Tehnologia obținerii sucurilor de struguri (II). Limpezirea sucurilor

Limpezirea sucurilor

Sucul proaspăt se caracterizeazã printr-o vâscozitate ridicatã şi o cantitate mare de particule aflate în suspensie care sedimenteazã încet. Dificultatea separării particulelor în suspensie se explicã prin faptul cã sucul este un sistem coloidal eterogen şi stabil. Stabilitatea se datorează gradului mare de dispersie a particulelor coloidale cu sarcini electrice de acelaşi semn, care nu agregã şi nu sedimenteazã. Faza dispersã este mai puţin stabilã la punctul izoelectric. Pierderea sarcinii sau chiar reducerea sa parţialã pânã la potenţialul critic duce la dispariţia sau diminuarea bruscă a forţelor de respingere. Ca urmare valoarea predominantã o au forţele de atracţie şi astfel particulele agregă şi sedimenteazã. Schimbarea sarcinii poate fi provocatã prin următoarele metode: prin adãugarea unei soluţii care conţine coloizi cu sarcinã opusã, prin modificarea concentraţiei particulelor coloidale în urma evaporãrii sau congelãrii, prin schimbarea aciditãţii etc. Adãugarea soluţiilor coloidale ce conţin particule cu aceeaşi sarcinã electricã poate sã ducã la o nouã repartizare a unităţilor cinetice ale sistemului şi de asemenea, la sedimentare. Stabilitatea sistemului dispers depinde în mare mãsurã de prezenţa pe suprafaţa particulelor coloidale a unui înveliş cu caracter hidrofil pronunţat care împiedicã ciocnirea, agregarea şi sedimentarea lor. Coloizii hidrofili cu un asfel de înveliş sunt relativ stabili şi nu coagulezã chiar şi în cazul pierderii sarcinii.

Sucul de struguri are o reacţie acidã, asfel cã moleculele amfotere de naturã proteicã elibereazã ioni OH^–, motiv pentru care proteinele din suc capătă o sarcinã pozitivã. Denaturarea proteinelor şi distrugerea sistemului coloidal format de acestea poate fi realizatã prin încãlzire la temperaturi mai mari de 50⁰ C prin acţiunea sãrurilor, acizilor, alcoolilor, solvenţilor organici, curentului electric etc. Încãlzirea determinã denaturarea proteinelor şi a sistemului coloidal hidrofil, care devine hidrofob. Particulele proteinelor denaturate se unesc uşor în agregate insolubile mari, care se depun sub formã de sediment. Procesul este ireversibil. Prin adãugarea de acizi, precum şi la trecerea curentului electric, se  schimbã pH-ul sucului atingându-se punctul izoelectric, la care proteina are cea mai micã solubilitate şi sedimenteazã.

Alcoolul adãugat în suc realizeazã deshidratarea proteinelor, ceea ce duce la agregarea moleculelor proteice şi la depunerea lor. Acest proces este reversibil. Sucul de struguri conţine pectinã solubilã în limitele 0,3 – 0,8 %. Particulele de pectinã sunt încãrcate negativ şi au rol de coloizi protectori, ce menţin în stare de suspensie particulele dispersate grosier şi determinâ creşterea vâscozitãţii sucului. Dacã sunt prezente cantitãţi mici de substanţe pectice se poate distruge acţiunea de coloid protector, prin adãugarea unei cantitãţi mai mari de gelatinã, mai ales când concomitent existã fenoli oxidanţi, care au o acţiune puternic precipitantã asupra gelatinei. Chiar gelatina poate lega şi precipita o cantitate redusã de substanţe pectice, dacã acestea sunt demetilate puternic sau degradate. Polifenolii, în special substanţele tanante şi antocianii realizeazã soluţii coloidale insolubile care se depun uşor. Sub acţiunea enzimelor oxidante, acestea se oxideazã formând compuşi macromoleculari de culoare închisã, care tulburã sucul şi provoacã sedimentarea. Ele reacţioneazã deasemenea cu Fe şi alte metale grele formând compuşi de culoare închisã.

Substanţele tanante formeazã cu proteinele combinaţii insolubile şi pe aceste proprietãţi se bazeazã cleirea şi autolimpezirea sucurilor. Îndepãrtarea fenolilor nedoriţi nu este posibilã decât ca o acţiune secundarã a cleirii. O îndepărtare excesivã se realizeazã cu poliamide şi cu polivinil pirolidonã, dar aceste substanţe nu sunt admise de legislaţia în vigoare. Acumularea coloizilor în suc este dependentã de condiţiile climaterice. Sucul de struguri are un conţinut de coloizi cuprins între 6,74 – 10,15 g/l. Cantitatea de coloizi reversibili variazã între 50 % şi 83 % din cantitatea totalã a coloizilor, în funcţie de soi.

