专利名称：一种果蔬发酵同时制备营养型果粉和白酒或酒精的方法
技术领域：
本发明涉及一种果蔬发酵同时制备营养型果粉和白酒或酒精的方法。
背景技术：
目前我国柑桔产品生产总量已居世界第一位，但与世界先进国家相比，现阶段我国柑桔资源利用效率较低，总体加工量不足全国总量的10%，而国际上平均为30%，德国甚至高达75%。果蔬丰产不丰收，丰收不增值，已成为制约我国柑桔产业快速发展的瓶颈。我国柑桔品种主要为宽皮桔，其中温州蜜柑和和栊柑产量最大，价格低，分布最广。但是目前品种单一，品质量差，加工没有形成规模，利用生物加工开发高维生素柑桔果蔬粉同时生产白酒和酒精(白酒酒基)等系列产品，可以变废为宝，解决环境污染问题，开拓柑桔加工领域，实现柑桔加工增值的新突破，为桔子的深加工开辟一条新路，取得良好的社会效益，具有广阔的发展前景。该方法成果尚可用于其水果加工，如苹果，西瓜、葡萄、番茄、草莓、梨。目前食用果品主要以除鲜食为主，同时一直沿袭传统的加工方法，如罐装、果脯、 果汁等，这些产品已很难满足消费者对食品提出的新要求。产品附加值较低，高附加值的产品则更少，因此，急需开发新型的附加值高的营养果蔬产品来满足市场的需求。以柑桔、苹果，西瓜、葡萄、番茄、草莓、梨鲜果为原料，经全果榨汁、发酵、蒸馏、桶贮、调配等工艺酿造而成的果实蒸馏酒，生产成本较高，蒸馏废水污染环境，没有形成市场， 不利用规模化生产。
发明内容
本发明目的是提供一种果蔬发酵同时制备营养型果粉和白酒或酒精的方法，在得到营养丰富的柑桔等果粉的同时还能得到白酒或酒精。本发明采用的技术方案是一种果蔬发酵同时制备营养型果粉和白酒或酒精的方法，所述方法包括(1)前处理取果蔬原料，进行清洗、去皮、打浆，获得果蔬浆液；所述果蔬为下列之一柑桔、苹果、葡萄、草莓、番茄、西瓜；具体方法可如下果蔬去皮后加入10 20倍质量的水进行加工前清洗，除去果蔬表面的污垢，然后用打浆机将果蔬加工成粗果蔬浆液。(2)酶处理往果蔬浆液中加入纤维素酶和果胶酶复合酶粉，调整PH至3. 5 5. 0，在40 45°C下搅拌处理1 4h ；所述纤维素酶用量为30 50U/g果浆液，果胶酶用量为15 40U/g果浆液；通常复合酶粉质量用量为果蔬浆液质量的0. 06% 0. 16%，其中纤维素酶(30000 40000U/g)和果胶酶(30000 50000U/g)质量之比为2 3 1 ；处理过程中需不断搅拌，以加快酶促反应完全；(3)调配步骤⑵处理后的果蔬浆液过滤除渣，得果蔬汁，往果蔬汁中加入质量为果蔬汁质量1. 5% 2. 5%的酵母膏，并添加蔗糖、葡萄糖浆或大米糖化液使果蔬汁的可溶性固形物含量达到IOBrix 25Brix，60 75°C灭菌15 30min ；
(4)发酵在调配好的果蔬汁中加入50 200mg/L的偏重亚硫酸钾或50 IOOmg/ L的液体二氧化硫，接入酵母菌，在20 32°C厌氧发酵40 80h ；所述酵母菌为下列之一或其中两种以上的混合K氏酵母、沪酿2. 089果酒酵母、葡萄酒高活性干酵母、超级酿酒高活性干酵母或黄酒活性干酵母；接种量按常规接种量即可，本领域普通技术人员根据常识即可确定，以经扩大培养后的种子液接种时，通常种子液为果蔬汁体积的5 10% ；若采用高温灭菌，虽然灭菌效果好，又不存在残硫，但是桔汁中芳香物质会损失过多，失去果汁原有风味，因此本发明灭菌方式采用加入二氧化硫及巴氏消毒法联合使用，达到灭菌效果的同时保留了水果原有的风味；所用菌种可灵活选择，除活性干酵母外可使用斜面种子进行扩大培养。