第二節 果蔬汁加工工藝
世界各國生產的果蔬汁以柑橘汁、菠蘿汁、蘋果汁、葡萄汁、胡蘿卜汁和漿果類果汁為多。我國生產的果蔬汁有柑橘汁、菠蘿汁、蘋果汁、葡萄汁、番石榴汁等。果蔬汁生產的基本原理和過程大致相同。其生產的一般流程如下:
原料選擇→洗滌→預處理→取汁→粗濾→原果汁→
一、原料預處理
原料預處理包括原料選擇、洗果和檢果等工序,是果汁生產的基礎工序,是保證果汁生產質量的重要環節。
1.原料的選擇
選擇優質的制汁原料,是果蔬汁生產的重要環節。
(1)選擇制汁果實的質量要求
①果蔬原料的新鮮度。果實的新鮮度是影響果蔬汁風味的重要因素,加工用的原料越新鮮完整,成品的品質就越好。采摘存放時間太長的果蔬由于水分蒸發損失,新鮮度降低,酸度降低,糖分升高,維生素損失較大。另外,果蔬堆放時間長,品溫升高,易腐爛變質。因此,果蔬汁加工應以新鮮果蔬為原料。
②果蔬原料的品質。選用汁液豐富、提取果蔬汁容易、糖分含量高、香味濃郁的果蔬是保證出汁率和風味的另一重要因素。
③果蔬的成熟度。果蔬的成熟度對果實的汁液含量、可溶性固形物含量及芳香物含量都有影響,果蔬汁加工要求成熟度在九成左右,酸低糖高,榨汁容易。
(2)適宜于加工果蔬汁的原料種類 大部分果品及部分蔬菜適合于制汁,如蘋果、葡萄、菠蘿、柑橘、檸檬、葡萄柚、楊梅、桃、山楂、番石榴、獼猴桃、番茄、胡蘿卜、芹菜、菠菜以及野生果品沙棘、刺梨、醋栗、酸棗等均能用來制取果蔬汁。
2.原料的洗滌
榨汁前原料首先要充分清洗干凈,并除去腐爛發霉部分,洗滌一般采用浸泡洗滌、鼓泡清洗、噴水沖洗或化學溶液清洗。采用鼓泡清洗、噴水沖洗和化學溶液清洗的方式,一般用0.5%~1.0%的稀酸溶液、0.5%~1.0%的稀堿溶液或0.1%~0.2%的洗滌劑處理后再用清水洗凈,洗滌效果較佳。某些原料還需要用漂白粉或高錳酸鉀等殺菌劑進行消毒處理。果實原料的洗滌方法,可根據原料的性質、形狀來選擇設備。
3.檢果
洗滌之后由專人將病蟲果、未成熟果實和受機械損傷的果實剔除,以確保產品質量。
二、果蔬原料取汁前的預處理
含果汁豐富的果實,大都采用壓榨法提取果汁;含汁液較少的果實,如山楂等可采用浸提的方法提取汁液。為了提高出汁率和果蔬汁的質量,取汁前通常要進行破碎、加熱和加酶等預處理。某些果蔬原料根據要求還要進行去梗、去核、去籽或去皮等工作。
1.原料的破碎
除了柑橘類果汁和帶肉果汁外,一般在榨汁前都先進行破碎,組成破碎-壓榨工序,以提高原料的出汁率。
(1)破碎程度 果蔬的破碎程度直接影響出汁率,要根據果蔬種類、取汁方式、設備、汁液的性質和要求選擇合適的破碎度。如果破碎的果塊太大,榨汁時汁液流速慢,降低了出汁率;破碎粒度太小,在壓榨時外層的果汁很快被榨出,形成了一層厚皮,使內層果汁流出困難,也會影響汁液流出的速度,降低出汁率,同時汁液中的懸浮物較多,不易澄清。蘋果、梨、菠蘿、芒果、番石榴以及某些蔬菜,其破碎粒度以3~5mm為宜;草莓和葡萄以2~3mm為宜;櫻桃為5mm。對于葡萄、草莓等漿果可選用槳葉型破碎機,使破碎與粗濾一起完成;對于肉厚且致密的蘋果、梨、桃等,可選用錘碎機、輥式破碎機;生產帶果肉果蔬汁時可選擇磨碎機等;對于桃和杏等水果,可以用磨碎機將果實磨成漿狀,并將果核、果皮除掉;許多種類的蔬菜,如番茄可采用打漿機加工成碎末狀再行取汁,打漿機是由帶篩眼的圓筒體及打漿器構成的,原料進入打漿機內,由于打漿器的漿或刷子的旋轉,使果肉漿從篩眼中滲出,而種子、皮、核從出渣口中出去,篩眼的大小可根據產品要求調節。對于山楂果汁,按工藝要求,宜壓不宜碎,可以選用擠壓式破碎機,將果實壓裂而不使果肉分離成細粒時最合適;對葡萄等漿果也可選用擠壓式破碎機,通過調節輥距大小,使果實破裂而不損傷種子。果實在破碎時常噴入適量的氯化鈉及維生素C配成的抗氧化劑,防止或減少氧化作用的發生,以保持果蔬汁的色澤和營養。
(2)破碎方式的選擇 按破碎的原料是否加熱,可將破碎分為冷破碎和熱破碎。
①冷破碎是在常溫下進行的,由于果蔬中果膠酯酶和半乳糖醛酸酶等果膠分解酶的活性較強,在短時間內就能降解果膠,從而使果蔬汁稠度降低。實驗表明,冷破碎的番茄漿放置5min,鹽酸可溶解性果膠明顯減少,接著水溶性果膠也顯著減少。對于澄清汁型的果蔬,采用冷破碎具有明顯的優越性。由于果蔬汁的黏稠性較熱破碎低,因此有利于榨汁,同時更有利于過濾、澄清等操作,可以降低果蔬汁澄清所需的酶制劑的用量。
②熱破碎是在破碎前用熱水或蒸汽將果蔬加熱,然后進行破碎。目前的熱破碎大多是在破碎后立即將破碎物或漿體加熱的。例如高稠度番茄汁的制造,是在番茄破碎成流動性的漿狀液后立即用連續式預熱器加熱至85~87℃,保持5~10s。由于加熱抑制了引起稠度降低的酶的活性,用這種方法得到的番茄汁較冷破碎有較高的稠度,在飲用時倒入容器內不會出現漿汁分離現象。對于果蔬漿等的生產,為了保留較多果膠,使果膠渾濁汁或果肉汁保持一定的黏稠度,增加渾濁汁的穩定性,采用熱破碎方式是比較理想的。
2.榨汁前預處理
預處理的目的是改變果蔬細胞通透性,軟化果肉,破壞果膠質,降低黏度,提高出汁率。果蔬品種不同,采用的預處理方式也不相同,一般有以下兩種處理方法:
(1)加熱處理 由于在破碎過程中和破碎以后果蔬中的酶被釋放,活性大大增加,特別是多酚氧化酶會引起果蔬汁色澤的變化,對果蔬汁加工極為不利。加熱可以抑制酶的活性,使果肉組織軟化,使細胞原生質中的蛋白質凝固,改變細胞膜的半透性,使細胞中可溶解性物質容易向外擴散,有利于果蔬中可溶性固形物、色素的提取。適度加熱可以使膠體物質發生凝聚,使果膠水解,降低液汁的黏度,從而提高出汁率。
果膠含量較低的水果原料,特別是多酚類物質含量較低的果漿可以加熱,例如紅色葡萄、紅色西洋櫻桃、番茄、李子等果蔬,在破碎之后需進行加熱處理。一般熱處理條件為溫度70~75℃,時間10~15min。也可采用管式熱交換器進行間接加熱。