Autolimpezirea

Autolimpezirea se realizeazã prin separarea sucului în douã faze: solidã şi lichidã în timpul pãstrãrii prelungite a acestuia. Este rezultatul unui proces complex, biochimic şi de decantare. Efectul biochimic se datoreazã pectazei, sub acţiunea cãreia se hidrolizeazã grupele metoxilice ale pectinei. Pectina demetoxilatã reacţioneazã cu ionii metalici, formând pectaţi care sedimenteazã. Autolimpezirea poate fi explicatã şi prin interacţiunea chimicã a proteinelor cu substanţele tanante, urmatã de sedimentare. Prin acest proces se eliminã circa 25 % din conţinutul total de coloizi.

Limpezirea prin cleire

Limpezirea prin cleire constã în adãugarea în suc a unor soluţii coloidale, care formeazã cu substanţele sistemului coloidal al sucului combinaţii insolubile, sau transformã coloizii hidrofili în coloizi hidrofobi. Cea mai utilizatã metodã este cea de cleire cu ajutorul soluţiei de tanin şi de gelatinã. Se constatã cã la adãugarea soluţiei de gelatinã, particulele negative ale acesteia  neutralizeazã pe cele cu sarcinã pozitivã ale sucului, în timp ce substanţele tanante adãugate realizeazã combinaţii insolubile cu proteinele. Unii autori considerã cã mecanismul cleirii constã în absorbţia taninului de cãtre gelatinã, ceea ce provoacã modificarea punctului izoelectric al acesteia, urmatã de sedimentare. Alte mecanisme sugereazã cã grupãrile hidrofile ale moleculelor de tanin se orienteazã spre grupãrile hidrofile aflate pe suprafaţa particulelor, fapt ce faciliteazã sedimentarea. Cleirea cu tanin şi gelatinã eliminã circa 25 % din conţinutul total al coloizilor din suc.

Dozarea materialului de limpezire trebuie fãcutã foarte riguros, deoarece poate sã provoace tulbureala sucului. Soluţia de tanin se va adãuga la început, iar dupã agitare se adaugă soluţia de gelatinã, respectarea acestei ordini fiind esenţialã. Taninul ca atare poate fi înlocuit cu sâmburi de struguri uscaţi la 60 ⁰C şi mãcinaţi. Cleirea cu tanin şi gelatinã poate fi combinatã cu limpezirea enzimaticã, în care caz se obţin rezultate foarte bune. Ca agenţi de cleire pot fi utilizaţi şi: uleiul de peşte care este însã scump, cazeina, laptele, care schimbã însã culoarea şi înrãutãţeşte gustul sucului, agarul care poate conferi un miros strãin, alginatul de Na care determinã închiderea la culoare a sucului, granulele de muştar care nu asigurã însã o limpiditate corespunzãtoare.

Limpezirea cu argile

Argilele adsorbante din care fac parte bentonita şi subbentonitele sunt formate din particule extrem de fine care în soluţii apoase formeazã suspensii cu un grad de dispersie coloidalã foarte mare. Acţiunea de limpezire a argilelor se explicã prin:

• neutralizarea sarcinilor coloizilor;
• capacitatea particulelor de argilã, în mediu acid, de a se agrega şi sedimenta, antrenând particulele în suspensie din mediul ce trebuie limpezit;
• marea capacitate adsorbantã legatã de proprietãţile hidrofile;
• proprietãţile de schimbãtori de ioni.

Bentonita este un electrolit coloidal format dintr-un anion mare, monovalent, poros, având în soluţii apoase sarcinã negativã care neutralizeazã sarcinile coloizilor protectori, provocând sedimentarea în special a fracţiilor macromoleculare de naturã proteicã. Totodatã, bentonita sedimenteazã pectina şi alţi coloizi şi adsoarbe enzimele oxidante, prevenind procesele de oxidare nedorite. Pentru limpezire bentonita se introduce direct în suc, în cantitate de 0,2 – 2 %. Deoarece bentonita poate sã adsoarbã arome strãine, care apoi se transmit sucului, se recomandã pãstrarea sa în ambalaje ermetice. Prin încãlzirea sucului timp de 15 secunde la 80⁰ C, rãcire rapidã şi apoi filtrare se obţine o transparenţã cristalinã. Datoritã duratei prea mari de limpezire metoda nu este indicatã decât în cazuri extreme.

