本发明属于农产品深加工和食品领域，涉及一种利用橙皮果胶超滤透过液生产甜橙风味果醋饮料的方法。
背景技术：
果胶是一种天然高分子化合物，属于多聚半乳糖醛酸，是安全的胶凝剂和增稠剂，并具有保湿吸脂防紫外线的功效，主要从水果加工形成的果渣和果皮中提取。果胶广泛应用于食品和日化工业，全球市场规模达5万吨/年，我国的装置规模约为1万吨/年。我国是世界最大的柑橘类水果生产国，其中甜橙产量已达700万吨。橙皮是甜橙加工的主要副产物，橙皮中的果胶含量可达20～30％，远高于其它水果皮。尽管从橙皮中提取果胶在我国已实现工业化生产，但传统的酸提醇沉法生产1吨果胶，需要消耗乙醇6-7吨，排放废水数百吨。随着分离技术的发展，利用超滤膜将高分子量的果胶分子截留，而将其它分子量较小的物质分离，大大提高了果胶的纯度，并能在不发生相变的条件下将果胶提取液浓缩，结合干燥技术即可获得果胶产品(中国专利申请号201610120722.x)，可避免使用乙醇沉淀，极大地降低了果胶生产成本。但是，超滤分离形成了大量的超滤透过液和洗杂透过液，并不能使果胶生产废水排放大幅降低，随着环保意识的提高，巨大的废水排放量已经给果胶生产企业带来了高昂的处理成本压力和发展限制。值得注意的是，果胶超滤分离过程中获得超滤透过液为橙黄色透明液体，不但具有甜橙所特有的香气(萜类、醛类、酯类等挥发油)，液体中还含有从橙皮中释放到提取液中的氨基酸、维生素(维生素c、胡萝卜素、尼克酸、核黄素等)、天然色素(多酚)、糖类(果糖、葡萄糖、半乳糖及低聚糖)、黄酮(橙皮苷、柚皮芸香甙、柚皮甙等)、萜类(柠檬苦素等)、有机酸(柠檬酸、半乳糖醛酸)及微量元素(铁、锰、锌、铜、硒)，具有一定的保健与营养功效，目前尚未得到利用，直接排放既浪费资源又污染环境。
近年来，随着生活水平的提高，富含有机酸、黄酮和多种维生素的果醋饮品作为健康饮料已经逐渐被我国消费者接受，据统计2015年我国果醋饮料的市场规模已经达到34亿元，消费果醋饮料15.5万吨，年增长率超过10％。目前，果醋饮料产品正在从传统的苹果醋饮料向其它水果醋饮料拓展，柑橘类水果因其独特风味和口感已成为新的果醋产品开放对象，例如，专利201510307519.9公布了一种香橙风味胡柚果醋饮料及其制备工艺，而专利200910186721.5公布了一种脐橙果醋饮料的酿制方法，但是这些专利方法均是以果汁或果肉为原料制备果醋饮料，并未利用丰富而廉价的果皮资源。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用橙皮果胶超滤透过液生产甜橙风味果醋饮料及果胶分离过程水回收利用的方法。同时本方法可直接用于柑橘皮、柠檬皮及柚皮来源的果胶超滤透过液生产相应风味果醋饮料及其果胶分离过程水的回收利用。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种利用橙皮果胶超滤透过液生产甜橙风味果醋饮料的方法，包括以下步骤：
(1)微滤处理：将橙皮提取液进行微滤处理，得到微滤透过液；
(2)超滤浓缩处理：将步骤(1)中得到的微滤透过液进行超滤浓缩处理；当所述微滤透过液浓缩得到超滤浓缩液；浓缩过程的同时收集超滤透过液；
(3)超滤洗杂浓缩：将步骤(2)中获得超滤浓缩液补水超滤洗杂，至超滤浓缩液无明显色泽时停止超滤洗杂，得到洗杂后的浓缩液，将其输送果胶成品工段，洗杂过程的同时收集洗杂透过液；
(4)纳滤浓缩：将步骤(2)中获得的超滤透过液经纳滤得到纳滤浓缩液，浓缩过程的同时收集纳滤透过液；
(5)果醋发酵调配：将步骤(4)中得到的纳滤浓缩液调节ph值，加入柚苷酶脱苦，得到发酵前液；将所述发酵前液中随后加入食用酒精，接入醋酸菌进行果醋发酵，发酵结束后得到的果醋发酵液经陶瓷膜澄清后收集透过陶瓷膜的澄清液得到果醋澄清液，所述果醋澄清液经调配并灌装后即得甜橙风味果醋饮料。
