§ 2. Производство прозрачных (осветленных) и неосветленных соков [1969 Наместников А.Ф. - Хранение и переработка овощей, плодов и ягод]

Поступившие в переработку плоды и ягоды моют так же и на таком же оборудовании, как и при производстве других консервов. Плоды и ягоды моют перед прессованием, чтобы удалить с их поверхности не только общие загрязнения, но и остатки ядохимикатов. В противном случае ядохимикаты после дробления плодов могут попасть в пресс и оказаться в соке. После мойки плоды тщательно инспектируют и удаляют все дефектные и пораженные экземпляры. Дальнейшая обработка сырья перед извлечением из него сока различна для разных видов сырья. Основная задача обработки - максимальное извлечение сока из сырья. Сок, находящийся внутри клеток, удерживается в них живой протоплазмой, а также содержащимися в плодах пектиновыми и другими веществами. При подготовке сырья к прессованию следует устранить эти препятствия. В некоторых плодах пектиновые вещества не очень сильно удерживают сок, в других (например, в сливах) - очень сильно. Способы и режимы различны для каждого вида плодов и ягод и зависят от его особенностей.

Дробление

При дроблении большое количество клеток мякоти разрушается, и из полученной раздробленной массы (мезги) сок отделяется значительно легче.

Для измельчения таких плодов, как яблоки и груши, применяют универсальную однобарабанную дробилку КДП-ЗМ (рис. 68) или КДП-4М производительностью до 8 т/ч. Плоды на этой дробилке измельчаются на кусочки 4-6 мм. Дробилка пригодна и для косточковых плодов. Имеются и другие типы дробилок. Ягоды перед прессованием пропускают между вальцами, где они раздавливаются.

Рис. 68. Ножевая дробилка КДП-3М

Нагревание

Чтобы при прессовании сок легче отделялся от мякоти, некоторые виды плодов рекомендуется предварительно нагревать. Нагревание вызывает свертывание и обезвоживание белковых веществ, входящих в каждую клетку. В результате этого теряется упругость клеток. Кроме того, нагревание способствует большему переходу ароматических и красящих веществ из кожицы и мякоти плодов в сок. Поэтому такие виды плодов, которые в свежем виде плохо отдают сок во время прессования, предварительно нагревают. Нагревать можно как целые плоды, так и дробленые (после пропускания через дробилку). Нагревание следует проводить 15-20 мин при сравнительно невысоких температурах - 60-85° (в зависимости от вида сырья). Чрезмерное нагревание приводит к появлению так называемого "вареного" привкуса сока, к ухудшению его вкуса в результате растворения дубильных веществ (танина), а также к повышению вязкости сока вследствие увеличения содержания в нем пектиновых веществ.

При подготовке к прессованию слив, которые в сыром виде отдают сок с большим трудом, к ним добавляют 15% воды и нагревают в котле в течение 20 мин при 80-85° до массового появления трещин на кожице. После этого сливы сразу можно прессовать. Так же подогревают черную смородину, кизил, малину, ежевику и другие ягоды, в том числе и дикорастущие.

При производстве виноградного сока прогревают лишь ягоды темноокрашенных сортов, чтобы увеличить переход красящих веществ из кожицы ягод в сок. Сильное нагревание (свыше 65°) винограда не рекомендуется, так как при этом значительно растворяются дубильные вещества.

Обработка ферментами

Обработка так называемыми пектолитическими ферментами способствует разрушению пектиновых веществ в клетках плодов и ягод, в результате чего облегчается выделение сока из мякоти и даже существенно повышается выход сока.

Ферментные препараты вырабатывают на специализированных заводах ферментной промышленности при выращивании на различных питательных средах культуры плесневых грибков аспергиллус нигер и аспергиллус ориза.

Готовые очищенные ферментные препараты имеют вид сухого порошка и обладают высокой ферментативной активностью, так что для разрушения пектиновых веществ в фруктовом сырье достаточно добавить к мезге 0,05-0,1% порошка (лишь в некоторых случаях требуется увеличение дозы до 0,15-0,25%). Активность неочищенных препаратов ниже. Для лучшего распределения фермента порошок вначале заливают небольшим количеством воды, тщательно перемешивают и добавляют полученную суспензию к дробленой плодовой массе (мезге), нагретой до 45°. Мезгу с ферментным препаратом выдерживают 4-5 ч. За это время пектиновые вещества разрушаются. По окончании выдержки массу прессуют.

