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泡腾片固体饮料加工技术现状
发布时间:2017-01-05 13:53:44

饮料成为人们生活消费所不可缺少的商品,市场上出现越来越多的饮料品种,传统的液体饮料已经不能满足人们的口感和营养追求,随着消费观念的改变,一些新型饮料产品,如固体饮料已引起消费者的关注。我国固体饮料起步较晚,但近些年来发展相当迅速。泡腾片固体饮料应用广泛,其便捷的储存和饮用方式、风味独特、口味丰富、营养素更加全面的特点,使其成为符合现代人要求的饮料产品之一。

固体饮料是指将各种原料(如植物抽提物、糖、果汁以及其他配料调配)、浓缩、干燥而成;或将各种原料粉碎、混合后呈颗粒状、片状或粉末状,用水冲调后才可饮用的饮料。

根据《固体饮料卫生标准》,固体饮料分为:普通型固体饮料和蛋白型固体饮料。普通型固体饮料是指以菊花等植物提取物、茶叶、经烘烤的咖啡或果汁为主要原料,蛋白的含量<4%,添加或不添加其他辅料制成的制品;蛋白型固体饮料是指以乳及乳制品等其他动植物蛋白为主要原料,蛋白质含量≥4%,添加或不添加辅料制成的的制品。

泡腾片是近年来的一种新颖片剂,在国外开发应用广泛。将泡腾片固体饮料放入饮用水中,在泡腾崩解剂的作用下,迅速大量产生气泡(二氧化碳),使片剂迅速崩解和融化,片剂崩解时产生的二氧化碳部分溶解于饮水中,使饮水喝入口中时有汽水般的美感。有时崩解产生的气泡还会使在水中的泡腾片上下翻滚,使其崩解和融化加速。

在20世纪70年代,国外已有药用泡腾片出售,一开始是在农业和食品上的使用。农业上主要是泡腾片除草剂,食品行业中主要是固体饮料,泡腾片固体饮料属于普通型固体饮料。当前市面上有VC泡腾片、银杏泡腾片在销售,多种口味和品种的泡腾片也不断被研制出来。目前已经有含茶(包括茶提取物和有效成分)、果蔬、微量营养素等的泡腾片出售。

泡腾片固体饮料近些年来发展相当迅速,主要原因是其与传统的液体饮料相比具有如下一些优点:①风味自然,速溶性好,应用范围广,饮用方便;②质量显著减少,体积显著变小,携带方便;③包装简易,运输方便,含水量小于5%,不仅货架期长、不易变质,而且体积小,便于携带和运输。④易于保持卫生;⑤常添加于泡腾片固体饮料中的还有许多营养丰富的物质,如维生素、氨基酸、果汁、蜂蜜等,在饮用饮料的同时人体获得了人体需要的丰富的营养素,有益于人体身体发展。泡腾片固体饮料由于上述优点及其简单较为成熟的生产工艺,产品销售量长期大幅递增,市场前景较为广阔。

一、泡腾片固体饮料加工技术

本部分将从泡腾片主料制粒技术,泡腾片辅料,加工设备3个方面,结合多年来应用实例,展现目前我国泡腾片加工技术的发展现状。

1、泡腾片主料制粒技术

泡腾片的主料制备常用的有湿法制粒技术,干法制粒技术,非水制粒技术,控制制粒含水量技术,直接压片技术。

湿法制粒法:将酸或碱分别用含水粘合剂制粒干燥,在压片前混合均匀进行压片。此法避免了酸、碱的接触,防止操作过程中发生酸碱反应,有利于制剂的稳定性。其产物具有外形美观、流动性好、耐磨性较强、压缩成形性好等优点,在医药工业、食品工业等领域应用最为广泛。但不适用于热敏性、湿敏性、极易溶性等特殊物料的制粒。

泡腾片对制剂环境要求较高,尤其使用湿法制粒时,相对湿度不宜超过30%。比如:南瓜玉米粉泡腾片的制备、普洱茶泡腾片的制备采用湿法制粒工艺,分别制粒干燥后与甜味剂和其他原料混合、压片而成。

