活性炭吸附提高浓缩苹果清汁色值工艺研究

郝瑞峰 霍江华 卢小敏 何苗

摘要 [目的] 探讨不同型号活性炭对浓缩苹果清汁色值的影响。[方法]运用不同型号活性炭处理浓缩苹果清汁，筛选一种对提高果汁色值效果较好的活性炭，并考察了该型活性炭不同吸附量、不同吸附时间、不同吸附温度对浓缩苹果清汁色值的影响，确定其最佳吸附工艺参数。[结果]试验表明，CA-50型活性碳吸附的果汁色值最高；用CA-50型活性碳吸附苹果汁的最佳工艺参数为：添加量为0.07 g每100 ml果汁，吸附时间为90 min，吸附温度为60 ℃。[结论]研究可为工业生产更好地应用活性炭提供有效的参考。

关键词 苹果浓缩清汁；活性炭；色值

中图分类号 S609.9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）27-228-03

Study on Activated Carbon Adsorption in Improving the Color Value of Concentrated Apple Juice

HAO Rui-feng， HUO Jiang-hua， LU Xiao-min et al （Department of Medical Technology， Yancheng Health Vocational and Technical College， Yancheng， Jiangsu 224005）

Abstract [Objective] To discuss effects of different kinds of activated carbon on color value of concentrated apple juice. [Method] Different types of activated carbon were used to treat the concentrated apple juice， and a new type of activated carbon was selected to improve the color value of fruit juice. The effect of different adsorption capacity， adsorption time and adsorption temperature on the color value of apple juice was studied. The optimal adsorption technique parameters were determined. [Result] The results indicate that the color value of apple juice which was treated by the type of CA-50 activated carbon is the highest one. Using the type of CA-50 activated carbon to deal with apple juice， the optimal parameters are that the addition amount is 0.07 g per 100 ml juice； the adsorption time is 90 min； the adsorption temperature is 60 ℃. [Conclusion] The study can provide effective reference for the application of activated carbon in industrial production.

Key words Concentrated apple juice； Activated carbon； Color value

色值是評价浓缩苹果清汁品质的重要指标之一，能反映苹果汁的风味及保质期等情况，是浓缩苹果清汁品质好坏的一个重要指标[1]。色值过低，会导致浓缩苹果清汁的风味及品质下降，因此控制浓缩苹果清汁的色值一直是企业亟待解决的关键问题[2]。透光率也是衡量苹果浓缩清汁产品质量很重要的一项理化指标[3]。

吸附是提高果汁色值最重要的一个步骤，果汁通过吸附将前面工艺过程中产生的褐变物质以及部分参与褐变的果汁成分吸附起来，经过超滤去除吸附剂和被吸附的物质。根据果汁厂的实际生产经验，通过活性炭吸附工序后，果汁的色值会有很大的提高[4]。由于活性炭的吸附没有选择性，对果汁的营养成分影响较大，但综合成本及使用技术的成熟性和方便性，目前还没有找到能够替代活性炭的方法，可以认为在未来相当长的一段时期内，活性炭吸附依然会是果汁色值控制中的一道重要工序[5]，因此活性炭的选择对浓缩苹果汁生产来说就显得非常重要。

国内许多食品领域的学者对影响活性炭功效的因素进行了研究，认为活性炭添加量、吸附温度、吸附时间等是主要的影响因素[6-8]。笔者通过研究不同型号活性炭对色值的影响，选择出一种对提高果汁色值效果较好的活性炭，考察了该型活性炭不同吸附量、不同吸附时间、不同吸附温度对浓缩苹果清汁色值的影响，并确定了其最佳吸附工艺参数，以期为工业生产更好地应用活性炭提供有效的参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料 主要原料及试剂：

市售陕西红富士苹果；无水乙醇，分析纯；淀粉，分析纯；果胶酶，诺唯信（Petinex Ultra clear）；淀粉酶，诺唯信（Attenuzyme）；活性炭：CA-50S、CA-50、CA-50B、CA-40、CA-PC-900，均为美国碳化公司；ZT110XN-1、ZT110XN-2，均为福建芝星活性炭有限公司。