酵母菌种的保藏与扩大培养可按如下方法进行斜面保藏培养基(IOOmL):蛋白胨lg，酵母膏lg，NaCl 0. 4g，葡萄糖lg，琼脂2g， pH6. 5。30°C恒温培养2 3天，保藏温度为4°C。一级种子培养基(IOOmL)葡萄糖10g，蛋白胨lg，酵母膏lg, MgSO4 · 7H20 0. 02g, KH2PO4 0. 02g, ρΗ5· 0。培养温度30°C，摇床转速200r/min，培养时间18h。二级种子罐培养基(IOOmL)葡萄糖10g，蛋白胨lg，酵母膏lg,MgSO4 -H2O 0. 02g, KH2PO4 0. 02g, ρΗ5· 0。培养温度30°C，搅拌速度200r/min,培养时间24h。发酵过程无需添加额外营养因子；pH自然；在春秋季节，室温下即可发酵，降低能耗；发酵时间根据桔子采收季节、接种量和发酵温度等有所不同，在40 80h，此工艺操作条件简单，发酵条件灵活，生产成本低。(5)自溶发酵结束后，发酵液保持温度45 55°C搅拌2 3天使酵母自溶；(6)蒸馏自溶结束后，发酵液进行蒸馏获得白酒或进一步精馏获得酒精；所述蒸馏可按常规方法进行，生产规模小的企业，可采用传统蒸馏白酒的方法，分两次蒸馏。第一次得到25% 30% (V/V)的粗馏酒液，第二次蒸馏可获取60% 70%的蒸馏原酒，可分段摘酒，酒头酒尾摘出复蒸，理想的原蒸馏酒酒精含量应在70% (V/V)，一般控制在58%为宜。生产规模较大的企业，可采用带分馏盘的蒸馏锅或塔式蒸馏设备，经一次蒸馏就可得到原水果蒸馏酒。塔式蒸馏可使生产连续化，规模化，提高生产效率。精馏后还可以得到酒精， 作为调配白酒的原料。(7)后处理蒸馏后的发酵液浓缩至原体积的15% 40%得浓缩液，浓缩液喷雾干燥，得到发酵型营养果蔬粉。本发明方法生产流程为水果一清洗一榨汁酶解一离心过滤一果汁调配一酒精发酵一酵母自溶同时酶脱苦处理一酒精蒸馏一喷雾干燥。所用原料为柑桔时，由于柑桔含有大量苦味物质，主要成分是柚皮苷，因此在酵母自溶同时，进行酶法脱苦处理，以除去其中苦味物质，可有效降低发酵液的苦味，具体为在步骤⑷添加酵母同时添加6 80U/g果蔬汁的柚皮苷酶(即脱苦酶)，所述柚皮苷酶由黑曲霉CCTCC NO :M206047经发酵获得(该菌株已在在先申请CN 200610051963. X中作为新菌株予以保护)。脱苦酶发酵既可采用固态浅盘发酵也可以采用液体深层好氧发酵固态浅盘发酵麸皮IOOg ;Κ2ΗΡ04 0. 3g ；豆渣(湿重，干重约为12% )60g ；豆饼粉 Sg ；桔皮粉3. 5g，水200mL，pH自然。培养条件接种量为10% 15%，培养温度32°C，培养30h后翻曲，培养时间共3-4天。烘干，密封后干燥处保藏，备用，柚皮苷酶酶活力10000 20000U/g。液体通风发酵(按100L发酵罐的装液量为70L计)豆渣7kg(湿重，干重约为 12% )；豆饼粉 1. 75kg ；玉米粉 0. 7kg ；桔皮粉 0. 7kg ;Κ2ΗΡ040· 21kg ；CaCl2 70g ；MgSO4 ·7Η20 70g ；消泡剂(食用豆油)50mL，pH6. 5。培养条件培养温度30 35°C，培养时间90 IOOh。 搅拌转速前20h为150r/min，使DO (溶氧)在30%以上即可；20h后根据溶氧读数对逐步放大搅拌频率经行实时控制。DO值最小不能低于10%，发酵液过滤后干燥，得到脱苦酶，柚皮苷酶酶活力10000 20000U/g。