Характеристика, процессов, производства сока
Рис. 26. Гидравлический пресс:
а — общий вид; б — вид сверху; 1 — станина (рама); 2 — платформа
Горизонтальные корзину прессы швейцарской фирмы «Бухер» с прессующим поршнем состоят из сплошного цилиндра (корзины), закрытого с обеих сторон дисками, один из которых приводится в действие гидравлической системой. Внутри корзины между дисками есть дренажная система в виде желобчатых резиновых тросов, обтянутых фильтровальной тканью. Мезга подается внутрь корзины и заполняет пространство между дисками, а затем подвижной диск движется внутрь, создавая давление на мезгу. Сок проходит через фильтровальную ткань и по желобках троса вытекает из пресса. Выжимки удаляются шнеком, который размещен под прессом. После первого периода прессования подвижной диск выдвигается из корзины, а тросы, выпрямляясь, разрыхляют выжимку. Каждая партия выжимки прессуется 4-5 раз.
В поточных линиях для переработки плодов и ягод используют прессы непрерывного действия, а для стока сока — шнековый аппарат, причем нужно, чтобы стока сока происходило с минимальной аэрацией и максимальной чистотой. Для стока сока используют также барабанные и ротационные ленточные аппараты.
При производстве виноматериала используют поршневой-шнековые (ВСН-20) и шнековые (ВССШ-20) прессы. Приемный бункер пресса ВСН-20 имеет вертикальные двойные перегородки, пожилой перфорированный цилиндр с шнеками и замковые плиты. Попадая в бункер с перегородками, мезга разделяется на слои, способствует истечению сусла. Затем мезга поступает из бункера на шнеки и ими перемещается по цилиндру, нижняя часть которого перфорированная, в результате чего сусло стекает в поддон, а мезга (без сока) прижимается к замочной плиты, выделяя сок. Величину сжатия регулируют замковой плитой, которая открывается под давлением мезги, удаляется. В аппарате ВССШ-20 последовательно установлены два шнеки, что позволяет получать две фракции сока. Недостатками обеих модификаций прессов является то, что сок имеет большое количество примесей, которые трудно отделяются.
Лучший сокоматериалы получают на ленточных прессах, состоящие из подвижных лент, расстояние между которыми постепенно уменьшается. Они бывают с вертикально (пресс фирмы «Вильмес») и горизонтально (ПГ-2 или пресс-шнек, ФРГ) размещенными лентами.
Выход сока зависит не только от марки пресса, но и от степени раздробленности сырья и от способов подготовки материала.
Очистка соков. Существуют такие способы очистки соков: отстаивание, центрифугирование, фильтрация, флотация. Очистка сока отстаиванием или седиментацией, требует много времени. Самым распространенным способом очистки сока является центрифугирования, которое бывает нескольких видов: 1) пенного (камерное, тонкослойное сепарирования) и надцентрифугування; 2) центробежное. Сепараторы по назначению и признакам разделяют на несколько групп: 1) по технологическому признаку — классификаторы (осветители), пурификаторы (очистители) и концентраторы; 2) по типу барабана — тарелки и многокамерные с цилиндрическим ротором.
По способу оборудования сепараторы бывают открытого, полузакрытого и закрытого типа. В консервной промышленности используют в основном два последних типа сепараторов для ограничения доступа кислорода к сокоматериалы. Сепаратор Г9-КОВ относится к полузакрытого типа с периодическим выгрузкой осадка.
Процесс фильтрации основан на задержании твердых частиц пористой перегородкой. Фильтрацию можно проводить при двух режимах: с постоянной скоростью и с постоянным давлением (используется на производстве). Давление создается насосом. Для процеживания свежеотжатого сока используют аппарат КС-12, который должен сито из нержавеющей стали. Освещенные соки получают на камерных и рамных фильтр-. Рамный фильтр-состоит из плит и рам, между которыми сжимается сокоматериалы, который насосом подается в рамный пространство. Используется для переработки сокоматериалы с большим количеством твердых частиц. Камерные фильтр-состоят из фильтровальных плит, к которым прижимаются картонные фильтры, через которые фильтруется сокоматериалы, предварительно очищенный отстаиванием или центрифугированием (картон марки Т изготавливают из смеси сульфитной целлюлозы с хризатиловим асбестом в виде писем размером 800 х 800 и 610 х 820 мм).
