Производство кваса и безалкогольных напитков (стр. 19 )

Осветление кизельзолем. Кизельзоль – водный коллоидный раствор кремниевой кислоты мутно-молочного цвета. Частицы имеют размер от 0,1 до 10 мкм. Получают кизельзоль из жидкого силикатного стекла Na2SiO3 подкислением, осаждением из растворов жидкого стекла или гидролизом тетрахлорида кремния SiCl4 в пламени гремучего газа. От способа приготовления зависят размер зерен, знак заряда, удельная поверхность препарата. Абсорбционные свойства кремниевой кислоты, частицы которой состоят из аморфного диоксида кремния объясняются физическими факторами и химической природой.

Осветление основано на электростатическом притяжении положительно заряженных молекул белка отрицательно заряженной поверхностью адсорбента. Адсорбция также происходит за счет водородной связи между гидроксильными гуппами диоксида кремния - Si-OH с деметоксилированной карбоксильной группой полиуронидов. Используют кизельзоль с размером частиц не более 0,5 мкм в виде 15 %-ного раствора, преимущественно с отрицательным зарядом. Если используют вместе с желатином, то дозу кизельзоля и желатина определяют пробным оклеиванием. Добавляют чаще всего кизельзоль перед внесением желатина, дозировка его в 10-15 раз больше дозировки желатина. Продолжительность осветления 2-3 ч. В нашей стране этот способ используют для осветления виноградного сока. За рубежом используют как вспомогательное средство при осветлении желатином вместо бентонита. При этом осветление желатином проводится при более высокой температуре.

Осветление поливинилполипирролидоном (ПВПП). ПВПП – полимерный материал не растворимый в воде, кислотах и большинстве органических растворителей. Для осветления используется порошок из синтетической смолы с размерами зерен от 1 до 450 мкм. Хорошо адсорбирует полифенолы за счет образования водородных связей, применяется в дозировках от 50 до 200 г/100. Используется только после предварительного удаления из сока белков и пектинов. Рекомендуется для осветления яблочного сока после ультрафильтрации, которая не обеспечивает полного удаления полифенолов.

Осветление бентонитом. Бентонит – природное минеральное вещество из класса глин вулканического происхождения. Это мелкая крупка с размером частиц не более 10 мм или порошок серовато-желтого цвет без запаха и вкуса. Имеет слоистую структуру, сильно набухает (набухаемость не менее 80 %). Химический состав бентонитов (в %): SiO2 – 50-65; Al2O3 – 15-20; CaO до 3,5; K2O – 0,5-1,0; Na2O – 2-3. Активным компонентом является коллоидный гидрат силиката аллюминия Al2(SiO3)nH2O. Способность к набуханию зависит от происхождения и химического состава. Натриевые бентониты имеют более высокую способность к набуханию (более 20 см3 воды на 1 г), чем кальциевые (5-10 см3 воды на 1 г). Натриевые более эффективны, но при использовании образуют больше осадка и часть натрия может переходить в сок. Поэтому для осветления соков применяют только определенные виды бентонитов.

Бентонит способен образовывать тонкие суспензии в жидкости, т. е. почти коллоидные растворы, которые имеют отрицательный заряд. Наряду с адсорбцией белковых веществ, бентониты удаляют дубильные соединения. Это связано с тем, что бентонит – слоистый минерал. Он имеет отрицательный заряд на основной поверхности пластин, а их края заряжены положительно. При взаимодействии с положительно заряженными белками заряды коллоидов нейтрализуются, частицы мути склеиваются, укрупняются и выпадают в осадок.

Перед использованием бентонит измельчают до получения тонкодисперсного порошка. Для стерилизации подвергают термической обработке при температуре 180-190 0С в течение 2 ч. Затем порошок заливают 4-х кратным количеством горячей воды с температурой 70-80 0С, перемешивают, обрабатывают острым паром 2-4 ч и оставляют для набухания на 8-12 ч. После набухания смесь перемешивают и готовят 5-10 %-ную суспензию на соке, который подлежит осветлению. Полученную суспензию фильтруют через сито с диаметром отверстий 2-3 мм. Дозу бентонита устанавливают пробным осветлением. Для виноградного сока расход бентонита должен быть не более 5 г/дм3, для яблочного – 1 г/дм3.

Комбинированные способы – используются в том случае, если в соке содержатся разнообразные соединения: полифенолы, белки, пектиновые вещества, крахмал. Осветляющие вещества, как правило, воздействуют только на один из компонентов сока, поэтому для получения осветленного, прозрачного с блеском сока рекомендуется использовать комбинацию различных способов. Это особенно характерно для обработки яблочного сока.

Осветление ферментными препаратами и желатином. При осветлении соков, богатых пектином, предварительно необходимо провести ферментативное расщепление пектиновых веществ в течение 25-30 мин, затем проводят обработку 1 %-ным раствором желатина в количестве 0,005-0,02 %, выдерживают 2 ч при температуре 18-20 0С. Для каждой осветляемой партии сока дозировку ферментного препарата и желатина устанавливают пробной оклейкой.

