Производство соков. Общие понятия.

Производство-натуральных соковПроизводство соков. Общие понятия.
Индустрия фруктового сока – это относительно молодая отрасль. Производство сока в больших
промышленных объемах началось с 1940-х гг., когда в США был разработан первый выпарной
аппарат для концентрации сока цитрусовых. Как результат ужесточения гигиенических стандартов,
срок хранения продукта увеличивался, главное условие роста компаний производителей.
На сегодняшний день, рынки Китая, Индии и Восточной Европы продолжают расширяться, на
западных рынках Европы и Северной Америки имеет место ожесточенная конкуренция.
На этих насыщенных рынках все больший объем приобретает ниша продуктов, выработанных из
тропических фруктов и так называемые соки премиум класса (NFC – not from concentrate = не из
концентрата), а также пюре, органические соки и соки, содержащие вторичные растительные
метаболиты (продукты обмена веществ растений). Если вы окинете взглядом отдел напитков в
супермаркете, то вы обнаружите огромное разнообразие фруктовых и овощных соков. В
действительности, никакой другой сектор пищевой промышленности не отличается такой высокой
степенью диверсификации товаров.
Здоровое питание становится девизом настоящего времени. Этим объясняется популярность таких
суперфруктов, как, асаи, годжи, мальгипия, брусники, клюквы и облепихи.
Соки из этих плодов производят не только потому, что они являются признаком «lifystyle – стиль
жизни», но и, главным образом, из-за их питательной ценности. Высокое содержание
антиоксидантов, которым приписывается профилактический эффект защиты от рака, и, помимо
прочего, улучшение здоровья, все это заставляет большее число потребителей обращаться к этим
модным продуктам.
Такие инновационные продукты определяют новые требования к соковой промышленности, для
которой до настоящего времени высокий выход продукта из сырья являлся абсолютным
приоритетом.
Сейчас все большее внимание уделяется машинам, которые можно легко очистить (безразборная
CIP мойка); управление процессом в которых происходит в герметичных условиях при
максимальной гигиеничности; отвечающих перерабатывающим технологиям, исключающих
воздействие кислорода на продукт, чтобы уменьшить окисление; а также соответствующих
исключительно быстрому и одновременно щадящему извлечению сока. Компания ГЕА Вестфалия
Сепаратор поставляет индивидуально разработанные технологические проекты и системные линии
для решения выше указанных и многих других задач. Технология центробежной сепарации
является ядром рентабельного производства высококачественного сока. Она обеспечивает
оптимальное первичное осветление перед фильтрованием с минимальными потерями сока.
Центрифуги Westfalia Separator® hydry® и hyvol® обеспечивают нужную концепцию, отвечающую
всем требованиям в зависимости от того, нужно ли получить высокий выход продукта из сырья или
обеспечить максимальную пропускную способность. Метод Wesfalia Separator®frupex® показывает
возможность сочетания щадящего режима производства и максимальной экономичности.
Рис. 1 Сепаратор,
2. Фрукты и овощи как сырье
Ниже дается описание процессов переработки следующих натуральных продуктов:
Семечковые плоды (яблоки, груши, айва и т.д.)
Косточковые плоды (вишня, слива, персик, абрикос и т.д.)
Ягоды (смородина, крыжовник, клубника, малина, ежевика, черника и т.д.)
Виноград
Тропические фрукты (ананас, манго, бананы, гранат и т.д.)
Овощи (морковь, красная столовая свекла, редис, хрен, сельдерей и т.д.)
Экстракты растений
На рис. 2 показана ягода винограда в разрезе.
Можно четко выделить три отдельные области:
Экзокарпий (кожица)
Мезокарпий (мякоть)
И участок с семенами и зернами
Кожица ягоды в первую очередь выполняет защитные функции и, как правило, содержит
незначительное количество ценного сока. У винограда красных сортов эта ткань содержит танины и
антоцианины. Последние заключены в капсулы с пигментом наподобие мешочков, встроенные в
мембрану клеток. Клетки, в свою очередь, очень малы и имеют стабильную клеточную стенку. Там
практически нет межклеточных пустот. Хотя свойства и состав исходных материалов и продуктов,
полученных из них, могут существенно различаться, анатомия и физиология плодов таких высших
съедобных растений аналогичны. Основные взаимоотношения
между ними будут проиллюстрированы на примере винограда и яблока.
Мезокарпий (мякоть), на который приходится наибольшая доля ягоды, состоящий из множества
крупных клеток (которые в тысячу раз крупнее клеток кожицы), содержит практически все типичные
и нужные нам компоненты. Жидкость вакуолей фруктов и овощей содержит растворенные сахара,
кислоты и соли. Клеточные стенки плодовой мякоти очень тонкие, а некоторые из них уже
разрушаются в процессе созревания.
При этом образуются межклеточные пустоты, в которых кроме жидкости содержится много воздуха.
