15.6. Характеристика процесів виробництва соку

Віджимання соків. Найпоширенішим способом віджимання соків є пресування, при якому одночасно відбувається фільтруван­ня. Найчастіше використовують пакетні гідравлічні преси періоди­чної дії з горизонтально чи вертикально розміщеними пакетами (рис. 26). В Україні використовують також імпортні преси. Так, на пакпресі РОК-200 (Польща) обробляють яблучну мезгу. Він склада­ється з каруселі з трьома платформами, гідравлічної системи та со-козбірника. На одній з трьох платформ формують пакети, для чого кладуть дренажну решітку, а на неї — фільтрувальну тканину (сер­ветку), на яку накладають стільки мезги, щоб шар, що пресується, становив 3 — 4 см. Краї салфетки загортають, потім кладуть дрена­жну решітку і на неї знову кладуть серветку з мезгою. Загальна кі­лькість таких шарів визначається відстанню від нижньої платфор­ми до пресуючої головки преса, що становитиме в цілому пакет. Пі­сля формування пакетів карусель повертається на 120° і пакет по­дається до пресуючого пристрою, а відпресований пакет у цей час подається на розвантажувальну платформу. Пресування здійсню­ється гідравлічною системою, яка розвиває тиск 16 МПа. Сік з під­дона преса збігає у сокозбірник, а суха мезга видаляється шнековим чи стрічковим конвеєром. Вихід соку 65 — 70 %.

Горизонтальні корзинові преси швейцарської фірми «Бухер» з пресуючим поршнем складаються з суцільного циліндра (корзини), закритого з обох боків дисками, один з яких приводиться в дію гід­равлічною системою. Всередині корзини між дисками є дренажна система у вигляді жолобчастих гумових тросів, обтягнутих фільтру-

166

Консервування овочів і плодів

вальною тканиною. Мезга подається всередину корзини і заповнює простір між дисками, а потім рухомий диск рухається всередину, створюючи тиск на мезгу. Сік проходить крізь фільтрувальну тка­нину і по жолобках троса витікає з преса. Вижимки видаляються шнеком, що розміщений під пресом. Після першого періоду пресу­вання рухомий диск висувається з корзини, а троси, випрямляю­чись, розпушують вижимку. Кожна партія вижимки пресується 4 — 5 разів.

У поточних лініях для переробки плодів та ягід використовують преси безперервної дії, а для стікання соку — шнековий апарат, причому треба щоб стікання соку відбувалося з мінімальною аераці­єю та максимальною чистотою. Для стікання соку використовують також барабанні та ротаційні стрічкові апарати.

При виробництві виноматеріалу використовують поршнево-шнекові (ВСН-20) та шнекові (ВССШ-20) преси. Приймальний бун­кер преса ВСН-20 має вертикальні подвійні перегородки, похилий перфорований циліндр із шнеками та замкові плити. Потрапляючи в бункер з перегородками, мезга розділяється на шари, що сприяє витіканню сусла. Потім мезга надходить з бункера на шнеки і ними переміщується по циліндру, нижня частина якого перфорована, внаслідок чого сусло стікає в піддон, а мезга (без соку) притискаєть­ся до замкової плити, виділяючи сік. Величину стискання регулю­ють замковою плитою, яка відкривається під тиском мезги, що ви­даляється. В апараті ВССШ-20 послідовно встановлено два шнеки, що дає змогу одержувати дві фракції соку. Недоліками обох моди­фікацій пресів є те, що сік має велику кількість домішок, які важко відокремлюються.

Кращий сокоматеріал одержують на стрічкових пресах, що скла­даються з рухомих стрічок, відстань між якими поступово зменшу­ється. Вони бувають з вертикально (прес фірми «Вільмес») та гори­зонтально (ПГ-2 або прес-шнек, ФРН) розміщеними стрічками.

Вихід соку залежить не тільки від марки преса, а й від ступеня подрібненості сировини та від способів підготовки матеріалу.

