本发明主要属于食品加工技术领域，具体涉及一种高酸果汁电解脱酸的装置及方法。
背景技术：
常见的果汁有山楂汁、橙汁、柠檬汁、沙棘汁、杨梅汁、蓝莓汁、梨汁、苹果汁等，果汁中含有丰富的营养物质，如类胡萝卜素、维生素、糖分和膳食纤维、矿物质等，果汁是世界上贸易量较大的食品。通常通过物理机械方法将水果压榨而得到果汁；果汁中的糖、酸含量及糖酸比是决定果汁风味、品质的重要指标，但是许多水果因其有机酸含量较高，严重影响果汁的口感，因此，降酸是提高果汁品质的关键之一。
不同水果所含有机酸的种类不同，如柠檬、柑橘等所含的有机酸主要是柠檬酸，苹果中主要为苹果酸，而酿造葡萄酒或葡萄汁中主要为酒石酸。
目前国内外对果汁降酸的方法主要有化学降酸法、物理降酸法和生物降酸法。其中，化学降酸法是利用加入的碱性化学试剂和果汁中的酸发生中和反应，化学降酸法虽然具有操作简单易行、降酸效果明显的优点，但是化学反应会影响口感和果汁的色泽，同时碱性化学试剂的引入可能会造成果汁失光、浑浊等不稳定现象。物理降酸法包括冷冻降酸法、离子交换树脂法和电渗析法，所述冷冻降酸法主要适用于葡萄酒的广泛使用，而所述离子交换树脂法存在树脂中有机物溶出、树脂表面有微生物增值、树脂再生过程麻烦等缺点。生物降酸法主要适用于果酒（如葡萄酒）的降酸。
其中，电渗析法具有能耗低、操作简单，易于实现机械化、自动化等优点；但是在运作过程中，容易形成浓度极差而产生结垢，所以在目前的技术领域中，普遍认为电渗析法不适用于高酸果汁的降酸过程。并且，现有研究表明，果汁中的黄铜等物质具有负电荷，能够与阳膜上的活性集团氨基牢固结合，所以会导致阳膜中毒而失活；因此本领域技术人员普遍认为高酸果汁的降酸处理不适宜采用阳膜。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供一种高酸果汁电解脱酸的装置及方法，所述脱酸的装置中设置筛网，能够避免果汁中的大分子有机质及果肉直接接触阴膜或阳膜，能够有效避免阳膜或阴膜表面结垢；并且，在所述脱酸方法中应用阴离子表面活性剂对阳膜进行处理，从而避免阳膜电解过程产生中毒反应。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种果汁电解脱酸的装置，所述装置用于通过电解对高酸果汁进行降酸；所述装置包括电解池、分别设置在所述电解池两端的阳极和阴极、在所述电解池内从所述阳极到所述阴极方向依次设置多组阴阳膜；在每组阴阳膜中，从阳极到阴极方向依次包括一阳膜和一阴膜；并且从阳极到阴极方向，相邻的阴膜和所述阳膜之间所界定的空间为果汁降酸室；通电后使待降酸的果汁流经所述果汁降酸室，以实现高酸果汁的脱酸；在脱酸过程中，控制电解压力以及果汁流经所述果汁降酸室的流速；所述阴阳膜的组数为2-20组。
进一步地，在所述果汁降酸室的一侧设置一果汁出口，另一侧设置一果汁入口，所述果汁出口和所述果汁入口均设置在所述电解池的池壁上，所述果汁出口处设置一第一阀门，所述果汁入口处设置一第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门用于控制果汁流经所述果汁降酸室的流速。
进一步地，在所述果汁降酸室内设置用于减缓所述阴膜和所述阳膜产生结垢的第一筛网和第二筛网；所述第一筛网和所述第二筛网的筛孔为300-800目。
进一步地，所述第一筛网和所述第二筛网与一振动装置连接，所述振动装置用于使所述第一筛网和所述第二筛网做往复振动。
进一步地，当所述阴阳膜的组数为2组时，从所述阳极到所述阴极方向依次设置的阴阳膜分别为第一阳膜、第一阴膜、第二阳膜和第二阴膜；所述第一阴膜和第二阳膜之间所界定的空间为所述果汁降酸室。