(2)加果膠酶處理 果膠含量少的果實容易取汁,而果膠含量高的果實如蘋果、櫻桃、獼猴桃等黏性較大,榨汁困難。果膠酶可以有效地分解果肉組織中的果膠物質,使汁液黏度降低,容易榨汁過濾,縮短積壓時間,提高出汁率。因此,在榨汁前有時需要在果漿中添加果膠酶,對果蔬漿進行酶解。

圖3-1 果膠酶對出汁率的影響
(1kgf/cm2=9.80665×104Pa)
添加果膠酶制劑時,要使之與果肉均勻分布在果漿中;也可以用水或果汁將酶配成1%~10%的酶液,用計量泵按需要量加入。酶處理時要合理控制加酶量、酶解時間與溫度。果膠酶制劑的添加量一般按果蔬漿質量的0.01%~0.03%加入,酶反應的最佳溫度為45~50℃,反應時間2~3h。若酶量不足或時間過短則達不到目的,反之分解過度;保持作用時的溫度不僅影響分解速度,而且影響產品質量。例如用以黑曲霉為培養基的果膠酶處理破碎后的蘋果果肉,用量2.1%(活性不低于70%)37℃/2~4h效果較好,可提高出汁率10%左右,而不影響質量;若延長時間則會因醇和酸含量的增加而降低成品質量。為了防止酶處理階段的過分氧化,通常將熱處理和酶處理相結合。簡便的方法是將果漿在90~95℃下進行殺菌,然后冷卻到40~50℃時再用酶處理。果膠酶對出汁率的影響如圖3-1所示。
三、取汁
在預處理過程中通過破碎、加熱的操作,破壞了原生質的生理功能,使果蔬細胞中的汁液及可溶性物質滲透到細胞外面。生產上一般采用壓榨取汁。對于果汁含量少、取汁困難的原料,可采用浸提法取汁。
1.壓榨法
利用外部的機械擠壓力,將果蔬汁從果蔬或果蔬漿中擠出的過程稱為壓榨。對于大多數果實,通過破碎就可榨取果汁,但有些水果,如柑橘類果實和石榴果實等都有一層很厚的外皮,榨汁時外皮中的不良風味物質和色素物質會一起進入到果汁中;同時柑橘類果實外皮中的精油含有極容易變化的苧萜,容易生成萜品物質而產生萜品臭,果皮、果肉皮及種子中存在柚皮苷和檸檬堿等導致苦味的化合物,為了避免上述物質進入果汁中,這類果實不宜采用破碎壓榨法取汁,應該采用特殊榨汁方法取汁。石榴皮中含有大量單寧物質,故應先去皮后進行榨汁。
(1)榨汁機 榨汁機的種類很多,主要有杠桿式壓榨機、螺旋式壓榨機、液壓式壓榨機、帶式壓榨機、切半錐汁機、柑橘榨汁機、離心分離式榨汁機、控制式壓榨機、布朗400型榨汁機等。目前國際流行的榨汁機主要有以下幾種:
①液壓式壓榨機。適合多種果蔬的榨汁,并能達到固液分離的要求。在壓榨室內裝入果蔬漿,當壓榨頭工作時,擠壓漿料,汁液通過濾網和濾板進入貯汁槽。壓榨結束后,卸渣油缸工作,開始出渣,完成一個壓榨循環。濾板孔徑一般為50目篩左右,生產能力最大可達2t/h漿料。可用于仁果類(蘋果、梨)、核果類(櫻桃、桃、杏、梨)、漿果類(葡萄、草莓)、某些熱帶水果(菠蘿、芒果)和蔬菜類(胡蘿卜、芹菜、白菜)等的榨汁。出汁率達82%~84%。
液壓式壓榨機的缺點是:榨汁過程是間歇式的,而且榨出的渾濁汁在貯藏過程中易產生褐變,因而適合于果蔬澄清汁的生產。
②帶式榨汁機。帶式榨汁機是連續式的榨汁設備,可連續出汁和出渣,自動化程度高,出汁率高;結構緊湊,占地面積小;設備投資少,動力消耗低;但因敞開式壓榨作業,果汁易氧化,衛生狀況也較差。
③離心式壓榨機。離心式壓榨機是利用離心力的原理使果汁與果肉分離的。在離心力的作用下,果汁從錐形轉鼓的篩孔中甩出,流至出汁口,果渣從出渣口排出,出汁率(蘋果)67%左右。這種榨汁機自動化程度高,工作效率高,常用于預排汁作業。
④臥式螺旋沉降離心機。簡稱臥螺,又稱潷析器,也被用作預排汁操作。該機榨汁時間短,可以減少果蔬汁的酶褐變反應,還可以減少果汁中的淀粉含量;但其缺點是噪聲大。
⑤柑橘榨汁機。對于柑橘類果實,榨汁是為了避免存在于囊瓣、脈絡組織和海綿層中的苦味物質進入果汁中,常采用切半錐汁機和全果榨汁機。切半錐汁機由錐汁頭、錐碗、錐碗轉鼓、傾斜進料槽、刀架、切刀、擋板、擋汁板、接汁槽、出渣口等組成,其工作原理如圖3-2所示。

圖3-2 柑橘榨汁機
柑橘進入擺動的傾斜進料槽,在前后兩塊擋板作用下,沿斜槽進入刀架的托叉處,被錐碗轉鼓托起,同時被固定的切刀切分為兩半,分別傾向兩側的錐碗中,當轉到一定位置時,由凸輪控制并做旋轉的錐汁頭壓入錐碗,錐汁頭迅速退出,被錐出的果汁經接汁槽流出。果皮由錐碗轉鼓帶至機架下輸出。
在榨汁過程中,由于造成果汁不良風味的柑橘皮和種子被分離出來,而且是在管內與大氣隔絕的狀態下榨汁的,因此能保持柑橘的香氣成分,果汁黏性小。榨汁機的后過濾器及其輸送管道是封閉式的,因此衛生條件較好,可保證果汁的質量。一個工人可操縱20多臺榨汁機,可以節省勞力。
(2)果實的出汁率 果實的出汁率取決于果實的質地、品種、成熟度、新鮮度、加工季節、榨汁機的效能、壓榨餅的孔隙度、擠壓力、積壓速度、果蔬破碎程度、擠壓層厚度等因素。研究表明,在一定的壓力范圍內,出汁率與壓榨力成正比,增加壓力可以提高出汁率。但過高的壓力會使出汁速度變慢,對出汁率并無明顯影響。果蔬壓榨取汁的最佳壓力范圍為1.0~2.0MPa。果蔬漿渣的擠壓層厚度越大,出汁阻力越大,排汁時間越長。為此在保證生產能力和經濟性的原則下,應盡可能減少料層厚度,以縮短排汁時間。此外,果蔬種類和品質對出汁率也有很大影響。一般以漿果類出汁率最高,柑橘類和仁果類略低。常見果蔬種類出汁率見表3-1。
表3-1 常見果蔬種類出汁率參考表

2.浸提法
山楂、酸棗、梅子等含水量少、難以用壓榨法取汁的果蔬需要用浸提法取汁,對于蘋果、梨等通常用壓榨法取汁的水果,為了減少果渣中有效物質的含量,有時也用浸提法。
(1)浸提法原理 浸提法通常是將破碎的果蔬原料浸于水中,由于果蔬細胞中的可溶性固形物含量與浸汁(溶劑)之間存在濃度差,果蔬細胞中的可溶性固形物就要透過細胞進入浸汁中。根據斐克(Fick)擴散定律,通過浸汁從果蔬中擴散的可溶性固形物的量為S,與浸提時的濃度差c0-c、浸提時間t和浸提面積A成正比,與擴散途徑(果肉厚度)x成反比。用公式表示為:
S=D×A(c0-c)t/x
式中,D為擴散系數,表示單位濃度差時,通過單位面積和單位距離,在單位時間內所擴散的可溶性物質的量。
浸提效果具體表現在出汁量和汁液中可溶性固形物的含量兩個指標。浸提率與出汁率是不同的。浸提率是單位質量的果蔬原料被浸出的可溶性固形物的量與單位質量果蔬中所含可溶性固形物的比值,用公式表示為:
出汁率即為浸汁質量占浸提果蔬質量的百分數。出汁率與浸提時的加水量有關,加水量多,出汁率亦多,但汁液中的可溶性固形物含量就會降低。為了提高浸提率,在浸提時間一定的條件下,出汁量和浸提汁濃度這兩個指標應有一個合理和實用的范圍。果蔬浸提汁不是果蔬原汁,是果蔬原汁和水的混合物,即加水的果蔬原汁,這是浸提與壓榨取汁的根本區別。
浸提時的加水量直接表現為出汁量的多少。浸提時依據浸汁的用途,確定浸汁的可溶性固形物的含量,從而控制合理的出汁率的范圍。對于制作濃縮果蔬汁,浸汁的可溶性固形物含量高,出汁率就不會太低,因而加水量要合理控制。以山楂為例,浸提時果蔬與水的質量比一般以1∶(2.0~2.5)為宜,一次浸提后,浸汁的可溶性固形物的濃度為4.5~6.0°Bx,出汁率為180%~230%。
浸提溫度除了影響出汁率外,還影響到果蔬汁的質量。高溫可以增加分子運動的動能,提高擴散速度,有利于出汁,同時也抑制微生物的生長繁殖。但高溫會影響到果蔬汁的色澤和營養等,因而,浸提溫度一般選擇60~80℃,最佳溫度70~75℃。浸提時間越長,可溶性固形物的浸提就越充分,但時間過長,浸提速率變慢,能量消耗大,而且,時間過長可能引起微生物的繁殖。一般情況下,一次浸提時間為1.5~2.0h。
果實壓裂后,果肉表面積增大,與水接觸機會增加,擴散距離變小,有利于可溶性固形物的浸提。因此,果蔬在浸提時,常用破碎機壓裂或用破碎機適當破碎。但破碎過度,反而不利于浸提,而且浸汁中含有果肉碎屑,不利于漿渣分離,因此,要合理掌握。
出汁率、浸提時間和溫度、果實壓裂程度,是影響果蔬浸提的四個重要因素。這些因素是相互關聯、相互制約的,應該根據浸汁的用途和對浸提質量的要求,制定正確的工藝條件,以獲得較為理想的浸提效果。
(2)浸提方法 果蔬浸提取汁主要有一次浸提和多次浸提等方法。
①一次浸提法。浸提過程一般是在浸提容器內進行的,浸提容器可以是一密封的罐,也可以是敞開的容器。料水裝量一般是容器容量的80%~85%。浸提時可以根據容器的容量,按料水比1∶(2.0~2.5)的比例,放入所需要的90~95℃溫水,再加入相應的被破碎的果蔬原料,略加攪拌,浸提1.5~2.0h或6~8h,放出果汁,果汁經過過濾和澄清作為原料汁使用,濾渣不再浸提取汁。一次浸汁的可溶性固形物含量一般為4.5~6.0°Bx,果汁中的果膠含量低,透明度高,色澤和風味均佳,但一次浸提的果渣可用作加工原料,生產其他副產品以進行綜合利用。
②多次浸提法。一次浸提后的果蔬渣中,含有較多的糖、酸、果膠和維生素C等營養成分。對專一的果蔬汁加工廠,果渣是廢棄物,因此,應充分提取果蔬中的有效成分,將果渣利用至盡,以提高果蔬原料的利用率。多次浸提法,是對分離果汁后的果渣依次用相同方法再行浸提,然后將各次浸提后的汁液混合,經過過濾、澄清,作為原料汁使用。例如將壓碎的果蔬放入其2倍質量的沸水中,浸提1.5~5h后分離,得到第一次浸汁,在分離出的果渣中再放入其2倍質量的沸水,按以上方法再次浸提。一般新鮮果蔬可以浸提3~4次,干果原料可以浸提7~8次。多次浸提法的浸提率高,果蔬中各種成分的提取比較徹底,果渣中殘留的營養成分含量低,利用價值不大,可以廢棄。多次浸提得到混合汁,可溶性固形物含量低,濃縮時耗能大,果汁中維生素C損失較多,芳香物質的損失也較嚴重。因此,多次浸提的各次浸汁可根據用途分別使用,以提高經濟效益。
生產上還常用逆流式浸提工藝進行多次浸提,即除了最后一次浸提的渣子用清水浸提外,新鮮果蔬或果渣都使用前一次渣子的浸汁進行浸提。例如,將4個浸提罐連成一組,在浸提過程中各保持一定的溫度。浸提時分別在4個浸提罐內放入一定量的果蔬漿,然后在第一個罐內加入一定量的浸提水,并不斷攪拌,經過一定時間后,將浸提液轉入第二個浸提罐進行浸提,以此類推。最后由第四個浸提罐出汁。而第四個浸提罐在第一次出汁后,重新添加浸提水,按上述方法進行逆流浸提,如此反復3~4次后出渣。而后填充新的果蔬原料進行第二個浸提周期。這樣就能把果渣中的有效成分充分浸提出來,而果汁的可溶性固形物含量很高。4次逆流浸提后,浸汁的濃度可達8~10°Bx,對于濃縮果汁的生產極為有利。逆流浸提過程如圖3-3所示。

圖3-3 逆流浸提工藝流程示意圖
1~4—浸提罐;5,51—浸提液接收罐;6,61—浸提水進入管道
3.榨汁或浸提
果肉破碎后,應盡快進行榨汁。未經壓榨而流出的果蔬汁稱為自流汁。經過壓榨而流出的果蔬汁稱為壓榨果蔬汁。榨汁通常分為冷榨法和熱榨法。冷榨法是在常溫下對破碎的果肉進行壓榨取汁,其工藝簡單,出汁率低。熱榨法是對破碎的原料即刻進行熱處理,溫度為60~70℃,并在加熱條件下進行榨汁,提高了出汁率。
為避免柑橘類果實外皮中的精油及種子中的柚皮苷、檸檬堿混入產生臭味和苦味,應去掉外皮和種子后再進行壓榨。一般以漿果類出汁率最高,柑橘和仁果類略低。
影響出汁率的因素:果實質地、品種、成熟度、新鮮度、擠壓時間、壓力。常用的壓榨設備有錐形榨汁機(外皮較厚的柑橘類)、連續提汁機、離心分離式榨汁機。
對于含汁量較少的果實,可加水浸提。例如山楂提汁時,將山楂剔除霉爛果,用清水洗凈后破碎,加水加熱至85~90℃后,浸泡24h,濾出浸提汁。
四、粗濾
粗濾或稱篩濾。對于渾濁果蔬汁要求保存色粒以獲得色澤、風味和香氣特性的前提下,除去分散在果蔬汁中的粗大顆粒或懸浮顆粒。對于透明果汁,粗濾以后還需精濾,務必除去全部懸浮顆粒。
