本發明涉及制糖工藝領域，具體是一種富多酚功能性黑糖的加工方法。
背景技術：
甘蔗糖業是廣西國民經濟的支柱產業，是涉及一二三產業的綜合性產業，區內近一半人口的生產生活與甘蔗產業息息相關，是我區財政收入和少數民族地區、邊境地區農民就業增收的主要支撐。近幾年來，由于受國際糖價影響，糖價不斷下跌。加之生產成本高，農業基礎較薄弱、機械化程度低，以及工業產品品種單一、缺乏市場競爭力等問題，使廣西糖業走到了生死攸關的十字路口。為此廣西區政府出臺了一系列政策推動廣西糖業轉型升級，《關于推動廣西糖業二次創業的總體方案》，明確提出“以甘蔗多樣性產業為抓手，加快發展甘蔗非糖產品，增強產業抗風險能力”，切實提高廣西糖業可持續發展能力和國際競爭力。
黑糖本意上是顏色較深的紅糖，由于顏色近似黑色，因而被日本和臺灣地區稱為黑糖，中國大陸稱紅糖。黑糖是沒有經過高度精煉、脫色的蔗糖。除了提供熱能外，還含有少量多酚類物質及多種人體必需氨基酸，人體生長發育不可缺少的蘋果酸、核黃素、胡蘿卜素、煙酸以及微量元素，如鈣、鉀、鐵、鎂及葉酸和其它礦物質等，具有很高的營養價值，而且有利于人體內酸堿平衡。
傳統的黑糖生產方法主要是甘蔗榨汁后，加熱蔗汁至沸騰，此時雜質會隨著氣泡產生而上浮，撇去上層浮渣，并進行逐級蒸發濃縮，濃縮到一定錘度后，冷卻并攪拌刺激起晶，形成片狀糖或粉狀糖。但傳統黑糖生產工藝因為澄清效率較低，而導致黑糖產品的雜質含量較高，溶解于水中之后出現渾濁現象；且該傳統工藝生產效率較低，難以實現工業化生產。
多酚類化合物，是指分子結構中有若干個酚性羥基的植物成分的總稱，包括苯酚酸和黃酮類化合物。多酚類化合物都有一定的抗氧化能力，已列入天然抗氧化劑范疇，是優良的氫或電子的給予體，對能產生過氧化作用而導致結構和功能損傷的超氧陰離子和羥自由基等自由基有明顯的清除作用。氧化損傷是導致許多慢性病，如心血管病，癌癥和衰老的重要原因。多酚的抗氧化功能可以對這些慢性病起到預防作用。甘蔗中含有大量色素類物質，這些物質屬多酚類化合物及類黃酮化合物，且多酚類物質的含量比起不少水果或蔬菜有過之而無不及。甘蔗中的多酚類提取物具有較強的清除自由基、抗氧化活性，對人類的營養、健康和疾病防 治具有重要意義。有研究表明，甘蔗中含有的多酚類物質，屬水溶性色素，為C6-C3-C6的碳骨架，同時在苯環上都具有兩個以上的羥基，常見的有3類：即花青素、花黃素(黃酮類)、兒茶素。根據海爾基奧氏和克拉克的研究測定：甘蔗中的多酚類化合物多集中于生長點附近的蔗梢部分。分子量5000以上的高分子量多酚類化合物在全條甘蔗的分布為：蔗葉占33％、蔗梢(0一11節)占37％，去梢后的蔗莖只占30％，可見蔗梢雖只為蔗莖的小部分，但多酚類物則比蔗莖還多，且相對集中。甘蔗在榨汁過程中，這些水溶性多酚化合物大部分進入到甘蔗汁中。
因此，在以帶皮帶葉甘蔗作為原料時，榨汁后用于生產黑糖產品，過程采用高效的膜分離技術清凈蔗汁，能夠有效的提高黑糖的品質；多級膜并行處理蔗汁富集多酚類物質生產黑糖工藝，能夠有效的提高黑糖的營養價值以及功能性價值。符合現代人們對功能性營養食品訴求；同時也符合發展甘蔗產品多樣化、高值化的要求，是開拓甘蔗產業發展新路徑的體現。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，提供一種富多酚功能性黑糖的加工方法。