所述利用橙皮果胶超滤透过液生产甜橙风味果醋饮料的方法还包括步骤(6)：透过液的回收利用：将步骤(3)中所述的洗杂透过液与步骤(4)中所述的纳滤透过液中的合并后经80～100目过滤器过滤后用于替代橙皮果胶提取中所使用的去离子水。
步骤(1)中，所述微滤透过液的ph用质量百分比30～98％的硫酸或质量百分比20～37％的盐酸调节至1.5～2.0。
步骤(2)中，所述超滤浓缩处理的工艺条件为：浓缩至原体积1/10～1/15时停止浓缩，超滤膜截留分子量为5000～10000道尔顿，操作压力为0.5～1.0mpa，操作温度为20～30℃。
步骤(3)中，所述补水为补去离子水，每次补水体积为超滤浓缩液的3倍，当浓缩液体积降至初始体积时，继续补水进行洗杂。
步骤(4)中，所述纳滤浓缩处理的工艺条件为：纳滤膜截留分子量为120～200道尔顿，操作压力为1.5～2.0mpa，操作温度为20～30℃，浓缩至原体积的1/3～1/10时停止浓缩。
步骤(5)中，所述调节ph值的方法为：将步骤(4)中得到的纳滤浓缩液投入发酵罐中，采用5～10％的氢氧化钠水溶液将其ph调节至ph4.5～5.0；所述加入柚苷酶脱苦的方法为：加入调节好ph值后的液体的总质量的0.01～0.03％质量百分比的柚苷酶，在30～32℃下搅拌处理3～4h，所述柚苷酶为食品级，酶活为5～20万u/g。
步骤(5)中，所述的果醋发酵条件为：发酵温度30～32℃，醋酸菌种子液的接种量与所述发酵前液的体积比为8～10％；加入食用酒精使料液中的酒精度达到8～10％v/v，发酵的通气量为0.1～0.15vvm，当发酵至残留酒精度降至0.5％v/v时，发酵结束。所述醋酸菌为巴氏醋酸杆菌(acetobacterpasteurianus)沪酿1.01醋酸菌。
步骤(5)中，所述陶瓷膜澄清的条件为：所述陶瓷膜为孔径为0.15～0.22um的微滤膜，所述陶瓷膜澄清的操作压力为0.5～1.0mpa，操作温度为20～30℃。
步骤(5)中所述调配与灌装方法为：将所述果醋澄清液用离子水稀释至醋酸含量4～5g/l，并添加柠檬酸钠1～2g/l、苹果酸0.5～1g/l、果葡糖浆30～50g/l、维生素c0.2～0.5g/l，在经过蒸汽消毒处理后的无菌混合釜内高速搅拌混合30～60min后的果醋饮料经过100～150目过滤器过滤，进行无菌灌装；灌装后的果醋饮料采用喷淋隧道在80～85℃下保温30～35min灭菌后即可获得成品。
本发明中所使用的橙皮果胶提取液是通过酸法从橙皮中获得，并经过固液分离，去除了果皮残渣。果胶的酸法提取工艺参见：酸解醇沉法提取柑橘皮果胶工艺的优化，北方园艺，2012，01，54-57。
有益效果：与现有技术相比，本发明工艺简单，条件温和，在大幅减少废水排放的同时可以生产出果醋饮料，既避免了超滤过程中可溶性的功效成分、营养物质和微量元素的流失，又提高了橙皮原料的利用率，可大幅降低橙皮果胶的制备成本，具有显著经济和环境效益。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明中v/v表示体积比。
实施例1
将经过微滤澄清处理的橙皮果胶提取液进行超滤浓缩处理，超滤膜截留分子量为10000道尔顿，操作压力为0.8mpa，操作温度为30℃，收集超滤透过液，当果胶提取液浓缩至原体积1/10时，停止收集超滤透过液。向超滤浓缩液中补水进行超滤洗杂分离，收集洗杂透过液，至超滤浓缩液无明显色泽时停止超滤。
对获得的超滤透过液进行纳滤浓缩，纳滤膜截留分子量为120道尔顿，操作压力为2.0mpa，操作温度为30℃，浓缩至原体积的1/5，停止浓缩；
