澄清黑莓果酒飲料配方的工藝研究
黑莓于20世紀80年代引種進入中國,目前在江蘇、陜西、貴州、北京、山東和黑龍江等地均有種植1.1,作為一種營養價值很高的加工型水果,黑莓相關產品陸續出現,如黑莓果汁、黑莓果酒、黑莓果醬等3-0,其中,黑莓果灑是以新鮮黑莓或其果汁經發酵釀制而成的低度水果飲料酒。它果香突出,色澤誘人,基本上保留了黑莓的全部營養物質和花色苷、多酚等功能因子,是一種具有市場潛力的營養保健型酒。但是黑莓果酒體系相對復雜,蛋內質、膠體、多酚等物質含量豐富,雖然沉淀或混濁是果酒常見的現象,但果酒的澄清度對于消費者的選擇還是具有重要的影響。近年來.利用膜技術澄清果酒飲料已有文獻報道,取得了較好的效果。陶瓷膜屬于無機膜,具有良好的化學穩定性和熱穩定性,十分適合作為食品生產中的過濾介質。目前已有將陶瓷膜用于黃酒過濾的研究報道,研究發現陶瓷膜過濾后黃酒中可溶性蛋白質含量有所下降,冷渾濁情況和品質得到改善。針對黑莓果酒酸度高,體系復雜等特點,本試驗將陶瓷膜應用于黑莓果灑澄清,考察不同孔徑膜組件對黑莓果酒澄清效果,確定相應的過濾操作參數條件,為黑莓果酒生產提供參考。
試驗方法
黑莓果酒制備 黑每鮮果經清洗后打漿,加10%(以黑莓鮮果質量計)白砂糖,接入活性于酵母,控制溫度25 ℃發酵15 d,取上層清液,用板框過濾機紙板過濾,濾后清液轉入空酒罐備用。
膜孔徑選擇 選擇200,100,50,20 nm 4種孔徑的膜作為過濾介質,考察對黑莓果酒的澄清效果。過濾時間控制為180 min,連續記錄膜通量,繪制膜通量變化曲線。
過濾操作參數的確定 以過濾通量為指標,考察膜面流速、操作溫度和操作壓差變化對過濾通量的影響,并根據單因素試驗結果進行正交試驗確定最優的過濾操作參數。
顯著性差異分析 采用SPSS 18.0統計軟件Duncan法進行多組樣本間差異顯著性分析。
結果與分析
膜孔徑對過濾效果的影響:試驗所用陶瓷膜是以壓力為過濾驅動的微孔膜,過濾過程符合篩分理模型。因此膜孔徑的大小和均勻性是硬性過濾效果的支配因素。直徑大于微孔的微粒和溶質分子被截留下來,達到過濾的目的。試驗考察了孔徑分別為200,100,50,20 nm的膜對黑莓果酒的過濾效果,測定其透光率、蛋白質含量等理化指標,結果可知,過濾后果酒中總糖、總酸、總酚、蛋白質、可溶性固形物的含量均有不同程度的下降,透光率上升,色度下降。其中對蛋白質具有較好的截留效果,總糖、總酸在過濾過程中損失不大,總酚損失相對較高,這主要是因為這部分酚類物質留存在組織細胞碎片中,而這部分微粒在過濾時被截留導致。
試驗對比這4種膜通量隨時間變化情況,見圖1。在同等操作壓差條件下,孔徑大,通量高;孔徑小,初始通量低。孔徑較大的膜,通量衰減的幅度也大于孔徑小的膜,并且其通量達到穩定的時間也較長。在穩定通量階段,50 nm膜通量水平略高于其它3種膜,這是由于20nm的膜孔徑小,滲透阻力大通量低;100 nm和200 nm膜孔徑大,過濾過程中直徑較小或具有彈性的顆粒在過濾壓力作用下會進入膜孔隙中,導致膜組件污染。
感官評價小組從色澤、香氣、滋味和典型性四方面對過濾后的黑莓果酒進行了評價。結果表明,經50nm陶瓷膜過濾后黑莓果酒酒體清澈透明,與過濾前相比外觀有明顯改善,且在滋味和香氣上變化不明顯,但20 nm過濾后果酒香氣和滋味有一定損失。綜合考慮以上試驗結果,認為選擇過濾膜孔徑在50 nm較為合適。
過濾操作參數對過濾通量的影響試驗選擇50 nm孔徑膜組件為試驗對象,考察膜面流速、操作壓差、操作溫度對膜通量變化的影響。
膜面流速的影響 在20℃,操作壓差為0.3 MPa,控制膜面流速分別為1,2,3 m/s,考察以上膜面流速對膜通量的變化影響。試驗結果隨著膜面流速增加,過濾通量增加。這是因為一方面膜面流速的增大,增強了物料的剪切效應,減少污染物在膜表面的沉積,另一方面流速增加可以提高傳質系數,減少邊界層的厚度,減少濃差極化的影響。但過高的流速對泵的要求高,能耗增加,鑒于膜面流速增加至2m/s以上,穩定狀態下的過濾通量增加幅度不明顯,考慮選擇膜面流速為2m/s左右。
結論
陶瓷膜屬于無機膜,可耐受的pH值范圍較廣,物料溫度變化對膜結構幾乎無影響,適合食品成分復雜的體系的澄清操作,具有很廣闊的應用前景。試驗對比了不同孔徑的膜對黑莓果酒的澄清效果,并考察了過濾參數對過濾過程的影響,結果表明陶瓷膜對黑莓果酒具有較好的澄清作用。由于陶瓷膜一般為高溫燒制,膜的結構相對復雜,過濾前物料的預處理方式等因素會導致過濾過程的變化,因此生產中要結合設備和物料實際情況進行修正。