При горячем розливе сок, поток которого движется тонким слоем, нагревается в непрерывнодействующих теплообменниках до 97-98 °С с автоматическим регулированием температуры и при такой температуре фасуется в подготовленную горячую тару с немедленным укупориванием последней. Укупоренные бутылки с соком выдерживают в горячем состоянии примерно 20 мин, затем охлаждают.
В нашей стране этот способ используют при фасовании сока в банки вместимостью 2 л и более, в ряде других стран способ применяется и для бутылок вместимостью 0,3; 0,5 и 1 дм3.
Для подогревания сока до требуемой температуры используют трубчатые и пластинчатые теплообменники. Более вязкие соки с мякотью и пюре подогревают в теплообменниках с очищаемой поверхностью.
Трубчатые теплообменники могут быть кожухотрубные, типа «труба в трубе» и змеевиковые. Наиболее часто применяются кожухотрубные подогреватели из нескольких секций.
Кожухотрубный подогреватель состоит из двух трубных решеток, в которые ввальцованы трубки. Трубные решетки с трубками заключены в металлический кожух цилиндрической формы, закрытый с торцевых сторон крышками, которые прикреплены к кожуху при помощи откидных болтов. Между крышкой и трубной решеткой, жестко прикрепленной к кожуху, имеются перегородки, образующие камеры, которые объединяют один или два пучка трубок.
Нагреваемый продукт вводится через штуцер в нижнюю часть распределительной камеры и движется по трубкам, переходя из одной камеры в другую.
Теплоноситель - пар или горячая вода - поступает в межтрубное пространство и отдает свое тепло через стенки трубок продукту. Конденсат сливается через нижний штуцер в конденсатоотводчик.
Теплообменник типа «труба в трубе» представляет собой несколько элементов, расположенных один над другим. Каждый элемент состоит из наружной трубы и концентрически расположенной в ней внутренней трубы. Уплотнение между трубами достигается установкой сальников или сваркой. Внутренние трубы элементов соединены последовательно переходными коленами, а наружные - патрубками. Сок движется по внутренним трубам, а греющая среда - по кольцевым каналам элементов, образованным стенками внутренней и наружной труб.
Пластинчатые теплообменники являются основными тепловыми аппаратами, используемыми в линиях производства соков без мякоти. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с трубчатыми: более высокий коэффициент теплопередачи, меньшая площадь поверхности теплообмена при передаче такого же количества тепла, работа при минимальном температурном напоре, небольшие потери тепла, что исключает теплоизоляцию.
Выпускаемые машиностроительной промышленностью многих стран пластинчатые теплообменники базируются на одних и тех же принципах движения продукта и греющей среды и различаются главным образом формой поверхности пластин.
Нагревательная камера пластинчатого теплообменника состоит из пластин толщиной около 1 мм из нержавеющей стали, собранных в пакет. Зазор между пластинами 2-5 мм, благодаря чему слой жидкости невелик и нагревание проходит быстро.
Пластины штампованные, каждая имеет четыре отверстия, которые при сборке пластин образуют четыре продольных канала: по двум движется продукт, по двум другим противотоком к продукту течет греющая среда.
Поток продукта из канала распределяется параллельно между каждой парой пластин, проходит по пространству между ними и выходит к нижнему каналу.
Пластины теплообменника плотно прижимаются одна к другой при помощи нажимной плиты и винта.
Между пластинами имеются резиновые прокладки, приклеенные по периферии пластин и вокруг отверстий каналов для прохода сока и греющей среды. Прокладки должны быть из термоустойчивого материала и выдерживать применяемые температуры нагревания без нарушения герметичности.
В зависимости от назначения пластинчатые теплообменники могут быть одно-, трех-, четырех- и пятисекционными. В односекционном происходит только нагревание сока до заданной температуры, в трехсекционном - нагревание, регенерация и охлаждение, в пятисекционном - нагревание, выдержка при температуре пастеризации, регенерация, охлаждение водой, охлаждение рассолом.
В нашей стране эксплуатируется пятисекционная пастеризационно-охладительная установка, температура в секциях которой поддерживается с помощью терморегулятора.