為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：
一種富多酚功能性黑糖的加工方法，包括如下步驟：
(1)取未去蔗稍和蔗葉的甘蔗作為原料，榨汁并初步去除雜質，得到原料液；
(2)原料液先加石灰乳調節pH至7.0～7.5，再加熱至80～90℃，得到加熱原料液；
(3)采用孔徑50～200nm的一級陶瓷膜過濾加熱原料液，得到一級膜清汁和一級膜濃縮汁；
(4)采用截留分子量1～5kDa的二級膜過濾一級膜清汁，得到二級膜清汁和酚類物質富集的二級膜濃縮汁；
(5)二級膜濃縮汁用于生產富多酚功能性黑糖，具體方法如下：
首先，選取阿膠、紅棗、桂圓、當歸、黨參、枸杞、百合、益母草和生姜中的至少一種或者幾種作為功能性成分，加水煎煮取汁液或者干燥粉碎成粉末，
然后，二級膜濃縮汁蒸發濃縮至60～65°BX，加入上述功能性成分的汁液或者粉末，攪拌均勻，在常壓下熬糖至糖糕錘度94～96°BX，糖糕攪拌起晶后倒到模具中，自然冷卻成型后，包裝得到富多酚功能性黑糖。
二級膜清汁用于白砂糖生產。
一級膜濃縮汁經碳酸飽充、板框壓濾后泵送至原料液中。
步驟(3)跨膜壓差0.25～0.45Mpa，膜面流速4～5m/s，體積濃縮倍為8～12。
步驟(4)跨膜壓差為0.6～1.0Mpa，膜面流速4.5～5.5m/s，體積濃縮倍數為8～10。
步驟(5)中，按重量份數計，阿膠2份、紅棗10份、桂圓5份、當歸1份、黨參1份、 枸杞0.5份、百合2份、益母草1份和生姜1份。
步驟(5)中，按重量份數計，阿膠10份、紅棗5份、桂圓2份、當歸2份、黨參1份、枸杞0.5份、百合3份、益母草2份和生姜3份。
步驟(5)中，加入功能性成分的總重量為二級膜濃縮汁蒸發濃縮至60～65°BX后重量的5～15％。
阿膠，為補血止血、滋潤燥之良藥，臨床應用于血虛萎黃、眩暈心悸、肌痿無力、心煩失眠、虛風內動、肺燥咳嗽、勞咳咯血、吐血、便血崩漏等方面具有顯著療效。阿膠具有生血作用，可用于失血貧血、缺鐵貧血、再生障礙貧血及年老體弱、兒童、婦女的滋補。并對兒童、青少年的生長發育具有改善作用，長期服用阿膠，還可營養皮膚，使肌膚光潔滑潤并具彈性。
紅棗，又名大棗，紅棗味甘性溫、歸脾胃經，有補中益氣、養血安神、緩和藥性的功能；而現代的藥理學則發現，紅棗中含有蛋白質、脂肪、糖類、有機酸、維生素A、維生素C、多種微量鈣以及氨基酸等豐富的營養成份，特別是維生素含量非常高，有“天然維生素丸”的美譽，具有滋陰補陽，補血之功效。
