提高西番莲果皮价值的全利用综合加工工艺的制作方法
【专利摘要】提高西番莲果皮价值的全利用综合加工工艺，步骤如下：采用多级逆流热水浸提法，对西番莲果皮进行热处理，获得末级浸提液和西番莲热处理果皮；末级浸提液通过粗滤、超滤、反渗透处理，获得反渗透透过液和反渗透截留液；往反渗透截留液中加入麦芽糊精，喷雾干燥处理成西番莲果皮提取物；将西番莲热处理果皮分离成角质层果皮和海绵层果皮；海绵层果皮破碎后与西番莲果浆和蜂蜜复配加工成蜂蜜西番莲茶；角质层果皮经干燥、粉碎，获得脱水角质层果皮粉，再将其加工成畜禽饲料。本发明优点为海绵层果皮具有完整的形态、色泽和口感，西番莲果皮提取物活性成分含量较高，使西番莲果皮加工成多种产品，充分利用了西番莲全果，无水果固体废渣的排放。
【专利说明】提高西番莲果皮价值的全利用综合加工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种农产品加工废弃物的减排和综合利用方法，特别是提高西番莲果皮价值的全利用综合加工工艺。
【背景技术】
[0002]西番莲又名百香果，是亚热带特种水果，其果浆酸度高，风味浓郁，营养丰富，是优良的亚热带果汁加工原料。然而，西番莲加工企业在加工完果浆后，绝大多数都将果皮废弃。作为加工废弃物的果皮约占西番莲全果的50%左右，它的废弃不仅是企业成本增加，效益低下，也浪费了大量的农产资源，并污染了环境，果皮的利用显得非常必要且有意义。
[0003]目前已有了较多西番莲果皮利用的相关专利。专利(201010138594.4和200810073559.1)公开了利用西番莲果皮制作果醋的方法；专利(201310386824.2)利用果胶酶酶解法制备西番莲果皮汁，提供了一种混合有西番莲果皮汁的复合饮料的加工方法；专利(201210430840.2和201310423744.X)利用西番莲果皮加工了发酵酒和蒸馏酒，但这些方法在利用了西番莲果皮后，仍废弃了大量未利用的果皮渣，且仅提供了一种产品的加工方法，并没有充分利用西番莲果皮的有效成分来提升价值。专利(201210353626.1)则将干燥粉碎后的西番莲果皮直接加工成猪饲料，但饲料的价值要远远低于食品及保健品等，难以体现西番莲果皮的价值。专利(200920164771.9)公开了西番莲果汁、果籽油和果皮果胶的深加工组合生产线，使西番莲得到了较好的多方面的加工，但除了果胶，果皮仍没有得到完全利用。专利(201310289563.2)采用热水蒸煮和人工分离相结合的方法剥离了西番莲果皮的腊质层和海绵层，并利用海绵层加工了西番莲果脯，但却废弃了腊质层和蒸煮时流失的水溶性活性成分。
[0004]研究表明，西番莲果皮含有丰富的碳水化合物、多糖、黄酮和多酚类等营养物质，膳食纤维含量达到12%以上，其乙醇和水提取物都具有良好的抗氧化活性。虽然已有较多研究对西番莲果皮进行可开发，但基本都局限于膳食纤维、果胶等某种活性成分，而且还使用了较多的酸碱或有机溶剂。鉴于此，开发一种能全利用西番莲果皮，能尽可能提升其价值且无有害化学物质使用的综合技术工艺是非常有价值的。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术的不足，提供一种资源最少浪费和环境友好加工的西番莲的综合加工工艺，关键在于如何将有效活性成分、果皮海绵层和果皮角质层完整分离并分别利用。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007]提高西番莲果皮价值的全利用综合加工工艺，包括以下步骤，
[0008](I)采用多级逆流热水浸提法对西番莲果皮进行热处理，收集末级浸提液和西番莲热处理果皮；
[0009](2)对末级浸提液进行粗滤，获得粗滤液；对粗滤液进行超滤处理，获得超滤透过液；对超滤透过液进行反渗透处理，浓缩至反渗透截留液中可溶性固形物含量达到20%，获得反渗透透过液和反渗透截留液；
[0010](3)往步骤⑵获得的反渗透截留液中加入麦芽糊精，搅拌均匀后，进行喷雾干燥处理，获得西番莲果皮提取物；或者将步骤(2)获得的反渗透截留液按西番莲果浆质量的5%?30%添加到西番莲果浆中，然后通过喷雾干燥或者冷冻干燥加工成西番莲果粉；
[0011](4)将步骤(I)获得的西番莲热处理果皮分离成角质层果皮和海绵层果皮；