干法制粒法:用滚压或重压法进行制粒。该法所需辅料少,工艺简单,周期短,污染小,有利于提高颗粒稳定性、崩解性和溶散性;但应注意选择粘合性和可压性较好的辅料。此法多应用于在试验中,由于设备价格较高,工厂应用不多。比如:甜叶菊泡腾片的制备,甜叶菊提取物采用干法制粒压制成的中药口服制剂,该制剂含有碳酸盐和有机酸,遇水可产生气体而成泡腾状。

非水制粒法:将处方中组分用非水液体(如异丙醇、无水乙醇)制粒。此操作较湿法制粒简单,但易有粘合剂残留,所以还要测量其残留量;此外,非水粘合剂价格略高于湿法制粒。比如:抹茶泡腾片的制备、VC泡腾片选择非水制粒,通过此种方法制备的泡腾片,泡腾效果好,外观完整,口感气味良好。

控制制粒含水量:一般用适宜量的枸橼酸-含水物代替无水物,控制颗粒含水量,当混合物加热时,即释放出结晶水比加入制粒的水量易操作;湿润的颗粒立即压片,然后将片剂干燥。

直接压片法:将药物的粉末与适宜的辅料分别过筛并混合后,不经过制粒过程,直接把药物和辅料的混合物进行压片。此法药物要有一定的流动性,最好有一定的晶形,要选择合适的辅料,然后将混合物直接压片,可省略制粒步骤,能省时节能,工艺简便,工序少,适用于湿热不稳定的药物;但也存在流动性差的粉末、片重差异大,粉末压片容易造成裂片等弱点。

结合多种泡腾片的制备实践基础,我们发现主流的几种制粒工艺中,湿法制粒有助于制剂的稳定,但不适用于热敏性、湿敏性、极易溶性等特殊物料的制粒,要求相对湿度不宜超过30%;干法制粒一般多用于药品材料的制作和实验室中操作;抹茶泡腾片的制备、VC泡腾片一般用非水制粒法,但是非水制粒粘合剂的价格则较高;直接压片法适用于湿热不稳定的药物,例如黑莓泡腾片。

2、泡腾片辅料

1)常用的酸源

泡腾片常用的酸源有柠檬酸、酒石酸、富马酸、苹果酸。

柠檬酸为无色半透明结晶或白色粉末,在食品中主要用作矫味剂、缓冲剂、抗氧增效剂、酸性泡腾剂,是目前应用最广泛的泡腾剂酸源,适用于各种泡腾片,由于它是柑橘类水果的天然成分之一,所以特别适合于柑橘类香味的饮料。柠檬酸易溶于水、口感好,但具有很强的吸湿性,常造成粘冲、颗粒难烘干、易涨片等问题。

酒石酸为无色透明或白色微细结晶,与柠檬酸相比,它具有稍涩的收敛味,在食品中跟柠檬酸的效果相似,也是做泡腾剂和缓冲剂等。酒石酸一个很大的优点就是吸湿性小,易于操作。

富马酸做pH调节剂和泡腾剂等,它跟酒石酸一样没有吸湿性,并且具有很好的润滑作用,可以解决柠檬酸在压片过程中的粘冲和吸湿问题。

苹果酸跟柠檬酸及其相似,作用也跟柠檬酸一样,同样有较强的吸湿性,容易粘冲。

2)常用的碱源

常用的碱源有碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾。碱源的作用机理是与酸发生中和反应生产二氧化碳气体来起到膨胀的作用,一般是将PVP乙醇溶液跟酸分开制粒或取结晶状态的碱直接压片。

为了泡腾片的稳定性,防止酸和碱在制作过程中反应,可在碳酸氢钠外面涂上保护剂,使其在固体状态下不与柠檬酸反应。

3)润滑剂

润滑剂对泡腾片的制备起着十分重要的作用,如选择不当可影响产品的制备和性状。常用到的润滑剂是聚乙二醇6000,一般需粉碎160目后使用,用量多在总重量的5%以内,过多使用会增加粘冲。

