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                      果汁懸浮飲料常見的問題及造成原因

                      閱讀:2259          發布時間:2018/8/31

                          果汁飲料的懸浮性問題一直是困擾飲料生產的技術難題。在果汁飲料中,既有果肉微粒形成的懸浮物,又有果膠、蛋白質等形成的真溶液,甚至還有脂類物質形成的乳濁液、懸浮物。乳濁液的微粒與飲料汁液之間存在較大的密度差,這是不穩定的主要原因。理想的果汁懸浮飲料其外觀應該是:汁液澄清,果粒懸浮均勻或果肉混合均勻,無明顯分層現象。果汁飲料易出現的不穩定現象主要包括:分層(creaming)、沉淀(sediment)和絮凝(flocculation)。
                          目前許多廠家的果汁懸浮飲料的穩定性較差,原因有多方面。從原料上應該注意生產上每批原料來源應進料保持一致,原料榨汁工藝如果處理不好,會造成粗纖維含量較高,易引起沉淀。帶果粒和果肉的果汁保持均一的質地很重要,要使懸浮物穩定,就要使其沉降速度盡可能降至零。懸浮物的下沉速度遵循斯托克斯公式:
                      V=2gr2(ρ1-ρ2)/9η
                      V——沉降速度;
                      g——重力加速度;
                      r——懸浮物顆粒半徑;
                      ρ1——懸浮顆粒密度;
                      ρ2——分散介質的密度;
                      η——分散介質粘度
                          從斯托克斯公式可以看出,飲料配方中的糖度很關鍵,因為在整個分散介質體系中,天然的果汁與懸浮物的密度(ρ1)很大,只有人為地添加糖分(一般為蔗糖)才能增加分散體系的密度(ρ2),從而減少分散體系與懸浮物之間的密度差。在實際生產中,果汁的糖度一般控制在10~12°Brix之間,對于含有果肉和果粒的懸浮飲料來說,在此糖度下還不足以懸浮住密度較大的懸浮物,因此需添加適量的穩定劑起到增稠和懸浮穩定效果。在大多數情況下,由于穩定劑的使用量和復配比例不當很容易造成產品在貨架期內出現分層和沉淀,因此選擇和使用好的穩定劑并掌握合適的復配比例是影響果肉懸浮效果的關鍵。
                      懸浮穩定劑選擇的關鍵點以及方案
                          以上提到了影響懸浮穩定性的幾方面因素,在開發產品的過程中,除了考慮產品的穩定性之外,還必須兼顧口感。在添加穩定劑的同時不能使體系過于稠厚而犧牲口感。一個穩定體系的果汁飲料還應該做到口感飽滿而清爽,不粘口,風味自然。目前果汁產品的pH值大多為3.6~3.8之間,糖度在10~12°Brix之間,總酸為2~3g/L(以一水檸檬酸計)之間。因此在選擇穩定劑時應充分考慮果汁PH體系范圍,并結合果汁和懸浮果粒和果肉的添加量,果肉粒度大小來選擇合適的膠體,盡量做到既能體系穩定而又口感清爽。
                          果汁飲料中最常用的懸浮穩定劑有:羧甲基纖維素鈉(CMC)、藻酸丙二醇酯(PGA)、黃原膠、果膠、瓜爾豆膠、瓊脂,以及近年來嶄露頭角的結冷膠。在膠體的使用方面,一般采用復配膠比用單一膠的效果好能夠充分發揮不同膠體的協同增效作用。
                          筆者在長期的研究和應用過程中發現,由于價格因素,在實際生產中,懸浮體系中應用最為廣泛的應該是CMC、黃原膠、瓜爾豆膠及瓊脂,而PGA、果膠以及結冷膠雖然懸浮效果明顯但價格較高,因此較少單獨使用,一般都與其他膠體復配使用。黃原膠具有較高的粘度,較大的熱穩定性和耐酸性,與多種穩定劑有良好的兼容性,黃原膠的假塑性使其運用于果汁飲料中不會產生粘質基膠質感,是廣泛采用的懸浮和增稠的膠體。瓜爾豆膠本身不具有懸浮穩定作用,但與黃原膠復配后可以形成空間弱凝膠的網絡結構,具有很好的懸浮穩定性。有研究報道黃原膠與瓜爾膠在最適比例為1:4時產生的協同效應,但在應用中應注意其添加量,因為這兩種膠的增粘效果很明顯,切瓜爾豆膠的用量高時會帶來瓜膠豆特有的氣味,影響到產品風味。
