可饮用的植物水的生产工艺的制作方法

可饮用的植物水的生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明是一种可饮用的植物水的生产工艺，该工艺是将植物的生长流程和植物水的加工流程在一个立体农业工厂内的相对封闭的有限空间内完成，实现工业化的循环生产；芽苗的生长采用植物生长的立体组合架，形成立体多层生产系统；进行人工补光和补水，克服植物生产受时间和空间的制约，实现标准化、批量化生产；采用植物芽苗嫩芽阶段作为制备植物水的原料，产品多样化，满足生物多样性的要求；采用简化制备饮用水的流程，确保制备的植物水无需经过清洗和消毒即可直接进入压榨流程，制备的植物水具备充分的生物活性和洁净度，适于直接饮用。本发明利用芽苗嫩芽生长阶段的植物，生产的植物水活化性好，对生物细胞的渗透性强，更易于为人体所吸收。
【专利说明】可饮用的植物水的生产工艺

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种饮用水的工艺方法，特别是一种可以直接饮用的天然植物茎叶制 备的饮用水的生产工艺。

【背景技术】
[0002] 目前，市场上的饮用水有瓶装水、桶装水，主要分为纯净水和矿泉水两种。现有饮 用水的特点是无嗅、无味，在味觉上与普通水相近，区别主要在于水中所含各种物质量不 同。市场上销售的一种饮用水通常是采集地下水经过滤、消毒制成，或者将普通水经过滤净 化获得，这种水又叫纯净水，除了满足人们的生理需要外，并无保键作用；还有一种饮用水 是通过在水中人为加入天然含有某些矿物质或微量元素，并经加工制成，这种水又叫矿泉 水，对人有一定的保健作用，但水及其中的微量元素往往难以为人体充分吸收，保键作用并 不理想。
[0003] 如果要在饮用水中加入天然果蔬成份，则制作得到的是饮料。饮料的制作一般都 使用有稳定剂、防腐剂等对人体不利的物质，且含有糖份，因此不能供人们作为饮用水使 用。
[0004] 在植物的成分中，包括水分和固形物,其中，水分占80-90 %，固形物有包括可溶性 和非可溶性，可溶性占5-18%，包括：糖和糖苷类物质、果胶和酚类物质、矿物质、水溶性微 生物；非可溶性为2-5%，包括：纤维和半纤维素、元果胶和淀粉、脂溶性维生素和色素；
[0005] 在天然的植物水中含有多种重要的营养成分以及其他食品中缺少的对人体组织 有利的化学物质，而且，对人体不利的化学成分极少或者没有，例如，黄瓜秧具有抗炎抗老 化作用清除体内自由基；罗卜类能刺激人体细胞产生干扰素，增强人体免疫力；十字花类 蔬菜含有芳香物质，具有抑制细胞异态的功能。
[0006] 因此，直接从植物中提取植物水作为饮用水，除了作为补充水份的功能外，还可以 使其中的微量元素为人体充分吸收，对人体起到一定的保键作用。
[0007] 植物茎、叶中的水存在状态有三种：1、游离水、附着水；2、细胞间含水，即毛细管 水；3、细胞内含水又称内含水或溶胀水，使植物体积增大。由于水处的状态不同，将其分离 出来的难易程度不同。对于游离水通过机械挤压或加热蒸发很容易去掉。对细胞间含水，若 想脱掉，一种方法是进行机械挤压，二种方法是采用加热蒸发，机械挤压成本比加热蒸发成 本低。对细胞内含水，用常规机械脱水方法难以去掉，用加热蒸发方法，去水速度也非常慢。 因此，一般经常规机械脱水方法可以将植物茎、叶中的游离水、附着水、细胞间含水分离，使 物料的水分降低至14%以下。
[0008] 在通常状态下，因为植物的茎、叶含水高达80?90%以上，收割以后虽然与植物 根系脱离了，但由于水的存在，植物茎叶内的生物活动并未终止，新陈代谢仍在进行，营养 成份在不断消耗，并因为有外来细菌混入，易腐烂变质，为了保存其营养成份并防止外来有 害菌侵入，必须快速脱水，使其含水降低至总重的14%以下，在此条件下，一切生物活动将 完全停止，营养成份不再消耗，外来菌也无法生存，物料将可长期保存并仓储。
