从水果到果汁

作者:Dr. Gunter Maier,Albrecht Hohn 文章来源:PF《现代食品工程》 点击数:0 发布时间:2018-07-02
现代酶系统与合适的果汁生产系统相结合,提供了一种高价值的服务,可帮助企业达成最优果汁产量和保持利润率。
从水果到果汁

工业化果汁生产和现代酶系统对提高产量和稳定性的重要作用——不运用现代化技术就不可能面向广阔消费市场大规模生产高品质和稳定的蔬果汁产品。饮料市场不断波动的供应情况、持续上涨的原料价格以及激烈竞争都导致近年来的经济压力加大。这里也必须考虑各原产国果汁浓缩液事实上的全球化贸易。当前产业对技术的依赖度比以往更高,不采用正确的技术措施加大产量,就不可能在工业规模上实现经济可行的果汁生产。

现代酶系统与合适的果汁生产系统相结合,提供了一种高价值的服务,可帮助企业达成最优果汁产量和保持利润率。“产量”这个生产线术语仍然是工业化果汁生产商当中广泛运用的关键效率指标之一。产量指的是什么呢?

简而言之,在“前端”,x kg(或t)的水果进入生产线,在“后端”,y kg(或t)的果汁或果汁浓缩液经压榨生产出来,如图1所示。

以果汁工厂作为“黑盒子”

图1 以果汁工厂作为“黑盒子”

以核果为例谈谈影响果汁产量的因素

首先,这里将一直以核果(梨和苹果)作为我们的例子:而这个达成最优果汁产量的过程涉及到众多因素。除了采用体现当今最新技术成就的果浆酶进行调质之外,还应当考虑以下因素:

原材料品质

● 品种

● 成熟度/糖度

● 条件

● 温度

生产设备

● 维护状况(例如,研磨面)

● 安装设置/段级

● 果浆缓冲罐

● 使用寿命

● 持续时间

体积

● 是否温度设置

果汁榨取设备

● 卧式压榨机

● 带式压榨机

● 倾析机

在评估果汁压榨系统时也必须考虑生产设施的维护状态。维护状态的评估包括,例如,卧式压榨机的排放部件情况如何?皮带清洁系统与配套压榨机的配合情况如何?倾析机如何设置?在讨论果汁产量问题时,也必须考虑这些自动化运行设备的因素。

以核果为例定义产量

“产量”这个术语具有不同的含义。澄清产量概念的最简单方式是以生产100%苹果汁浓缩液为例。将以苹果公斤数计的所需原材料数量,与用这些苹果生产的也以公斤为单位的透明浓缩液数量关联起来,就可以轻易量化果汁生产的效率。

在添加果浆酶加工成熟和健康苹果期间,在近乎最优的条件下,经验表明,生产1 kg透明的70°Brix(白利糖度)浓缩液需要约6.2~6.5 kg的苹果。

可能产量概览:获得1 kg浓缩液所需苹果数量

图2 可能产量概览:获得1 kg浓缩液所需苹果数量

示例:如果6.5 kg苹果可以生产出1 kg的浓缩液(70°Brix糖度),则用1 000 kg苹果生产的x kg浓缩液可以表达如下:

6.5/1 = 1 000/x

在解出x的值之后,此公式变为:

x = 1 000/6.5= 153.85 kg

如果取整,则可获得154 kg浓缩液。如果以12°Brix糖度果汁计算并以百分比表达的等同量是多少?

70°Brix糖度的154 kg浓缩液等于12°Brix糖度的x kg浓缩液。这里是一个示例算式:

154*70 = 12*x

解出x值之后:

154 * 70/12= x = 898 kg

正如您看到的,结果令人吃惊,因为在解出x之后,这次计算表明,1 t苹果重生产出产量为898 kg的果汁(12°Brix糖度),也就是,近90%的产量。这一数值等于多少L的果汁呢?

