本發(fā)明涉及制糖工藝領(lǐng)域，具體是一種富多酚黑糖的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

甘蔗糖業(yè)是廣西國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是涉及一二三產(chǎn)業(yè)的綜合性產(chǎn)業(yè)，區(qū)內(nèi)近一半人口的生產(chǎn)生活與甘蔗產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)，是我區(qū)財政收入和少數(shù)民族地區(qū)、邊境地區(qū)農(nóng)民就業(yè)增收的主要支撐。近幾年來，由于受國際糖價影響，糖價不斷下跌。加之生產(chǎn)成本高，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)較薄弱、機械化程度低，以及工業(yè)產(chǎn)品品種單一、缺乏市場競爭力等問題，使廣西糖業(yè)走到了生死攸關(guān)的十字路口。為此廣西區(qū)政府出臺了一系列政策推動廣西糖業(yè)轉(zhuǎn)型升級，《關(guān)于推動廣西糖業(yè)二次創(chuàng)業(yè)的總體方案》，明確提出“以甘蔗多樣性產(chǎn)業(yè)為抓手，加快發(fā)展甘蔗非糖產(chǎn)品，增強產(chǎn)業(yè)抗風(fēng)險能力”，切實提高廣西糖業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力和國際競爭力。

黑糖本意上是顏色較深的紅糖，由于顏色近似黑色，因而被日本和我國臺灣省稱為黑糖，中國大陸稱紅糖。黑糖是沒有經(jīng)過高度精煉、脫色的蔗糖。除了提供熱能外，還含有少量多酚類物質(zhì)及多種人體必需氨基酸，人體生長發(fā)育不可缺少的蘋果酸、核黃素、胡蘿卜素、煙酸以及微量元素，如鈣、鉀、鐵、鎂及葉酸和其它礦物質(zhì)等，具有很高的營養(yǎng)價值，而且有利于人體內(nèi)酸堿平衡。

傳統(tǒng)的黑糖生產(chǎn)方法主要是甘蔗榨汁后，加熱蔗汁至沸騰，此時雜質(zhì)會隨著氣泡產(chǎn)生而上浮，撇去上層浮渣，并進行逐級蒸發(fā)濃縮，濃縮到一定錘度后，冷卻并攪拌刺激起晶，形成片狀糖或粉狀糖。但傳統(tǒng)黑糖生產(chǎn)工藝因為澄清效率較低，而導(dǎo)致黑糖產(chǎn)品的雜質(zhì)含量較高，溶解于水中之后出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象；且該傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)效率較低，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

多酚類化合物，是指分子結(jié)構(gòu)中有若干個酚性羥基的植物成分的總稱，包括苯酚酸和黃酮類化合物。多酚類化合物都有一定的抗氧化能力，已列入天然抗氧化劑范疇，是優(yōu)良的氫或電子的給予體，對能產(chǎn)生過氧化作用而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和功能損傷的超氧陰離子和羥自由基等自由基有明顯的清除作用。氧化損傷是導(dǎo)致許多慢性病，如心血管病，癌癥和衰老的重要原因。多酚的抗氧化功能可以對這些慢性病起到預(yù)防作用。甘蔗中含有大量色素類物質(zhì)，這些物質(zhì)屬多酚類化合物及類黃酮化合物，且多酚類物質(zhì)的含量比起不少水果或蔬菜有過之而無不及。甘蔗中的多酚類提取物具有較強的清除自由基、抗氧化活性，對人類的營養(yǎng)、健康和疾病防 治具有重要意義。有研究表明，甘蔗中含有的多酚類物質(zhì)，屬水溶性色素，為C6-C3-C6的碳骨架，同時在苯環(huán)上都具有兩個以上的羥基，常見的有3類：即花青素、花黃素(黃酮類)、兒茶素。根據(jù)海爾基奧氏和克拉克的研究測定：甘蔗中的多酚類化合物多集中于生長點附近的蔗梢部分。分子量5000以上的高分子量多酚類化合物在全條甘蔗的分布為：蔗葉占33％、蔗梢(0～11節(jié))占37％，去梢后的蔗莖只占30％，可見蔗梢雖只為蔗莖的小部分，但多酚類物則比蔗莖還多，且相對集中。甘蔗在榨汁過程中，這些水溶性多酚化合物大部分進入到甘蔗汁中。