桂圓亦稱龍眼，性溫味甘，益心脾，補氣血；具有良好的滋養補益作用。可用于心脾虛損、氣血不足所致的失眠、健忘、驚悸、眩暈等癥。還可治療病后體弱或腦力衰退。婦女在產后調補也很適宜。李時珍在《本草綱目》中記載：″食品以荔枝為貴，而資益則龍眼為良″。對桂圓倍加推崇。據藥理研究證實，龍眼含葡萄糖、蔗糖和維生素A、B等多種營養素。其中含有較多的是蛋白質、脂肪和多種礦物質。這些營養素對人體都是十分必需的。特別對于勞心之人，耗傷心脾氣血，更為有效。因為含有大量有益人體健康的微量元素，桂圓早已成為一味良藥。
當歸：別名干歸、秦哪、西當歸、岷當歸、金當歸、當歸身、涵歸尾、當歸曲、土當歸，多年生草本，高0.4-1米。花期6-7月，果期7-9月。當歸味甘、辛、苦、性溫。當歸具有補血活血、調經止痛、潤腸通便功效，可用于血虛萎黃、
眩暈心悸、月經不調、經閉痛經、虛寒腹痛、腸燥便秘、風濕痹痛等的治療。當歸中有效成分當歸多糖具有免疫活性，治療腫瘤、輻射損傷等有較好療效。當歸多糖能夠影響造血系統，促進造血。
黨參：中藥黨參為桔梗多年生草木植物黨參、素花黨參、川黨參及其同屬多種植物的干燥根。黨參性溫味甘，主要功能補中益氣，健脾益肺。用于劈肺虛弱，氣短心悸，食少便溏，虛喘咳嗽，內熱消渴。黨參中的化學成分黨參多糖具有很好的免疫上調作用，可調節機體免疫力，清除自由基，造血和抗腫瘤的作用。
枸杞是一味常用的補肝益腎中藥，其色鮮紅，其味香甜。現代醫學研究證實其含有甜菜鹼、多糖、粗脂肪、粗蛋白、胡蘿卜素、維生素A、維生素C、維生素B1、維生素B2及鈣、磷、鐵、鋅、錳、亞油酸等營養成分，對造血功能有促進作用。
百合有很高的藥用價值。解毒、理脾健胃、利濕消積、寧心安神、促進血液循環等功效。主治勞嗽、咳血、虛煩驚悸等癥，對醫治肺絡疾病和保健抗衰老有特別功效。據藥理研究表明，百合干有升高白細胞的作用，因此對多種癌癥都有較好的療效。
益母草，具有活血調經、祛瘀止痛、利尿消腫、清熱解毒功效，主治月經不調、痛經、經閉、月經量少、產后血暈、淤血腹痛、腎痛水腫、小便不利、尿血等。其含有多種微量元素，硒具有增強免疫細胞活力，緩和動脈粥樣硬化的作用，錳能抗氧化，抗疲勞、防衰老等作用。益母草還具有美容功效。
生姜皮性辛涼，治皮膚浮腫，行皮水；生姜汁辛溫，辛散胃寒力量強，多用于嘔吐；干姜辛溫，溫中煽動寒，回陽通脈，溫脾寒力量大，炮姜味辛苦走里不走表，溫下焦之寒；炮姜炭性溫，偏于溫血分之寒；煨姜苦溫，偏于溫腸胃之寒。生姜辛而散溫，益脾胃，善溫中降逆止嘔，除濕消痞，止咳祛痰，以降逆止嘔為長。生姜在中醫藥學里具有發散、止嘔、止咳等功效。可以用來抑制腫瘤、開胃健脾、消腫止痛。
與現有技術相比較，本發明具備的有益效果：
本發明采用兩級不同膜孔徑大小的陶瓷膜過濾甘蔗汁，采用二級膜過濾濃縮汁生產富多酚功能性黑糖，二級膜濃縮汁中的功能性成分多酚類物質得到了有效的富集，相對傳統生產工藝提高了4～8倍，從而提高了黑糖的品質和營養價值。所得的富營養黑糖在溶解到12°Bx后的濁度在1NTU以下，且所得的產品黑糖芳香濃郁，呈棕褐色，各項指標均達到一級黑糖(紅糖)的國家標準要求。
二級納濾膜過濾所得到的清汁色值相對于混合汁降低40％～60％，濁度降低99.99％，純度提高1％～3％，二級膜濾清汁可用于白砂糖生產。