优选的，所述步骤(7)喷雾干燥条件如下进料浓度30% 40%、温度55 60°C， 进口温度180 200°C，出口温度90 100°C，进风气压0. 25 0. 3MPa，离心转盘转速 15000 20000r/min。产品出料水分含量彡8% (w/w)，冷却后密封，置于4°C干燥处保藏。本发明的有益效果主要体现在本发明以低值、残次柑桔、苹果，西瓜、葡萄、番茄、 草莓、梨为原料，利用果胶酶和纤维素酶复合酶处理水果，采用柚苷酶降解柑桔果实的柚皮苷，解决柑桔脱苦和出汁率的关键技术，获得高可发酵糖；然后利用特定的微生物菌株，通过高效发酵技术尽可能保持果蔬有效活性成分，无苦味、维生素、果胶低聚糖、氨基酸含量大幅增加，实现生物活性物质稳定化，来制备具有一定生理功能的食用天然果蔬粉，进一步采用蒸馏及精馏技术，可收获高品质的白酒和高浓度的酒精、降低成本。本发明方法使原料的利用率和产品附加值大大提高，本工艺无废水排放，实现绿色环保循环生产，有效防止环境污染，符合柑桔产业结构调整要求和高效农业，无公害农业的发展方向，而且符合现代绿色、健康消费潮流，产业发展空间巨大。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例1 1、原料准备衢州地区采收的栊柑，经挑选分级后称取原料150kg，去皮后直接全果肉打浆，得粗柑桔浆118. ^g，取出50kg备用。脱苦酶的发酵黑曲霉菌WZ001 (CCTCC NO =M 206047)菌种经查氏培养基活化5天后，接种一环至液态种子培养基(麸皮4g，豆饼粉3g、豆渣8g，水IOOmL)中培养36h，得到种子液。固态发酵培养基为麸皮100g、豆渣10g、豆饼粉20g，加入IOOml的水，分装于 500ml的三角瓶中，装料厚度为2. 5 3. Ocm, 0. IMpa蒸汽压力灭菌30min，冷却后每瓶以体积比2%接入黑曲霉种子液，于32°C下培养5 7天，培养物烘干后按1 10的水浸提过滤得脱苦酶液经干燥备用，检测酶粉中柚皮苷酶酶活力10000 20000U/g。2、第一阶段酶处理工序50kg的粗柑桔浆不断搅拌，用氢氧化钠将pH调至4. 2，温度升至42°C。选用专一性强、稳定性和酶解效果好的食品级酸性果胶酶和纤维素酶混合配制成复合酶制剂，纤维素酶和果胶酶的质量比为3 1。在粗柑桔浆中添加复合酶制剂共 60g，酶处理时间为90min。酸性果胶酶酶活30000u/g，购自无锡雪梅制剂科技有限公司； 纤维素酶酶活40000u/g，购自山东隆大生物工程有限公司。
3、将复合酶酶解后的粗柑桔浆经板框压滤机压滤(滤布120目)，除去粗柑桔浆中的皮囊和破碎的种子等残渣，得桔汁40. 4kg，出汁率为80. 8%。4、葡萄酒高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司)5kg加入至按前述方法获得的 300kg桔汁中，在It发酵罐中保持30°C通气并搅拌活化2h，作为种子液。使用活性干酵母作为发酵剂，它可以简化酒母培养工艺及设备，解决生产中因菌种性能不稳定而引发的发酵困难，优点明显。5、柑桔汁调配6t桔汁加入约300kg蔗糖，调整桔汁糖度使其达到15Brix，加入 50g/T的液体二氧化硫，pH保持自然(3 4之间)。装入IOt发酵罐升温到65°C，保持 30min消毒，冷却到30°C，待接入酵母种子。6、活化种子液300L接入调配好的桔子汁，同时加入lg/L的脱苦酶柚皮苷酶(柚苷酶活力为20000U/g)，控制发酵温度25 30°C之间，打开出气阀门，发酵4 结束(发酵至还原糖含量不再变化为发酵结束)。