技术文章

1．植物蛋白饮料

1.1植物蛋白

西方学术界把植物蛋白分为两类，一类叫plant protein，指花、草、树木、灌木等植物中所含的植物蛋白；另一类是vegetable protein，即指大豆、花生、坚果等可食性果实或油料中所含的植物蛋白。中国的文献将两者统称为植物蛋白。

1.2植物蛋白饮料

根据GB16322《植物蛋白饮料卫生标准》中对植物蛋白饮料的描述是：以植物果仁果、肉及大豆为原料（如大豆、花生、杏仁、核桃仁、椰子等），经加工、调配后，再经高压杀菌或无菌包装制得的乳状饮料。一般规定蛋白含量不低于0.5%（质量分数）。

1.3植物蛋白饮料分类

1.3.1按加工工艺分类

一、发酵植物蛋白饮料

二、非发酵植物蛋白饮料

1.3.2按加工原料分类

• 豆乳类饮料
• 椰子乳饮料
• 杏仁乳（露）饮料
• 其他植物蛋白饮料

2．植物蛋白饮料的营养和保健功能

依据GB 16322—2003 植物蛋白饮料卫生标准，对植物蛋白饮料的描述是：以植物果仁、果肉及大豆为原料(如大豆、花生、杏仁、核桃仁、椰子等)，经加工、调配后，再经高压杀菌或无菌包装制得的乳状饮料。其成品中的蛋白质含量应不低于5g／L。

植物蛋白饮料主要原料为植物果核类及植物的种籽。这些籽仁含有大量脂肪、蛋白质、维生素、矿物质等。是人体生命活动中*的营养物质。植物蛋白及其制品由于不含胆固醇而含大量的亚油酸和亚麻酸，长期食用不仅不会造成血管壁上的胆固醇沉积。而且还对血管壁上沉积的胆固醇有溶解作用。植物籽仁中含有大量的维生素E，可防止不饱和脂肪酸氧化，去除过剩的胆固醇。防止血管硬化，减少褐斑，有预防老年病的作用。

植物蛋白饮料还富含钙、锌、铁等多种物质和微量元素，为碱性食品，可以缓冲肉类、鱼、蛋、家禽、谷物等酸性食品的不良作用。部分人尤其是大多数亚洲人体内不含乳糖酶，饮用牛奶时会产生过敏问题，而饮用不含乳糖的植物蛋白饮料就没有此类问题。如以豆奶喂养的婴儿，其肠道细菌和母乳喂养的婴儿相同。当中的双歧杆菌占优势时可抑制其他有害细菌的生长繁殖，预防感染，对婴儿有保护作用；相反，采用牛奶喂养时，则因双歧杆菌含量少，嗜酸乳酸菌较多，婴儿易出现腹泻等消化不良症。

总的概括，植物蛋白的生理功能有：

• 抗肿瘤作用
• 降低胆固醇的作用
• 对肾脏病的有益作用
• 对肝炎后进行性肝硬化的营养支持作用
• 降低高血压患者的血压和预防心血管疾病
• 容易被人体消化吸收，不含胆固醇，和动物蛋白在氨基酸的组成上具有互补性

3．植物蛋白饮料行业现状和发展

3.1植物蛋白饮料行业现状

我国对植物蛋白饮料的定义为:植物蛋白饮料是以植物果仁果肉及大豆为原料（如大豆、花生、杏仁、核桃仁、椰子等）,经加工、调配后，再经高压灭菌或无菌包装制得的乳状饮料。我国目前常规认定的植物蛋白饮料就是国标定义中的 豆奶、花生奶、核桃奶、杏仁奶、椰子奶这几种。这其实是相对狭义的植物蛋白饮料定义，从广义上讲，植物蛋白是相对于动物蛋白而言的，因此，凡是以富含植物蛋白的原料为主料制成的饮料都应该是植物蛋白饮料，如五谷杂粮中燕麦、绿豆、红豆等蛋白含量都很高。现在市场上这类的饮料也已经比较常见。