Для фильтрации сиропов и заливок используют фильтр-диаго-наль, капроновую или шелковую ткань, а на некоторых предприятиях — намывные фильтры, в частности барабанный вакуум-фильтр. В последнем есть барабан, который на 1/3 погружен в материал, фильтруется. Барабан фильтра состоит из двух цилиндров — внутреннего сплошного и внешнего перфорированного. Полость между цилиндрами разделена на сегменты, которые внешне покрыты двумя фильтрующими полотнами (снаружи — с большими отверстиями, внутри — с малыми). Сокоматериалы засасывается насосом через барабан с фильтрами. Кроме того, на фильтр наносят в течение 1 ч суспензию кизельгура (фильтрующего материала) перед началом работы. Фильтр с Кизел-Гуром работает 15 ч при частоте вращения барабана 20 хв1, толщине слоя 8 см и слоя, каждый раз срезают вместе с осажденными частицами 0,2 мм. Промышленные барабанные вакуум-фильтры выпускают с поверхностью фильтрации 5, 10, 20 и 40 м2. Чтобы соки были прозрачными, применяют ультрафильтрацию через ацетцелюлозни мембраны или минеральные фильтры. Диаметр пор в фильтрувальнихих элементов 200 — 800 мкм. Фильтрация осуществляется под давлением 500 — 600 кПа.
Для получения прозрачных готовых соков при центрифугировании, фильтрации, осаждении их оклеивают желатиной или минеральными веществами. Чаще всего используют бентонит — порошок светло-серого цвета, 80% которого составляет коллоидная фракция. Бентонит обладает способностью набухать, благодаря чему адсорбционная поверхность его увеличивается. Так, 1 г бентонита после набухания впитывает 40 г воды.
Катионы бентонита адсорбирует белковые и пектиновые вещества, ферменты, простые и сложные белки (если рН сока ниже рН белка), взвешенные частицы сока, имеющие заряд. Обработка бентонитом включает три процесса — адсорбции, коагуляцию и седиментацию. Адсорбция происходит мгновенно, особенно при перемешивании, а коагуляция — тогда, когда бентонит находится в коллоидном состоянии.
Перед использованием размолотый на коллоидных машинах бентонит заливают четырехкратной количеством воды. Смесь нагревают до 70 — 75 ° С и оставляют на сутки для набухания, затем перемешивают и готовят 5-10% -ную суспензию, которую процеживают через металлическую сетку с отверстиями 3 мм. На освещение яблочного и виноградного соко-материалов (сусла) тратят 0,5 — 1 г / л бентонита.
Оклеивания желатином, рыбным клеем, агар-агаром, яичным белком основывается на нейтрализации введенными положительно заряженными белковыми частицами отрицательно заряженных взвешенных (взвешенных) частиц сока. Кроме того, происходит химическое взаимодействие с участием дубильной кислоты. Образованная при адсорбции соединение на своей поверхности адсорбирует другие высокомолекулярные коллоиды, в том числе красители и дубильные вещества, а также труднорастворимые соединения, вызывающие образование мути, например соли кальция и железа. Желатин может связываться также с высокомолекулярным пектином при его добавлении в сок вместе с ферментным препаратом при следующей выдержке сока. Желатин добавляют в сок в виде 1% -го водного раствора. Перед окончательным определением необходимой концентрации делают опытное (пробное) оклеивания. Лучше всего использовать желатин марки А, который получают кислотным гидролизом. Процесс освещения лучше происходит при температуре сока 10 — 15 ° С. При оклеивания сока желатином на 1 т расходуется 100 г танина и 200 г желатина.
Сок из недозрелых яблок, в котором содержится до 2% крахмала, освещается плохо. Поэтому применяют ферментный гидролиз амилозы, активно действуют при рН = 4,5 — 5 в нагретом до 58,6 ° С соке, в котором крахмал клейстеризуется. Конец гидролиза крахмала устанавливают действием 0,1 н. раствора йода (исчезновение сине-фиолетовой окраски).
