野果果汁的加工
果汁是指未添加任何外来物,直接从新鲜果品中用压榨或其他方法取得的果实汁液,在保留原有的风味和营养,尤其在维生素方面远优于其他果实制品。果汁营养丰富,用途广泛,除了直接饮用外,还是其他多种饮料和食品的原辅料。多数野果多含有丰富的维生素,但常因其酸、涩而不宜直接食用,以制成的果汁为基料,加水、糖、酸或香料调配而成的汁液为果汁饮料,则营养和口感均佳。
1.果汁的分类
1)原果汁
原果汁又称为天然果汁,是由新鲜果实直接破碎、压榨而制得的汁液,而人工配制果汁是用糖、柠檬酸、食用色素、食用香精和水模拟天然果汁的状态配制而成的制品。原果汁又分为澄清果汁和浑浊果汁两种。
(1)澄清果汁
澄清果汁又称透明果蔬汁。在制作时经过澄清、过滤这一特殊工序,汁液澄清透明,无悬浮物,稳定性高。因果肉颗粒、果胶质等被除去,故其风味、色泽和营养部分损失而变差。
(2)浑浊果汁
制作时经过均质、脱气这一特殊工序,使果肉变为细小的胶粒状态悬浮于汁液中,汁液呈均匀混浊状态。因汁液中保留有果肉的细小颗粒,故其色泽、风味和营养都保存得较好。
2)浓缩果汁
浓缩果汁系由原果汁浓缩而成,一般不加糖或用少量糖调整,使产品符合一定的规格,浓缩倍数有4~6等几种。其中含有较多的糖分和酸分,可溶性固形物含量可达40%~60%。
3)果饴
果饴又称加糖果汁或果汁糖浆,是指在原果汁或部分浓缩果汁中加糖、加酸,或在糖浆中加入一定比例的果汁配制而成的产品,稀释后方可饮用。一般含糖量高达60%以上(以转化糖计),含酸0.9%~2.5%(以柠檬酸计),可溶性固形物含量为45%或60%,原汁含量不低于31%。
4)果汁粉
果汁粉又称果汁型固体饮料,使用浓缩果汁或果汁糖浆通过脱水干燥而成,含水量在1%~3%。
2.野果果汁加工的工艺流程
制作各种不同类型的果汁,主要在后续工艺上有区别。首要的是进行原果汁的生产,一般原料要经过选择、预处理、压榨取汁或浸提取汁、粗滤,这些为共同工艺。原果汁的粗滤液的澄清、过滤、均质、脱气、浓缩、干燥等工序为后续工艺,是制作某一产品的特定工艺。其工艺流程图如下:
3.澄清果汁加工的操作要点
1)原料的选料和清洗
首先剔除霉烂变质的劣果和混入的杂物,然后采用流动水对原料进行充分漂洗,目的在于除去表面泥沙、杂质、残留农药及有害微生物。
2)破碎
破碎的目的是提高出汁(浆)率,便于压榨和打浆操作。对于压榨来说,破碎必须适度,过度细小,使果肉变成糊状,压榨时外层的果汁很快地压出,易形成一层厚渣饼,使内层的汁液不易出来,降低出汁率。破碎的具体程度视种类、品种而有所不同。
3)榨汁或浸提
一般原料破碎后即可用榨汁机压榨。果胶含量少的野生果实较容易榨汁,而果胶含量较高(如猕猴桃等),由于汁液黏度大,榨汁较困难,榨汁前可用添加果胶酶或通过加热进行预处理。对于汁液含量少的野生果实如山楂、酸枣等采用浸提法取汁,以改善果汁的色泽和风味。
4)澄清
加工澄清果汁,必须进行澄清处理,通过物理化学或机械方法除去果汁中含有的或易引起浑浊的各种物质,这些物质来源于压榨取汁时的细胞碎片和其他不溶于水的果实成分。一些较大的固体颗粒可直接通过过滤和离心除去,而对那些非常细小却又能导致果汁产生浑浊的聚合物和固体颗粒,需要用酶法处理和澄清剂处理。