进一步地，所述第一筛网设置在所述阳膜相对于所述阴膜的一侧，所述第二筛网设置在所述阴膜相对于所述阳膜的一侧；所述第一筛网与所述第二阳膜以及所述第二筛网与所述第一阴膜之间的距离不小于0.5cm。
进一步地，所述阳极和所述第一阳膜之间界定形成阳极室，所述阴极和所述第二阴膜之间界定形成阴极室，所述第一筛网和所述第二筛网之间界定形成果汁流通电解室；所述第二筛网和所述第一阴膜共同界定形成第一空间，所述第一筛网与所述第二阳膜界定形成第二空间。
一种高酸果汁电解脱酸的方法，所述方法应用所述装置，所述方法通过电解对高酸果汁进行降酸；在开始电解前，利用表面活性剂对电解装置中的阳膜进行预处理，并且通过在果汁降酸室中设置筛网以减缓所述阴膜和所述阳膜产生结垢。
进一步地，所述方法包括以下步骤：
（1）利用表面活性剂对所述第二阳膜进行预处理：选用阴离子表面活性剂，在不通电的条件下，将所述阴离子表面活性剂注入所述第二空间，以使阴离子表面活性剂与阳膜接触，对阳膜接触处理10-20min后，用去离子水冲洗清洗2-4遍；
（2）打开所述第二阀门，关闭所述第一阀门，在所述阳极室和所述阴极室内均注入去离子水；在所述果汁流通电解室5-2内部注入待降酸果汁；
（3）电解：接通电源开始电解，果汁从所述果汁入口流入所述果汁流通电解室后，被电解后，经由所述果汁出口流出；电解过程中，打开所述第一阀门和所述第二阀门，通过所述第一阀门和所述第二阀门控制果汁流速，所述电解的具体条件为：所述电解电压为10-80v，果汁流速为1-2l/min；并且在电解过程中，控制所述振动装置持续工作；
（4）当电解时间累计10-15h后，更换所述第一筛网和所述第二筛网，并倒换电极以消除和减轻结垢。
进一步地，所述方法还包括以下步骤：电解完成后，在所述果汁流通电解中加入稀盐酸，进行电解，以清除附着在阳膜外围的阴离子表面活性剂，使离子膜活化。
本发明的有益技术效果：
（1）本发明所述脱酸的装置中设置第一筛网和第二筛网，能够避免果汁中的大分子有机质及果肉直接接触阴膜或阳膜，能够有效避免阳膜或阴膜表面结垢；并且，通过将所述第一筛网和所述第二筛网与振动装置连接，能够避免果汁中的果肉堵塞筛网网孔，从而有效保证电解持续有效地进行；
（2）在本申请所述脱酸方法中，在电解前使用阴离子表面活性剂对阳膜预处理，由于所选表面活性剂均为阴离子表面活性剂，可以同阳膜上的离子通道外围有一定的键合，在不影响离子透过的情况下，可以防止果汁中带负电的黄酮类物质同阳膜的键合，防止脱酸过程中阳膜的中毒。
（3）将高酸果汁经过本发明所述脱酸的装置处理后，在阳极室能够收集得到柠檬酸、苹果酸或酒石酸等副产物。
（4）通过电解的得到降低果汁中的有机酸，能够通过控制电解条件使最终获得的果汁的酸度标准化，进而保证了工业化产品品质的统一稳定。
（5）本发明所述装置中设置的第一筛网和第二筛网，能够在电解的过程中截留果胶、纤维素、木质素以及多糖等大分子物质，避免了这些大分子物质在阴膜或阳膜上产生结垢；同时鉴于筛网采用普通过滤材质制备，并不会截留有机酸根离子，并不会影响电解的效果。
附图说明
图1为本发明实施例1所述一种高酸果汁电解脱酸的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
一种果汁电解脱酸的装置，如图1所示，所述装置用于通过电解对高酸果汁进行降酸；所述装置包括电解池、分别设置在所述电解池两端的阳极1和阴极2、在所述电解池内从所述阳极1到所述阴极2方向依次设置多组阴阳膜；在每组阴阳膜中，从阳极到阴极方向依次包括一阳膜和一阴膜；并且从阳极到阴极方向，相邻的阴膜和所述阳膜之间所界定的空间为果汁降酸室；通电后使待降酸的果汁流经所述果汁降酸室，以实现高酸果汁的脱酸；在脱酸过程中，控制电解压力以及果汁流经所述果汁降酸室的流速；所述阴阳膜的组数为2-20组（在本实施例中所述阴阳膜的组数为2组）。