Limpezirea prin încãlzire rapidã

Їncãlzirea instantanee provoacã schimbãri în structura moleculei proteice şi coagularea proteinelor ca urmare a transformãrii sistemului coloidal hidrofil în sistem hidrofob. Aceste schimbãri sunt în general insuficiente pentru obţinerea unui produs cu o transparenţã cristalinã, însã ele uşureazã filtrarea şi asigurã o îmbunătăţire considerabilã a aspectului exterior. Se recomandã încãlzirea la 77 – 78⁰ C timp de 10 – 80 de secunde, urmatã de rãcirea rapidã la temperatura camerei sau la temperaturi mai joase (4 – 5⁰ C). Calitãţile gustative ale sucului şi buchetul sãu se pãstreazã bine. Sucul astfel limpezit şi apoi filtrat are o stabilitate bunã la depozitare, fenomenele de sedimentare postlimpezire fiind mai rare decât la limpezirea enzimaticã.

Limpezirea prin congelare

Acţiunea de limpezire pe care o are congelarea se explicã printr-o nouã repartizare a ionilor şi prin schimbarea sarcinilor electrice care condiţioneazã stabilitatea sucului, deoarece are loc o concentrare a electrolitului aflat în soluţie.

Temperatura de îngheţare are o influenţã redusã asupra gradului de modificare a sistemului coloidal, deoarece cea mai mare parte din apa fructelor cristalizeazã deja la temperaturi d (-3) – (-5)⁰ C. Schimbãri în sistemul coloidal au loc în special dupã primele cinci zile de pãstrare a sucului îngheţat, pãstrarea ulterioarã neprovocând schimbãri sensibile. Se considerã mai eficientã succesiunea repetatã a procesului de îngheţare – dezgheţare în decurs de 24 de ore, dar reducerea numãrului de coloizi şi a vâscozitãţii nu este suficient de satisfăcătoare pentru ca aceastã metodã sã constituie metodã independentã de limpezire.

Limpezirea prin centrifugare

Sub acţiunea forţei centrifuge separarea impuritãţilor are loc foarte rapid, viteza de sedimentare fiind direct proporţionalã cu pãtratul vitezei de rotaţie, cu raza separatorului, cu pãtratul razei particulei, cu diferenţa dintre greutatea specificã a mediului şi cea a particulei şi invers proporţionalã cu vâscozitatea.

Centrifugile utilizate au o turaţie de 7000 – 7500 de rotaţii pe minut. Turaţiile mai mari (40000 de rotaţii pe minut) nu dau rezultate mai bune. Prin centrifugare se îndepãrteazã foarte rapid suspensiile grosiere şi odatã cu ele într-o mare proporţie microorganismele, însã nu se realizeazã o reducere a vâscozitãţii, deoarece substanţele coloidale nu sedimenteazã. Centrifugile se utilizeazã cu bune rezultate:

• înaintea pasteurizãrii;
• înaintea filtrãrii;
• pentru separarea sucului rãmas în sedimentul de la decantare, mãrindu-se astfel randamentul în suc.

Limpezirea prin filtrare

Їn practica industrialã sucurile de fructe se filtrezã la temperatura camerei, rãcite, iar uneori încãlzite preliminar, la 30 –90⁰ C, pentru accelerarea procesului de filtrare. S-a stabilit cã temperatura optimã de încãlzire a sucului este de 50 – 60⁰ C. Sedimentul existent în suc are o mare influenţã asupra vitezei de filtrare, motiv pentru care anterior, sucul este supus unor metode de decantare – prelimpezire.

Ca materiale filtrante se folosesc pânză de bumbac, fire sintetice, fire de cupru cositorite sau din oţel inoxidabil. Celuloza din pânză combinã efectul de cernere cu efectul de adsorbţie. Fibrele de celulozã sunt încãrcate cu sarcinã electostaticã pozitivã şi ca atare atrag particulele din suc încãrcate negativ, proporţional cu masa de celulozã şi invers proporţional cu masa de particule în suspensie. Azbestul asigurã un proces de filtrare pe principiul sitei, porii filtrului fiind mult mai fini decât la celulozã. Nu prezintã proprietãţi adsorbante, fiind încãrcat electronegativ. Pentru a realiza o masã filtrantã cu calitãţi superioare se recomandã adãugarea a 12 – 15 % azbest la celulozã.

Pãmântul de infuzori reprezentat de kiselgur, diatomitã, siliciu fosil, celitã etc. acţioneazã pe principiul sitei. Se recomandã folosirea kiselgurului purificat, care nu provoacã efervescenţã cu sucul.