Даже незначительного механического воздействия обычно достаточно для разрушения таких
клеток.
Третья важная область содержит семена и косточки. Последние очень твердые и содержат обычно
большое количество дубильных веществ, поэтому при переработке следует избегать их
повреждения.
Тонкая структура клеточной ткани показана на примере яблока (рис. 3). Каждая клетка в силу
своей морфологии контактирует с 14-ю смежными клетками, от которых она отделена срединной
перегородкой, состоящей большей частью из чистой полигалактуровой кислоты (пектин).
Основная стенка, ответственная за стабильность и эластичность, примыкает к срединной
перегородке.
Микроволоконца из целлюлозы, обеспечивающие стабильность клетки, заключены в пектин,
белки и хемицеллюлозу различной структуры. Эти гидроколлоидные образования образуют
основную аморфную структуру, облегчающую протекание процесса метаболизма (обмена веществ)
в клетке.
Структура винограда:
Перикарпий
1 Экзокарпий (кожица) 2 Локули (ячейка, полость)
3 Перегородка 4 Мезокарпий (мякоть)
5 Кутикула
6 Переферийный сосудистый пучок
Семена
7 Эндосперм , 8 Семенная кожура,9 Эмбрион (зародыш)
Сосудистый пучок
10 Овулярный (семенной), 11 Вентральный, 2 Дорсальный
13 Основание плодоножки,14 Сердцевина (щетка)
Если плоды содержат большое количество пектина (например, черная смородина, а также
некоторые сорта винограда), то в них очень много связанной воды, что усложняет извлечение
жидкости из вакуолей. Для рентабельного получения сока, как правило, наиболее выгодно
использовать ферменты для разрушения пектинов.Для извлечения сока из фруктов и овощей
следует разрушить клеточную стенку, по крайней мере, в одном месте. На практике это обычно
достигается сочетанием ферментативного и механического воздействия, а для некоторых
продуктов – дополнительно еще и с помощью высокой температуры. Нагревание мезги делает
клеточные мембраны наиболее проницаемыми для сока. В таком процессе некоторые пектины
гидролизуются под влиянием тепла.
С технологической точки зрения фактическое извлечение сока после разрушения клеток
представляет собой разделение твердых веществ и жидкости
на жидкую фазу и мякоть или на сок и выжимки.
Если фазовое разделение происходит в прессах, то действующим принципом является разность
давления. Сок находит выход через нерастворимые составляющие плодовой массы (мезги).
В декантерах используется принцип сепарации под действием центробежных сил, которые
разделяют жидкость и твердые вещества на основе разности их плотностей.
В зависимости от предварительной обработки фруктов и технологии фазового разделения
полученный сок будет содержать определенное количество твердых веществ. Частицы этих
твердых компонентов имеют размеры от коллоидных до крупных или, другими словами, от менее
одного микрона до нескольких миллиметров. Эти частицы представляют собой, в основном,
фрагменты клеточных стенок, главным образом, кожицы и, соответственно, содержат большое
количество пектина, целлюлозы, минералов, протеинов, липидов и танинов. Так в натуральном
яблочном соке они также могут включать в себя продукты реакции, образовавшиеся из
разрушенных при измельчении клеточных стенок. При последующей обработке некоторые или
даже все такие компоненты удаляются.
2.2 Определение сырья
2.2.1 Фруктовые и овощные соки
Только здоровые, не забродившие фрукты и овощи, пригодные для потребления, с достаточной
степенью зрелости могут использоваться для получения фруктовых и овощных соков и продуктов
(полуфабрикатов), производимых на их основе. Помимо свежего сырья также можно использовать
охлажденные продукты, для увеличения их срока хранения. Предварительно из сырья нельзя
извлекать никакие компоненты важные для производства сока.
В Европе применяются специальные нормативы (AIJN Code of Practice), определяющие характери-
стики продуктов.
Такие нормативы существуют, например, для следующих продуктов:
Яблочный и грушевый сок (семечковые фрукты)
Сок абрикосовый и вишни обыкновенной (косточковые фрукты)
Сок из черной смородины и малины (ягоды)
Апельсиновый, грейпфрутовый и лимонный сок (цитрусовые фрукты)
Ананасный и манговый сок (тропические фрукты)
Для производства овощного сока могут использоваться:
Корнеплоды (морковь, свекла красная столовая, редис, хрен, сельдерей и т.д.)
Многолетние растения (ревень, спаржа)
Клубни (картофель)
Листовые овощи и цветы (шпинат, цветная капуста)
Плоды (томаты, сладкий перец, огурцы, тыква) и Бобовые (горох)
С учетом объемов производства преобладают морковный и томатный сок. В производстве соков из
лекарственных растений часто используются похожие технологии, и по этой причине сюда также
следует включить валериану и крапиву. Для завершенности вопроса следует отметить то, что
напитки также могут изготавливаться из зернового затора, обработанного различными способами.

