Плодовые соки представляют собой сложную полидисперсную систему, содержащую крупные и мелкие взвешенные частицы, коллоидно-, молекулярно- и ионно-растворимые вещества.
Крупные взвешенные частицы состоят чаще всего из обрывков плодовой мякоти и кожицы, каменистых клеток, целых и дробленых семян и т. п. Эти частицы непрочно связаны с жидкой фазой, быстро оседают и легко могут быть удалены сепарированием, грубым фильтрованием, отстаиванием и т. п. Крупные взвешенные частицы портят внешний вид сока и затрудняют его дальнейшую обработку, поэтому их удаляют при производстве всех видов соков без мякоти.
Мелкие частицы мякоти и коллоидно-растворимые вещества (пектин, белки, дубильные и красящие вещества и др.) длительное время находятся во взвешенном состоянии, обусловливая мутность сока. Для их удаления недостаточно одних механических воздействий, а требуются специальные методы осветления, разрушающие или осаждающие коллоидные вещества. Ферментативный метод применяют для осветления соков, богатых пектиновыми веществами (яблочные, черно- и красносмородиновые и др.). Под действием пектолитических ферментов пектиновая молекула разрушается до растворимых в воде галактуроновых кислот. Пектин, обладая сильными гидрофильными свойствами, задерживает мелкие частицы во взвешенном состоянии, поэтому разрушение молекулы пектина способствует отделению и оседанию этих частиц.
Если мутность сока обусловлена наличием молекул крахмала или белков, то для их разрушения применяют соответственно амилолитические и протеолитические ферментные препараты.
Коллоидные вещества удаляют при изготовлении прозрачных (осветленных) соков. При получении неосветленных (опалесцирующих) соков применяют только очистку, а коллоидные вещества не удаляют.
Физико-химические методы осветления очень разнообразны. К ним относятся методы, основанные на нейтрализации электрических зарядов коллоидных частиц путем прибавления веществ с противоположным зарядом (оклеивание желатином и таннином, обработка бентонитом и др.), термические воздействия (нагревание и замораживание), электрообработка, использование разных осветляющих веществ и др. Физико-химические методы применяют при осветлении соков, содержащих заметные количества дубильных веществ, белковые вещества и сравнительно небольшие количества пектина.
Ионно-растворимые вещества (сахара, органические кислоты, минеральные соли, витамины и др.) являются составной частью сока, определяющей его органолептические показатели, пищевую и биологическую ценность, и при всех методах осветления должны наиболее полно сохраняться.
Для соков неосветленных и с мякотью должны применяться такие методы обработки, которые бы стабилизировали сохранение коллоидов и частиц мякоти во взвешенном состоянии. Средства, применяемые для обработки соков, не должны содержать каких-либо токсических веществ, которые бы переходили в сок, и должны по возможности полностью удаляться из соков.
Действие и доза осветляющих веществ зависят от рН сока и температуры. Оптимальный температурный интервал зависит от вида используемых осветляющих веществ. В процессе осветления должна по возможности поддерживаться постоянная температура, так как колебания ее способствуют завихрению и препятствуют осаждению взвесей. Более высокая кислотность сока повышает эффект осветления при одних и тех же дозах осветляющих веществ.
В некоторых случаях, когда необходимо удалить какую-либо составную часть сока, при осветлении могут использоваться и химические методы.
Очистка сока.
Грубую очистку сока от взвесей осуществляют сразу после отжима сока, так как длительное нахождение частиц мякоти в соке способствует его окислению и ухудшению вкуса и цвета.
Для грубого фильтрования используют разные ситовые устройства, различающиеся по конструкции и форме, и гидроциклоны. В некоторых странах для этой цели применяют щеточные ситовые фильтры непрерывного действия, которые встраиваются в сокопровод.
Фильтры для очистки сока. Ситовый щеточный фильтр представляет собой цилиндрическое сито, заключенное в кожух, внутри которого расположен ротор со щетками.
Сок поступает через входной штуцер, расположенный на крышке, и попадает внутрь цилиндрического сита. Здесь под действием центробежной силы, создаваемой ротором, сок отбрасывается на стенки цилиндра и проходит через отверстия сита в наружную камеру, откуда затем выводится из аппарата. Взвеси оседают на стенках сита и сбрасываются щетками ротора в нижний конусообразный бункер, откуда выводятся из аппарата. Сито дополнительно промывается ополаскивающим устройством. В линию часто устанавливают последовательно два фильтра с перфорацией сит 1,6 и 0,9 мм.
Для очистки виноградного сусла от взвесей был предложен метод механоимпульсной обработки.
Метод основан на том, что в результате такой обработки сока происходит разрыв гидрофильных связей между жидкой фазой сусла и ее коллоидными частицами и появляется четкая граница раздела фаз. Для механоимпульсной обработки сусла по этому методу применяется механоимпульсный реактор.
Неосветленное сусло поступает в центр рабочей камеры реактора, где взвеси, ударяясь о пальцы особой конструкции, подвергаются механоимпульсному диспергированию. Одновременно в жидкости, интенсивно перемешиваемой ротором, образуются круговые потоки, которые способствуют засасыванию атмосферного воздуха через специальный ввод и образованию пузырьков газа. Взвеси сорбируются на пузырьках газа и легко, и быстро флотируются из дезинтегратора в виде мелкодисперсной пены. Хорошие результаты были получены при сочетании способа механоимпульсной обработки с осветлением ферментами.
Для грубой очистки соков от взвесей существует горизонтальный фильтр ленточного типа, позволяющий отделять до 80 % взвесей. Такой фильтр представляет собой бесконечную перфорированную ленту, огибающую два ролика.
Сусло через загрузочный патрубок подается тонким слоем на ленту. При движении ленты сок через перфорацию ленты стекает в сборник, укрепленный под лентой, а взвеси, оставаясь на ленте, продвигаются до ее выгрузочного конца, где специальное устройство отделяет их от ленты. Лента, освобожденная от взвесей, промывается ополаскивающим устройством и подсушивается вентилятором, затем снова подходит к загрузочному патрубку. Натяжение и центровка ленты осуществляются устройством для центровки полотна.
Гидроциклоны для очистки сока. По устройству гидроциклон несложен. Он состоит из цилиндрического корпуса диаметром от 20 до 150 мм с коническим днищем, выполненным под углом 15-20° к вертикали. Сок подводится к цилиндрической части корпуса тангенциально через патрубок под углом около 4° к горизонтали. При вращении сока под действием центробежной силы более крупные частицы отбрасываются к стенкам устройства и, двигаясь по спирали, отводятся через патрубок в нижней части циклона в виде сконцентрированной массы взвесей. Осветленный сок с уменьшенным содержанием взвешенных частиц выводится через патрубок в верхней части устройства.
Гидроциклоны устанавливают в линии производства соков с мякотью для удаления более крупных взвесей и попавших в сок частиц песка.
В производстве соков с мякотью применение гидроциклона обеспечивает наличие частиц одного размера в готовом продукте, поскольку более крупные частицы удаляются. Для повышения эффективности очистки целесообразно устанавливать последовательно несколько гидроциклонов.
Микрогидроциклоны, объединенные в многоступенчатую систему, обеспечивают удаление мелких взвесей.