以12°Brix糖度计算,果汁比重为1 048 kg/L。从葡萄酒酿造当中,我们知道了予思勒度(°Oechsle)的概念,这一概念就考虑了果汁的糖含量。更为具体地说,°Oechsle就是1 L水与1 L果汁之间的比重差。

在上述情况下,实测得到48°Oechsle予思勒度,随后加入一个4倍的系数以从比重得到对应的Brix白利糖度,并以°Oechsle予思勒度为单位。我们假设随后加工成浓缩液的初榨汁也表现出12°Brix的糖度。但是,这个方法也有缺点,即只检测了从压榨机流出的果汁数量。这里当然没有考虑到后续加工步骤当中因为澄清、过滤和残屑加工而导致的产品损失。因此,只考虑了这一部分的果汁生产,其中以1 kg浓缩液产自x kg苹果的特性值来描述加工链的整体效率(参见表1当中的总结)。

术语“产量”的各种定义

表1 术语“产量”的各种定义

有可能提高产量

如果在第一次加酶处理果浆和进一步浸泡之后,在果渣当中加入酶,则整体产量有可能提高。在某些情况下,只需要6 kg苹果就可以达成1 kg的浓缩液产量。

此量表当中的数值经常可以在使用非常成熟的苹果大规模生产100%苹果汁浓缩液的生产当中达到。作为领先的酶产品生产商,Novozymes于数年前开发了AFP(先进水果加工)技术,达成了高达95%的最高可能果汁产量,并成功应用于生产透明浓缩液的大型生产设施。

1公斤65°Brix果汁浓缩液所需浆果数量示例

表2    1公斤65°Brix果汁浓缩液所需浆果数量示例

但是,这一成就的前提假设是前端加工所用苹果是非常成熟,已经表现出13~14之间的Brix糖度值。

还有一种变化是采用初次压榨方法,例如,采用连续工作的带式压榨机实现,而不去尝试达到最高产量,将A级果汁快速加工成浊果汁。然后对从湿果渣制成的含量仍然丰富的果汁(B果汁)执行酶协助萃取,采用卧式压榨机执行二次压榨。对果浆和果渣采用酶催化萃取方法的当前生产惯例汇总在图3当中。

浆果和红葡萄加工顺序

图3 浆果和红葡萄加工顺序

从含有高浓度果胶酶的果浆当中“积极”萃取果汁并不特别困难。但这种萃取真的有必要吗?更多并不总是更好。

这点也适用于用酶对果浆进行调质的做法。其中最关键的是只将可溶物质和将果汁束缚在一起的胶质分解。

诸如Pectinex YieldMash Extra这样的现化苹果果浆酶产品在作用时具有选择性,并且只以将果汁束缚在一起的胶质化合物为目标。而另一方面,称为原果胶的不可溶物质则真正地保持完整不动。这样会让黏度下降,同时保持更好果浆结构以便进行压榨,并因此达到更高产量,提升压榨机生产能力,只剩下实质上的干果渣。

表3 果浆酶调质中的变化

表3 果浆酶调质中的变化

还应当考虑其他3项优点:

首先,尽管经历了之前的果浆酶调质,大比例保留了原果胶的果渣仍可以用于果胶生产。但是,其生产效率将不会像完全未经处理的果浆那么高,由此产得的果胶的胶凝力将略低。

其次,在此环境下,还应当提及,当采用现代果浆酶时,会释放出少量作为果胶降解产物的半乳糖醛酸。半乳糖醛酸属于全自然物质,其在果汁和浓缩液内的存在不受任何法规限制。但是,加工过程当中有可能发生半乳糖醛酸值的波动,而这种波动实际上已经在全球贸易当中得到了一些注意,这种注意发生在评估100%苹果汁浓缩液的性质时,并因此会影响定价。