Обработка пектолитические ферментами осуществляется периодическим добавлением 5 — 10% -ного раствора при наполнении резервуара соком. При температуре 20 ° С процесс освещения заканчивается за 3 — 4 часа, а при температуре 50 — 55 ° С — по 1 ч.
Яблочный сок освещают комбинированной отделкой фермента и раствора желатина. С этой целью 1% раствор желатина наливают в сок через 30 — 40 мин после добавления ферментного препарата и тщательно перемешивают. После выдержки сок центрифугируют и фильтруют.
С целью организации непрерывного производства сока используют теплообменник, смеситель, резервуары и центрифуги. Освещение проводят по 20 — 30 мин быстрым подогревом до температуры 75 — 80 ° С, при которой денатурируют белки с последующим охлаждением до 20 — 40 ° С. Это осуществляется в двух последовательных теплообменниках. Денатурированные (скоагулированного) частицы затем отделяют центр ифугув анням.
При хранении даже в освещенных соках может образовываться муть вследствие увеличения частиц коллоидного степени дисперсности. Основной причиной его считается окислительное действие растворенного в соке кислорода на его химические компоненты — дубильные, пектиновые, белковые, красители. Кроме того, возможна окислительная последействие, то есть во время измельчения сок окисляется, образуя пе-роксиды, которые позже окисляют другие компоненты. Продолжительность хранения, в процессе которого соки мутнеют, еще не определена, поскольку это зависит от многих факторов (качества сырья, технологического процесса).
Деаэрация соков производится в установке, состоящей из приемного бачка, оборудованного поплавком и клапаном деаэратора, внутри которого находится цилиндр из перфорированных листов. Сок разбрызгивается форсункой, а созданный в цилиндре вакуум способствует удалению кислорода. Процесс происходит при температуре до 35 ° С и вакууме 93 — 97 кПа.
Концентрирования жидких и пюреобразных продуктов происходит с помощью выпаривания, вымораживания или обратным осмосом.
Концентрирования выпариванием — это удаление воды при кипении продукта. В процессе выпаривания изменяется физико-химический состав продукта: увеличиваются плотность и вязкость, происходят коагуляция белков, гидролиз сложных соединений, реакции е-ланоидиноутворення и карамелизации, то есть свойства продукта все время меняются. Поэтому выбор режима выпаривания важный в технологическом процессе концентрирования продуктов.
При испарении надо полностью сохранить ценные компоненты продукта и его органолептические показатели, достигается низкими температурами кипения и сокращением процесса. Для нагрева массы чаще всего используют пару под низким давлением, которую подают под вакуумом в выпарной аппарат (одно- или многокорпусной установки). Установка состоит из сборника, насоса, которым подается сок в подогреватель, а из него в выпарной аппарат (см. Рис. 24, 25). Пар подается в пространство подогревателя и испарительного аппарата. Вторичный пар (от кипения сока) вместе с воздухом направляется сначала в каплеуловитель, а затем в конденсатор, где конденсируется, а воздух откачивается вакуум-насосом. Сгущенный до определенной концентрации раствор откачивается в сборник готового продукта. В многокорпусных выпарных установках для обогрева второго и последующих корпусов используют вторичную (соковую) пару. Передача теплоты осуществляется в результате разницы между температурой пара и температурой кипения раствора. Снижение температуры кипения достигается благодаря снижению давления в каждом следующем аппарате по сравнению с предыдущим.
В некоторых установках применяется встречный взаимное движение раствора, упаривается, и пара. Раствор поступает в последний корпус и в концентрированном виде получается с первого. Из корпуса в корпус сок перекачивается насосами. Качество концентрата по химическим показателям характеризуется содержанием в нем 5-гидро-оксиметилфурфурола (5-ОМФ). В натуральном, хорошего качества соке 5-ОМФ нет. Максимально допустимое количество 5-ОМФ — 5 мг / л.
