Technologie zpracování ovoce a zeleniny II

Transkript

J. Dobiáš: Technologie zpracování ovoce a zeleniny\II – provizorní učební text
Sylabus textů k přednáškám
z předmětu
Technologie zpracování
ovoce a zeleniny II
Doc. Ing. Jaroslav Dobiáš, CSc.
Provizorní učební text
V Praze 2004
1
TZOZ II - 2004/01
Obsah
5. Rozmělněné výrobky
5.1 Použití hydrokoloidů v potravinářském průmyslu
5.1.1 Klasifikace potravinářských hydrokoloidů:
5.1.2 Základní fyzikální vlastnosti hydrokoloidů
5.1.3 Použití hydrokoloidů při zpracování ovoce a zeleniny
5.2 Výroba rozmělněných ovocných polotovarů – protlaků
5.3 Princip tvorby pektinového rosolu
5.3.1.Výskyt a výroba pektinu :
5.3.2.Chemie pektinu
5.3.3. Tvorba rosolu :
5.4 Výroba ovocných pomazánek
5.4.1 Výroba klasických ovocných pomazánek s vysokým obsahem
cukru
5.4.2 Výroba ovocných pomazánek se sníženým obsahem cukrů
5.5 Výroba povidel
5.6 Výroba rajčatového protlaku
5.6.1. Typy odparek používané v potravinářském průmyslu
5.6.2 Výroba rajčatového protlaku
5.7 Výroba rajčatového kečupu
5.8 Výroba špenátového protlaku
6. Macerované ovoce a zelenina
7. Výroba lisovaných, čiřených šťáv, nealko nápoje
7.1 Obecné aspekty
7.2 Technologický postup
7.2.1 Pektolýza drti
7.2.2 Lisování
7.3 Výroba konzumních sirupů
7.4. Výroba nealko nápojů
8. Výroba šťávních koncentrátů
8.1 Systém pektolytických enzymů
8.2 Membránové procesy
8.3 Čiření šťáv
8.3.1 Pektolýza
8.3.2 Vysrážení kalů
8.3.3 Separace uvolněných kalů
9. Speciální výroby
9.1. Výroba pektinu
9.2 Výroba hořčice
9.3 Výroba ovocných vín
9.4 Základy výroby révového vína
10. Hygiena a sanitace
11. Základy systému kritických bodů (HACCP)
TZOZ II - 2004/01
2
5. Rozmělněné výrobky
5.1 Použití hydrokoloidů v potravinářském průmyslu
Definice:
Hydrokoloidy jsou polymerní látky rozpustné nebo dispergovatelné ve vodě za
vzniku koloidních systémů. V potravinářském průmyslu se používají zejména
pro ovlivnění funkčních vlastností potravin, především jejich struktury a textury.
Jsou charakteristické zahušťujícím nebo až rosolotvorným účinkem, dále se
využívají i jejich emulgační, stabilizační, resp. filmotvorné schopnosti.
Označení
•
pro hydrokoloidy se v anglosasské literatuře používá termín „gums“,
•
polymery nerozpustné ve vodě označovány jako „resins“.
Význam hydrokoloidů
•
průmyslová produkce klasických potravin,
•
vývoj potravinářských výrobků s netradičními vlastnostmi.
Z praktického hlediska významné
Pro každý konkrétní účel lze v literatuře nalézt doporučení na celou řadu
hydrokoloidů. Je však si třeba uvědomit velké rozdíly ve vlastnostech
jednotlivých činidel a z toho plynoucí problémy s jejich náhradou, resp.
vzájemnou zastupitelností. Při použití každého z nich se totiž finální výrobek
může vlastnostmi dosti podstatně lišit. Například ovocná pomazánka na bázi
vysokoesterifikovaného pektinu bude mít zcela jiný charakter než pomazánka na
bázi alginátu, i když výchozí surovina, pH, obsah rozpustné sušiny a další
parametry obou výrobků budou stejné.
Rosol se může zdát nevhodný příklad, textura rosolu se snadno může značně
lišit. Podobná situace ale nastává i při používání hydrokoloidů jako stabilizátorů,
zahušťovadel atd. Zdánlivě se může zdát pro daný výrobek nepodstatné čím je
zahuštěn, ale záměna použitého hydrokoloidu může způsobit:
3
TZOZ II - 2004/01
•
rozdílné rheologické chování během technologického procesu
v důsledku nestejné reakce na změny technologických podmínek
(různá odezva na změny teploty, vodní aktivity, hodnoty pH atd.),
•
změny ve způsobu technologického zpracování tak mohou vyžadovat
i změnu typu použitého hydrokoloidu,
•
ovlivnění organoleptických vlastností neboť preparáty i když z tohoto
pohledu neutrální, mohou nestejně působit na aroma, chuť atd.
Kromě toho, že řada hydrokoloidů je doporučována pro stejný účel, platí
naopak, preparáty daného hydrokoloidu se vyskytují v řadě modifikací, úprav pro
určitý způsob použití, které opět není možné zaměňovat. Jako příklad stačí uvést
rozdíly mezi rychle a pomalu tuhnoucími preparáty pektinu, kdy pouze rozdíl ve
stupni esterifikace o 10-15 % při ostatních charakteristikách podobných (RM,
atd.) má za následek zásadně odlišné požadavky na podmínky výroby ovocných
pomazánek. Preparáty tedy nelze svévolně zaměňovat. Z uvedeného vyplývají
dva důležité závěry:
•
pro většinu potravinářských aplikací není možné tvrdit, že některý
hydrokoloid je obecně nejlepší. Vhodnost závisí na řadě faktorů
včetně složení výrobku, typu použité technologie atd.,
•
při návrhu technologie výroby je třeba mít konkrétní představu o
použitém preparátu. Náhrady jednoho typu koloidu druhým často
vyžadují i zásahy do uspořádání vlastní linky.
5.1.1 Klasifikace potravinářských hydrokoloidů:
Přirozené hydrokoloidy:
•
•
extrakty ze dřeva stromů nebo z jejich výronů:
o
arabská guma,
o
tragant,
o
guma karaya,
o
guma ghatti,
o
modřínový hydrokoloid a další.
extrakty ze semen nebo kořenů rostlin:
TZOZ II - 2004/01
4
o
guarová guma,
o
guma ze svatojánského chleba (karobová guma, locust beam
gum – přečištěný endosperm semen stromu Rohovník obecný),
•
o
hydrokoloid ze semen rostlin rodu psyllium,
o
hydrokoloid ze semen kdoule.
extrakty z mořských řas:
o
agar (D-galaktóza, 3,6 anhydro-L-galaktóza),
o
alginát (D manuronová a D guluronová kyselina),
o
karagenan (D-galaktosa, 3,6 anhydro-L-galaktóza, + jejich
sulfáty),
o
•
furcellaran (analogie karagenanu, méně sulfátů) a další.
ostatní:
o
pektin,
o
želatina (typ A – pI = 7-9, typ B – pI = 4,7-5,1),
o
škrob,
o
bílkoviny (vaječné, mléčné, sojové a další).
Modifikované hydrokoloidy (přísnější hygienická omezení)
•
•
deriváty celulózy:
o
karboxymetylcelulóza,
o
metylcelulóza,
o
hydroxypropylmetylcelulóza a další ethery,
o
krystalická celulóza a další.
deriváty škrobu:
o
modifikované škroby:

chemicky modifikované (odbourané š., oxidované š., estery
a ethery š., zesítěné š.),

o
fyzikálně modifikované (tepelně modifikované š.).
mikrobiální hydrokoloidy:

dextran (Leukonostoc),

xantan (Xanthomonas campestris),

pullan,
5
TZOZ II - 2004/01

•
gellan a další.
ostatní:
o
nízkoesterifikovaný pektin včetně amidovaného,
o
propylenglykolalginát,
o
karboxymetyl derivát karobové gumy,
o
karboxymetyl derivát gumy za svatojánského chleba a další.
Syntetické polymery:
•
vinylové polymery,
•
polyvinylpyrolidon,
•
polyvinylalkohol,
•
akrylové polymery,
•
polyakrylová kyselina,
•
polyakrylamid,
•
polyetylenoxid a další.
5.1.2 Základní fyzikální vlastnosti hydrokoloidů
Dispergovatelnost ve vodě
•
obecně nesnadná, lze usnadnit:
o
dnes prakticky výhradně aplikací mixeru (Ultra)Turax – (20 000
otáček.min-1),
o
pomalým rozpouštěním,
o
rozmícháním v další suché ingredienci (cukr),
o
hydrokoloidy rozpustné v horké vodě nejprve ovlhčit ve vodě
chladné,
o
aplikací činidel zpomalujících rozpouštění (ethanol),
o
pro aplikaci v praxi vždy postupovat podle pokynů výrobce.
Rozpustnost potravinářských hydrokoloidů
•
velmi malá rozpustnost v organických rozpouštědlech (základ
výroby),
TZOZ II - 2004/01
6
•
aplikace v koncentracích 1-2 % (< 5 %),
•
různá rozpustnost ve studené vodě:
o
dobrá – alginát, CMC, modřínová guma,
o
horší – tragant, karobová guma,
o
nerozpustný – agar,
o
anomální – methylcelulóza.
Tvorba rosolů
•
malý počet hydrokoloidů má tuto schopnost,
•
želatina, pektin, škrob, alginát, karagenan, furcellaran, agar,
•
rozdílné vlastnosti rosolů.
Hydrokoloidy jako stabilizátory disperzí
•
emulgátory, stabilizátory emulzí (dresinky, vylehčené majonézy,
hořčice), stabilizátory zákalu (rajčatový protlak, kečupy, kalné
nápoje),
•
působí jako pomocné emulgátory,
•
účinné především na emulze typu olej ve vodě.
Stabilita roztoků
•
různá, závisí na pH, iontové síle prostředí a dalších vlivech,
•
odolnost vůči mikroorganismům obecně malá ⇒ konzervace.
Viskozita – viz tabulka dále
Výběr hydrokoloidu
•
závisí na technologických podmínkách v provozu,
•
vliv chemických a fyzikálně-chemických vlastností hydrokoloidu
(komplexní účinky na strukturu pokrmu),
•
obecně neexistuje pro dané použití nejlepší hydrokoloid,
•
v zavedené výrobě změna hydrokoloidu problematická (není možná
pouhá záměna podle přehledu vlastností).
7
TZOZ II - 2004/01
Viskozity vodných roztoků běžných hydrokoloidů v cP
Koncentrace
Agar
Karagen
Alginát Na Furcellaran
(%)
0,5
1,0
4
guma
guma
guma
20
1389
57
214
59
3025
1114
25060
397
2,5
850
3760
8300
3,0
4,0
Arabská
86
1102
25
Guarová
24
1,5
2,0
Karobová
400
5,0
4411
29400
8260
111150
25356
39660
39660
302500
121000
510000
51425
6,0
7
121000
10,0
17
20,0
41
30,0
200
35,0
425
40,0
936
50,0
4163
Viskozity vodných roztoků běžných hydrokoloidů v cP
Koncentrace
Traganth
(%)
Guma
CMC
Methyl-
Hydroxy-
karaya
Na sůl
celulóza
propylcelulóza
0,5
Xanthan
Modřínová
guma
28
1,0
54
3000
69
8
40
1000
906
8500
1160
25
5000
4000
30000
1,5
2,0
2,5
2840
3,0
10605
20000
5330
65
4,0
44257
30000
34400
150
5,0
111000
45000
115500
400
6,0
183500
10,0
3
20,0
9
30,0
14
40,0
41
TZOZ II - 2004/01
8
5.1.3 Použití hydrokoloidů při zpracování ovoce a zeleniny
Ovocné pomazánky
•
tradiční výrobek rosolovité konzistence.
Výroba kašovitých produktů
•
využití emulgační a stabilizační schopnosti hydrokoloidů,
•
funkce podmíněna zvýšením viskozity vodných roztoků.
Dřeňové nápoje
•
tekuté ovoce a zelenina,
•
nektary,
•
džusy.
Čiřené nápoje
•
pozor na obnovení funkce ochranného hydrokoloidu,
•
obnova vjemu plnosti chuti (dia-nápoje, nápoje z trestí),
•
doporučovány - arabská guma, algináty, karboxymetylcelulóza, atd.
Sušené šťávy - funkce hydrokoloidů
•
urychlení sušení,
•
zachycení aroma během sušení,
•
urychlení rehydratace a rozpouštění,
•
stabilizace disperze po rozpuštění,
•
při sušení v napěněné vrstvě stabilizace pěny.
Závěr
•
v současnosti intensivní vývoj nových hydrokoloidů a jejich aplikací,
•
perspektivy:
o
mikrobiální polysacharidy,
o
kombinace hydrokoloidů.
5.2 Výroba rozmělněných ovocných polotovarů – protlaků
Rozmělněné ovocné materiály se používají jako:
•
polotovary k další výrobě, zejména přípravě ovocných pomazánek.
9
TZOZ II - 2004/01
•
Klasifikace dle vyhlášky 332/1997 Sb.:
o ovocná dužnina (pulpa) - jedlá část ovoce, podle potřeby bez kůry,
slupky, jader, pecek a jádřinců, která je tvořena ovocem celým,
nebo hrubě nakrájeným nebo rozdrceným, ale která nebyla
rozmělněna na dřeň,
o ovocná dřeň - potravina získaná pasírováním jedlých částí ovoce
podle potřeby zbaveného kůry, slupek, jader, pecek, která byla
rozmělněna na dřeň propasírováním nebo obdobným procesem
o
ovocný protlak - potravina řídké až kašovité konzistence
vyrobená z jedlé části ovoce (bez kůry, slupky, jader, pecek,
jádřinců)
propasírováním
s případným
přidáním
nebo
cukru
obdobným
nebo
procesem,
náhradního
sladidla,
konzervovaná snížením obsahu vody, sterilací nebo přidáním
konzervačního prostředku, případně kombinací uvedených
způsobů,
•
Tradiční klasifikace (dle Kyzlinka):
o
dužnina - hrubě rozmělněné ovoce, tj. kusovitost je zachována,
zalité roztokem konzervovadla,
o
měl či pulpa - hrubě rozmělněné povařené ovoce, tj. kusovitost je
zachována, obvykle chemicky konzervováno,
o
protlak či dřeň - povařené a pasírované ovoce, chemicky
konzervované,
o
pozor!!!!! na záměnu pojmů, neboť klasifikace dnes už mnohdy
nedodržována. Běžná jiná označení, např. (dle dr. Kysely):

dužnina
–
ovoce
bez
nestravitelných
částí
(před
zakonzervováním, ale i zmrazované),

pulpa – chemicky konzervované ovoce bez ohledu na
tepelné opracování,

protlak – protlačené tepelně opracované, konzervace
libovolná (jahody se pasírují nepovařené),

TZOZ II - 2004/01
dřeň – odpad z pasírky.
10
•
konzumní výrobky:
o
mírně slazený protlak (pyré) sterilovaný teplem (dětská výživa)
nebo zmrazovaný.
Výroba ovocných protlaků - polotovarů
Důvody pro výrobu:
•
umožňují rozložit výrobu ovocných pomazánek po celý rok,
•
výhody:
o
jakost hotového zboží netrpí příliš dlouhým skladováním,
o
v hotových výrobcích by ležel zbytečně dlouho nezhodnocující
se kapitál,
o
totéž v zásobách surovin, zejména podstatné snížení zásob cukru,
o
potřebný objem zboží lze realizovat s mnohem menším strojním
vybavením,
o
lepší využití pracovních sil.
Surovina - ovoce
•
obecně neúplně zralé, ale vyspělé do konečné velikosti tak, aby:
o
co nejvyšší obsah pektinů,
o
zdravá původní barva,
o
výrazné aroma (pro úplné zachování by musela být realizována
výroba z čerstvého ovoce).
Stručný postup výroby
•
problémy výroby v této kapitole budou vysvětleny za použití
terminologie dle Kyzlinka, neboť nejdůsledněji odlišuje typy
polotovarů podle způsobu zpracování
•
přípravné operace, hrubá desintegrace (podrcení),
•
dvě možnosti:
o
zalití konzervačním roztokem za studena ⇒ hotový polotovar
dužnina,
11
TZOZ II - 2004/01
o
ovoce se upaří či rozvaří, aby úplně změklo a inaktivovaly se
enzymy ⇒ měl (pulpa) nebo protlak (dřeň):
•

měl (pulpa) - ovoce kusovité,

protlak (dřeň) - materiál se protře síty.
konzervace:
o
chemická,
o
sterilací záhřevem,
o
zmrazením,
o
sušením.
Podrobný postup
Předběžné operace
•
obdoba výroby kompotů,
•
odpeckování jen u ovoce, které nebude pasírováno, někdy problémy
se švestkami,
•
někdy odstraňování jadřinců,
•
jinak většinou odstranění pevných nepoživatelných částí až v pasírce.
Konzervace nerozvařovaného ovoce jako polotovaru - dužnina
•
zalití konzervačním roztokem,
•
nejspolehlivěji roztok kyseliny siřičité, tak aby výsledek 0,125 % SO2,
•
ovoce má být úplně zatopeno ⇒ průměrně 1 díl roztoku na 3 díly
ovoce,
•
zvýšení obsahu vody oproti ovoci cca o 25 %, větší zředění svědčí o
zbytečném zřeďování,
•
výhodou ⇒ jednoduchost
•
nevýhody:
o
nespolehlivá inaktivace enzymů pouze použitým konzervačním
činidlem,
o
TZOZ II - 2004/01
oxidace omezeny významně, je li použit roztok SO2,
12
o
pektolytické enzymy inaktivovány pouze částečně ⇒ ovoce
měkne v důsledku rozkladu pektinů, ztráty pektinu využitelného
při budoucím rosolování,
o
proteolytické enzymy – nespolehlivá inaktivace,
o
angrešt a rybíz – bez povaření přílišné tvrdnutí slupek v SO2 opačný, koagulační účinek SO2
Pováření, resp. rozváření ovoce
•
vyprané a vytříděné ovoce se povaří obvykle za menšího přídavku
vody,
•
předností spolehlivá inaktivace enzymů (oxidáz i pektináz),
•
používaná zařízení:
o
duplikátorové kotle- objem 200 – 300 litrů, (viz dříve),
o
rozvářecí sudy:
o

otevřené, nerezové, sklápěcí sudy vytápěné přímou párou,

výška cca do 120 cm, ∅ cca 50 – 70 cm,

nevýhodou unikání páry do okolí.
uzavřené kotle s přímou párou a Glaserovým ventilem:

principem explosivní macerace ovoce,

dno nádoby s roštem a ventilem (∅ cca 10 cm),

vrtání ve ventilu dodává páře točivý pohyb ⇒ rozvářený
obsah kotle je míchán,

po ukončení rozváření uvolnění ventilu ⇒ explosivní
macerace.
o
tlakový rozvařeč:

kuželovitá nádoba (obdoba Hentzova lihovarského pařáku),

po naplnění utažení víka třmenem (obdoba tlakového
hrnce),

ve dnu několik trysek (obvykle 4), jimi vháněna pára,
13
TZOZ II - 2004/01

po vypuzení vzduchu se vaří za přetlaku cca 20-50 kPa ⇒
tlak větší v porovnání s předchozím typem zařízení ⇒
rychlejší macerace,

po skončení varu explosivní uvolnění obsahu přes speciální
mřížku.
o
kontinuální povářecí systém Herborth:

kulatý, nízký, uzavřený válec s děrovaným mezidnem,

mezidno pohyblivé, otočné,

pevný stírač odstraňuje rozvařené ovoce,

ovoce se musí upařit během jedné otáčky (max. 12 min, u
tužšího ovoce nemusí stačit).
o
kontinuální cylindrický pařák:

válec vysoký cca 5 m,

zúžený spodní konec zakončený mřížkou,

nad mřížkou topný děrovaný prsten ⇒ vhánění ostré páry
do ovoce,

rozvařené ovoce protlačováno vahou vrstvy ovoce mřížkou
do prostoru mezi vnitřním a vnějším rozšířeným pláštěm
(sahá cca 1,5 m odspodu),

o
vrchní částí vnějšího pláště se odvádí měl
vertikální Herborthův rozvařeč (Nové Město nad Metují):

věž vysoká cca 5 m,

uvnitř systém šikmých roštů, po nichž ovoce postupně
klesá, je upařováno přímou párou a postupně i protlačováno
rošty.
o
kontinuální rozvařeče typu Thermobreak:

používány zejména na bobulové ovoce (N. Město nad
Metují),

horizontální válcové nádoby (průměr cca 30-50 cm, délka
cca 4 - 5 m) uvnitř opatřené šnekovým dopravníkem
TZOZ II - 2004/01
14
posunujícím materiál uvnitř z prostoru násypky k ústí před
pasírkou,

rychlost dopravy materiálů uvnitř regulovatelná variátorem

možno využít jak přímý tak nepřímý ohřev, v úvahu
přichází i jejich kombinace.

pro oddělení slupek a semen někdy na vstupu opatřen
šnekovým lisem.
o
kontinuální blanšéry, viz dříve, např. kapsový blanšér,
o
kontinuální tlakový rozvařeč, tlakový válec se šnekovým
dopravníkem a turnikety, podmínky: cca při 300 kPa přetlaku
páry po 2-3 minuty.
Zhodnocení způsobů rozváření:
•
spařování přímou párou:
o
základním problémem, který rozhodujícím způsobem ovlivňuje
rentabilitu výroby je nalezení optimálního kompromisu mezi co
nejvyšší výtěžností a současně se zvyšujícím ředěním ovocné
hmoty v důsledku stále většího množství páry v produktu
zkondenzované.
o
rozváření ovoce párou musí být šetrné ⇒ proudící pára bez
přetlaku,
o
•
jinak musí být spaření velmi krátké – explosivní.
nepřímé rozváření (bez přímého působení páry na ovocnou hmotu)
o
k některým druhům ovoce nutno přidávat vodu, neboť topné
plochy musí být ponořeny:

přídavek vody musí být přiměřený – protlaky se vykupují
podle sušiny,

místo vody lze v kotli ponechat zbytek předchozí rozvářky,

bez přídavku vody lze rozvářet:

jahody, maliny, rybíz, vinné hrozny,

sušina měli = sušině ovoce.
velmi malý přídavek vody vyžadují:
15
TZOZ II - 2004/01

brusinky, angrešt, švestky, meruňky, broskve, třešně,
bezinky,

vlhkost měli nebo protlaku může být o 10 – 15 %
vyšší než vlhkost ovoce.

o
se značným přídavkem vody se rozváří:

jablka, hrušky, fíky,

vlhkost o 20-30 % vyšší než u ovoce.
základním problémem kontinuálních, výkonných, nepřímých
rozvařečů jsou velké nároky na přesnost konstrukce vyplývající
z nutnosti dokonalého plynulého odstraňování zahřívané hmoty
z teplosměnné plochy tak, aby nedocházelo k jejímu připalování.
Tento požadavek činí podobná zařízení až neúnosně drahými.
Protírání, pasírování ovoce
•
pouze při přípravě protlaku,
•
u peckového ovoce někdy kombinováno ještě s vystěrači (odstraní
pecky před vlastním protřením),
•
•
protření má:
o
ovocnou hmotu (dokonale) macerovat,
o
odstranit nežádoucí částice.
protírá se zásadně ovoce rozvařené nebo upařené do měkka (dříve
někdy protírání i za syrova ⇒ zásadně nevhodné).
Protěračky, pasírky
•
různé typy typy:
•
o
horizontální protěračky,
o
vertikální protěračky,
o
vystěrače,
o
odstředivé pasírky.
princip pasírek:
o
TZOZ II - 2004/01
protření materiálu síty z nerezu,
16
o
průměr otvorů běžně 1-2 mm,
o
průměr otvoru < tloušťka plechu,
o
horizontální (ležaté, francouzské) pasírky:

síto tvaru válce vyztužené třemi kruhy, děrované na spodní
polovině,

někdy síto tvaru polovičního válce napnuté v pevném rámu
upnutém do bočnic pasírky,

síto nataženo na otočná křídla (obvykle 3-4), koncové lišty
3-4 mm od síta, šikmo upevněné, (dříve z gumy),

síto upevněno pevně do bočnic pasírky,

z vnějšku síto zakryto pláštěm,

otáčky lišt cca 500-600 ot.min-1,

plnící otvor na opačné straně než řemenice,

protlak nehomogenní, blíže plnění řidčí ⇒ materiál musí
do sběrné jímky, kde nutno důkladně promíchat,

výkon cca 500-2000 kg za hodinu,

někdy spojení několika (dvou až tří) pasírek nad sebe ⇒
zvýšení výtěžnosti.
o
vertikální (stojaté) pasírky:

síto vertikální,

otvory po celém obvodu síta,

síto ve vnějším plášti,

protírací lišty rotují kolem svislé osy,

odpady jsou vysouvány od spodu vzhůru k vyhazovacímu
otvoru, pro dosažení řádného vystření se brzdí volný výhoz
odpadů zarážkou.
o
vystírače:

speciální pasírky pro odstranění pecek z peckového ovoce,

vystírač horizontální – ležatá pasírka s většími otvory
v sítu,

průměr otvorů 7-9 mm,
17
TZOZ II - 2004/01

otáčky cca 300 min-1, pro švestky příliš velká
rychlost.

vystírač vertikální

široký válec s nálevkovitým dnem,

dno ze síta s otvory o průměru 8-9 mm,

nad dno do vzdálenosti 3 mm zasahují dva otáčející se
hřebeny,
o

otáčky cca 45 min-1,

nevýhodou diskontinuální funkce
odstředivé protěračky – viz výroba rajského protlaku.
Chlazení protlaků
•
obecně špatné podmínky pro sdílení tepla v kašovitých materiálech,
•
je velmi důležité, aby chlazení proběhlo rychle, jinak problémy
s kvalitou (Sládkovičovo),
•
způsoby:
o
válení sudů – zastaralé (pomalé, nepohodlné, špatné vmíchávání
konzervovadla, ztráty produktu velké atd.),
o
tepelné výměníky:

problémem velká viskozita ⇒ špatný přestup tepla,

nutný nucený pohyb chladnoucí hmoty,

dříve velké kádě (8 t) s měděným chladičem (hadem) a
míchadlem,

o
dnes spíše zařízení typu votátoru.
adiabatické chlazení:

princip - var materiálu v prostoru se sníženým tlakem (50,6
kPa ≈ 82 oC, 39,4 kPa ≈ 70 oC, 20,3 kPa ≈ 60 oC, 7,4 kPa ≈
40 oC),

TZOZ II - 2004/01
nutná kombinace s dochlazením chladícím mediem,
18

snaha zkrátit dobu maximálním využitím adiabatické fáze
⇒ docílit v zařízení co nejnižšího tlaku,

např. chlazení jablečného protlaku (1500 kg) – viz tabulka
před evakuací
po evakuaci
obsah extraktu
10,5 %
11,3 %
po vodním
dochlazení
11,3 %
teplota
98 oC
58 oC
36 oC
tlak
82 kPa
20 kPa
100 kPa
hmotnost
1500 kg
1395 kg
1395 kg
0
20 min
80 min
doba

výhody:

adiabatické chlazení velmi rychlé,

rychlé překročení nebezpečných teplot, ochrana
pektinů před zbytečným rozkladem,

tepelná energie materiálu využita k zahuštění,

možné
provést
na
nejběžnější
konzervárenské
aparatuře,

hygieničnost,

umožnění přesného vmíchání konzervačního činidla.
nevýhody:

odtah aroma,

diskontinualita,

malý výkon (malá kapacita odparek) pro veliké
provozy.
o
možnosti kombinace

např. Balaštík

plnění do sudů za horka do cca 1/3 objemu,

zbytek chladit asepticky a plnit pod horký protlak,
který stoupá a současně steriluje stěny sudu,

následně promícháním ochladit,
19
TZOZ II - 2004/01

patrně příliš pracný a obtížně kontrolovatelný postup.
Konzervace polotovarů
•
nutné pro stabilizaci polotovarů do vlastního zpracování,
•
snaha o maximální uchování pektinových látek,
•
každé skladování působí ztráty kvality (RM) ⇒ polotovary, zejména
bez předchozího zahřátí neskladovat příliš dlouho,
•
vyvarovat se nakvašení protlaků, proto průběžně kontrolovat stav
skladovaného materiálu.
•
způsoby konzervace protlaků
o
teplem:

aseptická výroba polotovarů ⇒ využití tepla dodávaného
při rozváření (skladování v tancích, balení do obalů „bagin-box“ nebo „bag-in-drum“)

sterilace v nádobách – málo používaná, problematický
ohřev i chlazení (sterilační jehly, plnění za horka a chlazení
cirkulací) ⇒ užívalo se zřídka, neobstálo v porovnání
s chemickou konzervací jak z hlediska nákladů tak kvality.
o
chemicky:

levné,

snadná aplikace, vmíchání samotného nebo rozpuštěného
konzervačního činidla, pozor na problémy s rovnoměrností
vmíchávání konzervačního činidla!!!!

dávky nutné co nejmenší, jinak problémy s obsahy
konzervovadel v hotových výrobcích

vhodná konzervační činidla:

TZOZ II - 2004/01
kyselina mravenčí:

dnes již v ČR nepovolená,

rozrušuje pektiny,

účinná jen v hodně kyselém prostředí (pH < 3),
20

za přístupu vzduchu a infekce po delší době
nespolehlivá.

kyselina benzoová:

dříve max. 0,2 %,

dnes povolena pouze v kombinaci s kyselinou
sorbovou do sumy 0,1 % pro pomazánky, které
nelze sterilovat nebo mají snížený obsah cukerné
sušiny, ve druhém případě může být i samotná
do koncentrace 0,05 %⇒ může pochopitelně
pocházet z polotovaru.

při sváření těká jen ve velmi malém množství ⇒
polotovar se nesmí dále zahušťovat,

nebrání oxidaci ⇒ vhodná jen do materiálů
s inaktivovanými oxidázami, tj. zahřátých.

kyselina sorbová

parabeny

- max. 0,1 %,

methyl, ethyl, propyl (i sodné soli),

dnes povoleny omezeně,

účinné v koncentracích cca 0,1 %,

drahé.
oxid siřičitý

koncentrace do 0,15-0,2 % (ztráty ⇒ účinná
koncentrace cca 0,08-0,1 %),

dříve v ČSR do polotovaru přípustné do 0,1 %,
dnes není stanoveno, v pomazánkách podle typu
smí být nalezeno 0,02 % nebo 0,005 %,

pro polotovary technologicky nejvýhodnější a
proto také nejpoužívanější,

při sváření vyprchá až na nepatrný pevně vázaný
zbytek,
21
TZOZ II - 2004/01

účinně proniká rostlinnými pletivy ⇒ účinný při
nedokonalém promísení nebo pro nepovařené
ovoce,

blokuje činnost oxidáz,

nevýhody (zdravotní aspekty, ztráty aroma,
barviv, vitamínů, atak konzervového plechu),

odstranění vyvářením nebo oxidací (H2O2 – pro
polotovary Kyzlink odmítá),

rozrušení konzistence měkkých plodů (jahody
H2SO3 + Ca(HSO3)2),

aplikace
jako
roztoky
siřičitanů,
resp.
pyrosiřičitanů nebo plyn (sulfitér či šnekový
chlazený výměník s přívodem SO2– součást
dochlazování protlaku cca mezi 58 oC – 38 oC).

uložení chem. konzervovaného polotovaru:

dostatečně těsné nádoby v chladu (ne mráz),

nutnost občasné kontroly obsahu (možnost kvašení),
o
sušením vyjímečně, zejména v cizině (švestky, třešně, višně),
o
zmrazování

výborná jakost,

vyšší cenová náročnost,

zábrana
činnosti
enzymů
předvářením
nebo
zmrazováním v cukerném sirupu (musí ztuhnout)
Příklady výpočtu množství konzervovadla při chemické konzervaci polotovarů
Oxid siřičitý & spol. (kys. siřičitá, siřičitany)
Je nutno uskladnit 80 m3 ovocné dřeně jako polotovaro pro výrobu marmelády. Dřeň má být
zakonzervována 0,14 % oxidu siřičitého. Máte k dispozici 6% roztok kyseliny siřičité.
Musíme přepočítat koncentraci konzervovadla na koncentraci požadované látky = přímá úměra:
pokud H2SO3 o M = 82 g/mol tvoří
6 % roztoku
o M = 64 g/mol tvoří
x % roztoku
pak
SO2
x = 6.· 82 / 64 = 4,68 % roztok SO2 k dispozici
Směšovacím pravidlem:
TZOZ II - 2004/01
22
obsah SO2
obsah SO2
ve dřeni
+
v roztoku
+
c2.· V2.
c1.· .V1.
0
+
4,68.· V2
3
V2 = 2,46 m roztoku kys. siřičité
=
=
=
obsah SO2
v konzerv. polot.
c3.· (.V1.+ V2 )
0,14.· ( 80 + V2 )
K zakonzervování 80 m3 dřeně použijeme 2,46 m3 roztoku kys. siřičité o konc. 6 %.
Kyselina benzoová, benzoan sodný
Ovocná šťáva jako polotovar pro přípravu sirupu má obsahovat max. 0,26 % benzoanu sodného. Hotový
výrobek má obsahovat pouze 0,12 % benzoanu. Jaké maximální množství takto zakonzervovaného
polotovaru můžete použít pro přípravu 1 t sirupu?
Jednoduchá nepřímá úměra:
0,12% sťávy by šlo použít až 1000 kg
0,26% sťávy lze použít pouze x kg
x = 1000.· 0,12 / 0,26 = 461,5 kg
Kyselina mravenčí
Pro konzervaci ovocné šťávy kyselinou mravenčí se používá 80% roztok. Polotovar pro výrobu sirupu
může obsahovat max. 0,35 % HCOOH a v hotovém výrobku je povolen obsah 0,15 % HCOOH. Jak
zakonzervujete 1 t polotovaru? Jaké minimální množství lze z tohoto množství připravit?
obsah HCOOH
obsah HCOOH
obsah HCOOH
ve šťávě
+
v roztoku
=
v konzerv. polot.
x1.· .m1. +
x2.· m2.
=
x3.· .m3
=
0,35.· 1000
0
+
80.· m2
m2 = 4,37 kg 80% roztoku HCOOH
m1 = 1000 - 4,37 = 995,63 kg šťávy
Dopočet na zředění na 0,15 % HCOOH:
máme-li 1000 kg 0,35% šťávy
můžeme mít x kg 0,15% šťávy
x = 2334 kg
K zakonzervování 1000 kg polotovaru použijeme 4,37 kg 80% roztoku HCOOH a 995,63 kg šťávy.
Takto zakonzervovaný polotovar můžeme naředit na 2334 kg.
Kyselina sorbová, sorban sodný
Pro výrobu limonády je povolen přídavek sorbanu 40 g/hl. Připravte 1000 m3 limonády, máte-li k
dispozici 50% sorban.
Nejprve je třeba "zhomogenizovat" jednotky

Povolená koncentrace sorbanu v limonádě
= 40 g/hl = 40 g / 100 l ≅ 0,04 kg / 100 kg = 0,04 %

