Работами великого французского ученого Луи Пастера (1822—1895 гг.) установлено, что путем термической обработки вин и соков (78—85 °С) можно предохранить их от порчи, от ряда «болезней». Этот процесс получил название пастеризации и широко применяется на практике. В настоящее время, кроме пастеризации, используются и другие способы консервирования соков: горячий разлив, стерильная фильтрация, стерилизация токами высокой частоты, холодное хранение в атмосфере углекислого газа, консервирование антисептиками. Последний способ предъявляет определенные требования к степени натуральности сока. Известно, что натуральные соки вырабатываются из плодов без добавления сахара, спиртов, кислот, красящих, ароматических и консервирующих веществ. В таком продукте содержание спирта ограничивается свободной и связанной сернистой кислотой, молочной кислотой и летучими кислотами. Соки купажированные изготовляют путем добавления к основному соку до 35% соков из другого сырья. При соответствующих соотношениях смешиваемых соков качество продукции значительно лучше.
Дробление плодов оказывает некоторое влияние на осветление сока. При дроблении сырье вступает в контакт с воздухом, который изменяет равновесие в состоянии внутриклеточной жидкостной фазы. От степени дробления сырья в известной мере зависит и мутность отжатого сока. Поэтому соки плодов, отделенные от нерастворимой плодовой ткани, бывают чаще всего мутные, неосветленные. Если прозрачность сока необязательна, то можно ограничиться механическим отделением грубых взвешенных частиц, что обычно практикуется при получении сброженных соков.
При выпуске высших сортов натурального сока из яблок стремятся к получению прозрачного продукта без осадка. Для доведения до полной прозрачности сок осветляют и фильтруют. В яблочном соке первого сорта прозрачность необязательна, допускается небольшой осадок (0,1—0,15% по массе сока).
При выработке осветленных соков продукт должен быть доведен до кристально прозрачного состояния. С этой целью необходимо сначала осадить взвешенные частицы, содержащиеся в свежеотжатом соке, а затем отфильтровать осадок. Разделение сока на жидкую фазу и осадок называется осветлением. Известно несколько методов осветления яблочных соков. Одним из них является отстаивание, которое используется главным образом с целью осаждения частиц, выпавших в результате осветления сока. Но оно может быть использовано также для обработка свежеотжатого неосветленного сока. Опыты показывают, что яблочный сок после суточного отстаивания при температуре 0±2 °С, фильтрования и консервирования методом горячего разлива в бутыли № 83-4 (10 л) достаточно очищен и пригоден для производства фруктовых вод. Отделение суспендированных в жидкости частиц можно ускорить центрифугированием.
При длительном хранении сок иногда самопроизвольно расслаивается на твердую и жидкую фазы, после чего хорошо фильтруется. Этот процесс называется самоосветлением. Осветление яблочных соков препаратами, полученными из плесневых грибов, обусловлено комплексным действием пектолитических и протеолитических ферментов.
При быстро чередующемся подогреве и охлаждении плодовый сок также разделяется на жидкую и твердую фазы. Мгновенный подогрев вызывает изменения структуры белковой молекулы и коагуляции белков. Молекулы денатурированного белка соединяются, образуя крупные нерастворимые частицы. Изменения, происходящие в яблочном соке в результате быстрого подогрева, недостаточны для получения кристально прозрачного продукта. Однако они облегчают фильтрование, значительно очищают сок и улучшают его внешний вид.
Яблочный сок рекомендуется подогревать до температуры 85—88 °С 1 мин, а затем быстро охлаждать до комнатной температуры. По другим данным, оптимальный режим подогрева 10 сек при температуре 80°С с последующим охлаждением 10 сек до комнатной температуры. Осветленный мгновенным подогревом и фильтрованный сок стоек против выпадения осадка при последующем хранении.
Для мгновенного подогрева можно использовать трубчатые (желательно со сплюснутыми трубками) или пластинчатые теплообменники непрерывного действия. Эффективное охлаждение сока после подогрева достигается в гак называемых ультраохладителях, которые состоят из 2 или 3 секций горизонтальных полых цилиндров, расположенных один над другим. Цилиндры снабжены охлаждающим устройством (рубашка) для испарения холодильного агента.
Осветленные яблочные соки фильтруют, используя при этом преимущественно закрытые намывные фильтры и камерные фильтропрессы, которые являются аппаратами периодического действия. Фильтрующий материал для намывных фильтров представляет собой смесь волокнистого асбеста и целлюлозы. Лучшим материалом считается ЯК-3 средней пористости. Для создания пористого слоя на фильтрующей перегородке вместо асбеста можно применять кизельгур или диатомит, которые обладают не только фильтрующими, но и осветляющими свойствами. В качестве фильтрующей перегородки в фильтропрессах применяют фильтр-картон марок Т и Ш. Фильтр-картон марки Т тяжелее фильтр-картона марки Ш, но он имеет большую пористость и меньшую зольность.
Отфильтрованный сок разливают в стеклянную тару, предварительно подогревая его до 60—70°С, затем герметически закупоривают на закаточных машинах. Закатанные банки или бутыли с соком пастеризуют 10—40 мин при 75—85°С, а затем охлаждают. При расфасовке в 3- и 10-литровые бутыли сок нагревают до 90—95°С, разливают в горячем виде, после чего бутыли закатывают и оставляют остывать.
Одним из главных недостатков производства сока является довольно длительное время, в течение которого продукт соприкасается с воздухом. Даже законсервированный сок еще долгое время соприкасается с воздухом, оставшимся в незаполненном пространстве тары. Поглощенный кислород легко связывается веществами сока, особенно дубильными и красящими. Яблочный сок на воздухе темнеет из-за ферментативного окисления дубильных веществ. Для устранения влияния воздуха на сок имеет значение создание закрытой системы непрерывно действующих аппаратов, а также деаэрация сока.
В яблоках фермент полифенолоксидаза (тирозиназа) прочно связан с мякотью и может изменять цвет и аромат сырья, не переходя в раствор. Известно, что механические повреждения плодов приводят к появлению бурых пятен. Под влиянием полифенолоксидазы происходит окисление полифенольных соединений сока с образованием красящих веществ коричневого цвета. Пока ткань яблока цела, реакции, вызывающие потемнение, не происходят, так как стенки клеток разделяют обусловливающие эти реакции кислород, полифенолоксидазу и окисляемые вещества.
Окисление можно остановить, добавляя восстанавливающие (редуцирующие) вещества — сернистый ангидрид или аскорбиновую кислоту. Сернистый ангидрид — ядовитый антисептик, поэтому применение его в производстве натуральных соков строго лимитировано. Аскорбиновая кислота способна частично регенерировать утерянный из-за окисления аромат сока.
При осветлении и фильтровании сок освобождается от большей части полифенолоксидазы, так как она локализуется на поверхности частиц мякоти, взвешенных в соке. Во избежание реакции окисления прибегают к деаэрации сока, которую производят под глубоким вакуумом. При разрежении в 710—740 мм рт. ст. из сока удаляется 85—90% содержащегося в нем воздуха.
Недостаток технологии консервирования соков заключается в многократном подогреве продукта при относительно жестком режиме. Подогревы активируют нежелательные меланоидиновые реакции, действие которых приводит к появлению вареного привкуса, а также потемнению сока.
Однако кратковременный подогрев имеет и положительное значение в связи с инактивированием ферментов, обеспечивающим лучшую сохраняемость сока и препятствующим его потемнению. Положительное влияние кратковременного подогрева сока может сказаться и на вытеснении из него воздуха. Потери ароматических веществ сока при мгновенной пастеризации в 3 раза меньше, чем при пастеризации в бутылках.
В домашних условиях свежеотжатый сок подвергают отстаиванию в течение 12—14 час, желательно при температуре 5—6°С, и разливают в стерильные бутылки. Бутылки плотно закрывают корковой пробкой, укрепляя последнюю уздечкой из шпагата. Бутылки с соком погружают в водяной сосуд при температуре 20—25°С, нагревают его до 65—75°С и выдерживают при этой температуре 30 мин. Затем бутылки медленно охлаждают в этом же сосуде до 25—35°С и вынимают. Если таким образом пастеризованный сок при хранении в течение 10—14 дней не изменяется, то в дальнейшем он должен сохраняться хорошо. В случае появления мути или других изменений сок необходимо подвергнуть повторной пастеризации.
Обеспложивающая фильтрация заключается в том, что стерильный и устойчивый сок можно получить без добавления химических консервантов или подогревания. Такой сок сохраняется длительное время. Достигается это путем фильтрации его через специальные стерилизующие фильтры (СФ). Они имеют вид пластин, имеющих такую же пористость, как и фильтр-картон, но отличаются от последнего высокой зольностью. При фильтрации жидкости через них практически задерживаются все микроорганизмы. Через такое «сито» может пройти только кристально прозрачная жидкость. Поэтому свежеотжатый сок перед обеспложивающей фильтрацией должен быть соответствующим образом обработан.
При пастеризации сока или вина микроорганизмы умертвляются высокой температурой, но остаются в соке, влияя на характер последнего. Кроме того, высокая температура всегда так или иначе отражается на вкусе продуктов. При обеспложивающей фильтрации сок полностью освобождается от микроорганизмов. Производится она при комнатной температуре, благодаря чему сохраняется аромат, вкус натурального сока, что очень важно для получения высококачественного продукта. Задерживая микроорганизмы, стерилизующие фильтры не разрушают ферменты, которые продолжают свою жизнедеятельность, влияя в дальнейшем на созревание аромата и вкуса готового продукта.
Обеспложивающие пластины из асбестово-целлюлозной массы используются один раз и заменяются при каждой новой фильтрации. Одна пластина в среднем может пропустить 100—120 л сока. Пластины вставляются в специальные металлические рамы пресса в количестве 12—60 шт. (в зависимости от производительности пресса).
Собранный СФ-фильтр необходимо простерилизовать, так как на пластины могут попасть микроорганизмы. Стерилизацию производят путем пропускания пара в направлении, обратном к направлению потока сока. Вместо пара можно использовать кипящую воду. Простерилизованные рукава подачи и выгрузки сока обрабатывают 2%-ным раствором сернистого ангидрида и покрывают слоем стерильной ваты.
Сок, поступающий на СФ-фильтр, должен быть кристально прозрачным, что достигается путем оклейки и фильтрации. Процесс оклейки необходим для того, чтобы вызвать осаждение высокомолекулярных соединений, находящихся в соке или вине. Этот процесс иногда активируют добавлением вещества, которое связывается с веществами коллоидной системы сока и образует с ними комплексы малой растворимости. Эти комплексы затем легко можно удалить фильтрованием. Для яблочных соков и напитков рекомендуется оклейка растворами танина и желатины. Считают, что при оклейке сока частицы, образованные пектиновыми веществами и несущие отрицательный заряд, нейтрализуются положительными зарядами желатины при добавлении ее растворов. Осветляющее действие оклейки заключается также в образовании нерастворимых соединений белков (желатины) с дубильными веществами.
Оклейка танином и желатиной дает возможность получить кристально прозрачный продукт, но так как состав осветленных соков не постоянен, то для того, чтобы избежать избытка осветляющих веществ, в каждом отдельном случае следует прибегать к пробной оклейке. Производится она следующим образом. Берут 4—6 поллитровых цилиндров (в домашних условиях 4—6 стаканов из чистого стекла) и наливают в них яблочный сок (примерно 2/3 емкости каждого сосуда). Приготавливают раствор танина I и желатины II. Раствор I. 4,5 г танина растворяют в 400 мл воды и добавляют 100 мл спирта. Раствор II. 10,5 г желатины растворяют в 400 мл горячей (50 °С) воды и после охлаждения добавляют 100 мл спирта. Спирт добавляют для предотвращения порчи растворов при хранении. Для пробной оклейки достаточно 10 мл сока. Она может быть выполнена в пробирках.
Раствор танина вносят первым и после тщательного перемешивания добавляют раствор желатины (необходимо помнить, что танин рекомендуется вносить толстой струей и затем сок перемешать, а желатину — тонкой струей при быстром перемешивании). Обычно после внесения желатины образуются хлопья в результате соединения танина с желатиной, которые очищают сок от мути.