Для концентрирования термолабильных ягодных и цитрусовых соков разработан низкотемпературный выпарной аппарат с двумя вы-парювачамы (фирма «Единство», Югославия). Выпаривания и конденсация достигаются с помощью циркулирующего аммиака в жидком и газообразном состоянии. Непрерывного и высококачественного выпаривания, особенно цитрусовых соков, можно добиться в пластинчатых выпарных аппаратах. На испарительном радиально-проточном аппарате с неподвижным пакетом и с пакетом вращающейся можно достичь 85% концентрации сухих веществ.
Концентрирования ароматических веществ осуществляют сразу после процесса прессования отгонкой ароматических веществ и последующей абсорбцией, экстракция или перегонкой. Эти операции происходят в одной установке. В некоторых соков (яблочный, томатный) при нагревании органолептические показатели не меняются, а в других (ягодные, цитрусовые, ананасовый), наоборот, значительно изменяются цвет, вкус, аромат.
Соки — многокомпонентные системы. При испарении вместе с парой выделяются ароматические вещества, обедняет продукт, поэтому эти вещества улавливают. Установки работают или под давлением, или под вакуумом. Технологический процесс начинается с поступления сока в испаритель, затем в сепаратор, где продукт разделяется на две фракции: парообразную и жидкую. Последняя подается на другую установку для концентрирования, а пара с ароматическими веществами поступает в ректификационную колонку, где конденсируются пара и ароматические вещества. Последние образуют продукт — флегму, одна часть которой еще раз возвращается в ректификационную колонку, а вторая с определенной концентрацией ароматических веществ отбирается как готовый продукт и охлаждается до 0 — 5 ° С.
При прессовании целых мандаринов в соке содержится около 0,1% эфирного масла, которое придает ему горький вкус и делает непригодным для потребления. Однако полное удаление этого масла нежелательно. Поэтому избыток эфирного масла улавливают по следующей схеме: сок перекачивается в кожухотрубный подогреватель, где он нагревается до 60 — 80 ° С, а затем насосом под давлением 0,5 МПа подается в инжектор, где с помощью вибрационных колебаний частицы мякоти сока гомогенизируются. Затем масса поступает в сепаратор, в котором происходят самовипа-ровування и выделение водяного пара и эфирных масел. Одновременно сок аэрируется, а вторичный пар, состоящая из смеси водяного пара с парой эфирных масел и воздуха, поступающего в конденсатор, имеющий систему водяного охлаждения. Из него конденсат ароматических веществ поступает в сборник, после чего его фильтруют и освобождают от воды натрия сульфатом из расчета 5 г на 1 л эфирных масел.
Концентрирования вымораживанием основывается на преобразовании воды в кристаллическое состояние с последующим отделением кристаллов от концентрированного раствора, в котором содержатся ароматические вещества, благодаря низкой температуре их замерзания. Максимальная концентрация сухих веществ зависит от температуры замерзания. Наименьшие потери бывают при концентрировании сока до 40 — 55% содержания сухих веществ. В установках для вымораживания используется принцип побочного косвенного контакта. Они состоят из кристаллизаторов, системы отделения концентрата от кристаллов и Тепловод. Концентрат отделяется от кристаллов на центрифугах, прессах или в промывных колонках. Процесс вымораживания бывает периодическим или непрерывным. Его применяют преимущественно в производстве апельсинового сока в связи с термочут-тью ??последнего.
Концентрирования обратным осмосом осуществляется с помощью селективных мембран, которые пропускают только воду и низкомолекулярные соединения (молекулярная масса до 500). Если мембрана пропускает молекулы большего размера, то процесс называется ультрафильтрацией. Осмотическое давление соков высокий, поэтому обратный осмос проводят еще при высоком давлении. Так, если осмотическое давление плодовых соков с содержанием сухих веществ 10 — 12% составляет 1,4 — 1,6 МПа, то яблочного концентрата с содержанием 40% сухих веществ — 9 МПа. Пектиновые вещества не только повышают осмотическое давление, но и ограничивают разделительную способность мембран, поэтому соки перед концентрированием обязательно освещают. Этим способом рекомендуется концентрировать также соки, в которых содержание сухих веществ не превышает 25% (табл. 42 — 44).
Таблица 42. Химический состав соков
Таблица 44. Требования стандартов к качеству соков,%
Таблица 43. Химический состав продуктов переработки и свежих цитрусовых плодов