破碎壓榨出的新鮮果蔬汁中含有的懸浮物的類型和數量,因榨汁方法和果實組織結構的不同而不同。粗大的懸浮力來自果汁細胞本身的細胞壁,尤其有一部分是來自種子、果皮和其他非食用器官的顆粒,這不僅影響到果汁的外觀狀態和風味,也會使果蔬汁很快發生變質。柑橘類果實新鮮榨出液中的懸浮粒,含有柚皮苷和檸檬堿等不良風味物質,對這些物質可先借低溫使之沉淀而除去。
生產上粗濾常安排在榨汁的同時進行,也可在榨汁后獨立操作。如果榨汁機設有固定分離篩或離心分離裝置時,榨汁與粗濾可在同一臺機械上完成。單獨進行粗濾的設備為篩濾機,如水平篩、回轉篩、圓筒篩、振動篩等,此類粗濾設備的濾孔大小約為0.5mm左右。此外,框板式壓濾機也可以用于粗濾。
五、各種果蔬汁制造的特殊工序
通過破碎、壓榨、粗濾即可得到果蔬原汁,利用果蔬原汁可以制作澄清果蔬汁、渾濁果蔬汁、濃縮果蔬汁、果蔬汁粉等多種類型的果蔬汁產品。由于各種果蔬汁所要求的形態不相同,因此,各種果蔬汁制造上都有其特殊的工序。
1.澄清果蔬汁的澄清和過濾
果蔬汁通過澄清和過濾,除去汁液中的全部懸浮物以及容易產生沉淀的膠粒。懸浮物包括發育不完全的種子、果心、果皮和維管束等大顆粒物質以及色粒。這些物質(除色粒外)的主要成分是纖維素、半纖維素、糖苷、苦味物質等,它們的存在會影響澄清果蔬汁的質量和穩定性,必須加以清除。果蔬汁中親水膠體主要是果膠質、樹膠質和蛋白質。這些顆粒能吸附水膜,并為帶電體。電荷中和、脫水和加熱都能引起膠粒的聚集并沉淀;一種膠體能激活另一種膠體,并使之易被電解質所沉淀;混合帶有不同電荷的膠體溶液,能使之共同沉淀。膠體的這些特性就是澄清劑使用的理論依據。常用的澄清劑有明膠、單寧、皂土和硅藻土等。
(1)澄清 果蔬汁生產常用的澄清方法有以下幾種:
①自然沉降澄清法。將破碎壓榨出的果蔬汁置于密閉容器中,經過一定時間的靜置,使懸浮物沉淀,使果膠質逐漸水解而沉淀,從而降低果汁的黏度。在靜置過程中,蛋白質和單寧也可逐漸形成不溶性的單寧酸鹽而沉淀,所以經過長時間靜置可以使果蔬汁澄清。但果汁經長時間的靜置,易發酵變質,因此必須加入適當的防腐劑或在-1~2℃的低溫條件下保存。此法常用在亞硫酸保藏果蔬汁半成品的生產上,也用于果汁的預澄清處理,以減少靜置過程中的沉渣。
②加熱凝聚澄清法。果蔬汁中的膠體物質受到熱的作用會發生凝集,形成沉淀。常常將果蔬汁在80~90s內加熱到80~82℃,并保持1~2min,然后以同樣短的時間冷卻至室溫,靜置使之沉淀。由于溫度的劇變,果汁中的蛋白質和其他膠體物質變性,凝聚析出,使果汁澄清。為避免有害的氧化作用,并使揮發性芳香物質的損失降至最低限度,加熱必須在無氧條件下進行,一般可采用密閉的管式熱交換器或瞬時巴氏殺菌器進行加熱和冷卻,可以在果汁進行巴氏殺菌的同時進行。該法加熱時間短,對果汁的風味影響很小,所以應用較為普遍。
③加酶澄清法。利用果膠酶水解果蔬汁中的果膠物質,使果汁中其他物質失去果膠的保護作用而共同沉淀,達到澄清的目的。用來澄清果蔬汁的商品果膠酶制劑,系含有大量水解果膠的霉菌酶制劑,通常所說的果膠酶是指分解果膠等物質的多種酶的總稱。例如,果膠酯酶和聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶、淀粉酶等,這些酶制劑需要較低的pH環境,所以適合于果蔬汁的澄清。使用果膠酶時要預先了解該種酶制劑的特性,所使用的酶制劑與被澄清果蔬汁中的作用基質相吻合,以提高效果。果膠酶水解果汁中的果膠物質,生成乳糖醛酸和其他降解物,當果膠失去膠凝作用后,果蔬汁中的非可溶性懸浮顆粒會聚集在一起,導致果蔬汁形成一種可見的絮狀沉淀物。
澄清果汁時,酶制劑的用量根據果汁的性質、果膠物質的含量及酶制劑的活力來決定,一般加量為果蔬汁質量的0.2%~0.4%。酶制劑可在榨出的新鮮果汁中直接加入,也可在果蔬汁加熱殺菌后加入。一般來說,榨出的新鮮果汁未經加熱處理,直接加入酶制劑,果蔬汁中的天然果膠酶可起到協同作用,使澄清作用比經過加熱處理的快。因此,果汁在加酶制劑之前以不經熱處理為宜。若榨汁前已用酶制劑以提高出汁率,則不需再加酶處理或加少量的酶處理即能得到透明、穩定的產品。為了純化果實中的氧化酶,需經80~85℃短時間加熱處理,否則,果蔬汁將會產生酶褐變等不良變化。加熱后冷卻至45~55℃時加入酶制劑并維持一定時間。加熱可加速酶反應速度,但超過55℃,酶作用的時間由溫度、果蔬汁種類、酶制劑種類和數量決定,通常為2~8h,酶濃度增加時,反應時間縮短。
酶制劑還可以與明膠結合使用,如蘋果汁的澄清,在果蔬汁中加入酶制劑作用20~30min后加入明膠,在20℃條件下進行澄清,效果良好。
④明膠單寧澄清法。明膠單寧澄清法是利用單寧與明膠或魚膠、干酪素等蛋白質物質配合形成明膠單寧酸鹽配合物的作用來澄清果蔬汁的。當果蔬汁液中加入單寧和明膠時,便立即形成明膠單寧酸鹽配合物,隨著配合物的沉淀,果汁中的懸浮顆粒被纏繞而隨之沉淀。此外,果蔬汁中的果膠、纖維素、單寧及多縮戊糖等帶有負電荷,在酸性介質中明膠帶正電荷,正負電荷微粒相互作用,凝結沉淀,也使果汁澄清。
一般每100L果蔬汁大約需要明膠20g、單寧10g,按照實際需要量將明膠配成0.5%的溶液,單寧配成1%的溶液,先在果汁中加入單寧溶液,然后在不斷攪拌下將明膠溶液緩緩加入果蔬汁中,充分混合均勻,在8~12℃條件下靜置6~10h,使膠體凝集沉淀。對于單寧含量少的果蔬汁,可適當補加單寧,如果原料單寧含量很多,不加單寧只加適量的明膠即可。添加明膠的量要適當,如果使用過量,不僅妨礙配合物絮凝過程,而且影響果蔬汁成品的透明度。
如果沒有明膠,可以用生雞蛋清代替明膠,也稱生雞蛋法。每100L果蔬汁大約加100~200g生蛋清,如果果蔬汁中單寧含量少,還可少加點單寧。先用少量水調開蛋清,然后加入果蔬汁中,將果蔬汁加熱到70~80℃,維持1~3min,蛋白質膠體受熱很快凝固變形下沉。迅速冷卻后過濾得到澄清汁液。