因此，在以帶皮帶葉甘蔗作為原料時，榨汁后用于生產(chǎn)黑糖產(chǎn)品，過程采用高效的膜分離技術(shù)清凈蔗汁，能夠有效的提高黑糖的品質(zhì)；多級膜并行處理蔗汁富集多酚類物質(zhì)生產(chǎn)黑糖工藝，能夠有效的提高黑糖的營養(yǎng)價值以及功能性價值。符合現(xiàn)代人們對功能性營養(yǎng)食品訴求；同時也符合發(fā)展甘蔗產(chǎn)品多樣化、高值化的要求，是開拓甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展新路徑的體現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種富多酚黑糖的生產(chǎn)工藝。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種富多酚黑糖的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

(1)取未去蔗稍和蔗葉的甘蔗作為原料，榨汁并初步去除雜質(zhì)，得到原料液；

(2)原料液先加石灰乳調(diào)節(jié)pH至7.0～7.5，再加熱至80～90℃，得到加熱原料液；

(3)采用孔徑50～200nm的一級陶瓷膜過濾加熱原料液，得到一級膜清汁和一級膜濃縮汁；

(4)采用截留分子量1～5kDa的二級膜過濾一級膜清汁，得到二級膜清汁和酚類物質(zhì)富集的二級膜濃縮汁；

(5)二級膜濃縮汁用于生產(chǎn)富多酚黑糖。

進一步的，步驟(5)的具體方法如下：二級膜濃縮汁蒸發(fā)濃縮至60～65°BX，在常壓下熬糖至糖糕錘度94～96°BX，糖糕攪拌起晶后倒到模具中，自然冷卻成型后，包裝得到富多酚黑糖。

進一步的，二級膜清汁用于白砂糖生產(chǎn)。

進一步的，一級膜濃縮液經(jīng)膜濃縮液澄清處理系統(tǒng)后泵送至原料液中。

進一步的，步驟(3)跨膜壓差0.25～0.45Mpa，膜面流速4～5m/s，體積濃縮倍為8～12。

進一步的，步驟(4)跨膜壓差為0.6～1.0Mpa，膜面流速4.5～5.5m/s，體積濃縮倍數(shù)為8～10。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備的有益效果：

本發(fā)明采用兩級不同膜孔徑大小的陶瓷膜過濾甘蔗汁，采用二級膜過濾濃縮汁生產(chǎn)富多酚黑糖，二級膜濃縮汁中的功能性成分多酚類物質(zhì)得到了有效的富集，相對傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝提高了4～8倍，從而提高了黑糖的品質(zhì)和營養(yǎng)價值。所得的富營養(yǎng)黑糖在溶解到12°Bx后的濁度在1NTU以下，且所得的產(chǎn)品黑糖芳香濃郁，呈棕褐色，各項指標均達到一級黑糖(紅糖)的國家標準要求。

二級納濾膜過濾所得到的清汁色值相對于混合汁降低40％～60％，濁度降低99.99％，純度提高1％～3％，二級膜濾清汁可用于白砂糖生產(chǎn)。

本發(fā)明的創(chuàng)造性主要體現(xiàn)在：

(1)得到加熱原料液后，采用不同膜孔徑大小的陶瓷膜進行兩次過濾，先用較大孔徑的陶瓷膜過濾去除混合汁中的灰分、膠體、小顆粒蔗髓等大部分非糖分雜質(zhì)，再用較小孔徑的膜過濾一級清汁，有效截留一級膜清汁中的多酚類物質(zhì)等，得到多酚類物質(zhì)富集的二級膜濃縮汁用于富多酚黑糖生產(chǎn)，同時得到色值、濁度較低，純度較高的二級膜清汁可用于白砂糖生產(chǎn)。而在現(xiàn)有技術(shù)中，尚未出現(xiàn)對糖汁通過兩次過濾處理的工藝。

(2)孔徑50～200nm的一級陶瓷膜，截留分子量1～5kDa的二級納濾膜，只有利用上述孔徑的膜進行兩級過濾才能在保證多酚類物質(zhì)富集的同時盡可能的減少其他影響黑糖品質(zhì)的無效雜質(zhì)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述富多酚黑糖的生產(chǎn)線的設(shè)備連接示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步闡述。

