РОЗДІЛ 2
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ І ТЕХНОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯБЛУЧНОГО СОКУ І ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ
МЕТОДИ ЙОГО ДОСЛІДЖЕННЯ
Робота виконувалась у лабораторії переробки овочів Київської дослідної станції
Інституту овочівництва і баштанництва Української академії аграрних наук (ІОБ
УААН), в Інституті винограду і вина “Магарач”, на кафедрі хімії Національного
університету “Києво-Могилянська Академія” та державному підприємстві “Росич”
(м. Біла Церква).
2.1. Характеристика обўєктів дослідження
Обўєктами досліджень були свіжі та консервовані яблучні соки із сортосуміші
плодів середніх та пізніх термінів дозрівання 1996-2000 рр., виготовлені на
державному підприємстві “Росич” та Київській дослідній станції ІОБ УААН;
пермеати, отримані за допомогою УФ; соки, освітлені бентонітом згідно з
технологічною інструкцією - “Технологическая инструкция по обработке сусел и
вин бентонитом” (державне підприємство “Росич”); концентровані соки, отримані
на вакуум-випарній установці фірми “Альфа-Лаваль” (державне підприємство
“Росич”) та концентрований сік одержаний методом мембранної дистиляції.
Фізико-хімічні показники цих соків наведено в табл. 2.1.
2.2. Методика і техніка проведення експериментів
2.2.1. Ферментна обробка яблучного соку
При визначенні оптимальних режимів попередньої підготовки соку перед УФ як
контрольний варіант було вибрано обробку яблучного соку пектолітичними і
амілолітичними ферментними препаратами протягом 2 годин при температурі 50 °С.
В роботі були використані ферментні препарати пектолітичної, амілолітичної та
протеолітичної дії (табл. 2.2).
Таблиця 2.2 -
Характеристика ферментних препаратів
Назва препарату
Активність
Виробник
Ферментні препарати пектолітичної дії
Gammapect LC
1000 од./г
GAMMA CHEMIE GmbH, Німеччина
Pectinase 2000L
1100-1200 од./г
Jahnckes Fruchtgarten GmbH, Німеччина
Пектофоетидин Г20Х
2000 од./г
Державне підприємство “Ензим”
м. Ладижин, Україна
Вінозим Г
3000 од./г
Novo Nordisk Ferment, Данія
Ультразим Г
1000 од./г
Novo Nordisk Ferment, Данія
Ферментні препарати амілолітичної дії
Gamylo 300L
900 од./мл
GAMMA CHEMIE GmbH, Німеччина
Ферментні препарати протеолітичної дії
N-proteasa
500 од./мл
Фірма Jahnckes Fruchtgarten GmbH, Німеччина
З метою визначення оптимальних режимів попередньої обробки перед УФ сік
обробляли за такими схемами: 1) комплексом ферментних препаратів
пектолітичної, амілолітичної дії (t=2 год., Т=50 °С) і додатково протеолітичним
ферментним препаратом при температурі 55 °С з різним часом обробки: 1, 2, 4 і 5
год.; 2) протеолітичним ферментним препаратом при температурі 55 °С із часом
обробки: 1, 2, 4 і 5 год.
2.2.2. Ультрафільтраційна обробка яблучного соку
Процес УФ проводили з використання мембран типу “Владипор” із межею
молекулярно-масової затримки: 17300 Да (УАМ-100), 30000 Да (УАМ-200), 40000 Да
(УАМ-300), 50000 Да (УПМ-П), 63000 Да (УАМ-500), 150000 Да (УАМ-1000). Всі
мембрани виробництва НВО “Полимерсинтез” (м. Володимир, Російська Федерація).
Ультрафільтрацію в непроточному режимі проводили в циліндричній комірці
місткістю 0,18 дм3 і площею робочої поверхні мембрани – 3,1х10-3 м2 з
перемішуванням соку (рис. 2.1). Робочий тиск 0,3 МПа.
Рис. 2.1 Схема лабораторної установки по розділенню розчинів за допомогою
комплекту ФМ 02:
1 – балон зі стиснутим газом; 2 – газовий редуктор; 3 – манометри; 4 –
розприділювач газу; 5 – мембранний фільтр; 6 – індикатор швидкості крутіння
пристрою для перемішування (строботахометр); 7 – збірник фільтрату; 8 –
магнітна мішалка; 9 – манометр
Ультрафільтрацію яблучного соку, обробленого за двома схема ферментації і
контрольного, проводили в режимі проточної ультрафільтрації з використанням
плоскокамерної модульної установки, що складається з 10 мембранних елементів
(рис. 2.2). Робоча поверхня мембран кожного елементу – 1,2x10-2 м2. Загальна
площа мембран – 12x10-2 м2; лінійна швидкість потоку соку над мембраною – 1
м/с.
Температура соку в усіх експериментах складала 20 °С ± 2 °С.
Продуктивність мембран G визначали за обўємом пермеату Vn, який пройшов за
одиницю часу t через одиницю площі мембрани S, за формулою:
G = Vn / (S ? t ), (2.1)
де G- продуктивність мембрани, дм3/м2·год ;
Vn - обўєм пермеату, дм3;
S – робоча поверхня мембрани, м2;
t - час фільтрування, год.
Проби для аналізів відбирали після формування шару осаду (після закінчення
різкого падіння продуктивності процесу ультрафільтрації на мембрані), тобто не
менше, ніж через 90 хвилин після початку процесу. Після цього продуктивність
процесу зменшувалася поступово, склад фільтрату практично не змінювався і
значного концентрування соку не відбувалося.
Вивчення впливу розміру пор мембрани на процес УФ соку при різних схемах
попередньої обробки було обмежено використанням мембран УАМ-300 та УАМ-1000.
Для пошуку оптимального режиму УФ яблучного соку був реалізований повний
факторний експеримент по плану ПФЕ3. План повного факторного експерименту ПФЕ3
приведено в табл. 2.3.
Таблиця 2.3 -
План ПФЕ3 УФ яблучного соку
Фактори
Нульовий рівень
Інтервал варіювання
Верхній рівень
+ 1
Нижній рівень
- 1
Кодовані
Натуральні
Х1
T, °C
50
20
70
30
Х2
V, м/с
Х3
р, МПа
0,4
0,3
0,7
0,1
Інтервали варіювання і нульові рівні факторів були визначені, враховуючи
коливання температури соку при УФ, яка зустрічається в практиці (Х1); швидкості
соку над мембраною, яка зустрічається в практиці (Х2); робочий тиск, який