DE4122634A1 - Verfahren zur gewinnung von naturtrueben frucht- und gemuesesaeften - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von naturtrüben Frucht- und Gemüsesäften, wobei eine aus zerkleinerten Früchten gewonnene Maische in einer Vollman­ tel-Schneckenzentrifuge in Fruchtfleischteile und Saft aufgetrennt wird.

Die Gewinnung von Fruchtsaft wird heute noch meist mit der konventionellen Methode des Pressens durchgeführt. Auch andere Verfahren der Entsaftung von Früchten werden viel­ fach diskutiert, konnten sich jedoch bisher in der Praxis nicht durchsetzen.

Auf dem Gebiet des Pressens ist eine intensive Entwicklung festzustellen. Hervorgerufen durch das Bestreben der Indu­ strie nach Rationalisierung der Produktionsvorgänge, konn­ ten auf dem Markt ständig neue Systeme eingeführt werden. Im Zentrum des Interesses steht nach wie vor die vollkon­ tinuierliche Saftgewinnung.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, den Preßvorgang theore­ tisch und rechnerisch zu erfassen, jedoch werden die heu­ tigen Obstpressen aufgrund von empirischen Erfahrungswer­ ten gebaut. Während man früher dem angewandten Preßdruck eine entscheidende Rolle zuschrieb, zeigen zahlreiche Un­ tersuchungen, daß der Zerkleinerungsgrad, die Schichtdicke und die Geschwindigkeit der Druckzunahme die Saftausbeute entscheidend beeinflussen. Hinzu kommt, daß die einzelnen Obstarten sich beim Pressen völlig anders verhalten, so daß man z. B. für Äpfel andere Preßsysteme benötigt als für Trauben.

Im Laufe der Jahrzehnte sind aufgrund von Beobachtungen für die einzelnen Fruchtsorten spezielle Verfahrensschrit­ te zum Keltern entwickelt worden. Die Verarbeitung von Obst und Gemüse zu Säften beginnt nach dem Lagern, Waschen und Sortieren der Früchte mit dem Zerkleinerungsprozeß. Die dabei erhaltene in einem Vorratsbehälter aufgefangene und gelagerte Maische wird dann meist durch Pumpen in Pressen unterschiedlicher Konstruktionen gefördert. Lange Zeit dominierten hier die Packpressen und altbekannten Korbpressen. Sie waren zwar betriebssicher, verarbeiteten auch schwerpreßbares Obst, erforderten aber einen hohen Personalaufwand. Aus diesem Grunde werden sie heute nicht mehr eingesetzt.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die bei diesen Pressen ablaufenden Vorgänge zu automatisieren. Bedeutung erlang­ ten die Gunkel-Schenk-Presse, die Lambert-Presse und die ZAC-Presse.

In der Folgezeit versuchte man, die nach dem Prinzip der Packpressen arbeitenden Systeme durch eine sogenannte Ho­ rizontalautomatik zu ersetzen. Diese haben entweder einen gelochten oder geschlossenen Preßzylinder, in dem sich ein beweglicher Preßboden bewegen läßt. Sie gestatten gegen­ über den Korbpressen einen rascheren Saftablauf, da sie einen längeren und infolgedessen engeren Korbzylinder ha­ ben. Auch besteht bei ihnen die Möglichkeit, durch Drehen des Zylinders ein nochmaliges Vorentsaften der Maische in der Presse durchzuführen und mittels eines Kettensystems schließlich die zusammengepreßte Maische durch Zurückzie­ hen der Böden, d. h. ohne Öffnen der Kelter, aufzulockern. Infolgedessen erfordern sie weniger Handarbeit als die früher üblichen Korbpressen.