植物蛋白饮料属于软饮料软。软饮料包括：碳酸饮料、瓶（罐）装饮用水、果蔬汁和果蔬汁饮料、乳饮料和植物蛋白饮料、固体饮料和茶饮料及其他软饮料。表1 2010年8月软饮料各子行业规模对比

由上图可以看出，软饮料子行业资产规模排列依次为果蔬汁及果蔬汁饮料行业、碳酸饮料行业、茶饮料及其他饮料行业、饮用水行业、乳饮料及植物蛋白饮料行业和固体饮料行业。乳饮料和植物蛋白饮料行业在软饮料行业中发展速度很快，而其在资产规模上仅大于固体饮料行业。2010年1～8月，乳饮料和植物蛋白饮料行业高速增长，实现工业产值250多亿元同比增长接近35%。乳饮料和植物蛋 白饮料行业财务数据表现良好，行业的发展迅速。

我国植物蛋白饮料需求量2006年为72.1万吨；2007年为75.6万吨，同比上涨4.85%；2008年为80.2万吨，同比上涨6.08%； 2009年为85.6万吨，同比上涨6.73%；2010年1～8月，我国植物蛋白饮料需求量为75.3万吨，同比上涨11.50%。

我国植物蛋白饮料市场规模2006年为38.3亿元；2007年为43.5亿元，同比上涨12.11%；2008年为49.6亿元，同比上涨14.02%；2009年为55.1亿元，同比上涨11.09%；2010年1～8月，我国植物蛋白饮料市场规模为43.9亿元，同比上涨17.90%。

表2 2006年至2010年1～8月

我国植物蛋白饮料需求量及增长情况表

表3 2006年至2010年1～8月

我国植物蛋白饮料市场规模及增长情况

在软饮料产业中，碳酸饮料可口可乐、百事可乐在都是一统天下的态势，在中国即便是娃哈哈也只能在部分农村市场立足，想要再踏足，显然机会渺茫；瓶装饮用水农夫山泉、娃哈哈、康师傅也已经占据了很大的份额，外加各地一些知名品牌如怡宝、润田等，也已经很难再做大；茶饮行业中统一、康师傅等几大品 牌已经占据了绝大部分的*，市场格局相对稳定，市场机会有限。在果蔬汁及其饮料中汇源、统一、康师傅、可口可乐等几家也占据了统治地位，其他企业很难有机会。在乳品行业中，很明显中国乳品行业已经进入了整合期，品牌集中度越来越高，蒙牛、伊利已经是巨无霸。即使是原来的地方强势品牌也很难说还能坚持多久，武汉友芝友，石家庄君乐宝的并购只是开始而已。

就市场机会而言，相对于其他饮料，植物蛋白饮料优势明显：

一、中国有25%～30%人群有乳糖不耐症，植物蛋白饮料不会对消费者产生乳糖不耐受症，更适合国人的饮食结构与消费习惯。

二、我国是植物蛋白原料的生产大国，特别是我国目前zui为流行的花生奶和核桃奶，据联合国粮农组织数据库资料，2009年我国核桃产量为915000t，占世界总产量（2236231t）的四成以上；花生产量为13341075t，占世界产量（35520257t）的37.6%也近四成，因此，我国生产植物蛋白饮料具有原料上的很大优势，而如何对这些植物蛋白原料进行深加工，增加其附加值，也是各地急需解决的问题。

三、现有的植物蛋白饮料生产企业相对较少，并且都针对不同的蛋白饮料，因而每种蛋白饮料的生产厂家间的相互竞争较少。目前花生奶市场除了银露在全国有一定影响力外，其他的花生奶企业基本上都还是地方性品牌；核桃露主要是河北 养元和山西大塞，而目前它们的影响力大都还停留在黄河以前地区；杏仁露也一样，除了露露，其它企业更不为人知；椰子汁则是椰树，但可能是消费习惯的原因就如南方的消费者大都不接受杏仁露一样，椰子汁在北方也始终难以打开市场。豆奶是维维，此外杨协成的纯豆奶也有一定的影响力，而广西虽然做豆奶的厂家很多，有影响力的却没有什么。