Hmotnost limonády:
1 l ≅ 1 kg
⇒
1000 m3 ≅ 106 kg
Další postup jako u předchozího příkladu.
K přípravě 1000 m3 limonády použijeme 999,2 m3 roztoku všech ostatních potřebných složek, které
zakonzervujeme 800 kg 50% roztoku sorbanu.
23
TZOZ II - 2004/01
TZOZ II - 2004/01
24
25
TZOZ II - 2004/01
5.3 Princip tvorby pektinového rosolu
5.3.1.Výskyt a výroba pektinu :
Výskyt pektinu v přírodě
Pektin je přírodní polysacharid. Jako všeobecně používaný rosolotvorný a
stabilizační prostředek je v současnosti neopomenutelnou složkou velkého
množství výrobků potravinářského, farmaceutického a kosmetického průmyslu.
Pektin se vyskytuje v přírodě jako součást rostlinných těl všech
dvouděložných a většiny jednoděložných rostlin. Je součástí složité směsi
polysacharidů, které tvoří rostlinnou buněčnou stěnu. Ve formě protopektinu se
vyskytuje hlavně v tzv. střední buněčné lamele, tvoří jakýsi tmel, kterým jsou
jednotlivé buňky rostlinného těla drženy pohromadě. V průběhu zrání ovoce
dochází k postupnému enzymatickému odbourávání protopektinu, ovoce měkne.
Obsah pektinu v různých rostlinných materiálech je velmi různý, jak ukazuje
tabulka.
Tabulka - Obsah pektinu v různých rostlinných materiálech
materiál
obsah pektinu (% sušiny)
citrusové slupky
10-35
okvětní lůžka slunečnic
15-25
řepné řízky
10-20
jablečné výlisky
10-15
jablečné slupky
19-20
fazole
6-9
hrozny
6,9
trávy
2,0-6,5
cibule
4,8
brambory
2,0
černý rybíz
1,5
meruňky
1,1
jahody
0,6
višně
0,4
_______________________________________________________
Suroviny pro výrobu
Jak ukazuje tabulka, kolísá obsah pektinu v různých materiálech velmi
výrazně. Pro průmyslovou výrobu pektinu se používají vzhledem k obsahu
TZOZ II - 2004/01
26
pektinu, ceně a možnostem zpracování hlavně sušené jablečné výlisky a
citrusové slupky.
Obě suroviny jsou sušeným odpadem při výrobě ovocného (jablečného nebo
citrusového) koncentrátu.
Citrusový pektin a jablečný pektin se od sebe liší barvou a některými dalšími
vlastnostmi, v potravinářském průmyslu se však používají stejně.
Výroba pektinu – viz kapitola 9.1.
5.3.2.Chemie pektinu :
Chemické složení
Pektin je převážně lineární polysacharid. Pektinový řetězec se skládá z
několika set až z jednoho tisíce jednotek, molekulová hmota je přibližně 50 000 150 000. Hlavními stavebními kameny pektinové molekuly jsou molekuly
kyseliny D-galakturonové, spojené mezi sebou 1→4 glykosidickou vazbou. V
tomto hlavním řetězci se vždy po určitém úseku vyskytují molekuly rhamnosy,
zabudované do hlavního řetězce přes uhlík 1 a 2. K rhamnose jsou často vazbou
1→4 připojeny boční řetězce, které jsou tvořeny neutrálními cukry, zejména
arabinosou a galaktosou (arabany a arabinogalaktany), v menším množství
xylosou glukosou a manosou. Obsah neutrálních cukrů se pohybuje cca mezi 4 %
až 16 %. Hydroxylové skupiny na uhlících C2 a C3 v molekulách kyseliny
galakturonové v hlavním řetězci mohou být acylovány, stupeň acetylace pektinů
z různých rostlinných pletiv se může významně lišit (viz tabulka), přičemž
obecně vyšší obsah acetylových skupin nepříznivě ovlivňuje rosolotvorné
vlastnosti pektinu. Některé jednotky arabinosy v postranních řetězcích řepného
pektinu obsahují ferulovou kyselinu.
Kyselina polygalakturonová je částečně esterifikována methanolem. Poměr
mezi esterifikovanými jednotkami a celkovým počtem jednotek kyseliny
galakturonové v řetězci se nazývá stupeň esterifikace. Tento poměr má
významný vliv na vlastnosti pektinu, hlavně na rozpustnost a schopnost vytvářet
rosoly.
27
TZOZ II - 2004/01
Tabulka Obsah acetylových skupiny v pektinech různých rostlinných materiálů
materiál
obsah acetylů v % (w/w)
jablka, citrusy, višně
< 0,2
jahody
1,4
okvětní lůžka slunečnic
2,0
broskve, hrušky
3–4
cukrová řepa
2,5 – 6
_________________________________________________
Průmyslovou extrakcí přírodního materiálu můžeme získat pektin se stupněm
esterifikace asi 75 %. Pektiny se stupněm esterifikace 20 - 70 % se získávají
kontrolovanou deesterifikací během výrobního procesu. Pektiny se stupněm
esterifikace vyšším než 50 % se označují jako vysokoesterifikované, pektiny se
stupněm esterifikace nižším než 50 % se nazývají nízkoesterifikované. Toto
dělení není pouze formální, pektiny obou skupin vytvářejí rosoly zcela
rozdílnými mechanismy.
Vysokoesterifikované pektiny se podle stupně esterifikace různě chovají při
aplikaci. Rozdíl je hlavně v teplotě, při které jsou schopny vytvářet rosoly, a v
rychlosti, jakou při dané teplotě rosolování probíhá. Hovoříme o rychle, středně
rychle a pomalu rosolujících pektinech.
Obecné vlastnosti pektinů
Fyzikální vlastnosti:
Pektin je světle béžový až světle hnědý prášek, barva závisí na použité
surovině a výrobním postupu. Obecně jsou jablečné pektiny tmavší než pektiny
citrusové.
Měrná hmotnost komerčních vysokoesterifikovaných pektinů je cca
0,70 g.cm3, prášek obsahuje 99 % částic menších než 0,25 mm. Při relativní
vlhkosti vzduchu 50 % má pektinový prášek vlhkost 9 %, při relativní vlhkosti
vzduchu 70 % má pektinový prášek vlhkost 12 %. Uvedená čísla platí pro pektin
standardizovaný pomocí sacharosy. Pektin standardizovaný dextrózou má při
stejné skladovací vlhkosti vlastní vlhkost vyšší.
TZOZ II - 2004/01
28
Stabilita práškového pektinu:
Práškový pektin o vlhkosti 9 - 10 %, pokud je skladován při pokojové teplotě,
ztrácí za rok cca 5 % své rosolotvorné schopnosti. Vysokoesterifikované pektiny
kromě toho pomalu deesterifikují, čímž se mění jejich chování při tvorbě rosolu.
Degradace pektinu se zvýší 2x - 3x, pokud se teplota skladování zvýší na 30 oC
nebo pokud se zvýší vlhkost pektinu nad 12%. Nízkoesterifikované pektiny jsou
při skladování k deesterifikaci méně náchylné, ale jsou více ohroženy
hydrolytickou degradací.
Rozpustnost:
Pektiny jsou obecně rozpustné ve vodě a nerozpustné v organických
rozpouštědlech. Toho se využívá při výrobě pektinů, kdy se pektin získává z
vodného roztoku po extrakci srážením organickým rozpouštědlem (etanol,
metanol, isopropanol).
Pektin vytváří s vodou viskózní neprůhledný koloidní roztok. Podle typu
pektinu lze připravit až 10% roztok, běžně se však pracuje s koncentracemi max.
3 - 6 %.Dokonalé rozpuštění pektinu je základní podmínka pro správné použití
pektinu při jakékoliv aplikaci. Rozpouštění pektinu ve vodě však není
jednoduché. Pektin má silnou tendenci k tvoření klků, které pak prudce zhoršují
technologickou použitelnost roztoku. Rozpustnost pektinu se zhoršuje s
rostoucím obsahem cukerné sušiny v roztoku, proto se doporučuje rozpouštět
pektiny ve vodných roztocích, jejichž obsah rozpustné sušiny nepřekračuje 20 %.
Na rozpustnost pektinu má vliv postup při výrobě pektinu, hlavně způsob sušení.
Viskozita:
Pektinové roztoky mají ve srovnání s ostatními rostlinnými polysacharidy
nižší viskozitu, pektin má proto poněkud omezenou použitelnost jako
zahušťovadlo. Viskozita pektinových roztoků závisí na molekulové váze pektinu,
stupni esterifikace, přítomnosti elektrolytů, na pH a koncentraci. Viskozita je
přímo úměrně závislá na délce řetězce pektinu a na jeho koncentraci v roztoku.
Ionty vápníku a ostatní
polyvalentní
29
ionty viskozitu pektinových roztoků
TZOZ II - 2004/01
zvyšují. U vysokoesterifikovaných pektinů viskozita s rostoucím pH roste až po
pH 4,0 – 5,0. S klesajícím stupněm esterifikace viskozita klesá.
Stabilita roztoků:
V roztoku jsou pektiny mnohem více ohroženy degradací než v práškovém
stavu. Přítomnost cukrů v roztoku do určité míry pektiny chrání, zvyšující se
teplota naopak degradaci urychluje. Obecně nejvyšší stabilitu vykazují roztoky
při pH =3,5 – 4,0. Při pH nižším než uvedený interval a vyšší teplotě dochází k
hydrolýze glykosidických vazeb (a tím ke ztrátě rosolotvorné mohutnosti) a k
deesterifikaci pektinu, při snížení teploty je významná jen deesterifikace. Při
vyšším pH (5 - 6) je pektinový roztok stabilní pouze při pokojové teplotě.
Zvýšení teploty vede okamžitě k tzv. beta eliminaci - velmi rychlému štěpení
pektinového řetězce, poklesu viskozity a rosolotvorných schopností pektinu. V
alkalickém prostředí (pH = 10) dochází i při pokojové teplotě k velmi rychlé
deesterifikaci pektinu.
Při teplotě 80 oC a pH 3,4 dochází po dvou hodinách zahřívání ke ztrátě
rosolotvorné mohutnosti o 10 - 15 oSAG. Při teplotě 100 oC a stejném pH
dochází ke stejné ztrátě již za 20 minut. Částečnou ochranou proti rozkladu
pektinu je přítomnost cukru.
Potravinářské aplikace pektinu založeny na:
• schopnosti tvořit rosoly – viz dále,
• schopnosti tvořit komplexy s bílkovinami ⇒ ochrana bílkovin před
koagulací,
• stabilitě v kyselém prostředí ⇒ vhodnost pro použití v ovocných a
fermentovaných prostředích,
• viskozita ⇒ LM pektiny, viskozita záleží na obsahu Ca v roztoku.
5.3.3. Tvorba rosolu :
Pektiny jsou schopny za určitých podmínek tvořit stabilní pevné rosoly. Této
jejich schopnosti se využívá v potravinářském průmyslu. Pektiny se podle stupně
esterifikace rozdělují na nízko a vysoko esterifikované. Obě skupiny se od sebe
TZOZ II - 2004/01
30
liší mechanismem tvorby rosolu. Vysokoesterifikované pektiny vytvářejí rosoly s
obsahem cukerné sušiny 50 a více %. Při nižší cukerné sušině nerosolují.
Nízkoesterifikované pektiny mohou vytvářet i tzv. nízkocukerné rosoly, (30 i
méně % cukerné sušiny) potřebují však ke svému rosolování ionty vícemocných
kovů, uplatňují se zejména ionty Ca2+.
Vysokoesterifikované pektiny:
Pektin je nejběžnějším, tradičním hydrokoloidem používaným při výrobě ovocných
pomazánek. Jeho výhody pro tato použití jsou dána těmito vlastnostmi:
•
snadné uvolňování ovocného aroma,
•
dobrá stabilita v kyselém prostředí.
Pektinový rosol je vlastně přechodným stavem mezi kapalným a pevným stavem. Při
jeho tvorbě dochází k zesíťování bez dislokace makromolekul, jakémusi neúplnému
vysrážení. Vzniká trojrozměrná struktura vzájemně pospojovaných makromolekul
rosolotvorného činidla (pektinu) prostoupená prostředím, tj. prostorová síť tvořená
pektinovými molekulami, ve které je zadržena voda, nebo přesněji cukerný roztok,
stejně jako udržuje vodu ve svých pórech nasáklá houba. Pektinové molekuly jsou v této
síti k sobě poutány vodíkovými můstky mezi jednotlivými hydroxylovými skupinami.
Jsou-li pektinové molekuly rozpuštěny v roztoku, jsou stabilizovány, tj. vzájemnému
pospojování je bráněno, jejich hydratačním obalem a elektrickým nábojem.
Základním
předpokladem
tvorby
rosolu
je
maximální
délka
pektinové
makromolekuly. Proto při aplikaci třeba vždy preferovat prudší a kratší povaření ovocné
hmoty nejlépe ihned po rozmělnění, nejpozději před přidáním technického pektinu
(višně !!!), aby se
•
z protopektinů
pokud
možno
rychle
odštěpily
jen
velké
makromolekuly, které nebudou mít možnost dále se štěpit,
•
přidaný pektin neporušil hydrolýzou,
•
inaktivovaly se případně přítomné pektolytické enzymy (pektáza
višní, atd.), jejichž vlivem by jinak výrobek dodatečně zřidl.
Dnes se prakticky výhradně dodává pektin ve formě koncentrátů, tj.
pektinových preparátů. Dříve se většina produkce rosolovala přirozeně
přítomným pektinem. Kvalita pektinového koncentrátu se posuzuje podle stupně
31
TZOZ II - 2004/01
esterifikace a tzv. rosolotvorné mohutnosti. V současnosti se používají výhradně
práškové preparáty, dříve byly běžné i tekuté přípravky (Petoza).
Vysokoesterifikované pektiny (DE > 50 %)
Rosolotvorná mohutnost
•
definována jako počet hmotnostních dílů rozpustné sušiny (cukru),
který je schopen převést na rosol standardní pevnosti za optimálních
podmínek (65 % rfs, pH 2,1-2,5) jeden hmotnostní díl pektinového
preparátu. Běžně:
•
o
jablečný surový pektin: 150-210 oSAG,
o
citrusový surový pektin: 200-250 oSAG.
nejsou-li
optimální
podmínky
dodrženy
⇒
nutno
použít
přepočítávacích (opravných) faktorů,
•
dva základní typy stanovení RM:
o
v mezích elastické deformace (metoda dle Coxe-Highbyho),
o
mimo elastickou deformaci (metoda dle Tarr-Bakera, metoda
firmy Herbstreith),
o
porovnání obou metod obtížné.
Princip tvorby rosolu na bázi vysokoesterifikovaného pektinu
Před vytvořením rosolu je pektin ve šťávě ve formě koloidního roztoku,
obvykle do něho uveden varem při použití technického pektinu.Rozpuštěný
pektin stabilizován:
•
•
vodním obalem pektinových makromolekul:
o
dipóly vody vázány na hydroxylové skupiny,
o
viz teorie vázané vody –Základy konzervace potravin.
elektrickým nábojem disociovaných karboxylových skupin
o
pektin slabá kyselina ⇒ tvorba makromolekulárního aniontu,
o
odpuzování souhlasného náboje.
TZOZ II - 2004/01
32
Vliv hydratace pektinových molekul
Stoupá-li rozpustná sušina v prostředí, tj. stoupá obsah nížemolekulárních
látek schopných odnímat vodu v prostředí (sacharóza, glycerol, ethylalkohol, aj.),
je pektin částečně dehydratován ⇒ pektinové makromolekuly ztrácí vnější část
vodního obalu ⇒ mohou se sblížit ⇒ může vzniknout vazba
•
vazba má charakter vodíkových můstků,
•
spojení
prostřednictvím
hydratační
vody
(Kyzlink
uvádí
monomolekulární film ?),
•
přímá vazba by byla příliš pevná (⇒ srážení, synereze),
•
pro cukr účinné koncentrace nad 50 %.
Vliv náboje pektinové molekuly
Pro vytvoření pektinového rosolu nezbytné zčásti potlačit disociaci karboxylů.
Náboj molekul působí jejich odpuzování a ztěžuje vytvoření vazby. Potlačení
disociace obvykle:
•
zvýšením kyselosti prostředí,
•
vazbou polyvalentních iontů (Ca2+, Mg2+, atd.),
•
zřejmý i vliv stupně esterifikace.
Uvedené faktory se obvykle kombinují.
Podmínky tvorby pektinových rosolů při použití HM pektinů
Vysokoesterifikované pektiny jsou typické rosoly typu: cukr-kyseliny-pektin.
Základní faktory ovlivňující schopnost ovocného materiálu tvořit rosol jsou:
•
koncentrace pektinu – běžně pod 1 %,
•
stupeň esterifikace,
•
kyselost prostředí – (pH ovoce: 2,6 – citrony; 3,0 - rybíz; 3,2 - višně;
3,5 - většina; < 4,1 – hrušky, broskve).
Všechny uvedené faktory působí současně a účinky se doplňují ⇒ čím větší
jejich rozsah tím:
•
tužší rosol,
33
TZOZ II - 2004/01
•
rychlejší rosolování,
•
vyšší teplota tuhnutí rosolu.
Vysokoesterifikované pektiny rychle tuhnoucí
•
DE ≥ 70-72 %,
•
RS = Rapid Set,
•
někdy dělení velmi rychle želírující 72-75 % a rychle želírující 6672 %,
•
při běžných koncentracích pektinu a cukru stačí poměrně nízká
kyselost, maximální pevnost rosolu již při pH < 3,2, dostatečně účinný
ještě pro pH ≈ 3,4 – 3,5,
•
je-li prostředí kyselejší rosolují pektiny příliš rychle, resp. při
vysokých teplotách ⇒ problémy:
o
synereze rosolu,
o
tuhnutí během sváření pomazánek.
Vysokoesterifikované pektiny středně rychle tuhnoucí
•
DE ∈ (67,1 - 70 %),
•
MRS = Medium Rapid Set,
•
při běžných koncentracích pektinu a cukru maximální pevnost rosolu
při pH < 3,0.
•
dostatečně účinný ještě pro pH ≈ 3,3
Vysokoesterifikované pektiny pomalu tuhnoucí
•
DE = 63,1-67,0 %,
•
SS = Slow Set.
Vysokoesterifikované pektiny velmi pomalu tuhnoucí
•
DE = 58-63 %,
TZOZ II - 2004/01
34
•
XSS = Extra Slow Set,
•
dostatečná pevnost rosolu až při příliš nízkém pH (pod 2,7). Možné
korigovat zvýšením dávky pektinu a obsahem sušiny.
v praxi se již uplatňuje vliv Ca2+ iontů – viz dále.
•
pevnost rosolu
Vliv pH na pevnost rosolu
DE=72 %
80
75
70
65
60
55
50
DE=68 %
DE=65 %
DE=60 %
2,6
2,8
3
3,2
3,4
DE=54 %
3,6
pH
POZOR !!! - někdy možná i jiná dělení (RS pro DE = 66-72 %, MRS pro
DE = 62-65 % a SS pro DE = 54-62 %)
V praxi nikdy čistě cukerno-kyselá prostředí, nýbrž ovocné hmoty vždy
pufrovány vícemocnými ionty (zejména Ca2+ a Mg2+ - řádově bývají v ovocných
hmotách v koncentracích 0,1 %).
pevnost rosolu
Vliv Ca iontů na tvorbu rosolu
75
70
65
60
55
50
pH 3,3
pH 3,1
pH 2,8
pH 6,0
50
55
60
65
70
75
DE
35
TZOZ II - 2004/01
Vápenné ionty reagují volnými karboxyly a v důsledku tvorby iontové vazby (snad i
tvorby komplexu) dochází k eliminaci náboje molekuly. Důsledky:
•
DE > 70 % vliv Ca iontů se vůbec neprojeví,
•
DE ≈ 65 % - Ca ještě neovlivňuje ⇒ i v jeho přítomnosti rosolují
dostatečně jen při pH < 3,0,
•
DE ≈ 60 % - Ca již ovlivňuje, v prostředí s dostatečnou koncentrací
rosoluje při pH 3,1 výborně; při pH pod 3,3 dostatečně,
•
DE ≈ 55 % - rosoluje v prostředí s Ca ionty již v nekyselém prostředí,
•
při DE pod 55 % již třeba uvažovat citlivost pektinů k přídavkům Ca –
možnost vysrážení pektinů (viz. nízkoesterifikované pektiny).
Další faktory ovlivňující tvorbu rosolu z HM pektinu:
•
vliv teploty:
o
za vysoké teploty (dokud se hmota sváří) zůstávají molekuly
pektinu pohyblivé, nesvázané,
o
čím nižší teplota po svaření, tím rychlejší tuhnutí,
o
při příliš náhlém podchlazení může rosol tuhnout pomaleji, než
by se dalo očekávat (Kyzlink),
o
hmoty obsahující pektin nikdy zbytečně dlouho nezahřívat
(zvláště po přidání kyseliny), dochází k hydrolýze.
•
mechanické vlivy:
o
pektinový rosol musí tuhnout v klidu,
o
probíhá-li tuhnutí během rozlévání nebo je svařená hmota
vystavena vibracím během tuhnutí, rosol nemusí ztuhnout,
•
regulátory zpomalující tuhnutí:
o
pro vysoceesterifikované pektiny Na, resp. K soli organických
kyselin, zejména hydroxykyselin (citronan Na, vínan K,
jablečnany, atd.),
o
působí jako regulátory pH ⇒ pufrují prostředí, omezují kyselost,
o
současné ovlivnění pevnosti rosolu,
TZOZ II - 2004/01
36
o
u pektinů citlivých na přítomnost Ca iontů lze pro zpomalení
tuhnutí použít látky zpomalující uvolňování vápníku.
•
aplikace pektinu:
o
rozpouštění pektinu – viz dříve obecné charakteristiky
hydrokoloidů,
o
nebezpečí zbytečných prodlev při vyšších teplotách při
rozpouštění,
o
roztok pektinu snadno napadnutelný mikroby (plísněmi),
o
práškový pektin nutno rozpouštět vždy jen v prostředích
obsahujících podstatně méně cukru, než je rosolotvorná
koncentrace cukru (do 20 %),
o
z předchozího vyplývá, že hlavní podíl cukru se smí přidávat až
po rozpuštění pektinu (alespoň po přejití svářené hmoty varem).
Nízkoesterifikovaný pektin DE<50 %:
•
dva typy rosolů:
o
typ cukr-kyselina-pektin – viz dříve,
o
typ pektin-Ca ionty – typický pro LM pektiny – další výklad se
týká tohoto typu rosolu.
•
významné vlastnosti LM pektinového gelu:
o
termoreverzibilita,
o
lze vytvořit i thixotropní gely,
o
nezbytná
přítomnost
vápenatých
iontů
(popř.
dalších
vícemocných iontů),
o
lze připravit bez přídavku kyseliny a cukru, jejich přítomnost
však tvorbu rosolu podporuje,
o
komplexní vazba Ca ⇒ struktura krabice na vejce:

devět koordinačních vazeb,

vliv substituce,

nutnost dostatečně dlouhého deesterifikovaného řetězce,

nebezpečí vysrážení vápníkem ⇒ pomalé uvolňování Ca,
37
TZOZ II - 2004/01

potřebná
množství
vápníku
30-50
mg.g-1
pektinu,
amidované 10-30 mg.g-1 pektinu,

pH 2,5-6,5,

amidované pektiny – menší citlivost k vápníku, elastičtější
a čirejší rosoly,

RM – definována přes hmotnostní díly vody, problémy
s Ca – každý preparát jiné optimální množství.
Další významné vlastnosti charakterizující pektinový preparát
•
PAN = podíl látek v alkoholu nerozpustných,
o
informace o obsahu čistých polymerů v preparátu,
o
stanovení gravimetrické po vymytí kyselým a neutrálním
alkoholem.
•
obsah kyseliny galakturonové (dříve také obsah „čistého pektinu“)
o
TZOZ II - 2004/01
informace o skutečném obsahu pektinu,
38
o
jako pektin lze deklarovat preparát, v němž >65 % kyseliny
galakturonové,
o
stanovení titračně.
Aplikace pektinů regulována hygienickými předpisy:
•
vyhláška MZ č. 53/2002 Sb. – pro pektiny v ovocných pomazánkách
uvádí omezení pouze v rámci „nezbytného množství“, tj. množství
nezbytného pro dosažení zamýšleného technologického účinku
(směrnice č. 50/1978 – povolovala do 2 kg/100 kg výrobku).
•
není činěn rozdíl mezi pektiny HM, LM a amidovanými.
Shrnutí
Hlavní aplikace HM pektinů:
•
vysokocukerné džemy a rosoly – zejména RS pektiny,
•
pekařské náplně – MRS a SS pektiny,
•
cukrovinky - XSS pektiny,
•
džusy a ovocné nápoje – RS pektiny,
•
kysané mléčné nápoje – RS pektiny.
Hlavní aplikace LM pektinů:
•
nízkocukerné džemy a rosoly,
•
vysokocukerné džemy a rosoly – thixotropní konzistence,
•
ovocné jogurty,
•
pekařské náplně – tixotropní konzistence,
•
polevy na dorty,
•
jogurty.
Rozdělení pektinů podle teploty a doby rosolování
typ pektinu
stupeň esterifikace (%)
rychle želírující
72 – 75
středně rychle až rychle želírující
66 – 72
pomalu želírující
62 – 66
velmi pomalu želírující
54 – 62
39
teplota (oC)
70
60 – 70
50 – 60
cca 50
TZOZ II - 2004/01
typ pektinu
stupeň esterifikace (%)
rychle želírující
středně rychle želírující
pomalu želírující
73,5
69,5
64,5
doba želírování (min)
při teplotě (oC)
95
85
75
65
60
-
10
40
-
0
5
-
0
0
30
Tabulka - Hlavní charakteristiky potravinářských rosolů
Hydrokoloid
Pektin
Škrob
Želatina
Alginát
Karagenan a
furcellaran
Základní charakteristiky hydrokoloidu a rosolu
Hydrokoloid je rozpustný v horké vodě, vytváří hladké,
roztíratelné rosoly v přítomnosti vyšší koncentrace cukru a
kyselin. Nízkoesterifikovaný pektin pak vytváří i revesibilní,
křehké, gely v přítomnosti vápenatých iontů mechanismem
obdobným alginátům
Nativní škrob je rozpustný v horké vodě, vytváří hladké,
plastičtější, zakalené gely, některé modifikované škroby
mohou vytvářet rosoly i za studena
Je rozpustná v horké vodě, tvoří reversibilní, čiré, elastické
rosoly, které však tuhnou při teplotách nižších než je běžná
teplota, při zpracování ovoce ani zeleniny se rosolotvorných
vlastností želatiny významněji nevyužívá
Vytváří ireversibilní gely v horké i studené vodě, stabilní při
teplotě místnosti, rosoly nejsou elastické
Hydrokoloidy rozpustné v horké vodě, po ochlazení na teplotu
místnosti tvoří tepelně reversibilní, čiré, poměrně křehké
rosoly
Náhradní rosolovadla
Přes relativně velký počet potravinářských hydrokoloidů, jen malá část z nich
je schopna tvořit rosoly. Některé vytváří gely za podmínek, které nejsou pro
použití v potravinách významné, např. karboxymethylcelulóza v přítomnosti
hlinitých iontů, guarová guma v přítomnosti boraxu, atd. Z nejdůležitějších
hydrokoloidů vytvářejících potravinářské rosoly je třeba zmínit pektin, želatinu,
škrob, a dále extrakty z mořských řas karagen, furcellaran, alginát a agar.
V souladu s tím co bylo uvedeno dříve, je třeba i na tomto místě připomenout, že
podmínky za nichž jednotlivé hydrokoloidy gely tvoří se významně liší stejně
jako charakter rosolu, takže vzájemné nahrazování jednoho typu preparátu jiným
TZOZ II - 2004/01
40
je poměrně složité. Základní charakteristiky nejvýznamnějších potravinářských
rosolotvorných hydrokoloidů jsou uvedeny v předchozí tabulce.
Škrob je typickým zásobním polysacharidem vyšších rostlin, běžně používaným jako
potravinářské aditivum a to jak v nativním stavu tak ve formě tzv. modifikovaných
škrobů. V horké vodě škrob mazovatí, po ochlazení pak vytváří viskozní koloidní
roztoky, při vyšší koncentraci (asi 8-10 %) škrobové disperze tuhnou v gely.
Škrobové rosoly jsou pevné, pružné, nejsou čiré ani křehké a vykazují
poměrně velkou synerezi.
Uvažujeme-li o použití škrobu jako potravinářského hydrokoloidu, je třeba
uvést jeho hlavní přednosti: V důsledku snadnější isolace z rostlinných materiálů
bez nákladného zahušťování extraktů je přibližně desetkrát levnější než ostatní
běžné hydrokoloidy, je snadno dostupný a často se uplatňuje i jeho výživová
hodnota. Aplikace škrobu je však často, vzhledem k vyšší používané koncentraci,
ve výsledném produktu chuťově postřehnutelná, což samozřejmě pro mnoho
potravinářských aplikací není na závadu a často je spotřebitelem očekáváno, v
ovocných pomazánkách je však nežádoucí.
Při výrobě ovocných pomazánek určených pro přímý konzum se proto škroby
výrazněji neprosazují opomineme-li přídavky škrobového sirupu jako činidla
snižujících vjem nadměrné sladkosti a omezujícího krystalizaci glukózy, resp.
sacharózy během skladování džemů a marmelád.
V současné době se tak škrob a jeho deriváty používá zejména při zpracování
zahuštěných ovocných polotovarů pro další průmyslové použití, např. jako
ovocných základů do jogurtů nebo ovocných pekařských náplní do pečiva.
Problematické vlastnosti škrobu se omezují aplikací modifikovaných škrobů
(oxidované a odbourané škroby), popř. se upravují přídavky jiných tepelně
stabilních
hydrokoloidů,
např.
alginátu,
karboxymethylcelulosy
nebo
furcelaranu. Podobně v ovocných náplních do pečiva, které budou zmrazovány
se škrob alespoň částečně nahrazuje jinými hydrokoloidy, uvádí se zejména
furcelaran, guarová či karobová guma.
41
TZOZ II - 2004/01
Karagenan je extrakt z červených mořských řas, rozpustný v horké vodě. V
přítomnosti některých kovových iontů, zejména draslíku a vápníku, ale i v přítomnosti
amonných iontů vytváří po ochlazení na 45-55 oC čirý, neelastický, křehký, tepelně
reversibilní gel, který se při záhřevu na teplotu asi 10 oC nad teplotou tuhnutí ztekucuje.
Schopnost tvorby karagenanových rosolů se využívá i pro výrobu ovocných
pomazánek s nižším obsahem cukerné sušiny, obecně pod 20 %. V potravinářství
se při tom využívá zejména schopnosti tvořit rosoly v přítomnosti draselných
iontů, obvykle ve formě chloridu v koncentracích okolo 0,2 %. Křehkost,
neelastičnost
karagenanových
rosolů,
která
způsobuje
jejich
špatnou
roztíratelnost, se omezuje aplikací preparátů s významnějším obsahem iotakaragenanu, tj. jedné ze tří modifikací tohoto koloidu. Velmi často se vlastnosti
gelu upravují i přídavky dalších hydrokoloidů, obzvláště karobové gumy nebo
xantanem. Touto modifikací lze také snížit charakteristickou tendenci
karagenanových rosolů k synerezi.
Karagenan je v roztocích poměrně stabilní při běžné teplotě, jeho velkou
nevýhodou z hlediska výroby ovocných pomazánek je poměrně malá stabilita
karagenanového rosolu v kyselejším prostředí při zvýšené teplotě, kdy tento
polymer dosti rychle depolymeruje. Pro praktické účely jsou tak karegananové
preparáty vhodné pro přípravu ovocných rosolů pouze do pH okolo 4,3-4,5.
Protože se karagenan používá pro výrobu ovocných pomazánek se sníženým
obsahem cukerné sušiny, běžně od 35 % níže (výhodné jsou zejména pro
výrobky s obsahem sušiny pod 20 %), které nejsou konzervovány
osmoanabiozou jako klasické džemy nebo marmelády, je třeba zajistit jejich
údržnost jiným způsobem. Nejčastěji se používá tepelná sterilace, neboť druhý
dříve převážně používaný způsob a to chemická konzervace je z hygienických
důvodů stále více omezována. V souvislosti s tím, co bylo uvedeno je zřejmé, že
sterilace karagenanových ovocných pomazánek musí být maximálně šetrná,
ovocná hmota by měla být svářena při co nejnižší teplotě a vyšší teplota by měla
být aplikována jen na nezbytnou inaktivaci možné mikroflóry. Svařená
pomazánka by měla být naplněna co nejrychleji do obalů uzavřena a
dosterilována výdrží pouze po dobu nezbytně nutnou k zajištění údržnosti
TZOZ II - 2004/01
42
produktu a pak co nejrychleji ochlazena. Pokud jde o balení, vzhledem k
nedostatečné údržnosti produktu je třeba tyto pomazánky balit po množstvích
odpovídajících
okamžité
spotřebě,
po
otevření
je
údržnost
kvality
nespotřebovaného velmi omezená a to i při uložení v chladničce.
Furcellaran je dalším hydrokoloidem doporučovaným k výrobě ovocných
pomazánek a rosolů je furcelaran. Využívá se přitom jeho snažší rozpustnosti a
tedy schopnosti tvořit rosol s ovocnou hmotou a cukrem po velmi krátkém
záhřevu v porovnání s vysokoesterifikovaným pektinem. Vlastnostmi i
charakterem gelu tvoří přechod mezi karagenem a agarem. I zde je
charakteristická malá stabilita během záhřevu v kyselém prostředí.
Alginát se získává extrakcí z hnědých mořských řas, jeho podstatou je alginová
kyselina, což je polyuronová kyselina. Její sodné, draselné, amonné soli nebo
propylenglykolester jsou rozpustné v horké nebo studené vodě za tvorby viskozních
roztoků. Při chladnutí v přítomnosti polyvalentních kovových iontů, zejména vápníku,
nebo i v kyselém prostředí dochází ke vzniku neelastického, křehkého, čirého gelu,
jejichž textura a roztíratelnost při obsahu 25-50 % cukerné sušiny je obdobná jako u
pektinových rosolů s vysokým obsahem cukru.
Pro vhodnou konzistenci rosolu je žádoucí regulovat množství iontů vápníku, popř.
vodíkových iontů, které je dostupné pro vlastní reakci s hydrokoloidem tak, aby
vzájemná interakce nebyla příliš rychlá. Jinak se může hydrokoloid z prostředí vysrážet,
nebo se nežádoucím způsobem zvýší synereze rosolu, jehož textura je pak hrubá, zrnitá,
obsahuje zachycené vzduchové bubliny. Výrobek z takovéhoto gelu je nevzhledný a
jeho organoleptické vlastnosti jsou špatné.
Pomalého uvolňování vápenatých iontů se nejčastěji dosahuje přídavky sequestrantů,
především fosfátů nebo polyfosfátů, které umožňují zpomalené uvolňování vápenatých
iontů do prostředí a tak vznik rovnoměrně zesítěné trojrozměrné struktury gelu. Další
možností je pomalé okyselování prostředí např. aplikací δ-glukonolaktonu, který se
pozvolna hydrolyzuje na kyselinu glukonovou během rosolování směsi a zajišťuje tak
rovnoměrné uvolňování vápníku z nerozpustných solí. V porovnání s karagenanem i
furcelaranem je alginát méně citlivý na ohřev v kyselém prostředí, ale i v tomto případě
je třeba se maximálně vyvarovat delších prodlev při sváření rosolu.
43
TZOZ II - 2004/01
Kromě ovocných pomazánek s nižším obsahem cukerné sušiny se používá alginát při
výrobě rekonstituovaného ovoce. Ovoce s rovnoměrnou konsistencí v celém objemu
(např. hrušky, jablka) se připravuje smícháním roztoku alginátu sodného, sequestrantu a
vápenné soli s ovocnou pulpou, dávkováním do forem a ponecháním v klidu. Kyselina
přítomná v ovocném podílu uvolňuje postupně vápenaté ionty za vzniku tepelně
stabilního rosolu. Rekonstituované ovoce s tekutým podílem uvnitř (např. černý rybíz)
se vyrábí jiným způsobem. Souosými trubkami různého průměru se vnitřní z nich
přivádí roztok ovocného podílu a zdroje vápníku, vnější pak okyselený roztok alginátu
sodného. Kapky ovocné hmoty obalené roztokem alginátu padají do lázně vápenaté soli.
Vrchní vrstva s alginátem v přítomnosti vápníkových iontů zrosoluje a vytvoří pevnou
slupku, vnitřek zůstává tekutý. Ovoce s měkčím vnitřkem (třešně, jahody) se připravuje
tak, že směs ovoce a alginátu sodného se kape do roztoku vápenaté soli dokud se
nevytvoří pevnější zrosolovetělá slupka. Na podobném principu byly například
vyráběny i rekonstituované plátky papriky určené jako příloha do konzervovaných oliv.
Želatina a agar nemají při výrobě ovocných pomazánek větší význam. Z podobných
výrob lze uvést jejich využívání v cukrovinkářském průmyslu při přípravě ovocných
želé.
Pokud jde o výrobu ovocných pomazánek, lze na závěr shrnout aplikaci
hydrokoloidů asi do následujících zásad:
•
pro klasické pomazánky s vysokým obsahem cukerné sušiny je funkce
pektinu jako rosolotvorného činidla nezastupitelná, z ostatních
hydrokoloidů připadá v úvahu aplikace škrobů, alginátů popř. dalších
hydrokoloidů jako modifikátorů některých nepříznivých vlastností,
zejména krystalizace sacharózy, resp. glukózy, a potlačení synereze.
Pro tyto typy gelů se někdy doporučují i aplikace rosolů na bázi
samotného alginátu.
•
pro
pomazánky
se
sníženým
obsahem
cukerné
sušiny
vysokoesterifikovaný pektin použít nelze. Z vhodných hydrokoloidů
se u pomazánek s obsahem cukrů od 30-35 % výše dává přednost
nízkoesterifikovaným pektinům. Při snižování obsahu rozpustné
TZOZ II - 2004/01
44
sušiny, v rozmezí 20-30 % se jako vhodnější rosolotvorné činidlo
ukazují algináty nebo směsi nízkoesterifikovaných pektinů s algináty
nebo karagenany.
•
při výrobě pomazánek s obsahem sušiny pod 20 % se doporučují
především rosolotvorné preparáty na bázi karagenanu, jehož
nepříznivé vlastnosti mohou být modifikovány jinými činidly, např.
hydrokoloidem z rohovníku nebo xantanem. Nižší koncentrace
cukerné sušiny snižuje teploty nutné při sváření ovocné hmoty a tím
vytváří podmínky pro lepší stabilitu karagenanu, jinak dosti citlivého
na záhřev v kyselém prostředí.
Perspektivní rosolotvorná činidla
•
mikrobiální polysacharidy:
o
produkují se zhruba 20 let,
o
nejznámější xantanový polysacharid, dále dextran,
o
výhody:
o

lze je produkovat všude,

není závislý na surovině,

poměrně snadná výroba.
Gellan gum - (Pseudomonas elodea) - rosoly podobné agaru a
kapa-karagenanu.
•
kombinované gely, např.:
o
xantan-karobová guma

tuhý, velmi elastický gel,

přílišná elasticita ⇒ modifikace škrobem, karagenanem,
CMC, atd.
o
alginát-pektin

alginát sám potřebuje vápník, v kyselém prostředí se sráží,

HM pektin v kyselém prostředí, potřebuje nízkou aktivitu
vody,
45
TZOZ II - 2004/01

směs tvoří pevné, krájitelné rosoly v kyselém prostředí, bez
ohledu na vodní aktivitu a vápník spíše škodí,

paradoxně gely většinou termoreversibilní.
5.4 Výroba ovocných pomazánek
5.4.1 Výroba klasických ovocných pomazánek s vysokým obsahem cukru
Princip - konzervace ovocné dužniny, měli, protlaku nebo šťávy zvýšením
obsahu sušiny, a to jednak odpařením části vody, jednak přídavkem cukru.
Pojmy a zákonná ustanovení:
Džem - ovocná dužnina nebo měl vždy jen jednoho druhu ovoce konzervovaná
v zásadě přísadou dostatečného množství cukru.
Charakteristické znaky:
•
minimální obsah rozpustné sušiny (60-61 %),
•
řídce rosolovitá ale neroztékající se konzistence,
•
kusovitost - obsahuje neúplně rozvařené kusy ovoce,
•
prvotřídní zboží ⇒ pouze kvalitní, tzv. „ušlechtilé“ ovoce.
Přísady k ovoci
•
řepný cukr (sacharosa):
o
v zásadě rafinovaná sacharosa - nejlépe krystal, jakost podle
normy,
o
někdy cukerný sirup:

lepší dávkování,

vaření pomazánek rychlejší (nejsou potíže s rozpouštěním),

odpařovaní vody přesunuto na konzervárnu⇒energeticky
náročnější.
o
přidaný cukr během sváření invertuje,
o
z jednoho
hmotnostního
dílu
sacharosy
vznikne
1,05
hmotnostních dílů invertu (vstup vody do rozštěpené molekuly
sacharosy),
TZOZ II - 2004/01
46
o
způsoby stanovení cukru v ovocné pomazánce:

refraktometrem - přibližná čísla (vliv kyselin, obsahu
invertu, teploty atd.),

jako cukr invertní - nadhodnoceno (chuťově těžko
postřehnutelné),

o
jako směs invertu a sacharosy – nejpřesnější.
kontrola množství přidaného cukru (přes známý obsah necukerné
sušiny v původní surovině),
o
způsob aplikace cukru:

prvá část (15-25 % na svářenou hmotu) v prvé fázi sváření,
kdy způsobí:

snížení
viskozity
-
(důsledek
odejmutí
vody
hydrokoloidům nízkomolekulárním cukrem)⇒ lepší
přestup tepla,

plynulejší a rovnoměrnější proslazování suroviny.
zbytek po vyvaření podstatné části vody ke konci varu a to
z těchto důvodů:

možnost rozpustit pektin,

úspora mechanické i tepelné energie,

sváření ovocné hmoty při nižší teplotě (Maillardovy
reakce),

zábrana přílišné inverze - optimum 30-50 %
sacharosy zinvertováno.
•
škrobový sirup:
o
směs glukosy a dextrinů,
o
dávka nejvýše 5 kg/100 kg hotového výrobku a to náhradou
přiměřeného množství sacharosy,
o
ruší krystalizaci, vlivem dextrinů má výrobek lepší lesk
o
kvalitativní parametry vhodného škrobového sirupu:

stupeň zcukření e (dextrosový ekvivalent), tj. obsah všech
redukujících látek v sirupu vyjádřený jako obsah glukosy
47
TZOZ II - 2004/01
v hmotnostních
procentech
(tedy
e=(dextrosa/celková
sušina) x 100 %),

•
•
optimum e = 42-49 %.
o
omezuje sladký vjem, lépe vynikne přirozené aroma,
o
zvyšuje údržnost zabarvení (koloidní ochrana),
o
nižší cena než cukr.
kyselina citronová - popř. jiná povolená kyselidla
o
úprava chuti i pH (tvorba rosolu),
o
přídavek není limitován předpisy,
o
krystalická nebo 50% roztok.
pektin - technický preparát
o
práškovitý, vyjímečně tekutý,
o
podstata tvorby pektinového rosolu viz dříve,
o
vyhláška MZ ČR 53/2002 Sb. omezuje jen jako nezbytné
množství (tj. množství nezbytné pro dosažení zamýšleného
technologického účinku při zachování správné výrobní praxe),
o
•
•
možná aplikace jiných rosolotvorných činidel (viz dříve).
barviva
o
přírodní nebo přírodně identická - bez problémů ale drahá,
o
syntetická – podle vyhlášky 53/2002 Sb. již nelze.
chemická konzervovadla
o
přidávána být zásadně nesmí,
o
maximálně přípustná residua ze zakonzervované suroviny,
o
dala by se uvažovat pro pomazánky s nízkým obsahem cukerné
sušiny (viz dále).
Hmotnostní poměry - dány recepturou (viz dále), na 100 kg výrobku třeba zhruba:
•
50-58 kg cukru,
•
50-55 kg ovoce,
•
0-5 kg škrobového sirupu,
•
0,2-0,5 kg pektinu,
•
0,5 kg kyseliny citronové,
TZOZ II - 2004/01
48
•
součet navážek zhruba 103 - 110 kg ⇒ nutno odpařit méně než 10 kg
vody
Dva typy receptur:
•
pevná navážka cukru,
•
pevná navážka ovocného podílu.
Pevná navážka cukru - předpis stanoví konečnou refrakci a kyselost výrobku a
povinnou dávku cukru včetně povolené náhrady škrobovým sirupem. Zbytek
sušiny pak připadá na ovocný podíl, pektin, kyselinu, přičemž vliv přídavku
pektinu a kyseliny na obsah rozpustné sušiny se v praxi mnohdy zanedbává
(jinak je třeba problém řešit soustavou dvou rovnic). Přídavek pektinu se stanoví
na základě rosolotvorné mohutnosti použitého preparátu, přídavek kyseliny se
dopočte z bilance podle kyselosti ovoce a požadovaného obsahu kyseliny
v hotovém produktu. Příklad výpočtu receptury je uveden na konci kapitoly.
Marmelády - ovocný protlak (většinou směs různých druhů) svařený
s cukrem.Charakteristické znaky:
•
obsah rozpustné sušiny (60-65 %), často poněkud nižší než u džemů
(důsledek většího zahušťování),
•
hustě kašovitá až tuhá konzistence (dá se krájet a mazat),
•
vůně a chuť odpovídající použitému ovoci,
•
barva jen matně lesklá.
Ovocná surovina:
•
vždy jemně protřený (vystřený) protlak,
•
většinou směs, jejíž podstatnou částí jablečný protlak jako méně
ušlechtilá surovina (např. 80 % jablečného protlaku, 10 % ušlechtilého
protlaku, tj. meruňky, višně, rybíz, atd., 10 % libovolný ovocný
protlak), ale vyrábí se i jednodruhové marmelády z ušlechtilého
ovoce.
49
TZOZ II - 2004/01
•
charakteristický obecně nižší obsah cukerné sušiny daný vyšším
obsahem jablečného protlaku v porovnání s prvotřídní surovinou pro
džemy ⇒ potřeba odpařit větší množství vody při sváření pomazánky.
Ostatní přísady- viz džemy, příklady výpočtu receptury jsou uvedeny na konci
kapitoly.
Pro přepočet množství ovocného polotovaru na odpovídající množství polotovaru o
jiném obsahu rozpustné sušiny v praxi často používány nomogramy nebo tabulky.
Vedení teplot při sváření džemů a marmelád
Výrobky, kde se odpařuje jen málo vody ⇒ džemy
•
krátká doba sváření,
•
nutno
zajistit
přiměřenou
inverzi,
popř.
odštěpení
pektinů
z protopektinů,
•
proto sváření v otevřeném kotli při t>100 oC (v topném prostoru
přetlak 0,4 MPa),
•
výhody:
o
•
inaktivace mikrobů a enzymů (invertáza, pektáza)
nevýhody:
o
nutnost intenzivního míchání
o
výši teploty lze obtížně regulovat
o
při vyšší teplotě nebezpečí prodlev spojené s:
o

přílišnou inverzí,

rozkladem pektinů,

poškozením barviv (anthokyanů),

poškozením aroma.
při příliš krátkém záhřevu hrozí nedostatečné proslazení kusů
ovoce.
Fáze vaření:
•
1. fáze - sváření ovocné hmoty s malým podílem cukru (cca 10-20 %
dávky). Přitom je třeba:
TZOZ II - 2004/01
50
•
•
o
vyvařit téměř všechnu vodu,
o
vyvařit konzervovadlo (SO2),
o
inaktivovat pektolytické enzymy,
o
vmísit práškový pektin (krátce před koncem varu - cca 1 min.).
2. fáze - vmísení zbytku cukru a sváření dokud není dosaženo:
o
požadovaného stupně inverze,
o
proslazení kusů ovoce (bývá problém),
o
konečného odpaření vody.
3. fáze - zastavení topení, sebrat pěnu, vmísit kyselinu (roztok), popř.
barvivo,
•
4. fáze vypouštění a plnění.
Zboží, kde se odpařuje mnoho vody ⇒ marmelády
•
charakteristická poměrně dlouhá doba sváření ⇒ nutno chránit
výrobek před nepříznivým účinkem vyšší teploty (nadměrná inverze,
účinek na termolabilní látky, hnědnutí atd.),
•
sváření ve vakuových odparkách jednoduchého typu při t < 100 oC,
•
výhody:
•
o
možnost regulace teploty podtlakem,
o
nehrozí, že by se neodštěpil pektin (spíše naopak),
o
možnost pohodlného dávkování surovin pod tlakem,
o
proslazení je rychlé a úplné,
o
možné i účinně chladit (adiabatické chlazení).
nevýhody:
o
nevolit zbytečně nízké tlaky ⇒ nízká teplota ⇒ vysoká viskozita
⇒ špatný přestup tepla ⇒ pomalé odpařování,
o
nelze spoléhat na inaktivaci mikroorganismů, popř. enzymů.
Fáze vaření:
•
1. fáze - sváření ovocného protlaku s jen malou částí cukru (10-20 %):
o
podmínky p ≈ 25 kPa, t ≈ 65 oC,
51
TZOZ II - 2004/01
•
o
odpaření prakticky veškeré vody,
o
vyvaření SO2 (s reservou pro fáze další, zvláště 4.),
o
přídavek a rozpuštění práškovitého pektinu.
2. fáze - snížit tlak, přidat a rozpustit (větší) zbytek cukru a dokončit
přiměřeně inverzi:
o
•
•
podmínky p < 12 kPa, t < 50 oC.
3. fáze - zrušit vakuum a krátce povařit:
o
podmínky p ≈ normální, t > 100 oC ⇒ sterilace,
o
ke konci přidat kyselinu (roztok), popř. tekutý pektin,
o
během fází 2. a 3. by měla být dosažena přiměřená inverze.
4. fáze zastavit topení a podtlakem ochladit (adiabaticky):
o
zpravidla na 65-70 oC,
o
konečná teplota, tj. teplota plnění závisí na typu pektinu,
o
plnění.
Stanovení stupně zahuštění:
•
kápnutí svářené hmoty na režný papír (velmi starý způsob), hmota
nemá papírem proniknout,
•
želírovací zkouška: hodnocení podle stavu materiálu po jeho
odkápnutí na chladnější plochu,
•
odkapávací zkouška: hodnotí se způsob odkapávání zpracovávané
hmoty z míchadla přímo v kotli či odparce,
•
hodnocení podle teploty vroucí hmoty, kdy za normálních podmínek
je přesný vztah mezi koncentrací cukerné sušiny a teplotou varu
hmoty, např.:
•
o
55 % cukru ⇒ 102,5 oC,
o
58 % cukru ⇒ 102,8 oC,
o
60 % cukru ⇒ 103,0 oC.
stanovení refrakrometrické sušiny.
TZOZ II - 2004/01
52
Balení pomazánek:
•
typy obalů: konzervové sklenice, misky z plastů zavařené fólií,
polštářkové balení, konzervové plechovky (kbelíky) atd.
•
vliv objemu obalu na podmínky plnění:
o
malé objemy (cca do 0,5 kg) obvykle bez problémů,
o
balení většího objemu přináší problémy způsobené tepelným
poškozením textury rosolu v důsledku příliš pozvolného
chladnutí, zejména ve středových partiích. Proto výhodné:

plnit pomazánku co nejchladnější
Doporučené teploty lití podle velikosti obalů:
velikost nádoby (kg)
0,5
1,0
2,0
5,0
10,0

maximální teplota lití (oC)
91
86
81
74
70
při objemech nad cca 10 kg nebo v případě, kdy nelze
použít doporučené teploty rozlévání při se doporučuje plnit
postupně 2 - 4 krát,

chladnutí pomazánek lze ovlivnit i tvarem obalu, např.
nádoby oválného půdorysu oproti nádobám kulatým atd.
•
povrchová konzervace pomazánek, důvody:
o
možnost kontaminace během chladnutí v otevřených nádobách,
o
možnost vzrůstu vodní aktivity povrchu výrobku v důsledku
kondenzace vody na spodní straně víčka při chladnutí.
Speciální ovocné pomazánky:
•
pro pekaře ⇒ neroztéká se při vyšší teplotě,
o
aplikace speciálních pektinů,
o
zvyšování obsahu nerozpustné sušiny.
53
TZOZ II - 2004/01
•
pro mlékaře do jogurtů ⇒ tixotropní struktura,
o
aplikace modifikovaných škrobů nebo LM pektinů.
Zvláštní problémy:
•
plování kusů ovoce:
o
význam co nejdokonalejšího proslazení ovoce (menší nebezpečí
potrhání rosolu výměnou vody),
o
•
aplikace rychle tuhnoucích pektinů.
zlepšení úchovy aroma:
o
čerstvá surovina nebo použití zmrazeného polotovaru, popř.
aplikace aromových preparátů,
o
zpracovávání po částech (důkladné odpaření veškeré vody ⇒
i ztráty aromatických látek jen z jedné části - asi třetiny), v praxi
asi obtížně realizovatelné ????
o
•
významné zejména pro nízkocukerné pomazánky – viz dále.
výroba marmelád systém APV:
o
kontinuální výroba,
o
pektin se aplikuje do prostředí s vysokou koncentrací cukru,
ovšem rozpouštění při teplotách nad 110 oC
5.4.2 Výroba ovocných pomazánek se sníženým obsahem cukrů
•
obsah rozpustné sušiny asi od 25 do 45 %,
•
aplikace LM pektinů, popř. dalších rosolovadel,
•
nic se nezahušťuje (resp. odpařování minimální),
•
netřeba kontrolovat stupeň inverze,
•
co nejkratší záhřev i kvůli stabilitě rosolotvorného preparátu (LM
pektin, karegenan atd.),
•
nízká koncentrace cukru ⇒ nutno konzervovat:
o
sterilace,
o
chemická konzervace,
o
malé obaly.
TZOZ II - 2004/01
54
•
méně výrazná chuť, proto nezbytné výraznější ovocné aroma. To
vyžaduje:
•
o
výrobu z čerstvého ovoce,
o
aplikaci zmrazovaného polotovaru,
o
přídavky aromat.
nutno dodržovat pravidla značení (dia, light, atd.).
Výroba ovocných rosolů (čirých)
Analogie výroby ovocných pomazánek, výchozí surovinou vhodně zakonzervovaná
vyčiřená ovocná šťáva (klasicky sukus konzervovaný SO2).
Příklady výpočtu receptury pro ovocné pomazánky
Džemy
Višňový džem
Spočtěte receptury na višňový džem z pulpy (bez vlastního pektinu) o 15% refrakci,
1,1% titrační kyselosti. Máte k dispozici 50% roztok kyseliny a
1) práškový pektin, 120 °SAG, 100% Rs
2) tekutý pektinový preparát, 8 °SAG, 10% Rs
a) pouze cukr
b) cukr a 5 % škrobového sirupu o 85% sušině
Výsledný džem má mít 65 % Rs, z čehož 7 % Rs je přivedeno jinak než cukrem (popř.
škrobovým sirupem) a kyselost 0,85 %.
Spočtěte varianty 1a, 1b, 2a, 2b.
Varianta 1a:
Za základ pro výpočet vezmu např. 100 kg (dobře se počítá složení v procentech).
Pro zpřehlednění příkladu uvedu všechny známé i dopočtené hodnoty do následující tabulky:
hmotn.výsl.
(kg)
pulpa
cukr
kyselina
pektin
celkem
hm.sušiny
(kg)
% sušiny
hm.kyseliny
(kg)
15
100
50
100
0
0
0,85
65
% kyseliny
1,1
0
50
0
chci 100 kg
Tímto písmem jsou uvedeny hodnoty přímo vyplývající ze zadání
V následující tabulce jsou již doplněny všechny výsledky:

pulpa
cukr
kyselina
hmotn.výsl.
(kg)
40,36
58
0,81
hm.sušiny
(kg)
6,054
58
0,41
% sušiny
15
100
50
55
hm.kyseliny
(kg)
0,44
0
0,41
% kyseliny
1,1
0
50
TZOZ II - 2004/01
pektin
celkem

0,54
99,71
chci 100 kg
0,54
65
100
0
Hodnoty, které lze přímo dopočíst ze zadání:
Přídavek pektinu:
rosolotvorná mohutnost 120 °SAG
⇒
1 g pektinu zrosoluje 120 g cukru
x kg
"
"
65 kg "
x = 65 / 120 = 0,54 kg / 100 kg džemu
Přídavek cukru:
celkem 65 % Rs, 7 % dodáno jinak

0
0,85
⇒ 65 - 7 = 58 % Rs cukrem ⇒ 58 kg / 100 kg
Hodnoty, které lze dopočíst z bilancí:
Bilance sušiny:
součet příspěvků sušiny všech surovin = sušina ve výrobku
mpul. xpul. + mcuk. xcuk. + mkys. xkys. + mpek. xpek. = mcelk.suš.
mpul.· 0,15 + 58
+ mkys.· 0,15 + 0,54 =
65
Bilance kyselin:
mpul.· 0,0011 +
0
+
mkys.· 0,5
+
0
=
0,85
Řešením těchto dvou rovnic o dvou neznámých dostaneme hmotnost přídavku pulpy a kyseliny na 100
kg výrobku:
mpul.= 40,36 kg, mkys.= 0,81 kg