Ist die Maische aus dem Vorratsbehälter eingefüllt und eine Pressung erfolgt, so wird der bewegliche Preßboden zurückgezogen, wobei der Tresterkuchen aufgelockert wird. Es erfolgen nun weitere Preßstöße in der gleichen Weise; normalerweise preßt man 4 mal ab. Der Druck auf die Mai­ sche kann bei Horizontalkeltern nicht nur in der Weise er­ zeugt werden, daß man im Preßkorb einen oder zwei Böden verschiebt, sondern auch so, daß man im Preßkorb axial ei­ nen aufpumpbaren Gummibalg anordnet, der die Maische auf dem kürzesten Weg mit verhältnismäßig geringem Druck gegen die Mantelfläche drückt; dabei wird die Maische nicht zu einem immer kleineren und dichteren Kuchen zusammenge­ preßt, sondern in dünner Tresterschicht an die geschlitzte Wand des Preßkorbes gedrückt und auf diesem Wege ausgewei­ tet. Die Folge ist ein sehr guter Saftablauf. Das Prinzip dieser pneumatischen Horizontalpresse erfährt in der soge­ nannten Tankpresse eine Abwandlung: Bei diesem System wird die Maische in einen liegenden geschlossenen Preßzylinder gefördert, dessen oberer Teil durch eine dehnbare Gummi­ wand flüssigkeitsdicht vom unteren Teil getrennt ist. Durch Einleiten von Druckluft zwischen Tankoberteil und Gummiwand wird auf die Maische Druck ausgeübt, wodurch es zum Saftablauf durch ein Drainagesystem in der unteren "Tankhälfte" kommt. Obwohl die Einzelschritte des Kelter­ vorganges voll automatisiert wurden, arbeiten die bisher beschriebenen Preßsysteme chargenweise. Den Technologen und Kaufmann interessiert aber eine vollkontinuierliche Verarbeitung von Kernobst.

Zu den einfachsten vollkontinuierlichen Pressen gehören die Schneckenpressen. Für die Gewinnung von Saft werden Schneckenpressen nur in geringem Umfang eingesetzt; für die Erzeugung von Fruchtwein und Obstbranntwein haben sie aber vor allen Dingen in Frankreich Bedeutung.

Zu einem völlig anderen, aber auch automatisch arbeitenden Pressentyp gehören die Bandpressen. Bei ihnen wird das auszupressende Gut mit Hilfe von zwei endlosen Bändern in einen sich stetig verengenden Spalt eingezogen. Die Ent­ saftung erfolgt bei den neu entwickelten Typen zwischen zwei Filterbändern. Diese bestehen aus starken Polyester­ garnen und sind mit Metalldrähten verstärkt. Die Filter­ bänder dienen als Transport- und Entsaftungselemente.

Die Maische wird zunächst kontinuierlich auf ein Band auf­ gegeben und gleichmäßig verteilt. Nach Passieren einer Seihzone wird sie in einer keilförmigen Druckzone vorent­ saftet und gelangt dann mit den Bändern in ein Walzensy­ stem, wo die Endpressung erfolgt. Mit den Walzen werden die Bänder mehrfach umgelenkt. Sie sind zum Teil mit einem Siebmantel versehen, durch den der Saftablauf erfolgt. Die Trester werden durch Schaber von den Bändern abgenommen.

In industriellen Großbetrieben ist man zur besseren Aus­ nutzung von Kelteranlagen dazu übergegangen, Maische von weichen Früchten mit geringem Pektingehalt vorzuentsaften. Zu diesem Zweck läßt man die gemahlenen Früchte eine Zeit­ lang liegen. Während des 2- bis 3-stündigen Stehens der Maische findet ein Abbau von makromolekularen Stoffen der Beeren durch fruchteigene Enzyme statt. Bekanntlich ist das Fruchtwasser an diese Stoffe gebunden; nach dem Abbau kann dann der Most schneller von den Festbestandteilen ge­ trennt werden. Zur Vorentsaftung sind eine Reihe von Sy­ stemen entwickelt worden. Die einzelnen Konstruktionen sind recht unterschiedlich; im Prinzip haben sie mehr oder weniger schräg gestellte siebartige Böden oder Wände, die es erlauben, ca. 30 bis 50% des Fruchtsaftes vor dem ei­ gentlichen Preßvorgang in kürzester Zeit ablaufen zu las­ sen. Nach der Vorentsaftung wird die Maische, die nun be­ reits ein erheblich verkleinertes Volumen hat, in die Presse gefördert.

Allen Kelterverfahren ist gemeinsam, daß sie mehr oder we­ niger lange dauern. Zwischen Zerkleinerung der Frucht und der Haltbarmachung des Preßmostes verstreichen unter den heutigen Bedingungen Zeiträume, die minimal zwischen einer und mehreren Stunden liegen. Während dieser Zeit kommt es in der Maische vor allen Dingen zu enzymatischen Umsetzun­ gen und Veränderungen. Diese beruhen auf der Wirkung fruchteigener Enzyme, die in der intakten Frucht die Le­ bensvorgänge bewirken.