一般在澄清之前先进行粗滤,以除去分散在汁中的粗大颗粒或悬浮颗粒,粗滤可在榨汁过程中进行,也可用筛滤设备单独操作。澄清可以采用酶法澄清、明胶澄清、加热澄清法、冷冻澄清法、超滤澄清法等。
(1)酶法澄清
利用果胶酶、淀粉酶等来水解果汁中的果胶和淀粉等物质,从而达到澄清目的。
(2)高分子化合物絮凝法
将极少量可溶性大分子化合物加入果汁中,可导致水溶性浑浊胶体迅速沉淀,成疏松的棉絮状,常用的高分子化合物絮凝法是明胶单宁法。此外,还有膨润土-明胶-硅溶胶絮凝法、海藻酸钠絮凝法、琼脂絮凝法等。
(3)加热澄清法
将果汁迅速加热至80~82℃,并保持1~2min,然后迅速冷却至室温,静置。果汁中的蛋白质和其他胶体物质由于温度剧变发生变性、凝固而析出,使果汁澄清。果汁的加热和冷却可以采用板式或管式换热器。此法工艺简单,可与果汁巴氏杀菌同时进行。
(4)冷冻澄清法
冷冻可以使胶体受到浓缩和脱水的复合影响,将果汁急速冷冻后,胶体溶液完全或部分被破坏,在解冻时形成沉淀,故浑浊的果汁经冷冻后容易澄清,但很难完全澄清。
(5)超滤澄清法
利用膜孔选择性筛分作用,将果汁中的微粒、悬浮物、胶体和高分子等物质与水和小分子溶质分开,从而达到澄清。超滤法的优点是氧化程度低,挥发性成分损失少,可以实现自动化,是一种理想的果汁澄清方法。
5)过滤
果汁澄清后必须进行过滤,以除去细小的悬浮物质,常用的过滤方法有板框压滤机过滤、硅藻土过滤、离心分离、真空过滤、膜分离技术等。
6)调配
除少数100%原果汁直接饮用外,非100%果汁为了使果汁制品有一定的规格,改进风味,增加营养、色泽,需要进行调配,包括添加糖、酸、维生素等添加剂,将不同的果汁进行混合,或加水及糖浆将果汁稀释。一般情况下,大多数果汁成品的糖酸比在(13∶1)~(15∶1)左右为宜。通常调整糖酸比的方法有两种:一种是在鲜果汁中加入适量的糖、酸,糖可用白砂糖,酸可用柠檬酸或苹果酸;另一种是采用不同品种的果汁相互混合,取长补短制成混合果汁。
(1)糖度的调整
一般情况下,糖度调整是先将糖溶化并过滤制成比较纯净的糖液,然后加入盛有原果汁的夹层锅内,边加热边搅拌,尽量使其均匀分布于果汁中,最后用折光仪测定其含糖量。如不符合产品规格,可先按下面的公式算出需要补加浓糖液的质量,再进行适当调整。
式中:X——需补加浓糖液的质量,kg;
D——浓糖液的含糖量,%;
W——调整前原果汁质量,kg;
C——调整前原果汁含糖量,%;
B——要求果汁调整后含糖度,%。
(2)酸度的调整
糖度调整好后,应先测定其未加酸时的含酸量,然后根据所测出的含酸量,再计算每批果汁调整到要求酸度所应补加的柠檬酸量。需要补加的柠檬酸溶液质量的公式如下:
式中:z——要求调整酸度,%;
m1——果汁质量,kg;
m2——需补加的柠檬酸液量,kg;
x——调整前原果汁含酸量量,%;
y——柠檬酸液含量,%。
(3)色泽的调整
果汁应保留原果实固有的色泽,但为提高果汁的色泽感观,可加适量的天然色素或人工色素加以调整,也可以利用野果间色泽调整。
(4)果汁的混合