Испытания показали большую эффективность обработки ферментами: так, общий выход сока из яблок, обработанных ферментами, увеличивается на 4%, вишни - на 3, крыжовника - на 5, сливы - на 7, айвы - на 5, черной смородины - на 18%.

Другие методы обработки

В современной соковой промышленности применяют и другие эффективные способы предварительной обработки плодов или плодовой мезги с целью облегчения прессования и повышения выхода сока.

Так, мезгу земляничную и из некоторых других ягод можно без добавления ферментных препаратов просто выдержать 3-4 ч при комнатной температуре. За это время собственные ферменты, содержащиеся в ягодах, способствуют частичному разрушению пектиновых веществ.

Хорошие результаты получаются при замораживании и последующем оттаивании плодов и ягод. Образующиеся в процессе замораживания кристаллы льда разрывают клеточные оболочки плодов и вызывают так называемый плазмолиз клеток (т. е. переход части влаги из клеток в межклеточные пространства). В результате этого упругость клеток нарушается. Замораживание позволяет повысить выход сока на 10-15%. Применяют этот способ главным образом при обработке ягодного сырья.

Более сложные, но также эффективные способы предварительной обработки сырья, применяемые на современных заводах, - это обработка электрическим током в специальных аппаратах (электроплазмолизаторах), обработка ультразвуком и воздействие на плоды ионизирующих излучений (в частности, гамма-лучей, получаемых от радиоактивных источников, например от радиоактивного кобальта Со⁶⁰).

Прессование мезги

Для извлечения сока из дробленой мякоти плодов, т. е. мезги, ее подвергают прессованию под большим давлением. При этом выход сока увеличивается с повышением давления и в большой мере зависит от степени измельчения мезги. Однако в последнем случае нет пропорциональной зависимости. Если частицы мякоти слишком крупные, в них остается много неповрежденных клеток и выход сока затрудняется. С другой стороны, при тонком измельчении (например, до пюреобразного состояния) отделение сока также затруднено вследствие того, что сок с большой силой абсорбируется мелкими частицами мякоти. Поэтому на прессование надо давать мезгу с оптимальными размерами частиц: для семечковых плодов 4-6 мм, для косточковых плодов и ягод до 10 мм. При таком измельчении образуется структура с развитой пористостью; между частицами мякоти образуются каналы, которые и облегчают отделение и стекание сока.

При прессовании также не следует повышать давление сверх оптимального предела, так как при очень большом давлении упомянутые выше пространства и каналы между частицами мякоти сдавливаются, что затрудняет выделение сока.

Мезгу закладывают в пресс не в виде сплошной массы, а небольшими по высоте слоями, помещая каждый слой между дренажными решетками, служащими также для облегчения отвода выделившегося при прессовании сока.

В промышленности применяют много типов различных прессов для извлечения сока из плодов и ягод - винтовые, гидравлические, шнековые и др. Они бывают периодического действия и непрерывно действующие, большой и малой производительности.

При небольшом объеме производства можно использовать простые винтовые корзиночные прессы, подобные изображенному на рис. 69. Такой пресс состоит из цилиндрической деревянной корзины, установленной на платформе, изготовленной из дерева или из некорродирующего металла (например, чугуна); винта и прессующего механизма. Прессующий механизм может быть с ручным приводом, а также механическим или гидравлическим.

Рис. 69. Винтовой корзиночный пресс

На дно корзины пресса укладывают деревянную дренажную решетку и загружают мезгу, перекладывая ее дренажными решетками. Сверху мезгу закрывают прочной решетчатой крышкой и опускают на нее прессующий механизм.

При прессовании постепенно повышают давление, увеличивая его по мере того, как будет прекращаться вытекание сока. Винтовые прессы обычно имеют небольшую производительность. Винтовой пресс с гидравлической головкой марки П-62 несколько более усовершенствован. Его производительность 400 кг/ч.