在所述果汁降酸室的一侧设置一果汁出口6，另一侧设置一果汁入口7，所述果汁出口6和所述果汁入口7均设置在所述电解池的池壁上，所述果汁出口处设置一第一阀门8，所述果汁入口处设置一第二阀门9，所述第一阀门8和所述第二阀门9用于控制果汁流经所述果汁降酸室的流速。
在所述果汁降酸室5内设置用于减缓所述阴膜和所述阳膜产生结垢的第一筛网10和第二筛网11；所述第一筛网10和所述第二筛网11的筛孔为300-800目。
所述第一筛网10和所述第二筛网11与一振动装置连接，所述振动装置用于使所述第一筛网10和所述第二筛网11做往复振动。
在本实施例中，所述阴阳膜的组数为2组，从所述阳极1到所述阴极2方向依次设置的阴阳膜分别为第一阳膜4-1、第一阴膜3-1、第二阳膜4-2和第二阴膜3-2；所述第一阴膜3-1和第二阳膜4-2之间所界定的空间为所述果汁降酸室5。
所述第一筛网10设置在所述阳膜4-2相对于所述阴膜3-1的一侧，所述第二筛网11设置在所述阴膜3-1相对于所述阳膜4-2的一侧；所述第一筛网10与所述第二阳膜4-2以及所述第二筛网11与所述第一阴膜3-1之间的距离不小于0.5cm。
所述阳极1和所述第一阳膜4-1之间界定形成阳极室12，所述阴极2和所述第二阴膜3-2之间界定形成阴极室13，所述第一筛网10和所述第二筛网11之间界定形成果汁流通电解室5-2；所述第二筛网11和所述第一阴膜3-1共同界定形成第一空间5-1，所述第一筛网10与所述第二阳膜4-2界定形成第二空间5-3。
在本实施例中，所述电解池的长度为0.3-1.5m；宽度为0.3-0.9m；所述果汁降酸室的长度为0.2-0.5m。
实施例2
一种高酸果汁电解脱酸的方法，所述方法应用实施例1所述装置进行电解脱酸；所述方法通过电解对高酸果汁进行降酸；在开始电解前，利用表面活性剂对电解装置中的阳膜进行预处理以减缓阳膜的中毒，并且通过在果汁降酸室中设置筛网以减缓所述阴膜和所述阳膜产生结垢。
所述方法包括以下步骤：
（1）利用表面活性剂对所述第二阳膜进行预处理：选用阴离子表面活性剂，在不通电的条件下，将所述阴离子表面活性剂注入所述第二空间，以使阴离子表面活性剂与阳膜接触，对阳膜接触处理10-20min后，用去离子水冲洗清洗2-4遍；
其中，所选用的阴离子表面活性剂必须为无毒，可以选用仲烷基磺酸钠、n-月桂酰肌胺酸钠，但是并不限制于上述两种物质。经过阴离子表面活性剂处理后的阳膜表面的一部分氨基与所述阴离子表面活性剂结合，在电解开始时，所述阴离子表面活性剂能够通过电荷互斥的作用避免果汁中黄酮类带负电荷的物质与阳膜中氨基结合，从而防止了电解脱酸过程中阳膜中毒失活。
其中，仲烷基磺酸钠为绿色表面活性剂，通常被应用于香波、餐洗等洗涤剂（含量60%）；
n-月桂酰肌胺酸钠也为为绿色表面活性剂，通常被应用与香波、婴儿香波、浴液、洗面奶，剔须膏和牙膏中。
（2）打开所述第二阀门，关闭所述第一阀门，在所述阳极室和所述阴极室内均注入去离子水；在所述果汁流通电解室5-2内部注入待降酸果汁；
（3）电解：接通电源开始电解，果汁从所述果汁入口流入所述果汁流通电解室后，被电解后，经由所述果汁出口流出；电解过程中，打开所述第一阀门和所述第二阀门，通过所述第一阀门和所述第二阀门控制果汁流速，所述电解的具体条件为：所述电解电压为10-80v，果汁流速为1-2l/min；并且在电解过程中，控制所述振动装置持续工作；
（4）当电解时间累计10-15h后，更换所述第一筛网和所述第二筛网，并倒换电极以消除和减轻结垢。
所述方法还包括以下步骤：电解完成后，在所述果汁流通电解中加入稀盐酸，进行电解，以清除附着在阳膜外围的阴离子表面活性剂，使离子膜活化。