⑤冷凍澄清法。利用冷凍可以改變膠體的性質,解凍可破壞膠體的原理,將果蔬汁置于-4~-1℃的條件下冷凍3~4d,解凍時可使懸浮物形成沉淀。故霧狀渾濁的果蔬汁經過冷凍后容易澄清。這種冷凍澄清作用對于蘋果汁尤為明顯,葡萄汁、草莓汁、柑橘汁、胡蘿卜汁和番茄汁也有這種現象。因此,可以利用冷凍法澄清果汁。
⑥蜂蜜澄清法。1986年美國羅伯特·吉姆報道了蜂蜜用途的新發現,即可作為各種果蔬汁、果酒的澄清劑。用蜂蜜作澄清劑不僅可以強化營養,改善產品的風味,抑制果蔬汁的褐變,而且可將已褐變的果蔬汁中的褐色素沉淀下來,更重要的是澄清后的果蔬汁中天然果膠含量并未降低,但果蔬汁卻長期保持透明狀態。用蜂蜜澄清果蔬汁時蜂蜜的添加量一般為1%~4%。
(2)過濾 果蔬汁澄清后,必須進行過濾操作,以分離其中的沉淀物和懸浮物,使果蔬汁澄清透明。常用的過濾設備有袋濾器、纖維過濾器、板框壓濾機、真空過濾器、硅藻土過濾機、離心分離機等。濾材有帆布、不銹鋼絲網、纖維、石棉、棉漿、硅藻土和超濾膜等。過濾器的濾孔大小、液汁進入時的壓力、果蔬汁黏度、果蔬汁中懸浮粒的密度和大小以及果蔬汁的溫度高低都會影響到過濾的速度。無論采用哪一類型的過濾器,都必須較少果肉堵塞濾孔,以提高過濾效果。在選擇和使用過濾器、濾材以及輔助設備時,必須特別注意防止果蔬汁被金屬離子所污染,并盡量減少與空氣接觸的機會。下面介紹幾種常用的過濾方法。
①壓榨法。壓榨法是借助外壓使果蔬汁通過過濾機而與非水溶性雜質分離的過濾方法。果蔬汁壓濾一般采用硅藻土過濾器。
②硅藻土過濾。對于非常渾濁的果蔬汁,為了經濟起見,可采用硅藻土進行預過濾。硅藻土是具有多孔性、低重力的助濾劑,呈淡粉紅色的含氧化鐵硅藻土,可用于果蔬汁過濾。在板框壓濾機的濾板間設有濾框,并有一次性使用的濾板或重復使用的耐洗濾板來支撐硅藻土層。硅藻土用一種特殊類型的定量加液器加入到流動的果蔬汁中,其混合物注入引流系統,控制適量的硅藻進入。使用前先使硅藻土在濾板表層形成一層外衣,然后進入果蔬汁和硅藻土的混合物。硅藻土的需要量,一般依果蔬汁的懸浮粒數量和果蔬汁的黏度而定。一般每1000L果蔬汁需要硅藻土參考數量為:蘋果汁1~2kg,葡萄汁3kg,其他果蔬汁4~6kg。
③薄層過濾。薄層過濾器的濾板由石棉和纖維混合構成,使用時可壓縮成40cm或60cm。每平方厘米濾板的孔數和大小,因濾板的種類和類型不同而不同。濾板夾在金屬濾板之間,果蔬汁通過濾板進行一次過濾。這類過濾設備包括棉餅過濾器、纖維過濾器等。
④真空過濾法。真空過濾法是使過濾篩內產生真空,利用壓力差滲過助濾劑,得到澄清果蔬汁。過濾前在真空過濾器的濾篩上涂一層厚6~7cm的硅藻土,濾篩部分浸沒在果蔬汁中,過濾器以一定速度轉動,均一地把果蔬汁帶入整個過濾篩表面。過濾篩與真空裝置相連,過濾器內的真空使過濾器頂部和底部果蔬汁有效地滲過助濾劑過濾,這種過濾速度快,果蔬汁損失少。由一特殊閥門來保持過濾器內的真空和果蔬汁的流出。真空過濾器的真空度一般維持在84.6kPa(635mmHg)。
⑤超濾膜過濾法。超濾膜具有選擇通透性,可透過水和小分子可溶性物質,阻止大分子顆粒透過,因此可用于果蔬汁的澄清和過濾。蘋果汁利用超過濾技術進行過濾時,其主要技術參數為:壓力控制在10Pa左右,溫度控制在40~45℃,果蔬汁流量控制在12~16m3/h。
超濾膜過濾是一種沒有相變的物理方法,果蔬汁在過濾過程中不經熱處理,在閉合回路中運行,可減少與空氣接觸的機會,過濾后的汁液不僅保留了原來的色、香、味及維生素、氨基酸、礦物質,而且汁液清澈透明,同時還可除去微生物,從而提高了果蔬汁的質量。
此外,還可以用離心分離法除去果蔬汁的沉淀物,達到果蔬汁過濾的目的。
2.渾濁果蔬汁的均質與脫氣
(1)均質 其目的在于使果蔬汁中所含的懸浮顆粒進一步破碎,使微粒大小均一,均勻而穩定地分散于果蔬汁中。不經均勻的渾濁果蔬汁,由于懸浮顆粒較大,在重力作用下會逐漸沉淀而失去渾濁度,使渾濁果蔬汁質量變差。目前使用的均質設備有高壓均質機、超聲波均質機及膠體磨等幾種。
高壓均質機的均質壓力為10~50MPa,其工作原理是通過均質機內高壓閥的作用,使加高壓的果蔬汁及顆粒從高壓閥極端狹小的間隙中通過,然后由于剪切力的作用和急速降壓所產生的膨脹、沖擊和空穴作用,使果蔬汁中的細小顆粒受壓而破碎,細微化達到膠粒范圍而均勻分散在果蔬汁中。
超聲波均質機是利用20~25kHz超聲波的強大沖擊波和空穴作用力,使物料進行復雜攪拌和乳化作用而均質化的設備。在超聲波均質機中,除了誘發產生1000~6000MPa的強大空穴作用外,固體離子還受到湍流、摩擦和沖擊等的作用,使粒子被破壞,粒徑變小,達到均質的目的。超聲波均質機由泵和超聲波發生器構成,果蔬汁由特殊高壓泵以1.2~1.4MPa的壓力供給超聲波發生器,并以72m/s的高速噴射通過噴嘴,而使粒子細微化。
膠體磨也可以用于均質,當果蔬汁流經膠體磨時,因上磨與下磨之間僅有0.05~0.075mm的狹腔,由于磨的高速旋轉,果蔬汁受到強大的離心力作用,所含的顆粒相互沖擊、摩擦、分散和混合,微粒的細度可達0.002mm以下,從而達到均質的目的。
均質處理多用于玻璃瓶包裝的渾濁果蔬汁,馬口鐵包裝的制品較少采用,冷凍保藏的果蔬汁和濃縮果蔬汁也無須均質。
(2)脫氣 脫氣亦稱去氧或脫氧,即除去果蔬汁中的氧氣。脫氣可防止或減輕果蔬汁中色素、維生素C、香氣成分和其他物質的氧化,防止品質變劣,去除附著于懸浮顆粒上的氣體,減少或避免微粒上浮,以保持良好外觀,防止或減少裝罐和殺菌時產生泡沫,減少馬口鐵罐內壁的腐蝕。然而脫氣過程可能造成揮發性芳香物的損失,為減少這種損失,必要時可進行芳香物質的回收,加到果蔬汁中,以保持原有風味。對柑橘類果汁,則需除去不良氣味的外皮精油,一般用減壓法去油,同時脫除氣體。果蔬汁脫氣有真空脫氣法、氮氣交換脫氣法、酶法脫氣法和抗氧化劑脫氣法等。