4)填充剂和粘合剂

常用粘合剂有PVP乙醇溶液,用PVP乙醇溶液作粘合剂时,容易吸潮,使用聚乙烯吡咯酮和聚醋酸乙烯酯的共聚物做粘合剂。

3、泡腾片加工设备

泡腾片的主料辅料粉碎处理、混合,干燥,压片等生产流程需要专门的设备来配合生产,以使泡腾片品质合格,生产高效。设备的设置须根据工艺路线决定,主要生产中涉及的有粉碎设备,如筛片式磨粉机;合料设备,如单桨槽型混合机;成型设备,如摇摆式颗粒成型机;干燥设备,一般采用过热蒸汽干燥法、干料热风沸腾法、干燥箱等;在均质机的选择上,多采用高压均质机或者胶体磨;化糖锅则在蛋白类泡腾片中用以融化各种糖料。

二、食品工业中的应用及相关专利

泡腾片在食品工业中应用十分广泛。目前市面上泡腾片固体饮料主要产品是VC泡腾片,其中包括多种果味VC泡腾片。除此之外,微量元素补充剂泡腾片例如含铁泡腾片等也比较多见。随着关于泡腾片固体饮料的研究越来越来深入,其产品品种越来越多。根据泡腾片不同原料组成,将目前已有的几种食用泡腾片分为四类分别进行简述:

1、茶泡腾片

茶泡腾片——含有茶及其茶叶中有效成分的泡腾片,比如配方组分中有茶叶提取物、儿茶素、茶多酚、茶多糖、速溶茶等的泡腾片。现以普洱茶,金银花茶,抹茶和大麦红茶泡腾片固体饮料为例子,了解制作茶泡腾片的具体工艺流程。

1)普洱茶泡腾片

普洱茶泡腾片是将茶粉、填充剂、泡腾剂、粘合剂研磨过0.11mm筛,用无水乙醇润湿混匀后的材料,制粒用1.21mm筛,然后在真空干燥箱45℃的条件下真空干燥30min,再用1.21mm和0.894mm筛整粒,同时弃去0.894mm以下和1.21mm以上的部分。将所得颗粒称重,加润滑剂(过0.11mm筛)后混合均匀,送入压片机压片,密封保存所制得泡腾片。由于酸碱两项制粒法制得的普洱茶泡腾片易出现花片,而且在水中崩解时会出现有茶粉凝聚造成的难溶小颗粒,因此本研究采用一相混合湿法制粒。

2)金银花茶泡腾片

金银花茶泡腾片的制备工艺则是先制备金银花浸膏粉,先取6kg金银花,加水浸泡两次(每次用10倍水,提取0.5h),合并提取两次(每次用10倍水,提取0.5h),合并提取液,60℃减压浓缩至稠膏,在60℃得条件下减压干燥后粉碎得浸膏粉1 257g,再根据制备泡腾片取占整个片剂重量的40%的比例金银花浸膏粉,加入15%碳酸氢钠与柠檬酸质量比为1.3∶1组成的崩解剂,稀释剂为32%乳糖,混匀,用1%PVP-K30无水乙醇溶液制粒,过20目筛,在(45±5)℃条件下减压干燥4h,整粒,加入1%PEG6000为润滑剂和12%由PEG6000包裹的碳酸氢钠与柠檬酸质量比为1.3∶1组成的崩解剂,即采用非水法制粒制造泡腾片,经压片后得成品。

3)抹茶泡腾片

抹茶泡腾片的制备工艺是采用:抹茶4.0%,蛋白糖3.6%,白砂糖17.8%,柠檬酸35.6%,碳酸氢钠31.1%,麦芽糊精6.7%的配方。与此同时添加适量悬浮剂和4%~6%的粉末香精,粘合剂为1%PVP无水乙醇溶液,润滑剂为2%~3%PEG6000或可溶性淀粉。制粒工艺选择酸碱混合非水制粒法,通过此种方法制备的抹茶泡腾片,泡腾效果好,滋味酸甜可口,有茶香。