不同种类或品种果汁的酸度、糖度、色泽、风味及营养成分各不相同,因此根据风味协调、营养互补以及功能协调等原则,将不同的果汁按适当比例相互混合,可取长补短,进而制成品质优良的混合果汁。
制作混合果汁是因为不同的风味可以相互增强或抑制,所以应尽量使得各原料的不良风味在制成复合果汁时可以相互减弱、被抑制或被掩盖,而优良风味则得以改善或提高。
7)杀菌和灌装
果汁的杀菌包括热杀菌和冷杀菌。为了尽量保持新鲜果汁的风味,部分果汁采用冷杀菌的方法,但为了保证质量安全,大多数果汁还是采用热杀菌法。加热杀菌法根据用途和条件的不同,可分为巴氏杀菌、高温短时杀菌和超高温瞬时杀菌。巴氏杀菌是低温杀菌,通常温度为75~85℃,保持30min;高温短时杀菌(HTST),又称作高温瞬时杀菌,通常杀菌温度91~95℃,15~30s;超高温瞬时杀菌(UHT),温度在120℃以上,保持3~10s。对果汁进行杀菌时,常用的方法中,高温短时杀菌和超高温瞬时杀菌比低温长时间杀菌工艺的杀菌效果显著,而且对果汁品质的损害也小。当前,随着无菌包装技术的快速发展,越来越多的企业采用超高温瞬时杀菌。
传统的灌装方法是将果汁先进行高温短时或超高温瞬时杀菌,然后趁热灌入已预先消毒的洁净罐(瓶)内,趁热密封,之后倒瓶处理,冷却。此法常用于高酸性果汁。目前较通用的果汁灌装条件为杀菌温度135℃、保持3~5s,85℃以上趁热装罐(瓶),倒瓶10~20s,冷却到38℃。无菌灌装包括产品的杀菌和无菌填充密封两部分,同时对周围环境也要进行无菌处理。
4.混浊果汁加工的操作要点
生产混浊果汁与澄清汁的工艺大体相同,只是在粗滤后须经两道特殊工序,即均质与脱气。
1)均质
均质是生产混浊汁的必经工序。为了防止固体与液体分离、降低产品的外观品质,并增进产品感官性状,常进行均质处理。均质处理即将果汁通过一定类型的设备,让细小颗粒进一步细微化,使粒子大小均匀,促进果胶渗出,提高果胶和果汁亲和力,保持果肉与果汁均一混浊状态。果汁一般是先经糖酸调整,再进行均质和脱气,但也可以在调整前均质果浆。
均质操作在均质机中进行,常用的均质机有高压均质机和超声波均质机。高压均质机为最常用的果汁均质设备,其原理是将混匀的物料在柱塞泵的作用下高压低速通过阀座和阀杆之间的空间,同时压力相应降低到物料中水的蒸汽压以下,在颗粒中形成气泡而膨胀,引起气泡炸裂物料颗粒(空穴效应)。由于空穴效应造成强大的剪切力,由此得到极细且分散均匀的固体,重复均质有一定的增强作用。
现代果蔬汁加工常采用胶体磨,先将颗粒磨细,再经均质机均质,其转速很快,当果汁流经胶体磨的狭腔时,因受强大的离心力的作用,所含的颗粒相互冲击、摩擦、分散和混合,从而使细小颗粒悬浮。
2)脱气
野果细胞间隙存在大量的空气,在原料的破碎、取汁、均质和搅拌、运送等工序中要混入大量的空气,所以得到的果汁中含有大量的氧气、二氧化碳、氮气等。脱气是为了减少汁液中所含的空气,果汁本身所含有的气体会提高果肉颗粒与汁液间的密度差,防止果肉微粒附有空气上浮,不能保持均匀的悬浮状态。此外,脱气还可防止果汁中色素、维生素等发生氧化反应,防止在杀菌和灌装过程中产生泡沫。脱气方法有真空脱气法、气体交换法和酶法脱气法。
