Виноградный сок изготовляют только натуральный, не подслащенный, прозрачный, выпуская продукцию трех сортов — марочный, высший и первый.
Так как искусственно регулировать химические показатели продукта нельзя, то сырье должно обеспечить следующее качество сока: содержание сухих веществ (по рефрактометру) не менее 16% в марочном и высшем сортах и 14% в первом сорте; кислотность в пересчете на винную кислоту 0,2—1,0%. Сахаро-кислотный индекс желателен в пределах 22—28.
Из прочих показателей в виноградном соке нормируется содержание спирта (до 0,3% в марочном и высшем сортах и до 0,5% в первом сорте), а также тяжелых металлов.
Марочный сок должен быть прозрачным. Количество осадка в нем допускается не более 0,05%; в высшем и первом сортах допускается легкая опалесценция и осадок соответственно не более 0,10 и 0,15%. В первом сорте могут быть единичные кристаллы винного камня.
Для производства сока рекомендуются следующие сорта винограда: Рислинг, Алиготе, Сильванер, Ркацители, Мускат, Лидия, Кокур, Каберне, Саперави, Серексия, Пино черный, Баян ширей, Воскоят, Кахет и др.
Поступивший в производство виноград моют в вентиляторной моечной машине. После мытья с поверхности ягод удаляют воду путем обдувки воздухом гроздей винограда, движущихся по транспортеру. На этом же транспортере осуществляют инспекцию.
Виноград можно прессовать с гребнями либо предварительно отделив их. В обоих случаях ягоды дробят. Прессование с гребнями облегчает выход сока, так как гребни служат дренирующим материалом, образуя каналы, по которым вытекает отпрессованный сок. Вместе с тем гребни богаты дубильными веществами, которые переходят при прессовании в сок, ухудшая его качество. Необходимость удаления гребней связана с конструкцией пресса. При применении шнекового пресса, перетирающего мезгу, гребни нужно обязательно удалять.
С инспекционного транспортера виноград поступает в гребнеотделяющий агрегат. В двухвальцовой дробилке агрегата ягоды раздавливаются и вместе с гребнями попадают в гребнеотделитель. Он представляет собой горизонтальный сетчатый цилиндр, по оси которого проходит вращающийся вал с лопастями. Лопасти сбивают ягоды с гребней. Ягоды и сок проходят через сито, попадая в поддон, откуда они шнеком подаются к насосу, откачивающему мезгу, а гребни выбрасываются в конце цилиндрического сита.
Виноградную мезгу большей частью направляют непосредственно на прессование. Увеличить выход сока можно путем обработки мезги ферментными препаратами или электроплазмолизом. В США мезгу из темноокрашенного винограда иногда подогревают для более полного извлечения красящих веществ. Для повышения производительности прессовой станции желательно отделить самотек в фильтрующей центрифуге или стекателе, а затем смешать его с отжатым соком.
Виноградный сок отжимают на прессах различного типа. Выход сока зависит от способа предварительной подготовки мезги и конструкции пресса. На гидравлических прессах выжимки (с гребнями) составляют 27— 30%, а на шнековых прессах — только 17—20%. Шнековые прессы имеют высокую производительность и работают непрерывно. Вместе с тем виноградный сок на них получается более мутный. Содержание осадка в самотеке мало зависит от типа пресса. В соке, полученном отжимом (кроме 2-го отжима сока на прессе ПНД-5), меньше осадка, чем в самотеке, благодаря фильтрующему действию мезги. Наиболее чистый сок дает пневматический пресс.
Сок 2-го отжима, полученный на шнековом прессе, мутный, с большим содержанием дубильных веществ, и поэтому его выделяют используя для изготовления виноматериалов.
Размеры взвешенных в свежеотжатом соке частиц колеблются от 5∙10-4 до 75∙10-4 см. Наиболее крупный по размеру осадок — в соке второй фракции шнекового пресса.
Отжатый виноградный сок процеживают и центрифугируют, а затем обрабатывают одним из следующих методов: а) с длительной выдержкой; б) по ускоренной схеме.
Выдержка сока-полуфабриката производится в танках или же в бутылях на 10 л и преследует цель удаления винного камня и самоосветления сока.