Bei geerntetem Obst und Gemüse handelt es sich um lebende Organe oder Organteile von Pflanzen, in denen der Stoff­ wechsel zunächst noch weitergeführt wird. Da die Nähr­ stoffzufuhr durch die Mutterpflanze aber unterbrochen ist, kommt es nach und nach zur Auszehrung. Diese ist mit dem Verlust von Inhaltsstoffen verbunden. Fehlt Sauerstoff, so bilden sich abnorme Atmungsendprodukte, und schließlich stirbt das Gewebe ab. In der intakten Frucht unterliegen die enzymatischen Umsetzungen einem Steuermechanismus, der fortfällt, wenn die Zellen der Frucht durch Zerkleine­ rungsvorgänge zerstört werden. Es kommt dann zu chaotisch ablaufenden enzymatischen Ab- und Umbaureaktionen, durch die sich Fruchtinhaltsstoffe verändern.

Enzyme oder Fermente sind von lebenden Zellen gebildete Stoffe, die wie anorganische Katalysatoren an sich langsam verlaufende chemische Reaktionen zu beschleunigen oder zu lenken vermögen. Aus diesem Grunde bezeichnet man sie auch als Biokatalysatoren. Sie bestehen aus Eiweißkomponenten und können kolloidal in Lösung gehen. Im Körperhaushalt der Pflanzen und Tiere spielen sie eine große Rolle beim Aufbau, Umbau und Abbau von Substanzen und bei der Verwer­ tung von Nährstoffen. In der lebenden Zelle werden eine große Anzahl verschiedenartiger Enzyme gebildet, da jedes nur ganz bestimmte Reaktionen durchführen kann. Eine klei­ ne Menge eines Enzymes kann relativ große Mengen des von ihm angegriffenen Stoffes, dem sogenannten Substrat, um­ setzen, ohne selbst verändert zu werden. Wegen ihrer Ei­ weißnatur werden Enzyme durch Wärmeeinwirkung geschädigt. Die vollständige Denaturierung der Eiweißkomponente führt zur Inaktivierung, die bereits bei 50°C beginnen kann. Für einzelne Stoffklassen, oft sogar für die einzelnen Vertreter, gibt es besondere Enzyme. Selbst die einzelnen Stufen des Abbaues oder Aufbaues komplizierter Naturstoffe fallen ganz bestimmten Enzymen zu, so daß der Gesamtvor­ gang ein Ineinandergreifen verschiedener Enzymreaktionen ist.

Zu den fruchteigenen Enzymen, die bei der Lagerung und Verarbeitung von Obst und Gemüse eine wesentliche Rolle spielen, gehören die, die Pektinstoffe abbauen und die Po­ lyphenole oxidieren. Beide Enzymgruppen bewirken sichtbare Veränderungen der Frucht oder der Maische. Als sichtbarer Nachweis der Wirkung von fruchteigenen pektolytischen En­ zymen dient das Weich- und Mürbewerden von Kernobst bei der Lagerung. Das Weichwerden beruht auf dem Abbau von wasserunlöslichem Protopektin durch fruchteigene Enzyme zu wasserlöslichem Pektin. Pektinstoffe finden sich in allen höheren Pflanzen, und zwar vor allem in der primären Zell­ wand und der Mittellamelle. Sie halten als Kittsubstanz die Zellen zusammen und tragen zur Festigkeit des Gewebes bei. Durch fruchteigene Enzyme kann das Protopektin in lösliches Pektin übergeführt werden. Infolge dieser Reak­ tion wird das Gewebe gelockert, und die Frucht wird weich. Das wasserlöslich gewordene Pektin kann, unterstützt durch den pH-Wert, mit dem Zucker reagieren und gelartige Ver­ bindungen bilden. Dadurch wird die Preßarbeit erschwert und die Saftausbeute beim Keltern vermindert. Der Pektin­ abbau ist normalerweise aber nicht mit der Spaltung des Protopektins beendet, auch das dabei gebildete wasserlös­ liche Pektin wird durch fruchteigene Enzyme weiter abge­ baut. Diesen Umstand kann man sich nun wieder technolo­ gisch zunutze machen, indem man nicht nur Kernobstmaische, sondern auch die von Beeren- und Steinobst vor dem Abpres­ sen mehrere Stunden stehen läßt. Dadurch wird die Maische wieder preßfähig, und man erhält Moste mit niedrigerer Viskosität, in denen das Pektin weitgehend abgebaut ist. Wesentlicher Baustein der Pektinstoffe ist die D-Galaktu­ ronsäure, die α(1 → 4) glykosidisch zu einer Polyuronid­ hauptkette verknüpft ist. Zwei Drittel der Carboxylgruppen sind mit Methylalkohol verestert. Die Hauptkette kann Sei­ tenketten tragen. Neben Cellulose bilden die Pektinstoffe die Hauptkomponenten der primären Zellwand. Sie sind ver­ antwortlich für die Textur von Obst und Gemüse und bilden die sogenannte Mittellamelle, wie bereits ausgeführt wur­ de. Die die Zellwände bildenden und verkittenden polymeren Substanzen lassen sich zum großen Teil durch Enzyme in die Bausteine oder niedermolekulare Bruchstücke spalten. Da­ durch zerfällt das Fruchtgefüge in eine Flüssigkeit, in der die Fruchtinhaltsstoffe gelöst und die unlöslichen An­ teile suspendiert sind.

Bekanntlich führt eine Oxidation durch Luftsauerstoff zur Bräunung von Fruchtteilen oder -saft. Diese ist eine wei­ tere sichtbare Veränderung von Fruchtinhaltsstoffen. Sie werden durch fruchteigene Polyphenoloxydase, die in und unter den Schalen oder Häuten lokalisiert sind, hervorge­ rufen. Dabei werden Polyphenole in die chinoide Form über­ geführt, die kondensieren kann, wobei schließlich soge­ nannte rotbraune Phlobaphene entstehen, die unlöslich wer­ den können und Anlaß zu Trübungen und Depotbildung sind.

Unter dem Begriff Polyphenole versteht man ein breites Spektrum phenolischer Substanzen aus dem Pflanzenreich. Dabei handelt es sich im wesentlichen um Phenolcarbonsäu­ ren und deren Verbindungen und um Flavonoid-Abkömmlinge. Sie werden auch als Pflanzenphenole bezeichnet. Polyphe­ noloxidasen gelangen zu einem kleinen Teil in löslicher Form, zum weitaus größeren Teil aber an suspendierte Trub­ stoffe gebunden, in den Preßmost. Polyphenoloxidasen fin­ den sich in Pilzen, Gemüsen und Früchten. Für die Obstver­ arbeitung sind vor allem die Tyrosinase und Laccase von Bedeutung. Tyrosinase kommt in Äpfeln und gesunden Trauben vor und spielt deshalb im Getränkebereich eine Rolle. Sie liegt membrangebunden in den Zellen vor. Mit Ausnahme von Apfeln und Erdbeeren enthalten fast alle heimischen Früch­ te und Gemüsesorten Laccase. Weiter ist sie in einigen tropischen Früchten wie Kiwi und Banane enthalten (Ausnah­ me Ananas). Gesunde Trauben enthalten nur Tyrosinase und keine Laccase, wird jedoch botrytisfaules Lesegut verar­ beitet, so enthält der Preßmost dieses Enzym. Je nach Bo­ trytisstamm und Fäulnisgrad werden unterschiedliche Mengen mit unterschiedlicher Enzymaktivität produziert.

Die Laccase ist im Zellsaft löslich. Sie besitzt eine viel größere Oxidationsfähigkeit als die Tyrosinase und greift nicht nur die Monophenole und ortho-Diphenole, sondern auch die meta- und para-Diphenole sowie Diamine und Ascor­ binsäure an. Die Polyphenoloxidasen sind Sauerstoffüber­ träger, die den Sauerstoff z. B. auf die farblosen Phenol­ verbindungen übertragen. Diese werden zu gefärbten Chino­ nen aufoxidiert und anschließend durch weitere Dehydrie­ rungsreaktionen zu höhermolekularen Kondensationsprodukten mit verminderter Löslichkeit umgebaut. Durch weitere Oxi­ dationen und Kondensationsreaktionen werden die Moleküle vergrößert, so daß sie vom Saft abgetrennt werden können oder gar von selbst ausfallen. Die durch Enzymwirkung ge­ bildeten Chinone bilden durch rein chemische Kondensati­ onsreaktionen die dunkelgefärbten Produkte (Phlobaphene). Abhängig von äußeren Bedingungen wie Temperatur und Luft­ zutritt, pH-Wert und Gesamtsäure sowie Gehalt an Polyphe­ noloxidase laufen die Kondensationsreaktionen mit unter­ schiedlicher Geschwindigkeit ab. So verfärben sich Kernobst- und Traubenmaischen und die daraus hergestellten Säfte relativ rasch.

