让果汁产量更多,更美味

作者:本网编辑 文章来源:PF《现代食品工程》 发布时间:2019-07-29
果浆酶在果汁提取中的主要用途是增加果汁产量和提升色泽——本文解释了酶的运用理由以及最佳运用方法,旨在最大程度提升果汁提取结果。

果浆酶在果汁提取中的主要用途是增加果汁产量和提升色泽——本文解释了酶的运用理由以及最佳运用方法,旨在最大程度提升果汁提取结果。

酶是大自然不可缺少的环节
准确地说,什么是酶?酶出现在所有活的有机体当中,包括人类和其他动物。但是酶并不是生物,只不过是生物所生成的蛋白质。酶执行生物化学反应并且负责维持生命过程,诸如生成能量和合成或分解细胞物质。随着水果成熟,水果中的酶也在这个成熟过程中发挥着重要作用。在水果成熟期间,一些特定的酶会让水果散发出辨识度很高的气味,其他一些酶则让水果加工更加困难,因为这些酶会让果胶变得可溶,因此更难压榨加工这些被称为果浆的磨碎水果。加工设备配合“果浆酶”可以打破这种可溶果胶。

果胶阻碍果汁提取
像淀粉、纤维素,果胶属于多糖化学基团,是一种水果天然成份。在考虑其对于水果加工的重要性时,必须清晰区别其非水溶性形式,即原果胶以及水溶性果胶。原果胶是一种细胞黏连物质,像胶水一样将水果细胞黏连在一起。在成熟期间,原果胶在来自果胶酶基团的水果当中的酶的作用下,分解成水溶性果胶。这个过程会让细胞间连接变得松驰,让水果变得柔软。

 

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当水果(通过压碎或挤压)粉碎时,水溶性果胶将转移至果汁。果胶具有凝胶性质,因此在加工诸如水果酱或果酱时用作胶凝剂,这种胶凝效应来自于果胶与果汁内水的结合。导致果汁变得黏稠,故在加工过程中更加难快速而轻易地流出。


发生胶凝的果浆会黏附在滤布上,显著降低果汁产量。由于生产芳香型果汁产品会特别要求采用成熟的水果,所以重点在于使用果浆酶处理以对付高含量可溶性果胶以达成经济合理的产量。


果汁提取采用果浆酶处理的优点
用于果汁生产的现代果浆酶当中包含了果胶酶,主要用于分解具有果汁粘接作用的可溶性果胶,并在很大程度不会影响到原果胶。在果汁加工厂内,果浆酶也可以称为抗胶凝剂。果浆酶具备下列好处(图1和图2):
随着果浆变成更加液态化,保留了果浆结构;
果汁可与固体(果渣)更容易地分离开,且果渣成为了干燥剂;
果汁可以更流畅地从压榨机当中流出,甚至在压榨还没开始前就会流出;
更少黏附压榨机滤布,让压榨机清洗成本更低;
果汁提取更加柔和且产量更高。