實施例1

一種富多酚黑糖的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

(1)取未去蔗稍和蔗葉的甘蔗作為原料；

(2)壓榨甘蔗得到混合汁，利用100目振動篩去除蔗渣等大顆粒雜質(zhì)，再用200目旋振篩去除小顆粒雜質(zhì)，得到原料液；

(3)原料液先加石灰乳調(diào)節(jié)pH至7.5，再通過管式換熱器加熱至60℃，泵至緩沖箱，用蒸汽加熱至85℃，得到加熱原料液；

(4)通過50nm一級陶瓷膜進行澄清過濾，跨膜壓差0.45Mpa，膜面流速4m/s，體積濃縮倍數(shù)為10，以去除混合汁中的細菌、灰分、膠體等大部分非糖分雜質(zhì)，得到一級膜清汁和一級膜濾濃縮液，一級膜濃縮液經(jīng)膜濃縮液澄清處理系統(tǒng)后泵送至原料液中；

(5)一級膜清汁泵送到而二級膜料液罐中，通過截留分子量為1kDa的二級納濾膜過濾，跨膜壓差1.0Mpa，膜面流速5.5m/s，過濾溫70℃，體積濃縮倍數(shù)為8，二級膜有效截留一級清汁中的多酚類物質(zhì)等，分別得到富含多酚類物質(zhì)的二級膜濃縮汁和色值、濁度較低、純度較高的二級膜清汁；

(6)二級膜濃縮汁通過降膜式真空蒸發(fā)系統(tǒng)，濃縮至65°BX，用夾層鐵鍋在常壓狀態(tài)下熬糖至糖糕錘度94～96°BX，將糖糕移至助晶箱，攪拌起晶后倒到鋪有經(jīng)過嚴格消毒殺菌的食品用紙的木質(zhì)模具中，讓其自然冷卻成型，去紙后包裝得到富多酚黑糖；

(7)二級膜清汁泵送至糖廠清汁箱用于白砂糖生產(chǎn)。

本實施例所得一級膜清汁、二級膜清汁和二級膜濃縮汁的品質(zhì)如表1所示，白砂糖品質(zhì)如表2所示。

表1.過膜前后蔗汁的品質(zhì)

表2.成品黑糖的各項指標對比

注：總糖分為還原糖分+蔗糖分

實施例2

一種富多酚黑糖的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

(1)取未去蔗稍和蔗葉的甘蔗作為原料；

(2)甘蔗壓榨得到混合汁，利用50目振動篩去除蔗渣等大顆粒蔗髓等，再用250目旋振篩過濾，除去小顆粒的雜質(zhì)，得到原料液；

(2)原料液先加石灰乳調(diào)節(jié)pH至7.0，再通過管式換熱器加熱至55℃，泵至原料罐緩沖箱，用蒸汽加熱至80℃，得到加熱原料液；

(3)通過100nm一級陶瓷膜進行澄清過濾，跨膜壓差0.35Mpa，膜面流速4.5m/s，體積濃縮倍數(shù)為10，以去除混合汁中的細菌、灰分、膠體等大部分雜質(zhì)，得到一級膜清汁和一級膜濾濃縮液，一級膜濃縮液經(jīng)膜濃縮液澄清處理系統(tǒng)后泵送至原料液中；

(4)一級膜清汁泵送到而二級膜料液罐中，通過截留分子量為5kDa的二級納濾膜過濾，跨膜壓差為0.6Mpa，膜面流速5m/s，過濾溫75℃，體積濃縮倍數(shù)為10，有效截留一級膜清汁的多酚類物質(zhì)等，分別得到多酚類物質(zhì)富集的二級膜濃縮汁和色值、濁度較低，純度較高的二級膜清汁；

(5)二級膜濃縮汁通過降膜式真空蒸發(fā)系統(tǒng)，濃縮至62°BX，用夾層鐵鍋在常壓狀態(tài)下熬糖至糖糕錘度94～96°BX，將糖糕移至助晶箱，攪拌起晶后倒到鋪有經(jīng)過嚴格消毒殺菌的食品用紙的木質(zhì)模具中，讓其自然冷卻成型，去紙后包裝得到富多酚黑糖；

(6)二級膜清汁泵送至糖廠清汁箱用于白砂糖生產(chǎn)。

本實施例所得一級膜清汁、二級膜清汁和二級膜濃縮汁的品質(zhì)如表3所示，黑糖的品質(zhì)如表4所示。

表3.過膜前后蔗汁的品質(zhì)