Limpezirea enzimaticã

Substanţele pectice sunt produşi naturali ai strugurilor şi altor fructe cu rol de a alipi celulele vegetale (chit celular). Conţinutul în substanţe pectice este diferit în funcţie de soi şi de gradul de maturare al strugurilor. Strugurii nematuraţi au o cantitate mai mare de substanţe pectice decât cei ajunşi la maturitatea deplinã. De asemenea, cei de masã conţin mai multe substanţe pectice decât cei de vin, iar soiurile de struguri negri au un conţinut mai ridicat decât soiurile de struguri albi. Limpezirea enzimaticã se realizeazã prin degradarea protopectinei şi a pectinei din suc. Pectina solubilizatã este cauza principalã a vâscozitãţii sucului şi în consecinţã menţine în suspensie particulele, nepermiţând depunerea acestora conform legii lui Stokes. Pectina solubilizatã în suc împiedicã interacţiunile dintre proteinele constituiente ale turburelii şi polifenoli, prin urmare precipitarea acestora, fenomen care afecteazã filtrarea. Preparatele enzimatice folosite la limpezirea musturilor conţin în general mai multe enzime specifice din categoria a-glucozidazelor. Spre exemplu:

1. Protopectinaza – transformã protopectina în acid petic, care formeazã cu diverse sãruri, precipitate insolubile. Din aceastã grupã deosebit de importante sunt:
   1. polimetilgalacturonaza (PMG);
   1. transeliminaza (PTE);
   1. pectinesteraza (PE).
2. Pectinaza – hidrolizeazã pectina şi acidul pectic la acid galacturonic.
3. Pectaza  – hidrolizeazã pectina la alcool metilic şi acid pectic, ce se depune sub formã de pectat de calciu.

Conform recomandãrilor firmei Novo – Industri AIS preparatele enzimatice pectolitice utilizate pentru limpezire se folosesc în soluţii de urmãtoarele concentraţii:

• PECTINEX          1XL      soluţie 10%
• PECTINEX          2XL      soluţie   5% (comercializat şi ca ULTRAZYM 40L)
• PECTINEX          3XL       soluţie 3,3%
• ULTRAZYM        100       soluţie 2% 

Soluţiile se preparã prin solubilizarea preparatului enzimatic în suc clar, proaspãt şi trebuie folosite în intervalul a 4 ore. Modul de întrebuinţare a preparatelor enzimatice depinde de:

• Conţinutul în substanţe pectice a mustului şi gradul de esterificare a acestora. Cu cât conţinutul este mai mare cu atât şi dozele sunt mai mari.
  • Temperatura de aplicare. La peste 40⁰ C sunt distruse enzimele foarte labile termic, iar la 60 – 70⁰ C şi cele relativ stabile. În general, o creştere a temperaturii cu 10 – 15⁰ C duce la o dublare a activitãţii enzimatice.
  • pH – ul mustului:  pH–ul optim de acţiune  al enzimei variazã în funcţie de sursa de extracţie. De exemplu pectinesterazele din struguri au un pH de 5,6, cele din tomate şi citrice 7,5, cele extrase din fungi 4,5 – 5, iar cele din bacterii 7,8 – 8,0. Nu trebuie neglijat cã odatã cu apropierea de limitele intervalului de pH optim activităţii al enzimei creşte şi termolabilitatea acesteia.

Degradarea pectinei din suc se face de cãtre poligalacturonazã şi pectinesterazã, iar a celei solubilizate se face fie prin acţiunea directã a endo – transeliminazei, fie prin acţiunea iniţialã a pectinesterazei, pânã ce gradul de esterificare scade sub 82 %. Ulterior acţioneazã endo – poligalacturonaza. Preparatele enzimatice de tipul Pectinex şi Ultrazym au în componenţa lor endo – PG, PE şi endo – PTE, care acţioneazã bine în domeniile de pH = 2,5 – 4,2 şi 8 – 55⁰C. Dupã introducerea preparatelor enzimatice în suc într-o primã etapã se degradeazã protopectina, deci se mãreşte cantitatea de protopectinã solubilizatã şi prin urmare vâscozitatea sucului. În momentul în care cea mai mare parte din protopectinã a fost solubilizatã începe sã scadã şi cantitatea de pectinã cu diminuarea corespunzãtoare a vâscozitãţii. Depectinizarea sucului se realizeazã prin tratarea acestuia la cald 45 – 55⁰C, cu preparate enzimatice, timp de o orã, sau la rece 15 – 25⁰ C, timp de circa opt ore, în proporţiile prezentate în Tabelul 1.

Tabelul 1

Suc din	P 1XL	P 2XL	P 3XL	U – 100
Struguri negri	15	7,5	5	3
Struguri albi	10	5	3,3	2
Alte bace	10 – 20	5 – 10	3,3 – 6,6	2 – 4

Їn general, folosirea preparatelor enzimatice care produc depectinizarea oferã urmãtoarele avantaje:

• Buchet ameliorat; gust mai pregnant de strugure.
• Scurtarea perioadei de depunere a turburelii.
• Ameliorarea filtrãrii.
• Dispariţia tulburãrilor dupã îmbuteliere.