7、发酵结束保持发酵罐密封，后发酵7天以上，经品尝发酵液取得良好脱苦效果。8、发酵结束后进行酵母自溶，自溶条件为保持温度至55°C，并搅拌，时间2 -3天。9、自溶后，发酵液中含8% (V/V)酒精，使用蒸馏装置对发酵液蒸馏。第一次蒸馏得到25% 30% (V/V)的粗馏酒液，第二次蒸馏可获取60% 70%的蒸馏原酒。先粗馏， 将发酵结束发酵液倒入蒸馏器中，加热蒸馏。当流出液酒精度降至2% 5%时，停止蒸馏， 收集馏出液为粗馏酒。再将粗馏酒在蒸馏器中进行第二次蒸馏，即精馏。按馏出液总体积 1 % 1. 5 %截取酒头，单独存放，继续收集馏出液，直至酒精度降至58 % 60 %为止，这部分即为精馏液，后面收集的馏出液为次尾和酒尾。截取的酒头和酒尾放入下一锅要蒸馏的发酵酒中蒸馏，精馏后还可以得到酒精，作为调配白酒的原料。10、蒸馏结束后，残留发酵液浓缩后进行喷雾干燥。喷雾干燥条件为进料温度 600C，进口温度180 200°C，出口温度90 100°C，进风气压0. 25 0. 3MPa，离心转盘转速保持在18000r/min。喷雾得到柑桔果蔬粉，收率为45kg/T。果蔬粉保留有桔子的风味， 口味佳，营养丰富。实施例2 1.原料准备衢州地区采收的栊柑，经榨汁后板框过滤得柑桔汁6t，按50g/T加入液体二氧化硫，保存桔汁备用。2.在粗柑桔中添加复合酶制剂共Wcg，酶处理时间为90min。酸性果胶酶酶活 30000u/g，购自无锡雪梅制剂科技有限公司；纤维素酶酶活40000u/g，购自山东隆大生物
工程有限公司。3.超级酿酒高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司)5kg加入至300kg桔汁中，在 It发酵罐中保持30°C通气并搅拌活化2h，作为种子液。4.柑桔汁调配6t桔汁加入约300kg大米糖化液(糖化液制备方法350kg大米粉碎，加水至IOOOkg加入耐高温淀粉酶，加热至100°C，保持30min，冷却到30°C )，调整桔汁糖度使其达到20Brix，pH保持自然(3 4之间)。装入IOt发酵罐升温到65°C，保持 30min消毒，冷却到30°C，待接入酵母种子。5.活化种子液300L接入调配好的桔子汁，同时加入脱苦酶lg/L的柚皮苷酶(柚苷酶活力为20000U/g)，控制发酵温度25 30°C之间，打开出气阀门，发酵4 结束(发酵至还原糖含量不再变化为发酵结束)。6.发酵结束保持发酵罐密封，后发酵7天以上，经品尝发酵液取得良好脱苦效果。7.发酵结束后进行酵母自溶，自溶条件为保持温度至55°C，并搅拌，时间2-3天。8.自溶后，发酵液中含11% (V/V)酒精，使用蒸馏装置对发酵液蒸馏。先粗馏，将发酵结束发酵液倒入蒸馏器中，加热蒸馏。当流出液酒精度降至2% 5%时，停止蒸馏， 收集馏出液为粗馏酒。再将粗馏酒在蒸馏器中进行第二次蒸馏，即精馏。按馏出液总体积 1 % 1. 5 %截取酒头，单独存放。继续收集馏出液，直至酒精度降至58 % 60 %为止，这部分即为精馏液，后面收集的馏出液为次尾和酒尾。截取的酒头和酒尾放入下一锅要蒸馏的发酵酒中蒸馏，精馏后还可以得到酒精，作为调配白酒的原料。9.蒸馏结束后，残留发酵液浓缩后进行喷雾干燥。喷雾干燥条件为进料温度 600C，进口温度180 200°C，出口温度90 100°C，进风气压0. 25 0. 