3. Производство фруктовых и ягодных
соков
3.1 Производство яблочного сока по технологии центробежной сепарации и динамической
фильтрации
На рис. 4 показано применение технологии центробежной сепарации на различных этапах
переработки от яблока до готового продукта. В настоящее время количественно доминирует
прозрачный концентрат, однако производство сока с «натуральной мутностью» концентрированого
или без такового (Single Strength) в последнее время завоевывает все большее признание.
Декантеры применяются уже несколько десятилетий для получения сока из фруктов, а также для
повышения концентрации мякоти или ретентата. Полирование до блеска после извлечения сока и
оклеивания выполняется при помощи саморазгружающихся сепараторов. Ультрафильтрация через
керамические мембраны обеспечивает соку требуемую прозрачность.схема производства1

3.1.1 Измельчение яблок перед извлечением сока
Первым важным технологическим этапом в производстве яблочного сока является измельчение
яблок. Для прессов желательным (технологически требуемым) размером являются кусочки
размером от 5 до 8 мм, а для декантеров от 3 до 5 мм. Механическое разрушение клеточной ткани
повышает их пространственное разделение и обеспечивает взаимодействие содержащихся в
плодах ферментов с жидкостью вакуолей. Сразу запускаются процессы неконтролируемого
окисления и разрушения пектина, а также реакция образования твердой взвеси.
Система измельчения целых яблок должна отвечать следующим требованиям:
Герметичная система, которая должна исключить увеличение количества воздуха сверх того,
которое уже содержится в межклеточном пространстве. Это позволит существенно уменьшить
пенообразование и расход аскорбиновой кислоты.
Узкий диапазон распределения частиц по размеру в зависимости от степени спелости. Если
частицы яблок слишком большие, то это приведет к меньшему выходу продукта; а если они
слишком мелкие, то это увеличит количество коллоидных частиц, что усложнит фазовое
разделение.
Наиболее часто применяемые быстродействующие протирочные машины или молотковые
мельницы отвечают этим требованиям лишь в некоторой степени. На рис. 5 показана система, разработанная специально согласно указанным выше требованиям. Эксцентриковый винтовой
насос с принудительной загрузкой из заполненного сырьем бункера, расположенного перед ним,
обеспечивает предварительное измельчение яблок и их последующую подачу в мацератор,
расположенный в непосредственной близости внутри герметичной системы; мацератор
имеет сменную решетку и режущую головку. Количество режущих пластин в мацераторе может
быть различным. Это позволяет выполнять индивидуальную настройку в зависимости от состояния
плодов. Зрелые яблоки следует резать на более крупные кусочки, при этом недостаточно
созревшие плоды требуют более интенсивного процесса измельчения.
Эксцентриковый винтовой насос с принудительной  загрузкой и соединенный с ним мацератор

Бункер над эксцентриковым винтовым насосом должен поддерживать пропускную способность для
декантера на постоянном уровне. В случае необходимости он загружается через металлодетектор,
и его заполнение контролируется датчиками мин./макс. уровня. Таким образом, отпадает необходи-
мость в буферной емкости для измельченной массы на коротком отрезке до операции фазового
разделения. Дальнейшая обработка массы после измельчения зависит от целей производства.
Ниже приводятся возможные варианты:
Прямое извлечение сока без его сбора или хранения, как правило, при производстве соков (Single
Strength)
Введение ферментов в охлажденную мезгу
Введение ферментов в подогретую мезгу (прибл. до 45° С)
Полное разжижение
На практике эти варианты предполагают добавление аскорбиновой кислоты для предотвращения
потемнения.
3.1.2 Производство «натурально мутного» яблочного сока (Single Strength)
Яблочный сок с «натуральной мутностью» приобретает все большую популярность благодаря
своему имиджу естественного и здорового продукта. В Германии от 20 до 25 процентов всего
яблочного сока потребляется в виде яблочного сока с «натуральной мутностью».
Потребители ожидают, что будет сохраняться равномерное распределение мякоти в соке с
«натуральной мутностью», другими словами, она не должна оседать. Ряд физических переменных
отвечают за стабильность взвеси частиц, определяющих мутность:
Размер частиц
Плотность частиц
Вязкость жидкой фазы
Форма частиц
Заряд частиц
На рис. 6 дается сравнение гранулометрического состава частиц сока, полученного после
декантера и пресса. В соке из декантера 60 процентов частиц имеют размер менее 1 мкм, в то
время как в соке из пресса таких частиц всего 20 процентов.
Гранулометрический состав частиц сока, полученного в декантере и прессе

