Производство кваса и безалкогольных напитков (стр. 16 )

В отечественной промышленности чаще всего для обработки мезги используют ферментные препараты пектолитического действия. Обработку ферментными препаратами обычно проводят при температуре 40-45 0С в течение 0,5-1 часа, дозы препаратов 0,02-0,03 % к массе сырья.

Доза ферментного препарата рассчитывается в зависимости от его активности. Чем больше содержание пектиновых веществ в сырье, тем выше доза вносимого препарата. Добавление ферментного препарата в количестве более 0,03 % не допускается.

Ферментные препараты вносят в мезгу в виде суспензии, которая готовится следующим образом. Рассчитанное количество ферментного препарата смачивают небольшим количеством теплой воды (температурой 35-40 оС), заливают 10-кратным количеством осветленного сока, подогретого до температуры 45-50 оС и тщательно перемешивают для получения однородной суспензии. Суспензию готовят непосредственно перед внесением в сок. Наиболее широко применяют ферментные препараты для обработки мезги айвы, алычи, брусники, клюквы, крыжовника, рябины, яблок, черной смородины, слив, абрикосов, шиповника и других плодов.

Существуют особенности обработки мезги отдельных плодов.

Семечковые плоды после дробления нагревают в шнековом подогревателе или мезгоподогревателе до 40-45 0С и перекачивают в ферментатор из некорродирующих материалов. Ферментатор имеет медленно вращающуюся мешалку (скорость 10-15 мин-1). Такая скорость необходима для того, чтобы избежать измельчения частиц мезги и обогащения сока взвесями. В поток мезги добавляют подготовленную суспензию ферментного препарата, перемешивают 2-3 мин и выдерживают 1-2 ч. Яблочная мезга может также обрабатываться при комнатной температуре (холодная ферментация), но для этого требуется длительное время обработки (4-6 ч). При использовании горячей ферментации (температура 50 0С) активность ферментов повышается и продолжительность обработки сокращается до 0,5-1 ч.

При обработке косточковых плодов в мезгу добавляют 10-15 % воды от ее массы и нагревают в течение 10-15 мин до температуры 80-85 0С для инактивации окислительных ферментов полифенолоксидазы и пероксидазы, охлаждают до 40-45 0С, добавляют необходимое количество ферментного препарата и выдерживают 3-6 ч при этой же температуре.

Обработку ягод проводят как семечковых плодов, но продолжительность обработки увеличивается до 4-6 ч.

При обработке ферментными препаратами выход сока повышается на 10-15 %.

Мезгу до ферментации нельзя долго выдерживать, особенно это условие должно соблюдаться для сырья, содержащего повышенное количество полифенолов и пектиновых веществ. В результате выдержки может произойти реакция их соединения, это приведет к затруднению процесса прессования даже и при обработке ферментными препаратами (например, черная смородина). Плохое прессование может наблюдаться также и при неправильно рассчитанной дозе препарата. Полифенолы сырья могут образовывать комплексы с ферментами и блокировать их действие.

Главным недостатком способа ферментативной обработки является длительное воздействие на мезгу, в результате чего возможно микробиологическое загрязнение продукта, повышение содержание метанола в 3-10 раз по сравнению с соком, полученным обычным способом (например, для яблочной мезги с 30-100 мг/дм3 до 300-400 мг/дм3 после обработки).

В последние годы разработаны новые виды ферментных препаратов, обладающих «разжижающим» действием. Они состоят из смеси пектинметилэстеразы и целлюлазы. Их рекомендуется использовать для разжижения мезги. Под действием целлюлазы происходит гидролиз клеточных стенок. Благодаря гидролизу пектиновых веществ, полисахаридов происходит увеличение растворимых сухих веществ. Одновременно за счет накопления галактуроновй кислоты происходит понижение рН. Применение разжижающих ферментов позволяет повысить выход сока до 95 %.

Обработка электрическим током (электроплазмолиз). Электроплазмолиз с целью повышения выхода сока может применяться как к плодам, трудно отделяющим сок, так и к легко прессующимся. Под влиянием электрического тока большой силы (25-70 А) происходит разрушение белково-липидных мембран, увеличивается клеточная проницаемость и выход сока. Разные виды плодов и ягод обладают неодинаковой токоустойчивостью. Семечковые плоды более устойчивы к воздействию электрического тока, чем косточковые. По степени снижения токоустойчивости плоды можно расположить в следующей последовательности: яблоки, сливы, вишни, виноград, ягоды. Наиболее эффективна электрообработка красной смородины, крыжовника, черноплодной рябины.

Обработка плодов электрическим током проводится в электроплазмолизаторах. Они устанавливаются в технологическую линию после дробилок. Применяют электроплазмолизаторы А9-КЭ2-Д – валкового типа, «Плазмолиз М» - диэлектрическая труба с встроенными вдоль нее кольцевыми электродами и др.

Иногда для улучшения дренажных свойств (рыхлости) мезги добавляют различные инертные материалы: древесную стружку, рисовую лузгу и др.

Извлечение сока проводят разными методами. Для извлечения сока используют следующие способы: прессование, центрифугирование, экстрагирование или диффузию, а также комбинацию этих способов. Основные требования, которые предъявляются ко всем способам – максимальный выход сока с минимальным содержанием взвесей; сохранение натуральных свойств свежих плодов; быстрота и непрерывность процесса, минимальные затраты.

Прессование. Большое разнообразие видов сырья, условий предварительной обработки, конструкций прессов приводит к сложностям при расчетах и выборе режима прессования. Можно говорить только о каких-то закономерностях этого процесса.

Основные факторы, влияющие на процесс прессования - давление, структура мезги, степень измельчения, предварительное извлечение сока-самотека, высота слоя мезги.

Давление. Это основной параметр, влияющий на процесс извлечения сока. Для описания этого процесса можно использовать формулу Пуазейля:

где – Р – давление, МПа;

R - радиус капиллярных каналов в мезге, м;

t - продолжительности прессования, с;

h - вязкости сока, МПа/с;

L - длина капилляра, м

Выход (В) сока находится в прямой зависимости от величины давления (Р), радиуса капиллярных каналов в мезге (R) и продолжительности прессования (t) и в обратной зависимости от вязкости сока (h) и длины капилляра (L).

Повышение давления способствует увеличению выхода сока, но до определенного предела. Оптимальная величина давления колеблется от 0,5 до 2 МПа. Повышение давления от 2 до 5 МПа дает те же результаты, выход сока остается на прежнем уровне. Но при высоком давлении нарушается губчатая структура мезги, в сок переходит много мелких взвесей, он становится мутным. Также имеет значение и характер повышения давления. При быстром росте давления сок не успевает вытекать, запрессовывается в мезгу и выход понижается. Низкий выход сока дает и медленное повышение давления. Лучшие результаты достигаются при ступенчатом повышении давления. В этом случае мезгу выдерживают при определенном давлении несколько минут, а затем ступенчато увеличивают. Длительность выдержки давления также не играет заметной роли. При хорошей подготовке мезги достаточно давление 0,5 МПа, а при плохой подготовке следует давление повышать медленно и требуется большая величина – до 1 МПа.

Теоретические исследования и практика извлечения сока показали, что наибольшее сопротивление выходу сока оказывает цитоплазменная оболочка растительных клеток. Если большинство биомембран уцелели после дробления и обработки мезги, то невозможно добиться высокого выхода сока. Основная функция пресса заключается не в раздавливании клеток, а в придании уже выделившемуся соку достаточной скорости вытекания по капиллярам в мезге. Хотя считается, что дополнительно при прессовании разрушается 10-25 % клеток.

Структура мезги, степени измельчения. На выход сока влияет структура мезги. Хорошо подготовленную мезгу можно сравнить с губкой. Скелет ее образован твердыми, не деформированными клеточными стенками, а каналы заполнены клеточным соком. При сдавливании такой «губки» скелет деформируется и клеточный сок выталкивается. После снятия давления «скелет губки» должен восстанавливать свою структуру. Если же мезгу подвергли мелкому измельчению или разварили, то «скелет» нарушается, и сок может вытекать только по крайним зонам. Такую мезгу нужно прессовать очень медленно.

Предварительное извлечение сока-самотека. После измельчения плодов некоторое количество сока, различное для разных видов плодов, вытекает самотеком: у винограда до 45-60 %; у яблок 10-40 %. Отделение сока-самотека перед прессованием улучшает структуру мезги, укрепляет «скелет» прессуемого слоя и облегчает дренаж. Это, в конечном счете, способствует более полному вытеканию оставшегося сока.

Высота слоя мезги. При высоком слое мезги увеличивается зона прессования и продолжительность вытекания сока. При уменьшении высоты слоя с 12 до 5 см выход сока увеличивается на 4-8 %. Поэтому прессования необходимо вести в тонком слое.

Учитывая влияние вышеперечисленных факторов, выведена формула для определения выхода сока:

В = 0,95* (j1 + j2) * К* I

где: В – выход сока, %;

I - содержание сока в плодах (сочность), %;

j1 – доля мембран, поврежденных до прессования, %;

j2 – доля мембран, поврежденных при прессовании, %;

К – коэффициент, характеризующий консистенцию мезги.

При анализе этой формулы можно определить основные и второстепенные факторы. По содержанию сока плоды и ягоды мало отличаются. Сочность косточковых плодов составляет 80-82 %, семечковых и ягод 90-92 %. Значительное влияние оказывает доля мембран, поврежденных до прессования. Этот показатель колеблется от 0 до 1. Величина j2 изменяется от 0,1 до 0,2, т. е. конструкция пресса не оказывает существенного влияния на выход сока. Для мезги легко прессуемых плодов (яблоки, виноград, вишня) консистенция не имеет большого значения (К= 0,9-1,0) а для слив очень важна, так как К = 0 – 0,8.

Таким образом, высокий выход сока зависит в первую очередь от правильно проведенной предварительной обработки сырья.