表4.成品黑糖的各項指標對比

注：總糖分為還原糖分+蔗糖分

實施例3

一種富多酚黑糖的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

(1)甘蔗壓榨得到混合汁，利用80目振動篩去除蔗渣等大顆粒雜質(zhì)，再采用300目旋振篩除去小顆粒雜質(zhì)，得到原料液；

(2)原料液先加石灰乳調(diào)節(jié)pH至7.2，再通過管式換熱器加熱至65℃，泵至原料罐緩沖箱，用蒸汽加熱至90℃，得到加熱原料液；

(3)通過200nm一級陶瓷膜進行澄清過濾，跨膜壓差0.25Mpa，膜面流速5m/s，體積濃縮倍數(shù)為10，以去除混合汁中的細菌、灰分、膠體等大部分雜質(zhì)，得一級膜清汁和一級膜濾濃縮液，一級膜濃縮液經(jīng)膜濃縮液澄清處理系統(tǒng)后泵送至原料液中；

(4)一級膜清汁泵送到而二級膜料液罐中，通過截留分子量2kDa的二級膜過濾，跨膜壓差為0.8Mpa，膜面流速4.5m/s，過濾溫70℃，體積濃縮倍數(shù)為8，有效截留一級清汁中多酚類物質(zhì)等，分別得到多酚類物質(zhì)富集的二級膜濃縮汁和色值、濁度較低，純度較高的二級膜清汁；

(5)二級膜濃縮汁通過降膜式真空蒸發(fā)系統(tǒng)，濃縮至60°BX，用夾層鐵鍋在常壓狀態(tài)下熬糖至糖糕錘度94～96°BX，將糖糕移至助晶箱，攪拌起晶后倒到鋪有經(jīng)過嚴格消毒殺菌的食品用紙的木質(zhì)模具中，讓其自然冷卻成型，去紙后包裝得到富多酚黑糖；

(6)二級膜清汁泵送至糖廠清汁箱用于白砂糖生產(chǎn)。

本實施例所得一級膜清汁、二級膜清汁和二級膜濃縮汁的品質(zhì)如表5所示，黑糖的品質(zhì)如表6所示。

表5.過膜前后蔗汁的品質(zhì)

表6.成品黑糖的各項指標對比

注：總糖分為還原糖分+蔗糖分

實施例1～實施例3所述的富多酚黑糖的生產(chǎn)工藝在實施例4所述的生產(chǎn)線上實施。

實施例4

一種富多酚黑糖的生產(chǎn)線，包括壓榨設(shè)備1、除雜過濾設(shè)備2、預(yù)灰缸4、石灰乳儲存缸3、管式換熱器5、蒸汽加熱器6、一級陶瓷膜7、二級納濾膜19、蒸發(fā)濃縮設(shè)備13、常壓濃縮設(shè)備14、助晶箱15、成型模具16以及黑糖包裝設(shè)備17；

所述壓榨設(shè)備1、除雜過濾設(shè)備2、預(yù)灰缸4、管式換熱器5以及蒸汽加熱器6依次連接，石灰乳儲存缸3連接至預(yù)灰缸4，蒸汽加熱器6出口連接至一級陶瓷膜入口7，一級陶瓷膜的濃縮液出口經(jīng)碳酸飽充設(shè)備20、板框壓濾機21連接至預(yù)灰缸，一級陶瓷膜的清液出口連接至二級納濾膜8入口，

二級陶瓷膜8濃縮液出口依次經(jīng)過蒸發(fā)濃縮設(shè)備13、常壓濃縮設(shè)備14、助晶箱15、成型模具16連接至黑糖黑糖包裝設(shè)備17，

二級納濾膜8清液出口連接至白砂糖生產(chǎn)線；

所述一級陶瓷膜7的孔徑為50～200nm，跨膜壓差0.25～0.35Mpa，膜面流速4～5m/s，體積濃縮倍數(shù)為8～12；

所述二級納濾膜8的孔徑1～5kDa，跨膜壓差為0.6～1.0Mpa，膜面流速4.5～5.5m/s，體積濃縮倍數(shù)為8～10。

所述除雜過濾設(shè)備2為50～100目的振動篩和200～300目的旋振篩的組合，物料在石灰乳儲存缸4中調(diào)節(jié)pH至7.0～7.5，管式換熱器5的加熱溫度為55～65℃，蒸汽加熱器6的加熱溫度為80～90℃，蒸發(fā)濃縮設(shè)備13為降膜式真空蒸發(fā)系統(tǒng)或常壓蒸發(fā)系統(tǒng)，常壓濃縮設(shè)備14為夾層鐵鍋。

所述白砂糖生產(chǎn)線包括依次連接的白砂糖真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備9、煮糖結(jié)晶設(shè)備10、分離設(shè)備11、烘干設(shè)備12以及白砂糖包裝設(shè)備19。