Очищення соків. Існують такі способи очищення соків: відстою­вання, центрифугування, фільтрація, флотація. Очищення соку від­стоюванням, або седиментацією, потребує багато часу. Найпоши­ренішим способом очищення соку є центрифугування, яке буває кількох видів: 1) осаджувальне (камерне, тонкошарове сепаруван­ня) та надцентрифугування; 2) відцентрове. Сепаратори за призна­ченням та ознаками поділяють на кілька груп: 1) за технологічною ознакою — класифікатори (освітлювачі), пурифікатори (очищувачі) та концентратори; 2) за типом барабана — тарілкові та багатокаме­рні з циліндричним ротором.

-166

Розділ 15

За способом устаткування сепаратори бувають відкритого, напів­закритого та закритого типу. В консервній промисловості викорис­товують переважно два останніх типи сепараторів для обмеження доступу кисню до сокоматеріалів. Сепаратор Г9-КОВ належить до напівзакритого типу з періодичним вивантаженням осаду.

Процес фільтрації ґрунтується на затриманні твердих части­нок пористою перегородкою. Фільтрацію можна проводити при двох режимах: з постійною швидкістю та з постійним тиском (використо­вується на виробництві). Тиск створюється насосом. Для проціджу­вання свіжовіджатого соку використовують апарат КС-12, який має сито із нержавіючої сталі. Освітлені соки одержують на камерних та рамних фільтрпресах. Рамний фільтрпрес складається з плит та рам, між якими стискується сокоматеріал, який насосом подається у рамний простір. Використовується для переробки сокоматеріалу з великою кількістю твердих частинок. Камерні фільтрпреси склада­ються з фільтрувальних плит, до яких притискаються картонні фі­льтри, крізь які фільтрується сокоматеріал, попередньо очищений відстоюванням чи центрифугуванням (картон марки Т виготовля­ють із суміші сульфітної целюлози з хризатиловим азбестом у ви­гляді листів розміром 800 х 800 та 610 х 820 мм).

Для фільтрації сиропів і заливок використовують фільтр-діаго-наль, капронову чи шовкову тканину, а на деяких підприємствах — намивні фільтри, зокрема барабанний вакуум-фільтр. В останньому є барабан, який на 1/3 занурений у матеріал, що фільтрується. Ба­рабан фільтра складається з двох циліндрів — внутрішнього суці­льного та зовнішнього перфорованого. Порожнина між циліндрами розділена на сегменти, які зовні накриті двома фільтрувальними полотнами (зовні — з великими отворами, всередині — з малими). Сокоматеріал засмоктується насосом через барабан з фільтрами. Крім того, на фільтр наносять протягом 1 год суспензію кізельгуру (фільтрувального матеріалу) перед початком роботи. Фільтр з кізель-гуром працює 15 год при частоті обертів барабана 20 хв^—1, товщині шару 8 см та шару, який щоразу зрізують разом з осадженими час­тинками 0,2 мм. Промислові барабанні вакуум-фільтри випускають з поверхнею фільтрації 5, 10, 20 та 40 м². Щоб соки були прозорими, застосовують ультрафільтрацію крізь ацетцелюлозні мембрани або мінеральні фільтри. Діаметр пор у фільтрувальнихих елементів 200 — 800 мкм. Фільтрація здійснюється під тиском 500 — 600 кПа.

Для одержання прозорих готових соків при центрифугуванні, фільтрації, осадженні їх оклеюють желатиною чи мінеральними речовинами. Найчастіше використовують бентоніт — порошок світ­ло-сірого кольору, 80 % якого становить колоїдна фракція. Бентоніт має здатність набухати, завдяки чому адсорбційна поверхня його збільшується. Так, 1 г бентоніту після набухання вбирає 40 г води.

167

Консервування овочів і плодів

Катіони бентоніту адсорбують білкові та пектинові речовини, фер­менти, прості і складні білки (якщо рН соку нижче рН білка), завис­лі частинки соку, що мають заряд. Обробка бентонітом включає три процеси — адсорбцію, коагуляцію та седиментацію. Адсорбція від­бувається миттєво, особливо при перемішуванні, а коагуляція — тоді, коли бентоніт знаходиться в колоїдному стані.

Перед використанням розмелений на колоїдних машинах бенто­ніт заливають чотирикратною кількістю води. Суміш нагрівають до 70 — 75 °С і залишають на добу для набухання, потім перемішують і готують 5 — 10 %-ну суспензію, яку проціджують крізь металеву сіт­ку з отворами 3 мм. На освітлення яблучного та виноградного соко-матеріалів (сусла) витрачають 0,5 — 1 г/л бентоніту.