Die Ausführungen zeigen eindeutig, daß es mit den heute üblichen Keltermethoden nicht gelingen kann, Frucht- und Gemüsesäfte ohne enzymatische Veränderungen von Fruchtin­ haltsstoffen herzustellen. Der Zerkleinerungsprozeß führt zum teilweisen Fortfall des Steuermechanismus für die en­ zymatisch bedingten Stoffumsätze in der Zelle. Infolgedes­ sen kommt es zu chaotischen Ab- und Umbaureaktionen, die während der Lagerung oder Vorratshaltung, bei der Vorent­ saftung der Maische, während des Füllvorganges der Presse und während des Pressens selbst ablaufen. Die enzymati­ schen Reaktionen setzen sich auch im Most fort, da er nor­ malerweise nicht sofort erhitzt werden kann um die Enzyme zu inaktivieren und die Mikroorganismen abzutöten. Die Wärmebehandlung erfolgt üblicherweise in einem Plattenap­ parat, der zwar von Säften mit Feintrub durchströmt werden kann, aber eine Abtrennung von groben Trubteilchen, die beim Pressen zwangsläufig mit in den Most gelangen, erfor­ derlich macht. Infolgedessen müssen die Säfte vor der Er­ hitzung im Plattenapparat gesiebt und/oder separiert wer­ den, Bearbeitungsschritte, die auch wieder Zeit erfordern. Diese wird noch dadurch verlängert, daß vor und nach der Abtrennung grober Fruchtfleischteilchen Auffang- oder Puf­ fergefäße erforderlich sind.

In der DE-PS 9 60 512 ist auch bereits vorgeschlagen wor­ den, eine mit bereits abgetrenntem Saft verdünnte Maische in einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge in Feststoffe und Saft aufzutrennen. Wegen der vorbeschriebenen zeitlichen Abläufe der bisher bekannten Kelterverfahren kommt es in der Maische zu den genannten enzymatischen Umsetzungen und Veränderungen, die u. a. auch die Effektivität des zentri­ fugalen Trennvorganges in einer Vollmantel-Schneckenzen­ trifuge nachteilig beeinflußt. Aus diesem Grunde hat sich dieses Verfahren bisher nicht durchsetzen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte Verfahren so weiterzuentwickeln, daß unerwünschte enzyma­ tische Umsetzungen und Veränderungen während der Saftge­ winnung unterbleiben und die Effektivität der Vollmantel- Schneckenzentrifuge erhöht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Abtrennung von unlöslichen Fruchtfleischteilen mit der Vollmantel-Schnek­ kenzentrifuge zeitlich unmittelbar nach dem Zerkleinern der Früchte erfolgt und daß unmittelbar danach eine Inak­ tivierung fruchteigener pektolytischer Enzyme und Polyphe­ noloxidasen durch Erhitzung des aus der Vollmantel-Schnek­ kenzentrifuge ablaufenden Saftes erfolgt.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß eine Her­ stellung naturtrüber Säfte ohne enzymatische Veränderungen von Fruchtinhaltsstoffen möglich ist, indem man unter Ver­ zicht auf Auffang- und Puffergefäße sowie Pumpen Obst oder Gemüse unmittelbar nach einer geeigneten Zerkleinerung mit einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge von der Masse der un­ löslichen Anteile abtrennt und den erhaltenen Saft sofort einer Erhitzung zur Inaktivierung der Enzyme und Abtötung der Mikroorganismen unterzieht. Es ist also mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren möglich, einen naturbelassenen Frischsaft zu erzeugen. Durch die Kombination der drei Verfahrensschritte - Zerkleinerung, Feststoffabtrennung durch Vollmantel-Schneckenzentrifuge und Erhitzung - bean­ sprucht der Keltervorgang nur wenige Sekunden Zeit, so daß es praktisch zu keinen enzymatischen Ab- und Umbaureaktio­ nen kommt. Der aus der Vollmantel-Schneckenzentrifuge ab­ laufende Saft kann im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ohne vorherige Siebung und/oder Separierung im Erhitzer pasteurisiert werden.

Es hat sich weiter überraschenderweise gezeigt, daß eine Fein- und Feinstzerkleinerung der Früchte vor der Phasen­ trennung in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge nicht not­ wendig ist. Bei Obst und Gemüse mit harter Textur wie Ap­ fel und Karotten genügt eine Vermahlung zu einer "körni­ gen" Maische, dabei sollte die Korngröße im Schnitt 3 mm betragen. Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, daß ein gro­ ßer Teil der Zellen des Fruchtgewebes intakt bleibt und somit der Steuermechanismus für die enzymatischen Reakti­ onsabläufe erhalten bleibt. Die Entsaftung der Zellen er­ folgt dann erst in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge. Weiches Obst und Gemüse wie Trauben oder Tomaten brauchen vor dem zentrifugalen Trennvorgang mittels Vollmantel- Schneckenzentrifuge nur gequetscht zu werden. Zu diesem Zweck eignen sich die gebräuchlichen Glatt-, Riffel- oder Flügelwalzenmühlen. Früchte, deren Farbstoffe in der Scha­ le lokalisiert sind, müssen nach der Zerkleinerung erwärmt werden, damit die Zellen der Hülse für die Farbstoffe durchlässig werden.

