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番茄汁饮料加工工艺研究
摘要
以番茄为主要原料，利用高温瞬时杀菌、热破碎、真空浓缩以及冷冻澄清等技术，经过糖、酸的成分调整，生产出的番茄汁，迎合了广大消费者的要求。
番茄汁所含的多种微量元素尤其是番茄红素具有较高的营养价值和药用价值，适合各类消费人群，尤其是女性消费者，具有广阔的发展空间。
关键词
番茄汁高温瞬时杀菌果胶酶均质热破碎
1绪论
随着经济的飞速发展，人们对生活水平的不断提高，出于健康和营养的目的，人们对食品的要求也越来越高。
生活习惯的改变，特别是现代医学和营养膳食结构的改变，人们对饮料的花色品种、质量要求越来越高，消费趋向营养、健康。
果蔬汁饮料作为方便营养食品越来越受消费者的欢迎。
而番茄汁由于其含有较多的营养物质深受人们喜爱，其营养价值高，含有丰富的多种维生素和矿物质。
用番茄制作的番茄汁饮料，原料易得，成本低廉，是山楂汁、柑橘汁软包装饮料成本的1/3～1/2，其成汁率高，每100千克番茄，可榨取番茄汁80～90千克。
市场潜力大具有广阔的发展前景。
1.1概述
1.1.1番茄的简述
番茄别名西红柿、番柿、狼桃、洋柿子、金苹果、爱情果等，为双子叶植物纲茄科番茄属一年生草本植物。
番茄原产于南美洲的秘鲁，厄瓜多尔等国的热带雨林，大约与明朝时通过“丝绸之路”从西方传入中国，因色红形似柿子，故称西红柿，距今大约600年的栽培历史，不过在当时只作为一种观赏植物来种植。
明人所著的《广群芳谱》中称它为“番柿”，书中介绍：
“番柿一名六月柿，茎似蒿，高四、五，花似榴，一枝结四、五实货或三、四实，堪作观，大伞火珠，未足喻，草本也，来自西番，故名。
”并且说它“生食之刺人喉”。
直到十九世纪末，番茄才作为蔬菜被大众接受，我国人民普遍食用番茄，也不过百余年历史。
番茄适应性强，易栽培，产量高，目前已经成为我国主要的蔬菜品种之一。
其种类很多，按果形可分为圆球形、梨形、扁球形，椭圆形等；按果皮颜色可分为红色、粉色和黄色三种。
我国栽培的品种主要有北京早红、青岛早红和武昌大红等。
品质以形状周正、成熟适度、酸甜可口、果肉肥厚、无裂口、无挤压、无虫咬为佳。
它既是蔬菜又具备水果的特征，素有“菜中之果”和“平民水果之王”的美誉。
1.1.2番茄的营养价值
番茄是一种优质的酸性食品。
其营养成分见表1（每100g番茄中）
表1
成分名称
含量/mg
成分名称
含量/mg
成分名称
含量/mg
胡萝卜素
550
泛酸
1.7×10-5
维生素B2
0.03
蛋白质
90
叶酸
2.2×10-4
维生素C
190
脂肪
20
维生素B1
3×10-5
维生素E
20.57
铁
0.4
锌
0.13
镁
9
钙
10
铜
0.06
磷
23
钠
5
硒
0.15
锰
0.06
番茄果艳味酸甜，营养丰富，即可鲜食又可加工食用，具有较高的药用价值和营养价值，如下：
（1）番茄中含有丰富的维生素、碱性元素、纤维番茄红素，番茄红素是较强的抗氧化剂，可改善老年性黄斑病变。
人体血浆中番茄红素的含量越高，癌症、冠心病的发病率就越低。