Kontrolní dopočty:
Po dopočtu obsahu jednotlivých složek (sušiny a kyseliny) ve všech surovinách by měl součet ve
sloupcích souhlasit s celkovým množstvím těchto složek ve výrobku.
Součet výsledných hmotností jednotlivých surovin nám ukáže, kolik vody bude třeba při výrobě doplnit či
odpařit. V tomto případě je třeba 100 - 99,71 = 0,29 kg vody na 100 kg výrobku přidat.
Varianta 2b:
Odlišnosti od varianty 1a:
1) pektinový preparát je tekutý a má jinou rosolotvornou mohutnost
⇒ Přídavek pektinu:
⇒
x kg
"
" 65 kg
"
x = 65 / 8 = 8,125 kg / 100 kg džemu
2) část přídavku cukru je uhrazena škrobovým sirupem
⇒ Přídavek cukru:
celkem 65 % Rs, 7 % dodáno jinak
⇒ 65 - 7 = 58 % Rs cukrem a škrob. sirupem
přídavek škrob. sirupu je 5 % (na celkové množství)
sušina škrob. sirupu je 85 % ⇒ 58 - 0,85.· 5 = 53,75 kg cukru / 100 kg
Výsledek:
pulpa
cukr
škrob. sirup
kyselina
pektin
hmotn.výsl.
(kg)
38,42
53,75
5
0,855
8,125
TZOZ II - 2004/01
hm.sušiny
(kg)
5,76
53,75
4,25
0,43
0,81
% sušiny
15
100
85
50
10
56
hm.kyseliny
(kg)
0,42
0
0
0,43
0
% kyseliny
1,1
0
0
50
0
celkem
106,15
chci 100 kg
0,85
65
Na 100 kg výrobku je třeba odpařit 6,15 kg vody.
Varianty 1b, 2a jsou kombinacemi předchozích úloh.
Marmelády
Jednodruhová marmeláda
Výpočet receptury jednodruhové marmelády je obdobný receptuře na džem.
Třídruhová marmeláda
Vypočtěte recepturu na třídruhovou marmeládu tak, aby výsledná marmeláda měla 65%
refraktometrickou sušinu (z čehož 10 % Rs je dodáno ovocným sirupem a 55 % Rs
cukrem, pektinem a kyselinou) a kyselost 1 %. Jako surovinu použijte jablečný sukus o
11% Rs a kyselosti 0,6 %, který má tvořit 60 % sušiny ovocného podílu marmelády,
angreštový sukus o 9% Rs a kys. 1,2 %, který má tvořit 20 % sušiny ovocného podílu
marmelády a malinový sukus o 7% Rs a kys. 0,4 %, který má tvořit 20 % sušiny
ovocného podílu marmelády. K dispozici máte práškový pektin o
150 °SAG,
škrobový sirup o 80% sušině (povolený přídavek 5 %) a 50% kyselinu citronovou.
Hmotnostní příspěvek pektinu a kyseliny k sušině A) můžete zanedbat,
B)
nezanedbávejte).
A) Pektin a kyselina přispívají tak malou částí k sušině, že je lze při výpočtu zanedbat
jablka
angrešt
maliny
cukr
škrob. sirup
kyselina
pektin
celkem
hmotn.výsl.
(kg)
54,5
22,2
28,6
51
5
0,586
0,43
162
chci 100 kg
hm.sušiny
(kg)
6
2
2
51
4
0
0
65
% sušiny
11
9
7
100
80
50
100
hm.kyseliny
(kg)
0,327
0,266
0,114
0
0
0,293
0
1
% kyseliny
0,6
1,2
0,4
0
0
50
0
62 kg vody odpařit

Hodnoty přímo vyplývající ze zadání

Hodnoty dopočtené ze zadání:
Příspěvek škrob. sirupu k sušině: 0,8.· 5 = 4 kg / 100 kg
Přídavek cukru:
55 % Rs cukrem a škrob. sir. (kys. a pektin zanedb.) ⇒ 55 - 4 = 51 kg cukru / 100 kg
Rozdělení ovocných surovin:
celkem 10 % Rs - z toho 60 % jahody
⇒
6 kg / 100 kg
20 % jahody
⇒
2 kg / 100 kg
20 % jahody
⇒
2 kg / 100 kg
Přídavek pektinu:
⇒
x kg
"
"
65 kg "
x = 65 / 150 = 0,43 kg / 100 kg džemu
57
TZOZ II - 2004/01

Dopočty:
Celková hmotnost sukusů:
msukusu = msušiny / xsušiny
Obsah kyselin v sukusech:
mkys. = msukusu.· xkys.
Ve sloupci "hm.kyselin" zbývá jediné políčko pro kyseliny dodané vlastním roztokem kys. citronové
Dopoč. celk. přídavek roztoku kys. citronové
Součet všech surovin potřebných k přípravě 100 kg dané marmelády = 162 kg
⇒
Na 100 kg výrobku je třeba odpařit 62 kg vody.
B) Nezanedbáme sušinu pektinu a kyseliny.
Odchylka od varianty A):
sušina dodaná cukrem = celková sušina - (součet sušiny ovocných sukusů,
škrob. sirupu, pektinu a kyseliny)
5.5 Výroba povidel
Povidla jsou švestkový protlak svářený do polotuhé konzistence (< 50 %, u
slazených cca 55 %). Přitom:
•
díky vysoké kyselosti jsou povidla stabilní i při nižší koncentraci
sušiny,
•
během sváření se neaplikuje žádné rosolotvorné činidlo,
•
tradiční povidla se sváří na otevřených kotlích po dlouhou dobu ⇒
pokročilé reakce neenzymového hnědnutí, které zde ale žádoucí,
•
cukr se zásadně nepřidává,
•
nutný vyšší obsah cukerné sušiny použitých švestek (suroviny), jinak
nutné doslazovat (aby produkt hořkl) ⇒ to však nutné deklarovat na
etiketě,
•
cukr se přidává na dvakrát, pětina hned (zřidnutí hmoty), zbytek co
nejpozději, ale tak aby se ještě dobře rozpustil,
•
část cukru lze nahradit škrobovým sirupem, ten zjemňuje chuť,
•
po zchladnutí hmota výrazně ztuhne,
•
nutno dodržovat pravidla práce na duplikátorovém kotli (stále
doplňovat protlak),
•
průmyslová výroba často vychází z protlaku ze sušeného ovoce,
švestky nutno máčet, jejich rozváření je pak mnohem pomalejší,
TZOZ II - 2004/01
58
•
sušené švestky mají být masité, zdravé a sladké (bosenské), získaná
povidla sladší a chlebnatější,
•
někdy sváření povidel ve vakuových odparkách ⇒ jemnější chuť, na
konci varu nutno povařit bez vakua na vzduchu, aby povidla poněkud
ztmavla,
•
výtěžnost cca 24-30 kg ze 100 kg čerstvých švestek, resp. cca 100 % u
švestek sušených,
•
jakost povidel – mají být tuhá, lesklá, tmavá (někdy požadována
naopak světlá), specifická ovocná chuť, dokonale čistá, bez nahořklé
chuti (připálení), trvanlivá (u dobrých povidel minimálně 3 roky),
•
povidla jsou typicky slovanská ovocná konzerva (původ na Balkáně,
snad v Jugoslávii), s vyjímkou Německa jinde povidla prakticky
neznámá - označení varmuž (Staročeši), lekvár (Slováci), das Powidl
později Mus (Němci).
Příklady výpočtu receptury povidel
Švestková povidla
Kolik kilogramů švestek o Rs 12,5 % je třeba na výrobu 100 kg švestkových povidel o
Rs 50 %? Kolik vody je nutno během zahušťování odpařit?
Nepřímou úměrou:
⇒
pokud by surovina měla Rs 50 % potřebujeme jí 100 kg
naše surovina má Rs 12,5 %
potřebujeme jí x kg
x = 100.· 50 / 12,5 = 400 kg švestek na 100 kg povidel
odpařit musíme 300 kg vody
Švestková povidla s přídavkem cukru
Vypočtěte znovu předchozí úlohu za předpokladu, že máte povolen přídavek 25 %
cukru. Hotový výrobek má mít Rs 55 %.
Obsah cukru se odpařením nezmění ⇒ 100 - 25 = 75 kg hmotnosti výrobku pochází z ovoce
Sušina ovoce: 55 % Rs celkem - 25 % Rs cukrem = 30 % Rs ovocem
⇒ Výsledek:
švestky
cukr
hmotn.výsl.
(kg)
25
240
hm. sušiny
(kg)
25
30
% sušiny
100
12,5
59
TZOZ II - 2004/01
celkem
265
chci 100 kg
55
Na 100 kg výrobku je třeba odpařit 165 kg vody.
Hrušková povidla s jablky
Kolik kg hruškové a jablečné dřeně spotřebujete na výrobu 100 kg slazených povidel a
kolik vody odpaříte při zahušťování, víte-li, že máte povolen přídavek 26 % cukru a Rs
výrobku má být min. 60 %. K dispozici máte hruškovou dřeň o Rs 10 %, která má tvořit
50 % ovocného podílu sušiny a jablečnou dřeň o Rs 10 %.
Splňuje hotový výrobek požadovanou kyselost 2 %, pokud kyselost hruškové dřeně je
0,4 % a jablečné 0,6 %? Pokud ne, přepočtěte recepturu na přídavek 100 % kyseliny
citronové.
Výpočet obou variant je obdobou předchozích receptur na ovocné pomazánky.
TZOZ II - 2004/01
60
61
TZOZ II - 2004/01
TZOZ II - 2004/01
62
5.6 Výroba rajčatového protlaku
5.6.1. Typy odparek používané v potravinářském průmyslu
Odparky používané v potravinářství lze rozdělit podle nejrůznějších kritérií, zde bude
uveden přehled odparek podle principu činnosti a podle provedení (konstrukce).
Odparky v této kapitole budou zmíněny i s ohledem na jejich využití při výrobě
šťávních koncentrátů.
Podle principu činnosti lze odparky členit následovně:
A - Cirkulační, vsádkové odparky:
•
technicky zastaralé,
•
trubkové i deskové,
•
dlouhodobé zdržení šťávy v odparce ⇒ nepříznivé důsledky pro
kvalitu, např. ztmavnutí,
•
v ČR uplatnění při výrobě protlaku z rajčat, při výrobě šťávních
koncentrátů nepoužívány (podle kvality je zřejmé, že se na nich
připravuje velký podíl šťávních koncentrátů z východních zemí).
B - Kontinuální odparky:
•
horizontální:
o
pouze trubkové, průřez trubek obvykle oválný,
o
jedinou výhodou jednoduchost konstrukce,
o
nevýhody:

nutnost zaplnění celého prostoru trubky, jinak zapékání,

delší doba zdržení, dána cirkulací zahušťované šťávy ⇒
dopad na kvalitu,

velký podíl vnitřní cirkulace, cca 10x větší než vstup a
výstup),

pracné najetí a ukončení provozu, kdy vzniká velký objem
částečně zahuštěné šťávy,

v ČR tyto odparky snad při výrobě rajčatového protlaku, tři
odparky
tohoto
typu
v současnosti
používané
při
koncentraci šťáv.
63
TZOZ II - 2004/01
•
vertikální
o
moderní zařízení, používají se deskové i trubkové odparky
tohoto typu a to s padajícím materiálem i vzestupným tokem
materiálu,
o
o
deskové odparky:

desky do cca 3 x 3,5 m,

utěsnění desek náročné,

obtížné a náročné čištění (čtyři lidi 2 směny),

výhodou nízká stavební výška (do 4 m).
trubkové odparky:

válcové těleso, uvnitř trubky,

výhodou jednoduchá konstrukce ⇒ levnost, ve štávařské
praxi nejpoužívanější typ (+ padající film),

nevýhodou velká stavební výška (trubky ca 5-6 m + hlava a
spodní část ⇒ celková výška 10 – 15 m).
•
odparky se stíraným povrchem:
o
převážně vertikální,
o
nezbytná extremní přesnost konstrukce ⇒ obrovské investiční
náklady,
o
využití pro viskózní materiály.
Dělení odparek podle provedení (konstrukce):
Otevřené kotle – duplikátory:
primitivní, zastaralé
Vakuové odparky:
větší rychlost odpařování ovlivňována:
o
rozdílem teplot mezi teplotou kondenzace páry a teplotou varu
materiálu,
o
rychlostí pohybu materiálu po stěně,
o
intenzitou přívodu páry k topné stěně a odvodem kondenzátu,
o
nízkou viskozitou zahušťovaného materiálu,
TZOZ II - 2004/01
64
o
vyšší teplotou.
jednoduchá kulová odparka:
o
vsádková odparka,
o
maximální používané teploty odpařování okolo 60-70 oC,
o
teplota topné páry do 150 oC (0,4 MPa),
o
uspořádání a armatury (víko, míchadlo, teploměr, manometr,
průhled, přívodní potrubí, vypouštěcí ventil atd.)
•
Robertova odparka (odparky s krátkými trubicemi),
•
odparky s dlouhými trubicemi:
o
odparky s vysunutou topnou soustavou:

recirkulační odparky,

výhodou přístupnost topného systému,

recirkulace produktu, tedy jeho proudění ⇒ větší rychlost
odpařování
v porovnání
s jednoduchými
vsádkovými
odparkami.
o
odparky s jednorázovým průchodem zahušťovaného materiálu:

trubice o průměru cca 5 cm, délka 3-15 m,

krátká doba setrvání materiálu v odparce,

vysoký koeficient přestupu tepla,

účinné využití energie (0,3-0,4 kg páry na odpar 1 kg vody
v několikačlenném uspořádání),

odparky s klesajícím filmem:

prakticky výhradně trubkové, mohou být uspořádány i
jako deskové, ale velice vzácně,

vhodné pro viskozní a k teplu velmi citlivé potraviny,

tekutina přiváděna nad trubice, zde nutné rozdělovací
zařízení. Všechny trubky musí být rovnoměrně
zaplaveny materiálem, jinak zapečení odparky.

z předchozího, tj. nutnosti rozdělovacího zařízení,
vyplývá, že množství odpařovaného materiálu lze
regulovat pouze v poměrně úzkém rozsahu,
65
TZOZ II - 2004/01

typy rozdělovacího zařízení:

narážecí plech + děrovaný plech,

sprcha,

volná hladina + trubka.
kombinace tlaku páry a gravitace ⇒ velká rychlost
proudící tekutiny (až 200 m.s-1 na konci 12 m trubice),

na
stěnách
trubic
se
vytváří
skutečně
film
odpařovaného materiálu,

doba zdržení v jednom stupni řádově jednotky až
desítky sekund ⇒ zakoncentrování průchodem
několika stupni odparky cca během 5 minut,

po každém stupni nutný separátor par a zahuštěné
šťávy,

cca 90 % odparek v mlékárnách a výrobnách šťávních
koncentrátů je tohoto uspořádání, tj. trubkové odparky
s klesajícím filmem, dále se využívají při zpracování
škrobu, kvasničných extrakty atd.

odparky se stoupajícím filmem:

spíše vzestupným tokem materiálu,

běžné i deskové uspořádání,

trubky zaplavené odpařujícím se materiálem, ne
souvislý film,

vyvíjející se pára tvoří bubliny a na stěnách trubic
tenký film, který je hnán nahoru, ale spolu s dalším
materiálem ⇒ nerovnoměrné zaplnění ale i zanášení,

film materiálu vytahován vzhůru také vakuem
vývěvy,

větší
vnitřní
objem
v porovnání
s odparkami
s klesajícím filmem ⇒ větší doba zdržení,

výkon odparky lze regulovat v poměrně velkém
rozsahu (není rozdělovací zařízení),
TZOZ II - 2004/01
66

vhodné pro málo viskózní tekutiny (do zhruba
0,1 N.s.m-2).
odparky s nucenou cirkulací:

deskové odparky:

analogie deskového výměníku, materiál nuceně
protlačován čerpadlem,

střídání prostor se stoupajícím a klesajícím
filmem,

směs par a koncentrátu se odděluje mimo
odparku,

vyšší investiční náklady,

vysoká rychlost odpařování, krátké doby, velká
účinnost,

snadná demontáž, ale čištění a sestavení v praxi
velmi obtížné,

pro viskóznější kapaliny (0,3-0,4 N.s.m-2)
vhodnější než odparky trubkové, dáno nuceným
oběhem.

odparky s expandujícím proudem („expanding flow“),

mechanicky stírané odparky (Luwa, Sambay):

stírané odparky- tloušťka filmu cca 0,25 mm,

tenkovrstvé odparky cca 1,25 mm,

doba zdržení 0,5-100 s,

velké investiční náklady (přesnost uložení
rotoru),

velké provozní náklady,

viskózní produkty (až do 20 N.s.m-2) - rajčatový
protlak, atd.,

využití
jako
koncové
odparky
v několikačlenném uspořádání,

odstředivé odparky – např. Centritherm
67
TZOZ II - 2004/01

kuželové otočné parou vyhřívané plochy,

v podstatě
deskový
výměník
na
rotoru
odstředivky,

doba zdržení 0,6-1,6 s,

i pro viskózní materiály (do 20 N.s.m-2),

konstrukčně složité, problémy s čištěním,

investičně nákladná zařízení,

energeticky náročné zařízení,

aplikace zejména ve farmaceutickém průmyslu.
Ekonomika odpařování
Cena tepla při odpařování podstatnou částí výrobních nákladů zahušťovaných
výrobků, např. u ovocných koncentrátů až 30 – 40 %. Uspořádání odparky, její
účinnost, vždy významným faktorem rozhodujícím o efektivnosti výroby.
Možnosti zlepšení:
•
•
zábrana ztrát koncentrátu v důsledku:
o
pěnění (přeběhnutí pěny do prostoru kondenzátu),
o
strhávání kapének koncentrátu odsávanými parami.
využití tepla páry:
o
kompresí brýdových par, ta:

mechanická, tj. stlačení kompresorem:

využití skupenského tepla páry,

umožňuje oddělení páry z draze upravené vody pro
kotelnu a její navracení do kotelny,

nevýhodou investiční náročnost,

v ČR v konzervárenských provozech patrně není
používána.

TZOZ II - 2004/01
parním injektorem (termokomprese):

parní injektor, který si přisává brýdové páry,

výhodou konstrukční a investiční nenáročnost,

nevýhody:
68

velká hlučnost,

smíchání páry ⇒ směsný kondenzát, ten
problematický

směsný kondenzát problematický z hlediska
likvidace:
-
kondenzát brýdových par má velký obsah
organických
látek,
představuje
až
především kyselin,
6x
větší
znečištění
odpadních vod než splašková voda,
-
obtížně se čistí, je chemicky agresivní
(např. při použití pro plavení ničí beton,
potrubí, čerpadla, atd.).
o
předehřívání - buď vstupující suroviny (nejlépe na teplotu velmi
blízkou teplotě varu v následujícím členu odparky) nebo vody
pro výrobu páry horkým produktem,
o
sdružení odparek do vícečlenného uspořádání, možnosti:

souběh:

v konzervárenské praxi nejpoužívanější uspořádání,

levné uspořádání, jednoduché ovládání, samovolný
pohyb odpařovaného média, nízké teploty ⇒ citlivé
k zahuštěnému materiálu

snižování
přestupu
produktu,
v každém
tepla
s rostoucí
dalším
členu
viskozitou
pomalejší
odpařování, pára nejvyšší teploty na nejsnadněji se
odpařující materiál, materiál má být dávkován zahřátý
k bodu varu, jinak ztráty efektivnosti

protiproud,

paralelní uspořádání,

smíšené uspořádání.
69
TZOZ II - 2004/01
5.6.2 Výroba rajčatového protlaku
Rajčatový protlak je výrobek připravený zahuštěním rozmělněných rajčat
zbavených jader a větších kusů slupky v našich podmínkách na koncentraci
refraktometrické sušiny 28 %. Toho by mělo být dosaženo bez přídavků
pomocných látek, tj. kyselin, cukru, barviv, zahušťovadel atd., jejichž přídavek je
zakázán a považován za falšování.
Jedinými aditivem povolovaným do rajčatového protlaku bývá kuchyňská sůl
až do 10 % jako konzervovadlo, u nás se nepoužívá. V některých zemích se
někdy povolují přídavky extraktů koření, to však musí být deklarováno na
etiketě. Pokud jde o stupeň zahuštění je možné se v zahraničí setkat i s jiným
stupněm zahuštění a to:
•
polokoncentrovaný protlak (semi-concentrated paste) s minimálně
12 % sušiny,
•
koncentrovaný protlak (concentrated paste) – 18 %,
•
dvakrát koncentrovaný protlak (double concentrated paste) – 28 %,
•
třikrát koncentrovaný protlak (triple concentrated paste) – 36 %,
•
šestkrát koncentrovaný protlak (sextuple concentrated paste) – 55 %.
Kromě protlaku (angl. paste) je možné se na trhu setkat s výrobky
z rozmělněných rajčat označovanými jako tomato purée, což může být
synonymum pro protlak, ale většinou je tak označován výrobek s nízkým
stupněm zahuštění, tomato pulp pro podrcená rajčata s kusy slupek a semeny,
tomato juice vznikne protřením tomato pulp, tj. odstraněním slupek a semen.
Filtrací, tj. odstraněním suspendovaných pevných částic se získá tomato serum a
jeho zahuštěním tomato syrup.
Stručný technologický postup (viz schéma linky):
•
přípravné operace,
•
vlastní technologie (drcení a pasírování, zahušťování, termosterilace,
posterilační úpravy).
Hlavní problémy technologie poněkud podrobněji:
TZOZ II - 2004/01
70
Požadavky na surovinu:
•
intensivní zbarvení (bez bílé dužniny), lahodná chuť, co nejvíce
vitaminu C (běžně 20-40 mg/100 g),
•
co nevyšší obsah sušiny:
o
rozhodující měrou rozhoduje o efektivnosti výroby,
o
běžně 4-6 %, žádoucí je co nejvíce,
o
v jižních zemích i 7 % a více.
•
stejnoměrná vyspělost, dokonalá vyzrálost,
•
způsobilost k transportu a několika denní skládce,
•
nepukavost (písek, plísně ⇒ mykotoxiny),
•
ranné odrůdy ⇒ prodloužení sezóny,
•
další složení typické složení: 2,0-3,7 % cukrů, pokožka tvoří 1,4-1,8
% hmotnosti plodů, semena 2-3 %.
Vhodné odrůdy viz „Konzervárenské suroviny“.
Skladování rajčat
•
při skladování v přepravkách nutná:
o
minimálně zastřešená plocha skýtající ochranu před světlem a
teplem,
•
o
nepropustná, omyvatelná podlaha opatřená stokem do kanálu
o
cirkulace vzduchu nad zbožím,
o
doba skladování maximálně do 48 hodin.
skladování volně ložených rajčat
o
•
v plavícím žlabu ve vodě, pak nutno zpracovat do 24 h,
chladírenské skladování (teploty 0-5 oC)
o
rajčata obecně nevhodnou plodinou pro skladování při teplotách
pod 10 oC,
o
proto by uložení v chladírně vždy problematické.
Praní rajčat
71
TZOZ II - 2004/01
•
začíná již plavením, to prováděno užitkovou, dostatečně čistou vodou,
•
vlastní praní, obvyklé uspořádání:
o
vzduchová pračka, postupná výměna vody, úplná alespoň 1x za
směnu spolu s dokonalým vyčištěním pračky (písek pod 0,17 %
v sušině, lze až pod 0,07 %).
o
sprchová pračka.
Třídění - inspekce
•
viz obecné zásady práce na ispekčních pásech,
•
vytřídění možných příměsí,
dále
nedozrálých
a mikrobiálně
napadených plodů (plísně rodu Hormiscium ⇒ toxiny a hořké látky.
Drcení a pasírování
Před vlastním protíráním je nutné rajčata podrtit, přitom je většinou žádoucí
mechanické poškození kombinovat se důkladným prohřátím (spařením). Možnosti:
•
nejdříve rajčata spařit a poté drtit, popř. provést obojí prakticky
současně:
o
např. zahřát rajčata na cca 80-90 oC při drcení + rychle ochladit,
o
výhodou preventivní inaktivace enzymů (pektáza, celulasy),
o
nevýhodou extrakce tuku ze semen ⇒ možnost žluklé chuti
budoucího produktu.
o
někdy i zprávy o tom, že příčinou hořké chuti protlaku mohou
být uvolněné slizovité látky obklopující semena, z tohoto
pohledu by bylo lepší je odstranit. Tato námitka však není
potvrzena.
•
spařit až rajčatovou drť:
o
•
u nás i ve světě nejběžnější.
musí být provedeno co nejšetrněji tak, aby protlak nadměrně netmavl
v důsledku karamelizace a neenzymového hnědnutí.
TZOZ II - 2004/01
72
Drcení rajčat
•
drtičky nejrůznější konstrukce:
o
např. ozubené nerezové válce otáčející se proti sobě nestejnou
rychlostí (poměr otáček cca 1:3),
o
•
•
rozdrcení rajčat a jejich roztrhání na kusy.
sekačky
o
např. série trojnásobných rotačních nožů (cca 60 ot.min-1),
o
rajčata rozsekána při průchodu na vhodném dopravníku,
o
drť propadá do nerezové nádrže ⇒ pak doprava k předehřívači.
někdy již v této fázi doporučováno odstranění semen před prohřátím
z výše uvedených důvodů. Možným řešením tzv. odsemeňovací
pasírka, možné uspořádání podle firmy Manzini:
o
mačkadlo rajčat:

funkce podobná drtičce,

mezera mezi zuby větší cca 12 mm ⇒ dužnina se uvolní,
slupka zůstane celá.
o
o
o
rotační odslupkovač:

princip - dvouramenná jednoduchá pasírka, ∅ ok 12 mm,

oddělení slupek, semena prochází spolu s dužninou.
rotační odjadřovač:

analogie - pasírka s oky o průměru 1 mm,

oddělení semen.
sekačka slupek:

dva rotující válce opatřené noži,

rozsekání slupek a jejich návrat do hrubého protlaku
z rotačního odjadřovače.
Předehřátí drtě
Příprava protlaku typu „hot-break“, v našich podmínkách klasická, tradiční
technologie využívající prohřev současně nebo bezprostředně po drcení. Smysl:
73
TZOZ II - 2004/01
•
inaktivace enzymů, hlavně pektázy (pektinesterázy),
•
pektinové látky v rajčatové hmotě zůstanou maximálně uchovány a
v budoucím
protlaku
budou
způsobovat
žádoucí,
pastovitou
konzistenci spolu s vláknitými zbytky nerozpustné vlákniny,
•
pokud prohřátí neprovedeno včas, dochází rychle k degradaci pektinů
(během 10 minut zmýdelněno cca 75 % pektinu) což způsobí zřídnutí
protlaku,
•
výhodou záhřevu snad i odštěpení pektinů z protopektinů v pletivu ⇒
zvýšení výtěžnosti a lepší konzistence,
•
výhodou z tohoto pohledu by mohlo být někdy uváděné uvolnění
slizovitých látek (hydrokoloidů) obalujících semena a jejich účast na
vytváření konzistence budoucího protlaku.
•
výhodou i odvzdušnění hmoty.
Teplotní režim doporučovaný při ohřevu se podle jednotlivých autorů různí,
vždy nutná inaktivace enzymů. Příklady doporučovaných záhřevů:
•
Fan Jung - 1 min/ 90 oC,
•
Kyzlink - PE > 82 oC/ 15 s, PG > 87-94 oC/ 15 s,
•
Manzini - 65-90 oC,
•
Goose a Binsted – maximálně do 80 oC.
Připravený protlak typu „hot-break“ bude hustší a tmavší (patrně v důsledku
intenzivnějšího
prohřívání při předehřívání a obtížnějšího zahušťování
vizkoznějšího materiálu) a než protlak typu „cold-break“ (viz dále).
Kromě uvedeného postupu byl původně v Americe zaveden způsob výroby,
kdy prohřátí rajčatové drti je provedeno po dosti dlouhé prodlevě od podrcení.
Protlak získaný tímto způsobem se označuje jako typ „cold-break“ a podstatné
odlišnosti od výše uvedeného postupu jsou tyto:
•
drcení prováděno za chladu (20-30 oC), po něm následuje často
mnohahodinové uložení v tanku při teplotě okolí,
•
podle délky prodlevu je tedy v praxi možný prakticky plynulý přechod
mezi hot-break a cold-break podmínkami,
TZOZ II - 2004/01
74
•
při výrobě typu cold-break je následný ohřev většinou veden při
relativně nízkých teplotách obvykle nepřevyšujících 65 oC, neboť je to
ekonomičtější a cílem ohřevu je pouze tepelná příprava rajčat pro
dosažení optimální výtěžnosti při následném pasírování, inaktivace
enzymů je méně významná,
•
zvýšení viskozity budoucího protlaku je pak vždy významně menší
v porovnání s hot-break podmínkami (pektiny jsou rozloženy). Přitom
se uplatňuje zejména:
o
kladná funkce pektázy a celulasy, kdy štěpy celulosy (oligomery
celulózy) zbotnají a po homogenizaci zesíťují spolu se zbytky
vláknitých útvarů z rozrušených buněk,
o
snad se uplatňuje i β-1,4-glukan údajně vznikající v poraněných
rajčatech v důsledku stresových reakcí pletiva.
•
při chladném uložení podrcených rajčat hrozí nebezpečí oxidačních
změn (Kyzlink), a to v důsledku:
o
vzniku chinoidních produktů,
o
Maillardových reakcí,
o
snad i v důsledku oxidace karotenoidů.
o
přes tyto námitky protlak typu cold-break je charakteristický
světlejší barvou.
Protlak typu „cold-break“ je tedy vždy řidší a světlejší než protlak typu „hotbreak“, jak již uvedeno v důsledku příznivějších podmínek ohřevu při
předehřívání a koncentraci. Obecně je tedy tato technologie vhodnější pro výrobu
protlaků s vyšším stupněm zakoncentrování než na 28 % sušiny, to je při výrobě
třikrát a šestkrát koncentrovaného protlaku (obsah sušiny nad 30 %).
Předehřívače:
•
používány různé konstrukce a to zejména:
o
zařízení typu votátoru,
o
trubkové výměníky.
75
TZOZ II - 2004/01
Protírání drtě
•
•
•
požadavky na protlak u nás:
o
homogenita,
o
jemnost,
o
nemají být útržky slupek.
různé názory na jemnost rajčatového protlaku:
o
jemný protlak - u nás,
o
hrubý protlak:

lepší využití vlákniny, vyšší výtěžnost,

více protopektinu do odparek.
výhodné zabránit drcení semen ⇒ uvolní se tuk⇒řešení:
o
semena předem z hmoty odstranit ⇒ systém Manzini,
o
pasírovat na šetrných protěračkách (odstředivé protěračky).
Protěračky (pasírky):
•
princip – protlačování tepelně ošetřeného materiálu přes síto
přiměřené jemnosti,
•
nejběžnější uspořádání válcové síto s rotačními vystíracími lištami
(viz stať o výrobě ovocných protlaků, kapitola 5.1.2),
•
při výrobě rajčatového protlaku běžné uspořádání obvykle 2-3
protěraček nad sebou:
o
pro jemný protlak výhodné tříčlenné uspořádání, to umožNúje i
vyšší výtěžnost,
o
průměry otvorů v sítech jednotlivých stupňů různé, (např.
Manzini 1,1 - 0,7 - 0,4 mm),
o
•
prvá pasírka bývá někdy konického tvaru.
odstředivé pasírky- šetrnější:
o
sítový buben rotační cca 1000 min-1,
o
lopatkový buben:
TZOZ II - 2004/01

stejnosměrné otáčky cca o 250 min-1 pomalejší oproti sítu,

rozprostírá materiál na vnitřní povrch síta.
76
•
činnost pasírek nutno kontrolovat, neboť jejich správná funkce má na
kvalitu a výtěžnost výroby klíčový význam. Nejednodušší je vizuální
kontrola protlaku za pasírkami umístěného mezi sklíčkem a bílým
podložním sklem. Hodnotí se:
o
množství černých teček, nadměrné množství indikuje:

je zpracováváno příliš mnoho rajčat shnilých nebo
nezbavených stopky či zbytků stonku,

v tepelném
výměníku
při
předehřívání
dochází
k připalování,
o

přítomnost cizích příměsí,

poškození síta pasírky nebo její špatnou funkci.
přítomnost červených skvrn signalizuje separaci barviva
v důsledku varu drti v předehřívači nebo přílišného pěnění
protlaku v zásobní nádobě za pasírkou,
o
hrubá textura signalizuje:

nesprávné síto v pasírce,

špatné nastavení vystíracích lišt v pasírce,

odvod odpadu z pasírky je blokován,

příliš
velkou
rychlost
vystíracích
lišt
v posledních
pasírkách.
o
přítomnost semen či útržků slupky signalizuje poškození síta
v pasírce.
•
další možností operativní kontroly je posouzení odpadu z poslední
pasírky, ten musí být výrazně drobivý bez známek volné vlhkosti,
která by se uvolňovala např. při zmáčknutí v dlani. Není-li tomu tak,
je třeba nastavení pasírek upravit, jinak zbytečné ztráty.
•
semena tvořící odpad obsahují 20-25 % tuku v sušině a jsou
vynikajícím krmivem.
77
TZOZ II - 2004/01
Koncentrace
Surový protlak získaný v pasírce je třeba zahustit na požadovaný obsah sušiny.
•
cílem – cca pětinásobné zahuštění rajčatového protlaku (při
požadované výsledné koncentraci sušiny 28 %,
•
odpařování ve vícečlenných odparkách,
•
omezení teplotního rozmezí:
o
dole cca 45 oC - dáno viskozitou protlaku,
o
svrchu cca 90 oC - reakce neenzymového hnědnutí,
o
běžně dvou až tříčlenné odparky:

pro větší viskozitu produktu je třeba vyšší teplotní spád
mezi jednotlivými členy než např. při výrobě šťávních
koncentrátů, tj. asi 15-20 oC.
•
v praxi různá řešení, např.:
o
původní běžné řešení v tuzemských konzervárnách:
1. člen - rychloproudá trubková odparka (Luwa apod.),
zahuštění na cca 12-14 % sušiny,
2. člen - kulovitá odparka s nuceným mícháním,
nevýhodou diskontinualita ⇒ nejednotná kvalita produktu
o
Manzini - dvojčlen ale tři odparky, kontinuální systém:

1. člen - Robertovo těleso (82-84 oC, odpar 60 % vody),

2. člen - 45 oC:

Robertovo těleso,

odparka
s nucenou
cirkulací,
resp.
stíraným
povrchem.
o
Znojmo - třístupňová odparka Rossi & Catelli, kontinuální
systém:

teploty 84 - 60 - 45 oC,

střední člen turbinová odparka - největší podíl na odparu,

výkon: 3 t protlaku za hodinu ⇒ spotřeba cca 450 t rajčat
za 24 hodin (běžně 300-350 t).
TZOZ II - 2004/01
78
Konzervace rajčatového protlaku
Tepelná sterilace:
•
je-li pH< 4,0 je nejvýhodnější protlak vycházející z odparky při relativně
nízké teplotě (t < 50 oC) přihřát ve výměníku mimo obal na teplotu
dostatečně vysokou (minimálně t > 75 oC, optimum asi t ≈ 90 oC),
plnit do obalů za horka, ihned uzavřít a dosterilovat výdrží,
•
další možností aseptické zpracování do nápojových krabic nebo obalů
typu „bag-in-box“,
•
plní-li se produkt chladnější nutno sterilovat v obalu, lépe balit do
menších obalů z důvodu špatného prostupu tepla protlakem.
•
problém, je-li pH > 4,0.
o
běžná koncentrace kyselin v rajčatech je 0,4-0,7 % a pH mírně
přesahuje hodnotu 4. Při zahušťování se pak hodnota pH
nezvyšuje tak, jak by odpovídalo vzrůstu titrační kyselosti, která
přesáhne 2 %. Je to způsobeno pufrujícím účinkem ostatních
zakoncentrovávaných složek, tj. zejména solí a popelovin. Běžně
se pH prostředí pohybuje zhruba v intervalu 3,9 – 4,5.
o
pak nutná důkladnější sterilace a maximální opatrnost ukládání
produktu při nižších teplotách, průběžná kontrola jeho stavu.
Chemická konzervace:
•
dnes vyjímečně.
Solení:
•
např. v Bulharsku, protlak zahuštěný na 39 %,
o
+ 1 % soli a uložit v chladírně,
o
+ 8-10 % soli, stabilní i mimo chladírnu.
Zásady pro výrobu jakostního protlaku
Kvalitní surovina:
•
dříve protlak vyráběn i z konzervované dřeně ⇒ nelze vyrobit kvalitní
protlak,
79
TZOZ II - 2004/01
•
základním
předpokladem
technologická
kázeň,
dokonalé
vyprazdňování odparek mezi jednotlivými dávkami atd.,
•
•
hořknutí protlaku:
o
termoresistentní formy Torulopsis, Hormiscium na výrobku,
o
též mikroby na surovině (Bacillus coagulans).
mykotoxiny - produkty plísní vegetujících na surovině
o
detekce v hotovém produktu ⇒ počítání zbytků plísňových hyf
po obarvení methylenovou modří a naředění protlaku na refrakci
8,4 % ⇒ Howardovo číslo (připouští se maximální hodnota 40).
•
•
falšování rajčatového protlaku
o
přídavky jablek do 10 %,
o
okyselování,
o
přídavky cukrů,
o
barvení atd.
udržnost vitaminu C - Fan Jung:
o
čerstvá rajčata
100 %,
o
po drcení
91 %,
o
po pasírování
80 %,
o
po zahuštění
59 %.
5.7 Výroba rajčatového kečupu
Princip: cca 2x zahuštěná dřeň z rajčat. Chuť upravená přísadami soli, octa,
sladidla a extraktů koření.
Výroba:
•
výroba z čerstvých rajčat vyjímečná, pak obdoba výroby protlaku
•
ředění rajčatového protlaku, pak nutno aplikovat stabilizátory
(modifikované škroby, tragant, pektin, atd.)
•
ochucování povoleny přídavky octa, cukru, běžné extrakty koření,
protlak z cibule, česneku. Přídavky jiných typů ovoce nebo zeleniny
nejsou nepovoleny.
TZOZ II - 2004/01
80
•
minimální obsah rajčatové sušiny 6 %.
•
konzervace:
o
tepelná sterilace,