Осветление ферментными препаратами, бентонитом и желатином – сок нагревают до температуры 40-45 0С, вносят суспензию ферментного препарата и выдерживают для ферментативного гидролиза 30 мин при перемешивании. Затем температуру понижают до 15-20 0С и добавляют суспензию бентонита в количестве 2 г/т (0,002 %). Перемешивают 15 мин и добавляют 1 %-ный раствор желатина в количестве 0,01-0,02 г/т, перемешивают 15 мин и отстаивают 1-2 ч для осаждения и укрупнения осадка. Возможна и другая вариация – осветление ферментными препаратами, желатином и кизельзолем.

При производстве осветленных соков после стадии осветления соки направляют на фильтрование.

Фильтрование сока

После осветления соки содержат осевшие взвешенные частицы, скоагулированные коллоиды. Для их осаждения сок фильтруют, пропуская через пористый слой, который задерживает взвеси. Различают 3 вида фильтрования: поверхностное, глубокое и адсорбционное.

При поверхностном фильтровании задерживаются взвешенные частицы, которые не проходят через самое узкое поперечное сечение капиллярных каналов фильтрующего слоя. Большая часть взвешенных частиц задерживается на входе сока в фильтрующий слой.

Под глубоким фильтрованием понимают процесс оседания частиц, которые проходят в фильтрующий слой внутри капиллярных каналов и закупоривают проход.

При адсорбционном фильтровании взвешенные частицы задерживаются в капиллярах благодаря электростатическим силам, образующимся при течении жидкости на стенках капилляра, хотя диаметр капилляра больше диаметра частицы.

При осветлении сока возникают все три вида фильтрования. Преобладание того или иного вида зависит от вида фильтрующего материала, толщины слоя, разности давлений, состояния коллоидов, диаметра и количества частиц, температуры жидкости.

В качестве фильтрующих материалов применяют асбест, целлюлозу, перлит, диатомит и их смеси.

Асбест – минерал после специальной очистки, главная его составная часть – силикат магния с тонкими параллельными волокнами.

Целлюлоза – получают из буковой или сосновой древесины.

Перлит – готовится из вулканической породы (силиката алюминия) путем размола с последующим нагреванием. Объем при обработке увеличивается более чем в 20 раз.

Диатомит – остатки панцирей и тел разных форм одноклеточных диатомовых кремниевых водорослей. Степень чистоты, цвет, форма и осветляющий эффект зависят от происхождения и обработки. В зависимости от степени измельчения различают грубую, среднюю и мелкую фракции.

Фильтрующий слой используют в готовом виде или намывают в процессе фильтрования. В готовом виде применяют фильткартон, который представляет собой пластины из сульфитной целлюлозы с добавлением асбеста. Применяют его в пластинчатых фильтрах. Картон марок Т и ТФ применяют для предварительного фильтрования, КФ и КФО для более тонкого фильтрования.

Движущей силой фильтрования является разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки. Под действием этой силы сок и проходит через фильтрующий слой.

На скорость фильтрования соков влияют физико-химические факторы: структура коллоидов и наличие примесей. Особенно заметно влияние молекул пектина и галактоманнана. Они имеют нитеобразную структуру молекул и могут соединяться с помощью ионного мостика в агрегаты. При фильтровании происходит отложение осадка и закупоривание пор фильтрующего слоя. Образующиеся осадки являются сжимаемыми, пористость их при увеличении разности давлений при фильтровании со временем уменьшается, а сопротивление потоку жидкости возрастает. Чаще всего фильтрование ведут при постоянном давлении 0,04-0,16 МПа при перепаде 0,03-0,06 МПа. Если давление выше, то осадок легко сжимается и затрудняется процесс дальнейшего фильтрования.

Для фильтрования используют фильтры различных конструкций: пластинчатые, намывные и барабанные. Наиболее распространено фильтрование на пластинчатом фильтре (фильтр-прессе) «Прогресс», 112 ВФЕ и др. Перед фильтрованием фильтр-пресс последовательно промывают 0,5 %-ным раствором лимонной кислоты, затем водой. Сок поступает на фильтрование под давлением 0,3 МПа. Первые порции мутного сока возвращаются обратно до тех пор, пока не начнет вытекать прозрачный сок. По мере накопления осадка на картоне, скорость фильтрования замедляется. В этом случае фильтрацию прекращают и перезаряжают фильтр. Замену фильтрующих перегородок производят 2-4 раза в смену в зависимости от мутности сока.

Для обеспечения прозрачности сока устанавливают 2 фильтр-пресса, соединенных последовательно или применяют сдвоенные фильтры, состоящие из двух секций (фильтр фирмы «Зейтц»).

В намывных фильтрах фильтрующий слой образуется при намывании вспомогательных фильтрующих материалов – порошков на влагопроницаемый фильтрующий элемент. Фильтрующим материалом в таких фильтрах является фильтрволокно (смесь асбеста с сульфитной кислотой), перлит, кизельгур (диатомит). Фильтры с диатомитом используются чаще всего для предварительного фильтрования. При таком фильтровании взвешенные частицы задерживаются ситами и глубоким фильтрованием, адсорбцией связывается небольшое количество. В зависимости от вида сока используют диатомит разной зернистости: для яблочного – среднезернистый, для окрашенных соков – крупнозернистый.