Еще более совершенны гидравлические прессы. На рис. 70 изображен гидравлический пакпресс. Мезга загружается в пресс в виде прямоугольных пакетов толщиной 6-8 см в салфетках из прочной ткани (хлопчатобумажной или капроновой). Пакеты образуются на тележке пресса, где сначала устанавливают прямоугольную раму (ящик без дна) и расстилают салфетку для нижнего пакета. Когда необходимое количество мезги загружено, края салфетки заворачивают и покрывают ею мезгу, образуя пакет, закрытый тканью со всех сторон. На него кладут дренажную решетчатую раму и далее - салфетку для второго пакета. Всего на тележку укладывают 7-14 пакетов. Тележку с пакетами подводят под прессующий механизм и начинают прессование, при котором давление на мезгу составляет 10-13 ат. Длительность прессования для семечковых плодов 20-30 мин, для винограда 40-50 мин. За это время загружают пакетами вторую тележку, которую подают на прессование после окончательного извлечения сока из первой партии мезги.

Рис. 70. Гидравлический пакпресс

Сок, вытекающий из-под пресса, собирается в поддоне пресса и отводится в сборник, расположенный ниже, откуда его можно перекачивать насосом для дальнейшей обработки.

Современные гидравлические пакпрессы изготовляют с тремя сменными корзинами, что позволяет более рационально их использовать и повысить производительность пресса до 6-8 т/ч.

В производстве виноградного сока получил распространение непрерывно действующий шнековый пресс ПНД-5 (рис. 71). Шнек пресса состоит из двух частей, вращающихся в разные стороны и имеющих противоположное направление витков. В первой части отделяется главным образом сок "самотек", т. е. сок, свободно вытекающий из дробленой мезги без прессования. Во второй части мезга окончательно отпрессовывается от сока. Производительность пресса 5 т/ч.

Рис. 71. Непрерывно действующий шнековый пресс ПНД-5

В современной промышленности для извлечения сока из плодов и ягод, кроме прессования, успешно применяют и другие методы. Одним из прогрессивных методов является получение сока из мезги на специальных центрифугах. Основной частью центрифуги является сетчатый цилиндр или чаша, вращающаяся со скоростью 1500-3500 об/мин и даже более. Под действием центробежной силы, развивающейся при таком вращении, мезга прижимается к стенкам цилиндра, который перед загрузкой в него мезги обычно выстилают изнутри прочной фильтрующей тканью. Сок, проходя через слой мякоти и ткани, стекает в сборник под центрифугой.

Очистка и осветление соков

Свежеотпрессованный или полученный другим методом сок содержит во взвешенном состоянии различное количество частиц мякоти и прочих включений. Поэтому свежий сок обычно бывает непрозрачным и даже значительно мутным. Самые крупные частицы мякоти и других материалов, ясно различимые простым глазом, быстро оседают на дно сосуда или сборника с соком, и их легко отделяют путем процеживания сока через редкую фильтровальную ткань или дают возможность образоваться осадку и затем сливают с него весь верхний слой сока (это называется декантацией сока).

Но после такого процеживания в соке остается тонкодисперсная коллоидная муть, состоящая из самых мелких частиц. Эта муть весьма устойчива и не исчезает даже при длительном стоянии сока. Мутные соки можно употреблять в питании; промышленность вырабатывает много неосветленных соков: яблочный и др. Однако, если удалить все взвешенные частицы, значительно улучшается внешний вид сока, он становится совершенно прозрачным, кроме того, повышается стойкость сока при хранении. Поэтому применяют различные методы очистки и осветления плодово-ягодных соков.

Особые требования в этом отношении предъявляются к виноградному соку. В ягодах винограда содержится плохо растворимая в воде кислая калиевая соль винной кислоты. Эта соль при прессовании винограда вся переходит в сок и находится там в состоянии перенасыщенного раствора. При хранении охлажденного виноградного сока все избыточное количество этого вещества постепенно выпадает в осадок в виде мелких кристалликов или их скоплений. Такой осадок называют винным камнем. Винный камень не вреден для здоровья человека, но наличие его ухудшает внешний вид сока. Поэтому при обработке отпрессованного виноградного сока приходится учитывать и эту его особенность.

