果蔬汁饮料生产的5个主要设备

2023-12-05 百科知识版权反馈

【摘要】：榨汁是果蔬饮料生产的重要环节，其方法随果蔬结构、果蔬汁存在的部位及其组织性质不同而变化。目前，在果蔬汁加工工业中广泛应用的浓缩设备是多效降膜式浓缩设备。

5.3　果蔬汁饮料生产主要设备

在果蔬汁饮料生产中，需要对原料进行清洗、分选、去杂、榨汁、打浆、离心、脱气、均质、浓缩等处理，所用到的主要生产设备包括打浆机、榨汁机、过滤机、胶体磨、高压均质机、真空脱气机、浓缩设备、杀菌设备、灌装设备等。

(1)打浆机　打浆机是通过粉碎打浆作用把果蔬中的核、种子、皮和其他不可食部分去除的设备，常见的有卧式和立式两种。其工作原理如下:打浆时，果蔬从料斗进入后经螺旋推进器推进，在刮板的作用下破碎，在圆筒中作螺旋移动，使果蔬既受到离心力的作用，又受到轴向推力的作用，沿筛筒从右向左朝出渣口移动，这个复合运动的结果，使物料移动轨迹是一条螺旋线，刮板旋转时使物料获得离心力而抛向筛筒内壁，果蔬在刮板与筛筒产生相对运动的过程中因受到离心力以及揉搓作用而被擦碎。果浆经圆筒筛孔由出浆口排出，渣由出渣口排出。

(2)榨汁机　是利用压力把固态物料中所含的液体压榨出来的固液分离机械。榨汁是果蔬饮料生产的重要环节，其方法随果蔬结构、果蔬汁存在的部位及其组织性质不同而变化。根据施加的机械力的方式，将榨汁机分为螺旋式榨汁机、锥盘式榨汁机、辊筒式榨汁机、活塞式榨汁机和离心式榨汁机。

螺旋式榨汁机　是一种使用较为广泛的连续式榨汁机，具有结构简单、体积小、出汁率高、操作方便等特点，常用于水果榨汁和油料榨汁。螺旋式榨汁机主要由螺杆、顶锥、料斗、圆筒筛、离合器、传动装置、汁液收集器及机架组成。螺旋做成锥形，且螺旋距逐渐变小与筛筒的间隙也逐渐变窄。螺旋在筛筒中旋转，使水果受到挤压，挤压力可达1.2 MPa。汁液从筛孔中流出。螺旋与筛筒之间的容积变化决定榨汁机的压缩比。压缩比大，则果蔬的出汁率高。

(3)过滤机　常用的过滤设备是板框压滤机和硅藻土过滤机等设备，参看本书第4章碳酸饮料。

(4)均质设备

图5.1　立式胶体磨工作原理

1)胶体磨　是一种磨制胶体或近似胶体物料的超微粉碎、均质机械。按结构和安装方式不同可分为立式和卧式两种。下面以立式胶体磨为例介绍其基本工作原理。如图5.1所示，由电动机通过皮带传动带动转齿(或称为转子)与相配的定齿(或称为定子)作相对的高速旋转，被加工物料通过本身的重力或外部压力(可由泵产生)加压产生向下的螺旋冲击力，透过定齿、转齿之间的间隙(间隙大小可调)时受到强大的剪切力、摩擦力、高频振动等物理作用，使物料被有效地乳化、分散和粉碎，达到物料超细粉碎及乳化的效果。

2)高压均质机　是一种特殊的高压泵，从结构上可分成使料液产生高压能量的高压泵及产生均质效应的均质阀两大部分。高压泵是高压均质机的重要组成部分，是使料液具有足够静压能的关键，常用的料液均质压力为25～40MPa，其工作原理如下:利用高压泵产生的高压作用，使料液通过均质阀狭窄的缝隙(一般不超过0.1mm)，因流速高达200～300m/s，料液受到缝隙的强大剪切作用，料液中的脂肪球或其他大粒子与机件发生高速撞击，受到巨大的撞击作用，高速料液在通过缝隙时产生的空穴作用。三种力的协同作用使料液中大直径的颗粒迅速破裂为1μm左右的微粒，从而使料液达到均质的目的。