预计2010～2015年中国植物蛋白饮料容量将继续增加，到2015年，中国植物蛋白饮料容量将达到135万吨。

3.2植物蛋白饮料行业创新思路

• 营养强化

目前我国的牛奶及乳饮料很多产品已经走上了强化的路子，但植物蛋白饮料则很少见到强化的产品。而在欧美国家无沦是什么产品，营养强化都几乎成了约定成俗的惯例。

植物蛋白的营养强化，可以考虑两条途径：

• 均衡营养型强化。前文提到，植物蛋白一般都不是*蛋白，因此可以考虑添加部分该原料的限制性氨基酸，使其具有更高的营养价值。同时每种原料都有其维生素和矿物质的缺陷，针对这些缺陷进行维生素和矿物质的强化也是很有必要的。
• 突出型强化。就是针对某种植物蛋白的主要功能，对其进行更全面的强化。比如*，核桃是健脑的产品。就可以针对其这个特点，添加其它一些有利于脑部发育或健脑的营养素如DHA、牛磺酸、锌、卵磷醋、Vc等，使其健脑功能更为全面和有效。

二、植物蛋白与其他复合

（一）多种植物蛋白复合

不同的植物蛋白其营养和风味都有较大的区别，多种植物蛋白复合，可以让产品的营养更为全面，同时口感和风味也会更为丰富；当然因为不同的植物蛋白风味差别较大，在做复合产品时也需要考虑它们风味的融合性，否则可能会产生风味不协调的现象。目前市场上zui为常见的这类产品是花生核桃奶，惠尔康在2010年推出的黑芝麻浓浆也是由芝麻、燕麦、花生组成的复合植物蛋白饮料。由于大豆的蛋白含量较高，而且消费者对大豆的营养价值认可度也较高，同时，相对其它植物蛋白而言，大豆的成本较低。因此，诸如花生豆奶、核桃豆奶等复合产品应该会有比较好的市场。此外，三种以上植物蛋白，包括与五谷杂粮类的如红豆、绿豆、米类、麦类等复合的产品也是一个很好的思路。

（二）植物蛋白与牛奶复合

这是植物蛋白与动物蛋白在饮品类中结合的途径，可以充分发挥动植物蛋白的营养的互补性，使产品营养更为全面，健康概念更好。这类产品目前在市场上已经比较常见，特别是在早餐奶方面，zui为常见的是核桃牛奶、花生牛奶。以后，这类的产品还会不断有新品出现，因为这既是植物蛋白新产品开发的一个途径，也是液态乳扩展的一个很好的途径。

（三）植物蛋白与果蔬复合

一般植物蛋白原料中Vc含量都比较低，而果蔬类则是Vczui为丰富的来源。如果植物蛋白能与果蔬类复合，这类产品的健康和营养概念会好很多。目前这类的饮品基本上还是空白。这有技术上的原因，因为植物蛋白饮料一般做成中性的产品，而果蔬类则更适合做成酸性的产品。因此，它们如何有效结合，需要找到一些合适的途径。这些途径可以参考牛奶与果蔬结合的方法，目前牛奶与果蔬结合的方法，一是在酸性的牛奶产品中添加果蔬块（粒）或果蔬汁如蒙牛的果粒酸牛奶,娃哈哈的营养快线等；另一个则是在中性的牛奶中添加酸度不是很高的果蔬汁，如很多厂家都在做的红枣奶等。*个途径对于植物蛋白来说适应性不是特别广，因为由于菌种、口感等多种原因，我国用植物蛋白发酵做成酸奶的产品很少，直接调酸做成酸性产品的也少，以前的尝试过做这样的产品，但口感确实很难接受。这方面大豆可能是个例外，一是大豆发酵做成大豆酸奶的产品，虽然还不多，但也有，而且菌种也有成熟的。二是大豆磨浆去腥后，调酸，加入果汁，做成果汁酸豆奶饮料，产品的口感也相当不错。第二个途径对于大部分的植物蛋白原料来说可能更为合适，可以考虑的果蔬包括红枣、枸杞、香蕉、西红柿，各种菜汁等，为了尽量减少对Vc的破坏，这类的产品应该考虑冷藏产品，或冷灌装的常温产品。