[0009] 将大田或蔬菜大棚生产的植物的茎、叶进行机械加工获得植物饮用水，需要一套 复杂的加工程序,主要包括：
[0010] 1)原料生产；
[0011] 2)原料清洗、筛选、分级；
[0012] 3)压榨；
[0013] 4)分离、澄清、过滤；
[0014] 5)杀菌、消毒、防腐；
[0015] 6)灌装。其中，
[0016] 采用传统的大田或蔬菜大棚的方式生产的作物，其生产和收获方式，即使使用机 械化仍需要大量的人力和费用；作物在上述生产环境中在种植、收获、运输的过程中，造成 的污染、田间或大棚的粘附的泥土、微生物、农药和肥料残留、夹杂的残支败叶等，如果要生 产洁净植物水饮料，必须经过原料清洗、筛选、分级流程，确保植物水的净化和品质；而原料 清洗流程一般包括物理和化学方式：物理方式包括侵泡搅拌、喷淋、刷洗、震动（是粘附的 泥土表面松动），而化学方式包括使用清洗剂和表面活化剂清洗，一般为0. 5-1 %的盐酸、 0. 05%的高锰酸钾、600ppm的漂白粉侵泡冲洗，将植物原料清洗干净；在灌装前，还需要有 消毒防腐的流程，对过滤后的植物水杀菌处理。
[0017] 上述工艺过程长，造成植物水营养成分损失；在最终获得的植物水中，含有化学药 物的残留，不适于直接作为饮用水使用，因此，将传统的农业生产方式获得的作物来生产植 物饮用水，在生产费用上是不可接受的，更重要的是植物饮用水的品质很难满足直接饮用 的要求。
[0018] 嫩芽生长阶段的植物，本身处于极其旺盛的生长阶段，其生物活性好，因此，对处 于芽苗生长阶段的植物茎叶作为植物饮用水的原料，生产的饮用水具有生物活化性，对生 物细胞的渗透性强，更易于为人体所吸收。


【发明内容】

[0019] 本发明的目的在于提供一种从嫩芽芽苗生长阶段的植物生产植物中提取生态饮 用水的生产工艺，针对蔬菜芽苗茎叶含水特点，生产高品质的、可以直接安全饮用的含有丰 富的营养素和微量元素的植物饮用水，该生产工艺简单，生产成本低，脱水后的固形物营养 成分损失小，可以收集存放，进行再加工利用，减少资源浪费和减少环境污染。
[0020] 为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：
[0021] 一种可饮用的植物水的生产工艺，所述生产工艺是将植物芽苗的生长流程和植物 水的加工流程均在一个立体农业工厂内的相对封闭的有限空间内完成，实现植物芽苗的工 业化的循环生产；芽苗的生长采用植物生长的立体组合架，形成立体多层生产系统；对生 长的芽苗通过补光和补水系统进行人工补光和补水，克服植物生产受时间和空间的制约， 实现标准化、连续均匀、批量化生产，保障植物水工业化生产的产品质和数量的需要；采用 植物芽苗嫩芽阶段作为制备植物水的原料，产品多样化，满足生物多样性的要求；，采用简 化制备饮用水的流程，确保制备的植物水无需经过清洗和消毒即可直接进入压榨流程，制 备的植物水具备充分的生物活性和洁净度，适于直接饮用。
[0022] 2、根据权利要求1所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述芽苗的 生长流程具体包括：
[0023] 1)种子前处理；
[0024] 2)浸种；
[0025] 3)催芽；
[0026] 4)播种；
[0027] 5)芽苗生长；
[0028] 6)芽苗采收；其中，
[0029] 所述种子前处理包括在浸种前对种子进行分选、清选，搓去种翅，剔去虫蛀、破残、 畸型、腐霉、已发过芽的以及特小粒或瘪粒、未成熟种子，处理后经过检测，达到98%精选要 求；
[0030] 所述浸种过程中，对种子清洗和翻动，每天清洗1次，每天翻动4次。浸种开始后 53小时或2. 5天露白，发芽率约30% ;浸种后的种子放入篮子中，温度15 - 28°C之间，保 持遮蔽；
