌装，灭菌条件为90-121℃，15-120s，从而获得最终的产品。
[0155] 测量所获得的红肉苹果清汁的花青素损失，多酚氧化酶抑制率和5-HMF生成率。结果显示，花青素损失为＞30%（约55%，果汁呈棕褐红色），多酚氧化酶抑制率为85-90%，5-HMF生成率为15-18mg/kg。造成花青素含量下降的主要因素在于，物料在破碎和榨汁过程中(特别是在酶灭活之前)完全暴露于空气下，导致花青素及多酚类物质迅速地被氧化，果汁色泽劣变严重。
[0156] 尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根据已经公开的所有教导，可以对细节进行各种
修改和变动，并且这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附
权利要求及其任何等同物给出。