(5)真空脱气机　工作原理如下:利用气体在液体内的溶解度与该气体在液面的分压成正比的原理，当液面上方的压力逐渐降低时，溶解在果蔬汁中的气体不断逸出，直至降低至果蔬汁的蒸汽压时，达到平衡状态，这时所有的气体被脱除。(www.chuimin.cn)

(6)浓缩设备　浓缩是果蔬汁和蛋白饮料生产中的一个关键环节，由于原料本身所含热敏性物质很多，所以常用能最大程度保存营养成分和芳香物质以及不使产品变色的真空浓缩设备、冷冻浓缩设备和反渗透浓缩设备进行浓缩操作。真空浓缩设备是果蔬汁浓缩最重要和使用最广泛的设备，其形式很多。按照加热蒸汽被利用的次数可分为单效浓缩装置和多效浓缩装置;按照加热器结构形式可分为中央循环管式蒸发器、盘管式蒸发器、升膜式蒸发器、降膜式蒸发器、片式(板式)蒸发器、刮板式蒸发器和离心式薄膜蒸发器。

强制循环式浓缩是在循环管式蒸发器中或带搅拌浓缩锅中利用泵和搅拌桨机械地强迫果蔬汁循环，这种浓缩方式能耗相当高，循环效果差，蒸发能力小，果蔬汁在蒸发器内的停留时间较长。

薄膜式浓缩是果蔬汁浓缩设备的加热管内壁成膜状流动。升膜式浓缩时，果蔬汁从加热器底部进入管内，经加热蒸汽加热沸腾迅速汽化，所产生的二次蒸汽高速上升带动果蔬汁沿管内壁成膜状上升不断被加热蒸发。降膜式浓缩时，果蔬汁由加热器顶部进入，经料液分步器均匀地分布于管道中，在重力作用下，以薄膜形式沿管壁自上向下流动而得到蒸发浓缩。薄膜式浓缩传热效率高，果蔬受热时间短，浓缩度高，尤其适用于浓缩黏稠度高的果蔬汁。目前，在果蔬汁加工工业中广泛应用的浓缩设备是多效降膜式浓缩设备。图5.2是降膜式单效浓缩装置的结构示意图。

离心薄膜蒸发浓缩也是一种薄膜式浓缩。它是利用离心力代替传统的二次蒸汽的拖曳力，有效地提高了传热系数和生产能力，可获得高浓度制品。果蔬汁进入旋转的锥体加热表面，在离心力作用下迅速展开成0.1mm厚的液膜，瞬间蒸发浓缩。这种膜浓缩方式比一般升膜式和降膜式加热时间短，产品浓缩度更高。图5.3是离心式薄膜蒸发器的结构示意图。

图5.2　降膜式单效浓缩装置

图5.3　离心式薄膜蒸发器

(7)杀菌设备　饮料类的杀菌常采用传统的热杀菌，杀菌设备有直接式和间接式之分。直接式是以蒸汽直接喷入物料进行杀菌，如真空瞬时加热灭菌装置和注入式瞬时加热灭菌装置。间接式是用板、管换热器对饮料进行热交换杀菌，如各种形式的列管式热交换器、片式热交换杀菌器、套管式超高温杀菌设备和智能型超高温灭菌机。对于罐装饮料及瓶装饮料等有包装容器的饮料，根据杀菌温度不同其杀菌设备常分为常压杀菌设备和加压杀菌设备。也有采用电磁波进行杀菌的物理杀菌设备，如微波杀菌装置等。

(8)灌装设备　饮料灌装除了可采用与碳酸饮料类似的灌装设备外，近年来出现的无菌灌装设备也被广泛采纳。无菌灌装是产品和包装材料先分别接受消毒，然后再无菌条件下进行装填。这种新的灌装方式比以往的灌装方式的独特之处在于采用这种方式保存的食品不但能有较长的储存期限，同时品质也得到了提高。常用的无菌包装设备有:①卷材纸盒无菌包装设备，典型的是瑞典利乐公司TetraBrick无菌灌装系统的LTBA系列;②纸盒预制无菌包装设备，典型的是德国Combibloc的FFS设备;③无菌瓶装设备;④箱中衬袋无菌大包装设备等。

果蔬汁饮料生产的5个主要设备

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