[0031] 所述催芽过程，将浸种后的种子在催芽区催芽，采用的催芽环境条件：25± I°C，相 对湿度65±5% ;催芽区每天2次倒盘，每天4次喷雾，每天1次通风，喷雾以不积水、不滴 水，打湿种子和基质纸为限；催芽时间：以催芽开始时间始75小时或3. 2天结束催芽；
[0032] 所述芽苗生长过程是将催芽后的芽苗播种到位于生长区的植物生长架的生长 托盘上，播种后的托盘叠放到植物生长架上，在适合的条件下快速生长；植物生长架上 的温度：26±2°C，相对湿度65±5% ;所述植物生长区温度白天要求22-25°C ;晚间温度 16-18°C，相对湿度 55±5% ;
[0033] 所述芽苗采收：架上生长146小时或6. 1天，芽苗高8-15cm时采收；
[0034] 所述植物水的加工流程具体为：
[0035] 7)原料的搬运；
[0036] 8)压榨；
[0037] 9)分离；
[0038] 10)澄清；
[0039] 11)过滤；
[0040] 12)灌装；
[0041] 所述原料的搬运在封闭厂房内进行，确保原料的洁净和品质；
[0042] 所述压榨过程采用螺旋压榨机，将芽苗中的水分从固形物中挤压出来：
[0043] 所述分离过程采用物理方法或机械离心分离方法，将芽苗中的水分与固形物分 离，去除脱水后的茎叶碎块，分离后的干物质回收；
[0044] 所述澄清过程采用明胶，使水分中悬浮物的带负电荷的纤维素、单宁、多缩式戊糖 和多酚物质的胶体粒子与带正电的明胶相互凝聚沉淀；
[0045] 所述过滤过程采用压滤法或真空过滤法，使用超滤膜在压力作用下收集植物水， 滤除杂质，将植物水与残余固形物彻底分离，获得纯净的植物水，供灌装。
[0046] 所述剩余的干物质增加配料，成为饲料，干物质最终技术指标：芽苗叶的最终水 分：< 12% ;芽苗茎的最终水分：15?20%，茎叶总体平均含水分低于14%。
[0047] 所述播种前催芽过程中的发芽率控制在80% ;在催芽过程的光照在种子萌动后给 予弱光照，用遮阳网减少直射光；在倒盘时检查出芽率，去除出芽较差的种子，同时用光感 喷洒系统湿润；根据植物种类确定水温，水温控制在20-23°C ;播种前芽苗高控制在3-4cm。
[0048] 在所述芽苗生长过程中，定期对芽苗补水、通风和补光，每天喷水2-4次，每次每 个喷头喷水1秒钟，每层水量240ml ;通风每天1次；当苗高5?7厘米时，逐步增强补光； 光照强度、时间由智能控制系统自动控制；补水经过净化处理，补水中添加氧气、二氧化碳、 微生物；补水采用采用喷头呈雾状喷洒；水温：夏季16-18°C，冬季20-23°C。
[0049] 所述芽苗的生长流程和植物水的加工流程均在一个立体农业工厂内的相对封闭 的有限空间内循环生产，采用植物生长的立体组合架，形成立体多层生产系统；对生长的芽 苗通过补光和补水系统进行人工补光和补水，克服植物生产受时间和空间的制约，采用植 物芽苗嫩芽阶段作为制备植物水的原料，简化制备饮用水的流程，确保制备的植物水无需 经过清洗和消毒即可直接进入压榨流程，制备的植物水具备充分的生物活性和洁净度，适 于直接饮用。
[0050] 所述立体农业工厂包括种子处理和催芽区、植物生长区和植物水加工区；
[0051] 所述种子处理和催芽区包括种子储存区、种子处理区、浸种区、催芽区和播种区， 完成植物生长前的种子的处理和催芽工序，所述催芽区采用立体叠盘催芽方式，最后通过 播种区在生长托盘上播种，送至植物生长区。
[0052] 每个生长区装备植物生长的立体组合架1，该立体组合架1是植物生长的平台，也 是植物生长生命要素循环调控基本单元。
[0053] 所述立体组合架1由立柱2、横梁3和植物生长托盘6组装而成，形成多层的立体 结构；每一层的植物生长托盘6为基本种植单元；立柱2和横梁3均为模块结构，他们之 间的连接采用标准化的连接件；每个基本种植单元的高度由立柱2上的连接件安装位置确 定，其宽度和长度由横梁3的长度确定，上述尺寸按照种植要求设计，形成不同大小的基本 种植单元；所述立柱2作为立体组合框架系统的垂直支撑柱，采用分体的结构，各个立柱2 之间用螺纹连接，组合成多层立体组合框架结构的种植系统。