[0012](5)对步骤(4)获得的海绵层果皮进行破碎处理，得到海绵层果皮碎粒；将海绵层果皮碎粒与西番莲果浆和蜂蜜复配加工成蜂蜜西番莲茶；
[0013](6)将步骤(4)获得的角质层果皮进行干燥处理，获得脱水角质层果皮；对脱水角质层果皮进行粉碎处理，获得脱水角质层果皮粉，利用脱水角质层果皮粉代替部分玉米粉加工成含西番莲果皮的畜禽饲料。
[0014]优选的，步骤(I)所述的多级逆流热水浸提法为四级逆流热水浸提法，其工艺条件为:每级浸提的固液质量比为1: 8?1: 10，每级浸提的浸提时间为3?6min，每级浸提的浸提温度为80?100°C。
[0015]优选的，将反渗透透过液返回步骤(I)作为浸提用水重复利用。
[0016]优选的，步骤(3)中，所述的麦芽糊精按反渗透截留液中的可溶性固形物质量的10%?20%添加。
[0017]优选的，步骤(3)中，喷雾干燥处理工艺条件为:在进口温度为170?190°C，出口温度70?90°C。
[0018]优选的，步骤(5)中，按重量份数计，所述蜂蜜西番莲茶复配的配方为:100份的蜂蜜、40?100份的西番莲果浆和10?20份西番莲海绵层果皮颗粒。
[0019]优选的，步骤(2)中，所述超滤处理使用的超滤膜的截留分子量为100KD。
[0020]优选的，步骤￠)中，采用50°C?60°C的热风干燥至角质层果皮水分含量低于15%后粉碎，获得脱水角质层果皮粉，按饲料中玉米粉重量的10%?30%添加脱水角质层果皮粉，进行畜禽饲料加工。
[0021]优选的，将步骤(4)获得的海绵层果皮加工成果脯或果酱。
[0022]与现有技术相比较，本发明具备的有益效果:
[0023]采用本发明的优化方法，可使热浸提过程达到这样一种平衡水平，即可轻易地将西番莲果皮的角质层和海绵层分离，但不至于使海绵层过热而不成型，可保证海绵层具有完整的形态、色泽和口感，利于后续的加工利用，减少了用水量，提高了果皮浸提液的可溶性固形物含量，同时还获得活性成分含量尽可能高的浸提液，从而使西番莲果皮可同时加工成果皮提取物、海绵层果皮食品和果皮饲料等产品，西番莲果皮提取物含有多酚、花色素和皂苷等活性成分，具有较强的抗氧化能力。全面提升了果皮的价值，充分利用了西番莲全果，基本无水果固体废渣的排放，同时还可减少加工用水的使用。蜂蜜西番莲茶具有蜂制品特征的同时，还体现了突出的西番莲风味和口感，并通过果皮海绵层增强了产品的膳食纤维，提高了蜂产品的通便作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明所述的提高西番莲果皮价值的全利用综合加工工艺的流程图。
[0025]图2是本发明所述的四级逆流热水浸提西番莲果皮的加工工艺流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面通过实施例和附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
[0027]实施例1
[0028]西番莲果浆加工过程中，西番莲原料经机械或者人工切分，分离带籽果浆后，获得分半的西番莲果皮。带籽果浆加工成西番莲果浆。
[0029]将西番莲果皮置于浸提罐中，采用四级逆流热水浸提法进行处理。具体步骤为:用5个浸提罐组成生产线，每个浸提罐中的果皮与生产用水的重量比为1: 8?1: 10，分别浸提3?6min，每罐的果皮在装罐后直到第四次浸提结束时才由罐底排出；而生产用水则在各罐间按逆流方式流动进行浸提，即:当西番莲果皮I装入浸提罐I后，用由浸提罐2分离出来的浸提液D进行浸提处理，此时浸提罐I中的液体是进行第四次浸提而西番莲果皮I是进行第一次浸提，浸提结束后进行固液分离，收集浸提液E作为末级浸提液进行下一个步骤的生产，果皮留在浸提罐I中等待第二次浸提；而浸提罐2和浸提罐3的原有果皮则由分别来自浸提罐3和浸提罐4的浸提液C和B进行浸提处理，浸提罐1、2、3的浸提液温度保持在80°C?100°C ;往浸提罐4中加入80°C?100°C的生产用水A对西番莲果皮IV进行浸提，当浸提罐4的西番莲果皮IV在经3次热水浸提后，注入常温生产用水A进行对西番莲果皮IV进行第四次浸提，同时常温生产用水A起到对西番莲果皮IV进行冷却的作用，第四次浸提结束后进行固液分离，分离得到的液体经加热后作为下一级(即浸提罐3)的浸提液B，分离得到的的果皮V则排出进入下一步骤的分离海绵层的工段。浸提罐5作为预备罐，当浸提罐4在第四次浸提结束后进行固液分离时，浸提罐5装入新一批的西番莲果皮，替换原来浸提罐I的位置，等待进行第一次浸提，使逆流热水浸提得以连续作业。