Оклеенные пробы оставляют на 20—30 мин. Затем выбирают лучшую пробу и по количеству израсходованных на ее осветление растворов рассчитывают необходимое количество растворов на всю партию сока.
Если окажется, что ни в одном цилиндре (стакане) не получилось хорошего осветления, тогда в каждый добавляют еще по 5 мл раствора танина. Если и этого будет недостаточно, то добавляют еще по 5 мл. Больше добавлять раствора танина нежелательно, гак как сок в этом случае получится жестким и терпким. Не следует увеличивать и количество желатины свыше 20 мл. Обычно берут среднюю дозу (9 г танина и 11 г желатины на 100 л сока). Для получения лучших результатов в оклейке сока целесообразно смешивать соки из терпких сортов яблок с более мягкими сортами. Растворы танина и желатины рекомендуются 1%-ные.
Обычно оклейку производят в день получения сока, а снятие с осадка — на другой день утром. Снятый с осадка сок подвергают фильтрации через обычный фильтровальный картон. При необходимости фильтрацию повторяют. Для предотвращения забраживания в сок перед фильтрацией добавляют 30—50 мг/л сернистого ангидрида в виде 2—3%-ного раствора.
Для осветления вина иногда применяют рыбий клей, яичный белок, казеин, альгинат натрия, фитин. Большое распространение для осветления натуральных соков, а также в виноделии получили бентонитовые глины, которые состоят из мельчайших частиц и в водных растворах образуют суспензии очень высокой дисперсности. Бентониты не влияют отрицательно на вкусовые качества продукта. Вместе с тем они адсорбируют из сока окислительные и некоторые другие ферменты, предотвращая нежелательные процессы окисления. Обычно обработку яблочного сока бентонитами объединяют с мгновенным подогревом и охлаждением сока. Охлажденный сок перемешивают с суспензией бентонита и одновременно вносят фильтрующий материал. После 4-часовой выдержки сок фильтруют.
После оклейки и предварительной фильтрации через обычный фильтр-картон яблочный сок подвергают обеспложивающей фильтрации через СФ-фильтр в специально подготовленную стерильную тару (бочки деревянные, стеклянные баллоны, банки и т. д.). Тару стерилизуют сернистым газом (SO2) из расчета 15 г на 100 л сока. Для этого емкость (деревянную бочку или стеклянную тару) тщательно моют, заполняют газообразным сернистым ангидридом, плотно закупоривают и оставляют до момента заполнения соком. Сверху бочку обрабатывают парафином, олифой для предотвращения попадания в сок воздуха. Стеклянная тара в такой обработке не нуждается.
Перед заполнением тары соком сернистый ангидрид вытесняют путем растворения его в воде. Для этого 2/3 бочки заполняют стерильной водой и оставляют на 1 час. Чтобы в бочку не попали микроорганизмы из воздуха в процессе удаления из нее воды, на воздушный отвод ее надевают воздушный СФ-фильтр. Таким образом, в бочке после растворенного в воде сернистого ангидрида по существу остается стерильный воздух.
Подготовленную тару заполняют доверху стерильным яблочным соком (пропущенным через СФ-фильтр) и воздушный отвод соединяют с мягкой резиновой камерой (типа футбольного мяча), которая, с одной стороны, выполняет роль предохранительного клапана против попадания в емкость воздуха, с другой — является запасной воздушной емкостью при изменениях объема сока в зависимости от температурных колебаний.
В настоящее время как у нас, так и за рубежом наиболее распространенным способом является стерилизация теплом. В домашних условиях этот способ также наиболее приемлем. Приготовленный путем стерилизации сок, особенно в бутылках, хранят при температуре до 10°С в течение 6—8 месяцев. Если такой сок разлить в бутылки из-под шампанского и закрыть полиэтиленовыми стерильными (промытыми 2%-ным раствором сернистой кислоты или спиртом) пробками, то хранить бутылки следует в горизонтальном положении.
Консервирование яблочного сока при помощи химических веществ также распространено. В качестве химического вещества применяют в основном сернистый ангидрид (SO2), который чаще всего используется для соков, идущих на изготовление фруктовых вод. Консервант легко удаляется нагреванием, хотя некоторая его часть связывается с редуцирующими сахарами и считается безвредной.