濃縮果汁流變特性的研究進(jìn)展

1、研 究 生 課 程 論 文(2013年第一學(xué)期)濃縮果汁流變特性的研究進(jìn)展研究生：羅偉提交日期： 2013年8月25日 研究生簽名：羅偉學(xué) 號(hào)201120208646學(xué) 院輕工與食品學(xué)院課程編號(hào)Z課程名稱食品物性與流變學(xué)學(xué)位類別工程碩士任課教師張立彥教師評(píng)語： 成績評(píng)定： 分 任課教師簽名： 年 月 日濃縮果汁流變特性的研究進(jìn)展羅 偉摘要：濃縮果汁流變特性的研究能夠?yàn)楣a(chǎn)品的生產(chǎn)加工工藝設(shè)計(jì)以及在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制提供理論依據(jù)。本文對目前濃縮果汁流變特性的研究狀況進(jìn)行了綜述，并對今后的研究方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：濃縮果汁 流變特性 粘度 Abstract:.Key words：concen

2、trated fruit juice；rheological property；viscosity前言隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們越來越重視生活質(zhì)量和身體健康，果汁產(chǎn)品因富含維C和膳食纖維，具有助消化、排毒養(yǎng)顏等功效而深受人們的歡迎。果汁產(chǎn)品在工業(yè)化的生產(chǎn)過程中，為了便于運(yùn)輸與貯藏，通常將果汁濃縮成高濃度果汁，濃縮果汁在果汁品種中占有重要的地位。果汁產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的很多環(huán)節(jié)都要求掌握果汁的流變特性，例如在果汁的濃縮過程中必須準(zhǔn)確掌握溫度、濃度等因素對流變特性的影響。對濃縮果汁流變特性的研究能夠?yàn)闈饪s果汁產(chǎn)品的加工工藝設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，對濃縮果汁產(chǎn)品在加工過程的質(zhì)量控制有重要的指導(dǎo)意義。近年來，

3、國內(nèi)外相繼報(bào)道了濃縮蘋果汁1、濃縮梨汁2、濃縮葡萄汁3、濃縮藍(lán)莓汁4、濃縮柑橘汁5、濃縮石榴汁6、芒果汁7、櫻桃汁8等果汁的流變特性的研究，本文綜述了濃縮蘋果汁、濃縮葡萄汁、濃縮藍(lán)莓汁、濃縮柑橘汁、濃縮石榴汁等果汁流變特性的研究狀況，并對濃縮果汁的制備、果汁的流型及其流變特性、影響因素進(jìn)行了概述，為今后濃縮果汁的研究和開發(fā)提供一定的參考。1 濃縮果汁制備方法和流程概述濃縮果汁的制備方法通常是先將新鮮水果榨成原汁，然后再采用低溫真空濃縮的方法蒸發(fā)掉一部分水分，制成高濃度的果汁。在還原原汁時(shí)須在濃縮果汁中加入原來失去的等量水分，制成具有原汁色澤、風(fēng)味的果汁制品。通常的制備流程如下：清洗消毒破碎打漿

4、加熱酶解榨汁或浸提澄清過濾均質(zhì)脫氧濃縮調(diào)配2 果汁流變特性的測量及果汁的流型將濃縮果汁用蒸餾水分別稀釋到不同的濃度，選用同心圓筒，用流變儀分別測定不同濃度的果汁在不同溫度下時(shí)的剪切應(yīng)力隨剪切速率變化的關(guān)系。同時(shí)在相同的條件下，進(jìn)行測定不同濃度梯度的濃縮果汁的粘度隨著溫度發(fā)生梯度變化的關(guān)系。果汁的流型可根據(jù)它的流變曲線(以剪切速率為橫坐標(biāo)，剪切應(yīng)力為縱坐標(biāo)所作曲線)的關(guān)系式來確定。如果果汁的粘度與剪切速率無關(guān)，果汁的粘度為剪切應(yīng)力與剪切速率的比值，則這種果汁稱為牛頓流體，牛頓流體的流變特性可以由果汁的粘度表示,其流變方程為:=/，(式中剪切應(yīng)力；粘性系數(shù)；剪切速率),例如去果膠的濃縮蘋果汁、濃縮

