聚砜平板超滤膜在刺五加茶饮料澄清中的应用
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收稿日期:2003-05-081作者简介:张东杰(1966-),男,副教授.研究方向:农产品加工和功能食品.
聚砜平板超滤膜在刺五加茶饮料澄清中的应用
张东杰1,刘妍妍1,郑海霞2(11黑龙江八一农垦大学食品学院,黑龙江密山158308;21哈尔滨多利来食品原料制造公司,黑龙江哈尔滨150072)摘 要:选用截留相对分子质量为50000、100000u(原子质量单位)的聚砜(PS)平板实验用超滤膜对自行研制的刺五加茶饮料进行澄清稳定性试验,在011MPa工作压力下100000u超滤膜通量可在一定时间内稳定在1000mLΠmin,且衰减量较小,透光率可达90%,超滤后茶多酚、咖啡因的含量略有减少,可以达到566mgΠL、75mgΠL,保存率达到95%,清亮度明显提高,色泽风味略淡,可采取配料时增加预值的办法解决.结果表明截面相对分子质量为100000u的超滤膜对刺五加茶饮料的澄清稳定作用比较理想.
关键词:超滤;刺五加茶饮料;澄清;稳定性中图分类号:TS272 文献标识码:B 文章编号:1672-0946(2003)06-0711-03
StudyonapplicationofPSplateformultra2filtrationmembraneinclarificatinacanthopanaxsenticocusteabeverage
ZHANGDong2jie1,LIUYan2yan1,ZHENGHai2xia2(11SchoolofFoodStaff,HeilongjiangAugustFirstAgricultureReclamationUniversity,Mishan158308,China;
21HarbinDuolilaiFoodMaterialsProductsCompany,Harbin150072,China)
Abstract:DevelopedtheclarificationandthestabilityexperimentsonAcanthopanaxsenticocusteabeveragebythePSultra2filtrationmembrane,whichdammolecularweightwere100000uand50000urespectively1Thefluxof100000uultra2filtrationmembraneissteadyin30mLΠminforafixedperiodoftimeundertheworkingpressureof011MPa,itsdecayingamountwassmallerandthetransmittancycouldbeupto90%1Afterultra2filtrationthecontentofthecaffeineandteapolyphenolslightlyreduced,butcouldbe566mLΠLand75mLΠL,Theconservancyratereached95%,aswellastransparencydegreeobviouslyimproved,thecolorandtheflavorwereslightlylight1Themethodofincreasingexpectedvaluecanbeadoptedtosolvetheseproblems1Theresultindicatedthattheroleoftheultra2filtrationmembranewith100000udammolecularweightwasveryeffectiveintheclarificationandthestabilityofAcanthopanaxsenticocusteabev2erage1Keyword:ultra2filtration;acanthopanaxsenticocusteabeverage;clarification;stability
现代科学研究表明,茶叶中含有有机化合物达450多种,无机矿物质15种以上,其中主要有茶多酚及咖啡因等生物活性成分,还含有氨基酸、芳香物质、维生素、微量元素、色素、有机酸等有效成分,也含有果胶、多糖、蛋白质等大分子物质[1].长期饮
茶能强身健体、抗衰老、抗疲劳.茶饮料作为包装食品在我国开发得较晚,而在美国、日本、台湾等地已经成为饮业的巨头.刺五加是我国医药宝库中的重
第19卷第6期2003年12月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版)JournalofHarbinUniversityofCommerceNaturalSciencesEdition Vol.19No.6Dec.2003要资源,具有很好的调节血脂、益神、抗氧化等功效,与优质茶合理配伍,将它们的有效成分合理提取,可制得营养功效及风味稳定性很好的特色饮品[2].但在加工工艺中与普通茶饮料生产一样存在着如何去除“冷后浑”等不稳定现象的问题.本研究的主要出发点是既能很好地解决稳定澄清的问题,又不会造成有效成分的大量损失[3,4].选用不同的超滤条件,对超滤后澄清程度及有效成分的保存率等进行比较,得出理想的应用于工业化生产中的工艺条件.1 材料与方法111 主要设备与试剂超滤实验装置:40聚砜(PS)平板膜,截面分子量100000、50000u2种;754紫外—可见光分光光度计;茶多酚、咖啡因检测用的试剂,分别依据GB8313、GB8312进行准备.112 刺五加茶饮料制备的简要工艺混合茶的茶水比分别为:1∶80、1∶100、1∶150、1∶200,刺五加茶等提取液加入量分别为2%,1%.2 方法与结果211 截留分子量为100000的超滤膜不同时间膜的通量的比较.采用茶水比为1∶80,刺五加提取液1%的试样进行比较,结果见表1.表1 100000u的超滤膜不同时间膜的通量的比较(工作压力为011MPa)Table1 Comparitionofthefluxof100000uultra2filtrationmembraneindifferenttime(operatingpressureis011MPa)序号测定时间Πmin透过体积ΠmL通量Π(mL・min-1)空白试样空白试样111220101012201010221354104313541043331543103315431033441358102013581020551300998130099866128599612859967712409991240999空白样取蒸馏水,下同.