4)大麦红茶泡腾片

新型大麦红茶泡腾片固体饮料的制备工艺以速溶红茶粉和速溶大麦粉为主要原料,以阿斯巴甜等为辅料,采用湿法制粒制造泡腾片,以崩解时限、口感等作为考察指标,通过单因素试验和正交试验优选主辅料配比。通过多次试验得出,大麦红茶泡腾片固体饮料的最佳配方为:速溶红茶粉2.0%,速溶大麦粉18.1%,碳酸氢钠36.7%,阿斯巴甜9.2%,聚乙二醇6000 1.0%,柠檬酸33.0%。该泡腾片平均崩解时限为3.6min,溶于水后所得的饮料呈黄褐色,酸甜适口,富有大麦、红茶的香气。

目前我国已经申请专利的含茶泡腾片种类非常丰富。如:茶泡腾片及其制备工艺、一种快速溶解茶片及其制备方法、一种原味型乌龙茶泡腾片及其制作方法、苦荞茶泡腾片及其制备方法、午时茶泡腾片、一种枸杞雪菊保健泡腾茶、绿茶提取物泡腾制剂等。将中国茶文化有效利用和推广,更适合中国市场。

此外还有几种含茶泡腾片剂的专利:保健泡腾片及其制备方法、抗衰老保健食品泡腾片及其制备方法、一种耐缺氧、抗疲劳的茶泡腾饮片及制备方法、一种快速溶解茶片及其制备方法。

含茶泡腾片绝大多数是多功能泡腾片,具有抗疲劳,抗衰老等保健功能。含茶泡腾片的制备一般采用非水制粒法和湿法制粒法。其中采用非水制粒法占绝大多数,该法制备工艺简单,能保留一部分有益物质,比较适合含茶泡腾片的制备。

2、果蔬泡腾片

果蔬泡腾片是以水果或蔬菜为主料,果蔬的有效成分配制而成的泡腾片固体饮料,目前对于果蔬泡腾片的研究文件有很多,其中更多是关于提取果蔬里对人体有益的有效成分的研究,如:南瓜玉米粉泡腾片、蓝莓泡腾片固体饮料、果梅儿童保健泡腾冲剂、凉瓜泡腾片、山楂泡腾片等。现以凉瓜泡腾片、黑莓泡腾片、蓝莓泡腾片等一一介绍其制备工艺。

1)凉瓜泡腾片

凉瓜泡腾片以酸碱分别制粒法制造泡腾片,其主要制备工艺是将填充剂与凉瓜粉分为两份,另一份与碳酸氢钠混合加粘合剂和去离子水进行制软材、干燥、粉碎过筛步骤。一份与柠檬酸混合加粘合剂和去离子水进行制软材、干燥、粉碎过筛。然后按比例将所得的两种粉末混合,加入粉碎过筛后的润滑剂混匀,压片。同时把凉瓜干粉碎,过80目筛后得到原料。干燥温度均为50℃,干燥时间为4h,在压片压力小于20Pa的条件下制备凉瓜泡腾片。

2)黑莓泡腾片

黑莓泡腾片的制备采用直接粉末压片法,其最佳配方为:黑莓粉(含麦芽糊精48%)41%,碳酸钠24%,柠檬酸35%,阿斯巴甜0.2%。其工艺流程为,先将其它物料粉碎,然后过筛,再加入黑莓粉进行混合,最后压片包装。实验结果表明该方法制作所得的黑莓泡腾片外观不变形、不易吸潮,崩解时限为40s,酸甜适中,崩解后无明显沉淀。

3)蓝莓泡腾片

蓝莓泡腾片采用湿法制粒(相对湿度应≤30%)制备泡腾片,经反复试验,结果表明,蓝莓泡腾片最佳科学组方(重量百分比),蓝莓鲜果汁常低温保鲜浓缩干燥提取物15%,β-环糊精21%,维生素C 5%,碳酸氢钠28%,柠檬酸26%,硬脂酸镁0.1%,蔗糖5%,该泡腾片在水中分布迅速均匀、生物利用度高、有效成分便于吸收、口感舒适、质地酥脆、食用方便,兼具固体制剂和液体制剂的特点,在食品行业具有广阔的市场前景。