s výhodou mimo obal,

opět podle zásad sterilace kyselých potravin,

hrozí Maillardovy reakce.
o
chemická konzervace,
o
fytoncidy.
Příklad receptury:
složka
rajský protlak (30%)
voda
prvotřídní kečup+)
465 kg
400 l
(nebo rajčatová dřeň
o hustotě 1,020 g/cm3)
kečup střední kvality++)
372 kg
200 l
2745 l
2275 l
kvasný ocet
165 l (5-6% octa)
55 l (10% octa)
cukr
233 kg
124 kg
sůl
15 kg
21 kg
cibulový protlak
28 kg
česnek
125 g
koření
1,75 kg*)
2,25 kg**)
+) výsledná refrakce cca 37 %
++)výsledná refrakce cca 27 %
*) směs koření odpovídající místním zvyklostem obvykle zahrnující
skořici,hřebíček, koriandr, kardamon, zázvor („mace“), papriku, pepř, kajenský
pepř, sušenou cibuli a česnek.
**) směs mletého koření obsahující 36 % hřebíčku, 36 % skořice, 20 % nové
koření, kajenský pepř 8 %.
Stručný technologický postup:
•
smíchání rajčatového protlaku vody a cukru (nebo rajčatové dřeně a
cukru) v tanku a předehřátí směsi na cca 50 oC,
•
používá-li se mleté koření, oddělí se část směsi a v ní se koření
rozmíchá a zahřeje a koření se v ní extrahuje.
•
zbytek směsi se zahřívá ve vakuové odparce a asi při teplotě 65 oC až
k dosažení požadované refrakce (cca 45 %),
81
TZOZ II - 2004/01
•
zruší se vakuum a přidá se sůl, ocet, cibulový protlak, stabilizátor a
extrakty koření a směs se zahřeje na asi 90 oC a propasíruje přes jemné
síto,
•
následuje deaerace a plnění.
Další výrobky z rajčat u nás běžně nevyráběné:
•
sterilovaná loupaná i neloupaná rajčata jak ve slaném nálevu tak
v rajčatové šťávě (preferovány drobnější oválné plody) – vyrábí se
podle zásad zmíněných u sterilované zeleniny, do nálevů se přidávají
soli Ca pro udržení konzistence plodů.
•
rajčatová šťáva zahrnuje výrobky jak téměř čiré (aplikace šnekových
lisů, výtěžnost 60 %) až po kalné (získávané na pasírkách při
výtěžnosti cca 90 %). V obou případech je technologický postup
analogií výroby kalných šťáv.
•
sušená rajčata,
•
rajčatový prášek – viz sušené šťávy
TZOZ II - 2004/01
82
83
TZOZ II - 2004/01
5.8 Výroba špenátového protlaku
•
dnes již pouze zmrazovaný,
•
sterilovaný dříve, opuštěn kvůli feofytinaci
Stručné schéma výroby (viz schéma linky:
•
přípravné operace: čištění, třídění, praní
•
vlastní
technologie:
blanšírování,
protírání,
chlazení,
balení,
zmrazování
Technologické podrobnosti:
Výběr suroviny:
•
pozdě vykvétající odrůdy (hořkost),
•
vždy čerstvá surovina,
•
listy sytě zelené, velké, mladé, jemné, nenatrpklé, bez cévních vláken,
•
hodně sušiny (> 7 % Rf) a vitaminu C,
•
málo kyseliny šťavelové,
•
málo SiO2,
•
pozor na přehnojení dusičnany (pod 300 mg.kg-1).
Technologické operace
•
předběžné úpravy stejné pro zmrazení i dříve sterilaci,
•
při sklizni nutno listy maximálně zbavit řapíků, ty hořké,
•
praní – důležité dobře odstranit zrnka písku ⇒ hrabicové pračky,
•
blanšírování:
•
o
ve vroucí vodě 1,5-2 min, někdy doporučováno pod 1 minutu,
o
přehnané blanšírování vadí feofytinace,
chlazení:
o
ledovou vodou ve sprše ⇒ velký výluh, zčásti kompenzován
nasátím vody do buněk,
TZOZ II - 2004/01
84
o
adiabaticky + výměníkem ⇒ možná ekonomičtější, vadí ale
diskontinualita a malá kapacita, nepoužívá se.
•
protírání:
o
někdy okamžitě po blanšírování (pokud se nemá chladit),
o
průměr otvorů v sítech pasírek1,5 - 2 mm ⇒ poměrně hrubý
protlak,
o
někdy mletí na "strojku" s otvory o průměru 2-3 mm, či pouhé
sekání listů.
•
ochucení - přídavky glutamátu Na (cca 0,2 %),
•
plnění
+
zmrazování
(vzhledem
k rozmělnění
není
rychlost
zmrazování příliš významná).
Příčiny hořknutí
•
porost termoresistentních kvasinek Torulopsis,
•
příliš vyspělý (dozrávající) špenát, nestačí jen odstranit výkvětlice,
•
opakované používání blanšírovací vody.
85
TZOZ II - 2004/01
TZOZ II - 2004/01
86
6. Macerované ovoce a zelenina
Tato skupiny výrobků zahrnuje nápoje či jemné protlaky tekuté konzistence, které
kromě ovocné šťávy obsahují i jemně dispergované části rostlinného pletiva, odstraněny
jsou pouze hrubé nepoživatelné části. Patří sem:
•
tekuté ovoce, dřeňové šťávy, džusy,
•
ovocné nektary, ovocné krémy - s větším přídavkem cukru,
•
ovocné a zeleninové koktejly - z různých plodů,
•
dětská výživa.
Druhově surovina velmi pestrá, tj. i zelenina
Přednosti:
•
vazba aromatických látek na nerozpustnou dužninu,
•
dokonalejší zachování látkové hodnoty suroviny,
•
dobré předpoklady pro zachování labilních složek:
o
důsledek účinné inaktivace enzymů během macerace,
o
dobré předpoklady pro fortifikaci.
•
výborná stravitelnost,
•
lepší dosažení hospodárnosti provozu.
Základní problém – homogenita výrobků, tj. stabilita disperze
Princip - dokonalé zhomogenování ⇒ zvětšení povrchu částic, resp. zmenšení
jejich průměru, které od určité míry brání trvale sedimentaci pevného podílu.
U výrobků tohoto typu je stěžejním problémem zajištění stability suspenze
nerozpustného podílu rostlinného pletiva během skladování. Stabilita zákalu v těchto
výrobcích se přičítá přiměřenému způsobu desintegrace rostlinného pletiva, která se v
praxi provádí mechanicky v homogenizátorech a enzymovým ošetřením rostlinného
materiálu. Předpokládá se přitom, že pro dokonalou stabilitu zákalu v dřeňových
nápojích je optimální současné použití obou způsobů, přičemž údaje publikované o
vlivu technologického zpracování na stabilitu zákalu dřeňových nápojů se často dosti
zásadně odlišují.
87
TZOZ II - 2004/01
Ve stručnosti lze formulovat tyto obecně přijímané názory:
•
sedimentace kalových částic v dřeňových šťávách je ovlivňována
různými faktory v souladu se Stokesovým zákonem, který lze vyjádřit
následující rovnicí:
ν=
(ρ s − ρ c ).g.d 2
18.η c
,
kde v je rychlost sedimentace částic (m.s-1),
ρs je specifická hmotnost částic zákalu (kg.m-3),
ρc je specifická hmotnost kapalné fáze (kg.m-3),
g je tíhové zrychlení (m.s-2),
d je průměr sedimentujících částic (m),
ηc je viskozita kapalné fáze (Pa.s).
•
pokud jde o mechanickou desintegraci, je třeba zajistit co nejmenší velikost
pevných částic v nápoji, neboť ze Stokesova zákona je rychlost sedimentace
úměrná druhé mocnině jejich průměru. Zhruba platí, že zákalové částice o
průměru do 3 µm podléhají Brownovu pohybu a nesedimentují. V reálných
nápojích pak v závislosti na viskozitě mohou nesedimentovat i částice o
průměru 100-200 µm.
•
při enzymovém zákroku se kromě rozrušení rostlinného pletiva dociluje i
významné zvýšení viskozity kapalné fáze, které v souladu se Stokesovým
zákonem snižuje rychlost sedimentace. Přitom je třeba aplikovat enzymové
preparáty určitého typu. Enzymové ošetření rostlinných materiálů lze
rozdělit zhruba do čtyř stupňů podle degradace pletiva:
o
macerace znamená převedení organizovaného rostlinného
pletiva na suspenzi buněk, které by měly zůstat většinou
nepoškozené. Uvádí se, že tento stupeň rozrušení pletiva je
optimální pro přípravu dřeňového nápoje se stabilním zákalem.
Vhodnými preparáty např. Rohament P nebo Irgazym M-10 atd.,
vždy prakticky čistá polygalakturonasa.
o
enzymové rozrušení výlisků (v angličtině „Pulp-Enzyming", v
němčině "Maische Fermentation") je stádium, kdy jsou stěny
TZOZ II - 2004/01
88
buněk pletiva již částečně zničeny a rozpustný pektin je do
značné míry degradován. Tento stupeň rozrušení rostlinného
pletiva je optimální pro úpravu výtěžnosti během lisování
měkkého a bobulového ovoce (maliny, jahody, rybíz atd.) nebo
ovoce, jehož lisovatelnost byla zhoršena během skladování
(jablka). Vhodné preparáty jsou založeny na kombinaci
pektolytických a dalších enzymů s omezenou aktivitou.
o
ztekucení je stádium, kdy jsou buněčné stěny pletiva kompletně
rozrušeny. Tohoto stavu se dociluje přídavkem celulolytických
enzymů k preparátům způsobujícím předchozí stupeň rozrušení
rostlinného pletiva.
o
zcukření
představuje
převedení
většiny
polysacharidů
rostlinného pletiva na mono a disacharidy. Dociluje se aplikací
hemicelulas a glykosidas spolu se ztekujícími enzymy.
Stabilita zákalu dřeňových nápojů je tedy přisuzována přiměřenému zmenšení
průměrů zákalových částic, zvýšení viskozity kapalného podílu a hydratační
kapacity rozpustných pektinů i pektinových látek vázaných na buněčné stěny, tj.
podpoření jejich funkce ochranného hydrokoloidu.
Ve skutečnosti je situace ještě složitější, neboť je nesporné, že kromě
uvedených faktorů je stabilita zákalu v dřeňových nápojích ovlivňována i
elektrostatickými silami vyplývajícími ze distribuce nábojů v makromolekulách
přítomných hydrokoloidů i iontů. O podstatě a zákonitostech těchto procesů je
doposud známo dosti málo a nezbývá, než se spoléhat na empirické zkušenosti.
Je však zřejmé, že rozdíly ve vzájemném elektrostatickém ovlivňování složek
dřeňových nápojů mohou být příčinou často dosti rozporných údajů
publikovaných o stabilitě zákalu dřeňových nápojů v odborné literatuře.
Z empirie tak vyplývá, že u neslazených nápojů lze stabilní zákal očekávat při
velikosti částic < 1 µm, u nápojů slazených při velikosti částic 10-100 µm (přísně
koloidní měřítko 1-500 nm).
V praxi lze předpokládat, že skutečnou stabilitu zákalu je možné výše
uvedenými zákroky dosáhnout u dřeňových nápojů vyšší viskozity, tj. tekutého
89
TZOZ II - 2004/01
ovoce a zeleniny s vyšší koncentrací cukerné sušiny. U nápojů, při jejichž výrobě
dochází k výraznějšímu ředění ovocného materiálu je často třeba funkci
ochranného koloidu, resp. viskositu kapalného podílu přiměřeně podpořit
přídavkem vhodného preparátu. Současně se tak zlepšuje i vjem plnosti chuti.
Vzhledem k charakteru ovocných nápojů není překvapením, že pro zvýšení
stability
dřeňových
nápojů
jsou
doporučovány
zejména
přídavky
vysokoesterifikovaných pektinů. Dalšími doporučovanými možnostmi jsou
algináty, zejména propylenglykolester v koncentracích do 0,2 %, karagenan,
furcelaran, guarová gumy, karboxymethylcelulosa, popř. karobová guma. Pro
výrobu kalných nápojů mají význam i některé deriváty škrobu (fosforylované,
acetylované atd.), popř. želatina jako stabilizátory suspenzí a zahušťovadla.
Z uvedeného je zřejmé, že pro stabilizaci zákalu dřeňových nápojů
nepostačuje pouhá macerace, je nutné důslednější a dokonalejší zmenšení částic,
kterého se dosahuje homogenizací.
Technologický postup
Charakteristickým rysem výroby dřeňových, kalných šťáv je požadavek na
maximální rychlost zpracování, kdy by suroviny měla být převedena do finální podoby
a připravena ke konzervaci v době maximálně 20 minut. Tato podmínka nemůže být
pochopitelně splněna, je-li použita enzymová macerace. V tom případě nezbývá nic
jiného, než ztráty oxylabilních složek připustit, popř. vytvořit podmínky pro jejich
přidání do konečného produktu. Hlavní fáze výroby kalných šťáv lze charakterizovat
následovně:
•
fáze I. - výběr suroviny a předběžné úpravy:
o
nezbytná surovina v bezvadném stavu, v optimální zralosti
z hlediska obsahu aromatických složek, barviv a obsahu šťávy,
jako vždy nezbytná minimální kontaminace mikroorganismy,
o
•
příjem suroviny, uskladnění, praní, třídění - vše velmi pečlivě
fáze II. - odstranění nepoživatelných částí:
o odstopkování, loupání (např. citrusy), hrubé dělení pro desintegrátor,
o opět vše velmi rychle s ohledem na antioxidační aspekty.
TZOZ II - 2004/01
90
•
•
•
•
fáze III. - macerace = desintegrace:
o
z hlediska kvality rozhodující fáze,
o
potlačení oxidáz, odvzdušnění,
o
stabilizace disperze,
o
případné zachycení aromatu.
fáze IV. - chuťové korekce:
o
přislazení, přikyselení,
o
může být i před desintegrací.
fáze V. - konzervace:
o
prakticky výhradně sterilace záhřevem,
o
mimo obal i v obalu.
fáze VI. – skladování.
Významnější podrobnosti technologického procesu:
Macerace
V praxi se macerace provádí vždy vhodnou, osvědčenou kombinací zákroků.
Základem je vždy macerace mechanická, která je vždy prováděna v kombinaci
s tepelným zákrokem. Další možností je macerace enzymové, která se však
provádí vždy jen jako doplněk mechanického rozmělnění, nikdy se nepoužívá
sama o sobě.
Mechanická macerace - je vlastně analogií výroby protlaků zmíněnou již dříve,
zde je vždy snaha o výrobu velmi jemných protlaků, proto vystření suroviny
musí být velice dokonalé, jemné. Pochopitelně i zde klíčová otázka postupu při
kombinaci mechanického rozmělnění a tepelného ošetření zpracovávaného
materiálu. Možnosti
•
spojení desintegrace + protírání + termoinaktivace enzymů v jedinou
operaci, v tuzemských podmínkách toto řešení představoval stroj
MIKRONOR, vyvinutý ve VÚ KOLI v Praze někdy před 40 lety.
Princip funkce:
o
vertikální válcová nádoba, spodní část jemné nerez síto (počet ok
1700-2200 in-2) ⇒ síta velmi jemná,
91
TZOZ II - 2004/01
o
v horní části nucený přívod suroviny (šnekový dopravník),
o
v ose válce osa rotoru hnaná motorem shora (otáčky cca
3200 min-1),
o
na ose poměrně masivní tlukadla připojená spirálně se
zkosenými konci,
o
do pracovního prostoru i do ústí plnícího šnekového dopravníku
vháněna pára, umožňující rychlý přímý ohřev materiálu a tedy
rychlou inaktivaci enzymů,
o
odvzdušnění problematické, neboť plyny vypuzené ohřevem do
hmoty plynule vmíchávány při protírání, stroj nebyl konstruován
na práci v ochranné atmosféře,
o
rychlost
přívodu
suroviny
regulována
automaticky
servomotorem podle zatížení hlavního rotoru,
o
jemný protlak prochází síty - odváděn spodem,
o
nepropasírované zbytky odváděny otvory ve spodní desce
s nastavitelnou velikostí, tedy regulovatelným odporem,
o
výhody systému Mikronor - rychlost, vše během jediné operace,
o
nevýhodou významně složitější uspořádání oproti alternativním
uspořádáním ⇒ obtížnější údržba.
•
provedení ohřevu a desintegrace odděleny, systémy stejné, jako
zmíněny pro rozváření při výrobě protlaků v kapitole 5.2, tedy vždy
kombinace vhodného rozvařeče a baterie protěraček.
Macerace enzymová
•
enzymy vždy již do suroviny alespoň hrubě desintegrované ⇒ vždy
v kombinaci s ostatními způsoby,
•
struktura primární buněčné stěny – viz následující schéma:
TZOZ II - 2004/01
92
•
pro dřeňové šťávy optimální stádium macerace,
•
enzymy aplikovány vždy do ovoce předem zahřátého - inaktivace
oxidáz a dalších nežádoucích enzymů
•
podmínky:
o
teploty okolo 50 oC,
o
doba 30-90 min - podle typu i koncentrace enzymu,
o
pH 3,5-5,
o
zakončení záhřevem nad 70 oC.
•
výsledkem husté pyré,
•
někdy doporučovány i enzymy s určitou celulolytickou aktivitou
(Rohament PC) ⇒ pyré je řidší,
•
nevýhoda - enzymová macerace diskontinuální, dává prostor
oxidacím.
Chuťové úpravy:
•
přikyselení, doslazení, aromatizace atd.
•
možnosti fortifikace AK atd.
Deaerace
Pro stabilitu kalných šťáv je nutno odstranit vzduch (kyslík), který byl při
protírání do hmoty poměrně intenzivně namíchán, takže může být eliminován
93
TZOZ II - 2004/01
účinek záhřevů při maceraci. Je proto nutné definitivní odloučení plynů, k tomu
se využívá operace deaerace. Princip:
•
vstřikování horké hmoty do vakua,
•
kyslík odsát v množství úměrném použitému vakuu,
•
příznivá možnost macerace buněk a odpaření části vody,
•
nepříznivá možnost ztráty aroma,
•
možná doplňující opatření:
o
aplikace antioxidantů - kyselina askorbová,
o
hermetičnost čerpacího systému,
o
aparatury důsledně pouze ze skla, nerezi, popř. kvalitních plastů.
Homogenizace
I přes velmi jemné protření suroviny na pasírkách nemusí být disperze
protlaku stabilní pokud jde o možnost sedimentace během skladování. To platí
zejména při nižší viskozitě produktu. V tom případě je nezbytné zmenšit dále
velikost částic rostlinného pletiva a toho se dosahuje použitím homogenizátorů.
Principy používaných zařízení:
•
koloidní mlýny - tření mezi plochami mlecích elementů (kamenů),
hrozí provzdušnění a nadměrné zahřívání ⇒ při výrobě kalných šťáv
se nepoužívají,
•
kladívkové mlýny, tj. systém kladívek volně zavěšených na rotující
hřídeli uvnitř jemného síta – opět provzdušnění, nepoužívá se.
•
tlakové homogenizátory založené na protlačování materiálu pórézní
deskou běžné v mlékárenské technologii (tlaky okolo 45 MPa),
obecně nevhodné neboť částice pletiva velmi tuhé a rychle ucpávají
póry desek,
•
vstřikování materiálu pod velkým tlakem (několik desítek MPa)
tryskou proti desce:
o
jejich aplikace při výrobě kalných nápojů zmiňována,
o
účinek
kavitační,
střihový,
homogenizátorů.
TZOZ II - 2004/01
94
podobně
jako
u
pístových
•
ultrazvukový homogenizátor (známý a uváděný je systém Rapisonic):
o
materiál čerpán pod vysokým tlakem (1,4-2,5 MPa) velkou
rychlostí proti ocelovému břitu,
o
ten uveden do vibrací o frekvenci ultrazvuku (f > 20 MHz) buď
elektrickým pohonem nebo samotným proudem kapaliny,
•
•
o
efekt zejména kavitací,ale i střihovým působením
o
frekvence ovládána nastavením upnutí břitu.
homogenizátor Rannie:
o
štěrbina LW (liquid whirling),
o
pracovní tlak 20 MPa,
o
štěrbina 200-300 µm,
o
účinek - kavitace, turbulence, střihový efekt.
pístový, tlakový homogenizátor:
o
v současnosti snad nejpoužívanější typ,
o
vysokotlaká pumpa (tlaky 10 až 70 MPa),
o
materiál pumpován přes jeden nebo několik po sobě jdoucích
pístů (ventilů), ty postupně vytváří úzké štěrbiny mezi tělem
ventilu a jeho sedlem (šířka cca 0,3 mm) ⇒ při velkých tlacích
velké rychlosti materiálu (řádově 8000 – 9000 m.s-1).
V následujícím rozšíření pak prakticky okamžité téměř zastavení
⇒ extremní turbulence ⇒ extremní střihové síly ⇒ zmenšování
velikosti částic.
o
doprovodný účinek kavitace a mechanického rozbíjení částic o
překážky v cestě dále přispívající ke zmenšování velikosti částic.
Sterilace
•
sterilace v obalech,
•
sterilace mimo obal - horký rozliv či aseptické plnění.
95
TZOZ II - 2004/01
TZOZ II - 2004/01
96
7. Výroba lisovaných, čiřených šťáv, nealko nápoje
V minulosti byla výroba ovocných šťáv směřována hlavně přímo k výrobkům
používaným bezprostředně jako nápoje (moštům), popř. k přípravě sukusů (tj.
šťávních polotovarů). V současnosti se ovocné šťávy vyrábí za účelem jejich
okamžitého zahuštění na šťávní koncentráty (viz další kapitola). Obě výroby tak
splývají v jeden celek. V tomto textu bude z důvodů přehlednosti o obou
výrobách pojednáno odděleně.
7.1 Obecné aspekty
Antioxidační zákroky
Moderní technologie se zábranou antioxidačních změn lisované šťávy u
běžného ovoce příliš nezabývá. Nezbytná antioxidační opatření jsou při výrobě
odlisovaných šťáv obtížně proveditelná a neúnosně nákladná:
•
obecně drť až do lisu a šťáva v lisu silně provzdušňovány,
•
zábrana obtížná, byla by nutná zařízení v ochranné atmosféře, nutné
dokonalé zakrytí atd.
•
teoreticky možná pasterace drti, je ale neúnosně nákladná a ovlivňuje
organoleptické parametry (aroma),
•
přídavky antioxidačních činidel, zejména kyseliny askorbové, nemají
vzhledem ke značnému provzdušnění materiálu naději na úspěch,
•
odvzdušňování šťávy za lisem již málo účinné, neboť oxidace již
z větší části proběhly,
•
možná snad pouze inaktivace PPO přídavky antioxidantů typu
polyvinylpyrrolidonu
Proto se v současnosti v praxi průběhu oxidačních změn v odlisovaných
šťávách výrazně nebrání a vychází se z předpokladů, že:
•
oxylabilní složky šťávy (polyfenoly) se rychle zoxidují až na
polymerní produkty (flobafeny), které se zachytí ve výliscích nebo
vypadnou v průběhu čiření, (např. původně ztmavlá šťáva se během
97
TZOZ II - 2004/01
pektolýzy poněkud vyjasní (u jablek), i tak však má obecně poněkud
tmavší barvu než šťáva bez pektolýzy v důsledku vlivu prodlev na
oxidaci),
•
po úplné oxidaci polyfenolů šťáva dále proti oxidačním změnám
stabilní (oxidázy nadále nemají vhodný substrát),
•
přísady při pozdější fortifikaci (kyselina askorbová) jsou stabilnější,
chybí spojovací můstek k přenosu elektronů na kyslík (např. fenoly
atd.),
•
průběh změn snad může být ovlivněn i těmito faktory:
o
během pektolýzy může nastávat i potlačení oxidáz současnou
funkcí proteáz rozrušujících apoenzymy oxidáz (nasvědčuje
tomu relativně větší stabilita AK ve šťávě po pektolýze –
Kyzlink),
o
anthokyany aktuální oxidace během prodlev (pektolýza)
neohrožuje (spíše jen speciální štěpné enzymy a produkty
Maillardových reakcí).
Shrnutí:
•
antioxidační zákroky při výrobě běžných ovocných odlisovaných šťáv
příliš nákladné a málo účinné ⇒ neprovádí se,
•
speciální
výroby,
např.
lisování
kalných
citrusových
šťáv,
antioxidační úpravy patrně aplikuje, postupuje se podle pravidel
zmíněných při popisu výroby kalných šťáv v kapitole 6.
Situace v České republice (2001)
•
celkový roční objem výroby 62 000 t koncentrátu,
•
devět pracujících lisoven (x) nepronajaté): Severofrukt Trávčicex),
Žatec, Chelčice, Kardašova Řečice, Frutex Černožice, Chrast u
Chrudimi, Přerov, Fruiko Prušánkyx), Linea Nivnice x)
•
Slovensko tři lisovny
•
v roce 1992 lisoven 17
TZOZ II - 2004/01
98
•
velké rozdíly ve výtěžnosti ⇒ dáno rozdíly v technologii v důsledku
různého stupně zastaralosti. Modernizace provozů se řeší postupně,
nejsou prostředky na radikální změny technologie (např. lisy Bucher
v ČR z let 1972-1985, cena těchto lisů přes 23-25 mil. Kč, lisy
sítopásové cca 5-6 mil. Kč, atd.)
Parametry ovocné šťávy podle kterých se posuzuje její kvalita:
•
koncentrace sušiny,
•
obsah kalů hodnocený jako čirost
•
o
nefelometrické stanovení - jednotky NTU;
o
stanovení absorpce – jednotky FTU, nesmí absorbovat šťáva.
obsah kyselin, pozor na vyjádření (běžně jako kyselina citronová, ale i
jablečná, vinná atd., nutno si uvědomit při jakékoliv diskusi)
•
původnost složení:
o
skutečný obsah ovocného podílu,
o
otázka přípustnosti extrakce, např. v Německu podle požadavků
profesních svazů není přípustné ani ztekucení,
o
falšování (hrušky do jablek – toleruje se až 2 % hrušek, rybíz do
višní, atd.)
Surovina – ovoce
Pro výrobu šťáv se využívá:
•
čerstvé ovoce,
•
ovoce skladované (chladírny),
•
zmrazované ovoce:
o
v ČR se doposud nepoužívá,
o
ve světě běžné, umožňuje práci lisoven 11-12 měsíců v roce ⇒
lepší využití strojního vybavení i kvalifikované pracovní síly,
o
drahé – cena měsíce v mrazírně cca 50 hal/kg,
o
spíše pro dražší barevné ovoce, lisuje se až na zakázku.
Kvalitativní požadavky na surovinu:
99
TZOZ II - 2004/01
•
závisí do jisté míry na růstových podmínkách (půda, podnebí), za
nichž se ovoce vyvíjelo,
•
•
vždy vyžadována mikrobiální neporušenost, zdravotní stav:
o
kvasinky spotřebovávají cukr,
o
plísně navíc produkují mykotoxiny.
cizí příměsi (při plavení obvykle oddělí již lapače kamenů nebo
šnekové převyšovače),
•
druhová čistota (otázka autenticity ovocné šťávy), např. při lisování
jablek povoleny příměsi hrušek nebo kdoulí do 2 %,
•
kontaminace chemická (pesticidy, dusičnany, atd.), kontaminace
pesticidy už cca 15 let neadekvátní,
•
sortovní vlastnosti,
•
vhodné vlastnosti plodu jako jednotky,
•
správný stupeň zralosti.
Nápoje – nejcennější ovocné nápoje získávány z typicky sortovně jednotných
plodů, a to z celé sklizně, nikoli jen z vytříděného zboží (méně hodnotné plody
vybrané z ovoce poslaného k přímému konzumu jsou vždy jen druhořadou
surovinou, právě tak padavky).
Šťáva pro výrobu koncentrátů – v současnosti na trhu ceněny právě
koncentráty kyselé (obsah kyselin cca 2-6 %) ⇒ hledány koncentráty z padavek.
Současně více ceněny aromové koncentráty ze směsné suroviny než z jednotné
suroviny. Obecně šťáva vhodná k pití po naředění koncentrátu s obsahem kyselin
cca 4 %.
Ekonomičnost výroby ovocné šťávy dána zejména výtěžností, která je z tohoto
hlediska hlavním parametrem výrobního postupu:
•
pozor na definici výtěžnosti, neboť množství získané šťávy lze
vztáhnout na různé základy, tj. hmotnost ovoce, hmotnost
extrahovatelného podílu atd. Na to je třeba dát pozor při jakýchkoliv
jednáních o výtěžnosti zamýšlené linky.
•
hlavní parametry ovlivňující výtěžnost:
TZOZ II - 2004/01
100
o
surovina:

nezbytný zodpovědný výkup suroviny + organizace
skladování
⇒
omezení
obsahu
mikrobiálně
znehodnocených plodů,

vliv refrakce ovoce, např. u jablek počátek sezóny 8,5 oRf,
konec lisování až 15,5 oRf.
o
úprava drti – pektolýza,
o
způsob lisování – typ lisu, režim lisu,
o
čiření – ztráty mají být pod 1 % ⇒ nutno využít kaly po čiření
atd.,
Další parametry ovlivňující výtěžnost:
•
energetická náročnost:
o
teplo - na rozdíl od výroby koncentrátu ne tak významné,
o
elektřina – nepříliš významná – náklady může zvýšit použití
odstředivek,
•
spotřeba vody – dnes nezanedbatelná vzhledem k její ceně:
o
dnes nutno uvažovat náklady na vodu v celku, platí se 2x, tj. jako
voda pitná na počátku výroby a jako voda odpadní na konci,
o
do odpadu desítky až stovky kubických metrů odpadní vody za
směnu,
o
•
obecně ztráty výtěžnosti zvyšují problémy s odpadními vodami.
spotřeba pomocných surovin:
o
enzymy – dnes náklady menší než dříve (nižší cena x větší
účinnost),
o
filtrační prostředky,
o
sanitační prostředky – většinou louh, někdy i aplikace HNO3,
kombinované prostředky nikdo nepoužívá.
•
produktivita práce:
o
celkový vliv závisí na ceně pracovní síly,
o
zde lepší než v jiných konzervárenských výrobách, i zde však
stále základní automatizační prvek „člověk stojící a hledící“.
101
TZOZ II - 2004/01
Zpracování jablek
Vlastnosti vyhovujícího moštařského ovoce, nemusí se shodovat s vlastnostmi ovoce
určeného pro výrobu koncentrátů (charakteristické požadavky na ovoce určené pro
výrobu koncentrátů uvedeno v kapitole o koncentrátech). Vyžaduje se zejména:
•
bohatý obsah šťávy – souvisí se zralostí, popř. i sortovními
vlastnostmi:
o
nezralé ovoce nevýtěžné – protopektin váže vodu,
o
přezrálé ovoce – rozpad pektinu ve střední lamele rostlinného
pletiva ⇒ uvolnění jednotlivých buněk ⇒ velká povrchová
sorpce vody ⇒ nesnadné lisování.
•
bohatý obsah chuťových a aromatických látek:
o
souvisí také se stupněm zralosti – proto jen jablka vyzrálá (lisuje
se až po 15.9.),
o
nezralé ovoce (padané) – vždy hrubé, málo aromatické nápoje,
ale koncentrát aromatu údajně nejlepší ze směsi jablek a jablek
padaných (Trávčice),
o
má být optimální poměr mezi kyselostí a cukernatostí, ten
zejména ve vyzrálém ovoci.
•
postačující obsah kyselin – sortovní vlastnost ovlivněná zralostí:
o
sláďata – nevhodná (< 0,45 % kyselin),
o
přiměřeně kyselá (> 0,75 % kyselin),
o
náležitý obsah kyselin důležitý kvůli chuti, ale i údržnosti (nízké
pH inhibuje mikroby i oxidázy).
•
málo aktivní oxidázový systém, tj. jablka pomalu hnědnoucí. Má
souvislost s:
o
TZOZ II - 2004/01
přiměřeným, nepřehnaným obsahem tříslovin:

< 0,18 % tříslovin – nevhodná sláďata,

> 0,40 % tříslovin – jablka příliš tříslovitá,
102

třísloviny hnědnoucí donory vodíku ⇒ má být jen tolik,
kolik třeba k přiměřené chuti.
•
o
malá aktivita PPO,
o
protičinitelem AK přirozená nebo přidaná:

váže kyslík,

redukuje (odbarvuje) již vzniklé chinony,

problémy s produkty oxidace AK.
nevhodná jablka s načervenalou dužninou ⇒ nahnědlý produkt, barva
způsobena anthokyany.
Shrnutí:
•
ovoce, nejen jablka, musí být sortovně vhodná, tj. kyselinami bohatá a
jinak vhodného složení, ve stavu, kdy se blíží plné zralosti (dobře
vyzrále ovoce spíše pro kalné šťávy),
•
přezrálá jablka ⇒ fádní, příliš viskozní, snadno hnědnoucí nápoj, malá
výtěžnost, špatná čiřitelnost,
•
ovoce příliš tříslovité a kyselé (obyčejně spíše naopak) – možné
zredukovat delším stáním v důsledku enzymového odbourání, nesmí
se ale přehnat,
•
namrzlé, (zmrzlé) ovoce – lze zpracovat, nutno ale ihned při
rozmrzání,
•
sklizeň a dodávka:
o
jablka se dopravují volně ložená,
o
ovoce musí být čistě sklizeno, dodáno a zpracováváno
v čerstvém stavu,
o
skládka:

1 m3 jablek ≈ 500 kg,

1 vagón ≈ 10 t,

skládka pro výkon 100 t jablek denně ≈ 800 m3, tj. 200 m3
pro daný den + zásoba na tři dny 600 m3,
103
TZOZ II - 2004/01

optimální úhel skluzu pro jablka ≈ 25-45
o
(Bulhaři
vodorovné skládky mimo sezónu využívané jako sklady).
•
výkupní ceny jablek – závisí na sezóně:
o
1998 – 1,30 Kč/kg – padaná jablka, Trávčice,
o
2001 – 1,7 – 2,5 Kč.
Zpracování jiného ovoce:
•
hrušky:
o
méně vhodné ovoce, málo tříslovin a kyselin,
o
v době zpracování mohou mít již barvu a vůni zralých plodů,
nikoli nahnědlé nebo černé, mohou být mírně změklé avšak
nikoli zhniličelé,
o
v ČR zpracovávány hlavně na koncentráty v množství méně než
1/10 objemu jablek (např. Trávčice 8000 t/rok jablek, 1000 t/rok
hrušek),
•
o
téměř stejná technologie jako pro jablka,
o
nákupní ceny dnes stejné jako jablka.
višně:
o
výborná šťáva,
o
výroba na zakázku (cena cca 175 Kč.kg-1),
o
koncentrát při skladování nutno chladit (obdoba i u jiných
barevných koncentrátů), jinak ztráty barvy.
•
rybíz – dříve poměrně významné objemy, dnes méně zajímavé
vzhledem k nízkým cenám koncentrátu z Polska.
•
zpracování ostatního ovoce zanedbatelné (maliny, jahody, bezinky,
borůvky, atd.).
7.2 Technologický postup
Schéma výroby – viz schéma linky
Sled základních operací:
TZOZ II - 2004/01
104
Příjem a uskladnění - plavení (jablka) – praní – inspekce – drcení – (pektolýza
drti) – lisování – (deaerace, odstranění kalů) – pasterace – konzervace a uložení
(aseptické skladování, uložení pod CO2, chemická konzervace, zpracování na
koncentrát)
Operace podrobně
Příjem, uskladnění a manipulace se surovinou
•
nákup se v ČR vyplácí do okruhu cca 50 km,
•
kapacity výrob v ČR 3-12 t jablek/h,
•
skladování – jednoznačně ovoce volně ložené,
•
plavící žlaby, tzv. mokrá cesta - v našich podmínkách nejběžnější způsob
dopravy tvrdého ovoce (jablka, hrušky) ke zpracování:
o
výhody:

jednoduchost,

současné praní suroviny, oddělení od příměsí, atd. (ruda,
uhlí z vagónů, atd.).
o
nevýhodou:

ztráty šťávy výluhem,

nutnost vyzvedávání suroviny ⇒ poškozování suroviny a
další ztráty (převyšovací šneky působí pokrájení suroviny
⇒ ztráty ≈ 1-2 %),

•
šikmé dopravníky objem ztrát významně sníží.
nadzemní zásobníky + dopravníky, tzv. suchá cesta,
o
významné úspory vody,
o
v zahraničí preferováno před mokrou cestou, v ČR možné vidět
v Chrasti u Chrudimi.
•
lapač kamení:
o
prohlubeň v plavící cestě,
o
v suché dopravě náročnější (obecně musí projít vodou).
105
TZOZ II - 2004/01
Praní
•
viz dříve,
•
je-li mokrá cesta myčka spíše symbolická,
•
nutný ovšem oplach pitnou vodou.
Odtřapinování:
•
nutné u barevného bobulového ovoce,
Inspekce:
•
viz dříve – válečkový třídící pás,
•
měla by být,
•
při velkých výkonech lisoven obtížné, obecně obsluha nestíhá.
Drcení ovoce:
•
jako příprava k lisování základní proces, na němž závisí výtěžek
lisování,
•
první stroj s vyšší energetickou náročností,
•
požadavky na drtič:
•
o
jednoduchost ⇒ snadná rozebíratelnost a čištění,
o
materiál resistentní k působení ovocné šťávy,
o
pro diskontinuální lisy výkon až 1 t.min-1, běží ale jen chvíli.
uspořádání drtiče:
o
zastaralý způsob dnes nepoužívaný – ovoce padá násypkou na
kolmé nože ⇒ pokrájení na kousky, následuje drcení mezi válci
s nastavitelnou vzdáleností. Problémy:

hmota jen rozmačkaná, řezné plochy hladké, hmota
nepodrcená ⇒ nižší výtěžek šťávy, malé poškození slupek
(méně aromatických látek), při srovnatelném výtěžku se
šťáva více kalí.
o
moderní drtiče pracují na principu struhadla, ovocné pletivo
rozdíráno vhodnými elementy (vlnité nože, hroty, atd.),
důsledky:
TZOZ II - 2004/01
106

dobře otevřené buňky ale hrubých útržků působících jako
drenáž při lisování,

lépe rozrušená slupka ⇒ lepší uvolnění aroma,

vzniklá
hmota
správně
zrnitě-kašovitá,
načechraná
(provzdušnění).
•
používané konstrukce:
o
nejběžněji sada vlnitých nožů umístěná na vnitřní stěně
válcového prostoru (popř. jeho dolní polovině), uvnitř se otáčí
třílopatkový (tříramenný) rotor na který ovoce přiváděno shora,
ustrouhaná hmota odstředivou silou vyhazována mezi noži a
odváděna,
o
„jehlové mlýnky“ různá uspořádání,
o
kladívkové mlýnky tvořené rotorem s kladívky a pláštěm
tvořeným síty s průměrem ok cca 10 mm. Ovoce se do
kladívkového
prostoru
přivádí
shora.
Aplikace
např.
v Trávčicích – drtič BAC-BELLMER, vyměnitelná síta s různou
velikostí otvorů, mění se podle zralosti nebo suroviny (klasické
kladívkové mlýnky oblíbené v Americe pro kalné šťávy – ty pro
přípravu drtě k lisování nemusí být vhodné, neboť otvory v plášti
mnohem menší ⇒ nepříliš vhodná struktura drtě, velké
provzdušnění)
o
mlýnky peckového a bobulového barevné ovoce tvořené
kuželovými rýhovanými válci, které lze podle potřeby oddalovat
a přibližovat tak, aby nedrtily jadérka (semena) ⇒ žluknutí.
Naopak vzhledem k výtěžnosti je výhodné co nejbližší postavení
válců ⇒ nutné volit kompromis. Při mletí třešní a višní se drtí i
pecky ⇒ zlepšení aroma.
•
umístění drtiče:
o
dříve obvykle nad každým lisem, aby co nejkratší vzdálenost
mezi drtičem a lisem ⇒ pohodlná doprava drti do lisu
samospádem (centrální mlecí stanice obvykle méně výhodná),
107
TZOZ II - 2004/01
o
neplatí při pektolýze drti, kdy je asi lépe drtič umístit nad nádoby
pro pektolýzu,
o
•
problém oxidace sporný.
doprava drti vhodnými čerpadly (vřetenová čerpadla).
7.2.1 Pektolýza drti
•
dříve méně používaná, dnes jeden z hlavních faktorů zvýšení
výtěžnosti a rentability výroby,
•
někdy navrhována až po prvém lisování – nevhodné,
•
faktory pro zavedení:
o
nezájem o výlisky produkované v tuzemsku ze strany pektinky
(malý objem výlisků),
o
pokrok ve výrobě enzymů ⇒ zvýšení účinnosti při snížení ceny,
o
snížení viskozity šťávy ⇒ nároky na odvod šťávy z drti
podstatně mírnější než při lisování drtě bez pektolýzy,
o
zvýšení výtěžnosti při lisování (snížení nároků na lis) – u jablek
cca o 10 %,
o
•
navýšení refrakce – cca o 1-5 %.
nevýhoda – snad jen někdy horší barva šťávy a následně i koncentrátu
v důsledku delších prodlev za přítomnosti kyslíku,
•
charakteristika vhodných enzymů, které by měly:
o
dosáhnout stádia rozkladu rostlinného pletiva „pulp-enzyming“,
o
maximálně otevřít buňky a tak uvolnit šťávu,
o
přiměřeně degradovat pektin,
o
zajistit zrnitost materiálu ještě vhodnou pro lisování (rozklad
nesmí dojít do stádia dřeně),
o
používané preparáty směsí enzymů pektolytických, s případnou
další enzymovou aktivitou (celulázy a hemicelulázy),
o
při použití dekantačních odstředivek i u jablek nutné ztekucení
(viz barevné ovoce), jinak nízké výtěžky.
TZOZ II - 2004/01
108
•
aplikace enzymů:
o
přímo do drtě, běžně přímo do drtiče,
o
dávkování do potrubí za drtičem problematické, v zásobní nádrži
již problémy s rozmícháním,
o
typické dávky preparátu cca 50-100 g.t-1 (tj. 0,005 %, před 20
lety ještě 4-5x vyšší) ⇒ problémy s rovnoměrným rozmícháním
tak malé dávky,
o
nutná pomocná ředění tak, aby se drti nakonec přidávalo několik
% pomocného ředění, tj. množství cca 50 l /t,
o
problémy – průtok jablek drtičem proměnlivý, dávkování
enzymu obvykle konstantní,
o
ceny (rok 1998) řádově 400 Kč.kg-1,
o
u jablek pektolýza obvykle prováděna při laboratorní teplotě,
doba pektolýzy při 20 oC běžně cca 30-40 minut,
o
odlišnosti pro barevné ovoce:

drť se předehřívá (50
o
C), jinak by pektolýza trvala
neúměrně dlouho,

doba pektolýzy 2-3 hodiny,

nutné odtřapinování – při enzymovém ošetření třapiny
sedimentují a ucpávají výpusti,

u višní (peckové ovoce) velký obsah arabanů ⇒ enzymové
preparáty musí vždy obsahovat arabinasy (v koncentrátu
vznikají zákaly zejména za chladu, které po naředění mizí,
alespoň v počátku, časem mohou být zákaly již nevratné),

aplikují se enzymy působící téměř ztekucení (tj. preparáty
se širší aktivitou než při lisování jádrového ovoce) ⇒ malý
obsah výlisků, proto:

jsou-li používány hydraulické lisy (Bucher) někdy
hrozí až přídavky pomocného lisovacího materiálu,

vhodné pro odstředivé separátory = dekantační
odstředivky.
109
TZOZ II - 2004/01

problémy s dávkováním enzymů u barevného ovoce:

do drtiče – hrozí inaktivace při lokálním přehřátí při
ohřevu drtě,

do potrubí – nerovnoměrnost dávkování.
7.2.2 Lisování
Princip: drť z rozmělněného ovoce se stlačí v uzavřeném „průlinčitém“
prostoru mezi plochy lisu mechanicky, nebo je tlačena na plochu (případně
oddělující kaly) silou odstředivou. Vhodná zařízení:
•
lisy:
o
o
o
diskontinuální – nevýhodou diskontinualita:

hydraulické,

pneumatické,

šroubové (Rotapress),

zastaralé – balíčkové, košové, kládové, atd.
kontinuální:

sítopásové,

šnekové.
dekantační odstředivky
Faktory ovlivňující rychlost lisování:
•
struktura drti – viz drcení,
•
vedení tlaků při lisování,
•
tloušťka vrstvy, přes kterou se šťáva protlačuje,
•
pohyb výlisků při lisování.
Lisy diskontinuální hydraulické
Princip: dva válce (písty) různých průřezů, z nichž užší píst tlakový (=
čerpadlo) vtlačuje kapalinu do širšího válce lisovacího pod lisovací píst
s pracovní plochou, který je kapalinou vytlačován.
Podstatou činnosti Pascalův princip stejnoměrného šíření tlaku v kapalinách
TZOZ II - 2004/01
110
-
⇒ p = F1/A1 = F2/A2, kde p je tlak, F síla a A plocha,
-
⇒ W = F1.s1 = F2.s2, kde W je vykonaná práce, F síla a s dráha pístu.
Specifický tlak = tlak v hydraulickém systému ⇒ všude stejný (řádově desítky
MPa).
Pracovní tlak = tlak na pracovní ploše rozpočtený na lisovací plochu, obvykle
do 3 MPa, prakticky stačí do cca 1,5 MPa.
Směr působení tlaku:
•
svrchu a ze spodu – zastaralé (lisy košové a balíčkové),
•
horizontální – moderní hydraulické lisy.
Košové lisy:
•
zastaralé, oblíbené ve vinařství,
•
ovocná drť se dává do koše („zahrádky“), případně vyloženého
plachetkou,
•
koš z latí lichoběžníkového průřezu stažené pevnými nekorodujícími
obručemi,
•
tvar koše obvykle kruhový.
Balíčkové lisy:
•
pomocí formovacích rámů se drť balí do plachetek a vytvoří se ploché
balíčky s vrstvou drtě silnou cca 5-6 cm (pro bobule cca 3 cm),
•
balíčky se prokládaly dřevěnými (dubovými) rošty pro usnadnění
odtoku uvolňované šťávy.
Oba typy využívány s několika stolicemi (obvykle 2-3) ⇒ lepší využití času.
Porovnání košových a balíčkových lisů z hlediska výhod:
•
balíčkové:
o
větší výtěžnost v důsledku vyšších tlaků a menší drenážní
vzdálenosti pro lisovanou šťávu,
o
•
čistější šťáva.
košové:
o
menší pracnost,
o
nižší investiční a provozní náklady.
111
TZOZ II - 2004/01
Horizontální hydraulické lisy:
•
v ČR
dnes
nejrozšířenější
stroje
firmy
Bucher-Guyer
,
Niederweningen, Curych,
•
principem ležatý ocelový koš, případně vyložený plasty,
•
plnící potrubí v ose koše,
•
píst a pevné čelo spojeny profilovanými polyamidovými lany
překrytými propustnou tkaninovou punčoškou ⇒ drenážní systém pro
lisovanou šťávu. Např. v lisu HP 5000 je celkem 280 hadic,
vzdálenost mezi nimi cca 10 cm.
•
při pohybu pístu je možný rotační pohyb koše spolu s pohybem pístu,
•
snadné plnění a vyprazdňování (otáčení plnícího otvoru),
•
zcela automatický provoz včetně plnění a vyprazdňování ⇒ malé
nároky na pracovní síly,
•
snadné čištění a údržba,
•
standardní velikost HP 5000, objem 5 m3 (průměr cca 2 m, průměr
hydraulického pístu cca 30 cm, specifický tlak řádově 20 MPa,
pracovní tlak běžně 0,3 MPa),
•
běžný lisovací cyklus po 2 minutách, pak tlak povolí, koláč výlisků se
promíchá, popř. se doplní nová drť, a opět se stlačí,
•
celkový lisovací cyklus 1-2 hodiny,
•
průběh lisování, tj. nárůst tlaku, je možné řídit automaticky podle
objemu vytékající šťávy nebo pouze s časem. Pro každé ovoce nebo i
při změně vlastností ovoce nutné volit optimální cyklus lisování.
•
v lisu před konečným lisováním velkým tlakem musí být dostatečný
objem koláče, jinak deformace polyamidových lan,
•
HP 5000 se bez pektolýzy plnil obvykle dvakrát na celkové množství
7000 kg drti, po enzymovém ošetření v důsledku snadnějšího
samotoku a rychlejšího uvolňování šťávy lze ještě doplňovat, tj.
v jednom cyklu se zpracuje 10-11 tun drti, a minimální lisovatelné
množství cca 8 tun.
TZOZ II - 2004/01
112
•
jako u všech hydraulických strojů v potravinářských provozech –
hydraulické médium musí být vhodné pro tyto účely,
•
cena lisu cca 20-25 mil. Kč.
Pneumatické lisy
•
používané hlavně ve vinařství, kde se neusiluje o velké výtěžnosti
kvůli přechodu tříslovin,
•
horizontální koš, uvnitř vak, který je možné nafouknout vzduchem,
•
lisování ze středu válce k povrchu ⇒ výhoda kratší cesty šťávy,
•
při vyprazdňování se koš lisu točí ⇒ výlisky se uvolní a vypadnou
otevřeným otvorem,
•
menší výtěžnost než hydraulický lis, jednodušší provoz, nižší náklady
na provoz, nižší cena.
Lisy pracující kontinuálně
Sítopásové lisy:
•
v ČR dosti používány – nižší investiční náklady (cena cca 5 mil. Kč.),
•
nejznámější výrobci Bellmer, Klein (v ČR používány), Jedinstvo
(zatím není v ČR zastoupen),
•
drť nanášena na sítový pás, pak svrchu přikryta druhým pásem a
vedena mezi systém válců se stále se zmenšujícím průměrem a
zvyšujícím se tlakem (někdy zmiňována i rozdílná rychlost pasů ⇒
promíchávání lisované hmoty),
•
v běžném sítopásovém lisu několik pracovních zón:
o
zóna samotoku,
o
velký válec,
o
menší válce – zde již významný smykový posuv pásů vůči sobě,
o
vysokotlaková zóna – pásy k sobě přimáčknuty dvěma proti sobě
stojícími válci (tlak zde cca 0,8 MPa).
•
výhodou sítopásových lisů snadnost lisování,
113
TZOZ II - 2004/01
•
nevýhody:
o
menší výtěžnost cca o 5 % v porovnání s hydraulickými lisy ⇒
nutno kompenzovat jinými zákroky, např. důkladnější extrakcí,
o
velká spotřeba vody – po odstranění výlisků pásy nutno
soustavně důkladně ostřikovat, jinak se zanáší a změnšuje se
významně výtěžnost lisování.
•
sítopásový lis s jedním pásem – AMOS – u nás patrně nepracuje.
Kontinuální lisy šnekové:
• zužující se válec (komolý kužel) v něm Archimedův šroub (šnek),
• možné i uspořádání jako válec s rozšiřující se osou šneku,
• okolo posledního závitu plášť děrován,
• v širším čele komolého kužele přívod drti,
• v užším je šoupětem regulovatelný odvod výlisků,
• šroub odebírá drť, stlačuje ji ⇒ šťáva prýští děrami pláště, matoliny
vystupují otvorem v užším čele,
• je možné i dvoušnekové uspořádání, kdy dva šneky rotují proti sobě ⇒
zábrana spoluotáčení rmutu a jeho rozemílání o stěny, hlavní oblast
tlaku se přemístí od stěn do středu (používán ve vinařství, z třapin se
neuvolňují třísloviny),
• výhodou šnekového lisu je plynulá, rychlá práce umožňující zpracovat
velké návaly ovoce naráz (= velké výkony),
• nevýhody (pro čiré šťávy a u nás běžné ovoce):
o
malý výtěžek – tlak není tak pomalý, vysoký, stálý a klidný jako
u lisů hydraulických,
o
šťáva odtéká kalná – částice výlisků se pohybují a nepůsobí sami
jako filtrační hmota, jež by sama zachytila jemný kal⇒ve šťávě
větší obsah kalů než z jiných typů lisů,
o
drcení zrnek u drobných plodů – tím obohacení šťávy o chuťově
nepříznivé složky (třísloviny, atd.).
TZOZ II - 2004/01
114
• proto u nás šnekové lisy vhodné snad jen pro rychlé zpracování
drobnějšího ovoce, hrozí-li jeho zkáza (kvašení, atd.) a výtěžnost není
rozhodující,
• šnekové lisy velmi oblíbené v USA, lisuje se na nich citrusové ovoce a
rajčata bez nároků na čirost – výkon je veliký, proces kontinuální,
• příkladem lis FMC – možnost práce v inertní atmosféře,
• pro
zpracování
ovoce
nevýhodou
ohřívání
materiálu
vlivem
intenzivního tření při velkých tlacích ⇒ konstruují se šnekové lisy
s chlazeným košem,
• zahřívání naopak výhodné při lisování oleje z olejnin neboť snižuje
viskozitu lisovaného oleje ⇒ šnekové lisy při lisování oleje dosti
rozšířené.
Další uspořádání lisů – podstatně menší uplatnění v technologii ovoce a zeleniny:
•
válcový (pásový) lis Titan,
•
válcové lisy.
Lisovací dekantační odstředivky
Kontinuální odstředivky typu Jahn (původně škrobárenské odstředivky)
vhodné pro separaci částic průměru 5 µm až 5 cm při obsahu pevného podílu od
3 do 60 %.
•
hlavní výrobci dnes Westfalia, Flottweg, Alfa-Laval atd.
•
dnes již možnost regulace hladiny uvnitř odstředivky automaticky,
dříve se používali pevné trysky ⇒ nepraktické, nutnost při změnách
složení drti pracně upravovat,
•
pro aplikaci dekanterů nutná pektolýza drti až do stádia ztekucení,
jinak malá výtěžnost (pod 60 %),
•
v principu horizontální odstředivky:
o
dva rotující bubny, různé otáčky, vnitřní na povrchu opatřen
šnekovým dopravníkem,
115
TZOZ II - 2004/01
o
materiál přiváděn nepohyblivou trubkou v ose bubnů a otvory ve
středním bubnu rozprostírán na vnitřní stěnu vnějšího bubnu,
o
zde rozdělení na šťávu a sediment,
o
pevný podíl posunován šnekovým dopravníkem v důsledku
rozdílu otáček obou bubnů k vyprazdňovacímu otvoru na užším
konci bubnu,
o
šťáva nad pevným podílem odváděna na druhou stranu na širší
straně bubnu,
o
toto uspořádání umožňuje poměrně velké vysušení pevného
podílu v porovnání s ostatními typy odstředivek ⇒ označení
lisovací odstředivky.
Dalším možným uspořádáním jsou vertikální odstředivky s děrovaným
bubnem, např. TITAN-V-N („kuželový lis“).
•
průmyslová obdoba domácích odšťavňovačů,
•
přívod materiálu svrchu,
•
šťáva se odděluje přes rychle rotující síto,
•
pevné části vynášeny odstředivou silou po kuželovém sítu nebo jsou
posunovány šnekovým dopravníkem.
Pro odstředivky typická velká energetická náročnost (výkon 5 t jablek/h,
motor 70 kW) a využití pro lisování barevného bobulového ovoce.
Pro úplnost zmíníme další typy odstředivek používaných v potravinářském
průmyslu pro separaci velkých podílů pevných částic, kdy je cílem získání
pevného podílu, tyto odstředivky však nejsou vhodné pro zpracování ovocných
šťáv. Někdy se označují odvodňovací, dehydratační odstředivky:
•
vratná odstředivka s posunem pevného podílu:
o
pro separaci křehkých pevných částic (např. krystalů),
o
horizontální děrovaný buben ca 0,3 – 1,2 m v průměru,
o
přívod materiálu do bubnu trychtýřem rotujícím stejnou rychlostí
jako buben (postupné zrychlování částic, omezení namáhání ve
střihu),
TZOZ II - 2004/01
116
o
kapalina prochází otvory v povrchu bubnu,
o
pevné části na vnitřním povrchu bubnu vytváří koláč, ten po
dosažení určité tloušťky (cca 5- 8 cm) mechanicky posunut o
několik cm pístem,
o
problémy s „vrásněním“ koláče lze překonat několikastupňovým
uspořádáním, kdy buben tvořen soustavou soustředných
vratných válců, kdy je pevný podíl posunován z jednoho bubnu
do druhého,
o
tyto odstředivky obecně vhodné pro částice rozměrů 0,1 mm až 8
cm, při obsahu pevných látek od 20-75 %.
•
košová (bubnová, komorová) odstředivka:
o
perforovaný kovový buben vyložený vhodným filtračním
mediem,
o
otáčky cca do 2000 ot./min,
o
automaticky ovládaný provoz, v nastaveném intervalu sníženy
otáčky a koláč odstraněn přes oddělené dno po seškrábnutí
břitem, pak se buben spojí a vpouští se zpracovávaný materiál,
po naplnění bubnu se otáčky zvýší na provozní parametry a
probíhá vlastní odstřeďování, pak se vše opakuje.
o
kapacita cca do 90 000 l/h.
Další způsoby zvyšování výtěžnosti při lisování šťáv (převážně zastaralé):
•
nakvašování drti:
o
opuštěno,
o
princip podobný jako u pektolýzy, využití enzymových systémů
kvasinek,
o
•
výtěžky vyšší jen o 1-3 %.
napařování drtě:
o
koagulace bílkovin ⇒ permeabilita membrán, inaktivace oxidas,
o
zvýšení podílu vody ve šťávě,
117
TZOZ II - 2004/01
o
možný prooxidační účinek, teplota se pohybuje v oblasti optima
činnosti enzymů,
•
o
obsah pektinu, tj. viskozita šťávy v podstatě neovlivněna,
o
obdobou povaření, to musí být výhodnější (účinnější).
elektroplasmolýza:
o
umrtvení buněk střídavým proudem ⇒ jejich otevření, resp.
docílení permeability buněčné membrány,
o
testováno v 60. letech v SSSR,
o
drť procházela mezi dvěma kovovými válci (elektrodami),
mezera regulovatelná,
o
důkladnost plasmolýzy řízena rychlostí průchodu materiálu
zařízením,
o
zvýšení výtěžnosti u jablek cca o 7-8 % (u hroznů neúčinné –
není třeba „otevírat“ buňky, ty se dobře otevřou v lisu i bez
plasmolýzy),
o
vliv frekvence, čím větší tím rychlejší (není jasná souvislost
s dielektrickým ohřevem ?),
o
nevýhodou nebezpečnost s použitím elektrického proudu (pouze
220 V).
•
desintegrace ultrazvukem:
o
navržena pro hrozny (pro některé odrůdy, které se hůře lisují),
o
opět 60. léta SSSR,
o
pozor na rozpor mezi účinností ultrazvuku pro dispergaci
(homogenizátory dřeňových šťáv) a zde naopak pro flokulaci,
o
zvýšení výtěžnosti údajně až o 10 %,
o
podmínky:

v nádobě s pomačkanými hrozny generátor ultrazvuku,

frekvence 21,3 kHz, příkon 3-5 W.cm-3, doba 1-15 min,

příkon musí být dostatečný, jedině pak dojde ke shlukování
plasmy v buňkách a porušení buněčných stěn,
TZOZ II - 2004/01
118

vyšší frekvence zbytečná (účinek se více tlumí s tloušťkou
vrstvy),

účinek se zvyšuje přídavky vody (až do 30 %) –
samozřejmě nejde,
o
u hroznové šťávy napomáhá ultrazvuk i krystalizaci vinného
kamene, resp. ji urychluje při vhodných podmínkách (chlad),
podporuje tvorbu většího počtu krystalizačních jader a mícháním
zlepšuje podmínky intenzivního narůstání krystalů.
o
•
nevýhody – navrhovaná zařízení většinou málo výkonná a drahá.
desintegrace zmrazováním:
o
pomalé, aby destrukce pletiva maximální.
Osud matolin (výlisků)
•
významný z hlediska bezodpadové technologie, cena likvidace odpadů
stále větší,
•
možnosti:
o
surovina pro výrobu pektinů,

nutnost okamžité konzervace proti mikrobiálnímu napadení
(při zkvašení, zaplesnivění, atd. blesková degradace
pektinových látek), kyselé hydrolýze i enzymovému
štěpení,

konzervace sušením, dříve i SO2.
o
výroba trestí (eterických olejů),
o
zkrmování – hodnotné krmivo (Trávčice – myslivci),
o
kompostování,
o
dříve vykvašení na líh ⇒ dnes prakticky neexistuje, po extrakci
velmi nízký obsah cukrů ve výliscích.
Získávání šťávy z ovoce metodami difúzními - dvě základní možnosti:
•
extrakce výlisků po prvém lisování dnes používaná prakticky ve všech
provozech pro zvýšení výtěžnosti. Princip:
119
TZOZ II - 2004/01
o
smíchání výlisků s vodou (kondenzát brýdové páry z odparky)
tak, aby byl produkt čerpatelný, obvyklý poměr 1:1,
o
teplota kondenzátu asi 50 oC ⇒ po smíchání poklesne asi
polovic,
o
často prodlev (cca 2 hodiny) a využití enzymů přidaných před
prvým lisováním k dovršení pektolýzy,
o
následuje další lisování
o
šťáva takto získaná se nesmí používat a označovat za ovocnou
šťávu ⇒ např. u jablek se připouští její využití při výrobě
šťávního koncentrátu po přidání ke šťávě z prvého lisování.
o
provedení:

lis Bucher – obvykle načechrání výlisků přímo v lisu a
jejich
skrápění
kondenzátem bez
vyprázdnění lisu,
následuje další lisování ⇒ extrakce méně účinná,

výlisky vyprázdněny z lisu (jednodušší u sítopásových lisů)
a
smíchány
s kondenzátem
v oddělených
nádobách,
následuje další lisování, v tomto případě vhodné mít další
lis (někdy využíván jen jeden lis),

AMOS – jednopásový lis, výlisky vymývány přímo v lisu
protiproudně (pás s výlisky skrápěn kondenzátem).
•
získávání šťávy z ovoce difusery – stále diskutováno, doposud v praxi
nepoužíváno (snad až na řídké vyjímky – Francie). Spočívá ve
vymývání šťávy z ovoce do proudícího média v difuzerech, obvyklé
protiproudé uspořádání – analogie získávání cukru z cukrové řepy.
o
základní problém – naředění šťávy vodou,
o
v domácnostech rozšířeno při získávání ovocné šťávy v tzv.
napařovacích hrncích – v principu vyluhování kondenzující
horkou párou.
Lisování jiného ovoce než jablka
Hrušky:
TZOZ II - 2004/01
120
•
problémy s kamenčivostí ⇒ rychlé vydírání vřetenových čerpadel,
v porovnání s jablky menší výtěžnost cca o 5 %.
Jablka:
• lisování I (bez úprav) – cca 75% hmotnostní výtěžnost šťávy,
• lisování II (bez úprav) – cca 85% hmotnostní výtěžnost šťávy, ale asi
40 % nákladů,
Varianty lisování z hlediska úprav drtě před jednotlivými stupni lisování
Lisování I.
Lisování II.
bez úprav (W)
extrakce – vymývání (X)
pektolýza (Y)
ztekucení (Z)
bez úprav (W)
pektolýza (Y)
ztekucení (Z)
bez úprav (W)
bez enzymového ošetření (A)
pektolýza (B)
ztekucení (C)
•
varianta BX nejpoužívanější (celková výtěžnost až 90 %), snad i
BXY. Do nedávna používána i varianta AXY, která ale obvykle méně
vhodná.
•
varianta AX vhodná při použití výlisků pro výrobu pektinu,
•
varianty CW a CX vhodné při použití dekantačních odstředivek
•
varianta BZ patrně úplně nevhodná při použití lisů:
o
problémy se zakalením,
o
velké uvolnění drtě do lisů ⇒ špatné lisování.
Bobulové ovoce:
•
typické varianty CW a CX.
121
TZOZ II - 2004/01
Odvzdušňování šťávy
•
u čirých odlisovaných šťáv není běžné – neprovádí se,
•
běžné pro kalné, dřeňové šťávy – viz dříve.
Odstranění kalů
•
šťáva po lisu obsahuje velké množství hrubých, usaditelných kalů:
•
o
hydraulické lisy 2-3 %,
o
sítopásové lisy 5-7 %.
pro odstranění kalů za lisem obvykle používány válcové filtry
(válcová síta, nebo síta se stíraným povrchem), výhodou levnost a
účinnost,
•
další možnost odstředění kalů aplikací vhodných odstředivek, viz
čiření
•
pozor!!!! - chceme-li dosáhnout uspokojivé výtěžnosti, musí se
odloučené kaly vracet do drtě před lis.
Konzervace šťávy:
•
pasterace + aseptické uložení do velkoobjemových tanků,
•
konzervace SO2 ⇒ sukusy (analogie polotovarů pro výrobu
pomazánek):
•
o
možno přidávat v plynném stavu z bomby,
o
přídavky ve formě siřičitanů, resp. pyrosyřičitanů,
o
nenáročné na uložení – např. přemístitelné paletové jímky.
pasterace + uložení pod CO2:
o
nutno 1,5 % hmot. CO2 + teplota < 15 oC (resp. 1,2 %/5-7 oC či
0,8 %/0-1 oC),
o
inhibice mikroorganismů i enzymů,
o
nutné vysoké tlaky (0,86 MPa, resp.0,6 MPa či 0,5 MPa),
TZOZ II - 2004/01
122
o
aplikace tekutého CO2 z tlakových lahví nebo tuhého CO2,
provedení:

s impregnačním čerpadlem (naplnění tanku CO2, jeho
odebírání a plnění do šťávy impregnačním čerpadlem,
vracení nasycené šťávy do tanku),

impregnace šťáv recirkulačním způsobem.
o
při skladování nutná kontrola teploty a tlaku v tancích,
o
při vyprazdňování uvolňovaný plyn zachytáván a znovu
stlačován, odplynování se provádí v tlakové odstředivce nebo
speciálním odplyňovacím tanku s kompresorem,
o
nevýhody:

velké investiční náklady,

úplné odplynění obtížné ⇒ nutnost počítat se zbytky plynu
ve šťávě.
•
koncentrace šťáv, výroba šťávních koncentrátů:
o
dnes nejpoužívanější, viz dále.
7.3 Výroba konzumních sirupů
Rozdíl – konzumní sirupy dříve x konzumní sirupy nyní:
Nyní – výrobky vzniklé složením na základě arómových a zákalových bází,
neobsahují jako součást ovocnou šťávu
Dříve - princip: V surové ovocné šťávě (sukus) se rozpustilo tolik cukru, aby
byl vzniklý sirup konzervován sušinou. Normou bývala pevně stanovena dávka
cukru na 100 kg výrobku nebo později dávka ovocné šťávy a výsledná refrakce
výrobku. Další výklad pojednává o výrobě klasické, z ovocné šťávy.
Vlastní technologický postup:
Úprava sukusu:
•
filtrace,
•
desulfitace u sukusů konzervovaných SO2:
123
TZOZ II - 2004/01
o
záhřevem, popř. při sníženém tlaku (viz sváření ovocných
pomazánek),
o
pomocí H2O2:

postup za studena:

pomalu přidat vypočtené množství H2O2 (ekvivalentní
SO2) ve formě 1,5-3,0 % roztoku,

sukus se nechá cca 30 min. stát, obnoví se rovnováha
mezi volným a na cukry vázaným SO2, uvolněný SO2
se vypudí krátkým ohřevem,

vždy ale zůstává SO2 vázaný aldehydicky.
postup za horka (asi méně vhodný):

přidá se ½ vypočteného množství H2O2 za podmínek
viz dříve,

sukus se zahřeje až k varu (minimálně na 85 oC po 2 –
3 minuty), uvolní se SO2 vázaný na cukry,

ochladí se na < 30 oC a přidá se další H2O2 a ponechá
se až odreaguje (pokud se dále zahřívá, je to jen kvůli
rozpouštění cukru).
o
desulfitace výborná pokud jde o volný SO2, v případě vázaného
již pomalejší, což vzhledem k postupnému zahřívání při
rozpouštění cukrů nemusí tak vadit ⇒ desulfitace H2O2 asi
vhodnější pro eliminaci zbytkového SO2 po jeho vyváření.
Vlastní příprava sirupu:
•
kontinuální a diskontinuální způsoby,
•
diskontinuální – obdoba sváření pomazánek:
o
při použití pevného cukru a normálních sukusů běžnější
s ohledem na desulfitaci a rozpouštění cukrů,
o
pro urychlení práce zásadní volba správné zrnitosti cukru,
optimální drobné krystaly ⇒ největší plocha,
o
postup:

TZOZ II - 2004/01
obvykle se provádělo v kulových jednoduchých odparkách,
124

rozpouštění cukru v horké šťávě. Záhřev ještě před
přidáním cukru, možnost inaktivace invertázy, možnost
sebrání
vysrážené
bílkoviny
(pěna),
vyvaření
konzervovadla (po částečném přídavku cukru).

za horka se rozpustí zbytek cukru + škrobový sirup,

přidá se kyselina již po vypnutí topení,

chlazení, co nejrychlejší a plnění. Výrobek samoúdržný
v důsledku nízké aktivity vody způsobené vysokou
koncentrací cukru (>60 %)

možnost přípravy chladnou cestou – tzv. barukandy

jednorázové (nutná mocná vrstvy cukru) nebo
opakované protékání šťávy dostatečnou vrstvou
cukru,

pozor
na
invertázu
v nezahřívaných
sirupech
připravených z čerstvé šťávy (např. borůvky atd.).
•
kontinuální postup:
o
vychází ze šťávního koncentrátu a tekutého cukru, tj. cukerného
sirupu,
o
smísení
složek
v takovém
poměru,
aby
rovnou
vznikl
požadovaný nápoj.
•
při přípravě dia sirupů používání umělých sladidel ⇒ nutnost
konzervace.
7.4. Výroba nealko nápojů
Historie:
•
2. pol. 18 století – zájem o balneologii vede k úsilí o výrobu:
o
umělých minerálních vod,
o
ochucených minerálních vod.
•
do 2. světové války výroba živnostenského charakteru,
•
1948 – v Praze 38 sodovkářů s objemem výroby do 5000 hl.rok-1,
125
TZOZ II - 2004/01
•
dnes (1998) v Praze 3 a ČR 85 nealko výrobců.
Charakteristiky nápojů:
•
nealko nápoj do 0,5 objemových % alkoholu (0,4 % hmotnostních) ⇒
nelze užívat pro zakvášené sukusy,
•
klasifikace dle ing Humheje:
o
sodovka = voda + CO2 (min 0,4 % hm.),
o
tresťové vody = limonády s příchutí bez ovocné sušiny
o
ovocné limonády s příchutí,
o
ovocné sirupy a limonády typ A a B,
o
limonády ostatní, ovocné a zeleninové – obsahují další složky,
např. alkaloidy, rostlinné výtažky, drogy, diabetické a dietetické
přísady, mikroelementy, atd.
•
klasifikace dle obsahu ovocné (zeleninové) sušiny:
o
limonády s příchutí: 0-2,9 %,
o
ovocné limonády: 3 – 15 %,
o
ovocné nápoje: 6- 30 % (cca ¼ požadavku na nektary),
o
nektary: 25 – 50 %,
o
ovocné a zeleninové šťávy: 100 %.
Stavba nápojů:
Cukr a kyselina - základem stavby nápojů většinou rovnováha mezi sladkou a
kyselou chutí:
•
sladká chuť preferována dětmi a zvýrazňována vyprcháváním CO2,
•
při ředění nápojů sladká chuť „couvá“ pomaleji,
•
cukr rafinovaný s limitovaným obsahem veškerých nerozpustných
látek (<20 mg.kg-1) a nezabarvený,
•
kyselidla:
o
kyselina citrónová – nejběžnější,
o
kyseliny mléčná – testována,
o
kyselina jablečná – drahá.
TZOZ II - 2004/01
126
Arómové nápojové báze - obsahují aroma, barvu, zákalotvorné činidlo a
stabilizátor (emulgátor).
Voda – pochopitelně po nezbytných úpravách vyplývajících z potřeby upravit
složení v souladu s předpisy (minerální látky a jiné chemické příměsi, např.
residua po čištění vody, mikroorganismy). V zásadě dva typy vody využívány
pro výrobu nápojů:
Pramenitá (studniční, minerální) voda:
•
většinou třeba eliminovat mikrobiální kontaminaci, popř. upravit
minerální složení:
o
chlorování a dechlórování:

aplikace chlóru, chlornanů, chlóramínů, popř. oxidu
chloričitého do vody, kdy vzniká kyselina chlorná, např.
podle schémat:
Cl2 + H2O → HOCl,
Ca(OCl)2 + H2O + CO2 →2 HOCl + CaCO3,
která se rozkládá snadno podle rovnice:
HOCl → HCl + O
a vzniklý aktivní kyslík je mohutným desinfekčním
činidlem.

každou vodu ošetřenou chlórem je třeba před výrobou
nápojů residuí chlóru zbavit dechlórováním (viz dále).
o
aplikace UV-záření, nejúčinnější při 260 nm,
o
ozonizace,
o
úprava vody stříbrem:

sagen – směs chloridů (sodného a stříbrného),

přítomnost Fe, Mn, S2- a J- oslabuje účinnost.
o
mikrobiální filtrace
o
srážení minerálů, zejména odstranění Fe a Mn (přítomny
většinou ve formě hydrogenuhličitanů). Odstraní se:

na kolonách ionexů,
127
TZOZ II - 2004/01

provzdušňováním,
kdy
zoxidují
a
hydrolyzují
na
nerozpustné látky a ty se odfiltrují.
Vodovodní voda:
•
hrubé přečištění - kontrolní pískový filtr, odstranění jak mechanických
nečistot, tak snížení počtu mikrobů,
•
dechlorace a deodorizace
o
kolona s aktivním uhlím do negativní zkoušky na ortholidin, kdy
se chlór na aktivním uhlí rozkládá podle reakce:
C + Cl2 + 3 H2O → H2CO3 + 4 HCl
o
chemické úpravy pro odstranění chlóru nákladnější a méně
účinné ⇒ řídké použití.
•
oba uvedené kroky často nutno několikrát opakovat
Voda obecně •
aby bylo možné vodu nasytit na požadovaný tlak 0,4 MPa musí se
voda před saturací:
o
odvzdušnit – při 70 mm H2O, i tak je při saturaci nutno upouštět
vzduch,
o
tvrdost vody upravit pod 3 mval Ca,
o
během saturace je třeba udržovat nízkou teplotu (cca 6-10 oC).
Nápojový koncentrát:
o
limonádový sirupy, jestliže převládajícím podílem cukry,
o
ovocné, šťávní koncentráty,
o
nízkoenergetické koncentráty – po naředění snížení využitelné
energie na 1/3 stavu bez náhradních sladidel.
Vlastní výroba:
•
úprava vody,
•
Pre-mix:
o
principem impregnace předem namíchaného nápoje oxidem
uhličitým,
TZOZ II - 2004/01
128
o
odvzdušnění, nasycení CO2 impregnací, tj. rozstřikováním
nápoje do atmosféry CO2 o patřičném přetlaku při snížené
teplotě.
o
tvrdost po nasycení 8 – 10 německých stupňů,
o
sodová voda tak směsí elektrolytů přidávaných do „destilky“ tak,
aby se dalo sytit.
•
plnění do obalů.
Některé další termíny:
•
Post-mix – dnes převážně malá zařízení v pohostinstvích jejichž
činnost spočívá ve smíchávání sirupu se sodovou vodou.
•
balená voda:
o
minerální voda – přírodní pramenitá voda z podzemního zdroje s
minimálně 1 g.l-1 rozpuštěných minerálních látek,
o
kojenecká voda – kvalitní pitná voda z podzemního zdroje
splňující řadu přísných kriterií, např. z úprav povoleno jen UV
ozáření a stabilizace sycením CO2,
o
balená stolní voda – kvalitní pitná voda z podzemního zdroje,
musí být vhodná i pro děti a lidi s vybranými zdravotními
problémy, povoleny i fyzikální postupy (vyloučení Fe,
odplynění, atd.),
o
balená pitná voda je voda určená ke spotřebě obyvatelstvem,
o
nesycená voda podléhá rozvoji aerobních mikroorganismů.
Příklady výpočtu receptur konzumních a limonádových sirupů
Malinový sirup
Spočtěte recepturu na malinový sirup, pro nějž je předepsáno, že výsledná
refraktometrická sušina má být 65 % a kyselost 0,8 %. Obsah ovocné sušiny má být 4
% hotového výrobku. Máte k dispozici malinový sukus o 6% Rs a 0,4% kyselosti. Je
povolen 3% přídavek škrobového sirupu o 85% sušině.
Postupy výpočtů receptur na sirupy jsou obdobou receptur na džemy a marmelády (zjednodušené o
přídavek pektinového preparátu).
Výsledek pro kontrolu:
129
TZOZ II - 2004/01
maliny
cukr
škrob. sirup
kyselina
celkem
hmotn.výsl.
(kg)
66,7
57,9
3
0,533
128,133
chci 100 kg
hm.sušiny
(kg)
6
57,9
2,55
0,533
65
% sušiny
6
100
85
100
hm.kyseliny
(kg)
0,267
0
0
0,533
0,8
% kyseliny
0,4
0
0
100
odpařit 28,133 kg vody
Malinovojablečný sirup
Spočtěte recepturu na malinovojablečný sirup, pro nějž je předepsána Rs 65 %, kyselost
1 % a obsah ovocné sušiny 4 % hotového výrobku. Máte k dispozici malinový sukus o
Rs 6 % a kyselosti 0,4 % a jablečný sukus o Rs 9 % a kyselosti 0,8 %, kterým máte
nahradit 30 % ovocné sušiny. Máte povolen 3% přídavek škrobového sirupu o 85%
sušině.
Výsledek:
jablka
maliny
cukr
škrob. sirup
kyselina
celkem
hmotn.výsl.
(kg)
13,3
46,7
57,75
3
0,7
121,45
chci 100 kg
hm.sušiny
(kg)
1,2
2,8
57,75
2,55
0,7
65
% sušiny
9
6
100
85
100
hm.kyseliny
(kg)
0,11
0,19
0
0
0,7
1
% kyseliny
0,8
0,4
0
0
100
odpařit 21,45 kg vody
Limonádový sirup s příchutí citrusovou
Spočtěte recepturu na limonádový sirup s příchutí citrusovou, jehož výsledná refrakce
má být min. 65 % a kyselost min. 1,8 %. Přidáváte rafinovaný cukr, 50% kyselinu
citronovou, 0,8 % soli, 2 % aroma a 0,04 % barviva.
Pokud jste zvládli předchozí receptury, pokládám za zbytečné uvádět postup. Jen pro kontrolu:
cukr
kyselina
sůl
aroma
barvivo
celkem
hmotn.výsl.
(kg)
62,4
3,6
0,8
2
0,04
68,84
chci 100 kg
hm.sušiny
(kg)
62,4
1,8
0,8
0
0
65
% sušiny
100
50
100
0
0
Nutno doplnit 100 - 68,84 = 31,16 kg vody.
TZOZ II - 2004/01
130
hm.kyseliny
(kg)
0
1,8
0
0
0
1,8
% kyseliny
0
50
0
0
0
Linka na výrobu jablečné šťávy na sklad
131
TZOZ II - 2004/01
8. Výroba šťávních koncentrátů
V této kapitole bude kromě vlastní výroby koncentrátů pojednána i
problematika čiření ovocných šťáv a s ní související klasifikace pektolytických
enzymů.
8.1 Systém pektolytických enzymů
Pektolytické enzymy jsou produkovány mikroorganismy nebo se nachází
v pletivech vyšších rostlin. Mikroorganismům umožňují rychlé rozrušení
rostlinných pletiv na kterých vegetují, u vyšších rostlin se významně se podílejí
na zrání a posklizňových změnách rostlinných produktů, významný je i jejich
vliv během vlastního technologického zpracování. Podle funkce rozlišujeme:
•
zmýdelňující enzymy (pektinesteráza, pektáza, atd.),
•
depolymerační enzymy (hydrolázy, „pektolázy“, lyázy).
Pektinesteráza PE (EC 3.1.1.11):
•
výskyt jak v rostlinách tak plísních, kvasinkách i bakteriích
•
vysoká specifita pro hydrolýzu methylesterů pektinové kyseliny:
o
PE z plísní štěpí esterové vazby náhodně podél makromolekuly
pektinu,
o
rostlinné PE atakují pektinovou molekulu od redukujícího konce
a
pak
postupují
postupně
s karboxylovou skupinou.
•
optimální pH obecně:
o
rostlinné PE pH = 7-8,
o
plísňové PE pH 4-5.
Depolymerační enzymy:
Lze je rozdělit podle:
TZOZ II - 2004/01
132
podél
molekuly
ke
konci
•
substrátu (pektin, resp. pektinová kyselina, kyselina pektová,
oligomery kyseliny galakturonové, atd.),
•
podle
mechanismu
štěpení
–
hydrolýza
(hydrolázy)
nebo
transeliminace (lyázy),
•
podle principu působení – náhodné (endo-) nebo od konce postupné
(exo-) štěpení.
Možné kombinace a klasifikace pektolytických enzymů
hydrolázy
lyázy
polygalakturonázy polymethylgalakturonázy pektátlyázy
pektinlyázy
(PG)
(PMG)
(PL)
(PNL)
endo-PG
endo-PMG
endo-PTL
endo-PL
(EC 4.2.2.2)
(EC 4.2.2.10)
exo-PTL
exo-PL
(EC 3.2.1.15)
exo-PG
exo-PMG
(EC 3.2.1.67)
(EC 4.2.2.9)
-existence přeškrtnutých enzymů nebyla prokázána
Endo-PG
•
výskyt v plísních, bakteriích, některých kvasinkách i vyšších
rostlinách,
•
hydrolyzuje glykosydickou vazbu v sousedství volného karboxylu ⇒
rychlý pokles viskozity substrátu,
•
optimální substrát polygalakturonová kyselina,
•
pektiny s DE nad 75 % štěpeny obtížně,
•
v rostlinných pletivech PG štěpí pektinové látky, spolupůsobení PE,
•
předpokládá se, že se účastní a působí měknutí rostlinných pletiv při
dozrávání plodů,
•
konečnými produkty štěpení mono- di- a trimery galakturonové
kyseliny.
133
TZOZ II - 2004/01
Exo-PG
•
méně zmiňována než endo-forma,
•
projevy podobné, v praxi při změnách textury rostlinných pletiv
zřejmě působí současně,
•
pokles molekulové hmotnosti a tedy i viskozity substrátu v tomto
případě podstatně pomalejší.
PL a PNL
•
mechanismus štěpení glykosidické vazby β-eliminace,
•
výskyt zejména v plísních, ve vyšších rostlinách neprokázány ⇒
neúčastní se měknutí zrajících plodů,
•
po přidání endo-PL do rostlinných pletiv následuje rychlá macerace
(brambory, cibule, atd.),
•
aktivita PL významně klesá s poklesem molekulové hmotnosti
substrátu,
•
nejmenším substrátem pro PL je trimethylgalakturonát.
TZOZ II - 2004/01
134
Schémata degradačních reakcí pektinu
8.2 Membránové procesy
Při výrobě ovocných šťáv jsou membránové procesy často zmiňovány a
používány. V další části bude zmíněna aplikace ultrafiltrace při odstraňování
135
TZOZ II - 2004/01
pektinů ze šťáv před vlastním čiřením. Proto je asi účelné na tomto místě
připomenout základní principy membránových procesů v potravinářství:
•
aplikace zejména ultrafiltrace a reverzní osmózy,
•
rozdíl v pórovitosti membrán,
•
oba procesy lze použít jak k odstraňování nežádoucích příměsí, tak
k zahušťování zpracovávaného materiálu, podle toho je výsledný
produkt buď permeátem nebo retentátem.
Reverzní osmóza:
•
odděluje z roztoků i nízkomolekulární složky (soli, monosacharidy,
složky aroma, atd.), tj. látky vykazující vysoký osmotický účinek,
•
k jeho překonání je třeba vyvíjet na filtrovaný roztok velký tlak cca
4000 -8000 kPa.
Ultrafiltrace:
•
membrány mají větší průměr pórů, neboť je požadováno zachycení
pouze velkých molekul, ty navíc charakteristické malým osmotickým
účinkem,
•
tlaky proto obecně nižší, tj. 50-2000 kPa.
Výhody membránových procesů oproti tepelným procesům:
•
potraviny nejsou během zahušťování tepelně namáhány,
•
oproti odpařování, při membránové koncentraci nedochází k fázové
přeměně a proto je energie využívána mnohem účinněji,
•
dále menší provozní náklady, jednodušší instalace, jednoduché
ovládání, žádné požadavky na parní vyvíječe atd.
Omezení membránových zařízení:
•
velká závislost výkonu na změnách koncentrace vstupního materiálu,
•
větší investiční náklady,
•
maximální dosažitelné zahuštění cca na 30 % rozpustné sušiny,
•
citlivost membrán k zanášení.
Trocha teorie:
TZOZ II - 2004/01
136
Při reverzní osmóze (RO) přecházejí molekuly membránou difůzí, ne
prouděním kapaliny, a proto se molekuly musí na jedné straně membrány
rozpustit, projít membránou a na druhém povrchu se uvolnit. Rychlost filtrace tak
závisí na rozpustnosti a difusivitě molekul v materiálu membrány a na rozdílu
mezi osmotickým tlakem a tlakem aplikovaným. Rozdíl tlaků přes membránu je
tedy dán vztahem
P=
Pf + Pr
2
− Pp ,
kde P je rozdíl tlaků přes membránu, Pf je tlak vstupujícího materiálu, Pr je tlak
retentátu na výstupu (tj. vysokomolekulární frakce), Pp je tlak permeátu
(nízkomolekulární podíl), vše v příslušných jednotkách, např. kPa. Pro průtok
kapaliny pak platí:
•
je dán vztahem:
J = k . A.(∆P − ∆Π ) ,
kde J (kg.h-1) je tok kapaliny (vody), k (kg.m-2.h-1.kPa-1) je koeficient
přestupu hmoty, A (m2) je plocha membrány, ∆P (kPa) je rozdíl tlaků
přes membránu a ∆Π (kPa) je odpovídající rozdíl osmotických tlaků.
•
osmotický tlak pro zředěné roztoky je dán vztahem:
Π = MRT ,
kde T (K) je absolutní teplota, R (kPa.m-3.mol-1.K-1) je univerzální
plynová konstanta, M (mol.m-3) je molární koncentrace a Π (kPa) je
osmotický tlak.
•
vzrůstá:
o
s růstem aplikovaného tlaku Pf,
o
s rostoucí propustností membrány,
o
se snižující se koncentrací rozpuštěných látek ve zpracovávaném
roztoku.
Při ultrafiltraci (UF) jsou póry membrán podstatně větší (0,01-100 µm) a
voda a malé molekuly rozpuštěných látek proudí těmito póry skrz membránu.
Větší molekuly rozpuštěných látek se koncentrují na povrchu membrány. Jejich
137
TZOZ II - 2004/01
tok je pak ovládán aplikovaným tlakem a jejich koncentrací v tekutině a na
povrchu membrány:
c 
J = k . A. ln 1  ,
 c2 
kde c1 je koncentrace rozpuštěných látek v membráně a c2 je koncentrace
rozpuštěných látek v kapalině. Tok přes membránu je pak obecně závislý na dalších
faktorech, kterými jsou rychlost proudění kapaliny, viskozita, teplota a přítomnost
dalších jak makromolekulárních tak nízkomolekulárních látek.
Základní uspořádání membránových procesů:
•
při vsádkovém uspořádání kapalina recirkuluje dokud není dosaženo
požadované koncentrace,
•
při kontinuálním uspořádání je dosaženo rovnováhy, kdy průtok
přiváděné kapaliny je roven součtu průtoků permeátu a retentátu.
Jejich poměr pak předurčuje dosažený stupeň koncentrace.
Poměry v potravinách:
•
celá řada potravin vykazuje vysoký osmotický tlak a při jejich
zpracování membránovými procesy je nezbytná aplikace vysokého
tlaku, např. osmotický tlak čerstvých ovocných šťáv činí 600-1000
kPa,
•
rozpuštěné látky jsou membránami zadržovány jestliže mají buď
menší rozpustnost v materiálu membrány než voda nebo difundují
podstatně pomaleji,
•
hladina zádrže činí cca 100 % u RO membrán, u UF membrán je
zadržováno
95-100
%
výšemolekulárních
látek
a
0-10
%
nízkomolekulárních látek,
•
důležitými faktory při určování funkce RO membrán jsou jejich
tloušťka, chemické složení a molekulární struktura,
•
selektivita RO membrán, tj. schopnost propouštět vodu a zadržovat
rozpuštěné látky, je vlastnost membrán, která se zvyšuje s rostoucím
aplikovaným tlakem v oblasti nižších tlaků, při vyšších tlacích se pak
prudce zhoršuje,
TZOZ II - 2004/01
138
•
různé typy membrán zadržují rozpuštěné látky v určitém rozsahu
molekulových hmotností. Dolní hranice tohoto rozmezí, tzv. „cut-off“
parametry se používají pro charakteristiku dané membrány:
o
pro RO membrány se „cut-off“ hodnoty pohybují od
molekulových hmotností 100 při 4000-7000 kPa po 500 při
2500-4000 kPa,
o
pro UF membrány jsou charakteristické „cut-off“ hodnoty od
molekulových hmotností 7000 při 1000-2000 kPa po 25000 při
300-1500 kPa.
•
v zařízení jsou membrány uchyceny buď v trubkovém (spirální
systémy nebo tubulární systémy) nebo „deskovém“ uspořádání,
•
kontinuální uspořádání membránové filtrace může být různé, např.
jednorázové nebo několikastupňové,
•
typická provozních zařízení pro reverzní osmózu vykazují průtoky
permeátu od 450 l.h-1 při 4000 kPa až do 1200-2500 l.h-1 při 8000 kPa,
•
typická provozní zařízení pro UF pracují při tlacích 70-1000 kPa,
průtoky až 40 l.min-1 pro jednu trubici.
Vlastnosti membrán:
Pro konstrukci RO membrán je klíčová otázka ovlivnění rychlosti difůze
rozpuštěných látek, proto:
•
použité materiály musí vykazovat velkou propustnost pro vodu,
rozpuštěné látky musí být maximálně zadržovány, přitom membrány
musí být trvanlivé,
•
RO membrány jsou obecně velmi tenké cca 0,05-0,1 µm,
•
RO membrány jsou konstruovány na bázi polymerů, např. acetátu
celulózy,
směsných
esterů
celulózy
(acetát-propionát-butyrát),
polyakrylonitrilu, polyamidů, polyuretanů, atd. Mohou být z hlediska
materiálu homogenní, nebo vrstvené, nehomogenní, kdy vnitřní tenká
vrstva polymeru (vlastní funkční RO membrána) je nanesena na
podstatně silnější vrstvě podpůrného porézního materiálu atd.
139
TZOZ II - 2004/01
Hlavním požadavkem na UF membrány je schopnost tvořit a uchovat si
mikropórezní strukturu během výroby a použití za tepelného i mechanického
namáhání, proto:
•
jsou UF membrány obecně silnější než RO membrány, cca 0,10,5 µm,
•
jsou tvořeny tuhými nebo zesklenými formami polymerů ⇒
membrány jsou mechanicky pevné, trvanlivé, odolné k oděru,
působení tepla, hydrolýze nebo oxidaci,
•
za tlaku se nedeformují, neměknou, nepraskají,
•
pro potravinářské aplikace musí být možné je čistit a podrobit sanitaci,
•
vhodné materiály zahrnují polymery (např. polysulfonáty, polyamidy,
PVC, polystyren, polykarbonáty, polyethery, rigidní estery celulózy,
atd.), v současnosti se používají i membrány keramické či kovové,
•
kromě plošných UF membrán vyráběny i membrány ve formě dutého
vlákna (hollow fibre)
o
tenká, mikroporézní vrstva uvnitř vlákna obklopená vrstvou
podpůrného materiálů houbovité struktury,
o
struktura dutého vlákna je schopna odolávat tlakům jak na
pracovním vnitřním povrchu tak straně permeátu bez potřeby
podpůrného uchycení,
o
struktura umožňuje přímé ovládání procesu pouze přivíráním
toku permeátu, činí účinnějším čištění na místě, umožňuje zpětné
proplachování, atd.
8.3 Čiření šťáv
Základní požadavek konzumenta na čiré šťávy předpokládá absenci jakékoli
tvorby zákalu. Čiření je proces, kterým se tohoto stavu dosáhne v podmínkách
přijatelných pro výrobní závody. Principem je postupná destabilizace kalů, jejich
flokulace a odstranění. Pro pochopení principu čiření je vhodné si popsat
koloidně-chemickou situace v právě odlisované ovocné šťávě, která je tvořena:
•
vodou,
TZOZ II - 2004/01
140
•
hrubě dispergovatelnými kalovinami:
o
útržky pletiva ⇒ chemicky celulosy, pentosany, pektocelulosy
atd., popř. i druhotně vznikající polymery leukokyaninů a
katechinů,
o
•
viditelný zákal, usaditelné kaloviny.
koloidní disperze:
o
pouhým okem neviditelné,
o
obtížně filtrovatelné, neusazují se,
o
velmi zhruba ∅< 500 nm,
o
zvyšují viskozitu a stabilizují jakékoliv disperze,
o
postupně se mohou srážet a přeměňovat v hrubou disperzi,
o
podstatou různé hydrokoloidy, např. polysacharidy, bílkoviny
(tedy i enzymy - u nich významné i působení na hydrokoloidy
vedoucí k jejich vyvločkování).
•
složky pravého roztoku (jednoduché cukry, kyseliny, popeloviny atd.)
o
nemají na odkalování přímý vliv, působí nepřímo,
o
cukry ⇒ zvýšením viskozity,
o
kyseliny ⇒ změnami pH ovlivňujícími stav koloidů,
o
popeloviny ⇒ možnost koagulace bílkovin,
o
leukoanthokyaniny, katechiny ⇒ prekurzory dodatečných zákalů
(flobafeny) atd.
Uvedený stav lze v technologickém smyslu napravit tak, že porušíme stabilitu
koloidního systému moštu, urychlíme srážení koloidů a usazování vzniklých
hrubých disperzí. Z tohoto pohledu má klíčový význam odstranění stabilizace
hlavním koloidem přítomným v ovocných šťávách, tj. pektinem, k tomu nutná
pektolýza. Dokud je ve šťávě přítomen pektin jako původní makromolekulární
látka je:
•
viskozita šťávy je poměrně vysoká,
•
usazování kalů velmi pozvolné,
•
urychlující zákroky (filtrace, odstřeďování) jsou neúčinné,
141
TZOZ II - 2004/01
•
zdánlivě vyčiřená šťáva se dodatečně kalí,
•
šťávy mohou dodatečně rosolovat při skladování nebo zahušťování.
V současnosti prakticky výhradně využívá kontinuální výroba koncentrátů
přímo z odlisované šťávy, která se nikdy neskladuje delší dobu: Proto se provádí
prakticky vždy pektolýza použitím obchodních pektolytických preparátů. Dříve
totiž bylo možné se alespoň z části spoléhat na činnost enzymů přirozeně ve
šťávě přítomných při uložení šťávy v tancích (dnes by mohlo připadat v úvahu
při zpracování višní, apod. (velmi aktivní pektáza)
Stabilizace ovocné šťávy proti vypadávání zákalu se tedy provádí ve dvou
krocích:
•
odstranění ochranné funkce pektinu, popř. dalších hydrokoloidů,
•
vlastní čiření, tj.uvolnění a odstranění nestabilizovaných kalů.
Při výrobě koncentrátů je ještě jeden důvod, proč musí být pektin ze
zahušťované šťávy odstraněn. Tím je nebezpečí tvorby rosolu v odparce během
koncentrace a tím její ucpání. Během zahušťování totiž vzniknou téměř ideální
podmínky pro vznik pektinového rosolu (tj. koncentrace rozpustné sušiny 6470 %, vysoká kyselost 2-6 %, a dostatek pektinu).
8.3.1 Pektolýza
Než se přikročí k pektolýze šťávy od lisu, je třeba z ní odstranit hrubé,
usaditelné kaly. Jejich množství je poměrně velké a závisí na typu ovoce a
použitého lisu:
•
hydraulické lisy 2-3 %,
•
sítopásové lisy 5-7 %,
•
u barevného ovoce vyšší, např. višně 8 % a více.
Kaly je výhodné:
•
odstředit, z hlediska výtěžnosti je třeba je někam vracet, zásadně před
lis. To je výhodné i z toho pohledu, že likvidace tekutých kalů je
obecně obtížnější,
•
odfiltrovat, v tomto případě běžné náplavové bubnové filtry (válcová
síta).
TZOZ II - 2004/01
142
Vzhledem k tomu, že v současnosti prakticky veškerá produkce lisovaných
šťáv přechází přímo ve výrobu koncentrátu, přivádí se šťáva po odstranění
hrubých kalů nejprve do prvého stupně odparky, kterým je tzv. jímač aroma (viz
dále) a kde se zahřeje na teplotu cca 100 oC. toto uspořádání je příznivé z těchto
hledisek:
•
získávané aroma kvalitní, neboť z kalné doposud nijak neošetřené
šťávy,
•
teploty v jímači aroma způsobí zmazovatění jablečného (ovocného)
škrobu, tím se stane přístupný pro amylolytické enzymy,
•
dojde k inaktivaci mikrobů,
•
po průchodu jímačem aroma se šťáva snadno ochladí na cca 50 oC ve
výměníku přiváděnou chladnou šťávou.
Pokud by nenásledovala koncentrace šťávy a ta se měla pouze zahřát ve
výměníku na teploty optimální pro pektolýzu, bylo by nevýhodou, že:
•
čiření předchází jímání aroma,
•
není inaktivace mikrobů,
•
není zmazovatělý škrob.
Po průchodu šťávy jímačem aroma je šťáva připravena k aplikaci
pektolytických enzymů. Z tohoto pohledu jsou důležité podmínky, za nichž se
pektolýza provádí, zejména vliv teploty:
•
komerční pektolytické preparáty jsou na bázi enzymů z plísní
(pektinázy – Aspergilus niger) a v ovocné hmotě mají téměř optimální
pH,
•
obecně teplota minimální okolo 20 oC, optimální 50-55 oC, maximum
57 oC,
•
součástí preparátů amylázy, ty k teplotě podstatně odolnější, tj.
inaktivovány až teplotami 80-100 oC,
•
klasicky se pektolýza při čiření prováděla za studena přes noc, to ale
neúnosně dlouhé,
•
dnes za teplot 50 – 52 oC, doba závislá na aktivitě a dávkování
enzymu (viz dále).
143
TZOZ II - 2004/01
Dávkování enzymového preparátu:
•
dávkování pektináz poměrně malé (pektiny již významně destruovány
při úpravě drti před lisováním),
•
součástí preparátů i:
o
amylázy, jejich dávkování klesá v průběhu sezóny, jak klesá
obsah škrobu v jablkách, popř. jiném ovoci,
o
enzymy
štěpící
neutrální
polysacharidy
(arabany,
arabanogalaktany, xylany atd.). Pokud by ty přešly do
koncentrátu, mohou být zdrojem dodatečných zákalů.
•
nejjednodušší způsob jak volit dávkování je řídit se pokyny výrobce,
ty ale nemusí být zcela přesné vzhledem k vlivu podmínek (pH,
teplota, atd.) a složení šťávy. V tomto ohledu se uvádí:
o
třísloviny brzdí činnost pektolytických enzymů od 0,05 %
(jablka běžně 0,2-0,4 %),
•
o
alkohol brzdí od cca 20 obj.% (těžko přichází v úvahu),
o
SO2 brzdí až od 1400 mg/l.
správná dávka preparátu vzhledem k danému prostředí a podmínkám
se nejlépe určí čiřícím pokusem na základě pektolytické mohutnosti a
po zhodnocení průběhu pektolýzy zkouškou na škrob a pektin. Čiřící
pokus je modelový pokus, kdy se do šťávy připravené k čiření přidají
čiřicí činidla tak, jak je pak zamýšleno v provozním měřítku a hodnotí
se připravenost šťávy k čiření. Ta je:
o
dokonalá, když:

se hrubé vločky se usadí do 2 hodin,

supernatant je pak čirý,

po promíchání se rychle filtruje (20 ml z 25 ml za 10 min
přes hrubý filtr),

o
filtrát je jiskrný.
postačující, když:

se vytvoří jemně rozptýlený zákal, který se usazuje až po 2
hodinách nebo slabě přetrvává,
TZOZ II - 2004/01
144
o

na dně kádinky vzniknou hrubé vločky,

rychlost filtrace pomalejší (20 ml asi za 20 až 30 minut),

filtrát čirý až jiskrný.
nedostatečná, když:

vzniklý zákal je jemný a stabilní,

jeho filtrace za výše uvedených podmínek je delší než 40
minut,
•

filtrát je vždy kalný,

netvoří se sediment.
vydatnost použitého preparátu lze vyjádřit tzv. pektolytickou
mohutností PM. Ta dána počtem litrů (kg) pektinosní šťávy, jejíž
viskozitu je schopen 1 kg preparátu po 6 hodinách působení za
standardních podmínek (pH 3,5-3,9, teplota) snížit o 85 % maximální,
tj. původní, hodnoty (= na 15 %) za daných podmínek.
o
stanoví se klasicky použitím kapilárního viskozimetru,
o
graficky se vynese pokles viskozity A proti koncentraci
preparátu vyjádřeného v počtech litrů šťávy na 1 kg preparátu,
o
pro dané koncentrace enzymu se A stanoví ze vztahu:
A = (τa-τ) . 100/(τa-τ0),
kde τ0 je doba průtoku rozpouštědla (vody) viskozimetrem
(odpovídá tedy jeho viskozitě), τa je totéž pro původní šťávu a τ
pro šťávu ošetřenou enzymem, A je pak procento z maximální
možnosti snížení viskozity.
o
z grafu A=f(konc. enzymu) se pak pro A = 85 % odečte
odpovídající koncentrace a ta je současně PM,
o
pro stanovení A se obvykle používá simulant jablečné šťávy
(roztok kyseliny vinné – 0,3 %, NaNO3-0,4 %, katechinu0,05 %, benzoanu sodného-0,2 % a pektinu - 0,2 % ve vodě),
145
TZOZ II - 2004/01
•
opět nutno připomenout, že dnes dávky enzymu podstatně nižší než
před cca 10-15 lety vzhledem k všeobecnému ošetřování drti před
lisováním enzymy
Poznámky k vlastnímu průběhu pektolýzy:
•
jak již bylo uvedeno, dnes se aplikují teploty vyšší, tj. mezi 50 –
55 oC, teploty mezi 20-30 oC hrozí kvašení, dříve se používaly teploty
do 20 oC, přes noc,
•
úplnost pektolýzy kontrolována testem na škroby a alkoholovou
zkouškou:
o
test na škroby = jodová zkouška (např. 5 ml šťávy + kapka
roztoku jódu v KJ),
o
test na pektin – zfiltrovaná pektolyzovaná šťávy + stejný objem
96% ethanolu. Nesmí vzniknout zákal, někdy přípustná i velmi
jemná sraženina malého objemu (reaguje na oligomery s více
než 8-10 jednotkami kyseliny galakturonové v molekule).
Na konci pektolýzy tedy šťáva připravena k vlastnímu čiření, při správném
provedení odstraněna ochranná funkce pektinu a ta nenahrazena ochrannou
funkcí koloidu jiného.
8.3.2 Vysrážení kalů
Principem klasického čiření je vytvoření podmínek pro vysrážení, flokulaci
látek do šťávy přidaných (čiřících činidel) nebo ve šťávě obsažených tak, aby se
do sraženiny strhly i pektolýzou uvolněné kaloviny. Používané možnosti:
•
čiřící činidla reagují mezi sebou, sráží se a do sraženiny strhávány i
kaloviny (tanin + želatina),
•
čiřící činidla reagují s některými kalovinami ve šťávě za vzniku
sraženiny (polykationty + pektin),
•
čiřící činidla působí srážení dosud koloidně rozpuštěných kalovin
(pektinesteráza),
•
nerozpustná čiřicí činidla adsorbující kaloviny na svůj povrch.
TZOZ II - 2004/01
146
Další možností je odstranění kalovin je aplikace ultrafiltrace.
Použití ultrafiltrace:
•
pracuje se při teplotách 70-80 oC, kdy je přiměřeně nízká vizkozita
zpracovávané šťávy a teplota je nad teplotou růstu mikrobů, které by
mohly infikovat (prorůst) organickou membránu,
•
nutná předchozí pektolýza, jinak mizerná výtěžnost z důvodů velké
viskozity,
•
v ČR ultrafiltraci používají:
o
Trávčice:

ultrafiltr primitivní,

trubkové uspořádání,

životnost membrán 4 roky (prasklé trubky detekovány
prosvěcováním nebo se vytváří emulze, „mléko“).
o
Černožice – „deskové“ uspořádání

malý prostor mezi membránami (řádově desetiny mm),

snadné a rychlé ucpání mechanickými nečistotami,

čistění chemické, v případě ucpání neúčinné, demontáž
velmi problematická,
o
•
Žatec – největší ultrafiltr
dnes v cizině již pokusy s předřazením reverzní osmózy před
koncentrační stanici (lze do 35 – 38 oRf, běžně spíše do 20-25 oRf) při
výrobě šťávních koncentrátů ⇒ zvýšení výkonu odparky,
•
•
při výrobě ovocného koncentrátu rozdělení šťávy na:
o
permeát – to co v tomto případě chceme,
o
retentát – odpad, u jablek cca 2 %, u višní 6-8 %, atd.
ultrafiltry snižují obsah barviva u barevných šťáv (cca až o 1/3), u
jablek pochopitelně nevadí,
•
jestliže ultrafiltraci předchází jen pektolýza, pak mohou být problémy
s polyfenoly, je-li jich v surovině více (zejména tvorba dodatečných
zákalů po naředění koncentrátu). Možné řešení v čiření před
147
TZOZ II - 2004/01
ultrafiltrací nebo použití ultrafiltračních membrán s ukotveným
polyvinylpyrrolidonem (PVP).
Čiření
Čiření taninem a želatinou
•
převzato z vinařství, kde poměry ve šťávě konstantnější než ve
šťávách ovocných,
•
při aplikaci pro ovocné šťávy, tj. jablečné šťávy, dosti pracné
optimalizovat dávkování, významný vliv složení šťávy,
•
podstata reakce:
Ž+ + T → (TŽ)+,
•
kde Ž je uměle přidaná želatina a T jsou třísloviny buď uměle přidané
nebo přirozeně přítomné (ovocné šťávy obsahují prakticky výhradně
jen kondenzované třísloviny),
•
komplex (TŽ) je nerozpustný, během stání spolu vzniklé komplexy
dále agregují a sráží se, vzniklé vločky strhnou ostatní kaloviny
z roztoku
•
T se váže na karbonylové skupiny v peptidické vazbě želatiny
vodíkovými můstky svými hydroxyly,
•
mechanismus nemůže být iontový, neboť při pH šťáv (okolo 3) mají
třísloviny (katechinové) prakticky nulový náboj,
•
obecné podmínky tvorby a flokulace komplexů TŽ:
o
komplexy vznikají, tj. T + Ž reagují mezi pH 1,8 – 7,5, ale sráží
se až blízko isoelektrického bodu Ž,
o
pozor !!! dva typy želatiny (typ A připravený kyselou
hydrolýzou kolagenu má pI mezi 7-8 a typ B připravený
hydrolýzou v zásaditém prostředí s pI mezi 4,7-5,0,
o
•
pro aplikace ve štávách tedy vhodný typ B
srážení, tj. agregace komplexů při pH od 3,2 do cca 5,2 ⇒ nemusí
vyhovovat pro kyselé šťávy, např. rybíz,
TZOZ II - 2004/01
148
•
s rostoucí hodnotou poměru T/Ž se oblast flokulace poněkud rozšiřuje,
naopak v pI se želatina vysráží nejmenším množstvím T,
•
čiření T + Ž vhodné jen pro šťávy extremně chudé na P (viz dále),
nemajících dostatek vlastních tříslovin a nepříliš kyselé
Čiření želatinou
•
podstatou
buď
reakce
s přirozeně
přítomnými
katechinovými
tříslovinami, tedy viz dříve, nebo reakce s přítomným pektinem,
•
reakce s tříslovinami, tedy fenoly, velmi významná a často hlavním
důvodem aplikace čiření želatinou, neboť pektinové látky ve většině
případů zcela degradovány předchozí pektolýzou,
•
reakce Ž + P má mechanismus iontový, tj. reakce polyaniontu P
s polykationtem Ž,
•
maximální flokulace za daných podmínek tehdy, je-li hmotnostní
poměr P/Ž stejný jako poměr jejich aktuálních ekvivalentních
hmotností, tj. odpovídají si počty + a – nábojů (aktuální ekvivalentní
hmotnost = hmota připadající na jednu aktivní skupinu),
•
je-li jedna nebo druhá komponenta v nadbytku, je patrný stabilizující
vliv nadbytku ⇒ flokulace menší a sedimentace pomalá. Podíl pektinu
ve vytvořených komplexech mezi 20-70 % podle podmínek, tj.
aktuální ekvivalentní hmotnosti P,
•
vliv pH na flokulaci systému Ž + P:
o
obě reagens musí mít náboj,
o
Ž má kladný náboj při pH < pI, tj. pH < 4,7. Čím dále pH nižší,
tím z hlediska Ž lépe, neboť kladných nábojů přibývá,
o
pro P situace opačná, dolní mez cca pH 2,5 pod nímž prakticky
zcela potlačena disociace karboxylů P. Čím pak vyšší pH, tím
z hlediska P lépe, neboť přibývá záporných nábojů,
o
podmínky pro Ž i P musí být výhodné současně ⇒ vhodné pH
mezi 3 – 4,2.
149
TZOZ II - 2004/01
•
vliv teploty v oblasti 10-30 oC není za jinak stejných podmínek na
flokulaci systému Ž + P patrný,
•
komplexy Ž + P vznikají nevratnými procesy,
•
doprovázející polysacharidy (galaktany) se do sraženiny P + Ž strhují,
ale protože s Ž pochopitelně nereagují, je jejich zachycování jen
částečné, takže se obsah volného galaktanu, resp. dalších neutrálních
polysacharidů, relativně vzrůstá ve vztahu k P ⇒ zřejmá nutnost
odstranit
neutrální
polysacharidy
během
pektolýzy
použitím
příslušných enzymů.
Jak flokuluje soustava Ž + T + P ?
•
může nastat při aplikaci čiření T + Ž do ne úplně pektolyzované šťávy,
•
současný průběh těchto reakcí:
Ž+ + T ↔ (ŽT)+
vratná reakce,
Ž+ + P- → ŽP
nevratný děj,
(ŽT)+ + P- → ŽTP nevratný děj (pouze při malém obsahu T).
•
Ž+ resp. komplexy (ŽT)+ ztrácejí schopnost reagovat s P-, roste-li
v prostředí, resp. v komplexu ŽT obsah T a to:
o
z prostorových důvodů (molekula Ž je obalena vázanými
podstatně menšími molekulami T, které blokují přístupy P
k jejím kladně nabitým centrům),
o
komplexy s velkým obsahem T rychle agregují a vypadávají do
sraženiny,
o
obecná hraniční mez flokulace P- je dána v těchto případech
poměrem obsahů T/Ž = 2, je-li poměr vyšší, soustava již
neobsahuje volnou Ž,
o
při vysoké koncentraci T v těchto soustavách pak zůstává P
nespotřebován a tak vytvořené komplexy TŽ špatně flokulují,
protože jsou v tímto P stabilizovány,
o
do celkového množství T se zahrnují T přidané i přirozeně
přítomné,
TZOZ II - 2004/01
150
•
při čiření šťáv s vyšším obsahem zbytkového pektinu (není možné
čiřit šťávy s vyšším obsahem P bez předchozí pektolýzy) proto:
o
přidávat přiměřeně mnoho Ž, to ale v mnoha případech
problematické,
o
•
čiřit zásadně jen Ž.
podmínky pH zhruba průnikem obou výše uvedených metod, tj.
vyhovuje rozmezí zhruba 3,2 – 4,2,
•
dávkování:
o
Ž cca 5 – 20 g/100 l šťávy, roztok nutné připravit 24 hodin
předem (dochází k „micelární asociaci“ Ž, ta pak lépe agreguje).
o
T cca do 10 g/100 l šťávy, používá se cca 1% roztok, T se
aplikuje vždy napřed,
o
pro laboratorní zkoušky se používal jako rozpouštědlo 20% (v/v)
roztok ethanolu ve vodě, v praxi se používají roztoky ve vodě,
o
•
správnou dávku nutné stanovit vždy pokusem.
teplota normální, 10 – 20 oC, do 30 oC bez vlivu na průběh. Nižší
teplota má bránit nakvašení, nakvašený mošt se čiří obtížněji a
nepříjemné pochopitelně ztráty cukrů.
Další v minulosti uvažované možnosti:
•
flokulace přísadou čiřící šťávy (dávno překonané),
•
náhrada
Ž
polyethylenimidem
-(CH2-CH2-N+H2)n-,
zastaralé,
hygienicky nepřijatelné.
Čiření pektinesterázou:
•
zmýdelněný pektin se sráží Ca2+ ionty,
•
v praxi nepoužíváno, průběh nesnadno standardizován, pektiny se
nesrazí kvantitativně, spolehlivější jejich úplné odstranění pektolýzou.
151
TZOZ II - 2004/01
Čiření nerozpustnými sorbenty:
Bentonity, čiřící hlinky:
•
podstata minerál montmorillonit = hlinitokřemičitan sodnovápenatý
(n CaMgAl2O3.5SiO2.xH2O)
•
vrstevnatá krystalická struktura
o
iontový princip působení, agregace suspendovaných částic
v kyselém prostředí (= vločkování a strhávání jiných kalovin),
o
na plochách krystalů soustředěny záporné náboje ⇒ působí
sorpci bílkovin,
o
na hranách náboje kladné ⇒ sorpce polyfenolů,
o
pozor - bentonity nesorbují pektiny !!!!!
o
možná vazba dalších ionogenních látek, iontů kovů, barviv,
složek aroma atd.
•
formy:
o
o
sodné bentonity

dobře adsorbují bílkoviny,

množství kalů veliké, kaly zřejmě hodně zbotnalé,

zanáší do šťáv Na ionty.
vápenaté bentonity

méně botnají a hůře absorbují bílkoviny,

množství kalů v souvislostí v menší botnavostí relativně
malé,

o
•
nebezpečí Ca zákalů.
kyselé bentonity:

relativně nejčistší,

ale nejmenší vazebná schopnost ⇒ nepoužívají se.
dávkování:
o
na základě dávkovacího pokusu,
o
vyčiřenou šťávu ještě provést varem, zda odstraněny i bílkoviny
rozpustné, za horka ale vysrazitelné,
TZOZ II - 2004/01
152
•
vhodné bentonity musí být potravinářské jakosti:
o
absence rozpustných alkálií,
o
absence „zemité vůně“.
Křemelina:
•
rozsivková zemina, SiO2,
•
sorpce na povrch,
•
čištění HCl,
•
velká účinnost, může ochuzovat o chuťové látky a aroma.
Křemičitý sol (Kieselsol):
•
negativně nabité flokulační činidlo,
•
sráží bílkoviny, účinnost vůči zbytkům Ž prý špatná ?
Kaseináty, popř. další bílkoviny - analogie želatiny
Polyamidový prach či drť:
•
absorpce polyfenolů (katechinové třísloviny, leukoanthokyaniny, ale i
anthokyany atd.,
•
aplikace na filtru, možná regenerace NaOH (0,5%/30 min),
•
dávkování –cca do 8 g na litr moštu,
•
pozor na migraci složek PA do šťávy.
Polyvinylpyrrolidon (PVP):
•
polymer rozpustný ve vodě, pro čiření vhodná prokřížená, tj. zesítěná
forma (PVTP),
153
TZOZ II - 2004/01
•
aplikace zejména v pivovarství či při výrobě vína,
•
silný sorbent pro fenoly,
•
aplikace na filtru buď ve formě neregenerovatelné nebo formě
regenerovatelné louhem (cca možné 10-20x vymýt),
•
podobně jako u polyamidu hygienický problém migrace.
fyzikální možnosti koagulace kalovin:
•
koagulace teplotou:
o
koagulace koloidů stabilizujících kaly během velmi rychlého
ohřevu na 80-85oC po dobu do 10 s,
o
•
pouze hrubé čiření.
elektroseparace:
o
čiření moštu průchodem stejnosměrného elektrického proudu,
o
testováno kdysi v SSSR pro šťávu z hroznů.
Závěr:
•
v ČR v současnosti nejběžnější čiření želatinou a bentonitem po
předchozí
pektolýze
nebo
aplikace
ultrafiltrace
v kombinaci
s pektolýzou,
•
princip:
o
pektiny odstraněny pektolýzou, případný zbytek želatinou nebo
ultrafiltrací,
o
želatina
odstraní
zbytek
pektinů
a
polyfenolické
látky
(třísloviny),
o
bentonit zajistí odstranění případného nevysráženého přebytku
želatiny.
8.3.3 Separace uvolněných kalů
•
při čiření vzniká 10-12 % kalů vztaženo na hmotnost,
TZOZ II - 2004/01
154
•
běžně v ČR zpracovávány na filtru (rámový kalolis),
•
jsou i jiné možnosti, např. zakonzervovat a přes zimu nechat
samovolně usadit,
•
hospodaření s kaly rozhoduje o výtěžnosti.
Obecně lze uvést tyto způsoby separace kalů z čiřených šťáv:
•
samovolná sedimentace kalů,
•
odstranění kalů silou odstředivou,
•
filtrace.
Samovolná sedimentace kalů:
•
u nepektolyzovaných šťáv v dávné minulosti doporučováno pro
dlouhodobě skladované surové šťávy,
o
nutný obsah složek schopných vločkování, jinak velmi pomalé,
o
šťávy bohaté současně pektiny s dostatečným obsahem bílkovin,
nebo šťávy s obsahem pektinu a aktivní pektinesterázou.
•
u pektolyzovaných šťáv je-li dostatečný obsah tříslovin a bílkovin,
•
u čiřených šťáv může samovolné uvolnění kalů trvat pouze několik
hodin,
•
u šťáv pektolyzovaných až čiřených neekonomické a protismyslné
šťávu dlouho skladovat,
•
obecně v současné technologii, kdy většina šťáv na koncentráty,
samovolná sedimentace kalů časově a kapacitně neúnosná.
Aplikace odstředivek:
•
náhrada málo účinného zrychlení gravitačního daleko větším a tedy
účinnějším zrychlením odstředivým,
•
měřítkem účinnosti odstředivky je porovnání zrychlení (částic)
v odstředivém poli a s normálním gravitačním zrychlením (g=9,81
m/s2):
a = ω 2 .r ,
155
TZOZ II - 2004/01
kde a je odstředivé zrychlení (m/s2), ω je úhlová rychlost (s-1) a r je
radiální vzdálenost částice od osy otáčení - poloměr (m).
•
poměrné zrychlení je poměr a/g.
V potravinářské praxi používány tři základní typy odstředivek:
•
odstředivky pro oddělování dvou nemísitelných kapalin:
o
v technologii zpracování ovoce a zeleniny nepoužívané,
o
těžší kapalina vně, specificky lehčí uvnitř,
o
tloušťka vrstev kapalin závisí na hustotě kapalin,
o
rozdíl tlaků přes vrstvu závisí na rychlosti rotace,
o
rozhraní vrstev v místě, kde hydrostatický tlak obou vrstev stejný
⇒ tzv. neutrální zóna,
o
pro poloměr rn odpovídající této zóně, který je významný
z hlediska konstrukce odstředivky, tj. polohy nástřiku a odvodů,
platí vztah:
r
2
n
ρ A r A2 − ρ B r B2
=
ρA − ρB
,
kde ρ je hustota (kg.m-3) a r jsou poloměry, index A označuje
hodnoty vztažené na specificky těžší kapalinu a index B pro
vrstvu kapaliny lehčí.
o
je-li třeba oddělit malé množství lehčí kapaliny od velkého
přebytku těžší kapaliny (např. při separaci smetany z mléka), čas
zdržení vnější vrstvy převyšuje dobu zdržení vrstvy vnitřní.
Toho se dosáhne snížením poloměru vnější vrstvy r1 (viz obr.) a
tudíž snížením poloměru neutrální zóny. Naopak, je-li třeba
oddělit těžší kapalinu od přebytku kapaliny lehčí (např. při
odstraňování vody z oleje), poloměr vnější vrstvy (a tím i
neutrální zóny) se musí zvětšit.
o
uspořádání

TZOZ II - 2004/01
jednoduchý válcový buben:
156

typické rozměry cca 0,1 m průměr a 0,75 m délka,

rotuje ve stacionárním krytu otáčkami mezi 15 000 –
50 000 min-1,

materiál je přiváděn kontinuálně v ose otáčení dnem
nádoby, rozděluje se do soustředných vrstev, které se
přes
rotující
přepady
odděleně
přelévají
do
stacionárních výpustí.

talířové odstředivky:

válcová, oblá nádoba,

průměr 0,2 – 1,2 m,

uvnitř
soustava
talířů
(kuželů,
disků),
jejich
vzdálenost cca 0.5-1,3 mm,

otáčky 2000-7000 min-1,

mezi talíři lepší rozdělení, lépe se udržuje laminární
proudění (viz dále),

v talířích jsou otvory k sobě přiléhající vytvářející
kanálky, kterými může protékat materiál ve směru
napříč talíři,

odvod kapalin podobně jako u válcového uspořádání
pomocí rotujících přepadů,

výkony cca do 150 000 l.h-1,

tyto odstředivky mohou být použity i pro čiření šťáv,
tj. odstranění pevných částic, jejich koncentrace však
musí být relativně malá, do cca 5 % (w/w). Kapalina
se pak odvádí středem, tj. vývodem pro lehčí
kapalinu, vývod pro těžší kapalinu je uzavřen a kaly
se usazují v bubnu, ze kterého se periodicky uvolňují.
•
šťávní, kalové odstředivky:
o
ty důležité pro čiření,
o
jednoduchá komorová, bubnová, odstředivka:

buben o průměru cca 60-100 cm,
157
TZOZ II - 2004/01

vhodná pro maximálně 3 % hmotnostní pevných kalů ve
šťávě,

kaly automaticky odstraňovány při vytvoření vrstvy
s předem stanovenou tloušťkou otvory ve dně bubnu.
o
talířové, diskové, odstředivky:

vhodné pro vyšší obsahy kalů, jejich objem však stále
zanedbatelný oproti objemu kapalné fáze,

podobné talířovým odstředivkám pro separaci kapalin,
charakteristický dvoukuželový tvar,

význam talířů:

zvětšení sedimentační plochy,

zkrácení sedimentační dráhy částic,

snížení hodnoty Re (Reynoldsova čísla) ⇒ potlačení
nevítaných vířivých proudů.

vyprázdnění kalů automatické buď tryskami (drobné otvory
stále otevřené) nebo ventily po obvodu bubnu. Pro výrobu
šťáv nutné odstředivky s ventily, jinak v kalech velký
obsah šťávy,

jsou vhodné i na oddělování kapalin, takže standardně
vybavovány odvody pro lehčí a hustší fázi a pro pevný
podíl,

o
kapacity cca až do 300 000 l.h-1.
trubicové odstředivky

zmiňuje Kyzlink,

využití velkého vlivu ω na a (a=ω2.r),

malé r (cca 10-30 mm), velké otáčky (12 000-50 000
otáček za minutu),

•
lisovací
při r = 25 mm a n = 50 000 min-1⇒ a/g=62 500.
odstředivky
(dekantační
odstředivky):
o
TZOZ II - 2004/01
viz lisování
158
odstředivky,
odvodňovací
Aplikace odstředivek v potravinářství
Typ odstředivky
Vhodná
velikost
částic
(µm)
0,5 - 500
Vhodný obsah
pevného podílu
(% w/w)
Aplikace *)
Talířové
2 – 25
A,B,C,D,E,F,H
odstředivky
(podle uspořádání)
Dekantéry
5-50 000
3 - 60
B,C,D,E,F,G,H
Košové odstředivky 7,5 – 10 000
5 - 60
F,G
Vratné odstředivky s 100 – 80 000
20 - 75
F,G
posunem
*) A = extrakce kapalina-kapalina
E = extrakce kapalina-pevná látkaB = separace kapalin
kapalina
C = čiření kapalin
F = dehydratace amorfních látek
G = odvodňování krystalických látek
D = zakoncentrování kalů
H = vlhké třídění
Filtrace
•
princip: šťáva se protlačuje přes pórézní bariéru, která zachytí kal,
tedy šťáva teče z prostoru, hybnou silou rozdíl tlaků,
•
rychlost filtrace postupně klesá, jak se zvyšuje odpor proudění
působený vrstvou filtračního koláče,
•
obecně platí vztah, že rychlost filtrace je přímo úměrná hnací síle, tj.
tlakovému spádu na filtrační přepážce, a nepřímo úměrná odporu proti
toku filtrátu,
•
pro nestlačitelný koláč platí:
 V .V 
R = µ .r. c  ,
 A+ L
kde R (m-2) odpor vůči toku přes filtr, µ (N.s.m-2) je viskozita
filtrované kapaliny, r (m-2) je specifický odpor filtračního koláče, V
(m3) je objem filtrátu, Vc je koeficient vyjadřující podíl objemu kalů
v jednotce objemu filtrované kapaliny V, A (m2) je plocha filtru a L je
ekvivalentní tloušťka filtru a počáteční vrstvy filtračního koláče.
•
praktické důsledky pro usnadnění filtrace:
159
TZOZ II - 2004/01
o
tlak přes filtrační přepážku nutné udržovat co největší, rozdíl
tlaků se zvyšuje použitím tlakových nebo vakuových filtrů,
podle druhu filtru se pohybuje v rozmezí cca 70-300 kPa,
o
viskozitu
kapaliny
nelze
významně
měnit,
pochopitelně
významné odstranění koloidů,
o
specifický odpor koláče se snižuje přídavky pomocných
filtračních (mikrodrenážních) přísad (např. křemelina, celulóza,
atd.) vytvářejících v koláči drenáž, vlastní sraženina má být co
„nejzrnitější“,
o
vliv objem kalů ve filtrovaném materiálu na rychlost filtrace lze
využít při zpracování tanku, kde již částečně proběhla
sedimentace. Pak je výhodné nejprve rychle zfiltrovat vrchní
podíl s malým množstvím kalů a pak teprve zbytek, další
možností alespoň zhruba šťávu odstředit,
•
o
plocha filtru by měla být co největší,
o
tloušťka filtrační přepážky co nejmenší.
pro konstantní rychlost filtrace je průtok filtrátu dán vztahem:
Q=
µ .r.V .Vc
A .∆P
2
+
µ .r.L
A.∆P
,
kde Q = V/t (m3.s-1) je průtok filtrátu, ∆P (kPa) je tlakový spád na
filtrační přepážce a t (s) je doba filtrace. Uvedená rovnice se používá:
o
pro výpočet tlakového spádu nezbytného pro dosažení
požadovaného průtoku filtrátu,
o
pro předpověď funkce provozních filtrů na základě studií
využívajících mnohem menší modelové zařízení.
•
při filtraci za konstantního tlaku průtok postupně klesá tak, jak vzrůstá
odpor koláče v důsledku jeho zvětšování. Za těchto podmínek, tedy
∆P = konst., může být posledně jmenovaná rovnice převedena do
tvaru:
t. A µ .r.Vc V µ .r.L
=
. +
V
2.∆P A
∆P
TZOZ II - 2004/01
160
Z této rovnice je zřejmé, že když vyneseme do grafu hodnoty t/(V/A)
proti V/A, získáme přímku, jejíž:
o
směrnice je dána vztahem µ.r.Vc/2∆P a používá se pro určení
specifického odporu filtračního koláče,
o
úsek na ose y je dán vztahem µ.r.L/∆P a používá se pro
stanovení ekvivalentní tloušťky filtračního koláče pro dané
filtrované medium.
•
jestliže je filtrační koláč stlačitelný, pak se jeho specifický odpor mění
s aplikovaným tlakem a je dán vztahem:
r = r´.(∆P)s,
kde r´ je specifický odpor koláče při tlakovém rozdílu 101 kPa a s je
stlačitelnost koláče. Tento vztah se pak dosazuje do rovnice pro R.
Používané filtry:
•
filtrace využívající jako hnací sílu pouze gravitace probíhá pomalu a
v potravinářském průmyslu se prakticky neuplatňuje,
•
používají se tedy tlakové nebo vakuové filtry.
Tlakové filtry:
•
rámové filtry s plachetkou:
o
v konstrukci stažené střídavě rámy a desky,
o
rámy z obou stran pokryté filtrační plachetkou, uvnitř prostor
kalné šťávy,
o
desky s tvarovaným povrchem, ten vytváří kanálky pro odvod
čiré šťávy,
o
do každého rámu je šťáva přiváděna shora a vytéká podél
plachetky
spodem
přes
odvodný
kanál,
který
vzniká
pospojováním a stažením rámů,
o
kaly se hromadí v rámech mezi plachetkami dokud tlak nezbytný
pro filtraci nedosáhne předem nastavené hodnoty,
161
TZOZ II - 2004/01
o
pak je filtrace zastavena, zařízení promyto zpětným proudem
vody, zařízení se rozebere, zbytky koláče se odstraní, zařízení se
stáhne a je připraveno k dalšímu cyklu,
o
filtry tohoto typu jsou široce používány a to i ve výrobě
ovocných šťáv,
o
výhodou těchto filtrů jsou:

malé investiční náklady a univerzálnost umožňující použití
pro nejrůznější potravinářské provozy,

o
spolehlivost a snadná údržba.
nevýhodou je:

někdy nižší výkon zpomalující výrobu (jinak příliš veliká
zařízení),

velká pracnost a nepohodlnost obsluhy (čištění),

periodičnost, diskontinuálnost, každé rozebrání spojené se
ztrátami šťávy.
•
deskové filtry – podobné uspořádání, místo plachetky desky
z lisovaného pórezního materiálu, běžně celulóza, azbest dnes
zakázán,
o
pro správnou funkci je třeba, aby filtrační plochy byly
rovnoměrně zaplavovány filtrovaným materiálem a tedy
rovnoměrně zanášeny kalem
•
náplavové filtry:
o
nejrůznější konstrukce,
o
principem vždy uzavřená nádoba opatřená vhodnými elementy
na povrchu opatřenými síty,
o
kapalina se do nádob přivádí potrubím pod tlakem a protlačuje se
přes pórézní vrstvu, která se předtím na síta elementů naplaví,
čirý filtrát protéká do elementů a sběrnou rourou odtéká,
o
naplavení
se
provádí
šťávou
s rozmíchaným
filtračním
materiálem (zejména křemelinou, někdy i celulózou, atd.), která
TZOZ II - 2004/01
162
recirkuluje přes filtr dokud neodtéká čirá šťáva, resp. filtrační
vrstva je dosti silná (cca 800-1000 g/m2),
o
filtry musí být dokonale odvzdušněny, jinak nerovnoměrný
nános filtrační hmoty a ve filtrátu patrný „závoj“, tj. jemný
zákal,
o
výkony větší než u rámových filtrů,
o
filtrační elementy mohou být horizontální či vertikální,
o
na konci filtrace se zastaví přívod šťávy, zařízení vypláchnuto
zpětným proudem vody, popř. tryskami uvnitř nádoby, kaly se
odstraní a proces se automaticky opakuje,
o
u některých typů mohou filtrační elementy i rotovat rychlostí 12 otáčky/min, čímž se umožňuje rovnoměrnější usazování
koláče,
resp.
usnadňuje
odstranění
koláče
z ploch
při
vyplachování,
o
u filtrů s vertikálními elementy není možné proces zastavit, jinak
filtrační vrstva z filtračních ploch spadne,
o
podobně jako u rámových filtrů i zde se přidávají pomocné
filtrační (mikrodrenážní) přísady do filtrovaného materiálu,
o
zařízení obecně dražší než rámové filtry,
o
menší univerzálnost, zařízení v daném uspořádání je vhodné pro
rutinní filtrace kapalin s podobnými charakteristikami,
o
pozor:

křemelina ucpává kanalizaci,

křemelina má abrasivní účinky.
Vakuové filtry
•
tlakový rozdíl zvyšován snižováním tlaku v prostoru čiré šťávy,
•
omezeno na max. 100 kPa dle účinnosti vývěvy a nákladů na její
provoz,
•
filtrační koláč odstraňován za atmosferického tlaku ⇒ filtry tohoto
typu pracují kontinuálně,
•
běžné dva typy filtrů, tj. rotační bubnový a rotační diskový,
163
TZOZ II - 2004/01
•
rotační bubnový filtr:
o
pomalu se otáčející horizontálně uložený válec,
o
spodní část ponořena do mělké nádoby,
o
povrch válce je rozdělen na řadu mělkých oddělení pokrytých
plachetkou a spojených s centrální vývěvou,
o
jak se buben otáčí, noří se postupně jeho povrch do lázně
s filtrovaným materiálem,
o
filtrát proudí skrz filtr a dále kanálky uvnitř bubnu do odvodného
potrubí,
o
jak se povrch válce vynořuje z lázně, je z koláče odsáván zbytek
filtrátu, koláč může být i vymýván vodou,
o
v další fázi otáčky je vakuum v odděleních pod plachetkou
sníženo a stlačeným vzduchem působícím zpod plachetky je
koláč uvolňován,
o
dále je koláč seškrábnut břitem a proces se opakuje,
o
při zpracování ovocných šťáv je běžné náplavové uspořádání,
kde není plachetka ale síto, koláč není uvolňování stlačeným
vzduchem a břit odstraňuje pouze vrchní část koláče, takže
spodní naplavená vrstva zůstává,
•
o
zařízení relativně drahé (s plachetkou s dělením na sekce),
o
pracuje spolehlivě, kontinuálně bez větší obsluhy,
o
dosahuje relativně značného vysušení filtračního koláče.
rotační diskový filtr:
o
obdobný princip,
o
série vertikálních pomalu rotujících disků,
o
každý disk rozdělen na části, z nichž každá má výstup filtrátu do
střední hřídele,
o
disky jsou vybaveny škrabkami pro kontinuální odstraňování
filtračního koláče.
Co je křemelina?
•
rozsivková zemina, úlomky schránek rozsivek,
TZOZ II - 2004/01
164
•
kvalitní křemelina obsahuje celé rozsivky, rozměry cca 70-80 µm,
•
úlomky (cca 10 µm) a rozpustné sloučeniny Fe, Al, atd. musí být
odstraněny, jde snadno,
•
nesmí mít zemitý přípach,
•
čištění surové křemeliny pomocí HCl
o
1díl křemeliny + 2 díly HCl (zředěné 1:3), nechat 20 minut,
o
10 x zředit vodou, nechat sedimentovat 2 hod, pak supernatant
odtáhnout,
•
o
znovu doplnit vodou a sedimentaci a odstranění vody opakovat,
o
filtrovat a proplachovat vodou na neutrální reakci na Fe,
o
vysušit při 130-180 oC.
v ČR naleziště Borovany, americká Hyflo-Cell, atd.
V ČR v současné době při zpracování ovoce na šťávy jednoznačně preferovány
filtry před odstředivkami pro nižší investiční a provozní náklady i menší
požadavky na kvalifikovanou obsluhu. Nevýhodou odstředivek i tekutý odpad, který
se problematičtěji likviduje a může být příčinou ztrát, naopak výhodou
odstředivek lepší účinnost a větší výkon.
Koncentrace ovocných šťáv
•
viz schéma linky,
•
vlastní výroba koncentrátu vychází z čerstvě odlisované šťávy,
•
rozdíl šťávní koncentrát x nápojový koncentrát,
•
koncentrace na 65-70 oRf (i více, při 65 oRf mohou být problémy
s mikrobiální stabilitou, např. v EU běžné koncentráty s 66,7 oRf),
•
v ČR objemy na úrovni cca 50 000 t – 70 000 t jablečného koncentrátu
ročně, objem výroby koncentrátu z hrušek je cca na úrovni 1/10 tohoto
množství a celkový objem výroby koncentrátů jiných (višně , rybíz,
atd.) je na úrovni cca 100 t ročně.
•
koncentráty vyráběny:
o
jako polotovar pro výrobu ovocných šťávy, vín, sirupů atd.,
165
TZOZ II - 2004/01
o
vyráběny i koncentráty k přímému konzumu (dříve Švýcarsko),
v těchto případech nutno otupit kyselost (iontoměniče x CaCO3).
•
ceny jablečného koncentrátu:
o
0,8-3,6 DM/kg,
o
závisí na mnoha faktorech – obchod koncentráty celosvětová
záležitost (Čína) ⇒ dvě sezóny: podzim severní polokoule, jaro
jižní,
o
hruškový koncentrát dnes dražší cca o 15 % než jablečný,
v minulosti tomu bylo naopak, využití při výrobě různých krémů
(Vitana) a pro rychlé špunty,
o
koncentráty z barevného ovoce dražší, tj. cca 100 – 200 Kč/kg
⇒ v ČR výroba pouze na zakázku a v malém objemu.
•
při lisování višní pro výrobu koncentrátu ovoce před lisováním drceno
ve válcovém drtiči tak, aby část pecek popraskala (cca 1/3) ⇒ žádoucí
z hlediska kvality aroma,
•
parametry koncentrátu:
o
obsah rozpustné sušiny minimálně 65 %,
o
barva u jablek medová barva do zlatova,
o
čirost NTU max 6 mg SiO2/l (víno okolo 5), nesmí být patrný
sediment a po naředění musí mít šťáva jiskru,
o
ovocná chuť bez cizích příchutí a přípachů,
o
obsah kyselin cca 2-6 % (2 % jako kyselina. citrónová je
minimum),
o
nesmí být SO2,
o
obsah ethanolu maximálně 1 %,
o
obsah těkavých kyselin (jako kyseliny octová) maximálně
0,15 %,
o
doba trvanlivosti: běžně záruční doba 3 měsíce od data expedice
a 10 měsíců od data výroby, pozor 65 % koncentrát není zcela
údržný (Zygosaccharomyces ?) a při skladování nutno sledovat,
TZOZ II - 2004/01
166
o
mikrobiologická čistota – bez patogenů, mikrobiálních toxinů,
nesmí jevit známky kažení smyslově zjistitelné.
Uspořádání šťávní odparky:
•
mnohočlen, cca 3 – 8 členů (minimální potřebný teplotní spád
v každém členu poměrně nízký, tj. cca 5-8
o
C, dáno nízkou
viskozitou),
•
nejběžnější uspořádání tří a čtyřčlenné odparky (např. Trávčice
trojčlen),
•
jímání aromatu před koncentrací:
o
jímač aroma před čiřením:

většinou používaný způsob,

přichází jen hrubě odkalená šťáva ⇒ možné problémy se
zanášením prvých stupňů odparky,

výhodou:

lepší úchova aroma v důsledku kratší doby mezi
lisováním a jímáním aroma a omezen i možný vliv
pektolýzy a čiření,

v jímači dojde k mazovatění škrobu (ovocný škrob
mazovatí při 60-80 oC)⇒ ten může být v následujícím
procesu amylolytickými enzymy destruován.
o
jímač aroma po čiření:

výhodou menší riziko zanášení,

jímání aroma cca po 5 – 9 hodinách od lisování ⇒ vliv na
aroma.
o
v jímači, resp. 1. stupni odparky zahuštění šťávy cca z 10 oRf na
14-15 oRf.
•
teplotní poměry během koncentrace šťáv:
o
na konci odparky teploty pod 50 oC (běžně 40 – 50 oC), ale např.
v Trávčicích 65 oC a pak chladí 18 oC, což je teplota skladování
(tanky na 45 t, cisterny na 25 t),
167
TZOZ II - 2004/01
o
na začátku odparek větší rozdíly:

v jímači aromatu by měly být teploty blízké bodu varu:

v praxi používané odparky šťávařské vyhovují (běžně
teploty 90-100 oC),

původně mlékářské odparky začínají i na teplotách
pod 80 oC.
•
tmavý koncentrát, možné příčiny tmavnutí:
o
vliv doby a podmínek pektolýzy,
o
hlavně vliv tepelných poměrů při odpařování ⇒ nepřiměřeně
vysoké teploty ⇒ koncentrát tmavý, připálený, vysoký obsah
hydroxymethylfurfuralu (u nás hlavně levné koncentráty
dovážené z východu),
o
barvu koncentrátu lze na závěr výroby vylepšit např. průchodem
sorpčími kolonami.
•
při výrobě barevných koncentrátů koncentrát nutno chladit, vše až
k nule stupňů celsia, jinak významné ztráty barvy. U nás se neprovádí.
Koncentrát aromový:
•
mikrobiálně stabilní v důsledku vysoké koncentrace organických
látek,
•
•
množství páry potřebné k předestilování 90 % aromatu:
jablka
10 % (20 % páry cca 100 % aromatu)
hrušky
20 %
rybíz, maliny, atd.
25 %
jahody
35 % (50 % páry cca 100 % aromatu)
v praxi dvě možnosti zachycování aromatu:
o
2x - 3x opakovaná jednoduchá destilace:

vydatnost se nastavuje průtoky vstupní šťávy a výstupního
aroma,

o
TZOZ II - 2004/01
chlazení ledovou vodou či glykolem až na 0 oC.
rektifikace:
168

kolona, aroma nemusí být až z nejvyššího patra tak, aby se
dosáhlo požadované výtěžnosti,

problematika deflegmace (složení refluxu a produktu),
objem refluxu samozřejmě mnohokrát větší než produktu,

•
použití inertních plynů do deflegmátoru.
vydatnost aromatu:
o
podle množství vody vpouštěné do rektifikační kolony 1:100
nebo 1:150, lze i 1:200,
o
kontrola vydatnosti:

senzoricky vlastní výroba koncentrátu vychází z čerstvě
odlisované šťávy porovnáním,