主要仪器：HJB-25多功能食品加工机，顺德市海电贸业有限公司；HH-S电热恒温水浴，郑州长城科技工贸有限公司；2WAJ阿贝折光仪，上海光学仪器五厂；FA2004电子天平，上海精科天平；722 型可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；SHB-ⅢS循环水式多用真空泵，郑州长城科技工贸有限公司；RE-85C旋转蒸发仪，上海青浦沪西仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 果汁的制备。将苹果在4 ℃冰柜中冷藏，试验前取出在-18 ℃中冷冻40 min，取出去皮、切块，在榨汁机中打浆40 s，制汁。立即将制得的处于低温状态的果汁装入试管（2.0 cm×20.0 cm）中，在高于所需处理温度5 ℃的水浴中，加热至75 ℃计时，并保持30 s，立即放入冰水浴中冷却至4 ℃左右[9]。

1.2.2 不同种类活性炭对浓缩苹果清汁色值和透光率的影响。

将制得的苹果汁充分混匀，分成7份，每份100 ml，分别添加诺唯信（Petinex Ultra clear）果胶酶30 μl/L和诺唯信（Attenuzyme）淀粉酶10 μl/L，在55 ℃下酶解120 min[6]，后煮沸中止酶解反应，将0.05 g CA-50S、CA-50、CA-50B、CA-40、CA-PC-900、ZT110XN-1、ZT110XN-2活性炭分别加入冷却后的果汁中，在55 ℃下吸附90 min，经粗滤、抽滤（0.45 μm滤膜），浓缩制得苹果清汁，在糖度为11.5°Brix下，用1 cm比色皿，在440 nm测定色值，在625 nm波长下测定果汁的透光率[10]，试验做5次重复。

1.2.3 CA-50型活性炭工艺参数的确定。

选取活性炭添加量0.03、0.05、0.07、0.09、0.12、0.15、0.20、0.25、0.30 g和吸附时间30、45、60、75、90、105、120 min及吸附温度45、50、55、60 ℃分别做单因素试验。在单因素试验的基础上，进行正交试验，以确定CA-50型活性炭的最佳工艺参数。

2 结果与分析

2.1 不同種类活性炭对浓缩苹果清汁色值和透光率的影响

制得的果汁分别用CA-50S、CA-50、CA-50B、CA-40、CA-PC-900、ZT110XN-1、ZT110XN-2活性炭吸附后测定色值，结果见图1。同时还测定各型活性炭的透光率，结果见图2。

由图1可知，不同的活性炭对果汁的吸附效果差别很大，其中CA-PC-900型平均色值最低，吸附效果最差；CA-50型活性炭平均色值最高，效果最好，比次高的ZT110XN-2高了7.5个百分点左右，比最低的CA-PC-900高了26个百分点左右。在透光率上，由图2知除CA-40、CA-PC-900、ZT110XN-1透光率低于95%达不到要求外，其余都能达到要求。

由图1可以看出，CA-50S和ZT110XN-2平均色值最接近；CA-50B、CA-40和ZT110XN-1平均色值最接近，为了进一步了解各型活性炭吸附效果的差异性，对7种活性炭进行单因素试验统计分析，结果得出：F因子=93.82。

由F值可知，CA-50S、CA-50、CA-50B、CA-40、CA-PC-900、ZT110XN-1、ZT110XN-2 7种活性炭之间在0.95的水平上有显著性差异。通过多重比较可知，第1类含CA-50，是吸附效果最好的一型活性炭；第2类含CA-50S 和ZT110XN-2，其吸附效果之间差异性不显著，这2种类型活性炭吸附效果仅次于CA-50；第3类含CA-50B、CA-40、ZT110XN-1，这3种活性炭之间的差异性不显著，即认为它们在吸附提高果汁色值方面效果无差异；第4类含CA-PC-900，其是吸附能力最差的一型活性炭。因此，选择CA-50型活性炭。