Оклеювання желатином, рибним клеєм, агар-агаром, яєчним біл­ком ґрунтується на нейтралізації введеними позитивно заряджени­ми білковими частинками від'ємно заряджених завислих (суспендо­ваних) частинок соку. Крім того, відбувається хімічна взаємодія за участю дубильної кислоти. Утворена при адсорбції сполука на своїй поверхні адсорбує інші високомолекулярні колоїди, в тому числі барвники та дубильні речовини, а також важкорозчинні сполуки, що викликають утворення каламуті, наприклад солі кальцію та за­ліза. Желатин може зв'язуватись також з високомолекулярним пек­тином при його додаванні в сік разом з ферментним препаратом при наступній витримці соку. Желатин додають у сік у вигляді 1 %-го водного розчину. Перед остаточним визначенням необхідної конце­нтрації роблять дослідне (пробне) оклеювання. Найкраще викорис­товувати желатин марки А, який одержують кислотним гідролізом. Процес освітлення найкраще відбувається при температурі соку 10 — 15 °С. При оклеюванні соку желатином на 1 т витрачається 100 г таніну та 200 г желатину.

Сік з недозрілих яблук, в якому міститься до 2 % крохмалю, осві­тлюється погано. Тому застосовують ферментний гідроліз амілоза­ми, що активно діють при рН = 4,5 — 5 у нагрітому до 58,6 °С соці, в якому крохмаль клейстеризується. Кінець гідролізу крохмалю вста­новлюють дією 0,1 н. розчину йоду (зникнення синьо-фіолетового забарвлення).

Обробка пектолітичними ферментами здійснюється періодичним додаванням 5 — 10 %-го розчину при наповненні резервуара соком. При температурі 20 °С процес освітлення закінчується за 3 — 4 год, а при температурі 50 — 55 °С — за 1 год.

Яблучний сік освітлюють комбінованою обробкою ферменту і розчину желатину. З цією метою 1 %-й розчин желатину наливають у сік через 30 — 40 хв після додавання ферментного препарату і ре­тельно перемішують. Після витримування сік центрифугують та фільтрують.

167

Розділ 15

З метою організації безперервного виробництва соку використо­вують теплообмінник, змішувач, резервуари та центрифуги. Освіт­лення проводять за 20 — 30 хв швидким підігріванням до темпера­тури 75 — 80 °С, за якої денатурують білки з наступним охолоджен­ням до 20 — 40 °С. Це здійснюється в двох послідовних теплообмін­никах. Денатуровані (скоагульовані) частинки потім відокремлюють центрифугуванням.

Під час зберігання навіть в освітлених соках може утворюватися каламуть внаслідок збільшення частинок колоїдного ступеня дис­персності. Основною причиною його вважається окислювальна дія розчиненого в соці кисню на його хімічні компоненти — дубильні, пектинові, білкові, барвники. Крім того, можлива окислювальна післядія, тобто під час подрібнення сік окислюється, утворюючи пе-роксиди, які пізніше окислюють інші компоненти. Тривалість збері­гання, в процесі якого соки мутніють, ще не визначена, оскільки це залежить від багатьох факторів (якості сировини, технологічного процесу).

Деаерація соків проводиться в установці, що складається з при­ймального бачка, обладнаного поплавком та клапаном деаератора, всередині якого знаходиться циліндр з перфорованих листків. Сік розбризкується форсункою, а створений у циліндрі вакуум сприяє видаленню кисню. Процес відбувається при температурі до 35 °С і вакуумі 93 — 97 кПа.

Концентрування рідких та пюреподібних продуктів відбуваєть­ся за допомогою випарювання, виморожування або зворотним осмо­сом.

Концентрування випарюванням — це видалення води при кипінні продукту. В процесі випарювання змінюється фізико-хімічний склад продукту: збільшуються щільність та в'язкість, від­буваються коагуляція білків, гідроліз складних сполук, реакції ме-ланоїдиноутворення та карамелізації, тобто властивості продукту весь час змінюються. Тому вибір режиму випарювання важливий в технологічному процесі концентрування продуктів.

