Прессование является основным методом извлечения плодовых соков в промышленных условиях.
При прессовании мезгу подвергают постепенно увеличивающемуся давлению, что приводит к выделению сока. После прессования остаются отходы — выжимки, которые представляют собой почти сухую на ощупь массу плодовой мякоти. Для отжима сока используют прессы различных конструкций.
В корзиночных прессах приемником для мезги служит деревянная решетчатая корзина, устанавливаемая на круглой платформе, со стоком для отжимаемого сока. Корзина, разъемная, состоит из двух половинок, скрепляемых обручами. Высота корзины от 0,6 до 1 м. Мезгу загружают непосредственно в корзину. Начальная высота слоя мезги составляет от 40 до 80 см. Загруженную в корзину мезгу накрывают сверху досками. После этого опускают нажимную гайку, сначала свободно вращая ее по винту, а затем передвигая при помощи рычага. Давление на прессуемую мезгу в таком прессе составляет около 392 кн/м2 (4 ат). В корзиночных прессах некоторых конструкций давление создается механическим либо гидравлическим приводом.
В пакпрессах мезгу завертывают в салфетки из прочной редкой ткани в виде пакетов. Для салфеток используют ткань хлопчатобумажную, а также капроновую или нейлоновую. Для сборки пакетов и подачи их под прессующий механизм применяют пакетную раму. Между салфетками укладывают деревянные дренажные решетки. Высота слоя мезги в одном пакете составляет 4—8 см. Давление в пакетном прессе создается гидравлическим насосом, работающим от привода, который нагнетает рабочую жидкость (масло или воду) в цилиндр пресса. Давление передается на поршень, который воздействует на прессовальную плиту. Для постепенного увеличения давления гидравлические прессы оборудуют двумя поршнями: низкого и высокого давления. Первый из них создает давление в пределах 4,9—5,8 Мн/м2 (50—60 ат), второй — 19,6—24,5 Мн/м2 (200—250 ат). Давление на прессуемую мезгу составляет 0,8—1,2 Мн/м2 (9—12 ат).
Подготовка мезги для единовременной загрузки пакетной рамы или корзины занимает много времени. Для ускорения подготовки пресса к работе его оборудуют двумя тележками или одной тележкой с двумя приемниками мезги. Тележки с пакетами или корзинами для мезги поочередно подают по рельсовому пути под прессовальную плиту. В то время как одну из тележек разгружают от выжимок и загружают свежей мезгой, во второй происходит отжим сока.
Имеются конструкции прессов с тремя пакетными рамами, установленными на карусели. В то время как одна из рам находится под прессом, а другая разгружается от выжимок, третья загружается мезгой. При поворачивании карусели вокруг оси очередная пакетная рама подается под прессующий механизм.
Пресс верхнего давления с двумя тележками работает следующим образом. Загруженную мезгой тележку подают под платформу пресса. Затем закрывают вентиль на обводной трубке у насоса. Обводная трубка соединяет напорную магистраль непосредственно с бачком для напорной жидкости, минуя насос. Включая поршень низкого давления, постепенно опускают прессующую платформу на поверхность мезги.
В начале прессования выделяется большое количество сока, объем мезги начинает заметно уменьшаться и давление может быстро упасть. Давление необходимо поддерживать и по мере уменьшения вытекания сока повышать. Когда давление достигает 4,9 Мн/м2 (50 ат), насос переключается на второй поршень, постепенно повышающий давление до 49,6—24,5 Мн/м2 (200—250 ат).
После того как выделение сока прекратилось, открывают запорный вентиль, выпускают рабочую жидкость в бачок и, когда давление упадет до нуля, при помощи противовеса поднимают прессующую платформу в верхнее крайнее положение. Затем подводят под платформу вторую тележку, подготовленную во время прессования первой тележки, и повторяют цикл прессования.
Обработанную мезгу перелопачивают для повторного прессования (корзиночный пресс) или разгружают (пакпресс).