                      羧甲基纖維素鈉具有水溶性好、保水性強、較好的熱穩定性、耐酸性強等特點,一般與別的膠體復配使用,CMC作為膠體保護劑與黃原膠組合可以防止飲料凝聚。瓊脂的懸浮穩定性較好,但瓊脂作為穩定劑使用時受PH值的影響較大,要求飲料的PH值接近中性,同時受溫度的影響較大,出現很強的溫度滯后現象,即在90℃以上溶解,在32~38℃時凝膠。瓊脂作為穩定劑在一些低端的粒粒橙飲料中用得較多,但由于其缺點較明顯,容易在低溫膠凝結塊,所以建議與其他膠體復配使用。藻酸丙二醇酯在PH3~4范圍內,隨PH降低而粘度增大,在PH3附近最穩定,在PH7時發生水解,單獨或與其它增稠劑復配使用時作為酸性飲料的增稠劑,可獲得良好的流變學特性,固形物成分很好地懸浮于果汁中,提高果肉型飲料的穩定性。
                          果膠在果汁中有明顯的增稠作用,其粘度特性使果汁具有新鮮果汁的風味,能達到天然果汁的逼真效果,在清汁型果汁飲料中應用較多。在含果肉的懸浮飲料中,可以利用低甲氧基(LM)果膠,依靠其游離羧基與多價金屬離子形成凝膠的特性與適量的Ca2+結合形成三維網絡結構,既具有良好的承托力又具有假塑性和極低的粘性,使飲料保持良好的流動性,口感明快、流暢、爽口。LM果膠是一種酸性多糖,在酸性條件下穩定,在果汁懸浮飲料中有很好的應用價值。
                          就單從懸浮穩定性而言,結冷膠具有無可比擬的優勢。結冷膠的主要特性有:
                      1)形成弱凝膠結構,能夠在極低的用量獲得很好的懸浮穩定性;2)搞假塑性、剪切稀化現象明顯;3)良好的風味釋放性。結冷膠主要有高酰基和低酰基兩種,高酰基結冷膠在酸性條件下不穩定,容易水解,因此在果汁中主要使用低酰基結冷膠。在較低的酸性條件下低酰基結冷膠可以單獨成膠。低酰基結冷膠對二價Ca2+、Mg2+等二價離子控制結冷膠形成的弱凝膠結構,達到好的穩定效果。
                          目前,結冷膠是由美國CPKelco公司技術*生產,其價格高居不下,而國產結冷膠一直存在質量不穩定等諸多問題,因此在實際應用中結冷膠往往與其它膠復配使用,降低結冷膠的用量,達到降低生產成本的目的。
                      懸浮類果汁飲料標準化生產中的注意事項
                          在果汁飲料的生產過程中,應該保證產品原料品質穩定,每批原料理化指標波動較小。生產工藝上主要做好在線監測,控制好糖度和PH值,避免產品品質出現波動。產品在均質后能夠減少果肉顆粒半徑,根據斯托克斯公式,減小懸浮果肉的顆粒大小有助于提高產品穩定性,使產品均勻細致。在生產中應該根據不同的果汁品種和工藝配方優化均質壓力條件,生產中常用的均質條件為二級均質,壓力范圍大概控制在一級150~200kg,二級50kg。
                          生產工藝中的化膠工藝很關鍵。水化結冷膠過程中,由于混合攪拌不均勻會造成局部濃度過高,從而形成凝膠塊狀。在生產中應該充分攪拌均勻。此外,如果生產用水的離子含量較高,水質偏硬,在使用結冷膠時應該添加磷酸鹽、檸檬酸鹽等金屬離子螯合劑。對于一般的親水膠體,建議在低溫水化后再升溫,,這樣的操作可以達到好的水化效果。對于結冷膠而言,由于結冷膠需在高溫水化溫度,因此在化膠過程中,結冷膠應該在升到高溫后再添加,以達到好的水化效果。
                      產品口味及口感的優化措施
                          好的果汁飲料除了在貨架期內具有良好的穩定性外,還必須做到滋味柔和、想起協調,甜酸適口,無異味。對于不同的果汁懸浮飲料,消費者對產品口感和稀稠度的要求也不同。例如,橙汁飲品在口感方面應該盡量清爽,因此在穩定劑的選用上盡量選用假塑性好、粘度不太高的膠體;對于芒果、香蕉之類的混濁型果汁,體系可以稍稠厚些。在風味方面,對于Citrus類果汁來說,加工過程或加工后常產生苦味,主要成分是黃烷酮糖苷類和三萜系化合物。在原料選擇上,可以盡量選擇苦味物質少的原料品種,或配方中添加β-環狀糊精等可以提高苦味物質閾值的物質,達到滿意的口感和風味。

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