Ключевым фактором в производстве сока с «натуральной мутностью» является скорость
переработки. Пастеризацию необходимо проводить сразу после извлечения сока, чтобы
инактивировать природные ферменты яблок.
На рис. 7 показано изменение размеров частиц под действием введенного пектолитического
фермента.
Разрушение мякоти при помощи пектолитического ферментного препарата

Повреждение гидроколлоидных капсул в частицах приводит к образованию агломератов этих
частиц. Это ведет к осветлению сока. Такая же реакция вызывается собственными ферментами
фруктов, содержащимися в соке, когда он оставлен для выдерживания.
Для производства сока с высоким содержанием мякоти, после процесса обычного измельчения
необходимо выполнить ультратонкое измельчение. Для этого используются различные системы.
Следующие результаты были получены при решении данной задачи при помощи декантера GCE
535 с устройством Westfalia Separator®varipond® в комбинации с зубчатой коллоидной мельницей
Весь процесс от измельчения яблок до получения яблочного сока с высоким содержанием мякоти,
выполняемый в герметичных условиях, в идеальном случае должен занимать лишь несколько минут.
Получение яблочного сока в декантере с различной производительностью

Исследования, проведенные в Колледже Ваденсвил в Швейцарии, показали, что яблочный аромат
начинает усиливаться сразу после измельчения. Сначала аромат усиливается, но и по истечении
некоторого времени начинает теряться нотка свежего яблока.
Невозможно связать такую реакцию и субъективное восприятие с конкретным химическим
соединением. Полученные результаты говорят о том, что самый интенсивный и наилучший аромат
достигается через десять минут после измельчения яблок. В дальнейшем эти процессы следует
остановить путем пастеризации при нагревании.
Содержание устойчивой взвеси мякоти выше, чем при обычной технологии прессования. С другой
стороны, значение вязкости обычно лежит в интервале от 1,5 до 2,5 сСт.
Если нужно получить сок с исключительно высокой вязкостью, превышающей 3 сСт., следует
нагреть массу до температуры от 45 до 50° С. Соки светлого тона с устойчивой и неравномерно
распределенной мякотью в наибольшей степени требуют введения в массу аскорбиновой кислоты и
последующего центрифугирования, при этом не допускается никакого выдерживания массы и
контакта с воздухом, попадание которого следует максимально исключить из всего процесса. В
некоторых случаях следует заполнить технологическую линию инертным газом.
Прогноз устойчивости взвеси сока в бутылках
Существует возможность прогнозирования изменения мутности сока при помощи простого теста.
Изменения мутности по сравнению с тем уровнем, который имеет место непосредственно после
извлечения сока, обусловлены осаждением крупных частиц и последующими структурными
изменениями. Зубчатая коллоидная мельница
Стабильность мутности изменяется при испытаниях методом центрифугирования. Стабильность
мутности (% Т) можно представить, как мутность жидкой фазы после центрифугирования (Tz) отно-
сительно мутности сока до центрифугирования (T) в процентах.
Тест основан на соответствии между мутностью жидкой фазы после центрифугирования сока и
мутностью сока, хранящегося в бутылке в течение года.
Используем следующее выражение:
%Т=Тz/То*100
T0 = мутность образца сока после встряхивания, измеренная в единицах мутности (TE / F).
Tz =мутность жидкой фазы после центрифугирования (15 минут при 4200 g в единицах TE / F).
% T = Стабильность мутности = отношение мутности жидкой фазы к исходной мутности образца
сока после встряхивания.
На рис. 10 представлены данные по мутности и стабильности взвеси двух образцов яблочного сока
для сравнения методов производства, использующих пресс и декантер.
Мутность и стабильность взвеси двух образцов  яблочного сока для сравнения методов производства  сока при использовании пресса и декантера

Рис. 10 Мутность и стабильность взвеси двух образцов яблочного сока для сравнения методов
производства сока при использовании пресса и декантераТест основан на соответствии между
мутностью жидкой фазы после центрифугирования сока и мутностью сока, хранящегося в бутылке в
течение года.
Используем следующее выражение:
Эти данные показывают, что в обоих методах примерно половина исходного количества твердых
частиц остается в состоянии устойчивой взвеси, но сок, полученный в декантере, имеет в три раза
большую интенсивность мутности по сравнению с соком, полученным в прессе.
Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Другие материалы в этой категории: « Производство яблочного сока с ферментацией мезги

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы