В настоящее время существует три основных способа получения виноградных концентратов: выпариванием, вымораживанием и с помощью мембран.
Концентрирование выпариванием. Выпаривание воды — наиболее распространенный способ концентрирования. Он заключается в превращении части растворителя — воды в пар при температуре, соответствующей точке кипения для данного давления.
В качестве теплоносителя при выпаривании соков обычно используют насыщенный пар. Эффективность выпаривания обеспечивается тем, что температура кипения сока выше, чем температура кипения воды, при том же давлении. Разница между ними называется температурной депрессией. Ее величина зависит от высоты слоя кипящей жидкости и площади поверхности испарения.
Для сохранения натуральных свойств соков выпаривание должно проводиться при возможно более низких температурах в течение короткого времени. Чтобы не было карамелизации сахаров и пригорания продукта, скорость теплообмена должна быть как можно большей, что зависит от вязкости, плотности и удельной теплоемкости сока, а также от конструкции выпарного аппарата.
При выпаривании в открытых сосудах испарение происходит за счет пузырьков, лопающихся на поверхности кипящей жидкости. В вакуум-выпарных аппаратах вода испаряется с поверхности тонкой пленки, которая образуется в пучке нагреваемых паром труб.
В вакуумном пространстве испарителя соковые пары уходят вверх, а сконцентрированный сок падает в узкую трубу и отводится или смешивается со свежим соком. Пар, образующийся при выпаривании жидкости, действует как движущая сила и проталкивает продукт через аппарат. Увеличивающаяся при этом скорость пара содействует преодолению возрастающей вязкости сока. Принудительное вакуумирование снижает температуру кипения сока и ускоряет отделение водяных паров.
Из виноградного сусла путем выпаривания готовят концентраты двух видов: бекмес и вакуум- сусло.
Концентрирование вымораживанием. Вымораживание воды основано на принципе образования кристаллов льда при доведении жидкости до температуры замерзания. Так как температура замерзания водного раствора сухих веществ ниже температуры замерзания чистой воды, то при замораживании соков сначала замерзает вода и ее в виде кристаллов льда отделяют от основной массы. При этом концентрация сухих веществ в оставшемся соке увеличивается.
Низкие температуры не вызывают существенных изменений в составе сока, за исключением некоторого уменьшения титруемой кислотности. При вымораживании сохраняются все ценные вещества свежего сока, в том числе сортовые ароматические, поэтому этот способ концентрации считается наиболее перспективным.
Процесс вымораживания является многоступенчатым, так как одновременно с понижением температуры происходит диффузия молекул воды и растворенных частиц, и на определенном этапе охлаждения сока дальнейшее снижение температуры неэффективно до отделения накопившихся кристаллов льда.
Максимальное содержание сухих веществ в концентрате определяется эвтектической точкой (температурой) раствора, характеризующей полное замерзание влаги в продукте, при которой невозможно отделить ее в виде льда. Экспериментальные данные и производственный опыт показывают, что лучше всего концентрировать сок вымораживанием до 50—55% сухих веществ, что достигается при двукратном замораживании.
Образование кристаллов льда происходит при криоскопической температуре, т. е. температуре, при которой начинается выделение кристаллов льда без переохлаждения. Криоскопическая температура различных соков зависит от содержания в них сухих веществ, состава кислот, коллоидов и других экстрактивных соединений. Температура замерзания виноградных соков лежит в пределах минус 2 — минус 3 С.
Практически вместе со льдом выносится часть сухих веществ, потери которых составляют от 1 до 15%.
С помощью вымораживания готовят полуконцентраты и нектары. В зависимости от применяемого оборудования процесс вымораживания соков может быть периодическим и непрерывным.
Концентрирование с помощью мембран. Одним из наиболее прогрессивных способов сгущения соков является концентрирование их с помощью полупроницаемых мембран. Этот способ основан на использовании явлений прямого и обратного осмоса: если воду и сок разделить специальной мембранной перегородкой, то вода будет проникать в сок и разбавлять его до тех пор, пока не установится равновесие.
Возникающая при этом разность уровней соответствует осмотическому давлению. При действии на сок давления через полупроницаемую мембрану выделяется вода, благодаря чему сок сгущается. Это явление называется обратным осмосом, или гиперфильтрацией. Примененное давление должно быть всегда больше, чем осмотическое давление системы, и возрастать по мере сгущения сока.
Пропускная способность мембраны зависит от размера и устройства перегородки, а также состава отделяемой от воды среды. Коллоидные вещества виноградного сока особенно снижают разделительную способность мембран. По этой причине соки перед концентрированием должны быть как можно лучше осветлены, обработаны пектопротеолитическими ферментными препаратами.
Осмотическое давление виноградного сока с содержанием сухих веществ 14—16% составляет 1,8—2,0 МПа, в полуконцентрате сахаристостью 40—45%—до 10 МПа. Поэтому обезвоживание с помощью мембран приходится проводить при очень высоком механическом давлении от 4 до 20 МПа, а мембранные фильтры должны обладать особой механической прочностью. Таким образом, обратный осмос представляет собой фильтрацию сока под высоким давлением через полупроницаемую мембрану.
По мнению У. Шобингера, концентрирование соков обратным осмосом экономически оправдано только при содержании в них сухих веществ до 25%; при более высокой концентрации происходит неоправданно высокий рост коэффициента вязкости и давления, что значительно снижает пропускную способность мембран. Обратный осмос можно применить как предварительную стадию перед концентрированием соков с помощью холода.
контактные линзы в москве