[0054] 所述立体组合架1上设置补光和补水装置，在所述两个立柱2之间设置供水供电 横梁4,所述供水供电横梁4内纵向分隔成2个隔离槽，一个槽通电源和信号线，另一个槽 为补水通道；供水供电横梁4朝向托盘6的侧边间隔设置水管8和LED灯架5,水管8通过 水管插接头接到供水供电横梁4的补水通道上，水管8上对着托盘6的方向间隔设置多个 喷头7 ;所述LED灯架5中间是LED插接槽，插接槽内插入一组LED灯插件组合，所述LED灯 插件组合与电源和信号线连接；所述水管8的喷头7和LED灯茶几插件组合为托盘6提供 补水和补光。
[0055] 所述立体农业工厂为一个标准的5400m2厂房：长75米，宽72米，高5米；该立体 农业工工厂的催芽区包括I区、II区、III区、IV区4个区，植物生长区包括A区、B区、C区、D 区，所述催芽区与植物生长区意一一对应。
[0056] 所述立体组合架长2. 19m，宽I. 35m，高3. 3m，每个植物生长区设置7排立体组合架 组，每排22组，共22*7*4 = 616组立体组合架1。
[0057] 所述催芽区采用立体叠盘催芽组合架，每组催芽组合架长1. 2米，宽1米，每个区 22 组，共 22*4 = 88 组。
[0058] 本发明解决了从蔬菜作物中提取适合人体直接饮用的植物水，本发明的植物饮用 水，既具有目前纯净水、矿泉水可以直接安全饮用的特点，作为瓶装水或桶装水销售，又含 有同种蔬菜植物营养成份，制作成本较低，适合大规模生产的特点，可作为新一代饮用水供 人们饮用。本发明利用的是嫩芽生长阶段的植物，其生产的植物水活化性好，对生物细胞的 渗透性强，更易于为人体所吸收。此外，这种工艺对减少水资源浪费、保护生态环境及促进 人体健康有着有益的效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0059] 图1是本发明立体农业工程的平面布置图；
[0060] 图2是立体生长组合架结构示意图；
[0061] 图3立体生长组合架补光和补水装置结构；
[0062] 图4是芽苗的生长流程；
[0063] 图5是植物水的加工流程。

【具体实施方式】
[0064] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例， 对本发明进一步详细说明。
[0065] 整个植物水的工艺流程是在工厂化农业的基础上实现的。
[0066] 图1是本发明实行工厂化农业的立体农业工厂的平面布置图；本发明以一个 5400m2立体农业工厂全产业链系统作为实施例：
[0067] 立体农业工厂为一个标准的5400m2厂房：长75米，宽72米，高5米。该立体农业 工程是在工厂化现代农业基础上应用具有的工厂化生产装备体系，即立体（多层）生产系 统，改变了传统农业生产受时间和空间制约的基本特征，能够在相对封闭的有限空间内循 环生产，实现高产出、低成本、高效益；具有循环、立体、节能、节地、节水、节时、环保、低碳的 特点；其生产的产品安全、营养、健康；大大规避了自然风险和社会风险；能够创造较高的 产能和经济效益。占地5400m2的立体农业工厂在相对封闭的环境中，采用无土栽培技术， 补水采用经过过滤的清洁水，每天生产20吨蔬菜芽苗，无需经过清洗和消毒即可直接进入 压榨流程，满足植物水正常生产需要。
[0068] 本立体农业工厂主要包括种子处理和催芽区、植物生长区和植物水加工区。
[0069] 种子处理和催芽区包括种子储存区、种子处理区、浸种区、催芽区和播种区，其中 催芽区包括I区、II区、III区、IV区4个区，与植物生长区对应，采用立体叠盘催芽方式，完 成植物生长前的种子的处理和催芽工序，最后通过播种区在生长托盘上播种，送至植物生 长区。