最后,实践表明,采用诸如Pectinex YieldMash Extra这样的优化果浆酶时,进一步加工果汁也是有利的,并得到更长过滤周期的证明。

以核果为例的果汁处理

在这种环境下,可能的水果酶应用第二主要领域是在果汁本身之内对果胶和淀粉的完全分解,这样可以达到可靠的澄清效果,并实现经济的过滤,首先可以生产出经过澄清的果汁。

尽管在果浆酶当中以可溶性果胶为目标是重点之一,但如果可能,保留果浆结构完整不变有利于达成良好的可压榨性,而所有起着稳定作用的物质,诸如果胶、淀粉、阿拉伯糖酶等,必须完成分解成其最低分子量的成分。只有当这一条件满足时,才可以执行进一步的果汁澄清和稳定化措施(澄清、过滤和最终浓缩/巴氏灭菌)。在这种情况下,酶起着确定最终产品透明果汁或透明果汁浓缩液达到最高可能稳定性的作用。可以采用可溶果汁果胶酶,例如Pectinex Ultra Clear或Pectinex XXL。除了主要的果胶溶解反应之外,在酶中还必须存在足够的阿拉伯糖酶反应,以便对苹果汁,特别是梨汁,实现脱果胶处理。此外,这些酶必须能够在加热澄清时(果汁温度:50~57 ℃,预浓缩果汁16~17°Brix糖度,低pH值)应对“严酷”的条件。

表4 Pectinex Yieldmash Extra酶对比结果

表4 Pectinex Yieldmash Extra酶对比结果

此外,在核果生长前期阶段具有特别关键作用的淀粉酶也有助于酶法淀粉分解。

流度强化酶是一种相对较新的创新。由于超滤代表着透明果汁生产的最新技术,脱果胶后果汁确实会在可过滤性方面发生可以分辨的变化,这些变化使得有必要筛除特定的酶反应。

特别是,来自果胶侧链条上的鼠李糖聚半乳糖醛酸和阿拉伯半乳聚糖似乎对超滤(UF)膜的过早堵塞负责,这导致过滤周期缩短。因此,业界正在加强寻找果胶酶的努力,果胶酶当中含有对应的酶,可以处理这些有害的副作用。Viscozym L是这样一种酶,除了能够确保果胶溶解反应之外,还能够产生如上所述的半纤维素分解酶副作用,由此导致更长的过滤周期。

以浆果为例的果汁生产酶调质

自然地,在将浆果加工成果汁当中,采用措施增加产量也具有极大的经济价值。也可以说,采用果胶分解酶在这一特定环境下具有特别重要的意义。一方面,浆果成本相对较为昂贵,因此达成最佳果汁产量在经济上十分重要。另一方面,一些诸如黑色醋栗、野樱莓、驼鹿莓(越橘)都富含果胶,因此果浆酶调质纯属技术必要工序。这些原料将按方案采用最佳行业惯例进行加工。

除了尽可能多地生产果汁以外,果汁生产的重点在于尽可能提取出浆果或葡萄的色彩成分。在采用正确的加工技术时只考虑这两个方面,加上仔细选择最优酶解决方案,以确保成功。所使用酶产品的果胶酶反应必须高至足够的程度,使得即使果胶含量非常丰富的水果(例如黑色醋栗)都可以顺利得到加工。与此同时,例如,花色素酶也可能造成有害的副作用,但这些都被控制在最低程度,于是果汁或浓缩液所具有的与品种具体对应的色彩仍能保留。

对可达到的果汁产量进行列表综述实际上更为困难,这是因为浆果具有多样化的特性,即在果胶含量、可溶干物质、花色苷等方面。因此要求不同数量的原料才能生产出透明果汁浓缩液。

总结

现代酶调质系统是大规模果汁生产不可或缺的组成部分。结合正确的加工技术,这些酶产品能够保证达到高产品品质并在果汁行业取得竞争优势。酶产品生产商近年来已在水果酶领域取得了长足进步。

“产量”这个术语是果汁生产的最重要指标之一。效率可以用各种方式来定义,包括定量和定性标准,例如在生产浆果果汁时。但是,重点一直在于,采用技术上经过验证且经济可靠的方式将水果的宝贵成分萃取出来,并最大程度减少有害成分。主要目标是确保所有果汁产品在稳定性、口味方面的品质,并最终满足消费者的期望。