（2）番茄含有多种有机酸，有机酸除了保护维他命C不被破坏外，还可软化血管、促进钙、铁元素的吸收，帮助胃液消化脂肪和蛋白质，这是其他蔬菜所不及的。
（3）番茄中还含有一种抗癌、抗衰老的物质称为谷胱甘肽，研究发现，番茄汁对于一些类型的癌有预防效果，对乳癌、肺癌、子宫内膜癌具有抑制作用，亦可抗肺癌和结肠癌。
（4）番茄红素有利尿及抑制细菌生长的功效，是优良的抗氧化剂，能清除人体内的自由基。
（5）番茄还具有养颜美容、增进食欲、提高对蛋白质的消化、减少胃胀食积的功效。
其特性为介于果实与蔬菜间，含有丰富的维生素A与C，由于有机酸的保护，可使番茄在烹调中维生素C不被破坏。
2番茄汁饮料的加工技术研究
2.1原料和仪器
（1）原辅料：
番茄、8%蔗糖、防腐剂、0.25%柠檬酸、山梨酸钾、0.13%复合稳定剂、番茄香精[5]0.3%茶多酚（护色剂）
（2）设备：
打浆机、榨汁机、高压均质机、脱气机
2.2番茄汁饮料加工流程
原料选择→洗涤→预处理→取汁→粗滤→原果汁
澄清、过滤→调配→高温瞬时杀菌（澄清番茄汁）
→均质、脱气→调配→高温瞬时杀菌（浑浊番茄汁）
浓缩→调配→装罐→高温瞬时杀菌（浓缩番茄汁）
→充填密封→后杀菌→冷却→成品
2.3操作要点
2.3.1原料的预处理
原料预处理包括原料选择、洗果和检果等工序，是果汁生产的基础工序，是保证果汁生产质量的重要环节[1]。
1.原料的选择
选择优质的制汁原料，是番茄汁生产的重要环节。
制汁果实的质量要求如下：
（1）番茄原料的新鲜度
番茄的新鲜度是影响番茄汁风味的重要因素，加工用的番茄越新鲜完整，成品的质量就越好。
采摘存放时间太长的番茄由于水分蒸发损失，新鲜度降低，酸度降低，糖分升高，维生素损失较大。
另一方面番茄堆放，品温升高，易腐烂变质。
因此，番茄汁加工应以新鲜番茄为原料。
（2）番茄原料的品质
选用汁液丰富、提取果汁容易、糖分含量高、香味浓郁的番茄是保证出汁率和风味的另一个重要因素。
（3）番茄的成熟度
番茄的成度对果实的汁液含量、可溶性固形物含量及芳香物质含量都有影响，番茄汁加工要求成熟度在九成左右，酸低糖高，榨汁容易。
2.原料的洗涤
将选好的番茄果实剔除果蒂，放进洗果机，用清水洗去附着在上面的泥沙、病原菌及残留农药。
3.检果
洗涤之后由专人将病虫果、未成熟果实和受机械损伤的果实剔除，以确保产品质量。
2.3.2取汁前的预处理
原料的破碎
热破碎将洗净的番茄用破碎机将番茄破碎脱籽后，立即放入夹层锅中进行热破碎。
热破碎是在破碎前用热水或蒸汽浆番茄加热，然后进行破碎。
如高稠度番茄汁的制造，是在番茄破碎成流动性的浆状液后立即用连续式预热器加热至85至87℃，保持5～10s。
由于加热抑制了引起稠度降低的酶的活性，用这种方法得到的番茄汁较冷破碎由较高的稠度，在饮用时倒入容器内不会出现浆汁分离得现象。
保留了较多的果胶，使果胶浑浊汁或过肉汁保持一定的粘稠度，增加浑浊汁的稳定性[4]。
2.3.3榨汁前预处理
预处理的目的是改变番茄细胞的通透性，软化果肉，破坏果胶质，降低粘度，提高出汁率。
（1）加热处理
由于在破碎过程中和破碎以后番茄中的酶被释放，活性大大增加，特别是多酚氧化酶会引起番茄汁色泽的变化，对番茄汁的加工极为不利。
