Στάδια παραγωγής χυμού πορτοκαλιού
Ο πορτοκαλοχυμός είναι από τους πιο διαδεδομένους χυμούς εσπεριδοειδών στον κόσμο. Για να φτάσει στον καταναλωτή περνά από διάφορα στάδια παραγωγής, αρχικά το πορτοκάλι και στη συνέχεια ο χυμός του προκειμένου το τελικό προϊόν να είναι καταρχάς ασφαλές και ταυτόχρονα άριστο ποιοτικά. Τα στάδια παραγωγής του πορτοκαλοχυμού περιγράφονται παρακάτω.
Παραλαβή και αποθήκευση πορτοκαλιών
Η περίοδος συγκομιδής των πορτοκαλιών ξεκινά τον Οκτώβριο και ολοκληρώνεται τον Ιούνιο. Η συγκομιδή γίνεται μηχανικά και στη συνέχεια τα πορτοκάλια μεταφέρονται από το περιβόλι στις εγκαταστάσεις του εργοστασίου, όπου συλλέγονται σε ειδικούς κάδους.
Στο στάδιο αυτό το πρόβλημα που εμφανίζεται είναι η παρουσία "ακαθαρσιών" μαζί με τα πορτοκάλια. Οι "ακαθαρσίες" αυτές είναι φύλλα δέντρων, μίσχοι, σκόνη ακόμα και μικρά κλαδάκια. Το πρόβλημα αυτό προκύπτει λόγω των μηχανικών μέσων που χρησιμοποιούνται για τη συλλογή των πορτοκαλιών και προκειμένου να επιλυθεί τα φρούτα περνούν από ειδικές συσκευές, οι οποίες συγκρατούν ό,τι μη επιθυμητό πριν το φρούτο καταλήξει στον κάδο αποθήκευσης.
Επιπλέον, κατά τη μεταφορά των φρούτων προς αποθήκευση υπάρχει στη γραμμή παραγωγής δειγματολήπτης, ο οποίος λαμβάνει δείγματα των εισερχόμενων πορτοκαλιών. Τέλος, πριν αποθηκευτούν τα πορτοκάλια περνούν από το στάδιο της αξιολόγησης, όπου απομακρύνονται τα ακατάλληλα προς επεξεργασία φρούτα και τυχόν μίσχοι που πέρασαν μαζί με αυτά (Αshurst, 1995).
Πλύσιμο των πορτοκαλιών
Τα πορτοκάλια, τα οποία προέρχονται από το περιβόλι έχουν αρκετή σκόνη και επιπλέον μπορεί να περιέχουν ποσότητες εντομοκτόνων, οι οποίες δεν είναι επιθυμητές. Για αυτό το λόγο κρίνεται απαραίτητο να πλυθεί το πορτοκάλι πριν οδηγηθεί στον εκχυμωτή.
Μετά το πλύσιμο ακολουθεί αξιολόγηση των φρούτων από εξειδικευμένο προσωπικό και απορρίπτονται τα ακατάλληλα φρούτα. Στη συνέχεια, τα πορτοκάλια περνούν από ειδικό κύλινδρο, όπου χωρίζονται με βάση το μέγεθος τους. Αυτό είναι απαραίτητο για τη σωστή λειτουργία των εκχυμωτών, γιατί είναι κατασκευασμένοι να επεξεργάζονται πορτοκάλια συγκεκριμένου μεγέθους (Κimball, 1999).
Εκχύμωση και φινίρισμα
Στη βιομηχανία παραγωγής πορτοκαλοχυμού γενικά χρησιμοποιούνται δύο είδη συσκευών εκχύμωσης, ο εκχυμωτής FMC και ο εκχυμωτής τύπου Brown. Και οι δυο παράγουν χυμό υψηλής ποιότητας.
Ο εκχυμωτής FMC αποτελείται από πέντε έως οχτώ μηχανικά στελέχη. Στην περίπτωση αυτή η διαδικασία εκχύμωσης ξεκινά καθώς το πορτοκάλι οδηγείται στο κάτω στέλεχος του εκχυμωτή και μόλις τοποθετηθεί το πάνω στέλεχος κατεβαίνει και ασκεί πίεση σε αυτό προκειμένου να εισέλθει στο κάτω μέρος του ένας κυλινδρικός σωλήνας. Με αυτόν τον τρόπο συλλέγεται ο χυμός του πορτοκαλιού, καθώς και λίγη πούλπα, λόγω της ασκούμενης πίεσης. Επίσης, λόγω της πίεσης που ασκείται στο πορτοκάλι διαρρηγνύονται οι ελαιοθύλακες της φλούδας και ελευθερώνονται τα έλαια, τα οποία συλλέγονται στο σύστημα ανάκτησης ελαίου. Τα μεγάλα κομμάτια πούλπας καθώς και τα σπόρια του πορτοκαλιού απορρίπτονται.