[0030]研究证明，提高浸提温度和浸提时间都可提高果皮水溶性成分的提取，也利于果皮角质层和海绵层的软化和分离。在提高果皮水溶性活性成分提取率方面，延长时间和浸提次数比提高浸提温度更有效；在促进果皮角质层和海绵层分离方面，提高浸提温度比延长浸提时间更有效。
[0031]100°C下以固液质量比1: 10的热水处理西番莲果皮9min以上已可以较好地进行剥离果皮角质层和果皮海绵层，此时水溶性成分的提取率为2.1 %。按上述热水处理条件，仅将处理时间延长至20min，此时水溶性成分的提取率升至3.2%，但海绵层已出现软烂的现象，海绵层的完整率严重下降。为此，本发明优选了四级逆流提取方法，优化的浸提条件为:每级浸提的固液质量比为1: 8?1: 10,浸提时间为3?6min,浸提温度为80?100°C，优化之后所获得的浸提液质量为每罐果皮质量的7?9倍，果皮水溶性成分提取率为3.3%?4.1 %，果皮角质层易剥离，但海绵层完好不软烂。
[0032]实施例2
[0033]西番莲果原料收购验收后，经清洗、人工切半、挖浆后获得分半的果皮。采用图2所示流程，将西番莲皮各10kg分别装入浸提罐1、2、3、4，向各个浸提罐中加入800kgl00°C的热水，保温浸提3min后进行固液分离，其中，浸提罐4、3、2中的果皮分别浸提3次、2次和I次，得到已分别浸提了 3次、2次和I次和没有浸提的4罐果皮作为逆流提取的最初物料。接着开始逆流提取，在浸提罐4中注入100kg常温生产用水A进行冷却2min，经固液分离得到液体经加热到80°C，即浸提液B，将浸提液B灌入浸提罐3进行80°C保温6min浸提，然后固液分离得浸提液C ;将浸提液C灌入浸提罐2进行保温90°C 5min浸提，然后固液分离的浸提液D ;将浸提液D灌入浸提罐I进行保温100°C 3min浸提，经固液分离后得到900kg浸提液E，经计算，果皮水溶性成分提取率为3.9%。
[0034]实施例3
[0035]浸提液E经双联过滤器粗滤去杂后，用100KD的超滤膜进行超滤，得超滤透过液，在3MP的压力下经二级反渗透设备对超滤透过液进行反渗透处理，浓缩至反渗透截留液中可溶性固形物含量高于20%，分别收集反渗透透过液和红棕色的反渗透截留液。反渗透透过液作为生产用水A进行重复利用，从而减少水资源的消耗；而反渗透截留液则进入下一工段生产。
[0036]在浸提罐4中的果皮经生产用水A冷却，并经固液分离后排出果皮。此时，浸提罐4中果皮的浸提工作全部完成，所排出的即为果皮V，将进入下一级的分离海绵层的工段。在浸提te 4中的果皮完全排出之如，在浸提iil 5中加入新鲜果皮。在果皮V排出后，浸提
5代替浸提罐I开始新的逆流提取过程。
[0037]实施例4
[0038]对于上述所得的反渗透截留液，按反渗透截留液中可溶性固形物质量的10%?20%添加麦芽糊精，溶解均匀后在进口温度180°C，出口温度80°C的条件下进行喷雾干燥，得到黄褐色的西番莲果皮提取物，西番莲果皮提取物含有总酚，花色素和皂苷，富含果皮的各种活性成分，具有较强的抗氧化能力。
[0039]根据西番莲果浆加工企业的需要，可将反渗透截留液按西番莲果浆质量的5%?30%添加到西番莲果浆中，然后通过喷雾干燥或者冷冻干燥等方式加工成富含抗氧化能力的西番莲果粉，且果浆的色、香、味基本不改变，从而提高西番莲果浆或果粉的生物活性，提升产品价值。
[0040]实施例5
[0041]按上述实施例1操作，浸提罐中加入800kg生产用水进行浸提，各罐的浸提温度和时间均为85°C 6min。最后分离得到750kg浸提液E，果皮水溶性成分提取率为4.1 %。经反渗透浓缩后添加0.45kg麦芽糊精，溶解均匀后在进口温度180°C，出口温度80°C的条件下进行喷雾干燥，得到3.87kg黄褐色的西番莲果皮提取物。西番莲果皮提取物干粉中总酚含量和花色素分别为35.7%和21.2%，具有较强的抗氧化能力。
[0042]实施例6
