[發明專利]一種基于膜技術的橙汁制作方法及系統

在審

• 申請號: 201710754787.4
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107484934A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 談賓賓;朱元紅;李文楊;馬宏國;何延波
• 申請（專利權）人: 杭州上拓環境科技股份有限公司
• 主分類號: A23L2/06
• 分類號: A23L2/06;A23L2/74;A23N12/02;A23N1/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明屬于非酒精飲料制備領域，尤其是涉及一種基于膜技術的橙汁制作方法及系統。

背景技術

柑橘果實芳香味美，除果汁豐富，酸甜適中，芳香可口外，還極具營養價值，據有關分析資料表明，每100g鮮柑橘汁中含熱量209J，蛋白質0.94g，脂肪0.22g，維生素C50mg，維生素A源（胡蘿卜素）0.55mg，氨基酸203.9mg，鈣12.73mg，磷19.91mg，鐵0.27mg，鉀184.36mg，鈉6.67mg，鎂14.17mg，硫8.44mg，此外柑橘汁還含有豐富的糖類、有機酸、纖維素和多種維生素。大量研究表明，柑橘類水果及果汁中的多酚和類檸檬苦素化合物，具有抗氧化、防止心血管疾病和抑制癌癥發生等生理作用，常飲用鮮柑橘汁可防治糖尿病、高血壓、心肌梗塞等疾病，因此柑橘汁越來越深受國內外消費者的喜愛。

我國市場上對柑橘汁的需求逐年上升的趨勢，為滿足國內對柑橘汁的需求，每年不得不大量進口冷凍濃縮柑橘汁。目前我國柑橘栽培面積已達160萬畝，產量近1500萬噸，分別列世界第一和第二位，但我國柑橘類水果主要作為鮮果出售，加工成果汁的比例低，僅占10%左右，遠低于世界柑橘加工的平均水平（35%~40%）。究其原因，除了與我國市場上適宜加工的甜橙品種少、原料價格相對較高相關外，還與我國加工技術與裝備落后、產品質量不高、市場競爭力低等有關。因此，大力加強柑橘汁濃縮新技術、新工藝的研究與開發，提高濃縮果汁加工技術水平和產品質量，增強產品市場競爭力，以減少國外廉價柑橘汁產品對我國產品的沖擊，確保我國柑橘加工業的持續穩定發展，已勢在必行。現今國際市場上橙汁的消費類型主要有三種：冷凍濃縮型、由濃縮汁還原的冷藏類型和非濃縮的NFC類型。

近年來膜技術在工業生產的各個領域正逐漸得到推廣應用，膜分離技術是利用具有一定選擇透過特性的過濾介質進行物質的分級、分離、濃縮、純化等。20世紀60年代以后，各種膜分離技術迅速發展，在各種分離技術占據越來越重要的地位。膜在分離過程中具有如下功能：物質的識別與透過；界面；反應場。物質的識別與透過是使混合物中各組分之間實現分離的內在因素；作為界面，膜將透過液和保留液分為互不混合的兩相；作為反應場膜表面及孔內表面含有與特定溶質具有相互作用能力的官能團，通過物理作用、化學反應或生化反應提高膜分離的選擇性和分離速度。膜分離過程具有常溫下進行、無相變化、能耗低、設備簡單、操作控制方便等特點，己應用于化工、醫藥、輕工、食品、紡織、電子、冶金等領域。根據截留組分的不同，可以將膜過程分為微濾(Microfiltration，MF)、超濾(Ultrafiltration，UF)、反滲透(Reverse osmosis，RO)、透析(Dialysis，DS)、電滲析(Electrodialysis，ED)和滲透氣化(Pervaporation，PV)等。

陶瓷膜是以氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯等經1600℃高溫燒結而成的具有多孔結構的精密陶瓷過濾材料。它是由孔隙率30%~50%、孔徑50nm~15μm的陶瓷載體，采用溶膠-凝膠法或其它工藝制作而成的非對稱復合膜。它的結構通常為“三明治”式：支撐層（又稱載體層）、過渡層（又稱中間層）、膜層（又稱功能分離層）。其中支撐層的孔徑一般為1~20μm，孔隙率為30%~65%，其作用是增加膜的機械強度；中間層的孔徑比支撐層的孔徑小，其作用是防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透，厚度約為20~60μm，孔隙率為30%~40%；膜層具有分離功能，孔徑從0.8nm~1μm不等，厚度約為3~10μm，孔隙率為40%~55%。整個膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小，形成不對稱的結構分布。陶瓷膜根據孔徑可分為微濾（孔徑大于50nm）、超濾（孔徑2~50nm）、納濾（孔徑小于2nm）等種類。 陶瓷膜過濾是一種“錯流過濾”形式的流體分離過程：原料液在膜管內高速流動，在壓力驅動下含小分子組分的澄清滲透液沿與膜面垂直方向（徑向）向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體達到分離、濃縮、純化的目的。

近年來正滲透（FO）受到國內外大量高等院校、科研院所和環保水處理企業越來越多的關注。正滲透通過高濃度的汲取液來產生高滲透壓，以提取較低物料濃度料液中的水分。相對于反滲透（RO）技術來說，這種利用溶液自身滲透壓差來進行分離的技術，具有回收率高、濃水排放少、膜污染低、無需壓力驅動等優點。目前，人們利用正滲透膜分離技術開展工業廢水處理、垃圾滲濾液處理、液態食品加工、海水淡化、壓力阻尼滲透進行發電等研究，均具有較好的處理效果。

發明內容