Применяют много различных методов осветления соков. Приводим краткие сведений об основных из них.

Оклеивание. Так называют обработку сока танином и желатином. При добавлении к соку 1%-ного раствора желатина или смеси его с танином взвешенные частицы мути, состоящие из различных коллоидных веществ, образуют более крупные агрегаты (как бы склеиваются), после чего их можно легко отфильтровать или собрать в осадке. Этот способ требует предварительной лабораторной проверки и установления точных дозировок танина и желатина. Как при недостатке, так и при избытке танина и желатина происходит недостаточно полное осветление сока.

Осветление ферментных препаратов. Те же ферментные препараты, которые добавляют к мезге для повышения выхода сока в процессе прессования, могут быть использованы и для осветления соков. Этот метод дает хорошие результаты при обработке соков из плодов, содержащих много пектиновых веществ, например яблочного. На 1 т неосветленного сока, нагретого до 40-45° (оптимальной температуры для действия фермента), добавляют 2-4 кг порошка фермента. Затем сок выдерживают 3-6 ч. За это время образовавшиеся крупные частицы мути выпадают в осадок, затем сок сливают (декантируют) с осадка и фильтруют.

Осветление бентонитами. Бентонитами называют некоторые сорта глин. Бентонитовые глины найдены в ряде мест, в частности в Молдавии, Одесской области, в Грузии и т. д. Обработку сока бентонитами производят одновременно с их фильтрацией. На фильтрующие поверхности поверх ткани наносят слой тонкоизмельченной бентонитовой глины. С этой целью глину смешивают с соком и пропускают эту смесь через фильтр. Сок проходит, оставляя на ткани, которой обтягивают пластины фильтра, слой глины, служащий затем для осветления следующих партий сока.

Осветление нагреванием. Сок (главным образом яблочный) быстро нагревают до 80-90°, выдерживают при этой температуре 2-3 мин и быстро охлаждают. При таких резких температурных перепадах коллоидные взвешенные частицы коагулируют и их легко отделить фильтрованием или же центрифугированием на центробежных сепараторах.

Имеются и другие способы осветления соков: с помощью активированного угля; купажирование соков с разным содержанием дубильных веществ; центрифугирование и др. При длительном хранении неосветленных соков происходит также частичное самоосветление.

Фильтрование

Осветленные различными способами соки подвергают фильтрованию для того, чтобы отделить взвешенные частицы и другие примеси. Для фильтрования применяют различные фильтры.

На рис. 72 изображен распространенный в промышленности фильтр "Прогресс" - это пластинчатый фильтр (фильтр-пресс), состоящий из 45 прямоугольных алюминиевых плит, на боковой поверхности которых имеются ребра. В собранном виде плиты плотно прилегают друг к другу и между ними образуются каналы для прохождения сока. Между плитами закладывают пластины из фильтрующего картона или асбестоцеллюлозные плиты.

Рис. 72. Фильтр 'Прогресс'

Когда фильтр находится в рабочем состоянии, мутный, неосветленный сок, подаваемый через приемный трубопровод, течет по каналам четных пластин и, проходя через слой фильтрующего картона, выходит на сторону нечетных пластин в осветленном виде. Частицы мути оседают на четной стороне и засоряют поры фильтрующего картона или пластин, так что скорость фильтрации снижается. Поэтому через некоторое время фильтр необходимо перезаряжать, т. е. прекратить работу, разобрать его и заменить пластины. Такая перезарядка производится через каждые 2-4 ч работы фильтра - в зависимости от степени мутности сока и количества сока, прошедшего за это время. Производительность фильтр-прессов 3 т/ч.

Для осветления соков применяют также сепаратор ВСМ производительностью около 2 т/ч. На рис. 73 схематически изображен сепаратор для сока "Альфа Лаваль".