Винный камень представляет собой кислый виннокислый калий, имеющий формулу СНОНСООН-СНОНСООK, с примесью небольшого количества виннокислого кальция.
В винограде в среднем находится винного камня 0,5% и более. В связи с этим виноградный сок представляет собой насыщенный, а иногда и пересыщенный раствор винного камня. Поэтому в процессе хранения виноградного сока при нарушении равновесия, например из-за осаждения защитных коллоидов или вследствие понижения температуры, излишек винного камня выпадает в виде кристаллов.
Наличие в виноградном соке растворенного винного камня соответствует нормальному химическому составу сырья и имеет положительное значение для организма. В то же время винный камень, который выпадает в виде кристаллов, портит внешний вид сока и особенно не допустим при использовании продукта для питания детей.
Сок в бутылях выдерживают 3—4 месяца при температуре около 15° С, после чего подвергают окончательной обработке. Однако такая выдержка не обеспечивает достаточно эффективного удаления винного камня.
С понижением температуры хранения растворимость винного камня падает, что облегчает его кристаллизацию. В связи с этим широко применяют выдержку виноградного сока-полуфабриката при температуре —1-2° С в танках в атмосфере углекислого газа.
После двух-трех месяцев хранения в танках сок подвергают окончательной обработке. Выдержка на холоду более эффективна, чем выдержка при комнатных температурах.
Перед закладкой в танки сок быстро подогревается и немедленно охлаждается. Быстрое охлаждение создает условия для сохранения активности пектолитических ферментов сырья. Кроме того, резкая смена температур действует на коллоидную систему сока, вызывая его осветление.
После выпадения винного камня и осветления виноградный сок-полуфабрикат подвергают дальнейшей обработке и придают ему товарный вид.
Сок-полуфабрикат, хранящийся в танках в атмосфере CO2, содержит около 10% (по объему) углекислого газа. Углекислый газ улучшает вкусовые качества и пищевую ценность сока. Вместе с тем, так как сок консервируют в таре, укупориваемой крышками СКО, применяя пастеризацию, приходится считаться с тем, что укупорка плохо выдерживает внутреннее давление. Наличие же в соке газа увеличивает давление, создаваемое в таре при пастеризации.
Автоклавы консервных заводов приспособлены для работы с противодавлением в пределах до 294 кн/м2 (3 ат). Следовательно, такое же давление может быть предельно допущено в банках при пастеризации.
Величина давления в таре при пастеризации складывается из давления водяных паров и давления газов.
Добавочное давление, которое создается за счет содержащегося в соке углекислого газа, зависит от количества газа, начальной и конечной температур сока и объема незаполненного пространства тары.
Если учитывать применяемые в производстве виноградного сока температурные режимы, а также предельные колебания незаполненного пространства тары, количество СO2 в соке может быть допущено в пределах, не превышающих 6% по объему. В этом случае необходимое противодавление не превысит 294 кн/м2 (3 ат).
Дегазация сока может быть проведена путем вакуумирования или подогрева. При непрерывной дегазации в деаэраторе при давлении 3,99—7,99 кн/м2 (вакуум 730—700 мм рт. ст.) содержание СO2 в соке падает от 7,5—10,8 до 0,5—1% об. Таким образом, механическая дегазация, эффективная в том случае, когда нужно удалить воздух, оказывается чрезмерной для обработки сока после его хранения в танках.
Подогрев до 40—60° С обеспечивает требуемую дегазацию сока. Вместе с тем при такой температуре наиболее эффективно проходит и процесс фильтрования сока.
Учитывая условия дегазации, сок после хранения декантируют с осадка, центрифугируют и подогревают в открытых сборниках до 50—60° С (без выдержки).
Сок, хранившийся в бутылях, целесообразно подогревать до такой же температуры, но в закрытых теплообменниках непрерывного действия. Такой сок содержит всего 0,2—0,5% воздуха и поэтому деаэрации не требует.
При переработке сока должны быть приняты меры, предупреждающие подсос воздуха, который, в частности, происходит при подаче сока насосом в открытый сборник.
Подогретый сок фильтруют на фильтрпрессе, заряженном пластинами фильтркартона, а затем расфасовывают в тару, которую укупоривают на вакуум-закаточной машине, чтобы удалить воздух из незаполненного пространства банки. Продукт стерилизуют при 73—80° С с последующим водяным охлаждением.
При декантации сока остается значительный отстой, составляющий 4—8% к массе исходного сырья. Фактическое содержание осадка находится в пределах 1—2%, а остальное составляет сок, который может быть извлечен из отстоя путем центрифугирования или прессования.
Сок вместе с отстоем можно фильтровать через слой активированной глины. Глину предварительно тонко измельчают и для уничтожения микроорганизмов прокаливают 2 ч при 200—250° С. Глину в количестве 125— 200 г/м2 наносят намывным способом на фильтрующую перегородку, в качестве которой используют фильтрующую ткань, покрытую с напорной стороны листом фильтровальной бумаги. Бумага предупреждает закупорку пор ткани глиной и осадком. Фильтрование через глину не только резко снижает потери сока, но и позволяет совместить процессы осветления и фильтрования, если коллоидная система была предварительно нарушена подогревом.
Производство виноградного сока с выдержкой полуфабриката в танках позволяет вести обработку и расфасовку продукции в межсезонный период. Вместе с тем такая работа требует наличия дорогостоящих танковых отделений, значительного расхода холода и задерживает выпуск продукции.
Поэтому наряду с детартрацией и осветлением в танках применяют ускоренные схемы обработки виноградного сока, позволяющие выпустить готовую продукцию через несколько суток после заготовки сока.
Ускоренные схемы сочетают меры по быстрому осаждению тартратов или стабилизации их в соке с факторами, воздействующими на коллоидную систему сока и вызывающими его осветление.
К методам ускоренной кристаллизации винного камня и предупреждения выпадения кристаллических осадков в готовом виноградном соке относятся: обработка сока ультразвуком; охлаждение с перемешиванием и последующей выдержкой в кристаллизаторах; детартрация с помощью лактата кальция; добавление в сок метавинной кислоты.
Обработка ультразвуком. Метод разработан Молдавским научно-исследовательским институтом пищевой промышленности и заключается в том, что свежеотжатый сок очищают от грубых взвешенных частиц, охлаждают до 2—4° С и обрабатывают в танках, оборудованных магнитострикционными излучателями ультразвука, в течение 6—10 ч или используют поточную аппаратуру.
После ультразвуковой обработки сок, имеющий температуру 2—3°С, отстаивают 20—30 ч, декантируют с осадка, сепарируют и подвергают быстрому подогреву и охлаждению. Затем сок фильтруют и консервируют обычным способом.
Эффективность ультразвуковой обработки можно объяснить с помощью уравнения диффузии.
Отсюда следует, что скорость кристаллизации возрастает с увеличением количества кристаллов и с уменьшением их размеров. Именно этими факторами и объясняется эффективность ультразвуковой обработки. В самом деле, поскольку ультразвук не влияет на концентрации пересыщения. Общая масса выпадающих кристаллов при действии ультразвука такая же, как и при самопроизвольной кристаллизации. Однако благодаря тому, что при ультразвуковом воздействии образуются очень мелкие кристаллы, количество их получается значительно больше, чем если кристаллизация происходит самопроизвольно.
Обработка ультразвуком, являющаяся основным ускоренным методом производства виноградного сока, получившим промышленное применение, не лишена существенных недостатков. Во-первых, многочасовое ультразвуковое воздействие на сок может приводить к образованию перекисных соединений, что нежелательно. Во-вторых, в результате выпадения винного камня происходит кислотопонижение и нарушение естественного сахаро-кислотного индекса. В-третьих, несмотря на известное кислотопонижение, содержание винного камня в соке остается еще довольно значительным — порядка 0,4%. При такой концентрации и соответствующих условиях (например, длительное хранение не холоду, встряхивание при транспортировке и т. п.) может происходить дальнейшее выпадение винного камня до тех пор, пока концентрация не составит 0,2%.
Применение ультраохладителей дает примерно такой же технологический эффект, как и обработка ультразвуком.