5、梨汁、濃縮葡萄汁和濃縮藍(lán)莓汁的流型都屬于牛頓流體。如果果汁的粘度隨剪切速率的變化而變化，則這種果汁稱為非牛頓流體，在非牛頓流體中，關(guān)系不是直線，剪切應(yīng)力和剪切速率的關(guān)系可以用冪函數(shù)=kn表示，式中k和n都是常數(shù)；n稱為流態(tài)特性常數(shù)；k稱為濃度系數(shù)。當(dāng)n1時(shí)，該液體為脹塑性流體；當(dāng)n1時(shí)，該液體為假塑性流體9,例如含果膠的濃縮柑橘汁就屬于典型的假塑性流體。3溫度和果汁濃度對果汁粘度的影響3.1溫度對果汁粘度的影響研究表明,不同果汁的粘度(或稠度系數(shù))均隨溫度的升高而降低。果汁粘度(或稠度系數(shù))與溫度的定量關(guān)系服從Arrhenius方程: =K0exp（Ea/RT）式中：為樣品的表觀粘度（mPa&

6、#183;s）K0為頻率因子（mPa·s）Ea為流動(dòng)活化能（J/mol）R為氣體常數(shù)（8.314J/mol·K）T為溫度（K）上式可以轉(zhuǎn)化為：ln=Ea/RT+lnK0流動(dòng)活化能(Ea)隨果汁濃度的增加而增大，頻率因子(K0)的數(shù)值隨果汁濃度的增加而減小。隨著果汁濃度的升高，其流動(dòng)活化能也跟著增加，但頻率因子值卻隨著濃度的增加而減少。這就說明流動(dòng)活化能與頻率因子存在一定的補(bǔ)償關(guān)系。因此，在運(yùn)輸過程中可以通過適度升溫來增加果汁的流動(dòng)性。3.2果汁濃度對果汁粘度的影響根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，濃度對果汁粘度的影響，一般有以下兩種模型10：冪函數(shù)關(guān)系形式：=K（C）A指數(shù)關(guān)系形式：=Ke

7、xp（AC）式中A、K為常數(shù)，C為果汁濃度，單位為°Brix。果汁粘度隨果汁的濃度變化，果汁濃度越高，則其粘度也越高。4各種濃縮果汁流變特性的研究狀況4.1濃縮蘋果汁流變特性的研究李賢中1通過對濃度為71°Brix的去果膠蘋果汁在不同溫度下的粘度以及溫度和濃度對粘度的影響進(jìn)行了研究，得出了粘度隨溫度和濃度變化的方程式以及溫度和濃度影響粘度的綜合方程式，并指出了去果膠的濃縮蘋果汁在給定的溫度和濃度范圍內(nèi)屬于牛頓型流體。4.2濃縮梨汁流變特性的研究 路福綏等2人通過對濃度為71°Brix的濃縮梨汁在一定溫度范圍內(nèi)的流變特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明:濃縮梨汁屬于牛頓型流體，它

8、的粘度在溫度為2070范圍內(nèi)隨溫度的升高而降低，70以后粘度稍有回升。在溫度為2060范圍內(nèi)，其粘度隨著溫度的變化可用Arrhenius方程來描述。4.3濃縮葡萄汁流變特性的研究 包海蓉等3人研究了不同濃度的濃縮葡萄汁在不同溫度下的流變特性。結(jié)果表明：在研究的溫度和濃度范圍內(nèi)，濃縮葡萄汁為牛頓型流體；通過回歸分析，分別給出了溫度的變化和濃度的變化對粘度影響的方程式以及溫度和濃度對粘度綜合影響的方程式，方程的建立可以用來推算生產(chǎn)加工過程中一定溫度和濃度范圍內(nèi)濃縮葡萄汁的粘度，這對研究溫度、濃度對葡萄汁產(chǎn)品穩(wěn)定性和感官質(zhì)量的影響也具有重要的意義。4.4濃縮藍(lán)莓汁流變特性的研究 楊華等4人采用濃縮藍(lán)

9、莓汁為原料，用 BROOKFEILD R/S+CC 流變儀測量不同濃度（15%、45%、75%）與不同溫度（20、30、40、50、60、70）下濃縮藍(lán)莓汁的流變特性并對其進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在所研究的溫度范圍內(nèi)，濃縮藍(lán)莓汁為牛頓型流體；回歸分析結(jié)果顯示，溫度變化對粘度表觀影響的關(guān)系式符合阿累尼烏斯方程 =K0exp（Ea/RT），濃度對粘度表觀影響的關(guān)系式符合指數(shù)方程 =Kexp（AC）；推導(dǎo)出溫度和濃度對粘度綜合影響的方程式，該方程式可以用來推算實(shí)際加工過程中一定溫度和濃度范圍內(nèi)濃縮藍(lán)莓汁的粘度，為濃縮藍(lán)莓汁的加工生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。4.5濃縮柑橘汁流變特性的研究 王昭等5人使用 AR50