[0070] 植物生长区按照图1包括A区、B区、C区、D区；每个生长区装备如图2所述的植物 生长立体组合架1。该立体组合架是工厂化立体农业最重要的装备，是植物生长的平台，也 是植物生长生命要素循环调控基本单元。植物生长立体组合架1是标准化的工业产品，可 以根据一些植物生长空间需求进行随意组合，构成立体生产的载体，具有节地、节水、节能 和高效时空利用的特点。植物生长立体组合架1理论上可以无限连接，在实际设计和安装 中将按照所建设的立体农业工厂的占地面积和循环方式灵活设置。下表是本实施例5400m 2 工厂所需设备、参数及要求：

【权利要求】
1. 一种可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺是将植物芽苗的生长 流程和植物水的加工流程均在一个立体农业工厂内的相对封闭的有限空间内完成，实现植 物芽苗的工业化的循环生产；芽苗的生长采用植物生长的立体组合架，形成立体多层生产 系统；对生长的芽苗通过补光和补水系统进行人工补光和补水，克服植物生产受时间和空 间的制约，实现标准化、连续均匀、批量化生产，保障植物水工业化生产的产品质和数量的 需要；采用植物芽苗嫩芽阶段作为制备植物水的原料，产品多样化，满足生物多样性的要 求；，采用简化制备饮用水的流程，确保制备的植物水无需经过清洗和消毒即可直接进入 压榨流程，制备的植物水具备充分的生物活性和洁净度，适于直接饮用。
2. 根据权利要求1所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述芽苗的生长 流程具体包括： 1) 种子前处理； 2) 浸种； 3) 催芽； 4) 播种； 5) 芽苗生长； 6) 芽苗采收；其中， 所述种子前处理包括在浸种前对种子进行分选、清选，搓去种翅，剔去虫蛀、破残、畸 型、腐霉、已发过芽的以及特小粒或瘪粒、未成熟种子，处理后经过检测，达到98%精选要 求； 所述浸种过程中，对种子清洗和翻动，每天清洗1次，每天翻动4次； 浸种开始后53小时或2. 5天露白，发芽率约30% ;浸种后的种子放入篮子中，温度 15 - 28°C之间，保持遮蔽； 所述催芽过程，将浸种后的种子在催芽区催芽，采用的催芽环境条件：25± 1 °C，相对湿 度65±5% ;催芽区每天2次倒盘，每天4次喷雾，每天1次通风，喷雾以不积水、不滴水，打 湿种子和基质纸为限；催芽时间：以催芽开始时间始75小时或3. 2天结束催芽； 所述芽苗生长过程是将催芽后的芽苗播种到位于生长区的植物生长架的生长托盘 上，播种后的托盘叠放到植物生长架上，在适合的条件下快速生长；植物生长架上的温度： 26±2°C，相对湿度65±5% ;所述植物生长区温度白天要求22-25°C ;晚间温度16-18°C，相 对湿度55±5% ; 所述芽苗采收：架上生长146小时或6. 1天，芽苗高8-15 cm时采收； 所述植物水的加工流程具体为： 7) 原料的搬运； 8) 压棒； 9) 分离； 10) 澄清； 11) 过滤； 12) 灌装； 所述原料的搬运在封闭厂房内进行，确保原料的洁净和品质； 所述压榨过程采用螺旋压榨机，将芽苗中的水分从固形物中挤压出来： 所述分离过程采用物理方法或机械离心分离方法，将芽苗中的水分与固形物分离，去 除脱水后的茎叶碎块，分离后的干物质回收； 所述澄清过程采用明胶，使水分中悬浮物的带负电荷的纤维素、单宁、多缩式戊糖和多 酚物质的胶体粒子与带正电的明胶相互凝聚沉淀； 所述过滤过程采用压滤法或真空过滤法，使用超滤膜在压力作用下收集植物水，滤除 杂质，将植物水与残余固形物彻底分离，获得纯净的植物水，供灌装； 所述剩余的干物质增加配料，成为饲料，干物质最终技术指标：芽苗叶的最终水分： 彡12% ;芽苗茎的最终水分：15?20%，茎叶总体平均含水分低于14%。
3. 根据权利要求2所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述播种前催芽 过程中的发芽率控制在80% ;在催芽过程的光照在种子萌动后给予弱光照，用遮阳网减少 直射光；在倒盘时检查出芽率，去除出芽较差的种子，同时用光感喷洒系统湿润；根据植物 种类确定水温，水温控制在20-23°C ;播种前芽苗高控制在3-4cm。