При випарюванні треба повністю зберегти цінні компоненти продукту та його органолептичні показники, що досягається низь­кими температурами кипіння та скороченням процесу. Для нагрі­вання маси найчастіше використовують пару під низьким тиском, яку подають під вакуумом у випарний апарат (одно- чи багатокор­пусної установки). Установка складається із збірника, насоса, яким подається сік у підігрівач, а з нього у випарний апарат (див. рис. 24, 25). Пара подається в простір підігрівача і випарного апарата. Вто­ринна пара (від кипіння соку) разом з повітрям спрямовується спо­чатку в краплевловлювач, а потім у конденсатор, де конденсується,

168-

Консервування овочів і плодів

а повітря відкачується вакуум-насосом. Згущений до певної концен­трації розчин відкачується у збірник готового продукту. В багатоко­рпусних випарних установках для обігрівання другого та наступних корпусів використовують вторинну (сокову) пару. Передача теплоти здійснюється внаслідок різниці між температурою пари і темпера­турою кипіння розчину. Зниження температури кипіння досягаєть­ся завдяки зниженню тиску в кожному наступному апараті порів­няно з попереднім.

У деяких установках застосовується зустрічний взаємний рух розчину, який упарюється, і пари. Розчин надходить в останній корпус і в концентрованому вигляді виходить з першого. Із корпу­са в корпус сік перекачується насосами. Якість концентрату за хі­мічними показниками характеризується вмістом у ньому 5-гідро-оксиметилфурфуролу (5-ОМФ). В натуральному, доброї якості соці 5-ОМФ немає. Максимально допустима кількість 5-ОМФ — 5 мг/л.

Для концентрування термолабільних ягідних та цитрусових со­ків розроблено низькотемпературний випарний апарат з двома ви-парювачами (фірма «Єдінство», Югославія). Випарювання та кон­денсація досягаються за допомогою циркулюючого аміаку в рідкому та газоподібному стані. Безперервного та високоякісного випарю­вання, особливо цитрусових соків, можна добитись у пластинчастих випарних апаратах. На випарному радіально-проточному апараті з нерухомим пакетом та з пакетом, що обертається, можна досягти 85 % концентрації сухих речовин.

Концентрування ароматичних речовин здійснюють відразу після процесу пресування відгонкою ароматичних речовин та подальшою абсорбцією, екстрагуванням чи перегонкою. Ці операції відбувають­ся в одній установці. У деяких соків (яблучний, томатний) при на­гріванні органолептичні показники не змінюються, а в інших (ягід­ні, цитрусові, ананасовий), навпаки, значно змінюються колір, смак, аромат.

Соки — багатокомпонентні системи. При випаровуванні разом з парою виділяються ароматичні речовини, що збіднює продукт, тому ці речовини вловлюють. Установки працюють або під тиском, або під вакуумом. Технологічний процес починається з надходження соку у випарювач, потім у сепаратор, де продукт розділяється на дві фракції: пароподібну та рідку. Остання подається на іншу установ­ку для концентрування, а пара з ароматичними речовинами надхо­дить у ректифікаційну колонку, де конденсуються пара та аромати­чні речовини. Останні утворюють продукт — флегму, одна частина якої ще раз повертається у ректифікаційну колонку, а друга з пев­ною концентрацією ароматичних речовин відбирається як готовий продукт та охолоджується до 0 — 5 °С.

168

Розділ 15

При пресуванні цілих мандаринів у соку міститься близько 0,1 % ефірної олії, яка надає йому гіркого смаку і робить непридатним для споживання. Однак повне видалення цієї олії небажане. Тому надлишок ефірної олії вловлюють за такою схемою: сік перекачуєть­ся у кожухотрубний підігрівач, де він нагрівається до 60 — 80 °С, а далі насосом під тиском 0,5 МПа подається в інжектор, де за допо­могою вібраційних коливань частинки м'якоті соку гомогенізуються. Потім маса надходить у сепаратор, в якому відбуваються самовипа-ровування та виділення водяної пари й ефірних масел. Одночасно сік аерується, а вторинна пара, яка складається із суміші водяної пари з парою ефірних масел та повітря, надходить у конденсатор, що має систему водяного охолодження. З нього конденсат ароматич­них речовин надходить у збірник, після чого його фільтрують та звільняють від води натрію сульфатом із розрахунку 5 г на 1 л ефір­них масел.