Химическая детартрация. Этот метод, разработанный в Одесском технологическом институте пищевой и холодильной промышленности, заключается в том, что в свежеотжатый виноградный сок добавляется кальциевая соль какой-либо органической пищевой кислоты, например молочной. При взаимодействии такой соли с винным камнем образуется чрезвычайно труднорастворимый тартрат кальция, который довольно быстро выпадает из сока. При этом взамен удаляемой винной кислоты в сок переходит эквивалентное количество свободной органической кислоты, с которой был связан кальций.
Химическую обработку сочетают с одним из методов осветления сока и проводят либо при комнатной температуре в течение 5—7 суток, либо на холоду (при 0°С)—7—9 суток. Таким образом, обработка сока лактатом кальция сокращает время выдержки с нескольких месяцев до 7—10 суток и имеет то достоинство, что при этом титруемая кислотность сока совершенно не изменяется, хотя винный камень полностью удаляется. Производство очищенного лактата кальция для нужд пищевой промышленности в Советском Союзе пока еще не налажено, и поэтому метод широкого промышленного распространения не получил.
К этому методу примыкает разработанная в ОТИПиХПе комбинированная химико-физическая обработка, которая заключается в том, что после добавления лактата кальция виноградный сок подвергается кратковременному — всего в течение 1—5 мин — озвучиванию, после чего следует суточная выдержка сока на холоду.
Обработка метавинной кислотой. Метавинная кислота, добавленная в небольшом количестве в виноградный сок, образует растворимые комплексы с винным камнем, удерживая его в растворенном состоянии и предупреждая, таким образом, выпадение кристаллов. Метавинная кислота — это полимер винной кислоты, получаемый из нее путем осторожного нагревания и представляющий собой смолоподобное гигроскопическое вещество желтоватого цвета.
На способности метавинной кислоты стабилизировать растворы гартратов и основана ускоренная технология, сущность которой заключается в следующем. Свежеотжатый виноградный сок нагревают до 45—50° С и осветляют. К осветленному и отфильтрованному до кристальной прозрачности соку добавляют 0,5% метавинной кислоты и после тщательного перемешивания сок без всякой дальнейшей выдержки сразу расфасовывают в тару и консервируют обычным способом. При этом общая продолжительность технологического цикла производства сокращается до 11 ч.
Таким образом, достоинство этого метода обработки заключается прежде всего в том, что в соке сохраняется естественная винная кислота в том же количестве, в каком она содержалась в сырье. Кроме того, сокращение производственного цикла здесь самое значительное среди всех других методов обработки. Однако применение этого метода подлежит еще изучению, так как имеются некоторые сорта виноградного сока, в которых добавленная метавинная кислота не оказывает гарантированного стабилизирующего действия.
При производстве виноградного сока имеют место значительные отходы. Выжимки и гребни составляют до 27% к массе сырья при применении гидравлических прессов и до 17%, если отжим производился на шнековых прессах. Отстой после осветления сока составляет 2%, а в случае использования шнековых прессов — до 6%.
Отстой содержит значительное количество сока, который можно извлечь центрифугированием, прессованием или фильтрованием через слой бентонитовой глины. По качеству сок из отстоя не отличается от сока, отжатого на прессе, и используется для получения продукции.
Из выжимок, а также отстоя могут быть получены спирт, уксус, энокрасители, виннокислая известь, танин, масло, удобрения, корм для скота, фурфурол, глицерин, эфирные масла.
Отходы экстрагируют водой, извлекая сахар и винную кислоту. При этом воду подщелачивают для образования хорошо растворимых виннокислых солей. Из экстракта хлористым кальцием осаждают виннокислую известь CaС4Н4O6∙4Н2O. Оставшийся экстракт сбраживают, получая спирт и уксус.
Для получения энокрасителя используют выжимки красного винограда. Выжимки освобождают от семян, а затем экстрагируют 0,6%-ным раствором сернистого ангидрида. Полученный экстракт фильтруют, получая прозрачную жидкость темно-розового или красного цвета.
Из семян получают масло и танин. Масло, количество которого составляет до 20% к массе семян, извлекают прессованием. Для извлечения танина выжимки кипятят с водой и полученный экстракт уваривают.
Виноградные отходы содержат азотистые и минеральные вещества и могут быть использованы в качестве корма для скота и удобрений.