4. 根据权利要求3所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，在所述芽苗生长 过程中，定期对芽苗补水、通风和补光，每天喷水2-4次，每次每个喷头喷水1秒钟，每层水 量240ml ;通风每天1次；当苗高5?7厘米时，逐步增强补光；光照强度、时间由智能控制 系统自动控制；补水经过净化处理，补水中添加氧气、二氧化碳、微生物；补水采用采用喷 头呈雾状喷洒；水温：夏季16_18°C，冬季20-23°C。
5. 根据权利要求1-4其中之一所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述 立体农业工厂包括种子处理和催芽区、植物生长区和植物水加工区； 所述种子处理和催芽区包括种子储存区、种子处理区、浸种区、催芽区和播种区，完成 植物生长前的种子的处理和催芽工序，所述催芽区采用立体叠盘催芽方式，最后通过播种 区在生长托盘上播种，送至植物生长区； 每个生长区装备植物生长的立体组合架（1 )，该立体组合架（1)是植物生长的平台，也 是植物生长生命要素循环调控基本单元。
6. 根据权利要求5所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述立体组合架 (1)由立柱（2)、横梁（3)和植物生长托盘（6)组装而成，形成多层的立体结构；每一层的植 物生长托盘（6)为基本种植单元；立柱（2)和横梁（3)均为模块结构，他们之间的连接采 用标准化的连接件；每个基本种植单元的高度由立柱（2)上的连接件安装位置确定，其宽 度和长度由横梁（3)的长度确定，上述尺寸按照种植要求设计，形成不同大小的基本种植单 元；所述立柱（2)作为立体组合框架系统的垂直支撑柱，采用分体的结构，各个立柱（2)之 间用螺纹连接，组合成多层立体组合框架结构的种植系统。
7. 根据权利要求6所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述立体组合架 (1)上设置补光和补水装置，在所述两个立柱（2)之间设置供水供电横梁（4)，所述供水供 电横梁（4)内纵向分隔成2个隔离槽，一个槽通电源和信号线，另一个槽为补水通道；供水 供电横梁4朝向托盘6的侧边间隔设置水管（8)和LED灯架（5)，水管（8)通过水管插接头 接到供水供电横梁（4)的补水通道上，水管（8)上对着托盘（6)的方向间隔设置多个喷头 (7);所述LED灯架（5)中间是LED插接槽，插接槽内插入一组LED灯插件组合，所述LED灯 插件组合与电源和信号线连接；所述水管（8 )的喷头（7 )和LED灯茶几插件组合为托盘（6 ) 提供补水和补光。
8. 根据权利要求7所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述立体农业工 厂为一个标准的5400m2厂房：长75米，宽72米，高5米；该立体农业工工厂的催芽区包括 I区、II区、III区、IV区4个区，植物生长区包括A区、B区、C区、D区，所述催芽区与植物生 长区意 对应。
9. 根据权利要求8所述的可饮用的植物水的生产工艺，其特征在于，所述立体组合 架长2. 19m，宽1. 35m，高3. 3m，每个植物生长区设置7排立体组合架组，每排22组，共 22*7*4=616组立体组合架；所述催芽区采用立体叠盘催芽组合架，每组催芽组合架长1. 2 米，宽1米，每个区22组，共22*4=88组。
【文档编号】A23L2/02GK104285765SQ201410468079
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】孙以川 申请人:孙以川