聚丙烯酰胺PAM澄清苹果汁的工艺及机理

所属栏目:聚丙烯酰胺常见问题   发布时间:2021-04-30   浏览次数:  次   文章来源:https://www.pam315.com

  研究了聚丙烯酰胺澄清苹果汁的工艺因素,初步探讨了聚丙烯酰胺的澄清机理,分析了澄清过程中果汁成分的变化。结果表明,聚丙烯酰胺澄清果汁的机理是利用极性基团破坏果汁中颗粒的电位,吸附它们,利用长链结构“架桥”形成絮凝共聚物;聚丙烯酰胺澄清苹果汁的最佳条件为:聚丙烯酰胺用量为20g/mL,温度为40-50,pH值为4.0,澄清苹果汁中还原糖和总酸的保留率在95%以上。
 
聚丙烯酰胺厂,聚丙烯酰胺生产厂家
 
  果汁澄清是水果加工中的一个重要过程。果汁从水果中挤出时,往往含有悬浮的细胞碎片,果胶、淀粉等亲水性胶体悬浮体的保护因子,以及蛋白质和多酚类物质形成的不溶性混浊或沉淀。在果汁的加工或储存过程中,它们与其他成分相互作用,会导致果汁浑浊。果汁的澄清是为了尽可能完全去除以上三种混浊因素,以保证果汁在贮藏过程中质量稳定。
 
  在苹果汁生产过程中,澄清是决定苹果汁外观的关键过程,它不仅影响苹果汁的外观,而且直接决定苹果汁的质量和稳定性。苹果汁常见的澄清方法有自然澄清、热处理、超滤、酶法和添加澄清剂等。本实验主要采用高分子表面活性剂聚丙烯酰胺对苹果汁进行澄清,并对影响聚丙烯酰胺澄清苹果汁的因素进行了研究。分析了聚丙烯酰胺澄清苹果汁的较佳工艺条件及对果汁成分的影响,初步探讨了聚丙烯酰胺澄清苹果汁的机理。
 
  1.材料和方法
 
  1.1材料和试剂
 
  试验材料为富士苹果,市售,试验前存放在4的冰柜中。
 
  聚丙烯酰胺,购自上海化学制备公司。
 
  1.2果汁制备
 
  富含土壤的苹果被取出,清洗,去皮,去核,切成碎片,然后用家用榨汁机榨汁。
 
  1.3澄清池的准备
 
  聚丙烯酰胺用蒸馏水浸泡至透明,然后溶于水,用纯水稀释成0.1%的聚丙烯酰胺溶液。
 
  1.4成分的测定
 
  可溶性固体的测定是用阿贝折射仪进行的。还原糖用莱恩-埃农法测定。总酸用苹果酸滴定测定。维生素C用2,6-二氯靛酚滴定法测定。用722分光光度计测量透射率T625mm。
 
  2.结果和分析
 
  2.1聚丙烯酰胺用量对澄清效果的影响
 
  在250毫升苹果汁中加入不同量的聚丙烯酰胺进行澄清试验,结果如图1所示。

聚丙烯酰胺厂,聚丙烯酰胺生产厂家
 
  从图1可以看出,当果汁中聚丙烯酰胺的用量为20g/mL时,澄清效果较好,透光率达到98.67%;当用量超过30g/mL时,透光率逐渐降低。所以用20g/mL聚丙烯酰胺澄清果汁比较好。
 
  2.2pH值对聚丙烯酰胺澄清效果的影响
 
  果汁的澄清是在不同的酸碱度(聚丙烯酰胺用量20微克/毫升)下进行的,澄清后的果汁透光率如图2所示。
 
聚丙烯酰胺厂,聚丙烯酰胺生产厂家
 
  从图2可以看出,当pH值在3-5之间时,聚丙烯酰胺澄清汁的透光率在95%以上;当pH  <3或pH  > 5时,澄清效果变差。可见,pH值对苹果汁的澄清效果与壳聚糖相似。考虑到果汁溶液的酸碱性和澄清效果,采用pH值为4.0的聚丙烯酰胺溶液对果汁进行澄清。
 
  2.3温度对聚丙烯酰胺澄清效果的影响
 
  在果汁中加入20g/mL聚丙烯酰胺,在自然pH值条件下不同温度下澄清,结果如图3所示。
 
聚丙烯酰胺厂,聚丙烯酰胺生产厂家
 
  从图3可以看出,当温度在30-70之间时,聚丙烯酰胺澄清果汁的透光率在95%以上,40-50时透光率较大,达到98%以上。考虑到苹果汁在高温下风味物质的变化,澄清温度应在40-45之间。
 
  2.4果汁褐变对聚丙烯酰胺澄清效果的影响
 
  在果汁中加入足够的抗坏血酸可以防止褐变。用聚丙烯酰胺(20g/mL)澄清时,絮体完全沉降需要5.42小时,而不加防褐变剂的果汁澄清时间为4.65小时,比用抗坏血酸澄清时间少14.21%,与和歌山等人的结论一致。
 
  2.5果汁澄清前后主要成分的变化
 
  苹果汁澄清前后总可溶性固形物、还原糖、维生素C和总酸含量的变化见表1。
 
  表1澄清前后果汁主要成分的变化
 
时间 总可溶物固形物含量(g/L) 还原糖含量(g/L) 维生素C含量(mg/L) 总算含量(g/L)
澄清前 14.9 80.3 26.1 2.2
澄清后 14.7 79.7 24.2 2.1
保留率 98.66% 99.25% 92.72% 95.45%