•
analyticky podle obsahu 2-3 složek (ethanol, hexanal, atd.).
použití aromového koncentrátu:
o
obchodován odděleně od koncentrátu šťávního,
o
používán při rekonstituci nápojů z koncentrátu, většinou
dodatečně, někdy na přání odběratele vmícháván již u výrobce
koncentrátu do koncentrátu,
o
specializované firmy dále koncentrují na vydatnost cca 1:1000 a
vyšší, tyto koncentráty pak používány např. v kosmetice.
Výtěžnost provozu je kromě faktorů již zmíněných při výrobě ovocné šťávy
značně závislá na podmínkách při odpařování:
•
cena tepla při odpařování šťávy činí cca 30 – 40 % výrobních nákladů,
někdy uváděno až 50 % všech nákladů včetně mzdových,
•
propastné rozdíly podle odparek, běžně pod 0,2 kg páry/ kg odpařené
vody, jsou ale i zastaralé, špatné odparky se spotřebou nad 0,5 kg,
•
plynulost provozu odparky, tj. obou částí kalné i čiré:
o
ztráty při každém přerušení výroby a vymývání odparky,
o
při horší organizaci výroby ztráty až 1-2 % podle počtu
přerušení.
Sanitace odparky:
169
TZOZ II - 2004/01
•
kalná část (tj. před čiřením) až 2x za 24 h,
•
čirá část cca 1x za dva dny.
8.4 Sušené šťávní koncentráty
•
dnes už překonané, výroba drahá, nápoje v prášku se vyrábí
z aromových a zákalových bází + cukr + kyselina,
•
důvod výroby: dotažení zahušťování až do konce,
•
při výrobách v minulosti se vycházelo:
•
o
ze šťávy původní,
o
z tekutého koncentrátu jako polotovaru.
během výroby se často přidávala i sacharóza (až 100 % sušiny), která:
o
snižovala hydroskopičnost produktu (hydroskopičnost velmi
závažná překážka sušení šťáv),
o
usnadňovala sušení,
o
zabraňovala spékání,
o
omezovala hnědnutí a změny vůně.
•
k jablečné a hroznové šťávě se někdy přidávala i kyselina vinná,
•
z technologického hlediska klíčové určení optimální zbytkové vlhkosti
sušeného produktu, tj. otázka filmu pravé hydratační vody a jejího
odstranění a žluknutí tuků (viz dříve),
o
i když u ovocných šťáv tolik nehrozí nebezpečí koagulace hrozí:

při nedosušení se hmota spéká „na špalík“,

změny
kvality
(při
přesušení
viskozita
zabraňuje
krystalizaci cukru ⇒ delší prodlevy ⇒ nepříznivé změny),
pochopitelně přesušení i neekonomické,
o
dále záleží na velikosti částic a způsobu balení,
o
u citrusů (pomerančů) patrně 1 %, u jablek snad 2 % zbytkové
vlhkosti.
TZOZ II - 2004/01
170
Metody sušení:
•
žádná zcela nevyhovuje ⇒ kvalita horší než umělé nápoje v prášku a
navíc drahé,
•
vždy se předpokládá jímání aroma před vlastním sušením,
•
sušení na pásech ve vakuu – drahá aparatura, produkt hydroskopický,
•
sušení na bubnech – produkt nastřikován na vyhřívané bubny,
•
rozprašovací způsob s horkým vzduchem:
o
silné odaromatizování,
o
hydroskopický produkt – zlepšuje se přídavky zvyšujícími
termoplastičnost (hydrokoloidy),
•
o
surovinou neodpektinovaná šťáva zahuštěná na 35-50 oRf,
o
produkt má mít vlhkost 1-2 %.
sušení pohyblivého filmu koncentrátu:
o
horký koncentrát (cca 75 oRf) se vede tenkovrstvou odparkou ve
vakuu a odpaří se až na zbytek 2 % vlhkosti,
o
produkt opouští odparku při 99 oC v termoplastickém stavu,
o
nevýhody:

vysoký záhřev ⇒ poškození kvality,

nutno přidávat rušiče pěnění a sacharózu (až v poměru 1:1
na sušinu šťávy).
•
•
sublimační sušení:
o
drahé, ztěží lze kontinualizovat,
o
rychlé organoleptické změny po usušení.
sušení ze zmrazeného stavu fluidně:
o
šťáva zmrazená na kapičky tekutým dusíkem (t=-171 oC),
o
vysouší se ve vznosu přebytkem suchého vzduchu (t=-60 oC) ⇒
tedy bezvakuová sublimace,
o
•
opět náročné investičně i provozně.
sušení umělých šťávních pěn:
o
viz schéma,
171
TZOZ II - 2004/01
o
koncentrát šťávy se převede na trvalou pěnu přídavky
stabilizátoru (sojová bílkovina, albumin, glycerylmonostearát,
atd. až 0,7 g.l-1),
o
napěnění vzduchem nebo inertními plyny (případné odstranění
O2 ze vzduchu např. vedením přes silikagel preparovaný
oxylabilními deriváty Cu),
o
pruh pěny na sítě se perforuje (⇒ kráterky jehlovými vstřiky
plynu) neboť vrstva špatně vede teplo a musí být tenká,
o
síta s kráterovou vrstvou procházejí sušením, např. vzduchem ve
dvou fázích (viz schéma),
•
o
chlazení, mletí, přídavek aroma,
o
produkt 2 % vlhkosti, dobrá rozpustnost,
o
kritika:

přídavek stabilizátoru pěny,

poměrně vysoké teploty zahřívacího vzduchu,

problémy s vytvořením dostatečně tenkého pásu pěny.
rozprašovací sušení v chladném vzduchu (Birs – Verfahren,
Švýcarsko):
o
princip: vzdušný protiproud ve věži 70 m vysoké,
o
vzduch stoupá rychlostí 0,1-0,5 m.s-1, teplota 30 oC, vlhkost 3 %,
o
proti němu padá svrchu šťáva (ne koncentrát) rozstříknutá na
kapky (∅ 0,3-1,0 mm, doba pádu 50-200 s se reguluje rychlostí
vzdušného protiproudu),
o
spadlá sušenina se dosouší ještě 20-30 minut vznosně při dně
sušárny vzduchem o teplotě 20-30 oC a vlhkosti 0,5-3,0 %,
o
odfouknuté jemné kapičky zachycovány cyklonem a vraceny,
o
aroma se překvapivě zachovává – ten aromatický podíl, který
vzduch odňal ve spodní části věže zachycuje právě rozstříknutá
tekutina v nejvyšší zóně ⇒ v sušárně se ustaví rovnováha,
o
TZOZ II - 2004/01
výhody:
172

vysoká jakost řady výrobků, i když pro ovocné šťávy málo
údajů,

o
malá spotřeba tepla (1,2-1,8 kg páry/kg odpařené vody).
nevýhodou obrovské investiční náklady (pro výkon 1000-5000 l
odpařené vody za hodinu je třeba věže 70 m vysoké o průměru
16 – 36 m),
o
modernizovaný typ později v Mondragone v Itálii, zde věž
rozdělena svislými stěnami na 3 oddělené části v nichž šlo sušit
3 různé produkty naráz.
•
koncepty výroby sušených šťáv děleným způsobem přímo ze šťávy:
o
dělení šťávy na sérum a dřen,
o
koncentrace a zahušťování zvlášť – koeficient přestupu tepla je
v séru 2,5x vyšší než zahušťuje-li se šťáva s obsahem pevného
podílu,
o
pro praxi pak patrně neúnosně komplikované.
Posrovnání nákladů hlavních způsobů sušení šťáv (počátek 70. let 20. století)
sušení na bubnech
rozprašovací sušení
šťávní pěny
vakuové sušení
sublimační sušení
1,8-4,0 centů/kg sušiny
1,4-4,0 centů/kg sušiny
4,6-12 centů/kg sušiny
6-16 centů/kg sušiny
10-30 centů/kg sušiny
173
TZOZ II - 2004/01
TZOZ II - 2004/01
174
9. Speciální výroby
9.1. Výroba pektinu
Úvod
•
pektinové látky zaujímají v technologii zpracování ovoce a zeleniny
významné místo, aplikace pochopitelně podstatně širší,
•
celosvětová spotřeba pektinů někde na úrovni 15 000 - 20 000 t /rok,
•
aplikační oblasti:
o
o
o
potravinářství:

ovocné pomazánky a náplně,

výroba cukrovinek,

nápojářský průmysl,

mlékárenský průmysl.
dietologické, farmaceutické aplikace:

metabolismus tuků,

metabolismus cukrů,

hemostatické vlastnosti,

redukce tělesné hmotnosti,
další, nepotravinářské aplikace:

kosmetika,

tabákový průmysl,

úprava půdy,

výživa zvířat.
Nomenklatura pektinových látek
•
klasifikace nejednotná, uvedené termíny používány nejčastěji,
•
pektinové látky - skupinové označení pro komplex koloidních
polysacharidů nacházejících se v rostlinách nebo z rostlinného
materiálu připravených, jejichž podstatnou část tvoří jednotky
anhydrogalakturonové
kyseliny,
které
mohou
být
částečně
esterifikované methanolem, popř. částečně nebo zcela neutralizovány
jednou nebo několika zásadami.
175
TZOZ II - 2004/01
•
pektová kyselina - označení pro pektinové látky složené prakticky
pouze z koloidní polygalakturonové kyseliny, jejíž esterifikace je
zanedbatelná. Kyselé, popř. neutrální soli se označují pektáty.
•
pektinová kyselina - koloidní polygalakturonová kyselina obsahující
nezanedbatelné množství estericky vázaného methanolu. Kyselé, popř.
neutrální soli jsou označovány jako pektinany.
•
protopektin - termín pro označení pektinových látek nerozpustných ve
vodě a obsažených v rostlinném pletivu, z nichž mohou být pektiny
připravovány.
Výskyt pektinu:
•
součást rostlinných pletiv všech dvouděložných a některých
jednoděložných rostlin,
•
pektinové látky podstatnou součástí střední buněčné lamely (buněčná
stěna tvořena převážně celulózou a hemicelulózami), a primárních
buněčných stěn,
•
v rostlinném pletivu pektin ve formě hypothetického protopektinu, z
něho uvolňován:
protopektin
(nerozpostná forma)
TZOZ II - 2004/01
působení kyselin (kyselá hydrolýza)
→
působení enzymů (zrání ovoce)
176
pektin
(rozpustná
forma)
Obsah pektinu v různých rostlinných materiálech (v % sušiny)
citrusové slupky
okvětí slunečnic (lůžka květů)
řepné řízky
jablečné výlisky
jablečné slupky
fazole
hrozny
tráva
cibule
brambory
černý rybíz
meruňky
jahody
višně
10-35 %
15-25 %
10-20 %
10-15 %
19-20 %
6,6-9,0 %
cca 7,0 %
2,0-6,5 %
cca 5,0 %
cca 2,0 %
cca 1,5 %
cca 1,1 %
cca 0,6 %
cca 0,4 %
Chemie pektinu
•
pektin = lineární polysacharid
•
tvořen jednotkami kyseliny D-galakturonové, pyranozová forma,
židličková konformace navzájem vázaných α-1,4-glykosidickými
vazbami, jak na C1 tak C4 jde o vazby axiální,
•
do polygalakturonového řetězce jsou pak v malém množství (v
jablečném pektinu cca 1 %) zabudovány molekuly L-ramnosy
(poloacetalový hydroxyl D-galakturonové kyselinyse váže na C2 v
molekule ramnosy jejíž poloacetalový hydroxyl je vázán βglykosidicky na C4 další kyseliny galakturonové,
•
podle některých zdrojů L-ramnosa pouze součástí pektinových látek
obsažených v primární buněčné stěně,
•
na základní ramnogalakturonovou kostru vázány postranní řetězce
neutrálních polysacharidů (galaktany , arabany, xylany, aj.), jsou to
zbytky vazeb pektinových látek na ostatní složky rostlinného pletiva.
Jsou vázány především na C3 kyseliny galakturonové a C4 rhamnosy.
jejich stupeň polymerace ani podrobnější struktura (případné větvení)
nebyly doposud přesněji určeny.
177
TZOZ II - 2004/01
•
střední molekulová hmotnost pektinových látek bývá udávána v
rozmezí 10 000 až 400 000, což odpovídá stupni polymerace asi 50 až
2 000. Jde vždy o střední hodnotu, pro charakteristiku daného
preparátu je třeba charakterizovat i rozložení molekulových hmotností
kolem této střední hodnoty. Obchodní preparáty pektinu mají
vzhledem k úpravám vlastností střední molekulovou hmotnost cca v
rozmezí 50 000 až 150 000, podle typů preparátu.
Fyzikální a chemické vlastnosti pektinu
•
rozpustnost
ve
vodě,
formamidu,
dimethylsulfoxidu,
dimethylformamidu a horkém glycerolu,
•
roztoky viskozní, např. ve vodě lze připravit maximálně 3-6%
roztoky, viskozita závisí na:
•
o
molekulové hmotnosti,
o
stupni esterifikace,
o
přítomnosti elektrolytů,
o
pH,
o
koncentraci pektinu.
z roztoků lze pektiny srážet organickými rozpouštědly mísitelnými s
vodou (využití při výrobě, viz dále), kvarterními detergenty, ve vodě
rozpustnými bazickými polymery, proteiny a polyvalentními ionty
(viz čiření),
•
roztoky pektinů jsou opticky aktivní,
•
další důležité charakteristiky, tj. rosolotvorná mohutnost, stupeň
esterifikace, PAN, obsah kyseliny galakturonové, viz teorie tvorby
pektinového rosolu.
Významnější vlastnosti pektinových preparátů
•
sypná hmotnost: 0,70 g.cm-3,
•
zrnitost: částice < 0,075 mm max. 30 %, částice > 0,250 mm max.
1,5 %,
•
vlhkost:
TZOZ II - 2004/01
178
o
závisí na relativní vzdušné vlhkosti a závisí na standardizačním
činidle,
o
za běžné teploty zhruba při RVV 50 % vlhkost pektinu 9 %, při
RVV 70 % vlhkost 12 %.
•
stabilita roztoků:
o
pH 3,5 - 4,0 nejstabilnější,
o
pH < 3,5 - za nízké teploty deesterifikace, vyšší teplota
depolymerace,
o
pH > 5,0 - (zvýšená teplota) velmi rychlá depolymerace,
o
pH > 10,0 - již při pokojové teplotě velmi rychlá deesterifikace,
o
ztráta 10-15 SAG - cca 2 hodiny při pH 3,4 a teplotě 80 oC nebo
20 minut při pH 3,4 a 100 oC,
o
•
poněkud stabilnější roztoky pektinu v přítomnosti cukru.
stabilita práškového pektinu závisí na podmínkách při skladování,
např. pektin 150 SAG a DE 70 % se po roce skladování změnil takto:
•
o
pokojová teplota a RVV 50-60 % ⇒ 143 SAG, DE 67 %,
o
30 oC, RVV > 70 % ⇒ 130 SAG a DE 60 %.
pektinové látky podléhají dvěma typům degradačních reakcí deesterifikaci a depolymeraci (viz následující schéma):
•
deesterifikace pektinů:
o
klasická hydrolýza esterové vazby,
o
podporována jak nízkými, tak vysokými hodnotami pH, může
být katalyzována i enzymaticky,
o
využívána při výrobě nízkoesterifikovaných pektinů, kdy je třeba
současně omezit depolymeraci.
•
depolymerace může probíhat čtyřmi způsoby:
o
depolymerace v kyselém prostředí - (protonická depolymerace)
je reakce, jejíž mechanismus spočívá v elektrofilním ataku
kyslíku glykosidické vazby protonem, eliminaci neredukující
části s protonovaným kyslíkem a adici vody na utvořený
karboniový ion. Ve srovnání s jinými polysacharidy s
179
TZOZ II - 2004/01
glykosidickou vazbou α (1→4) jsou pektinové látky k tomuto
typu degradace relativně dosti stálé, za normální teploty ji
významněji podléhají pouze v silných a koncentrovaných
kyselinách. To umožňuje přípravu pektinových látek kyselou
hydrolýzou rostlinného materiálu, neboť glykosidické vazby
neutrálních polysacharidů zprostředkující spojení s ostatními
složkami rostlinného pletiva se štěpí mnohem snadněji, což má
za následek uvolňování pektinových látek do roztoku (viz dále).
o
depolymerace v alkalickém popř. neutrálním prostředí - je βeliminací. Bylo prokázáno, že tímto mechanismem se degradují
pektinové látky již od pH 4,0. Přítomnost skupiny -COOCH3
udílí vodíku na C5 kyselý charakter. V zásaditém prostředí je
tento vodík atakován hydroxylem a dochází k přechodu
elektronů podle mechanismu na obrázku xxx. Na neredukujícím
konci řetězce se vytváří dvojná vazba mezi C4 a C5. Tento
reakční mechanismus vysvětluje skutečnost, že odolnost pektinu
k tomuto typu depolymerace je nepřímo úměrná stupni jeho
esterifikace.
o
enzymatická
depolymerace
pektinu
je
katalyzována
pektolytickými enzymy, které lze podle odlišného působení
rozdělit do osmi skupin, z nichž tři se doposud nepodařilo
prokázat (viz klasifikace pektolytických enzymů v kapitole 8).
o
oxidativní depolymerace je komplex reakcí, ke kterým dochází v
přítomnosti oxidačních činidel, např. H2O2, dvojchromanu,
manganistan, Cl2, Br2, atd. Pro praktické účely je ovšem tento
způsob degradace pektinových látek zanedbatelný.
TZOZ II - 2004/01
180
Výroba pektinu
Schéma výroby vysokoesterifikovaných pektinových preparátů
jablečný pektin
voda
→
voda,
kyselina,
jablečné
výlisky
→
1.
Praní
↓
2.
Extrakce
↓
3.
Separace
filtrační
materiál
→
citrusový pektin
↓
4.
Filtrace
voda
→
voda,
kyselina,
citrusové
slupky
→
↓
3.
Separace
odpektinované
výlisky
→
filtrační
materiál
→
1.
Praní
↓
2.
Extrakce
filtrační
materiál
→
↓
4.
Filtrace
odpektinované
slupky
→
filtrační
materiál
→
↓
5. Enzymové
ošetření
↓
amyláza
5.
Odstranění
→
vápníku
↓
↓
6.
6.
Koncentrace
Koncentrace
↓
↓
alkohol
7.
alkohol
alkohol
7.
alkohol
Srážení
Srážení
→
→ →
→
↓
↓
8.
8.
Sušení
Sušení
↓
↓
9.
9.
Mletí
Mletí
↓
↓
cukr/dextrosa
10.
cukr/dextrosa
10.
→ Standardizace
→ Standardizace
↓
↓
Standardizovaný vysokoesterifikovaný pektin
181
TZOZ II - 2004/01
K jednotlivým fázím:
Surovina
•
surovinou citrusové slupky nebo jablečné výlisky (v obou případech
sušený odpad při výrobě ovocného koncentrátu,
•
vliv suroviny na vlastnosti pektinu:
o
barva - citrusový pektin světlejší, jablečný tmavší (polyfenoly)
⇒ nutno propírat ⇒ další náklady,
o
elasticita - jablečný pektin tvoří elastičtější rosoly (vliv
postranních řetězců neutrálních polysacharidů.
•
požadavky na zrnitost výlisků (< 10 % prachu),
•
nejkvalitnější surovinou – limetky,
•
cca 50 % výrobních nákladů jsou náklady na výlisky ⇒ vyplatí se
hlídat jejich kvalitu,
•
stabilita vlhkých výlisků u jablečných výlisků menší (úplný rozklad
během 4 hodin), citrusy výrazně stabilnější ⇒ vhodnější i pro přímou
výrobu.
Extrakce
•
první klíčový bod výroby pektinu rozhodující o úspěchu,
•
dvoustupňový proces, 1. stupeň - kyselá hydrolýza:
o
štěpení vazeb mezi protopektinem a hemicelulózou působením
zředěné kyseliny a tepla. Převedení nerozpustného protopektinu
na rozpustný pektin v důsledku mnohem lepší stability
glykosidických vazeb polygalakturonové kyseliny v porovnání s
neutrálními polysacharidy,
o
podmínky: teplota 60-100 oC, pH 1,5-2,5,
o
nejrozšířenější kyselinou HNO3 (šetrná k nerezu, pak H2SO4,
nejhorší HCl),
o
vyjímkou mezi velkými výrobci Herbstreith, používá roztok SO2
v H2SO4 ⇒ problémy s dodržením hygienického limitu 50 ppm
SO2 v konečném produktu,
TZOZ II - 2004/01
182
o
při
výrobě
tekutých
preparátů
(konec
výroby
ve
fázi
koncentrace) nutno použít „jedlé“ kyseliny, tj. kyselinu
citrónovou,
2. stupeň – extrakce:
o
uvolnění rozpustného pektinu do roztoku,
o
vlivem zvýšené teploty a nízkého pH dochází současně k
postupné degradaci pektinu,
o
současně tak probíhají dva protichůdné procesy, tj. postupné
uvolňování pektinu z výlisků a současně degradace již
uvolněného pektinu,
o
optimální stav posuzován podle tzv. pektinové hodnoty, ta dána
součinem hodnoty rosolotvorné mohutnosti hydrolyzátu a
obsahu pektinu v hydrolyzátu,
o
příklad průběhu hydrolýzy a vlivu pH a teploty hydrolýzy je
patrný z následujících obrázků:
Obsah pektinu-pH hydrolýzy 1,7
0,9
obsah pektinu (%)
•
0,8
0,7
t=60 oC
0,6
t=70 oC
0,5
t=80 oC
0,4
0,3
0,2
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
doba hydrolýzy (hod)
183
TZOZ II - 2004/01
SAG - pH hydrolýzy 1,7
250
200
SAG
t=60 oC
150
t=70 oC
t=80 oC
100
50
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
Doba hydrolýzy (hod)
Pektinová hodnota - pH hydrolýzy 1,7
Pektinová hodnota
160
140
120
t=60 oC
100
t=70 oC
80
t=80 oC
60
40
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
Obsah pektinu - teplota hydrolýzy 70 oC
Obsah pektinu (%)
0,9
0,8
pH=2,0
0,7
pH=1,7
pH=1,5
0,6
0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
TZOZ II - 2004/01
184
SAG - teplota hydrolýzy 70 oC
250
200
SAG
pH=2,0
150
pH=1,7
pH=1,5
100
50
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
Pektinová hodnota - teplota hydrolýzy 70 oC
Pektinová hodnota
160
140
pH=2,0
pH=1,7
120
pH=1,5
100
80
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
o
v budoucnosti se předpokládá rozvoj enzymové hydrolýzy
výlisků.
Separace
•
prvým krokem scezení přes síta (jalová dna nádrží, spádová síta, atd.),
•
další možností aplikace lisů (Smiřice sítopásové lisy),
•
možné použít i dekantační odstředivky (viz. lisování, nevýhodou
spotřeba velkého množství energie, požadavky na kvalifikovanou
obsluhu),
•
likvidace odpektinovaných výlisků:
o
kompostování,
o
rozptýlení na pole,
o
zkrmování - ve světě se zkrmuje, u nás se nemůže prosadit,
nutný přísun hořčíku, kravám údajně chutná.
185
TZOZ II - 2004/01
Filtrace
•
úzké místo, nutný kompromis mezi výtěžností a filtrovatelností,
•
optimální teplota cca 70 oC ⇒ ještě stabilní a přitom přijatelná
viskozita,
•
30-40 cP lze filtrovat, nad 50 cP už beznadějné,
•
často používány válcové filtry, lze i automatické kalolisy, tlakové
filtry atd.,
•
nutná „body feed“ technika (u válcových lisů není nutná).
Enzymové ošetření
•
pro zpracování jablečných výlisků,
•
začátek lisovací sezóny jablek - ve výliscích poměr škrob : pektinu =
1:1,
•
škrob nutné odstranit ⇒ aplikace amyláz zcela prostých pektolytické
aktivity.
Odstranění vápníku
•
při zpracování citrusového pektinu, slupky obsahují velké množství
Ca iontů,
•
Ca ionty ovlivňují funkční vlastnosti pektinů (zvyšují viskozitu
roztoků, působí zarůstání sít při srážení ve formě šťavelanu Ca,
nepříznivě ovlivňují vlastnosti vyrobeného pektinu, atd.),
•
odstranění na kolonách katexu,
•
je zřejmé, že v celém provozu se používá měkká voda!!!!
Koncentrace
•
hydrolyzát je roztok pektinu o koncentraci cca 0,5-1,0 %,
•
aplikace trubkových nebo deskových odparek (viz výroba šťávních
koncentrátů):
o
TZOZ II - 2004/01
trubkové - velké investiční náklady,
186
o
deskové - menší a tedy levnější, ovšem náročnější na údržbu.
Nevýhodou je i malá rychlost odpařovaného materiálu ⇒ větší
viskozita v důsledku neewtonského chování,
o
aplikované teploty od 80 oC do 45-55 oC,
o
obvykle používány tříčlenné odparky, uvádí se i pětičlenné.
•
prvým krokem může být ultrafiltrace, předkoncentrace cca na 1,5 %,
•
koncentrát - vzhledem něco mezi sirupem a medem, obsah pektinu 2,5
-3,5 %, viskozita cca 2000 – 4000 cP,
•
při výrobě tekutého pektinu (kdysi u nás PETÓZA) konec výrobního
procesu.
Srážení
•
srážení
organickými
methanolem,
rozpouštědly
ethanolem,
mísitelnými
isopropanolem,
s
acetonem,
vodou,
tj.
atd.
V
průmyslovém měřítku se používali prvé tři uvedené.
•
vlastnosti sraženiny závisí na pH, teplotě, použitém alkoholu, obsahu
pektinu, stupni jeho esterifikace, atd. Správná volba zásadním
způsobem ovlivňuje výtěžnost výroby ⇒ srážení druhým klíčovým
bodem výroby (spolu s extrakcí).
•
pokud jde o srážecí činidlo, v současnosti používán prakticky
výhradně isopropanol, v porovnání s aplikací ethanolu je spotřeba
energie na jeho recyklaci zhruba poloviční, není třeba vést lihové
hospodářství atd.
•
vlastní oddělení sraženiny podobné jako při oddělování výlisků od
extraktu. Ve Smiřicích se používal hydraulický lis Bucher s objemem
cca 1 m3.
Sušení
•
sušení ve vzduchu nebo inertní atmosféře (N2),
•
nutno pod 1 % zbytkového alkoholu (dáno zákonem o potravinách),
187
TZOZ II - 2004/01
•
ve Smiřicích používali protiproudé sušení padající sraženiny v proudu
vzduchu a dosoušení na roštu.
Mletí
•
u pektinu nečiní problémy (rozdíl od karagenanů),
•
důležitý stav sraženiny, její tvrdost, konzistence,
•
pektin se nesmí při mletí zahřívat, nesmí docházet k jeho
mechanickému
poškozování
(oboje
může
působit
degradaci
makromolekul).
Standardizace
•
pektin z jablek zbavený škrobu mívá 75 % AGA, citrusový pektin 85
% AGA,
•
standardizace se provádí z důvodů jednotné RM výrobku, vlastnosti
výrobku kolísají v důsledku kolísání kvality výchozí suroviny,
•
standardizační činidla sacharóza nebo dextróza (sacharóza stabilnější
než dextróza, je ale dražší)
Úprava stupně esterifikace
•
viz schéma na další stránce,
•
při úpravě vysokoesterifikovaného pektinu jsou kroky 2. a 6.
alternativní,
podobně
jako
kroky
6.
a
8.
při
výrobě
nízkoesterifikovaného pektinu,
•
charakteristiky
významné
pro
výrobu
ovocných
pomazánek,
cukrovinek, polev:
HM pektiny
LM pektiny
SAG hodnota
Ca2+ sensitivita
Pevnost rosolu
Pevnost rosolu
Doba tuhnutí
Teplota tuhnutí
Teplota tuhnutí
(SAG)
Schéma postupu při úpravě stupně esterifikace:
TZOZ II - 2004/01
188
vysokoesterifikovaný pektin
voda
→
voda, kyselina,
jablečné
výlisky
→
1.
Praní
↓
2.
Extrakce
↓
3.
Separace
filtrační
materiál
→
↓
4.
Filtrace
nízkoesterifikovaný pektin
voda
→
úprava pH
←
voda,
kyselina,
jablečné
výlisky
→
↓
3.
Separace
odpektinované
výlisky
→
filtrační
materiál
→
filtrační
materiál
→
↓
5. Koncentrace
↓
6.
úprava
Kyselá
pH
deesterifikace
←
↓
alkohol
7.
alkohol
Srážení
→
→
↓
↓
↓
↓
↓
8.
Sušení
↓
9.
Mletí
↓
cukr/dextróza
10.
Standardizace
→
↓
Standardizovaný
vysokoesterifikovaný pektin
189
1.
Praní
↓
2.
Extrakce
alkohol
→
↓
4.
Filtace
↓
5.
Koncentrace
↓
6.
Kyselá
deesterifikace
↓
7.
Srážení
↓
8.
Alkalická
desterifikace
odpektinované
výlisky
→
filtrační
materiál
→
úprava pH
←
alkohol
→
úprava pH
←
↓
9.
Sušení
↓
10.
Mletí
↓
cukr/dextróza
11.
Standardizace
→
↓
Standardizovaný
nízkoesterifikovaný pektin
TZOZ II - 2004/01
•
úpravy pufry nebo látkami ovlivňujícími uvolňování vápníku - spíše
pro LM pektiny,
•
při výrobě LM pektinů připravovány spíše preparáty na míru.
9.2 Výroba hořčice
Hořčice - kašovitý výrobek s typickou palčivou chutí používaný jako příloha k
masitým pokrmům a k ochucování jídel.
Suroviny:
•
hořčice bílá (Sinapis alba L.) - semena obsahují thioglykosid sinalbin:
•
S-C6H11O5
│
HO-C6H4-CH2-N=C
│
O-SO2-C16H24O6N
hořčice černá (Sinapis nigra L.) - semena obsahují thioglykosid
sinigrin:
S-C6H11O5
│
CH2=CH-CH2-N=C
│
O-SO2-OK
•
hořčice sereptská (Sinapis juncea L.),
•
hořčice hnědá (dřípatá) (Sinapis disserta L.),
•
hořčice indická, hořčice polní atd.
•
dalšími surovinami jsou voda, ochucovadla, tj. ocet, sůl, cukr, koření,
potravinářské barvivo, konzervovadlo, tj. benzoan sodný.
Princip vzniku palčivosti
Semena hořčice obsahují thioglykosidy, nejvýznamnější sinalbin a sinigrin.
Z nich se za vhodných podmínek působením enzymu myrosinasy (sinigrinasy, βthio-glukosidasy) hydrolyticky odštěpují palčivé isothiokyanatany. Např. sinalbin
se štěpí na glukózu, isothiokyanatan sinalbinu a hydrogensíran sinalbinu:
TZOZ II - 2004/01
190
C30H42O15N2S2 +H2O → C6H12O6 + C6H4(OH)-CH2-NCS + C16H24O5N-HSO4
Ze sinigrinu podobně vzniká glukóza, allylisothiokyanatan (AITK) a
hydrogensíran draselný:
C10H16O9NS2K + H2O → C6H12O6+ CH2=CH-CH2-NCS + KHSO4
Isothiokyanatany dodávají hořčici peprnost. Palčivost hořčice se řídí tím, do
jaké míry uvedené reakce proběhnou. Isothookyanatany nejsou stálé, zvolna
podléhají hydrolytickému štěpení, např. pro AITK podle schématu:
H2C=CH-CH2-N=C=S + 2 H2O → H2C=CH-CH2-NH2 + CO2 + H2S,
kdy vzniklý allylamin již není fytoncidní. Mikrobicidní účinky isothiokyanatanu
sinalbinu jsou daleko slabší.
Srovnání podílu barevných semen v různých druzích hořčice
druh hořčice
bílá (žlutá)
černá
sareptská
(kg/t)
(kg/t)
(kg/t)
Plnotučná
160
20
Kremžská
92,5
92,5
Bona
126
40
Pikant
80
80
Orientální
60
20
110
Delika
180
- z tabulky je zřejmé, že plnotučná hořčice spolu s delikou patří do skupiny
s nižším obsahem AITK.
Základní sortiment hořčice a příslušná analytická data
druh
sušina
cukr kyselina
tuk
NaCl
hořčice
(%)
(%)
octová
(%)
(%)
(%)
stolní
20
4
1,9
min. 1,6
2
plnotučná
kremžská
22
36
5
22
1,9
1,9
5
není
normován
2
2
benzoan poznámka
Na
(%)
0,18 vyrábí se
z pokrutin
0,18
0,18
Vlastní technologický postup
Surovina
•
při skladování hořčičného semena hrozí samozahřívání až zapaření,
•
proto se pytle skladují jen v jedné vrstvě, volně sypané semeno ve
vrstvě jen do výšky 50 cm,
•
kontrola vnitřní teploty suroviny každý den.
191
TZOZ II - 2004/01
Čištění a šrotování hořčičného semene
•
oddělení prachu a příměsí na sítech, cyklonech atd.,
•
mletí na šrot na válcových stolicích, každý druh semena se mele
zvlášť,
•
šrot se ihned používá k přípravě zámelové směsi (hrozí nebezpečí
žluknutí),
•
plnotučná hořčice se mele jemněji (2x), kremžská na hrubší šrot (1x).
Příprava zámelu
•
zámelové
kádě,
klasicky
dřevěné(modřínové)
s hrablovým
nízkoobrátkovým míchadlem, vpustěmi pro studenou a teplou vodu,
ocet, recyklem od mlýnků a výpustí k čerpadlu,
•
objem kádě přes jeden m3 tak, aby pojmula cca 1 tunu hotového
výrobku,
•
do kádě se nejprve napustí odměřené množství vody (pro stolní
hořčici studená nebo teploty do 60 oC, pro kremžskou 80 oC z důvodu
uvolnění silic), nejprve se rozpustí stanovené množství benzoanu
sodného, pak se rozpustí cukr, sůl, koření a barviva,
•
za stálého míchání se pak přisypává hořčičný šrot a odměřené
množství octa,
•
příklad receptury pro plnotučnou hořčici (pro 1 tunu):
o
180 kg drcených semen (20 kg černé, 160 kg bílé hořčice),
o
50 kg cukru (kremžská 160 kg/t, orientální 50 kg/t),
o
17 kg soli,
o
1,4 kg benzoanu sodného,
o
1,0 kg saromexu (nebo 0,1 kg pepře; 0,2 kg nového koření; 0,2
kg hřebíčku; 0,25 kg koriandru; 0,2 kg skořice; 0,1 kg
majoránky; 0,2 kg papriky),
o
0,4 kg barviva hořčičná žluť (košenilová červeň, tartrazin, žluť
SY),
TZOZ II - 2004/01
192
•
o
120-140 l 10% octa (titrační kyselost do 1,9 %),
o
asi 600 l vody.
před vlastní homogenizací musí semeno v zámelu co nejvíce
nabobtnat ⇒ směs se nejméně 30 minut míchá.
Homogenizace
•
dokonalým homogenizováním se získá jemná, koloidní, kašovitá
hmota,
•
homogenizaci lze provádět dvojím způsobem:
o
klasickým mletím na kamenných mlecích stolicích – v tomto
případě mlecí stolice složená ze dvou plochých žulových
kamenů. Na styčné ploše jsou kameny opatřeny ostrými rýhami
– remišemi. Vrchní kámen je rotor, rychlost 90 otáček za minutu,
spodní kámen stator. Zámelová směs se přivádí otvorem ve
spodním statoru do středu kamenů, odkud postupuje směrem
k okraji a je tlakem a střihem rozmělňována za současného
zahřívání. Teplota směsi do 55 oC podporuje rozpouštění tuku a
vznik emulze. Při mletí stolní hořčice tvoří tři stolice jednu
soupravu a směs se tedy mele třikrát, při výrobě kremžské
hořčice se zámelová směs mele pouze jednou na jedné stolici.
Kameny se musí po semletí asi 20 t směsi přebrousit
pneumatickým sekáčem.
o
na speciálních korundových kotoučových koloidních mlýnech,
těmi vybaveny moderní výrobny hořčice. Funkční mechanismus
tvořen dvěma horizontálními karborundovými kotouči, spodní
rotor se otáčí rychlostí až 3000 otáček za minutu, vzdálenost
mezi kotouči je nastavitelná (0,05-1,5 mm) podle požadované
jemnosti homogenizace. Teplota směsi během mletí může být
regulována přívodem chladící vody na obvod kotoučů. Hlavními
výhodami tohoto uspořádání je jednoduchost, vyšší výkon, malá
zastavěná plocha, minimální styk hmoty se vzduchem. Výrobci
193
TZOZ II - 2004/01
např. firmy Koruma, Frings, Fryma a další, tyto mlýny
použitelné i pro jiné materiály. (Běžné koloidní mlýny tohoto
typu mají vertikální kotouče, rychlost otáčení někdy až 15000
otáček za minutu, místo kotoučů mohou být různé kužele, někdy
se mohou točit oba kotouče, atd. Pro mletí hořčice však vhodné
uvedené uspořádání).
•
při homogenizaci se hořčice zahřívá podle jemnosti mletí až na 50 oC,
při teplotách nad 55 oC již nežádoucí změny. Někdy účelné hořčici
chladit.
•
mikrobiologická
stabilita
hořčice
závislá
jak
na
přítomnosti
konzervovadla, tak obsahu izothiokyanatanů, které však postupně
odbourávány ⇒ lze bránit nízkou teplotou (alespoň pod 20 oC).
Zrání
•
čerstvá hořčice nestejnoměrné palčivosti, zráním se chuť zjemňuje a
vyrovnává,
•
hořčice se do zracích kádí čerpá přes protiproudý chladič,
•
zrací kádě modřínové, objem cca 5-10 t (nutnost konzervace vnějšího
povrchu lněným olejem, životnost až 16 let),
•
doba zrání různá, od 2-3 dnů do 14 dní, měla by být asi 10 dnů a více,
při teplotách kolem 20 oC,
•
během zrání se hořčice asi 4 x denně zamíchá (míchání podporuje
stabilitu suspenze a brání vysychání horní vrstvy), z hlediska oxidace
tuků by asi bylo dobré míchat hořčici v evakuovaném prostoru nebo
inertní atmosféře,
•
během zrání hořčice i houstne,
•
před stáčením se přečerpá do jiné nádrže.
Plnění
•
podle vybavení do kelímků, sklenic, plechových kbelíků atd.
TZOZ II - 2004/01
194
9.3 Výroba ovocných vín
Ovocná vína jsou alkoholické nápoje připravené alkoholickým kvašením upravených
ovocných šťáv. Na rozdíl od vín révových se ovocná šťáva před kvašením může
upravovat vodou. Hotový výrobek nesmí být označen jako víno, pokud je slovo víno
v názvu obsaženo, musí být na první pohled zřejmé, že jde o výrobek z ovoce.
Druh vína
Obsah
ethanolu
(% obj.)
Ovocná vína
stolní
Ovocná vína
polosladká
Dezerní vína
Dezertní vína
kořeněná
Značková
lihovaná vína
Obsah kyselin
Bezcukerný
extrakt
(g/100 ml)
Veškerý
cukr
(g/100 ml)
Těkavé
(g/100 ml)
Netěkavé
(g/100 ml)
10
0,13
0,30 – 0,55
12
0,13
0,25 – 0,45
14
0,15-0,17
0,25 – 0,55
min. 10
14-16
0,15-0,17
0,25 – 0,55
10 - 16
18
-
-
max. 2,0
1,3 – 2,5
-
3-8
min. 21
Suroviny:
•
výroba ze všech druhů ovoce,
•
při přípravě zákvasu se nejčastěji se vychází ze šťávního koncentrátu,
další možnosti: čerstvá šťáva, sukus, šťáva přirozeně prokvašená a
přikonzervovaná SO2 atd.,
•
z pomocných látek významné: řepný cukr, sladový výtažek, kyselina
citrónová, živné soli amonné, fosforečné a draselné, kulér, tresti,
koření a čiřidla.
Sled výrobních operací:
Úprava šťávy→příprava zákvasu→kvašení zákvasu→školení vína→dezertace
vína→lahvování a expedice.
Úprava šťávy:
Úprava šťávy závisí na typu polotovaru:
195
TZOZ II - 2004/01
•
šťávní koncentráty se ředí vodou na obsah rozpustné sušiny 10 %,
•
sukusy nutné desulfitovat, zbytkový obsah SO2 není na závadu
vzhledem k dalšímu síření zákvasu,
•
zakvašené šťávy se odkalují (např. odstředěním), kaly zhoršují chuť a
jsou nositeli mikrobiální kontaminace,
•
šťáva připravená pro přípravu zákvasu se pasteruje, pasterace je nutná
zejména pro málo kyselé šťávy (třešně, šípky), u nichž zejména hrozí
octové kvašení.
Příprava zákvasu:
Zákvas je ovocná šťáva upravená vodou, kyselinami, cukrem a živinami tak,
aby po vykvašení vznikl nápoj požadovaného složení (tj. obsahu alkoholu,
kyselin atd.). Zákvas se připravuje na základě znalosti základního chemického
složení šťávy (obsah cukrů, kyselin, těkavých kyselin, SO2 atd.).
Cílem úpravy kyselinami je změna pH šťávy na optimální hodnoty, které se
pohybují od 3,5 do 4,8.
•
•
je-li zákvas málo kyselý
o
hrozí octové kvašení a jiné bakteriální infekce,
o
vykvašené víno se pomalu čistí,
způsoby úpravy kyselosti:
o
smícháváním (řezáním) šťáv různé kyselosti,
o
ředěním šťávy vodou a cukrem,

středně tvrdá voda bez obsahu železa,

v praxi dáno předpisy kolik šťávy na 1000 l vína, při přesné
práci lze spočítat bilancí tak, aby obsah kyselin v zákvasu
byl o 1 g/l vyšší než je požadováno v hotovém víně,

o
max. těkavých kyselin 1 g kyseliny octové/l
chemickým odkyselováním,

přídavky CaCO3, kyselina vinná a citrónová tvoří
nerozpustné Ca soli, ty vypadávají,
TZOZ II - 2004/01
196