Концентрування виморожуванням ґрунтується на перетво­ренні води у кристалічний стан з подальшим відокремленням крис­талів від концентрованого розчину, в якому містяться ароматичні речовини, завдяки низькій температурі їх замерзання. Максималь­на концентрація сухих речовин залежить від температури замер­зання. Найменші втрати бувають при концентруванні соку до 40 — 55 % вмісту сухих речовин. В установках для виморожування вико­ристовується принцип побічного непрямого контакту. Вони склада­ються з кристалізаторів, системи відокремлення концентрату від кристалів і тепловоду. Концентрат відокремлюється від кристалів на центрифугах, пресах або у промивних колонках. Процес виморо­жування буває періодичним або безперервним. Його застосовують переважно у виробництві апельсинового соку у зв'язку з термочут-ливістю останнього.

Концентрування зворотним осмосом здійснюється за допо­могою селективних мембран, які пропускають тільки воду та низь­комолекулярні сполуки (молекулярна маса до 500). Якщо мембрана пропускає молекули більшого розміру, то процес називається ульт­рафільтрацією. Осмотичний тиск соків високий, тому зворотний осмос проводять ще при вищому тиску. Так, якщо осмотичний тиск плодових соків із вмістом сухих речовин 10 — 12 % становить 1,4 — 1,6 МПа, то яблучного концентрату із вмістом 40 % сухих речовин — 9 МПа. Пектинові речовини не тільки підвищують осмотичний тиск, а й обмежують розділювальну здатність мембран, тому соки перед концентруванням обов'язково освітлюють. Цим способом рекоменду­ється концентрувати також соки, в яких вміст сухих речовин не пе­ревищує 25 % (табл. 42 — 44).

169-

Консервування овочів і плодів

Таблиця 42. Хімічний склад соків

Компоненти соку	Ананас­ний	Апель­синовий	Компоненти соку	Ананас­ний	Апель­синовий
Вода	86,2	86,0	Органічні кислоти	12,6	9,0
Цукор	12,6	9,0	Жир	0,1	0,1
Білкові речовини	0,3	0,6	Мінеральні речовини	0,4	0,4

Хімічний склад продуктів переробки та свіжих цитрусових плодів

Продукти переробки	Вода, %	Білки, %	Жири, %	Сума цукрів, %	Вітамін С, мг%	Енерге­тична цінність, кДж
Апельсини свіжі	86,0	1,0	0,2	12,2	50	206
Сік апельсиновий	88,3	0,7	0,2	10,4	50	179
Сік апельсиновий (порошок)	1,0	5,0	1,7	88,9	359	1496
Варення з апельсинів	17,4	0,4	0,3	80,6	—	1327
Грейпфрути свіжі	88,4	0,5	0,1	10,6	38	172
Сік грейпфрутовий (порошок)	1,0	4,8	1,0	90,3	350	1587
Лимони свіжі	90,1	1,1	0,3	8,2	53	113
Сік лимонний	91,6	0,4	0,1	7,6	46	97
Сік лимонний концентрований	58,0	2,3	0,9	37,4	230	487

Таблиця 44. Вимоги стандартів до якості соків, %

Сік	Вміст сухих розчинних речо­вин		Загальна кислот­ність у перераху­нку на яблучну кислоту	Сік	Вміст сухих розчинних речо­вин		Загальна кислот­ність у перераху­нку на яблучну кислоту
	Сорт				Сорт
	перший	другий			перший	другий
Айвовий	11	9	0,8 - 1,6	Черешневий	11	9	0,3 - 1,0
Гранатовий	12	10	0,6 - 3,0	Яблучний	11	9,5	0,3 - 1,2
Суничний	8,5	7	0,8 - 2,0	Грушевий	11	10	0,3 - 0,8
Сливовий	12	10	0,3 - 1,5	Виноградно-
Ткемалевий	12	10	0,8 - 2,6	яблучний	13		0,3 - 1,2