4. 植物蛋白饮料的生产工艺

4.1 大豆饮料的生产工艺

工艺流程

大豆清杂→漂洗→浸泡→去皮→磨浆→过滤→添加其他配料→均质→灭菌→灌装→成品

制备豆奶的操作要点

• 原料的处理。将清、杂的大豆于浓度0.5％的NaHCO3溶液中在室温下浸泡8～10h，然后将去皮的大豆采用80℃以上的水热磨成浆，以钝化脂肪氧化酶的作用，防止产生豆腥味。
• 过滤。经胶体磨浆的豆乳含有大量豆渣，在进行下一步前需用160目的筛子进行过滤，除去豆渣
• 添加其他配料。再将白砂糖和其他调味添加物加入物料里，以改善口感。
• 均质。再将物料经过高剪切均质机，剪切，细化均匀。
• 灭菌。采用瞬间灭菌法，温度为120～130℃，蒸汽压力为0.5MPa。
• 灌装。将灭菌后的物料冷却到38～40℃，即可灌装，即成品。

4.2 花生饮料的生产工艺

在花生的前处理上，有烘烤和不烘烤的区别，因花生含油量较高，因此烘烤后，油脂的香气较好的释放，在用来做饮料，口感和风味上更好，所以本文采用烘烤候后的花生。

工艺流程

花生→筛选→烘烤→脱皮→浸泡→磨浆→过滤→煮浆→配料→均质→灌装→封口→杀菌→成品

操作要点

• 选料。选择颗粒饱满、无损伤、无霉变的花生原料，并除去杂质。
• 烘烤。在l30℃高温下烘烤l0分钟，以钝化花生仁中的脂肪氧化酶，防止出现豆腥味，同时高温烘烤花生，有利于脱皮。还可赋于花生乳特殊的香味。
• 脱皮。人工脱去花生衣，以防止花生皮上的色素和单宁等在浸泡过程中附于花生仁上，使饮料色泽加深、口感发涩。
• 浸泡。用花生仁8倍重量的水，加入0.5％的碳酸氢钠高温下浸泡24小时，使花生仁充分吸水膨胀，提高出浆率，同时可以浸出一部分低聚糖，防止膨胀。
• 磨浆。浸泡后的花生用清水冲洗3～4遍后沥干，加入花生仁10倍的热水(8O℃ )进行磨浆。
• 过滤。磨浆后的花生用12O目的滤布过滤。此时pH值为6.8～7.1。
• 加热。将滤后的花生乳加热煮沸，当温度达8O℃以后，液面起泡、假沸，产生不少泡沫，此时可撇去部分泡沫，以保证质量。当温度达94～96℃时，液面翻液，维持1～2分钟，即可达到杀菌目的。注意不要过久加热，以免蛋白质变性，产生分层、沉淀现象。
• 配料。花生浆10％～12％，蔗糖5％～7％，乳糖适量，冲稠剂0.03％，乳化剂0.4％～0.5％，软化过滤杀菌后的饮料水。
• 均质。把配料好的物料经过高剪切均质机，乳化均质，使物料颗粒细化，从而使物料体系稳定，不易产生分层、沉淀现象。
• 杀菌、冷却。成品灌装封口后，在85的温度下保持15分钟进行杀菌，然后分段冷却。

4.3 核桃饮料的生产工艺

生产工艺流程

原料→筛选→漂洗→浸泡→脱皮→磨浆→配料→细磨→均质→脱气→灌装、密封→杀菌、冷却→贴标→成品 
工艺操作要点

• 原料筛选。选用无虫蛀、无霉变、不溢油的新鲜核桃仁
• 漂洗。用清水漂洗，除去泥沙和残壳等杂物
• 浸泡。用清水进行浸泡，使核桃仁充分吸水膨胀，组织软化。有利脱皮，磨浆营养成份的提取
• 脱皮。用NaOH溶液处理一定时间后，反复用水冲洗，除尽核桃种皮
• 磨浆。用胶体磨将核桃仁加适量水磨成浆液
• 配料。将浆液与糖、稳定剂和水，按一定比例进行混合并搅拌均匀
• 均质。用高剪切均质机对配好的浆液进行均质，细化物料颗粒
• 脱气。在0.6～0.8Mpa真空度条件下进行脱气
• 灌装。密封用灌装机进行定量灌装和密封
• 杀菌。冷却杀菌条件为l2l℃25分钟，杀菌后冷却，贴标。