Όσον αφορά τους εκχυμωτές Brown υπάρχουν διάφορα μοντέλα, τα οποία χρησιμοποιούν την ίδια αρχή λειτουργίας, αλλά καθένα διαφοροποιείται ως προς τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά.
Ανάμεσα στα δύο είδη εκχυμωτών προτιμάται ο FMC, λαμβάνοντας υπόψη την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Υπερέχει έναντι του εκχυμωτή τύπου Brown, διότι στο χυμό που παρασκευάζεται από αυτόν τον εκχυμωτή είναι πιθανό να βρεθούν κομμάτια φλούδας πριν πραγματοποιηθεί το πρώτο φινίρισμα και μεγαλύτερη πιθανότητα επαφής του χυμού με το εξωτερικό τμήμα του φρούτου.
Μετά την εκχύμωση ακολουθεί η διαδικασία φινιρίσματος του χυμού, όπου απομακρύνεται η πούλπα και τα σπόρια (Ashurst, 1995). Οι συσκευές φινιρίσματος επιτυγχάνουν το διαχωρισμό της πούλπας από το χυμό μέσω της πίεσης που ασκείται από έναν περιστρεφόμενο κοχλία. Η ασκούμενη πίεση καθορίζει τη σύσταση του χυμού, καθώς η εφαρμογή υψηλών πιέσεων κατά τη διάρκεια του φινιρίσματος απομακρύνει τη μεγαλύτερη ποσότητα του υγρού μέρους της πούλπας, το οποίο προστίθεται στο χυμό. Παράλληλα, όμως οι υψηλές πιέσεις έχουν σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία ανεπιθύμητων οσμών στο χυμό, εξαιτίας της παρουσίας στο χυμό ενώσεων από τη φλούδα του φρούτου και την πούλπα.
Οι συσκευές φινιρίσματος τοποθετούνται στη σειρά αμέσως μετά τους εκχυμωτές και στις βιομηχανίες χρησιμοποιούνται δύο συσκευές φινιρίσματος. Η συσκευή που εκτελεί το πρώτο φινίρισμα του χυμού ονομάζεται βασική (primary finisher) και η δεύτερη ονομάζεται δευτερεύουσα συσκευή (sondary finisher).
Η τελική συγκέντρωση της πούλπας στο χυμό καθορίζεται από τις ποιοτικές απαιτήσεις της βιομηχανίας, αλλά και από την κρατική νομοθεσία. Ο στόχος είναι να επιτευχθεί περιεκτικότητα 12 % w/v ή και χαμηλότερη περιεκτικότητα σε πούλπα. Τέλος, η πούλπα που απομακρύνεται κατά το φινίρισμα επεξεργάζεται από άλλες διεργασίες που πραγματοποιούνται μέσα στη βιομηχανία και τελικά αποθηκεύεται για μελλοντική χρήση.
Απομάκρυνση ελαίου
Η απομάκρυνση των ελαίων που περιέχονται στον πορτοκαλοχυμό απομακρύνονται με φυγοκέντρηση. Μετά το τέλος της φυγοκέντρησης το μίγμα διαχωρίζεται σε δύο φάσεις, την υδάτινη και την ελαιώδη, οι οποίες αξιολογούνται και αποθηκεύονται ξεχωριστά για μελλοντική χρήση. Συνήθως, η υδάτινη φάση, η οποία περιέχει πολλές αρωματικές ενώσεις, προστίθεται ξανά στο συμπυκνωμένο χυμό (Kimball, 1999).
Απαέρωση
Η απαέρωση πραγματοποιείται πριν τη θερμική επεξεργασία προκειμένου να σταθεροποιήσει την περιεκτικότητα της βιταμίνης C και να μειώσει τις μεταβολές του χρώματος κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης.
Η απαέρωση των χυμών πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες 20-50oC ανάλογα με το φρούτο από το οποίο παράγονται. Η διεργασία της απαέρωσης πραγματοποιείται υπό κενό σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από το σημείου βρασμού του χυμού, επιτυγχάνοντας έτσι μείωση των παραγόμενων ατμών και οσμών.
Παστερίωση
Κατά την παστερίωση ο χυμός θερμαίνεται σε κατάλληλη θερμοκρασία για ορισμένο χρονικό διάστημα, ώστε να καταστραφούν οι μικροοργανισμοί (παθογόνοι και αλλοιογόνοι) και να αδρανοποιηθούν τα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για την ποιοτική του υποβάθμιση. Μέσω της παστερίωσης απενεργοποιείται το ένζυμο πηκτινομεθυλεστεράση και σταθεροποιείται η θολερότητα του χυμού (Kimball, 1999). Η παστερίωση του πορτοκαλοχυμού πραγματοποιείται πριν τη συσκευασία του σε εναλλάκτες θερμότητας συνεχούς λειτουργίας. Οι εναλλάκτες που χρησιμοποιούνται είναι ο πλακοειδής εναλλάκτης θερμότητας, ο σωληνοειδής εναλλάκτης θερμότητας και ο εναλλάκτης θερμότητας αποξεομένης επιφάνειας (Μπλούκας, 2004).
Αποπίκρανση
Η γεύση είναι μία πολύ σημαντική οργανοληπτική παράμετρος και μαζί με το χρώμα και το άρωμα είναι καθοριστικές για την οργανοληπτική αποδοχή ενός τροφίμου. Ο πορτοκαλοχυμός που παράγεται από άγουρα ή πρώιμα πορτοκάλια έχει πικρή γεύση και για αυτό υποβάλλεται σε κατάλληλη επεξεργασία προκειμένου να μειωθεί η ένταση της πικρότητας. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται αποπίκρανση.
Η πικρή γεύση οφείλεται σε ουσίες που ανήκουν στην κατηγορία των λιμονοειδών και των φλαβονοειδών, συστατικά του φρούτου τα οποία θα αναλυθούν παρακάτω. Τα επίπεδα της πικρής γεύσης μπορούν να μειωθούν με χρήση διαφόρων τεχνολογιών, οι οποίες βασίζονται σε χημικές, φυσικές και μικροβιολογικές διεργασίες. Η συνηθέστερη, όμως μέθοδος που χρησιμοποιείται σήμερα στη βιομηχανία βασίζεται στην απορρόφηση των πικρών συστατικών από πορώδεις ρητίνες (οξική κυτταρίνη ή μακροπορώδη σφαιρίδια ρητίνης ή με σταυροειδείς δεσμούς διβενζολικού στυρενίου ρητίνες) (Stinco et al, 2013). Η αποτελεσματικότητα των διάφορων απορροφητικών ρητίνων να απομακρύνουν τα πικρά συστατικά του πορτοκαλοχυμού και κυρίως της λιμονίνης έχει αξιολογηθεί κατά καιρούς από διάφορους συγγραφείς. Αρκετοί έχουν αναφερθεί στην επίδραση της αποπίκρανσης και σε άλλα συστατικά του χυμού, η οποία δεν είναι πάντα θετική.
Οι Kola et al. (2010) αναφέρουν ότι ρητίνες, όπως Dowex Optipore L285 μειώνουν παράλληλα την ογκομετρούμενη οξύτητα του χυμού και αυξάνουν την περιεκτικότητα του σε διαλυτά στερεά. Οι Kimball και Norman (1990) αναφέρουν ότι το εμπορικό σύστημα αποπίκρανσης (Drow hydrophilic absorbent) μειώνει τη λιμονίνη κατά 71 %, αλλά και μη πικρές ουσίες όπως τα φλαβονοειδή, για παράδειγμα την εσπεριδίνη κατά 26 % (Kimball et al, 1990). Γενικά, έχει διαπιστωθεί ότι η διεργασία της αποπίκρανσης επηρεάζει ελάχιστα την περιεκτικότητα του χυμού σε καροτενοειδή, με αποτέλεσμα η επίδραση στο χρώμα του να είναι αμελητέα και έτσι ο χυμός είναι αποδεκτός από τον καταναλωτή. Από την άλλη πλευρά, η αποπίκρανση επηρεάζει αρνητικά την περιεκτικότητα του χυμού σε βιταμίνη C, υποβαθμίζοντας έτσι την θρεπτική του αξία. Κατά την αποπίκρανση, για παράδειγμα χυμού από πορτοκάλια ποικιλίας Navel παρατηρήθηκε μείωση της βιταμίνης C κατά 26 % με χρήση ρητίνων ιοντοεναλλαγής και 17 % με χρήση απορροφητικών ρητίνων. Η διεργασία της αποπίκρανσης μειώνει, επίσης την περιεκτικότητα των φαινολικών ενώσεων κατά 39% περίπου, οι οποίες έχουν σχέση με τη γεύση του χυμού και είναι πολύ σημαντικές για την υγεία του ανθρώπου (Stinco et al., 2013).
Όπως προκύπτει από τα παραπάνω, η διεργασία της αποπίκρανσης με τη χρήση απορροφητικών ρητίνων έχει αντικρουόμενες συνέπειες στην θρεπτική αξία του χυμού, για αυτό και τα τελευταία χρόνια γίνονται έρευνες για την ανάπτυξη εναλλακτικών μεθόδων αποπίκρανσης του πορτοκαλοχυμού.
Συμπύκνωση
Η διεργασία της συμπύκνωσης εφαρμόζεται στον πορτοκαλοχυμό, αλλά και σε άλλους χυμούς εσπεριδοειδών, γιατί με αυτόν τον τρόπο μειώνεται ο όγκος του και γίνεται ευκολότερη η αποθήκευσή του και η μεταφορά του. Επιπλέον, μετά την απομάκρυνση της μεγαλύτερης ποσότητας νερού αυξάνεται η διάρκεια ζωής του χυμού.