10、0 流變儀對不同濃度的濃縮柑橘汁在不同溫度下的流變學(xué)特性進(jìn)行了研究。通過回歸分析發(fā)現(xiàn)，在所研究的溫度和濃度范圍內(nèi)，濃縮柑橘汁表現(xiàn)為假塑性流體，溫度對粘度的影響關(guān)系可用阿累尼烏斯方程來表示，濃度對粘度的影響關(guān)系可用指數(shù)方程來表示，并推導(dǎo)出了溫度和濃度對濃縮柑橘汁粘度綜合影響的方程式：=K1exp(Ea/RT+AC)，式中K1=7.199×10-5Pa·s；Ea=4.514kCal/(g·mol)；A=0.170°Brix-1。在溫度為1060，濃度為2550°Brix，該方程式可用來推算一定溫度和濃度范圍內(nèi)柑橘汁的粘度，為濃縮柑橘汁的加工和運(yùn)輸提

11、供了理論依據(jù)。4.6濃縮石榴汁流變特性研究趙武奇等6人對不同濃度的石榴汁在不同溫度下的流變特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明: 在實(shí)驗(yàn)溫度和濃度范圍內(nèi)，石榴汁表現(xiàn)為脹塑性流體，通過回歸分析，溫度對粘度的影響關(guān)系可以用 Arrhenius 方程式來表示，濃度對粘度的影響關(guān)系可以用指數(shù)方程式來更好地表示，并推導(dǎo)出了溫度和濃度對表觀粘度綜合影響的方程式。該方程式的建立可以用來推算實(shí)際加工過程中一定溫度和濃度下石榴汁的表觀粘度，為石榴汁產(chǎn)品的加工和運(yùn)輸提供了理論參考。5小結(jié)及展望通過對果汁流變性能的研究,可以為了解果汁的組成成分、果汁加工的工藝設(shè)計(jì)和加工過程中的質(zhì)量控制以及果汁產(chǎn)品的質(zhì)量檢測提供理論依據(jù)。尤其在

12、果汁的濃縮過程中,果汁的流型及流變參數(shù)隨溫度、濃度的變化規(guī)律對加工工藝的設(shè)計(jì),加工設(shè)備的選型,物料輸運(yùn)中的能量損耗及產(chǎn)品質(zhì)量控制具有重要影響。研究表明,在一定溫度和濃度范圍內(nèi),果汁粘度隨溫度的升高而降低,溫度變化對粘度影響的關(guān)系式符合阿累尼烏斯方程=K0exp（Ea/RT）;濃度對粘度影響的關(guān)系式符合指數(shù)方程 =Kexp（AC）。目前,國內(nèi)外對濃縮果汁的流變特性進(jìn)行了廣泛的研究,多種果汁的流變特性研究已見報(bào)道,為果汁加工業(yè)的發(fā)展提供了一定的依據(jù),今后應(yīng)該在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)食品流變性能研究的方法,改進(jìn)測量儀器,更加科學(xué)準(zhǔn)確地研究食品的流變性能;并且要進(jìn)一步地深入系統(tǒng)研究流變性能與食品微觀結(jié)構(gòu)的

13、關(guān)系,以及與其功能特性的關(guān)系。相信隨著流變學(xué)的不斷發(fā)展,將會(huì)為果汁產(chǎn)業(yè)化做強(qiáng)做精提供有力的支持。參考文獻(xiàn)：1李賢中蘋果汁及其濃縮物的流變特性J西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 1991（3）: 3034.2路福綏，黃雪松，王漢忠，等濃縮梨汁的流變特性研究J山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1996（3）: 4447.3包海蓉，陳必文，鄔瀛洲，等濃縮葡萄汁流變特性研究J食品科學(xué), 2004，10: 7072.4 楊 華，陳垠晨，張慧恩，陳祖滿，孫金才，等. 濃縮藍(lán)莓汁的流變特性研究J飲料工業(yè), 2013（6）: 16205王昭，李云康，潘思軼，等. 濃縮柑橘汁流變特性研究J食品科學(xué), 2006（12）: 99102.6趙

14、武奇，王曉琴，王茜，鄭煬子，路上云，等. 濃縮石榴汁流變特性研究J食品工業(yè)科技, 2012（12）: 169172.7 Dak M，Verma R C，Jaaffrey S N A.Effect of temperature and concentration on rheological properties of “Kesar”mango juiceJ.Journal of Food Engineering，2007，80:10111015.8 Chin N L，Chan S M，Yusof Y A，et al. Modelling of rheological behaviour of pummelo juice concentrates using mastercu