得到加熱原料液后，采用不同膜孔徑大小的陶瓷膜進行兩次過濾，先用較大孔徑的陶瓷膜過濾去除混合汁中的灰分、膠體、小顆粒蔗髓等大部分非糖分雜質，再用較小孔徑的膜過濾一級清汁，有效截留一級膜清汁中的多酚類物質等，得到多酚類物質富集的二級膜濃縮汁用于富多酚功能性黑糖生產，同時得到色值、濁度較低，純度較高的二級膜清汁可用于白砂糖生產。而在現有技術中，尚未出現對糖汁通過兩次過濾處理的工藝。
孔徑50～200nm的一級陶瓷膜，截留分子量1～5kDa的二級納濾膜，只有利用上述孔徑的膜進行兩級過濾才能在保證多酚類物質富集的同時盡可能的減少其他影響黑糖品質的無效雜 質。
本發明在黑糖中添加了多種藥食同源的功能性成分，豐富了黑糖口味，滿足了不同消費者的選擇，同時也進一步增加了黑糖的營養成分。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明的技術方案作進一步闡述。
實施例1
一種富多酚功能性黑糖的加工方法，包括如下步驟：
(1)取未去蔗稍和蔗葉的甘蔗作為原料；
(2)壓榨甘蔗得到混合汁，利用100目振動篩去除蔗渣等大顆粒雜質，再用200目旋振篩去除小顆粒雜質，得到原料液；
(3)原料液先加石灰乳調節pH至7.5，再通過管式換熱器加熱至60℃，泵至緩沖箱，用蒸汽加熱至85℃，得到加熱原料液；
(4)通過50nm一級陶瓷膜進行澄清過濾，跨膜壓差0.45Mpa，膜面流速4m/s，體積濃縮倍數為10，以去除混合汁中的細菌、灰分、膠體等大部分非糖分雜質，得到一級膜清汁和一級膜濾濃縮液，一級膜濃縮液經膜濃縮液澄清處理系統后泵送至原料液中；
(5)一級膜清汁泵送到而二級膜料液罐中，通過截留分子量為1kDa的二級納濾膜過濾，跨膜壓差1.0Mpa，膜面流速5.5m/s，過濾溫70℃，體積濃縮倍數為8，二級膜有效截留一級清汁中的多酚類物質等，分別得到色值、濁度較低、純度較高的二級膜清汁和富含多酚類物質的二級膜濃縮汁；二級膜清汁泵送至糖廠清汁箱用于白砂糖生產，二級膜濃縮汁用于生產富多酚功能性黑糖，具體方法如下：
首先，按重量份數計，稱取阿膠2份、紅棗10份、桂圓5份、當歸1份、黨參1份、枸杞0.5份、百合2份、益母草1份和生姜1份，添加8～10倍重量水，煎煮60min，棄渣取汁液，
然后，二級膜濃縮汁通過降膜式真空蒸發系統，濃縮至65°BX，加入上述煎煮獲得的汁液，攪拌均勻后，用夾層鐵鍋在常壓狀態下熬糖至糖糕錘度94～95°BX，將糖糕移至助晶箱，攪拌起晶后倒到鋪有經過嚴格消毒殺菌的食品用紙的木質模具中，讓其自然冷卻成型，去紙后包裝得到富多酚功能性黑糖。
本實施例所得一級膜清汁、二級膜清汁和二級膜濃縮汁的品質如表1所示，成品黑糖品質如表2所示。
表1.過膜前后蔗汁的品質
表2.成品黑糖的各項指標對比
注：總糖分為還原糖分+蔗糖分
實施例2
一種富多酚功能性黑糖的加工方法，包括如下步驟：
(1)取未去蔗稍和蔗葉的甘蔗作為原料；
(2)甘蔗壓榨得到混合汁，利用50目振動篩去除蔗渣等大顆粒蔗髓等，再用250目旋振篩過濾，除去小顆粒的雜質，得到原料液；
(2)原料液先加石灰乳調節pH至7.0，再通過管式換熱器加熱至55℃，泵至原料罐緩沖箱，用蒸汽加熱至80℃，得到加熱原料液；