①真空脫氣法。原理是氣體在液體內的溶解度與該氣體在液體表面上的分壓成正比。當果蔬汁進入真空脫氣罐時,由于罐內逐步被抽空,果蔬汁液面上的壓力逐漸降低,溶解在果蔬汁中的氣體不斷逸出,直至總壓力降至果蔬汁的飽和蒸氣壓為止,這樣果蔬汁中的氣體便可被排除。
真空脫氣時將處理過的果蔬汁用泵打到真空脫氣罐內進行抽氣操作。操作時先開啟真空泵抽氣,當脫氣罐上表的負壓達到預期真空度時,即開始送果蔬汁進入脫氣罐脫氣。脫氣時應注意以下幾點:
a.被處理果蔬汁的表面積要大,一般將果蔬汁分散成薄膜或霧狀以利于脫氣,脫氣容器有3種類型:離心式、噴霧式和薄膜流下式。
b.控制適當的真空度和果蔬汁溫度,為了充分脫氣,果蔬汁溫度應當比真空罐內絕對壓力的相應溫度高2~3℃。果蔬汁溫度熱脫氣為50~70℃,常溫脫氣為20~25℃,一般脫氣罐內的真空溫度為90.7~93.3kPa(680~700mmHg),溫度低于43℃。
真空脫氣處理會有2%~5%的水分和少量揮發性芳香物的損失,必要時可回收加入果蔬汁中。真空脫氣設備應與均質機連接,以均質機的壓力把待脫氣的液體送入脫氣罐內,保證生產的連續化。
②氮氣交換法。氮氣對制品影響不大,可用氮氣置換果蔬汁中的氧氣。一般在脫氣罐的下部將氮氣通入,果蔬汁從上部噴射下來,在氮氣的強烈泡沫流的沖擊下果蔬汁失去所附著的氧,達到脫氣的目的,最后果蔬汁中所含的氣體幾乎全是氮氣。氮氣交換法脫氧的速度及程度取決于氣泡的大小、脫氧塔的高度以及氣體和液體的相對流速。氣泡的大小取決于氣-液之間的有效接觸面積。減小氣泡的大小,可大大增加有效表面積,從而提高排除氧氣的速度。脫氣塔越高,氣液相對流速越快,則氣體排除的速度也越快。此法能減少揮發性芳香物質的損失,同時氮氣交換了氧氣,可避免加工過程中的氧化變色。
③酶法脫氣。在果蔬汁中加入葡萄糖氧化酶,可去除果蔬汁中的溶解氧。葡萄糖氧化酶即β-D-吡喃型葡萄糖是一種需氧脫氫酶,可使葡萄糖氧化成葡萄糖酸及過氧化氫,同時過氧化氫又被過氧化氫酶分解成水和1/2氧,氧又繼續在葡萄糖氧化中被消耗,因此葡萄糖氧化酶具有脫氧作用。酶法脫氣可用于罐裝無醇飲料、啤酒和果蔬汁的脫氧,其脫氧過程是:
葡萄糖+O2+H2O 葡萄糖酸+H2O2
H2O2 H2O+1/2O2
總反應:
葡萄糖+1/2O2 葡萄糖酸
④抗氧化劑法。果蔬汁裝罐時加入少量抗壞血酸等抗氧化劑以除去罐頭頂隙中的氧的方法,稱為抗氧化劑法。一般每1g抗壞血酸約能除去1mL空氣中的氧。
3.濃縮果蔬汁的濃縮與脫水
果蔬汁濃縮后,其可溶性物質含量達到65%~68%,可節約包裝及運輸費用;能克服果實采收期和品種所造成的成分上的差異,使產品質量達到一定的規格要求;濃縮后的汁液,提高了糖度和酸度,所以在不加任何防腐劑的情況下也能使產品長期保藏,而且還適應于冷凍保藏。因此,目前濃縮果蔬汁飲料生產增長較快。
目前常用的濃縮方法有真空濃縮法、冷凍濃縮法、反滲透濃縮法等。
(1)真空濃縮法 大多數果蔬汁在常壓高溫下長時間濃縮,容易發生各種不良變化,影響成品品質,因此多采用真空濃縮,即在減壓條件下迅速蒸發果蔬汁中的水分,這樣既可縮短濃縮時間,又能較好地保持果蔬汁的色香味。真空濃縮溫度一般為25~35℃,不超過40℃,真空度約為94.7kPa(710mmHg)。這種溫度較適合于微生物的繁殖和酶的作用,故果蔬汁在濃縮前應進行適當的高溫瞬間殺菌。
真空濃縮設備由內蒸發器、真空冷凝器和附屬設備等組成。蒸發器由加熱器、蒸發分離器和汁液的氣液分離器組成,真空冷凝器由冷凝器和真空泵組成。真空濃縮方法因設備不同可分為真空濃縮法和真空薄膜濃縮法等多種方法。
(2)板式(片狀)蒸發式濃縮 是由板式熱交換器與蒸發分離器組合而成的一種薄膜式蒸發器。它是將升降膜原理應用于板式換熱器內部。一般由4片加熱板組成一組,加熱室和蒸發室交替排列。原料果蔬汁經預處理后由蒸發器的底部進入,加熱蒸汽在管外冷凝,汁液受熱沸騰后汽化,所生成的二次蒸汽在管內快速上升。汁液被高速上升的蒸汽所帶動,一邊接觸傳熱面,一邊上升,到達蒸發器上部,然后沿著蒸發片一邊下降,一邊蒸發,濃縮液與蒸汽一起進入分離室,通過離心力進行果蔬汁與蒸汽的分離。數臺板式換熱器可以串聯成為多效蒸發器,以節約能耗和水耗。通過改變加熱板片數,可以任意調整蒸發量,調節生產能力。版式蒸發器另一顯著優點是結構緊湊,占地面積小,高度也低,比較好安裝,易于清洗,可以全自動作業。缺點是加熱板制造復雜。
(3)離心薄膜式蒸發濃縮 是一種能同時進行蒸發和分離操作的特殊蒸發器,其主要工作部件為錐形旋轉離心盤,經過巴氏殺菌并冷卻至45℃左右的果蔬汁,從上部中間的分配管上的噴嘴噴入各離心盤之間的間隙。由于離心盤旋轉(n=700r/min)產生的離心力,汁液被均勻分布在離心盤的外表面,形成薄膜。當加熱蒸汽由中間空心軸進入碟片之間的夾套內時,蒸汽通過傳熱面加熱夾套外表面的汁液薄膜,水分被蒸發,濃縮液沿圓錐斜面下降,并集中于圓錐體底部,然后由上部吸料管通過真空抽出,經冷卻器在真空條件下冷卻至20℃左右。
(4)冷凍濃縮法 是將果蔬汁進行冷凍,果蔬汁中的水即形成冰結晶,分離去這種冰結晶,果蔬汁中的可溶性固形物就得到濃縮,即可得到濃縮果汁。其原理是以溶液在共晶點或低共熔點以前,部分水分呈冰結晶析出來,提高溶液的濃度。若冷卻一種蔗糖或食鹽的稀溶液時,當冷卻到略低于0℃時,即有部分冰水晶從溶液中析出,余下的溶液因濃度有所增加而冰點下降。若繼續冷卻到另一新的凍結點,會再次析出部分冰晶。如此反復。由于冰晶數量的增加,溶液濃度逐漸升高。
(5)反滲透濃縮法 是一種現代的膜分離技術,與真空濃縮等加熱蒸發方法相比,物料不受熱的影響,不改變其化學性質,能保持物料原有的新鮮風味和芳香氣味,因此,逐漸成為食品飲料加工中的重要單元操作。