果汁生产当中的果浆处理过程
首先,当干净的水果被磨碎时,重点应注意到磨碎加工所使用的规格尺寸,适当的果浆结构取决于具体水果类型及成熟度以及压榨系统。对于较大、较坚硬的水果,诸如苹果和梨(苹果类水果)均使用了格子球磨型或锤磨机。对于浆果和核果(有色水果),最好使用可调节磨齿间隙的压碎机,并根据水果大小调节间隙,并只将水果核磨至想要的程度。
在即将使用前,将浓缩酶溶解在约10倍体积的冷水中,以确保酶在果浆中的均匀分布。在理想情况下,酶溶液用定量泵连续添加至磨机、果浆泵或果浆管道。将按总量计量的酶溶液加到一定数量完全磨碎的水果当中,将会要求强化搅拌以达成均匀分布。这样将导致磨碎水果遭受过度机械处理,以及对果浆结构产生有害的破坏。此外,胶质物(最细碎颗粒)从水果当中释出,导致压榨更加困难并致使果汁浑浊,而且可能会导致后续澄清工序上的困难。
酶的数量和必要的酶处理持续时间(停留时间)取决于下列因素:
所使用的酶制剂及其活性;
加工温度;
果浆的pH水平;
水果类型和成熟度。
酶的活性越低、加工温度越低、pH值偏离酶最佳值越远、果胶含量越高的水果类型和水果越成熟,所要求的酶数量就越多。
葡萄和浆果天然果胶含量较低,而黑醋栗则是具有最高果胶含量的水果之一。在工业果汁生产当中,对于苹果类水果和有色水果将使用不同的制剂。小型水果加工厂有一些通用酶可以用于加工各种类型的水果,因此只使用一种酶制剂就可以处理所有类型的水果,既用于果浆酶处理,也用在后续果汁澄清。
在苹果处理当中,经常会避免在时令季节进行果浆处理。因为这种类型水果具有较低的可溶性果胶含量,这意味着可以达到70%以上的产量,对于果汁生产商来说通常已经足够,但前提条件是生产商必须以低价获得原材料。为了达到在处理熟透的苹果时达到经济性足够的产量,例如,对于那些在晚秋收获或来自冷库的水果,加工商就无法在不进行酶处理的情况下进行加工。
苹果和梨通常采用冷压榨,为了进行此项处理,果浆温度应当至少为15~25℃。对于高果胶含量水果和有色水果,则推荐在45~55℃进行温热酶处理,随着温度升高,酶的活性增强,并释放出水果的颜色。
果浆采用管式热交换器进行加热,应当避免果浆温度在30~40℃之间,因为微生物活性在此范围内最强并且果浆迅速开始发酵。
在约60℃时,酶被摧毁(蛋白质变性并因此导致不可逆转的酶效应失活)。
停留时间应当尽量缩短以避免负面影响,诸如微生物生长、因氧化导致的果浆褐化和感官特色损失,并在相应情况下避免过于强烈的酶分解。在温热酶处理时,停留时间约为30~60 min,冷处理时约为1~2 h,以避免过度氧化,符合维生素C(抗坏血酸)可以在果汁提取后立刻添加到苹果类水果的法律规定。
在生产天然混浊果汁时,传统上不采用果浆酶处理。但是,通过下列方式有可能避免丢失过多的混浊度:使用适合的酶、少量、短停留时间,并使用果胶项试验来检查是否有足够的残余果胶含量(也请查看“果浆和果汁当中的果胶含量证据”一节),并且在果汁提取后通过巴氏灭菌快速灭活酶。另一个在生产混浊型果汁时使用果浆酶的理由是获得更高产量。对于小型加工厂,有可能也想要达到较低的混浊度等级。例如当天然混浊型果汁灌装至盒中袋型包装,并且没有可能使用离心分离机来分离粗糙颗粒时,基于果汁中沉淀物比例较低,袋内底部无益沉淀物也就较少。

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果浆和果汁中的果胶含量
证据
采用果胶试验,在酶处理过程当中,可以测定并追踪果汁和果浆两者当中的可溶性果胶含量以及果胶降解进展情况,此项试验容易实施并能快速向加工商提供结果。试验需要使用一个试管,一点来自果浆的果汁以及96%浓度的乙醇。果汁和乙醇等量充分混和,并观察反应情况。为了准确地分析反应,建议果汁样品先用折叠式过滤器过滤澄清。
如果存在高果胶含量,则试验显示出果胶与乙醇的强烈胶凝反应,凝胶内的气泡导致其膨胀并形成一个栓塞。
在相同的试验当中,较低的果胶含量将引致试管/烧杯边缘处出现混浊现象和凝胶类沉积物。而且,如果果胶已经完全降解,则样品保持清澈(图3)。在澄清和过滤果汁时,此项试验对于后续加工也具有重要意义。
在后续澄清期间,使用膨润土从果汁当中分离出用于生产清澈果汁的提取酶。在生产天然混浊型果汁时,通过加热果汁让酶失活。

经济方面
假设采用果胶丰富水果的未加酶果浆只达到了60%的产量,即从4 t水果当中获得了634 gal(2 400 L)果汁。
如果遵循正确的果浆酶处理,能够达到80%的产量,则对于相当数量的634 gal(2 400 L)果汁,则只需要使用3 t水果,即少用25%的原材料。
除了较高果汁产量之外,果浆酶处理还用于大型加工厂以提升效率。由于简化了果汁提取工艺导致更高压榨处理能力,在同一时间内,比起未采用酶处理的果浆生产的果汁,可以加工出更多的水果。

总结
在果汁生产当中,尽量使用成熟度高的水果,是因为其香味的丰足性。成熟水果天然含有更高含量的可溶性果胶,这种果胶将果汁黏在一起并导致胶凝现象,导致果汁更加黏稠并且易于黏附到压缩机滤布上,因此减少了果汁产量。因此,为了达到丰足的果汁产量,可以使用酶(果胶酶),这些酶(抗胶凝剂)降解了可溶性果胶。而果胶降解可以使用乙醇试验轻松监测。

 

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