Η υψηλή θερμοκρασία επηρεάζει τη γεύση και το άρωμα του πορτοκαλοχυμού, για αυτό και η συμπύκνωση του πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες 85 - 90oC για 30 s., με χρήση της συσκευής TASTE (Thermally Accelerated Short Time Evaporator). Ο πορτοκαλοχυμός εισέρχεται στον εξατμιστήρα και θερμαίνεται υπό κενό μέχρι τους 92oC περίπου για να εξατμιστεί το περιεχόμενο νερό. Στη συνέχεια, ο χυμός ψύχεται εισερχόμενος στο σύστημα ψύξης που υπάρχει μετά τη συσκευή εξάτμισης και η τελική θερμοκρασία του προϊόντος φτάνει τους 12-13oC. Τα διαλυτά στερεά των συμπυκνωμένων πορτοκαλοχυμών κυμαίνονται μεταξύ 60 - 65o Brix (Ashurst , 1995).
Κατά το στάδιο της συμπύκνωσης εξατμίζονται μαζί με το νερό και διάφορα πτητικά αρωματικά με αποτέλεσμα να επηρεάζεται η γεύση του πορτοκαλοχυμού. Για αυτό το λόγο η βιομηχανία διαθέτει ειδικές στήλες στις οποίες πραγματοποιείται ανάκτηση των αρωματικών ενώσεων από τους ατμούς και προσθήκη αυτών πίσω στο χυμό.
Συσκευασία
Ο παστεριωμένος χυμός πορτοκαλιού συσκευάζεται όσο είναι ζεστός σε μεταλλικά κουτιά ή γυάλινα μπουκάλια, προκειμένου να επιτευχθούν συνθήκες αποστείρωσης. Εάν μάλιστα είναι δυνατό, οι περιέκτες προθερμαίνονται πριν τη συσκευασία του προϊόντος. Ο χυμός εισάγεται στους περιέκτες σε θερμοκρασία 90oC και στη συνέχεια οδηγείται προς ψύξη. Ο συσκευασμένος σε μεταλλικά κουτιά χυμός ψύχεται στους 38oC, ενώ για το συσκευασμένο σε γυάλινα μπουκάλια χυμό ακολουθείται διαφορετική διαδικασία. Αυτός ψύχεται αρχικά με ζεστό νερό, ώστε να αποφευχθεί το θερμικό σοκ και στη συνέχεια με παγωμένο νερό θερμοκρασίας 2oC. Το τελικό προϊόν έχει θερμοκρασία 10oC. Τα προϊόντα και των δύο περιπτώσεων αποθηκεύονται σε δροσερό μέρος (Αshurst, 1995).
Ο συμπυκνωμένος πορτοκαλοχυμός συσκευάζεται ασηπτικά και αποθηκεύεται σε θερμοκρασίες από -18oC έως 36oC και κατά τακτά χρονικά διαστήματα υποβάλλεται σε ελέγχους για να ελεγχθεί το μη ενζυμικό μαύρισμα, η περιεκτικότητα σε L- ασκορβικό οξύ και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του (Kanner et al., 1982).
Σήμερα, οι περισσότερες βιομηχανίες πορτοκαλοχυμών χρησιμοποιούν χάρτινες συσκευασίες Tetra Pak. Οι συσκευασίες αυτές αποτελούνται από πολλαπλά στρώματα, όπου το κάθενα έχει το δικό του ρόλο στην προστασία του χυμού από εξωτερικούς παράγοντες, όπως είναι το φως, το οξυγόνο, η υγρασία και οι μικροοργανισμοί. Η χρήση των συσκευασιών Tetra Pak εξασφαλίζει τη διατήρηση της γεύσης, του αρώματος και των θρεπτικών συστατικών του χυμού αναλλοίωτα. Τέλος, η χρήση της ασηπτικής τεχνολογίας εξασφαλίζει την προστασία του προϊόντος, καθώς κανένα επιβλαβές στοιχείο δεν έρχεται σε επαφή με το προϊόν ή τη συσκευασία την ώρα που συσκευάζεται.
Σχετικές σελίδες
Βιβλιογραφία
- "Μελέτη της επίδρασης των διεργασιών παστερίωσης και αποπίκρανσης στις φυσικοχημικές παραμέτρους χυμού πορτοκαλιού Navel και διερεύνηση της ενζυμικής αποπίκρανσης του", διπλωματική εργασία της Σαριδάκη Αγγελική, Εθνικό Μετσόβειο Πολυτεχνείο, Σχολή Χημικών Μηχανικών, Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών, Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων, Αθήνα 2013