Горизонтальный корзиночный пресс типа «Кооператив» представляет собой деревянный барабан, по оси которого проходит винт. На концах винта расположены два диска. В барабан загружают мезгу и включают привод. При вращении барабана один из дисков перемещается по винту, сжимая мезгу. Затем барабан вращают в обратную сторону, возвращая диск в первоначальное положение. Одновременно мезга разрыхляется прикрепленными к дискам цепями. После разрыхления прессование повторяют. Давление на мезгу при этом составляет 392 кн/м2 (4 ат). Для повышения выхода сока в конце прессования включают гидравлический привод, которым приводится в движение второй диск, доводя давление на мезгу до 1,17 Мн/м2 (12 ат).
Пневматический пресс ГППД-1,7 состоит из горизонтального щелевидного барабана для мезги. Внутри барабана находится мешок из плотной пищевой резины. В барабан загружают мезгу и приводят его во вращение, что обеспечивает равномерное распределение мезги по поверхности барабана и способствует отделению самотека. Затем в мешок подают сжатый воздух под напором 0,49—0,58 Мн/м2 (5—6 ат). Мешок раздувается и отжимает сок. С целью увеличения выхода сока производят рыхление мезги. Для этого давление в мешке снижают и мезга перетряхивается благодаря непрерывному вращению барабана. Прессование производят в несколько приемов.
Прессы рассмотренных конструкций обеспечивают получение высококачественного сока, но являются аппаратами периодического действия и поэтому имеют сравнительно невысокую производительность.
Для получения виноградного сока используют иногда шнековые прессы непрерывного действия.
Пресс типа П-41 состоит из шнека, вращающегося в горизонтальном сетчатом цилиндре. В конце цилиндра имеется дверца, снабженная рычагом с грузом. Виноградная мезга продвигается через цилиндр шнеком. Так как выход закрыт дверцей, то мезга накапливается в цилиндре. При этом повышается давление, сок отжимается и стекает в кожух. Когда давление достигает определенного предела, дверца автоматически открывается и часть отходов выгружается, после чего под действием груза дверца возвращается на место. В прессе этого типа мезга перетирается, и сок получается очень мутный, трудно поддающийся осветлению и фильтрованию. Такой сок дает значительный отстой. Эти прессы, используемые в виноделии, для производства натуральных соков не применяются.
Шнековый пресс типа ПНД-5, применяемый для получения виноградного сока, состоит из горизонтального перфорированного цилиндра, внутри которого расположены два шнека, медленно (4,75 об/мин) вращающихся вокруг своей оси. Шнеки расположены на одной оси и вращаются в разные стороны. Направление витков в шнеках противоположное. Первый шпек служит для отделения самотека, второй — отжимает сок. При переходе с одного шнека на другой мезга разрыхляется.
Шнеки имеют переменный, постепенно уменьшающийся шаг и увеличивающийся диаметр шейки. Благодаря этому по мере передвижения мезга подвергается возрастающему давлению. Выжимки выходят из цилиндра через кольцевой зазор между станиной и конусом, регулирующим величину выходного отверстия, а следовательно, и степень отжима сока.
Шнековый пресс позволяет получать очень высокий выход виноградного сока — 83—85%, а по некоторым данным — до 90% к массе прессуемой мезги. Однако этот сок содержит значительно больше взвешенных частиц, чем сок, полученный на прессах периодического действия.
Отжимаемый в шнековом прессе сок может быть разделен на три фракции — самотек, сок, отпрессованный шнеком, и сок, отжимаемый у разгрузочного отверстия для мезги. При переходе от первой фракции сока к третьей возрастает количество содержащихся в нем взвешенных частиц. Сок первых двух фракций по химическому составу и вкусовым качествам близок к соку, получаемому на прессах периодического действия.
Сок третьей фракции богаче дубильными и красящими веществами, чем сок остальных двух фракций. Процентное распределение сока по фракциям в значительной степени зависит от регулирования пресса.