(3)通過100nm一級陶瓷膜進行澄清過濾，跨膜壓差0.35Mpa，膜面流速4.5m/s，體積濃縮倍數為10，以去除混合汁中的細菌、灰分、膠體等大部分雜質，得到一級膜清汁和一級膜濾濃縮液，一級膜濃縮液經膜濃縮液澄清處理系統后泵送至原料液中；
(4)一級膜清汁泵送到而二級膜料液罐中，通過截留分子量為5kDa的二級納濾膜過濾，跨膜壓差為0.6Mpa，膜面流速5m/s，過濾溫75℃，體積濃縮倍數為10，有效截留一級膜清汁的多酚類物質等，分別得到色值、濁度較低、純度較高的二級膜清汁和富含多酚類物質的二級膜濃縮汁；二級膜清汁泵送至糖廠清汁箱用于白砂糖生產，二級膜濃縮汁用于生產富多酚功能性黑糖，具體方法如下：
首先，按重量份數計，稱取阿膠10份、紅棗5份、桂圓2份、當歸2份、黨參1份、枸杞0.5份、百合3份、益母草2份和生姜3份，將上述原料組分清洗去殼去核，烘干至含水量低于百分之五后，一并粉碎，過80～100目篩，得到粉末；
然后，二級膜濃縮汁通過降膜式真空蒸發系統，濃縮至65°BX，加入上述粉末，粉末加入量為二級膜濃縮汁蒸發濃縮至60～65°BX后重量的10％，攪拌均勻后，用夾層鐵鍋在常壓狀態下熬糖至糖糕錘度94～95°BX，將糖糕移至助晶箱，攪拌起晶后倒到鋪有經過嚴格消毒殺菌的食品用紙的木質模具中，讓其自然冷卻成型，去紙后包裝得到富多酚功能性黑糖。
實施例3
一種富多酚功能性黑糖的加工方法，包括如下步驟：
(1)甘蔗壓榨得到混合汁，利用80目振動篩去除蔗渣等大顆粒雜質，再采用300目旋振篩除去小顆粒雜質，得到原料液；
(2)原料液先加石灰乳調節pH至7.2，再通過管式換熱器加熱至65℃，泵至原料罐緩沖箱，用蒸汽加熱至90℃，得到加熱原料液；
(3)通過200nm一級陶瓷膜進行澄清過濾，跨膜壓差0.25Mpa，膜面流速5m/s，體積濃 縮倍數為10，以去除混合汁中的細菌、灰分、膠體等大部分雜質，得一級膜清汁和一級膜濾濃縮液，一級膜濃縮液經膜濃縮液澄清處理系統后泵送至原料液中；
(4)一級膜清汁泵送到而二級膜料液罐中，通過截留分子量2kDa的二級膜過濾，跨膜壓差為0.8Mpa，膜面流速4.5m/s，過濾溫70℃，體積濃縮倍數為8，有效截留一級清汁中多酚類物質等，分別得到色值、濁度較低、純度較高的二級膜清汁和富含多酚類物質的二級膜濃縮汁；二級膜清汁泵送至糖廠清汁箱用于白砂糖生產，二級膜濃縮汁用于生產富多酚功能性黑糖，具體方法如下：
首先，任意稱取阿膠、紅棗、桂圓、當歸、黨參、枸杞、百合、益母草和生姜，重量為二級膜濃縮汁蒸發濃縮至60～65°BX后重量的5％，添加8～10倍重量水，煎煮60min，棄渣取汁液；或者粉碎，過80～100目篩，得到粉末；
然后，二級膜濃縮汁通過降膜式真空蒸發系統，濃縮至65°BX，加入上述煎煮獲得的汁液或者粉末，攪拌均勻后，用夾層鐵鍋在常壓狀態下熬糖至糖糕錘度94～95°BX，將糖糕移至助晶箱，攪拌起晶后倒到鋪有經過嚴格消毒殺菌的食品用紙的木質模具中，讓其自然冷卻成型，去紙后包裝得到富多酚功能性黑糖。