果蔬汁通過反滲透可以除去若干水分,達到濃縮的目的,濃縮度可達35~42°Bx。反滲透過程中,物料所需的壓力可由泵或其他方法來提供。為了避免半透膜受壓時破裂,需用支撐加固。反滲透膜的形狀一般有平面膜、空心纖維膜和管狀膜。空心纖維膜組件的充填密度高,每個膜組件容有100萬~300萬根空心纖維,在食品飲料工業中廣泛應用。
利用反滲透濃縮和超濾,不僅產品質量好,而且操作中所需能量約為蒸發式濃縮的1/17、冷凍濃縮的1/2,是節能的有效方法。因此,反滲透和超濾技術在食品飲料工業中的應用前景廣闊。
4.芳香物質的回收
(1)果蔬的芳香物質 是指代表果蔬或果蔬汁典型特征的揮發性物質。各類果蔬的芳香物質是不同揮發成分的混合物,主要包括醇類、醛類、酮類、酯類、萜類及含硫化合物等。這些成分以一定比例存在,構成各種果蔬甚至某個品種特有的芳香特征。盡管果蔬中的芳香物質含量很低,卻是區別各種果蔬汁最重要的一個特征參數,是判斷果蔬汁飲料質量的一個決定性因素,因此最大限度地保留芳香物質是目前果蔬汁加工中的特點。比較典型的濃縮工藝中均回收這些芳香物質,以實現產品的天然綠色。
(2)果蔬芳香物質的回收 回收芳香物質,是果蔬汁濃縮過程中不可缺少的工藝環節,要使果汁具有原來的新鮮芳香,生產果汁時應在不損壞芳香物質的前提下,對它們進行分離提取,并以濃縮的形式保存,然后再回加到果蔬汁中,使之盡量接近果蔬在食用時所具有的香氣。傳統的分離方法有吸附法、蒸汽蒸餾和溶劑提取等方法,但是這些方法存在一些會影響產品品質的問題,如提取劑和吸附劑在純化、吸附過程中會造成污染;高溫氧化作用會破壞芳香物質。而將膜分離技術應用于芳香物質的回收中可以克服這些問題,如采用反滲透法濃縮果汁時,芳香物質可保留30%~60%,且脂溶性部分比水溶性部分保留更多。目前,膜分離技術回收芳香物質的應用主要有反滲透和超濾技術。
六、果蔬汁的成分調整與混合
為使果蔬汁符合一定的規格要求和改進風味,常需要適當的調整。如番茄汁含酸太多,有的果蔬汁香氣不足等,可以通過增加糖和香料量加以調整。調整的原則,應使果蔬汁的風味接近新鮮果蔬,調整范圍主要為糖酸比例的調整及香味物質、色素物質的添加。
調整糖酸比及其他成分,通常在特殊工序如均質、濃縮、干燥、充氣以前進行,但澄清果汁常在澄清過濾后調整,有時也可在特殊工序中間進行調整。調整的辦法,除在鮮果蔬汁中加入適量的砂糖和使用酸等原料以外,還可以采用不同品種原料混合制汁的混合法。
1.糖、酸及其他成分調整
(1)糖酸比的調整 果蔬汁飲料的糖酸比例是決定其口感和風味的主要因素。濃縮果蔬汁適宜的糖分和酸分的比例在(13~15)∶1范圍內,適宜于大多數人的口味。因此,果蔬汁飲料調配時,首先需要調整含糖量和含酸量。一般果蔬汁中含糖量在8%~14%,有機酸的含量為0.1%~0.5%。
①糖度的測定和調整方法。調配時用折光儀或白利糖表測定原果蔬汁含糖量,然后按下式計算補加濃糖液的質量:
式中 m1——需補加濃糖液質量,kg;
m2——調整前果蔬汁質量,kg;
W1——濃糖液濃度, %;
W2——調整前果蔬汁含糖量, %;
W3——要求果蔬汁調整后含糖量, %。
為了省去每次調整時的計算工作量,可預先計算出所要求的各種成品濃度所需補加的糖液量,并列成表(見表3-2),可供生產時查找出糖液的需要量。對一些要求原果蔬汁含量較低的品種,可用低濃度糖水調整,表3-3是要求100kg成品中原果蔬汁含量占40%及50%時應配制的糖水濃度,然后按原果蔬汁40%、糖液60%配比稱量來配制。
表3-2 果蔬汁糖度調整時的糖液補加量 單位:kg

注:1.表中糖液補加量按100kg原果蔬汁計算,外加使用的糖液濃度以70%計。
2.原果蔬汁是指榨汁后調整前的果汁。
3.原果蔬汁糖度用折光計測(20℃)。
表3-3 原果蔬汁含量較低品種果蔬汁糖度調整時的應配糖液濃度 單位:%

注:1.原果蔬汁占40%,即每100kg成品果蔬汁中原果汁占40kg,糖液占60kg。
2.原果蔬汁糖度及糖液濃度用折光計測(20℃)。
3.表中所列是按配制成品果蔬汁100kg計算的。
②含酸量的測定和調整。經糖分調整后的果蔬汁先測定其含酸量,測定方法是稱取待測果蔬汁50g于250mL錐形瓶內,加入1%酚酞指示劑數滴,然后用0.1mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至終點,按下式計算:
果汁含酸量(以無水檸檬酸計)(%)=V×N×0.064×100/50
式中 V——滴定時耗用氫氧化鈉標準溶液的體積,mL;
N——氫氧化鈉標準溶液的物質的量濃度,mol/L;
0.064——檸檬酸系數。
根據上式計算出的原果蔬汁含酸量再按下式計算每批果蔬汁調整到要求酸度應補加的檸檬酸量:
式中 Z——要求調整的酸度, %;
m1——果蔬汁調整糖度以后的質量,kg;
m2——需添加的檸檬酸質量,kg;
W1——調整酸度前果蔬汁的含酸量, %;
W2——檸檬酸含量, %。
為了省去再次使用時的計算工作量,可根據消耗的氫氧化鈉標準溶液的體積與補加檸檬酸液比例的關系,預先計算并列成表(如表3-4所示),使用時查表即可得到檸檬酸液補加量。
表3-4 果蔬汁含酸量調整時的檸檬酸液補加量 單位: kg

注:1.表中檸檬酸液補加量指100kg原果蔬汁調整到要求達到的酸度所應加入的質量。
2.表中檸檬酸液以50%計。
糖酸調整一般是將原果蔬汁放入夾層鍋內,然后先按要求用少量水或果蔬汁使糖或酸溶解,配成濃溶液并過濾,將溶化并經過濾的糖(酸)液在攪拌的條件下加入到果蔬汁中,調和均勻后,測定其糖(酸)度,如不符合產品規定,可再進行適當調整。
(2)其他成分調整 果蔬汁除進行糖酸調整外,還需要根據產品的種類和特點進行色澤、風味、黏稠度、穩定性和營養價值的調整。所使用的食用色素的總量按規定不得超過萬分之五;各種香精的總和應小于萬分之五;其他如防腐劑、穩定劑等按規定量加入。
2.果蔬汁的混合