加热可抑制酶的活性，使果肉组织软化，使细胞原生质中的蛋白质凝固，改变细胞膜的半透性，使细胞中可溶解性物质向外扩散，有利于番茄中可溶性固形物、色素的提取。
适
度加热可以使胶体物质发生凝聚，使果胶水解，降低液汁的粘度，从而提高出汁率（85%左右）。
其热处理温度为70～75℃，时间为10～5min[3]。
（2）加果胶酶处理
果胶酶可以有效的分解果肉组织中的果胶物质，使汁液黏度降低，容易榨汁过滤，缩短积压时间，提高出汁率。
2.3.4各种番茄汁制造的特殊工序
1.澄清番茄汁的澄清和过滤
（1）澄清
冷冻澄清法利用冷冻可以改变胶体的性质，解冻可破胶体的原理，将番茄汁置于-4～-1℃的条件下冷冻3～4d，解冻时可使悬浮物形成沉淀。
故雾状浑浊的番茄汁经过冷冻后容易澄清[7]。
（2）过滤
番茄汁澄清后，必须进行过滤操作，以分离其中的沉淀物和悬浮物，使番茄汁澄清透明。
常用的过滤设备有袋滤器、纤维过滤器、板框压滤机、真空过滤器、硅藻土过滤机、离心分离机等。
滤材有帆布、不锈钢丝网、纤维、石棉、棉浆、硅藻土和超滤膜等。
过滤器的滤孔大小、汁液进入时的压力、番茄汁黏度、番茄汁中悬浮粒的密度和大小以及番茄汁的温度高低都会影响到过滤的速度。
在选择过滤器时必须较少果肉堵塞滤孔，以提高过滤效果。
在使用过滤器时、滤材以及辅助设备时，必须特别注意防止番茄汁被金属离子所污染，并尽量减少与空气接触的机会。
压榨法压榨法是借助外压使番茄汁通过过滤机而非与非水溶性杂质分离的过滤方法。
2.浑浊番茄汁的均质与脱气
用均质机均质，温度要求在70℃以上，压力要求18兆帕以上。
用真空脱气机时真空度要求0.05兆帕，3～5min。
3.浓缩番茄汁的浓缩与脱水
番茄汁浓缩后，其可溶性物质含量达到65%～68%，可节约包装与运输费用；能克服番茄采收期和品种所造成的成分上的差异，使产品质量达到一定的要求；浓缩后的汁液，提高了糖度和酸度，所以在不加任何防腐剂的情况下也能使产品长期保藏，而且还适应与冷冻保藏。
因此，目前浓缩番茄汁饮料生产增长较快。
真空浓缩法在减压条件下迅速蒸发番茄汁中的水分，这样既可缩短浓缩时间，又能较好地保持番茄汁的色香味。
真空浓缩温度一般为25～35℃，不超过40℃，真空度越为94.7kPa。
这种温度较适合于微生物繁殖和酶的作用，故番茄汁在浓缩前应进行高温瞬间杀菌[6]。
2.3.5成分调整
糖、酸及其他成分调整
（1）糖酸比的调整
番茄汁饮料中糖酸比例是决定其口味和风味的主要因素。
浓缩番茄汁适宜糖分和酸分的比例在（13∶1）～（15∶1）范围内，适宜于大多数人的口味。
一般番茄汁中含糖量在8%～14%，有机酸的含量为0.1%～0.5%。
（2）其他成分的调整
番茄汁除了进行糖酸调整外，还需要根据其种类和特点进行色泽、风味、黏稠度、稳定性和营养价值的调整。
所使用的食用色素不得超过万分之五；各种香精的总和应小于万分之五；其他如防腐剂、稳定剂等按规定定量加入。
2.3.6杀菌、冷却与包装
1.番茄汁的杀菌、冷却
利用超高温瞬时杀菌技术能够减少营养损失，将进行超高温瞬时杀菌后的番茄汁立即冷却至室温25℃，置于无菌罐中暂存。
2.番茄汁的包装及无菌灌装系统
纸盒包装系统主要有屋顶纸盒QP型包装机和利乐包包装机。