2.2 CA-50型活性炭工艺参数的确定

2.2.1 活性炭的添加量对浓缩苹果清汁色值的影响。

将制得的苹果汁充分混匀，分成7份，每份100 ml，分别添加诺唯信（Petinex Ultra clear）果胶酶30 μl/L和诺唯信（Attenuzyme）淀粉酶10 μl/L，在55 ℃下酶解120 min，后煮沸中止酶解反应，将0.03、0.05、0.07、0.09、0.12、0.15、0.20、0.25、0.30 g活性炭分别加入冷却后的果汁中，在55 ℃下吸附90 min，经粗滤、抽滤（0.45 μm滤膜），浓缩制得苹果清汁，在糖度为11.5°Brix下，用1 cm比色皿，在440 nm测定色值，结果见图3。

由图3可知，当活性炭的添加量低于0.25 g时，随着添加量的增加，果汁色值逐渐提高；当活性炭添加量为0.03 g时，其色值在65%左右，添加量为0. 05 g时，其平均色值在70%左右，已能达到要求；当添加量大于0.25 g时，果汁的色值已经变得很高，且继续加大添加量，果汁色值变化很小。因此，综合考虑，确定CA-50型活性炭的添加量为每100 ml果汁0.05 g。

2.2.2 活性炭的吸附时间对浓缩苹果清汁色值的影响。

将制得的苹果汁充分混匀，分成7份，每份100 ml，分别添加诺唯信（Petinex Ultra clear）果胶酶30 μl/L和诺唯信（Attenuzyme）淀粉酶10 μl/L，在55 ℃下酶解120 min，后煮沸中止酶解反应，将0.05 g CA-50型活性炭分别加入冷却后的果汁中，在55 ℃下分别吸附30、45、60、75、90、105、120 min，经粗滤、抽滤（0.45 μm滤膜），浓缩制得苹果清汁，在糖度为11.5°Brix下，用1 cm比色皿，在440 nm测定色值，结果见图4。

由图4可知，当吸附时间低于75 min时，果汁色值随着时间的延长逐渐增大；75 min以后，果汁色值变化不大，再延长吸附时间，对果汁色值提高不大。因此，确定吸附时间为75 min。

2.2.3 活性炭吸附温度对浓缩苹果清汁色值的影响。

将制得的苹果汁充分混匀，分成4份，每份100 ml，分别添加诺唯信（Petinex Ultra clear）果胶酶30 μl/L和诺唯信（Attenuzyme）淀粉酶10 μl/L，在55 ℃下酶解120 min，后煮沸中止酶解反应，将0.05 g CA-50型活性炭分别加入冷却后的果汁中，分别在45、50、55、60 ℃下吸附75 min，经粗滤、抽滤（0.45 μm滤膜），浓缩制得苹果清汁，在糖度为11.5°Brix下，用1 cm比色皿，在440 nm测定色值，结果见图5。

由图5可知，活性炭的吸附温度对果汁色值有影响，在45 ℃时，色值最低，55 ℃时色值最高，但吸附温度在50～60 ℃时，测得的色值差别不大。

2.2.4 活性炭的添加量、吸附时间、吸附温度的确定

将活性炭的添加量、吸附时间、吸附温度作为考察因素，按表1进行进行3因素3水平正交试验，结果见表2。

由表2分析可知，因素A中k3>k2>k1，取A3；因素B中k3>k1> k2，取B3；因素C中k3> k1> k2，取C3。故活性炭吸附苹果汁的最佳组合为A3B3C3，即活性炭的最佳添加量为0.07 g每100 ml，最佳吸附时间为90 min，最佳吸附温度

为60 ℃。用1 cm比色杯在625 nm波长处测得果汁的

透光率为98.1%，达到质量要求。由表3中R值知，各因素对苹果汁色值影响的主次关系依次为添加量、吸附时间、吸附温度，特别是添加量，对果汁色值影响较大。

3 结论

通过对CA-50S、CA-50、CA-50B、CA-40、CA-PC-900、ZT110XN-1、ZT110XN-2 7种活性炭进行吸附高浓缩苹果汁的对比试验，得出经CA-50 型活性炭吸附的果汁色值最高；其最佳工艺参数为：添加量0.07 g每100 ml果汁，吸附时间90 min，吸附温度60 ℃。

参考文献

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[10] 陕西省质量技术监督局.苹果标准汇编[M].陕西省质量技术监督局资料，2004.