Сок первой и второй фракций не разделяют, а консервируют вместе. Сок третьей фракции, имеющий повышенную мутность, используют для получения виноматериалов.
Выход сока при прессовании зависит от качества (сочности) сырья, метода его предварительной обработки, структуры и консистенции мезги, высоты слоя мезги при прессовании. Определенное значение имеет также величина давления при прессовании и особенно интенсивность повышения давления.
Основная функция пресса заключается не в извлечении сока из клеток, а в удалении его из мезги после того, как он выделился в процессе предварительной обработки.
Слишком быстрый подъем давления уменьшает сечение капилляров в мезге, по которым вытекает сок, а иногда приводит к их закупорке. В результате вытекание сока замедляется и может совершенно прекратиться.
Высокое давление следует применять только в самом конце прессования для того, чтобы извлечь сок, находящийся в толще мезги. Поэтому гидравлические прессы дают несколько больший выход сока, чем винтовые.
Пакпрессы лучше корзиночных, так как высота слоя мезги в них примерно в 10 раз меньше, а следовательно, меньше вероятность закупорки капилляров, что снижает количество сока, оставшегося в мезге. В пакпрессе сок проходит сравнительно небольшой путь до ближайшей дренажной решетки и поэтому легко вытекает. При использовании корзиночного пресса для более полного извлечения сока приходится применять двукратное прессование, перелопачивая в промежутках мезгу. В пакпрессе достаточно прессовать 1 раз.
Шнековые прессы непрерывного действия имеют большую производительность, удобны в обслуживании и обеспечивают высокий выход сока. Однако они перетирают мезгу, что вызывает повышенную мутность сока.
На выход сока при отжиме влияет структура мезги и ее консистенция.
Мезга, хорошо подготовленная к прессованию, имеет губчатое строение со скелетом, образованным твердыми клеточными стенками. Извилистые каналы этого скелета заполнены клеточным соком. При сдавливании такой губки скелет ее деформируется, но не разрушается. Клеточный сок, которому при сжатии была сообщена определенная скорость, вытекает по каналам, легко отделяясь от скелета.
Если же мезгу плохо подготовить к прессованию например разварить, то скелет ее размягчается и теряется губчатость структуры. При сжатии в прессе такая мезга образует сплошную массу, в которой отсутствуют каналы для вытекания сока.
Выход сока зависит главным образом от его содержания в сырье, от степени разрушения протоплазмы в процессе предварительной обработки сырья и от структуры мезги.
Некоторые виды сырья, например виноград, еще до прессования выделяют большие количества сока (самотека), вытекающего самопроизвольно без давления на мезгу. Пропускная способность прессов может быть повышена путем отделения сока-самотека.
Быстрое отделение от мезги большей части сока может быть произведено на фильтрующей центрифуге. Она состоит из сетчатого цилиндра (ротора), вращающегося вокруг своей оси. Загруженная в центрифугу мезга отбрасывается центробежной силой к перфорированным стенкам ротора. При этом сок проходит через отверстия в стенках, а выжимки остаются в роторе, откуда непрерывно или периодически удаляются.
При центрифугировании сок отделяется гораздо быстрее, чем при свободном стекании в прессе или на перфорированном сите-стекателе.
Таким образом, скорость выхода сока при центрифугировании зависит главным образом от числа оборотов ротора центрифуги и отчасти от величины ее диаметра.
Исследования показали, что скорость извлечения сока из виноградной мезги при центрифугировании приблизительно в 10 раз больше, чем при прессовании. Центрифугирование в течение 4—5 мин позволяет извлечь большую часть сока — 75—80% от общего выхода (или 59—64% по отношению к массе загруженной мезги). Более длительное центрифугирование заметного эффекта не дает.
Таким образом, извлечение сока из мезги, богатой суслом-самотеком (виноградный, вишневый), целесообразно проводить по центрифужно-прессовому методу в два приема: быстрое предварительное отделение большей части сока на центрифуге и окончательный отжим остатков сока на прессах. При этом производительность прессовой установки повышается в 2—3 раза.