Пластинчатые пастеризаторы с большим расстоянием между пластинами могут применяться для стерилизации соков с мякотью и фруктовых пюре. Трехсекционный пластинчатый пастеризатор обеспечивает нагревание продукта в первой секции регенерации до 98°С, во второй секции стерилизации - до 115-125 °С. Греющим агентом здесь является горячая вода, которая предварительно нагревается в трубчатом подогревателе под давлением 0,6 МПа до 132 °С. Нагретый продукт переходит в соединенный с пастеризатором трубчатый выдерживатель, где находится 210 с при температуре стерилизации. Из выдерживателя горячий сок проходит в секцию регенерации, частично охлаждается здесь входящим соком и переходит в секцию охлаждения водой до 30 °С. Очистку пастеризатора осуществляют без разборки путем прокачивания раствора моющих средств.
При стерилизации в потоке с последующим розливом горячего продукта применяют одно- и двухсекционные пастеризаторы. В односекционных пастеризаторах продукт нагревают до температуры стерилизации и сразу же разливают в горячую тару и укупоривают. В двухсекционных пастеризаторах сок вначале нагревают до более высокой температуры (115-116 °С) для стерилизации продукта, затем охлаждают до температуры розлива. Последний способ применяется главным образом при фасовании соков с мякотью, требующих более жестких режимов стерилизации, или при фасовании в мелкую тару.
В нашей стране горячий розлив применяют преимущественно при фасовании соков в банки вместимостью более 2 л. Сок, нагретый до 95-97 °С, сразу же разливают в подготовленные горячие банки, которые немедленно укупоривают прокипяченными крышками. При сравнительно большом объеме сока в банке и высокой температуре его остывание проходит медленно, что обусловливает гибель всех микроорганизмов, находившихся в соке и на стенках тары.
Чтобы обеспечить стерилизацию крышек и незаполненного верхнего пространства банок, укупоренные банки укладывают набок на 15-20 мин. Способ этот более экономичен, чем стерилизация в автоклавах, так как исключает расход теплоты на подогревание тары и автоклава и снижает объем погрузочно-разгрузочных работ. Однако при медленном остывании сок долго подвергается вредному воздействию тепла, что может привести к накоплению оксиметилфурфурола. Во избежание этого сок после выдержки охлаждают орошением холодной водой или обдуванием холодным воздухом.
При горячем розливе соков в мелкую тару тепла, содержащегося в соке, недостаточно для стерилизации тары и крышек, поэтому при розливе должны строго соблюдаться санитарные условия. Особенно важно обеспечить надлежащую мойку тары и автоматическое регулирование температуры сока в момент фасования. С этой целью бутылки моют на автоматической моечной машине горячим щелочным раствором с последующим промыванием их чистой горячей водой. На пути от моечной машины к наполнителю устанавливают обогреваемый туннель для поддержания высокой температуры бутылок.
Для розлива соков монтируют специальную установку, состоящую из сборника, промежуточного бачка, насоса, теплообменника, системы трубопроводов и терморегулятора.
Линия горячего розлива яблочного сока в бутылки включает бутыломоечную машину, сборный бачок, циркуляционный насос, пластинчатый односекционный теплообменник, разливочно-укупорочный автомат, приемный вращающийся стол и систему трубопроводов с насосами и контрольно-измерительными приборами, а также устройство для стерилизации крышек парами формалина.
В моечной машине кассетного типа тара вначале шприцуется теплой (40 °С) водой, затем в течение 10 мин обрабатывается 1,5 %-ным раствором щелочи при температуре 50-55 °С, после чего обмывается из душевых устройств последовательно горячим (60 °С) раствором щелочи, водой, нагретой до 60 и 65 °С, и перед выходом из машины шприцуется чистой горячей (75-80 °С) водой.
На розлив поступают горячие бутылки сразу из машины. Крышки обрабатывают парами формалина и выдерживают в закрытом сосуде 12-14 ч, что обеспечивает их стерильность.
Пастеризатор и разливочную машину перед началом работы стерилизуют горячей водой в течение 30 мин. При этом горячая вода непрерывно циркулирует в системе от питательного сборника до пастеризатора и разливочной машины и обратно.
Сок стерилизуют в пластинчатом пастеризаторе при температуре 96-98 °С в течение 15-20 с и немедленно разливают в горячие бутылки. Наполненные бутылки сразу же укупоривают стерильными крышками и охлаждают.