Vollmantel-Schneckenzentrifugen bestehen aus einer mit ho­ her Drehzahl laufenden ungelochten Trommel, in der eine Austragschnecke mit einer Differenzdrehzahl rotiert. Zur Saftgewinnung wird die Maische unmittelbar nach der Zer­ kleinerung der Früchte durch ein zentrales Einlaufrohr in die Einlaufkammer der Schnecke eingeführt. Von dort werden die spezifisch schweren unlöslichen Bestandteile der Früchte an die Innenseite des Trommelmantels geschleudert und dort abgelagert, während die spezifisch leichte Flüs­ sigkeit darüber einen Ring bildet. Durch die mit unter­ schiedlicher Drehzahl rotierende Schnecke wird der abge­ schiedene Feststoff erfaßt und zum Austragsende transpor­ tiert. Der naturtrübe Saft wird durch eine Schälscheibe erfaßt und unter Druck abgeleitet. Trommel und Schnecke rotieren in gleicher Drehrichtung, jedoch mit unterschied­ licher Drehzahl.

Durch die richtige Kombination der drei Verfahrensschritte erhält man z. B. aus Äpfeln einen naturtrüben Saft, dessen Trubbestandteile im Gegensatz zu naturtrüben Säften, die durch Pressen gewonnen und gelblich-braun gefärbt sind, von praktisch rein weißer Farbe wie das Apfelfruchtfleisch sind. Dieser Befund zeigt, daß die Polyphenoloxidasen beim Keltern praktisch nicht zur Wirkung gekommen sind. Man kann die Sicherheit gegen Oxidationsreaktionen aber noch weiter erhöhen, indem man den gesamten Kelterprozeß unter Schutzgas in einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge in gas­ dichter Ausführung vornimmt.

Zur Entfernung der in den Früchten eingeschlossenen Gase und trotz der Schutzmaßnahmen doch aufgenommenen und gelö­ sten Gase können diese durch Entgasung unmittelbar nach Verlassen der Vollmantel-Schneckenzentrifuge und unmittel­ bar vor der Erhitzung oder beim Erhitzungsvorgang selbst kontinuierlich aus dem frisch gewonnenen Saft entfernt werden. Obwohl es bereits nur durch schnelles Zerkleinern, zentrifugales Trennen und Erhitzen gelingt, nicht oxidier­ te Säfte herzustellen, können die aufgeführten zusätzli­ chen Maßnahmen die Gefahr kleiner Oxidationsreaktionen weiter vermindern.

Es hat sich nun weiter überraschend herausgestellt, daß die Viskosität des Saftes für die Stabilität der Trübung eine absolut untergeordnete Rolle spielt; es kommt viel­ mehr darauf an, daß eine bestimmte Menge wasserlösliches Pektin vorhanden sein muß. Für die Viskosität eines Saftes spielt die Molekülgröße bzw. das Molekulargewicht der Pek­ tinstoffe die entscheidende Rolle, während deren Menge in dieser Hinsicht von untergeordneter Bedeutung ist. Für die Trubstabilität liegen die Verhältnisse dagegen umgekehrt: entscheidend für eine optimale Stabilität ist die Menge an wasserlöslichen Pektinstoffen und nicht deren Molekularge­ wicht. Diese umlagern durch elektrostatische Anziehungs­ kräfte den Feintrub des frisch gekelterten Saftes und sind somit Schutzkolloide. Infolge ihrer elektrostatisch gleichsinnigen Ladung stoßen sich die Feintrubpartikel ge­ genseitig ab und bilden so ein absolut stabiles Gefüge, in dem es zu keiner nennenswerten Sedimentation kommt.

Es wurde bereits ausgeführt, daß der enzymatische Abbau von wasserlöslichem Pektin nicht zur Zerlegung in dessen Bausteine - Galacturonsäure und Methylalkohol - führt. Normalerweise wird nur etwa 10% der Pektinstoffe zu den beiden Hauptbausteinen abgebaut, während der Rest in Form niedermolekularer Bruchstücke vorhanden bleibt. Diese bil­ den dann die für die Trubstabilität verantwortlichen Schutzkolloide.