植物蛋白饮料包含很多品种，不仅仅上面提到的3种。如还有五谷内的红豆饮料、绿豆饮料、混合杂粮饮料等。文中所例诉的3中，却也是一些饮料基础的工艺配方。可以在基础上优化组合，或添加其他物料，进行营养和口味的优化。

5. 高剪切均质乳化机在植物蛋白饮料上应用的优势

5.1 设备作用原理

高剪切分散乳化机就是、快速、均匀地将一个相或多个相(液体、固体、气体)进入到另一互不相溶的连续相(通常液体)的过程。而在通常情况下各个相是互不相溶的。当外部能量输入时，两种物料重组成为均一相。由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成悬浮液（固/液），乳液（液体/液体）和泡沫（气体/液体）。从而使不相溶的固相、液相、气相在相应成熟工艺和适量添加剂的共同作用下，瞬间均匀精细的分散乳化，经过高频的循环往复，zui终得到稳定的高品质产品。

5.2 我公司高剪切均质机的优势

我公司采用德国IKN*流体分散、混合设备，并以“为客户解决问题”为关键，为不同的客户解决针对性的问题，帮客户创造价值。

就设备关键部件的技术优势：

1.同直径转子转速相较其它厂家2900转左右高出约三倍：

立式分体式结构，皮带加速，运行时间长，不易造成轴的偏心，容易更换，而且只要更换相应的皮带，一般的人员可以操作。立式分体结构，通过皮带传动，并实现加速，加速比为3：1，以ERS2000-4为例正常50HZ频率下转速为7890RPM,外加变频可达13789RPM。。ERS2000/4转子的直径为55mm。

由此可得线速度（线速率V= 3.14 X D（转子直径）X 转速 RPM / 60）

V正常= 3.14X0.055X7890/60 =23 M/S

V加速=3.14X0.055X13789/60=40 M/S

2.转子结构更精密并有*设计,使之剪切作用力更大，剪切效果更好。

   IKN定转子的间距可做到0.2-0.3mm，齿缝间距1mm.

  剪切速率的定义是两表面之间液体层的相对速率。

– 剪切速率F (s-1) = v 速率 (m/s)/g 定-转子间距 (m)

   由上可知，剪切速率取决于以下因素：

– 转子的线速度

– 转子-定子间距

   结合1，2中的数据可得:

   F1=（23/0.25）X1000=92000 S-1

  F2=（40/0.25）X1000=160000 S-1  

   普通转速为3000RPM的机型大约在 14293-21544 S-1

3.德国进口双端面机械密封拥有*结构和特殊材质保证高速运转和长时间使用寿命，密封性能优越

满足以下条件使得机械密封的使用寿命更长:

- 可允许的压力比率

- 充份的冷却和湿度

- 材料的合适搭配.

IKN密封件为双端面集装式密封，耐压性好，超高转速下拥有优异的密封表现。配有压力平衡罐，充入适当压力可保证机封上下端面受力平衡，同时运转时可通过自身偏心结构的带来的泵环效应和热虹吸效应实现冷却水的自动循环。该循环系统为独立系统，与外界无接触，平衡罐内冷却液可选纯化水或合适的溶剂，有效避免普通自来水冷却压力不稳和含有少量颗粒杂质对机封带来的损坏。

4.中试型乳化分散机与大型工业管线式量产机型配置基本相同。

各种工作头的种类及相应线速度相同，中试过程中的工艺参数在工业化后之后不用重新调整，从而将机器型号升级到工业化的过程中的风险降到zui低。

下图为我公司设备应用在胡萝卜素上，剪切均质后，进行的颗粒直径报告。

6. 植物蛋白饮料的常见问题及解决方案

植物蛋白饮料常见的问题有：脂肪上浮；蛋白沉淀；饮料不稳定，有分层、断裂现象；胀瓶现象。以上问题可以由几方面来考察原因，寻找解决方案。