4)其他果蔬泡腾片

南瓜玉米粉泡腾片采用湿法制粒工艺,酸碱分别制粒干燥后与甜味剂和原料混合、压片而成。果梅儿童保健泡腾冲剂制备工艺流程为:在果梅、山楂的提取浓缩物中加入白砂糖(烘干粉碎后过60目筛)、氯化锌、香精、赖氨酸等混合,再进行制粒,制粒后将这些混合物干燥、粉碎,然后加入柠檬酸,碳酸氢钠与提取物混匀,过80目筛,进行杀菌,最后进行包装成品。山楂泡腾片是将山楂经软化、打浆、微细化、均质、酶解、喷雾干燥后得到的山楂粉,与柠檬酸、蛋白糖、碳酸氢钠等原料相配合,采用干法制粒制备工艺。

国内已经申请的相关专利有:一种石榴泡腾片及其制备方法、山楂红枣泡腾片、果蔬微胶囊泡腾片及其制造方法、山葛泡腾片、红枣山楂核桃泡腾片、罗汉果泡腾片及其制备工艺、果蔬泡腾片及其制备方法、枣仁甘草泡腾片、雪梨泡腾片及其制备工艺、猕猴桃泡腾片及工艺等。

果蔬泡腾片取材于日常生活中的果蔬,通过对原料的深入研究,加上成熟的加工技术和科学的配方,果蔬泡腾片使原料中营养成分的释放被有效提高。果蔬泡腾片的制备工艺一般采用湿法制粒;选用果蔬浸膏,分别和酸碱制粒原料、辅料混合,压片而成。

3、维生素泡腾片

维生素类泡腾片剂近年来在国内外已有产品面世,有含单一成分或多种维生素及不同果味的系列产品,是一种人体维生素补充源。其中其生产工艺已经很成熟,市面上绝大多数的泡腾片为VC泡腾片,其中还有复合型维生素泡腾片。

维生素泡腾片一般采用非水制粒法,得到稳定性好、崩解时限短、工艺简单、质量可控的产品。

4、微量元素补充剂泡腾片

微量元素补充剂泡腾片如补钙泡腾片、柠檬酸-苹果酸钙(CCM)泡腾片和营养泡腾奶片等。微量元素补充剂对人体有多种效益和功能,例如能够预防癌症,减少焦虑和知觉应激反应,降低白内障的发生率。因此,微量元素补充剂越来越受人们的青睐。

柠檬酸-苹果酸钙(CCM)泡腾片制备工艺为:将CCM粉碎过100目筛,加入VC、甜菊素、小苏打,放入混合机内进行搅拌,加入聚乙烯吡咯烷酮混匀,12目制粒,湿粒在50℃左右条件下通风干燥,并通过14目筛整粒。然后加入PEG6000进行混合,充分混匀后,放入压片机中压片成型,在60℃条件下烘干2h,杀菌、包装,即得CCM泡腾片。

三、泡腾片固体饮料发展方向和前景

泡腾片固体饮料的发展必将围绕大众传统的消费习惯展开,拓宽非传统固体饮料的销售市场。首先,泡腾片在中国的推广,应充分利用和发展我国丰富物产资源优势,积极发展植物蛋白、果蔬汁、乳蛋白、速溶茶等营养性、功能性、特殊性的泡腾片固体饮料。结合我国丰富的农产品资源,以传统的消费需求和以原产地域产品为特色的新型泡腾片作为研究开发的热点。其次,由于泡腾片在制作过程中除了主剂和泡腾剂外,还可以添加矫味剂、甜味剂、着色剂以及赋形剂等,对食品而言,可以改进食品的风味,开发系列风味的泡腾食品。由于泡腾片具有特殊的崩解剂——泡腾崩解剂,在冷水中即可迅速崩解,利于吸收,携带服用方便,色香味俱佳,即冲即饮,尤其迎合了青少年喜爱新、奇、特的优点,在儿童、青少年领域具有明显的优势。

固体饮料符合制作泡腾片的要求,且泡腾片固体饮料的生产加工技术日趋成熟,为泡腾片固体饮料发展提供有力保证。其加工工艺在原本泡腾片的基础上引进一些新的技术,使泡腾片固体饮料更加多元化。随着改革开放的深入,借鉴和吸收国外先进技术和设备,我国的泡腾片食品工业必然会有更大的飞跃发展,而且将进一步增强在国际市场上的竞争力,实现固体饮料的市场国际化。

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