3MPa，离心转盘转速保持在18000r/min。喷雾得到柑桔果蔬粉，收率为45kg/T。果蔬粉保留有桔子的风味， 口味佳，营养丰富。实施例3 1.原料准备市售柑桔去皮后榨汁处理，得到柑桔汁和柑桔渣。酵母菌种的保藏与扩大培养斜面保藏培养基蛋白胨lg，酵母膏lg，NaCl 0. 4g，葡萄糖lg，琼脂2g，水lOOmL， pH6. 5，高温灭菌，冷却制成斜面。接入沪酿2. 089果酒酵母(上海迪发酿造生物制品有限公司)菌种，30°C恒温培养2 3天，保藏温度为4°C。一级种子培养基葡萄糖10g，蛋白胨lg，酵母膏lg，MgSO4 · 7H200. 02g, KH2PO4 0. 02g，水lOOmL，pH5. 0。接种一环斜面菌种，培养温度30°C，摇床转速200r/min，培养时间 18h，得一级种子液。二级种子罐培养基葡萄糖10g，蛋白胨lg，酵母膏lg, MgSO4 · H2O 0. 02g, KH2PO4 0. 02g，水lOOmL，pH5. 0。按5%体积比接入一级种子液，培养温度30°C，搅拌速度200r/min， 培养时间Mh，得种子液备用。2.酶处理榨汁后的柑桔渣加入果胶酶处理后进行2次榨汁处理。所用酸性果胶酶酶活> 30000u/g，购自无锡雪梅制剂科技有限公司。酶按添加量0. 05%加入柑桔渣，加入后搅拌混勻，在酶解池，酶解后进行2次榨汁处理，可得到渣重量的50%桔子汁，显著提高原料利用率。得到的柑桔汁按100mg/L加入偏重亚硫酸钾。3.原料调配取柑桔汁700L，装入It发酵罐，加入葡萄糖35kg，调整糖度15Brix， pH自然，经60°C下消毒30min。备用。4.厌氧发酵向It发酵罐加入扩培好的酿酒酵母种子液35L，按3g/L的量加入脱苦酶(柚苷酶活力为20000U/g)，控制温度30°C，控制发酵罐密闭，同时排除发酵过程中产生的二氧化碳，经4 发酵结束。5.发酵结束后进行酵母自溶，自溶条件为保持温度至50°C，并搅拌，时间2-3天。5.蒸馏及喷雾干燥按照实例1的方法蒸馏，蒸馏后的发酵液喷雾干燥，收率为 35kg/T(按发酵液计算)。此柑桔果蔬粉，营养丰富，口味独特。实施例4
1.使用非柑桔原料，葡萄经榨汁得葡萄汁700L。2.葡萄酒高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司)350g加入到7L的2% (w/w) 蔗糖溶液30°C活化lh，作为种子液备用。3.葡萄汁加入葡萄糖浆(山东保龄宝生物技术有限公司)，调整糖度在25Brix左右，并加入50mg/L偏重亚硫酸钾抑制杂菌生长。4.将调配好的葡萄汁装入1000L厌氧发酵罐，经巴氏消毒，即60°C保持30min后， 冷却到30°C，接入7L种子液，保持厌氧状态，开始发酵。控制温度25°C左右，发酵时间48h。5.待还原糖含量不再变化，发酵结束后进行酵母自溶，自溶条件为保持温度至 50°C，并搅拌，时间2 3天。6.按照上述实施例1的酒精蒸馏方法进行蒸馏，蒸馏后，剩余发酵液直接喷雾干燥，得到葡萄果粉。实施例5:1.使用非柑桔原料，市售西瓜经榨汁得西瓜汁700L。2.黄酒高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司)350g加入到7L的2%蔗糖溶液 30°C活化lh，作为种子液备用。3.西瓜汁加入蔗糖，调整西瓜汁糖度在15Brix左右，并加入50mg/L偏重亚硫酸钾抑制杂菌生长。4.将调配好的西瓜汁装入1000L厌氧发酵罐，经巴氏消毒，即60°C保持30min后， 冷却到30°C，接入7L种子液，保持厌氧状态，开始发酵。控制温度25°C左右，发酵时间48h。5.待还原糖含量不再变化，发酵结束后进行酵母自溶，自溶条件为保持温度至 ^°C，并搅拌，时间2 3天。6.按上述实施例1的酒精蒸馏方法进行蒸馏，蒸馏后，剩余发酵液直接喷雾干燥， 得到西瓜果粉。