得到的纳滤浓缩液投入发酵罐中，采用5～10％的氢氧化钠水溶液将浓缩液调节至ph4.5，加入0.01％质量百分比的柚苷酶30℃下搅拌处理4h。使用的柚苷酶为食品级，酶活为5～20万u/g。随后向浓缩液中加入食用酒精使初始酒精度为10％(v/v)，醋酸菌种子液的接种量为9％(v/v)，果醋发酵温度控制在32℃，通气量为0.1vvm，发酵至70h时，残留酒精度降至0.5％(v/v)，发酵结束。所述醋酸菌为巴氏醋酸杆菌(acetobacterpasteurianus)沪酿1.01醋酸菌。发酵液使用孔径为0.15um的陶瓷微滤膜澄清，操作压力为0.8mpa，操作温度为30℃，将澄清后的果醋液用离子水稀释至醋酸含量4g/l，并添加1g/l柠檬酸钠、1g/l苹果酸、30g/l果葡糖浆和0.2g/l维生素c，高速搅拌混合60min后经无菌灌装，采用喷淋隧道在85℃下保温30min灭菌后，即可获得甜橙风味果醋饮料成品。
实施例2
将经过微滤澄清处理的橙皮果胶提取液进行超滤浓缩处理，超滤膜截留分子量为8000道尔顿，操作压力为1.0mpa，操作温度为25℃，收集超滤透过液，当果胶提取液浓缩至原体积1/15时，停止收集超滤透过液。向超滤浓缩液中补水进行超滤洗杂分离，收集洗杂透过液，至超滤浓缩液无明显色泽时停止超滤。对获得的超滤透过液进行纳滤浓缩，纳滤膜截留分子量为150道尔顿，操作压力为1.8mpa，操作温度为25℃，浓缩至原体积的1/3，停止浓缩，添加氢氧化钠将浓缩液调节至ph5.0，加入0.03％柚苷酶30℃下搅拌处理3h。随后向浓缩液中加入食用酒精使初始酒精度为8％(v/v)，醋酸菌种子液的接种量为9％(v/v)，果醋发酵温度控制在31℃，通气量为0.15vvm，发酵至56h时，残留酒精度降至0.5％(v/v)，发酵结束。发酵液使用孔径为0.22um的陶瓷微滤膜澄清，操作压力为0.5mpa，操作温度为25℃，将澄清后的果醋液用离子水稀释至醋酸含量5g/l，并添加2g/l柠檬酸钠、1g/l苹果酸、40g/l果葡糖浆和0.3g/l维生素c，高速搅拌混合30min后经无菌灌装，采用喷淋隧道在80℃下保温35min灭菌后，即可获得甜橙风味果醋饮料成品。
实施例3
将经过微滤澄清处理的橙皮果胶提取液进行超滤浓缩处理，超滤膜截留分子量为5000道尔顿，操作压力为0.5mpa，操作温度为20℃，收集超滤透过液，当果胶提取液浓缩至原体积1/12时，停止收集超滤透过液。向超滤浓缩液中补水进行超滤洗杂分离，收集洗杂透过液，至超滤浓缩液无明显色泽时停止超滤。对获得的超滤透过液进行纳滤浓缩，纳滤膜截留分子量为200道尔顿，操作压力为1.5mpa，操作温度为20℃，浓缩至原体积的1/4，停止浓缩，添加10％的氢氧化钠水溶液将浓缩液调节至ph4.8，加入0.02％柚苷酶32℃下搅拌处理4h。随后向浓缩液中加入食用酒精使初始酒精度为9％(v/v)，醋酸菌种子液的接种量为8％(v/v)，果醋发酵温度控制在30℃，通气量为0.12vvm，发酵至65h时，残留酒精度降至0.5％(v/v)，发酵结束。发酵液使用孔径为0.22um的陶瓷微滤膜澄清，操作压力为1.0mpa，操作温度为20℃，将澄清后的果醋液用离子水稀释至醋酸含量4.5g/l，并添加1.5g/l柠檬酸钠、0.5g/l苹果酸、35g/l果葡糖浆和0.5g/l维生素c，高速搅拌混合45min后经无菌灌装，采用喷淋隧道在85℃下保温30min灭菌后，即可获得甜橙风味果醋饮料成品。
实施例4
将实例1中产生的纳滤透过液与洗杂透过液合并后经100目过滤器过滤，用于替代去离子水用于橙皮果胶的提取。提取果胶时，将溶液ph用硫酸调节至ph1.8，其果胶提取率为10.3％，而相同条件下用去离子水提取，对果胶的提取率为9.7％。
实施例5
将实例2中产生的纳滤透过液与洗杂透过液合并后经100目过滤器过滤，用于替代去离子水用于橙皮果胶的提取。提取果胶时，将溶液ph用盐酸调节至ph1.5，其果胶提取率为9.8％，而相同条件下用去离子水提取，对果胶的提取率为9.4％。
实施例6
将实例3中产生的纳滤透过液与洗杂透过液合并后经100目过滤器过滤，用于替代去离子水用于橙皮果胶的提取。提取果胶时，将溶液ph用盐酸调节至ph1.7，其果胶提取率为10.8％，而相同条件下用去离子水提取，对果胶的提取率为11.2％。