Schließlich wurde auch überraschend gefunden, daß eine op­ timale Trubstabilität erreicht wird, wenn in den Früchten ca. 2 g/kg wasserlösliche Pektinstoffe bzw. deren Bruch­ stücke vorhanden sind. Nach Literaturangaben enthalten Ap­ fel ca. 8 g/kg Pektinstoffe. Diese liegen in der reifenden Frucht zunächst in wasserunlöslicher Form als Protopektin vor. Bei der Reife und vor allen Dingen bei der Lagerung nach der Ernte wird es durch fruchteigene Enzyme in was­ serlösliches Pektin und dessen Bruchstücke gespalten. Die­ ser Abbau hängt im wesentlichen von den Lagerbedingungen ab. Wartet man nun ab, bis ca. 2 g/kg wasserlösliches Pek­ tin vorliegt, so läßt sich aus diesen Äpfeln ein trubsta­ biler Saft mit optimalen Eigenschaften nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren herstellen.

Der Trubgehalt und die Partikelgröße des Trubes lassen sich auf vorteilhafte Weise durch Verwendung einer Teller­ zentrifuge einstellen die dem Erhitzer nachgeschaltet ist. Gegenüber Filtern sind Tellerzentrifugen in der Lage, aus dem natürlich trüben Fruchtsaft genau die Bestandteile herauszutrennen, die das spätere Aussehen und den Ge­ schmack beeinflussen können. Dabei verbleiben die ge­ wünschten Saftbestandteile im Produkt. Ein solches Verfah­ ren wird auch als Klassieren bezeichnet. Für die Trübung und ihre gleichmäßige Verteilung sind die aus dem Stoke′schen Gesetz bekannten physikalischen Parameter gül­ tig. Fruchtpartikel setzen sich demgemäß nur ab, wenn sie im Durchmesser groß genug sind, ein Unterschied zwischen Flüssigkeits- und Teilchendichte besteht, die Viskosität der Flüssigkeit nicht sehr hoch ist und die Erdbeschleuni­ gung für das schnelle Absetzen ausreicht. Diese Gesetzmä­ ßigkeit ist von Vorteil, wenn aus einem Stoffgemisch nur die Teilchen herausgetrennt werden sollen, die größer sind oder eine höhere Dichte haben als die Partikel, die in der Flüssigkeit verbleiben sollen. Mit Tellerzentrifugen kön­ nen deshalb die unerwünschten Trubpartikel durch eine ent­ sprechende Einstellung der Zentrifuge aus den Säften ent­ fernt werden.

Das mit der Tellerzentrifuge erzielte Ergebnis kann noch dadurch verbessert werden, daß der Trub zuvor einem Hoch­ druck-Homogenisator zugeführt wird, der eine bessere Ver­ teilung der Trubpartikel bewirkt.

Aus naturtrüben Fruchtsäften lassen sich durch entspre­ chende keltertechnische Maßnahmen auch klare herstellen. Das ist auch der Fall bei Erzeugnissen, die nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden. Zu diesem Zweck werden die naturbelassenen Frischsäfte mit pektoly­ tischen Enzympräparaten behandelt. Dabei kommt es zum Ab­ bau der wasserlöslichen Pektinstoffe bzw. deren Bruchstük­ ke und damit der Schutzkolloide. Dadurch entfällt deren stabilisierende Wirkung, und die Trubstoffe können sedi­ mentieren.

Die für den Pektinabbau nötigen Enzympräparate kann man aus Mikroorganismen gewinnen, da diese vielfach Enzymsy­ steme enthalten, die die gleichen Wirkungen wie die fruchteigenen entfalten. Mikroorganismen werden in zuneh­ mendem Maße die Hauptquelle für industriell hergestellte Enzympräparate. Wegen der hohen Wachstumsrate ist das Po­ tential für die Enzymherstellung faktisch unbegrenzt. Die Gewinnung geht in der Weise vor sich, daß man die Enzyme nach Zerstörung der Zellen von ausgewählten und speziell kultivierten Mikroorganismen aus dem Kulturmedium extra­ hiert. Aus dem wäßrigen Rohextrakt werden die Proteine einschließlich der gewünschten Enzyme ausgefällt. Das Prä­ zipitat wird wieder aufgelöst und nochmals gefällt, womit eine gewisse Reinigung verbunden ist. Der Niederschlag kann dann abfiltriert oder zentrifugiert und evtl. sogar getrocknet werden. Zum Teil werden die Präparate auch auf feste Trägersubstanz aufgezogen. Als Träger dienen heute im allgemeinen Zuckerstoffe. Es ist aber auch möglich, die ausgefällten Enzymgemische nach Auflösen in Wasser in flüssiger Form in den Handel zu bringen.