  从表1可以看出,经聚丙烯酰胺处理后的苹果汁中总可溶性固形物、还原糖和总酸含量几乎没有变化,保留率均在95%以上,但维生素C含量的保留率略低,为92.72%。发现果胶难以检测,因此聚丙烯酰胺对苹果汁中的主要营养成分没有影响。
 
  3.讨论和结论
 
  3.1聚丙烯酰胺澄清果汁的机理分析
 
  压榨果汁是一种含有果胶、蛋白质、单宁和精细水果纤维素的悬浮液,其中大部分是胶体颗粒。这些胶体能在果汁中保持稳定分散状态的原因有二:一是可溶性大分子有机物受pH值影响,部分基团(如羟基、羰基、氨基)被部分电离,导致胶体颗粒表面存在极性基团,这些极性基团相互排斥,难以聚集;二是胶体颗粒表面的极性基团对水分子有亲和力,从而在胶体颗粒表面形成一层水膜,进而产生胶体聚集的“空间位阻”。
 
  聚丙烯酰胺是一种具有极性基团和长链结构的聚合物。果汁的澄清过程与其结构特征有关。具体结构式见图4。

聚丙烯酰胺厂,聚丙烯酰胺生产厂家
 
  在果汁中加入聚丙烯酰胺,由于其分子含有极性基团和长链结构,根据DLVO理论,会对果汁体系的胶体稳定性产生很大影响:(1)降低胶体颗粒表面的电位。电势与胶体粒子之间的排斥能成正比。聚丙烯酰胺分子中含有的极性基团(-NH3)与果汁中胶体颗粒表面的基团(-OH-,-COOH-)电荷相反,从而降低了胶体颗粒的电位和胶体颗粒之间的排斥能。(2)降低界面张力。聚丙烯酰胺是一种高分子表面活性物质,溶于果汁后降低胶体颗粒与果汁之间的界面张力,界面张力与排斥能成正比。(3)絮凝“架桥”效应。聚丙烯酰胺是一种长链结构,果汁中的胶体颗粒根据静电引力和范德华力吸附在其上,形成一种以聚丙烯酰胺为基本骨架的“螯合”絮状物,增加了共聚物的厚度,易于沉降。
 
  综上所述,聚丙烯酰胺澄清果汁的机理是:利用极性基团降低果汁中胶体颗粒表面的电位,使其吸附在聚丙烯酰胺上或相互团聚,利用聚丙烯酰胺的长链“桥联”效应形成共聚体,从而加速沉淀过程。
 
  3.2各种因素对聚丙烯酰胺对果汁澄清效果的影响
 
  3.2.1聚丙烯酰胺用量
 
  结果表明,当果汁中聚丙烯酰胺含量为20g/mL时,效果较好。当聚丙烯酰胺的用量较低时,对果汁中胶体颗粒的作用程度不完全,不能完全消除所有胶体颗粒的电势,同时胶体颗粒之间也不能形成完整的共聚物,当聚丙烯酰胺的用量超过20g/mL时,会有更多的聚丙烯酰胺缠绕在胶体颗粒表面形成胶束,对胶体颗粒起到“屏蔽和保护”的作用,不易与其他胶体颗粒团聚。
 
  3.2.2pH值
 
  结果表明,聚丙烯酰胺澄清果汁的最佳pH值为3-5,这正是果汁的天然pH值。这一结论与壳聚糖澄清果汁的结论相同。pH值的影响可能是对胶体颗粒表面基团和聚丙烯酰胺的电离程度的影响。
 
  3.2.3温度
 
  结果还表明,聚丙烯酰胺澄清果汁的最佳温度范围为40-50,透光率在98%以上。在一定温度范围内(<60),分子热扩散的速度和频率增加;从而促进胶体粒子与聚丙烯酰胺的结合;但当温度过高(> 60)时,热作用减弱了胶体颗粒与聚丙烯酰胺之间的作用力,不利于澄清过程。
 
  3.2.4褐变程度
 
  与添加足够量的抗坏血酸相比,不添加抗坏血酸的褐变果汁澄清时间分别缩短了0.77小时和14.21%,这是由于果汁褐变后酚类物质氧化成醌所致。将酚类中的羟基(-OH-)与醌类分子中的羰基(-C=0)进行比较,可以看出后者电负性更强,更容易与聚丙烯酰胺中的氨基(-NH3)结合。另外,醌类的分子量在聚合后增加,因此醌类与聚丙烯酰胺之间的范德华力也增加,有利于它们与聚丙烯酰胺的结合。综上所述,聚丙烯酰胺澄清苹果汁的最佳条件为:聚丙烯酰胺用量20g/mL,温度40-50,pH  4.0。

环保水处理聚丙烯酰胺厂家

热线电话:18838218315

公司座机:0371-64566667

公司邮箱:915783290@qq.com

官方网址:https://www.pam315.com

联系地址:环保水处理工业区

网站备案号:豫ICP备17046100号-7

环保水处理聚丙烯酰胺厂家微信扫码联系我们!
Copyright  ©  2008-2020  环保水处理聚丙烯酰胺厂家  版权所有  All Rights Reserved.