許多果品蔬菜如蘋果、葡萄、柑橘、番茄、胡蘿卜等,雖然能單獨制得品質良好的果蔬汁,但與其他種類的果實配合風味會更好。不同種類的果蔬汁按適當比例混合,可以取長補短,制成品質良好的混合果蔬汁,也可以得到具有與單一果蔬汁不同風味的果蔬汁飲料。用于調配混合果蔬汁飲料的果汁有溫州蜜柑、夏橙、葡萄柚、檸檬等柑橘類和桃子、楊梅、梨、杏、李子、櫻桃、菠蘿、香蕉等的果汁,也可用芒果、木瓜等熱帶水果的果汁。各類果品和蔬菜具有不同的糖度、酸度、色澤和風味,兩種以上的果蔬汁混合時,首先要選擇其風味、色澤等協調的果蔬汁混合。例如溫州蜜柑果汁缺乏酸味和香味,常加入5%的甜橙汁或夏橙汁;其他如甜橙汁可與蘋果、杏、葡萄等果汁混合,菠蘿可與蘋果、杏、柑橘等果汁混合。番茄汁營養豐富,但有特殊的令人不愉快的味道,常在其中加入少量的胡蘿卜、芹菜、菠菜混合制汁,風味得到明顯的改善;胡蘿卜汁味淡少酸,常加入柑橘類果汁。混合果蔬汁飲料是果蔬汁飲料加工的發展方向。
七、果蔬汁的殺菌與包裝
1.果蔬汁的殺菌
果蔬汁殺菌的目的:一是殺滅微生物,防止敗壞;二是鈍化酶的活性,防止各種不良變化的發生。果蔬汁及其飲料的殺菌工藝正確與否,不僅影響到產品的保藏性,而且影響到產品的質量,這是非常重要的問題。加熱能殺滅存在于果蔬中的引起腐敗的細菌、霉菌、酵母菌,同時可以鈍化酶的活性。通過給定的適當加熱溫度和加熱時間,能達到殺死微生物的目的,但要盡可能降低對果蔬汁品質的影響,就必須選擇合理的加熱溫度和時間。
生產中可以采用80~85℃殺菌30min左右,然后放入冷水中冷卻,從而達到殺菌的目的。但由于加熱時間太長,果蔬汁的色澤和香味都有較多的損失,尤其是渾濁果蔬汁,容易產生煮熟味。因此,常采用高溫瞬時殺菌法,即采用93℃±2℃保持15~30s殺菌,特殊情況下可采用120℃以上溫度保持3~10s殺菌。實驗證明,對于同一殺菌效果而言,高溫瞬時殺菌法得到了普遍應用。
果蔬汁的殺菌原則上是在裝填之前進行,裝填方法有高溫裝填法和低溫裝填法兩種。高溫裝填法是在果蔬汁殺菌后,處于熱狀態下進行裝填的,利用果蔬汁的熱對容器的內表面進行殺菌。如果密閉性完好,就能繼續保持無菌狀態。但果蔬汁在殺菌之后到裝填之間所需的時間,一般為3min以上,再縮短是很困難的,因此,熱引起的品質下降是很難避免的。低溫裝填法是將果蔬汁加熱到殺菌溫度之后,保持一定時間,然后通過熱交換器立即冷卻至常溫或常溫以下,將冷卻后的果蔬汁進行裝填。這樣,熱對果蔬汁品質的繼續影響就很小,可以得到優質的產品。但采用這種方法,殺菌冷卻之后的各種操作,都應在無菌條件下進行。
殺菌溫度是通過自動溫度指示記錄調節出口處果蔬汁溫度來控制的,利用錐形調節閥將達不到殺菌溫度的果蔬汁反送回原果蔬汁貯存罐中。對蔬菜汁可采用UHT(超高溫瞬時殺菌)方法,在加壓狀態下,采用100℃以上溫度殺菌。
在工廠實際生產中,工藝條件包括溫度、時間等的管理,往往不夠嚴密,而且批量式配料的前后灌裝溫度不盡一致,容器蓋消毒不徹底。飲料灌裝后,包裝內不能達到商業無菌狀態,常使果蔬汁飲料發生微生物敗壞現象,造成極大損失,為此在灌裝密封后仍需進行殺菌,又稱第二次殺菌。
灌裝果蔬汁也可將加熱、裝罐、密封后的果蔬汁于80~85℃溫度下巴氏殺菌20~30min。殺菌時間依罐型大小而定,殺菌后及時冷卻。裝罐后的二次殺菌條件應適當降低。
2.果蔬汁的包裝及無菌灌裝系統
果蔬汁的包裝方法,因果蔬汁品種和容器種類而有所不同。常見的有鐵罐、玻璃瓶、紙容器、鋁箔復合袋等。除紙質容器外,果蔬汁飲料的灌裝均采用熱灌裝。這種灌裝方式由于滿量灌裝,冷卻后果蔬汁容積縮小,容器內形成一定真空度,能較好地保持成品品質。一般采用裝汁機熱裝灌,裝罐后立即密封,罐頭中心溫度控制在70℃以上,如果采用真空封罐,果蔬汁溫度可稍低些。結合高溫瞬時殺菌,果蔬汁常用無菌灌裝系統進行灌裝,目前,無菌灌裝系統主要有以下幾種:
(1)紙盒包裝系統 主要有屋頂紙盒包裝機和利樂包無菌包裝機。屋頂紙盒(Pure-pak)QP型包裝機是美國Ex-cello公司開發的屋頂形(Cable top)容器的包裝機,是較為典型的液體包裝機之一,主要用于冷裝果蔬汁飲料的灌裝。
利樂包包裝機是瑞典Tetra-pak公司的產品,是紙容器包裝機中歷史最長的,日本1957年開始使用,我國20世紀80年代初引進。利樂包又稱磚型包,所采用的包裝材料為聚乙烯/紙鋁箔等復合材料,用H2O2和過熱蒸汽消毒。其包裝過程是把經超高溫殺菌的果蔬汁飲料在無菌狀態下用經滅菌的紙盒包裝好,使盒內的飲料得以保存在全無空氣、光線及細菌的理想環境中,無須冷藏或加防腐劑就可保藏半年乃至更長時間。利樂包無菌包裝機主要用于果蔬汁飲料、涼茶、豆奶的生產,特別是100%的天然果蔬汁和50%的果蔬汁飲料的包裝。
(2)塑料杯無菌包裝系統 法國Erea和ContinentalCan公司制造的塑料杯無菌包裝系統是以熱成型塑料經雙金屬擠壓成型,杯蓋來自可熱封的輸送帶,一般以鋁箔為基底。其方法為成型-充填-封杯,充填是在無菌氣管中進行的。
(3)蒸煮袋無菌包裝系統 法國Thimmonier公司制造的無菌蒸煮袋系統是以熱塑性塑料箔片為材料,用H2O2槽加紫外線照射消毒,在無菌室中充填和密封。美國Berto和Asepak公司制造的蒸煮袋是用聚合箔膜吹脹后通過熱塑管擠壓使內部呈現無菌狀態,外部在H2O2中消毒,充填和密封是在過濾空氣中進行的。
(4)無菌罐和無菌瓶包裝系統 美國Dole公司生產的無菌罐分別以馬口鐵、鋁片、復合層鋁箔/紙為材料,采用過熱蒸汽消毒器,在過熱室內充填。瑞士Rommellage公司制造的無菌瓶,系采用粒狀塑料為材料,其消毒和充填是在熱吹塑的同時進行的。法國Serac公司制造的無菌瓶,以玻璃瓶或熱塑性塑料為原料,采用化學方法消毒容器,在過濾空氣室內進行充填。這些包裝機包裝的產品附加值高,陳列效果好,而且具有輕量無公害等優點,有較好的發展前景。