Aus der geschilderten Methode der Enzymgewinnung geht nun aber hervor, daß die zur Behandlung von Lebensmitteln an­ gebotenen Produkte keinesfalls hochgereinigte Enzyme sind. Aus diesem Grunde spricht man besser nicht von Enzymen, sondern von Enzympräparaten.

Nach der Enzymbehandlung können die Säfte in der üblichen Weise durch Flockungsmittel weiter "vorgeklärt" werden. Dazu eignet sich die sogenannte "Gelatine-Kieselsol-Schö­ nung". Anschließend werden die Erzeugnisse durch Anschwemm-, Schichten- oder Cross-Flow-Membranfiltration vollständig geklärt. Im Gegensatz zu den konventionell hergestellten klaren Säften enthalten die nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren gewonnenen aber keine oxidierten Fruchtinhaltsstoffe und sind somit in höherem Maße natur­ belassen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Frucht­ säfte gewinnen, die praktisch keine Veränderungen durch fruchteigene Enzyme erfahren haben. Dadurch kommt man zu naturtrüben Produkten mit optimaler Trubstabilität und ohne oxidierte Fruchtinhaltsstoffe. Diese lassen sich durch keltertechnische Maßnahmen zu klaren weiterverarbei­ ten, in denen Inhaltsstoffe in der Form vorliegen, wie sie in den Früchten vorkommen, also nicht oxidiert sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.

Das zur Verarbeitung angelieferte Kernobst wird in loser Schüttung in Silos 1 gelagert und vor dem Zerkleinern in einem Schwemmkanal 2 gründlich gewaschen. Anschließend wird das Obst mittels einer Obstmühle 3 zerkleinert und die so erzeugte Maische über eine geschlossene Leitung 4 unter Zuführung von Zitronensäure über Leitung 5 einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge 6 zugeführt, in der eine Trennung der Maische in Fruchtfleischanteile und Saft er­ folgt. Der Saft wird in einen Erhitzer 7 geleitet zur In­ aktivierung der fruchteigenen Enzyme und Polyphenoloxida­ sen. In einem nachfolgenden Hochdruck-Homogenisator 8 wer­ den die in dem Saft vorhandenen Feststoffpartikel disper­ giert und anschließend der Trubgehalt des Saftes und die Partikelgröße des Trubes mittels einer Tellerzentrifuge 9 auf die gewünschten Werte eingestellt. Danach kann der Saft eingelagert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Gewinnung von naturtrüben Frucht- und Ge­ müsesäften, wobei eine aus zerkleinerten Früchten gewonne­ ne Maische in einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge in Fruchtfleischteile und Saft aufgetrennt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtrennung von unlöslichen Frucht­ fleischteilen mit der Vollmantel-Schneckenzentrifuge zeit­ lich unmittelbar nach dem Zerkleinern der Früchte erfolgt und daß unmittelbar danach eine Inaktivierung fruchteige­ ner pektolytischer Enzyme und Polyphenoloxidasen durch Er­ hitzung des aus der Vollmantel-Schneckenzentrifuge ablau­ fenden Saftes erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Früchte vor dem Entsaften mit der Vollmantel-Schnek­ kenzentrifuge zu einer "körnigen" Maische vermahlen wer­ den, deren Korngröße max. 5 mm beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Maische 3 mm beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtrennung der unlöslichen Frucht­ fleischteile in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge unter Schutzgas erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Abtrennung der unlöslichen Fruchtfleischteile in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge und der Erhitzung oder während der Erhitzung des Saftes eine kontinuierliche Entgasung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vornehmlich Früchte mit einem Gehalt an wasserlöslichen Pektinstoffen von ca. 2 g/kg zur Erzeugung einer optimalen Trubstabilität verarbeitet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Trubgehalt und die Partikelgröße des Trubes nach der Erhitzung mittels einer Tellerzentrifuge auf den gewünschten Wert eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Tellerzentrifuge eine selbstentleerende Zentrifuge verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tellerzentrifuge ein Homogenisator vorge­ schaltet ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die naturtrüben Frucht- und Gemüsesäf­ te durch Enzymbehandlung und keltertechnische Maßnahmen wie Schönung und Filtration zur Erzeugung klarer nicht oxidierter Produkte geklärt werden.