212 截留分子量为50000的超滤膜不同时间膜的通量的比较.
采用茶水比为1∶80,刺五加提取液1%的试样进行比较,结果见表2.
表2 50000u的超滤膜不同时间膜的通量的比较(工作压力为011MPa)Table2 Comparationofthefluxof50000uultra2filtrationmembraneindifferenttime(operatingpressureis011MPa)
序号测定时间Πmin透过体积ΠmL通量Π(mL・
min
-1)
空白试样空白试样1188085088085022112080211208023313007601300760441090730109073055100070010007006698069598069577978692978692
213 超滤前后试样透光率的比较取经上述工艺制备的不同浓度的试样,分别用未经澄清的和100000、50000u在011MPa下超滤的试样进行比较,结果见表3.
表3 超滤前后透光度的比较Table3 Comparationofconservancyratebeforeandafterultra2filtration
茶水比1∶801∶1001∶1501∶200
中药提取液比例2%1%2%1%2%1%2%1%
超滤前68147116691973197117881073177718
超滤10000085159211891392189013931090179519
超滤5000086139217901192169112941192109613
214 超滤前后对刺五加茶饮料中茶多酚、咖啡因含量的影响及外观情况的比较.
用茶水比为1∶80、刺五加等浸提液添加1%的试样,在011MPa,100000uPS平板膜超滤前后比较其对此饮料中生物活性物质茶多酚和咖啡因含量的比较,结果见表4.
3 分析与讨论311 不同截面分子量的超滤膜对产品的影响由不同截面分子量的超滤膜对试样通量的比较试验的结果(表1、表2),发现10万超滤膜的通量高于5万的很多,而且操作过程中流量衰减量较慢,并通过清洗性能恢复实验表明,清洗后的10万
・217・哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第19卷的恢复性能好.
通过对吸光度的影响结果(表3)发现,5万的超滤膜比10万处理试样的透光率高,但无明显差异.表4 超滤前后对主要成分及外观状况影响的比较Table4 Comparationofmainingridientandappearancebeforeandafterultra-filtration茶多酚Π(mg・L-1)咖啡因Π(mg・L-1)外观状况超滤前592157819显混浊、无亮度、深黄褐色、味感浓超滤(100000)566147516清澈、亮度高、亮褐色、味感稍淡 保存率9516%9610%超滤(50000)533107213清澈、亮度很高、亮褐色稍淡、味感淡 保存率9010%9116%由对茶多酚、咖啡因及外观风味的影响试验结果(见表4)发现,超滤前后茶多酚、咖啡因的含量有所下降,主要原因是茶汤经热萃取、冷却静置后形成了茶乳酪,茶乳酪的主要成因是由部分茶多酚、咖啡因及含氮物质等在冷却条件下形成凝集,超滤后被去除,故含量有所降低,但无实质影响,超滤后的指标亦高于茶饮料的部颁标准.312 超滤前后的外观风味状况有所变化正面的影响是产品的澄清状况得到了很大的改善,给人一种愉快的感觉.负面的影响是产品色泽和风味不同程度地有所淡化,色泽的影响不是很大,符合部颁标准,风味的淡化可在配料工序中适当增加预值来改善即可.
313 为了避免透过流速的急剧下降,尽量选择在较高的进料速度下操作,在膜表面可形成较大的剪切应力,促使粒子流动而改善膜表面的污染程度[5].
314 在刺五加茶饮料的澄清中,可以应用聚砜(PS)平板超滤膜,100000u的超滤膜在011MPa的
工作压力下可以获得较好的综合效果.若将超滤法与化学法结合可以获得更为稳定的状况.
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