一般主要用利乐包包装机，其所采用的包装材料为聚乙烯/纸铝箔等复合材料，用双氧水和过热蒸汽消毒。
其包装过程是把经超高温杀菌的番茄汁饮料在无菌状态下用经灭菌的纸盒包装好，使盒内的番茄汁得以保存在全无空气、光线及细菌的理想环境中，无需冷藏或加防腐剂就可保存半年乃至更长时间。
2.4产品质量要求
1.感官要求
具有原番茄汁应有的色泽、香气和滋味，无异味及肉眼可见外来杂物[8]。
2.理化指标
见表2。
表2理化指标
项目
指标
项目
指标
可溶性固形物/%
总酸/（g/100g）
砷/（mg/kg）
应与标签显示一致
应与企标一致
≤0.5
铅/（mg/kg）
铜/（mg/kg）
≤1.0
≤5.0
3.微生物指标
见表3。
表3微生物指标
项目
指标
项目
指标
细菌总数/（cfu/mL）
大肠菌群/（MPN/100mL）
≤100
≤6
霉菌、酵母菌/（个/ml）
致病菌
≤20
不得检出
3番茄汁饮料加工过程中存在的问题及产业发展前景
3.1番茄汁饮料加工过程中存在的问题及改进措施
3.1.1番茄汁的败坏
1.细菌的危害
常遇到的是乳酸菌，除产生乳酸外，还有醋酸、丙酸、乙醇等，并产生异味。
这种菌耐二氧化碳，在真空和无氧条件下繁殖生长，其耐酸力强，温度低于80℃时活动受到限制。
因醋酸菌、丁酸菌等感染引起番茄汁败坏，使汁液产生异味[9]。
2.酵母菌的危害
酵母是引起番茄汁败坏的重要菌类，引起番茄汁发酵产生乙醇和大量的二氧化碳，发生胀罐现象，甚至会使容器破裂[9]。
3.霉菌的危害
霉菌主要侵染新鲜番茄汁原料，当原料受到机械损伤后，霉菌迅速侵入造成果实腐烂。
解决上述问题的主要措施为:
尽量避免微生物的污染，如采用新鲜、健全、无霉烂、五病虫害的番茄取汁；注意番茄取汁打浆前的洗涤消毒工作，尽量减少番茄外表为生物数量；防止半成品积压，尽量缩短番茄预处理时间；严格加工工艺规程；在保证番茄汁饮料质量的前提下，杀菌必须充分，适当降低pH值。
3.1.2番茄汁的变味
番茄不新鲜，绝对不可能生产风味良好的产品；加工时过度热处理会明显降低番茄汁饮料的风味；调配不当，不仅不能改变番茄汁的风味，反而会使番茄汁饮料风味下降；加工和贮藏过程中的各种氧化和褐变反应，不仅影响番茄中的色泽，风味也随之变劣[11]。
解决上述问题的主要措施:
首先选择良好的番茄，合理加热，合理调配，同时生产过程中尽量避免与金属接触，凡与番茄汁接触的用具和设备，最好采用不锈钢材料，避免使用铜铁用具及设备。
3.1.3番茄汁的色泽变化
1.色素物质引起的变化
类胡萝卜素食含异戊二烯共轭双键的一类色素，按结构上的差异可分为胡萝卜素和叶黄素两大类。
类胡萝卜素色素为脂溶性色素，比较稳定，一般耐pH变化，较耐热，在锌、铜、锡、铝、铁等金属存在时也不易被破坏，只有强氧化剂才能使其破坏褪色，但光敏氧化作用极易使其褪色。
其主要防止措施为：
必须避光包装或避光贮存。
2.褐变引起的变色
番茄汁发生非酶褐变产生黑蛋白，使其颜色加深。
非酶褐变引起的变色对浓缩的番茄汁色泽影响较大，因为非酶褐变反应的速度随反应物浓度的增加而加快。
影响非酶褐变的主要是温度和pH值。
主要防止措施为：