Рис. 73. Сепаратор 'Альфа Лаваль': 1 - станина, 2 - электродвигатель, 3 - цилиндрический корпус, 4 - питательно-разгрузочная камера, 5 - крышка, 6 - второй диск, 7 - неподвижная крыльчатка, 8 - цилиндры, 9 - барабан, 10 - первый диск

Расфасовка и пастеризация

Осветленный и фильтрованный сок подвергают деаэрации, т. е. удаляют из него воздух. Это достигается нагреванием сока до 35° в вакуум-аппарате при разрежении около 700 мм рт. ст., после чего его сразу же подогревают в трубчатых или пластинчатых подогревателях.

Горячий сок разливают в прошпаренные бутылки емкостью 0,2; 0,3; 0,5 л или широкогорлые консервные бутылки СКО 83-3. Для расфасовки соков на крупных заводах применяют автоматические наполнители разных систем. Так, наполнитель СН (И9-ИНА) (рис. 74) пригоден для розлива соков в различную жестяную и стеклянную широкогорлую тару (банки) емкостью до 1 л и работает с производительностью 60-120 банок в минуту. Для расфасовки сока в узкогорлые бутылки имеются наполнители других систем. Укупоренные банки и бутылки с соком пастеризуют в автоклавах, наполненных водой, при температуре 85°. Формула пастеризации для банок и бутылок емкостью 0,5 л

Рис. 74. Автоматический наполнитель СН (И9-ИНА)

Производство неосветленных соков

В промышленных условиях не всегда возможно осветлять все вырабатываемые соки. Некоторые соки имеют достаточно хороший внешний вид и другие качественные показатели и в неосветленном виде. Допускается выпуск в неосветленном виде следующих соков: яблочного, айвового, земляничного, малинового, крыжовникового, черносмородинового, сливового, кизилового, голубичного.

Производство неосветленных соков значительно проще, чем осветленных. Полученный при прессовании сок быстро (в течение 20 сек) прогревают в трубчатых или других пастеризаторах до 80-85°, после чего сразу так же быстро охлаждают до 30-35° и сепарируют или фильтруют через ткань. Дальнейшие операции такие же, как и при производстве осветленных соков.

Удаление винного камня из виноградного сока

Как уже отмечалось, кислая виннокислая калиевая соль, содержащаяся в виноградном соке, не удаляется сразу при обычной обработке, а постепенно образует осадок при длительном его хранении. Это вызывает большие неудобства, так как сок, уже законсервированный пастеризацией, через несколько месяцев хранения приходится выливать из бутылей, в которые его обычно разливают, фильтровать для отделения винного камня, а затем вторично расфасовывать и пастеризовать. По современной технологии виноградный сок - полуфабрикат сразу после прессования нагревают, фильтруют, затем охлаждают и разливают в большие эмалированные или из нержавеющего металла цистерны, в которых он и хранится при температуре от -1 до -2°. При хранении на холоде процесс выпадения винного камня ускоряется и поэтому срок хранения охлажденного сока в цистернах составляет не более 2-3 месяцев. По прошествии этого срока сок, освобожденный от винного камня и от взвешенных частиц мути (вследствие самоосветления), перекачивают из цистерны в цех, фильтруют и консервируют пастеризацией в стеклянных банках или бутылках, как и другие соки.

Но разработаны и другие, более совершенные способы детартрации, т. е. удаления винного камня из виноградного сока. Так, хорошие результаты получаются при добавлении к виноградному соку молочнокислого кальция (лактата кальция). Лактат кальция при реакции с винным камнем образует труднорастворимую среднюю кальциевую соль, которая сравнительно быстро выпадает в осадок. "Пактах кальция в виде раствора добавляют в виноградный сок вместе с танином и желатином при оклеивании или вместе с ферментным препаратом. Сок после этого выдерживают 8-10 ч, затем нагревают до 85-90°, разливают в бутыли и укупоривают без пастеризации (горячий розлив). Через 2 суток в соке проходит полная детартрация, т. е. выпадение в осадок винного камня. Такой сок без дальнейшей выдержки можно фильтровать и консервировать в мелкой таре. При хранении сока с добавленным лактатом кальция в цистернах на холоду (при от -1 до -2°) для детартрации необходимо выдерживать его 10 суток.