权利要求
1.一种果蔬发酵同时制备营养型果粉和白酒或酒精的方法，所述方法包括(1)前处理取果蔬原料，进行清洗、去皮、打浆，获得果蔬浆液；所述果蔬为下列之一 柑桔、苹果、葡萄、草莓、番茄、西瓜；(2)酶处理往果蔬浆液中加入纤维素酶和果胶酶复合酶粉，调整pH至3.5 5. 0，在 40 45 °C下搅拌处理1 4h ；所述纤维素酶用量为30 50U/g果浆液，果胶酶用量为15 40U/g果浆液；(3)调配步骤( 处理后的果蔬浆液过滤除渣，得果蔬汁，往果蔬汁中加入质量为果蔬汁质量1. 5% 2. 5%的酵母膏，并添加蔗糖、葡萄糖浆或大米糖化液使果蔬汁的可溶性固形物含量达到IOBrix 25Brix，60 75°C灭菌15 30min ；(4)发酵在调配好的果蔬汁中加入50 200mg/L的偏重亚硫酸钾或50 100mg/L的液体二氧化硫，接入酵母菌，在20 32°C厌氧发酵40 80h ；所述酵母菌为下列之一或其中两种以上的混合K氏酵母、沪酿2. 089果酒酵母、葡萄酒高活性干酵母、超级酿酒高活性干酵母或黄酒活性干酵母；(5)自溶发酵结束后，发酵液保持温度45 55°C搅拌2 3天使酵母自溶；(6)蒸馏自溶结束后，发酵液进行蒸馏获得白酒或进一步精馏获得酒精；(7)后处理蒸馏后的发酵液浓缩至原体积的15% 40%得浓缩液，浓缩液喷雾干燥， 得到发酵型营养果蔬粉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用原料为柑桔，所述方法在步骤(4)添加酵母同时还添加有6 80U/g柑桔汁的柚皮苷酶，所述柚皮苷酶由黑曲霉CCTCC NO =M 206047 经发酵获得。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(7)喷雾干燥条件如下进料浓度30% 40%、温度55 60°C，进口温度180 200°C，出口温度90 100°C，进风气压 0. 25 0. 3MPa，离心转盘转速 15000 20000r/min。
全文摘要
本发明提供了一种果蔬发酵同时制备营养型果粉和白酒或酒精的方法，所述方法流程如下水果→清洗→榨汁酶解→离心过滤→果汁调配→酒精发酵同时酶脱苦处理→酵母自溶→酒精蒸馏→喷雾干燥。本发明以低值、残次柑桔、苹果，西瓜、葡萄、番茄、草莓、梨为原料，利用果胶酶和纤维素酶复合酶处理水果，采用柚苷酶降解柑桔果实的柚皮苷，解决柑桔脱苦和出汁率的关键技术，获得高可发酵糖；然后利用特定的微生物菌株，通过高效发酵技术尽可能保持果蔬有效活性成分，无苦味、维生素、果胶低聚糖、氨基酸含量大幅增加，实现生物活性物质稳定化，来制备具有一定生理功能的食用天然果蔬粉，进一步采用蒸馏及精馏技术，可收获高品质的白酒和高浓度的酒精、降低成本。
文档编号C12R1/645GK102293377SQ20111019269
公开日2011年12月28日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者应向贤, 汪钊, 章银军, 魏春 申请人:浙江工业大学