加工中应尽量降低受热程度，控制pH值在3.2或以下，避免与非不锈钢的器具接触，延缓番茄汁的非酶褐变。
3.1.4番茄汁的浑浊与沉淀
1.澄清番茄汁的浑浊与沉淀
引起澄清番茄汁浑浊沉淀的原因可能有：
加工过程中杀菌不彻底或杀菌后微生物在污染。
由于微生物活动并产生多种代谢产物，而导致浑浊沉淀；番茄汁中的悬浮颗粒以及易沉淀的物质并为充分除去，在杀菌后贮藏期间会继续沉淀，加工用水未达到饮料用水的标准，带来沉淀和浑浊物质；金属离子与番茄汁中的有关物质发生反应产生沉淀；调配时糖和其他物质的质量差，可能会有导致浑浊沉淀的杂质；香精水溶性较低或用量过大，从番茄汁中分离出来引起沉淀的等。
防止上述问题产生的措施为:
加工过程中严格澄清并充分杀菌，是减轻番茄汁浑浊和沉淀的重要保障。
2.浑浊番茄汁的沉淀和分层
导致浑浊番茄汁沉淀和分层现象的因素有:
番茄汁中残留的果胶酶水解果胶，使汁液黏度下降，引起悬浮颗粒沉淀；微生物繁殖分解果胶，并产生导致沉淀的物质；加工用水中的盐类与番茄汁中的有机酸反应，破坏体系的pH值和电性平衡，引起胶体及悬浮物质的沉淀；香精的种类和用量不合适，引起沉淀和分层；番茄汁中所含的果肉颗粒太大或大小不均匀，在重力的作用下沉淀；番茄汁中的气体附着在果肉颗粒上时，使颗粒的浮力增大，引起番茄汁分层，番茄汁中果胶含量少，体系黏度低，果肉颗粒不能抵消自身的重力而下沉等[11]。
以上问题的主要防止措施为：
在榨汁前后对番茄或番茄汁进行加热处理，破坏果胶酶的活性，严格均质、脱气和杀菌操作。
3.2番茄汁饮料的产业发展前景
番茄汁在西方国家已经有几十年的历史了，因其所含有多种维生素和矿物质具有较高的营养价值和药用价值保健功效。
其能够健胃消食、润肠通便、防止便秘的作用；降脂降压、利尿排钠、辅助治疗作用；抗血凝聚、防脑血栓；防癌抗癌、延缓衰老、维护性功能的作用；还具有美容护肤等作用[10]，是老少皆宜的营养饮料。
在大多西方国家的家庭里番茄汁是必备的饮料之一。
但是在我国番茄汁是近几年才兴起的时尚饮料，是营养的代名词。
番茄汁正以其丰富的营养价值走进百姓家庭中，因此番茄汁在国皆内显现出巨大的市场潜力。
致谢
感谢各位评委老师在百忙之中抽出宝贵的时间为我们审稿。
您们的审阅是对我们论文成果的一种肯定与负责，让我们在此向您们表示最真挚的问候：
老师，您辛苦了！
论文从选题到最终完成，每一步都是在赵燕燕老师的精心指导下完成的，倾注了老师大量的心血。
她广博的学识，丰富的经验，严谨的治学态度，事业上积极进取的精神对我影响深远。
在此，谨向赵燕燕老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
谢谢赵老师在我撰写论文的过程中给予我极大的帮助。
同时，论文的顺利完成，也离不开同组其他同学的关心和帮助，在此向她们表示感谢。
在整个论文的撰写过程中，各位老师、同学和朋友给我提供了宝贵的意见和建议，使得论文顺利完成。
大学的生活即将结束，在这里我还要感谢潍坊工商职业学院的各位老师的谆谆教导，是您们让我在获取专业知识技能的同时也学会了如何立足社会，谢谢你们！
参考文献
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