jablečnou šťávu, kde kyselost tvořena kyselinou jablečnou
nelze tímto způsobem odkyselovat, neboť Ca sůl je
rozpustná.
o
vyjímečně přikyselování krystalickou kyselinou citrónovou
maximálně o 0,3 g /l.
Úprava zákvasu cukrem:
•
v hotovém vínu musí být mezi 10 – 12 % objemovými alkoholu (více
alkoholu než cca 15 % již nesnesou běžné kvasinky, při menším
obsahu alkoholu víno nestabilní)
•
z 1 kg cukru se počítá s výtěžkem 0,6 l ethanolu, tedy snadno lze určit
potřebně množství cukru v zákvasu
•
cukr se rozpouští v nádobě opatřené míchadlem a to jednorázově nebo
postupně s případným přihřátím (rozpouštěcí teplo sacharosy je
záporné).
Úprava zákvasu živinami:
•
v důsledku naředění ovocných šťáv nutno doplnit živiny pro kvasinky,
•
jinak zpomalení kvašení a nebezpečí bakteriální infekce,
•
přidávají
zdroje
dusíku,
fosforu
(chlorid
či
síran
amonný,
diaminofosfát atd.), biologických aktivátorů kvašení (např. vitamíny
skupiny B ve formě sladového výtažku, atd.),
•
k zákvasu se živiny dodávají po rozpuštění v menším množství vody.
Síření zákvasu:
•
brání oxidací tříslovin provázeným změnou barvy, chuti a zákaly,
•
inhibuje aerobní octové bakterie a křísotvorné kvasinky, používá se
v dávkách do 35 – 40 mg SO2/litr, kvasinky snáší až 100 mg SO2/litr,
•
podporuje tvorbu glycerolu při kvašení, tím zvyšuje obsah extraktu a
příznivě ovlivňuje chuť vína,
•
zasířené víno obsahuje méně těkavých látek a jeho chuť i vzhled jsou
trvanlivější,
•
nesmí se přehnat, jinak nepříznivé důsledky: hygienické aspekty,
škrablavá chuť vína, odbarvení anthokyanů atd.
197
TZOZ II - 2004/01
•
síří se vodnými roztoky siřičitanů či pyrosiřičitanů (K2S2O5) i
zapalováním sirných knotů vždy až po pasteraci, během kvašení se
obsah SO2 sníží oxidací i vyprcháním s CO2 asi na poloviční
koncentraci oproti dodané.
Kvašení zákvasu
•
exotermický pochod (234 kJ zkvašením jednoho molu hexosy)⇒
kvasírna musí být oddělená, větratelná, klimatizovaná místnost tak,
aby v ní mohla být udržována požadovaná teplota.
Spontánní kvašení
•
v praxi nejpoužívanější, provádí se ve vhodných nádobách (kádích,
tancích, cisternách atd.),
•
nádoby se plní do ¾ objemu tak, aby vlivem zahřívání a pěnění kvas
nepřetekl,
•
na
počátku
samovolného
kvašení
se
zúčastňují
všechny
mikroorganismy schopné vegetace v zákvasu, vlastní ethanolové
kvašení však působí pravé kvasinky rodu Saccharomyces,
•
nežádoucí
zvláště
aerobní
kvasinky
rodů
Hansenula,
Pichia,
Mycoderma, Candida atd., rozkládající ethanol na CO2, H2O, kyselinu
octovou, směs esterů, a další nepříjemné zplodiny.
•
činnost nežádoucích kontaminujících mikroorganismů je obecně
potlačována rostoucí koncentrací ethanolu, sířením a omezeným
přístupem vzduchu,
•
spontánní kvašení probíhá ve třech stádiích, a to rozkvašování,
bouřlivém kvašení, dokvašování a při teplotě 15 – 20 oC trvá 4 až 6
týdnů.
Kvašení ovocných vín čistými kulturami kvasinek
•
aplikace čistých kultur připravených aseptickou kultivací z jediné
buňky, smyslem je využití kmenů adaptovaných na kvašení za určitých
podmínek,
TZOZ II - 2004/01
198
•
vína vytvořená čistými kulturami obsahují méně těkavých kyselin,
kvašení je rychlejší a bezpečnější,
•
kultury se připravují nejprve laboratorní kultivací (několik týdnu do
objemu cca 10 litrů) a následnou provozní propagací na objemy
provozně použitelné. Druhá fáze se připravuje v propagačních
stanicích (objemy až několik set litrů).
•
provozní příprava kultury (zákvasu) investičně (vyžaduje propagační
stanici) i časově nákladná ⇒ podniky vyrábějící ovocná vína v ČR
čisté kultury většinou nepoužívají.
Kontinuální kvašení čistými kulturami
•
princip – konstantní rychlost kvašení při buněčném nasycení za
konstantních podmínek,
•
za jednotku času se prokvasí určité množství cukru, které se nahradí
kontinuálním přítokem zákvasu a současně se odtáhne příslušný objem
vína konstantního složení.
•
tento systém využíván ve všech kontinuálních kvasných procesech
(výroba piva, kvašení zápar v lihovarech, výroba droždí, šumivých vín
atd.),
•
při výrobě ovocných vín se kvasí v jedné velké nádrži nebo v soustavě
vzájemně propojených nádob, v nichž se udržují stejné podmínky. Do
prvé nádoby se přivádí zákvas, z poslední se odebírá víno. V každé
nádobě se udržuje roztok s konstantním složením alkoholu a cukru a
prokvašený cukr se doplňuje přítokem z předcházející nádoby.
•
výhodou kontinuálního kvašení je úspora prostor, až pětkrát vyšší
rychlost kvašení a možnost automatické regulace kvašení,
•
nevýhodou
nutnost
kvašení
čistou
kulturou,
nutnost
udržení
konstantních podmínek kvašení a pečlivé provozní kontroly, nižší
výtěžky ethanolu na zkvašovaný cukr a kalnost vína v důsledku
pomalé sedimentace kvasinek.
Školení vína
199
TZOZ II - 2004/01
•
soubor zákroků stabilizující víno chuťově i vzhledově. Dovolené
školící zákroky přesně vymezeny vyhláškami a zahrnují dolévání,
stáčení, síření, čiření, filtrace a použití stabilizačních prostředků
chemických a fyzikálních.
Dolévání vína
•
doplnění kvasných nádob ručně nebo čerpadlem vínem stejného druhu
po bouřlivém kvašení tak, aby kontakt dokvašovaného vína se
vzduchem byl co nejmenší.
Stáčení vína
•
oddělení vína od usazených nečistot a usazených kvasinek, současně je
víno vystaveno i přiměřeným účinkům kyslíku (obecně škodí, ale
mírné provzdušnění napomáhá koagulaci koloidních nečistot a stočené
víno se rychleji vyčistí. Suchá vína se stáčí téměř bez přístupu
vzduchu, u dezertních, silně alkoholických vín naopak provzdušnění
podporuje proces zrání.
•
ovocné víno se stáčí dvakrát, poprvé po dokvašení, podruhé po
dokonalém usazení nečistot za jeden až dva měsíce po prvém stáčení,
•
vždy se opatrně stáhne čirá kapalina nad sedimentem, kaly se přemístí
do menších nádob a po samovolném usazení se vrchní vrstva odstředí,
kal se pak likviduje.
Síření vína
•
účinky již zmíněny, v této fázi pouze doplnění SO2, pokud zbytek
z předchozích zákroků příliš nízký,
•
dle vyhlášky 53/2002 Sb., je povoleno celkové množství SO2
v ovocných vínech do 200 mg/litr, to odpovídá cca 20 mg volného
plynu v 1 litru. Obvykle stolní vína se síří méně, polosladká a dezertní
více, podle zdravotního stavu vína.
Čiření vína
•
důvody čiření viz zpracování šťáv,
•
vína se čiří taninem a želatinou (viz šťávy), bentonitem (viz šťávy) a
ferrokyanidem draselným.
TZOZ II - 2004/01
200
•
čiření ferrokyanidem draselným - K4[Fe(CN)6], (žlutá krevní sůl):
o
označováno jako modré čiření vína, neboť reakcí s Fe3+ vzniká
berlínská modř,
o
reaguje s kovy ve víně (Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+) s nimiž tvoří
nerozpustné soli,
o
přebytek ferrokyanidu se hydrolyticky štěpí za vzniku HCN ⇒
po čiření musí ve víně zbýt nejméně 3 mg Fe v litru.
o
dávkování se stanoví čiřicím pokusem.
Filtrace vína
•
obvykle dvakrát, a to po vyčiření obvykle na naplavovém filtru, a
podruhé asi po třech měsících na rámových filtrech s vložkami
patřičné velikosti pórů (filtrační vložky č. 5 – 10).
Chemická stabilizace vína
•
vlastně konzervace, z předchozího již je SO2, spolupodílí se nízká
teplota a anaerobní podmínky,
•
do vín s obsahem cukru se někdy přidává kyselina sorbová, která se
aplikuje jako 10% lihový roztok v koncentracích do 200 mg/litr.
Dezertace vína
•
úprava vína ethanolem a cukrem na předepsané hodnoty, tj. cca14 – 20
% obj. ethanolu a 80 – 120 g cukru/litr.
•
Provádí se obvykle po druhém stáčení, další školící operace jako
čiření, filtrace, stabilizace atd. se provádějí až po dezertaci.
Plnění
•
klasicky do lahví na běžných lahvárenských linkách,
•
další možnosti nápojové krabice, PET lahve atd.
•
doby skladovatelnosti běžně :
o
stolní vína při teplotách do 15 oC 4 měsíce ode dne plnění,
o
polosladká a dezertní vína 6 měsíců ode dne plnění.
201
TZOZ II - 2004/01
9.4 Základy výroby révového vína
•
pouze z moštu révy vinné (Vitis vinifera L.)
Podmínky v ČR:
•
pěstování vinné révy a výroba vína je v ČR regulována zákonem
č. 115/1995 Sb., o vinohradnictví a vinařství České republiky
(vinařský zákon). Ten byl novelizován zákonem č. 216/2000 Sb. a
zákonem č. 50/2002 Sb.
•
ČR okrajové podnební pásmo pro výrobu,
•
výměry vinic v ČR na úrovni cca 10 000 ha,
•
odrůdy révy vinné:
o
odrůdy moštové – hrozny především k výrobě vína,
o
odrůdy stolní – hrozny ke konzumu,
o
přímonosné hybridy – kříženci ušlechtilé révy evropské a divoké
americké. Cílem křížení vypěstovat odrůdu odolávající révokazu
a houbovým chorobám a dávající kvalitní hrozny. Hrozny mají
různé příchutě (maliny, jahody atd.), víno z nich zcela nekvalitní,
použití jako stolní vína, zpracovávají se i na mošty.
•
podle kvality vína se u nás pěstované odrůdy vína rozdělovaly do čtyř
jakostních skupin (Ia, Ib, II a III) – dnes již neplatí (zrušeno vinařským
zákonem)
•
výkup hroznů podle odrůdy a cukernatosti, důležitý i zdravotní stav,
o
obsah
cukrů
se
zjišťuje
měřením
hustoty
pomocí
normalizovaného moštoměru na šťávě z průměrného 10 kg
vzorku,
o
v ČR je cukernatost hroznů měřena ve stupních českého
normalizovaného moštoměru (°ČNM), které vyjadřují kolik kg
cukru je ve 100 litrech moštu. Naopak v Rakousku, které se
systémem třídění vín nejvíce přibližuje našemu systému, se
cukernatost hroznů měří Klosterneuburským moštoměrem a °Kl
vyjadřují kolik kg cukru je ve 100 kg moštu.
TZOZ II - 2004/01
202
o
pro srovnání lze uvést, že chceme-li převést cukernatost měřenou
Klosterneburským
moštoměrem
na
°ČNM,
musíme
°Kl
vynásobit hustotou moštu (např. 18 °Kl je 18 x 1,10 =
19,80 °ČNM). Obecně lze říci, že při nižších cukernatostech je
rozdíl mezi oběma stupnicemi menší než při cukernatostech
vyšších neboť hustota moštu se zvyšuje (např. 15 °Kl = 16.1
°ČNM a 21.8 °Kl = 25.3 °ČNM).
Vady hroznů:
•
•
•
hrozny napadené perenosporou révy vinné (Plasmopara viticola),
o
houbovitá choroba, schnou všechny zelené části rostliny,
o
nejzhoubnější houbovitá choroba révy vinné,
o
ochrana – postřik fungicidy v době vegetace.
napadení padlím révy vinné – oidiem (Oidium Tuckerri),
o
napadá bobule hroznů po odkvětu až do úplného dozrání,
o
mycelium rozrušuje slupku, bobule praskají a ztrácejí šťávu,
o
ochranou postřik sirnými fungicidy.
napadení plísní šedou (Botritis cinerea),
o
nejběžnější hniloba révy vinné,
o
napadené hrozny lze zpracovat na víno, výnosy ale podstatně
nižší,
o
víno vyrobené z napadených hroznů náchylné k hnědnutí
v důsledku intenzivnější oxidace,
o
hniloba napadá nejprve slupku, tu rozrušuje a tak působí větší
odpar vody a zakoncentrování sušiny,
o
napadené hrozny tak mají vyšší obsah cukrů a hniloba se též
označuje za hnilobu ušlechtilou.
•
zapařené hrozny – vzniknou delším skladováním ve vysoké vrstvě.
Charakteristické nepříjemnou chutí přecházející do vína.
Základní fáze technologického postupu:
203
TZOZ II - 2004/01
Drcení hroznů a příprava rmutu → lisování rmutu → úprava moštu pro kvašení
→ kvašení moštu → školení vína → lahvování a expedice.
Drcení hroznů a příprava rmutu:
Rmutování = drcení hroznů:
•
drcení zvyšuje výtěžnost (výlisnost), zmenší se objem hroznů, zamezí
se zapaření,
•
každá bobule musí prasknout, nesmějí se poškodit pecičky, třapiny a
slupky, ze kterých se může do vína vyluhovat nepříjemné složky
(třísloviny, oleje, chlorofyl atd.)
•
ze 100 kg hroznů cca 90 litrů rmutu, na 100 litrů rmutu třeba cca
110 kg hroznů, 100 litrů moštu ze 130 až 140 kg hroznů,
•
drtící mlýnky na principu dvou profilovaných válců otáčejících se proti
sobě ve vhodné vzdálenosti, mlýnky kombinovány s odzrňovacím
žlabem a čerpadlem dopravujícím rmut do zásobních nádrží nad lisy
s možností odtahování samotoku.
Zpracování rmutu:
•
běžné odrůdy pro výrobu bílých vín ⇒ rmut se okamžitě lisuje tak,
aby se zabránilo oxidacím,
•
u aromatických odrůdy bílých vín se rmut odzrňuje a nechá přiměřeně
dlouho (cca 6 hodin) odležet (nakvasit). Důsledky:
o
vyloužení aromatických klátek ze slupek,
o
rozložení pektinu a tím usnadnění lisování,
o
u stolních odrůd a přímonosných hybridů není lisování bez
odležení možné v důsledku vazby pektiny,
o
•
oxidace eliminovány zasířením disiřičitanem draselným.
rmut z modrých odrůd hroznů se:
o
při výrobě červeného vína zbaví zrn a nakvašuje, aby se ze
slupek uvolnilo červené anthokyanové barvivo,
o
přímým lisováním modrých hroznů bez drcení a nakvašování se
vyrábí bílé víno zvané klaret.
TZOZ II - 2004/01
204
Způsoby nakvašování rmutu pro výrobu červených vín:
Červené víno se vyznačuje:
•
sytě červenou barvou a trpkou chutí zvýrazňující chuť kyselin i když
titrační kyselost je většinou nižší než u vín bílých,
•
anthokyany přechází ze slupky během nakvašování extrakcí vodou a
částečně ethanolem,
•
podmínky (doba, teplota) závisí na způsobu nakvašování a na
zdravotním stavu. S prodlužující se dobou:
o
rychlost extrakce anthokyanů klesá v důsledku vyrovnávání
koncentrací,
o
stoupá obsah rozpuštěného taninu ve víně,
o
víno získává nepříjemnou příchuť od výlisků (matolin),
o
vlivem oxidace tříslovin se zintezivňuje nepřirozeně hnědá
barva,
o
stykem tuhých částí se vzduchem a zvýšenou teplotou
způsobenou kvašením se rozvíjejí octové bakterie ⇒ červená
vína obsahují více těkavých kyselin,
o
obecně při 15 oC by nakvašování nemělo trvat déle než 8 dnů.
Způsoby nakvašování se rozlišují podle způsobu, kterým se zajišťuje
ponořování „klobouku“ vznikajícího na hladině do rmutu. Klobouk je tvořen
souvislou vrstvou tuhých částic (slupek, peciček atd.) vyčnívající asi polovinou
objemu nad hladinu v důsledku nadnášení vyvíjejícím se CO2. V části nad
hladinou jsou podmínky pro rozvoj octových bakterií a vyluhování anthokyanů je
nedokonalé. Způsoby nakvášení:
•
nakvášení v otevřených nádobách s volně plujícím kloboukem:
o
nejjednodušší a nejpoužívanější,
o
kvasné nádoby se plní rmutem ze ¾ a klobouk se noří ručně
v pravidelných intervalech pomocí hřebel,
o
•
víno kvalitní, způsob náročný na ruční práci.
kvašení v otevřených nádobách s ponořeným kloboukem:
o
viz dříve, klobouk ponořen pod hladinu jalovým dnem,
205
TZOZ II - 2004/01
používá se méně v důsledku nedokonalé extrakce barviva ze
o
stlačeného klobouku.)
•
•
kvašení v uzavřených nádobách s ponořeným kloboukem:
o
navrženy různé modifikace s možností kvašení pod tlakem CO2,
o
poměrně nový způsob, v praxi zatím méně používaný.
kvašení přes čtyři (4 % obj. ethanolu):
na rmut se nalije tolik vína, aby koncentrace ethanolu dosáhla
o
4 % obj.,
•
o
ethanol zabraňuje infekci a podporuje vyluhování barviva,
o
používá se v jižních vinařských státech.
vyluhování barviva z hroznů horkým moštem:
o
nejrychlejší způsob nakvašování,
o
na hrozny se nalije mošt zahřátý na 78 oC,
o
hrozny popraskají a po ochlazení na 20 oC se hrozny odzrní a
lisují,
uvolnění barviva v důsledku propustnosti zahřátých buněčných
o
stěn v pletivech slupky,
nezbytné zařízení umožňující dokonalé ovládání průběhu ohřevu
o
moštu tak, aby se zabránilo vzniku varné pachuti vína.
Lisování vína
•
viz lisování šťáv,
•
pro lisování vína charakteristické lisy pneumatické,
•
výlisnost hroznů 70 – 75 % v závislosti na odrůdě a kvalitě hroznů,
•
z celkového podílu moštu připadá asi 60 % na samotok, 26 % první
lisování, 10 % druhé lisování a 4 % na třetí lisování.
•
mošt z lisu se dopravuje do kvasných nádob, které se plní ze ¾.
Úprava moštu před kvašením
Dovolené úpravy stanoveny legislativně, jiné úpravy často na rozdíl od vína
ovocného (úpravy vodou a vodnými cukernými roztoky) jsou považovány za
falšování. Hlavní úpravy:
Úprava cukrem:
TZOZ II - 2004/01
206
•
obsah ethanolu a kyselin rozhodující pro harmonickou chuť vína,
•
víno má obsahovat minimálně 10 % obj. ethanolu, to při úplném
prokvašení odpovídá 16,5 kg zkvasitelných cukrů ve 100 litrech,
•
z hlediska kvality i trvanlivosti lépe 12 % obj. ethanolu, potřeba
zkvasitelných cukrů pak 20 kg ve 100 litrech,
•
je-li přirozený obsah cukrů nižší, docukřuje se na obsah 20 kg/100 l,
•
docukřením o 1 kg se objem moštu zvyšuje o 0,66 litru,
•
cukr se nejprve rozpouští za studena v přiměřeném množství révového
moštu, pak se jako roztok přidává,
•
docukřit nutno do 72 hodin po lisování (pozdější docukření
nakvašeného moštu prodlužuje kvašení a víno se pomaleji čistí).
Síření moštu:
•
důvody viz dříve, zábrana proti oxidacím, infekci mikroorganismy a
podpora tvorby glycerolu,
•
glycerol zvyšuje obsah bezcukerného extraktu ve víně a dodává vínům
plnou chuť. Princip tvorby glycerolu:
o
SO2 se váže na acetaldehyd, který se pak jako adiční sloučenina
nemůže redukovat na ethanol,
o
enzymaticky
aktivovaný
vodík
pak
redukuje
dihydroxyacetonfosfát na glycerol:
CH2.O.PO3H2
|
+ 2H+
C=O
────────→
|
CH2OH
dihydroxyaceton
o
CH2.O.PO3H2
|
+ H2O
CHOH
────────→
|
fosfatasa
CH2OH
α-glycerofosforečná
kyselina
CH2OH
|
CHOH
|
CH2OH
glycerolfosfát
běžně kvašená vína obsahují 3 – 6 g glycerolu na 100 g ethanolu,
silně zasířená až 15 g glycerolu na 100 g ethanolu.
o
intenzita zasíření závisí na zdravotním stavu hroznů, větší
mikrobiální napadení, větší síření moštu,
207
TZOZ II - 2004/01
o
lze až cca 100 mg volného SO2 v litru, běžně se síří na 20 –
40 mg SO2 /litr,
o
při použití K2S2O5 nastane ekvivalentní odkyselení.
Úprava kyselin:
Obsah kyselin zásadním způsobem ovlivňuje chuť vína, současně působí i na
průběh kvašení a proces zrání vína. Mošt révy vinné obsahuje větší nebo menší
množství vinné a jablečné kyseliny, jejich koncentrace závisí na stupni vyzrání
hroznů. Při zrání se kyseliny rozkládají prodýcháváním, rychleji se rozkládá
jablečná kyselina. V našich podmínkách běžný poměr mezi jablečnou a vinnou
kyselinou 2 : 1, v jižních zemích se může jablečná kyselina rozložit úplně.
Titrační kyselost ovlivňována jak volnými tak vázanými kyselinami a běžně se
pohybuje od 0,6 % do 0,8 %, v nepříznivých letech až do 1,6 %. Mošty s nízkou
kyselostí špatně kvasí a pomalu se čistí. V průměrných vegetačních podmínkách
se mošty u nás nemusí z hlediska obsahu kyselin upravovat, v nepříznivých
letech se kyselost zvyšuje, naopak mošty z nahnilých hroznů se dokyselují
přidáním vinné nebo citrónové kyseliny. Možné úpravy:
-
chemické odkyselení:
•
založeno na tvorbě nerozpustného vínanu vápenatého, tj. kyselost lze
snížit o podíl připadající na vinnou kyselinu (asi 1/3 titrovatelných
kyselin),
•
rozpustnost vínanu Ca = 0,019 g ve 100 g vody při 10 oC, jablečnanu
Ca za stejných podmínek 0,69 g ve 100 g vody,
•
lépe rozpustný jablečnan dodává vínu nepříjemnou pachuť ⇒
okyseluje se co možná nejméně, tj. teprve víno po rozložení kyselin při
zrání vína a ležení na kvasnicích.
-
okyselování moštů:
•
častěji v jižních zemích, u nás vyjímečně mošty z nahnilých hroznů,
•
povolen maximální přídavek 1 g kyseliny vinné na 1 litr vína,
•
jiné možnosti:
o
sádrování nebo fosfatování moštu přídavky sádry nebo
fosforečnanu vápenatého podle rovnice:
TZOZ II - 2004/01
208
CaSO4 + vinná kyselina → vinan Ca + H2SO4
o
uvolněná kyselina sírová zvýší kyselost a vína obsahují více
síranů, u nás nepovoleno.
o
přídavky taninu zvýrazní kyselost.
Kvašení moštu
•
révový mošt ideální prostředí pro kvasinky, neředí se ⇒ nepotřebuje
úpravy živinami (povoleno pouze 30g fosforečnanu amonného na 100
litrů vína),
•
na rozdíl od ovocných vín mošt kvasí přímo v ležáckém sklepě,
•
spontánní kvašení v neúplně naplněných nádobách, kvašení čistými
kulturami vyjímečné,
•
doba trvání při 15 oC jeden až dva měsíce.
Zrání vína
•
soubor biochemických změn, během nichž se vytváří typická
harmonická chuť, vůně a vzhled vína, tedy typické optimální
vlastnosti,
•
průběh zrání závisí na řadě vnějších podmínek a to především teplotě,
vlhkosti, době,
•
vliv teploty:
o
o
doporučované teploty:

přírodní bílá vína: 8 – 12 oC,

červená vína: 10-12 oC,

těžká, extraktivní, dezertní vína: 12-14 oC.
teplota nesmí kolísat během roku, výkyvy nad ±3 oC způsobují
tvorbu zákalů a působí změny relativní vlhkosti v okolí,
o
teplejší prostředí napomáhá rozvoji mikrobiálních infekcí, vína
rychle stárnou a zvyšují se ztráty odparem,
o
studené prostředí zpomaluje zrání, u červených vín může být
příčinou vysrážení červeného barviva.
•
vliv vlhkosti:
209
TZOZ II - 2004/01
o
optimální relativní vlhkost 60-80 %, její udržování souvisí
s regulací konstantní teploty,
o
vyšší vlhkost:

pomnožování plísní až víno může získat pachuť po plísni
(vlhký vzduch je těžký, špatně se větrá),

o
o
podpora koroze zařízení.
nízká vlhkost:

zvyšuje ztráty výparem,

urychlení procesu zrání.
nejvhodnější prostředí ve sklepích, klimatizovaných skladech
nebo izotermických cisternách,
o
•
vhodné nádoby: sudy, ocelové tanky, železobetonové cisterny.
vliv doby zrání:
o
závisí i na ostatních podmínkách,
o
běžná stolní vína zrají asi jeden rok,
o
extraktivní vína a vína dezertní zrají asi dva roky.
Školení vína
•
účel a provádění jako u vín ovocných,
•
zvláštní význam má stáčení a některé způsoby čiření,
•
stáčení révového vína:
o
jako ovocné víno se stáčí dvakrát
o
první stáčení:

podle kyselosti po dokvašení a usazení nečistot. Kyselá
vína se stáčejí po delší době, neboť ležením vína na
kvasnicích se víno biologicky odkyseluje (rozklad jablečné
kyseliny mléčnými bakteriemi na mléčnou kyselinu a CO2).
Důsledkem je snížení kyselosti vlivem vzniku jemnější
mléčné kyseliny.

TZOZ II - 2004/01
prvé stáčení v prosinci až lednu,
210

při stáčení víno vystaveno přiměřenému účinku kyslíku, ten
podporuje koagulaci nečistot a po stočení se víno rychle
vyčistí.
o
druhé stáčení:

o
v březnu až dubnu po dokonalém vyčištění vína.
obecně styk s kyslíkem, i když v omezené míře prospěšný, se
nemá přehánět. Časté stáčení vede k nadměrným oxidacím a víno
rychle stárne.
o
•
víno se stáčí do čistých a zasířených nádob.
čiření révového vína:
o
klasické čiření taninem a želatinou, mladá vína se čiří i
bentonitem,
o
vína chuťově nebo vzhledově vadná se čiří zvláštními způsoby
agarem, aktivním uhlím atd.
Balení a expedice
Zralé a vyškolené víno se plní do obalů, nejčastěji lahví z barevného skla, ale i
PET lahví, nápojových krabic, obalů typu „bag-in box“ atd. Část vína je
prodávána v sudech
Klasifikace vín
Systém klasifikace vín dle našeho vinařského zákona je velmi podobný
systému rakouskému a je také založen na stupni vyzrálosti hroznů použitých pro
výrobu vína. Základní právní normou pro třídění vín vyrobených na našem území
z hroznů sklizených v ČR vinařský zákon.
Dle §6 vinařského zákona se víno domácího původu třídí na:
•
víno stolní - což je nejnižší kategorie vín, pro výrobu těchto vín je
podmínkou, aby hrozny použité pro jeho výrobu dosáhly cukernatosti
alespoň 11° ČNM (českého normalizovaného moštoměru),
•
víno jakostní - lze vyrábět z hroznů, které dosáhly minimálně 15
°ČNM. V této kategorii rozlišujeme:
o
víno jakostní odrůdové,
211
TZOZ II - 2004/01
o
•
víno jakostní známkové (směs odrůd).
víno s přívlastkem - je kategorie vín nejvyšší kvality, vína v této
kategorii jsou dále tříděna na:
o
kabinet - je vyráběn z hroznů, které dosáhly nejméně 19 °ČNM,
o
pozdní sběr - je vyráběn z hroznů, které dosáhly nejméně 21
°ČNM,
o
výběr z hroznů - je vyráběn z hroznů, které dosáhly nejméně
24 °ČNM,
o
výběr z bobulí - je vyráběn z hroznů, které dosáhly nejméně
27 °ČNM,
o
ledové víno - je vyráběno z hroznů, které dosáhly nejméně 27
°ČNM a současně musí být splněna podmínka, že tyto hrozny
byly sklízeny maximálně při teplotě minus 6°C,
o
slámové víno - je vyráběno z hroznů, které dosáhly nejméně 27
°ČNM a současně musí být splněna podmínka, že tyto hrozny
byly alespoň 3 měsíce skladovány na slámě či rákosu.
Novela vinařského zákona v roce 2000 zařadila do § 6 další kategorie vín,
které již nejsou tříděny dle cukernatostí hroznů, ale dle specifického způsobu
jejich výroby. Sem tedy patří:
•
víno šumivé,
•
víno perlivé,
•
víno aromatizované,
•
víno likérové.
Poslední podmínkou pro zařazení vína do kategorie vín s přívlastkem nebo vín
jakostních odrůdových je předložení vyrobeného vína k posouzení Komisi
expertů pro hodnocení a zatřídění vína. Tato komise je orgánem podléhajícím
Ministerstvu zemědělství a členy této komise jmenuje a odvolává přímo ministr.
Organizačně je činnost zajišťována Českou zemědělskou a potravinářskou
inspekcí, což je orgán dozoru nad jakostí a zdravotní nezávadností potravin, tedy
včetně vína. Inspekce zajišťuje rovněž ověření cukernatosti hroznů použitých pro
TZOZ II - 2004/01
212
výrobu vín s přívlastkem a toto vystavení ověření je nezbytným předpokladem k
zařazení našich vín do některé z kategorií vín s přívlastkem.
Nemoci a vady vína
Závady vína vyskytující se během zrání a skladování se dělí do dvou skupin:
•
nemoci vína = závady mikrobiálního původu:
o
nakvašování vína – původcem kvasinky S. cerevisiae, působící
zákal a změnu chuti u vín se zbytkovým obsahem cukru.
Projevuje se hlavně zjara, ochrana v dokonalé filtraci, sanitaci a
hygieně lahvárenských linek, opatrné pasteraci vína nebo použití
chemických stabilizačních prostředků.
o
octovatění vína – původci octové bakterie, je projevem hrubé
technologické nekázně. Náchylná jsou slabě alkoholická vína
v neúplně naplněných nádobách skladovaná při vyšší teplotě.
Infekce pochází buď z hroznů nebo spíše z nečistého zařízení a
nářadí. Naoctělá vína (tj. bílá vína s obsahem těkavých kyselin
nad 1,2 g/litr a červená nad 1,4 g/litr) se dají jen obtížně
napravit, naoctělé nádoby je třeba vyřadit.
o
křísovatění vína – původci aerobní mikroby zejména kvasinkami
rodů Candida, Hansenula, Pichia a dalších. Na povrchu vína se
vytváří kožovitý, obtížně smáčitelný povlak (křís, šum), původci
pak přeměňují ethanol na těkavé kyseliny. Náchylná jsou opět
slabě
alkoholická
vína
v neúplně
naplněných
nádobách
skladovaná při vyšší teplotě. Ochrana spočívá v pravidelném
dolévání, je-li víno třeba skladovat v neúplně zaplněné nádobě,
musí se prázdný prostor zasířit.
o
slizovatění (vláčkovatění) vína – původce Bacillus viscosus vini,
víno má řetízkovitý zákal, je silně viskózní. Vyskytuje se
zejména v extraktivních méně kyselých vínech. Náprava
v přetočení a provzdušnění vína do předem zasířené nádoby.
213
TZOZ II - 2004/01
o
pachuť po myšině – víno má odpornou, hořkou a těžko
odstranitelnou pachuť, nemoc je častá v jižních vinařských
státech nebo u ovocných vín skladovaných v teple. Původci jsou
bakterie manitového kvašení rozkládající cukr na mléčnou
kyselinu, alkoholický cukr manit a CO2. Pachuť lze zmírnit
speciálními metodami čiření, např. čiřením mlékem, kaseinem
nebo aktivním uhlím.
•
vady vína = závady nemikrobiálního původu:
o
hnědnutí (lámání) vína – působí oxidace tříslovin a objevuje se u
vín bezprostředně po dokvašení a u vín chudých na redukční
látky. Náchylná jsou vína ze shnilých a namrzlých hroznů, víno
postupně dostává hnědou barvu a chlebnatou příchuť. Ochranou
je pravidelné síření v povolených dávkách.
o
zápach po H2S – vada typická pro vína z hroznů ošetřených
sirnými fungicidy nedlouho před zpracováním, Kvasinky mohou
asimilovat koloidní síru za vzniku sirovodíku. Ochranou je
přetočení a zasíření vína, kdy se sirovodík rozloží za uvolnění
koloidní síry podle reakce:
2 H2S + SO2 → 3 S + 2 H2O
o
bílkovinné zákaly – vzniká při lahvování mladých, nedostatečně
vyzrálých vín vlivem koagulace termolabilních bílkovin, neboť
bílkoviny snadno koagulují při změnách teploty. Stabilita vína se
zkouší testem spočívajícím v uložení vína při 55 oC po 7 dní a
poté 24 hodinovém uložení při normální teplotě. Pokud se zákal
neobjeví, je víno stabilní. Vysrážení bílkovin lze urychlit
pasterací nebo čiřením bentonitem.
o
krystalické zákaly – vysrážení vinného kamene (kyselého vínanu
draselného) ve tvaru bílých rychle se usazujících krystalků.
Jinak je víno čiré a bez cizí příchuti. Do určitého přiměřeného
množství vyloučeného vínanu se nepovažuje za závadu.
Ochranou je nevystavování vína příliš nízkým teplotám,
TZOZ II - 2004/01
214
aplikace katexů (většinou příliš drastické a nedoporučuje se)
nebo aplikace mezovinné kyseliny (u nás povoleno do 10 g na
100 litrů) tvořící málo rozpustný vínan draselný a ochuzující tak
víno o draselné ionty.
o
kovové zákaly – sraženiny kovů s tříslovinami v prostředí málo
kyselých vín. Se železem tak vzniká zákal černý. Méně častý je
bílý zákal fosforečanu železitého. Ochranou je modré čiření
vína.
o
pachutě vína – způsobeny výbornou absorpční schopností vína
pro vůně, časté pachutě po dřevě, plísni, kvasinkách. Nápravou
čiření mechanickými čiřidly a použití filtrace.
Výroba vín sycených CO2 - sektů
Sycená vína se vyrábějí dvojím způsobem:
•
sycením upraveného vína plynným CO2 podobně jako limonády ⇒
vína perlivá,
•
sekundárním kvašením upraveného vína tak, aby vznikající CO2 se ve
víně absorboval ⇒ vína šumivá. Sekundární kvašení probíhá buď
v lahvích nebo tancích jak periodicky tak kontinuálně.
Výroba šumivých vín kvašením v lahvích:
•
klasický způsob z Champagne ze 17. století – upravení vyškoleného
vína cukrem tak, aby po jeho prokvašení vznikl v lahvi tlak 0,5 MPa
při 15 oC,
•
vhodná kyselejší přiměřeně alkoholická vína s vyšším obsahem
extraktivních látek, které podporují dobu pěnění,
•
používané kvasinky musí hluboce prokvášet a tvořit zrnitou, suchou,
rychle se usazující sedlinu,
•
základní technický problém = výpočet přídavku cukru nezbytného pro
vytvoření požadovaného tlaku ve víně po vykvašení. Výpočet je
založen na Gay-Lussacově rovnici a Henryho zákonu. Rozpustnost
CO2 ve vodě je za stejných podmínek menší než v ethanolu ⇒ je
215
TZOZ II - 2004/01
nutné stanovit součinitele rozpustnosti pro víno daného složení při
požadované teplotě. V praxi se počítá zhruba, že k vytvoření tlaku
0,1 MPa ve víně s obsahem ethanolu 11 % obj. při 15 oC musí
prokvasit 5 g cukru v 1 litru vína, tj. 25 g cukru na tlak 0,5 MPa. Nižší
obsah cukru působí malý tlak, vyšší může vést až k praskání lahví
během kvašení.
•
technologický postup:
o
příprava zákvasu – přídavky cukru, kvasinek (aktivní kvasinky
v cca 5% roztoku ve víně, přidávány v množství cca 3-5 % na
objem zákvasu.
o
plnění do silnostěnných lahví a uzavření kvasnou (tirážní) zátkou,
která zajištěna proti vytlačení kovovou sponou (agrafou),
o
lahve uloženy v kvasírně ve vodorovné poloze ve stozích, pro
rozložení tlaku proloženy latěmi,
o
kvašení při teplotě 15 oC po dobu 30 – 50 dnů,
o
prokvašení se kontroluje měřením tlaku v lahvi po propíchnutí
jehlou speciálně upraveného tlakoměru (afrometru),
o
prokvašené lahve se protřepou a uloží do ležáckého sklepa,
přitom se rozptýlí CO2 a vytváří se nelepkavá, dobře se usazující
sedlina,
o
překládání se opakuje vždy po dvou měsících,
o
po určité době se sekt ukládá na setřásací stojany, kde se lahve
uloží nejprve ve vodorovné poloze a občasným klepáním lahvemi
o otvor stojanu se z nich uvolňují kaly. Lahvemi se pozvolna
otáčí a zmenšuje se i úhel uložení, takže po dvou až třech
měsících jsou lahve v poloze hrdlem dolů, kaly jsou setřeseny
k zátce. Pak se lahve na určitou dobu uloží zátkou dolů v tzv.
kasé, kde setřesené kaly přilnou k zátce.
o
poslední fází je tzv. odkalení a doplnění sektu likérem. Průběh:

TZOZ II - 2004/01
zchlazení na 5 oC pro snížení tlaku,
216

pak se v poloze hrdlem dolů odkalovacími kleštěmi uvolní
zátka, když se zátka začne vysouvat z lahve, postaví se
láhev hrdlem vzhůru, načež se z lahve vyhrne pěna a s ní
vystřelí kaly do odkalovacího sudu,

hrdlo lahve se vytře kartáčem a láhev se na dávkovacím
stroji doplní určitým objemem dosážního likéru,

ztráty na víně odkalováním činí cca 7 – 10 %, celkové
ztráty během výroby činí cca 13 %,

složení dosážního likéru: 50 % cukru, 45 % kvalitního
vína (skupiny Ia), 5 % vinného destilátu,

podle přídavku likéru typy sektu: demi-sekt (nejsladší),
sekt (polosladké šumivé víno) a brut (suché šumivé víno).
U nás při výrobě demi-sektu přídavek 70 ml dosážního
likéru na jednu lahev objemu 750 ml.
o
po odkalení a doplnění likérem se lahve uzavřou expediční
(dosážní) zátkou, protřepou a nechají zrát, nakonec se provádí
konečná adjustační úprava.
Výroba šumivých vín kvašením v tancích:
•
princip shodný s klasickou výrobou, víno ale kvasí v ocelových
tancích,
•
•
tři základní výrobní operace:
o
kvašení vína v tancích,
o
odkalování vína (zchlazení, filtrace do tanku s přetlakem CO2),
o
izobarické stáčení do lahví.
likér se přidává buď přímo do tanku k filtrovanému vínu, nebo se
přidává do lahví a doplňuje se filtrovaným, vykvašeným vínem,
•
výhody výroby v tancích:
o
menší pracnost, vyšší produktivita práce v důsledku vyššího
stupně mechanizace,
o
nižší ztráty vína (při odkalování i v důsledku rozbitnosti lahví),
menší materiálové náklady.
217
TZOZ II - 2004/01
•
nevýhodou je častý pohyb vína ovlivňující průběh zrání.
TZOZ II - 2004/01
218
10. Hygiena a sanitace
Hygiena a sanitace jsou nezbytnou součástí každého výrobního procesu, jehož
finálním výsledkem jsou potraviny.
Hygienou se rozumí dosažení podmínek ve výrobě, při kterých je maximálně
omezena možnost nežádoucího vlivu výrobních podmínek na zdraví pracovníků
a současně na zdraví spotřebitele, tj. konzumenta vyráběné produkce.
V konzervárenském a mrazírenském průmyslu jde tedy zejména o zabezpečení
všestranné maximální čistoty při svozu, uskladnění surovin, při jejich zpracování,
dále při expedici, skladování a dopravě hotových výrobků.
Všechny vyspělé státy mají právní předpisy, které stanovují povinnosti
výrobců dodržovat zásady k vytvoření hygienicky odpovídajících výrobních
podmínek. Tyto předpisy jsou velmi striktní a zahrnují např. způsoby chování
pracovníků v provozu, postupy čištění (desinfekce) výrobního zařízení, prostor,
osobní hygieny apod.
Povinnost zabezpečení požadované, nezbytné úrovně hygieny při výrobě a
manipulaci s potravinami, především živočišného původu je výrobcům uložena
v příslušných zákonech, např. zákon o potravinách, ve veterinárním zákoně a
jejich prováděcích vyhláškách, kde se požaduje, aby právnické a fyzické osoby
jednaly tak, aby byly soustavně a cílevědomě vytvářeny potřebné podmínky pro
ochranu životního prostředí před škodlivými vlivy potravinářské výroby a pro
zabezpečování zdravotní nezávadnosti potravinářských výrobků.
Sanitací se rozumí sanitační prostředky, metody a postupy, kterými se
požadované parametry hygienické úrovně dosahují. Dosažení vysokého
standardu hygieny se používá řada sanitačních postupů. Ty se dělí na preventivní
a regresivní:
•
preventivní sanitační postupy: opatření snižující schopnost růstu a
četnost
mikroorganismů,
snižující
možnost
výskytu
zdrojů
kontaminujících látek v prostorách, kde se s potravinami manipuluje.
Do preventivních sanitačních postupů patří např.:
219
TZOZ II - 2004/01
o
regulace teploty a vlhkosti ve výrobních a skladovacích
prostorách,
o
dodržování
principů osobní
hygieny pracovníků, nošení
předepsaných pracovních oděvů, otázka tělesné čistoty, čistota
pracovních
oděvů
a
dalších
součástí,
omezení
pohybu
pracovníků ve vybraných výrobních úsecích atd.,
o
vhodná konstrukce výrobních zařízení a to jak z hlediska
použitých materiálů, tak uspořádání z hlediska co nejúčinnějšího
provádění regresivních sanitačních postupů i vlastní funkce
(např. zamezení volného úniku páry do výrobních prostor
rezultujících v kondenzaci na stropě či stěnách atd.) apod.
Z tohoto hlediska jsou obecné některé principy, např.:

výrobní linky musí být vyrobeny z nepórovitých materiálů,
které neznečisťují produkt chemicky a nekorodují při styku
nejen s potravinami ale i chemikáliemi při čištění a sterilaci
zařízení. V současnosti vyhovují stroje z nerezové oceli,
skla a ušlechtilých plastů, použití jiných materiálů je
omezováno.

rozmístění a konstrukce linek jako celků i jednotlivých
částí musí být podle možností co nejjednodušší tak, aby
přímočarý pohyb materiálu bránil tvorbě zón nečinnosti, ve
kterých se mohou usazovat nečistoty, rozmnožovat škodící
mikroorganismy. Uspořádání linek musí dále důsledně
dodržovat oddělení nečistých a čistých fází výroby a to jak
z hlediska pohybu materiálu, tak obsluhujícího personálu.

trubkové rozvody mají být oválného průřezu a musí se
skládat z krátkých vnitřně zapuštěných úseků se spojkami
pro sanitační účely, které se dají snadno a rychle oddělit.
Pak je možné tyto rozvody lehce a jednoduše demontovat a
čistit. Spojovací kolena musí být zaoblená, slepé úseky jsou
TZOZ II - 2004/01
220
vyloučené. Totéž platí pro ventily a uzávěry, vždy se musí
dát lehko demontovat a nesmí se v nich hromadit produkt.

povrch zařízení, podobně jako povrch stěn výrobních
prostor, musí být hladký, nesmí na něm být prohlubně,
mezery, výčnělky a jiné nerovnosti, ve kterých by se mohl
zachycovat a následně rozkládat potravinářský produkt.
Rohy nádob, žlabů, ale i stěn místností, musí být
zakulacené.

aparatury musí být umísťovány nad podlahou, čímž se
zabraňuje hromadění odpadů a ulehčuje se čištění.
•
regresivní sanitační postupy: sem patří opatření, kdy se aktivním
způsobem mění hygienický stav zařízení či výrobních prostor. Jde tedy
o vlastní čištění a desinfekci.
o
čištění je mechanické nebo chemické odstranění jemných i
hrubých nečistot,
o
desinfekce je inaktivace většiny mikroorganismů, včetně
patogenních a podmíněně patogenních, snižující rizika vzniku
infekce nebo kažení výrobku,
o
sled operací při regresivních sanitačních postupech:

odstranění hrubých nečistot z asanovaného prostředí,

zvlhčení povrchu vodou,

použití roztoku čistícího prostředku,

oplach vodou,

aplikace desinfekčního roztoku a dodržení expoziční doby,

oplach všech desinfikovaných ploch vodou,

při použití kombinovaných čistících a desinfekčních
prostředků se operace od druhého do předposledního bodu
spojí v aplikaci kombinovaného čistícího a desinfekčního
preparátu.
o
volbě čistících a desinfekčních prostředků i podmínkám jejich
aplikace (teplota, doba působení) je třeba věnovat náležitou péči
221
TZOZ II - 2004/01
s ohledem na výrobní program, zpracovávané suroviny, použité
technologie atd. Obecně lze čistící prostředky rozlišit na:

alkalické
preparáty
vhodné
pro
odstranění
nečistot
bílkovinného a tukového charakteru, většinou na bázi
hydroxidu, metakřemičitanu a uhličitanu sodného,

kyselé preparáty vhodné k odstranění minerálních usazenin,
preparáty většinou na bázi kyseliny fosforečné,

neutrální čistící prostředky na bázi:

povrchově aktivních látek iontového i neiontového
typu pro nečistotami méně zatěžované prostory, kde
je vhodné využívat jejich dobrou dispergaci a mycí
vlastnosti,

fosforečnanů (polyfosfát, tetranátriumdifosforečnan)
pro zábranu usazování nerozpustných solí kovů,
o
desinfekční prostředky:

fyzikální prostředky, tj. použití vysokých teplot a UV
záření mají omezené použití pro desinfekci uzavřených
výrobních zařízení nebo výrobních prostor a laboratoří.

chemické prostředky jsou v praxi využívanější. Jejich volba
je odvislá od charakteru výroby, prostředí a zařízení.
Chemické desinfekční prostředky zahrnují:

preparáty na bázi chlóru, ze kterých se chlór uvolňuje,
většinou na bázi chlornanu sodného (NaClO) se
vyznačují
spolehlivou
mikrobicidní
i
virucidní
účinností, působí dostatečně rychle. V konzervárenské
praxi je významné, že působí jak proti sporotvorným
mikrobům, tak i jejich spórám. Používají se na čištění
místností i zařízení, desinfikuje se jimi voda i
užitková (pro chlazení po sterilaci). Působí korozivně
na zařízení, používané dávky se pohybujíé od 5 do 20
mg volného chlóru na kg čistícího roztoku.
TZOZ II - 2004/01
222

preparáty na bázi jódu (jodofory) jsou účinné proti
nesporotvorným mikroorganismům, plísním a jen
některým virům. Jsou to kyselé roztoky jódu typu
komplexních sloučenin s s neionizovanými povrchově
aktivními látkami. Po zředění vodou se vylučuje jód,
který je účinnou složkou. Doporučují se aplikovat při
nízkých teplotách, nad 45 oC již nejsou účinné, a při
pH pod 4, proto nejsou vhodné pro zásadité čištění.

kvarterní
amoniové
spektrum
sloučeniny
účinnosti,
působí
vykazují
úzké
dobře
proti
grampozitivním mikroorganismům, účinek na viry a
gramnegativní bakterie je slabý. Nejsou korozivní,
v roztocích jsou stabilní, proto působí dlouho (přes
noc). Jejich aktivita je ovlivňována hodnotou pH, je
vyšší v zásaditém prostředí.

kyseliny a zásady mají dobrý mikrobicidní, fungicidní
i virucidní účinek, většinou se používají v kombinaci
s tenzidy, ale současně mají silný korozivní účinek
vůči zařízením a strojům.

sloučeniny cínu vykazují dobré mikrobicidní a
fungicidní účinky, jsou však toxické a v potravinářství
se nepoužívají.

amfoterní
sloučeniny
(alkylaminokyseliny,
acylaminokyseliny) spojují vlastnosti detergentů a
desinfekčních prostředků. Nejsou toxické, nepůsobí
korozi.
Nevýhodou
je
vysoká
cena
a
slabší
desinfekční účinky.
o
aplikace různých metod čištění a desinfekce od metod CIP
(claen in place – čištění na místě), které se provádí většinou
automaticky až po demontáž zařízení a ruční čištění,
223
TZOZ II - 2004/01
o
aplikace pojízdných hydraulických čistících zařízení mísících
čistící preparát ve vhodném poměru s horkou vodou a tlakem ho
dávkující přes trysku na ošetřovaný povrch,
o
pro prodloužení kontaktu čistícího preparátu (detergentu) se
znečistěným povrchem se používá metod čištění pěnou nebo
gelem.
Do sanitačních procesů patří i komplex opatření zabezpečujících hubení a
zajišťujících výrobní a skladové prostory proti vnikání hlodavců (deratizace) a
hmyzu (desinsekce). Hlodavci i hmyz znamenají jak přímé ohrožení hygienické
nezávadnosti potravin, tak ekonomické ztráty. Přitom ochrana zahrnuje jak
prevenci, tak regresivní opatření.
•
prevence spočívá v zamezení průniku škůdců do budov,
•
regresivní opatření:
o
hlodavci – opatření založena na fyzikálních, chemických a
biologických metodách, u nás v provozech běžné chemické
prostředky deratizace. Tuto činnost zajišťují specializované
firmy.
o
hmyz – opět opatření založená na fyzikálních principech (UV
lapače), biologické prostředky (lapače na bázi feromonů atd.) a
chemické prostředky (dotykové, vdechované či požerové
insekticidy, vždy jen povolené typy).
Součástí hygienických a sanitačních opatření při výrobě potravin je i sběr,
svoz a zpracování, popř. neškodné odstraňování, nepoživatelných živočišných
produktů, popř. živočišných produktů vyloučených z použití k obvyklému účelu,
tj. tzv. konfiskátů živočišného původu. (viz technologie masa). Přitom je
povinností dodržovat požadavky orgánů veterinární správy, tj. konfiskáty třídit,
ošetřovat, bezpečně ukládat ve vhodných prostorech umožňujících mechanické
nakládání, řádné čištění a desinfekci těchto prostor a nádob, spolupráce
s asanačním podnikem atd.
TZOZ II - 2004/01
224
11. Základy systému kritických bodů (HACCP)
Zákon 110/1997 Sb., o potravinách a tabákových výrobcích ukládá v § 3,
odstavci 1, g) povinnost výrobcům potravin “určit ve výrobním procesu
technologické úseky (kritické body), ve kterých největší riziko porušení
zdravotní nezávadnosti, způsobem stanoveným vyhláškou provádět jejich
kontrolu a vést o tom evidenci“. Systém kritických bodů je českou obdobou
systému HACCP (Hazard Analysis Critical Control Points), který lze popsat
jako: analýzy nebezpečí narušení zdravotní nezávadnosti potravin, identifikace
kritických bodů a preventivní zajištění kontroly v těchto bodech.
Základní principy systému kritických bodů HACCP lze shrnout lze shrnout do
následujících bodů:
•
provedení analýzy nebezpečí, která mohou ohrozit zdravotní
nezávadnost výrobku,
•
identifikace technologických úseků, ve kterých může dojít ke vzniku
nebezpečí z hlediska zdravotní nezávadnosti (kritických bodů),
•
stanovení znaků a hodnot kritických mezí pro každý kritický bod,
•
vymezení systému sledování zvládnutého stavu v kritických bodech,
stanovení nápravných opatření pro každý kritický bod, jakmile
výsledek sledování kritického bodu signalizuje nezvládnutý stav,
•
stanovení ověřovacích postupů odlišných od těch, které jsou použity
při sledování zvládnutého stavu v kritických bodech, s jejichž pomocí
lze určit, zda výsledky metod použitých v rámci systému jsou
v souladu se záměry systému,
•
zavedení evidence a dokumentace o postupech a vedení záznamů.
Do systému kritických bodů je nezbytné zahrnout:
•
obecné podmínky výroby, tj. všechny prostory podniku (včetně ploch),
budovy, hygienická zařízení, vodní hospodářství atd.,
•
skladové hospodářství, tj. příjem surovin, aditiv, obalových materiálů,
jejich skladování atd.
•
technologická zařízení, tj. jednotlivá zařízení, způsob instalace, způsob
údržby atd.,
225
TZOZ II - 2004/01
•
školení pracovníků, např. o řízení výroby, zásadách hygieny, přístupu
k zajištění kvality, o samotném významu systému HACCP atd.,
•
hygienu výroby, např. sanitační program, opatření na ochranu proti
škůdcům,
•
systém stahování výrobků z trhu, tj. program identifikace a značení,
systém stahování, spuštění systému stahování z trhu atd.,
•
znační výrobků v souladu s platnými předpisy.
Součástí systému HACCP je i způsob kontroly funkce systému, tj.
problematika auditu vnitřního i vnějšího. Pro výrobce je významná i nezávislá
certifikace systému kritických bodů.
Systému HACCP vychází nebo se doplňuje s dalšími systémy zajištění
kvalitní produkce, tj. systém správné výrobní a hygienické praxe (GMP/GHP),
systém zajištění kvality produkce dle ISO 9000 a systém zajištění kvality
produkce s včetně ekologických dopadů dle ISO 14000.
TZOZ II - 2004/01
226

Technologie zpracování ovoce a zeleniny II

Transkript

Podobné dokumenty

PONDĚLÍ ÚTERÝ STŘEDA ČTVRTEK PÁTEK Plat principal

Phyt•Aloe® tobolky vitaminem C Doplněk stravy ze sušeného ovoce