真空脱气法是利用气体在液体中的溶解度与该气体在液面的分压成正比的原理,随着液面上的压力逐渐降低,溶解在果汁中气体不断溢出。真空脱气是在脱气的设备中进行,真空度为0.6 MPa,温度40~50℃,采用离心喷雾、压力喷雾或薄膜流方式使果汁分散成薄膜或雾状,来扩大果汁的表面积,以利于脱气。脱气的时间取决于果汁性状、温度和果汁在脱气罐内的状态。气体交换法是采用气体分配阀将氮气、二氧化碳等气体压入果汁中,使果汁中的氧与氮气等发生交换而被排除。酶法脱气是在果汁中加热葡萄糖氧化酶,可使葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和过氧化氢,同时消耗氧达到脱气的目的。
5.浓缩果汁加工的操作要点
浓缩果汁较原果汁有许多优点,其容量小,可溶性固形物达65%~70%,可节约包装和运输费用,便于贮运;糖分和酸分的含量相对提高,提高了产品的耐藏性能;果汁因原料采收期和品种不同,所制成的产品差异较大,可经浓缩和调整来克服这些差异,使产品符合规格要求。浓缩汁用途广泛,可作为各种食品的基料。因此,浓缩果汁的生产增长速度极快,大部分国家的果汁都以浓缩制品的形式销售。以野果为原料加工制得的浓缩汁,由于其风味独特、营养丰富等特点,在市场中更具竞争力。
1)浓缩
理想的浓缩果汁,稀释复原后,其风味、色泽等应与原汁相似,因此浓缩的工艺就十分重要。目前所采用的浓缩方法有真空浓缩、冷冻浓缩和反渗透浓缩。
(1)真空浓缩
真空浓缩是生产上所采用的主要方法。在减压条件下加热,降低果汁沸点温度,使果汁中的水分迅速蒸发,既可缩短浓缩时间,又能较好地保持果汁质量。真空浓缩设备由蒸发器、真空冷凝器和附属设备组成。蒸发器实质上是一个热交换器,冷凝器使从原果汁中蒸发出来的水蒸气冷凝。
(2)冷冻浓缩
果汁的冷冻浓缩是应用冰晶与水溶液的固-液相平衡原理,当溶液中的溶质浓度低于共溶浓度时,溶液被冷却后,水(溶剂)便部分成冰晶析出,剩余溶液的溶质浓度则大大提高。冷冻浓缩工艺适用于热敏性果汁的浓缩,果汁中水分的排除是靠从溶液到冰晶的相间传递,避免了芳香物质因加热而造成的挥发损失,在冷冻条件下,果汁的各种化学反应受到抑制,不会产生非酶褐变和维生素损失,可获得色泽正、风味好、品质优良的果汁,是目前最好的一种果汁浓缩工艺。
(3)反渗透浓缩
反渗透浓缩是在常温下选择性地从溶液中排除水分的工艺。其关键取决于半透膜的选择性和排除水分的渗透速度。目前主要采用醋酸纤维膜和聚酰胺纤维膜。采用膜浓缩时,果汁浓度不易太高,常在25Brix左右,且一般最终只能浓缩到2.0~2.5倍。因此,渗透浓缩法只适用于在较低浓度下使用或是作为果汁的预浓缩工艺。
2)芳香物质的回收
芳香物质回收系统是各种真空浓缩果汁生产线的重要组成部分。在加热浓缩过程中,野果中部分典型的芳香成分随着水分的蒸发而溢出,从而使浓缩产品失去原有的风味。因此,有必要将这些芳香物质进行回收浓缩,再添加到果汁中。回收浓缩芳香物质时,可以在浓缩前将芳香成分分离回收,然后再加到浓缩果汁中,也可将浓缩时对蒸发出来的蒸汽进行分离回收,然后加入到果汁中。芳香物质的回收目的是尽可能多地回收芳香物质,但实际很难完全回收,通常能回收20%左右就很高了。