[0043]热处理后的果皮V已膨胀软化，且角质层和海绵层已出现分离现象。将果皮V摊于作业台上，由工人手工分离果皮的角质层和海绵层，收集完整的海绵层，并将角质层和其它不成型的果皮一起收集。
[0044]按上述实施例1操作，得到热处理结束后排出的果皮V IlOkgo将果皮V摊于作业台上，由工人手工分离果皮的角质层和海绵层，收集得到近白色的完整的海绵层果皮66kg，口感清淡软绵无异味。经破碎成颗粒后，以重量份数计，按100份的蜂蜜、100份的西番莲果浆和20份西番莲海绵层果皮的配比混合，然后灌装、真空封盖和95°C 20min杀菌，即可加工成蜂蜜西番莲茶。该产品具有蜂制品特征的同时，还体现了突出的西番莲风味和口感，并通过西番莲海绵层果皮增强了产品的膳食纤维，提高了蜂产品的通便作用。
[0045]实施例7
[0046]按上述实施例1操作，收集到果皮角质层和其它不成型的果皮44kg，采用60°C的热风干燥10小时后得到水分含量为9%的果皮5.8kg。将果皮粉碎后按饲料中玉米粉重量的30%添加，可加工成含西番莲果皮的鸡饲料。
【权利要求】
1.提高西番莲果皮价值的全利用综合加工工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)采用多级逆流热水浸提法对西番莲果皮进行热处理，收集末级浸提液和西番莲热处理果皮； (2)对末级浸提液进行粗滤，获得粗滤液；对粗滤液进行超滤处理，获得超滤透过液；对超滤透过液进行反渗透处理，浓缩至反渗透截留液中可溶性固形物含量高于20%，获得反渗透透过液和反渗透截留液； (3)往步骤(2)获得的反渗透截留液中加入麦芽糊精，搅拌均匀后，进行喷雾干燥处理，获得西番莲果皮提取物；或者将步骤(2)获得的反渗透截留液按西番莲果浆质量的5%?30%添加到西番莲果浆中，然后通过喷雾干燥或者冷冻干燥加工成西番莲果粉； (4)将步骤(I)获得的西番莲热处理果皮分离成角质层果皮和海绵层果皮； (5)对步骤(4)获得的海绵层果皮进行破碎处理，得到海绵层果皮碎粒；将海绵层果皮碎粒与西番莲果浆和蜂蜜复配加工成蜂蜜西番莲茶； (6)将步骤(4)获得的角质层果皮进行干燥处理，获得脱水角质层果皮；对脱水角质层果皮进行粉碎处理，获得脱水角质层果皮粉，利用脱水角质层果皮粉代替部分玉米粉加工成含西番莲果皮的畜禽饲料。
2.如权利要求1所述提高西番莲果皮价值的全利用综合加工体系，其特征在于，步骤(1)所述的多级逆流热水浸提法为四级逆流热水浸提法，其工艺条件为:每级浸提的固液质量比为1: 8?1: 10，每级浸提的浸提时间为3?6min，每级浸提的浸提温度为80?100。。。
3.如权利要求1所述提高西番莲果皮价值的全利用综合加工体系，其特征在于，将反渗透透过液返回步骤(I)作为浸提用水重复利用。
4.如权利要求1所述的提高西番莲果皮价值的全利用综合加工体系，其特征在于，步骤(3)中，所述的麦芽糊精按反渗透截留液中的可溶性固形物质量的10%?20%添加。
5.如权利要求1所述提高西番莲果皮价值的全利用综合加工体系，其特征在于，步骤(3)中，喷雾干燥处理工艺条件为:在进口温度为170?190°C，出口温度70?90°C。
6.如权利要求1所述提高西番莲果皮价值的全利用综合加工体系，其特征在于，步骤(5)中，按重量份数计，所述蜂蜜西番莲茶复配的配方为:100份的蜂蜜、40?100份的西番莲果浆和10?20份西番莲海绵层果皮颗粒。
7.如权利要求1所述提高西番莲果皮价值的全利用综合加工体系，其特征在于，步骤(2)中，所述超滤处理使用的超滤膜的截留分子量为100KD。
8.如权利要求1所述提高西番莲果皮价值的全利用综合加工体系，其特征在于，步骤(6)中，采用50°C?60°C的热风干燥至角质层果皮水分含量低于15%后粉碎，获得脱水角质层果皮粉，按饲料中玉米粉重量的10%?30%添加脱水角质层果皮粉，进行畜禽饲料加工。
9.如权利要求1所述提高西番莲果皮价值的全利用综合加工体系，其特征在于，将步骤(4)获得的海绵层果皮加工成果脯或果酱。
【文档编号】A23L1/064GK104305055SQ201410623766
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】滕建文, 韦保耀, 黄丽, 周葵 申请人:广西大学