DE69005457T2 - Verfahren zur herstellung eines frucht- oder gemüsesaftkonzentrates. - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines frucht- oder gemüsesaftkonzentrates.Info
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Description
- Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung eines klaren und stabilen Frucht- oder Gemüsesaftkonzentrates umfaßt Zerkleinern von Früchten oder Gemüsen in einer Frucht- oder Gemüse-Zerkleinerungsvorrichtung unter Zugabe von Enzymen, Erhitzen der gebildeten Maische, Rühren der erhitzten Maische, Pressen der erhitzten Maische, Zentrifugation der flüssigen Phase aus der Presse, Gewinnung von Aromakomponenten durch Destillation des Überstands aus der Zentrifugation und Behandlung des entaromatisierten Überstands aus der Zentrifugation zum abschließenden Abbau von Stärke und Pektin in einem Haltetank.
- Ein Verfahren dieser Art, das die neueste Technologie im Hinblick auf fortgeschrittene Fruchtverarbeitung darstellt, ist beschrieben in einer Broschüre, die veröffentlicht ist von Novo Nordisk Ferment (Switzerland) Ltd., Neumatt, CH-4243 Dittingen, "Advanced Fruit Processing AFP-Technology Biotechnology for low costs in Apple Processing".
- Aus dieser Broschüre wird deutlich, daß das bekannte Verfahren die Verwendung einer Ultrafiltrationsanlage umfaßt. Es ist somit als eine conditio sine qua non angesehen worden, die Ultrafiltration durchzuführen, um ein befriedigendes Konzentrat zu erhalten, nämlich um die löslichen Proteine und andere Trübung erzeugende Substanzen im Konzentrat loszuwerden. Die Ultrafiltrationsausrustung ist eines der kostspieligsten Ausrüstungsstücke in der gesamten Fruchtverarbeitungsanlage und es wäre höchst wünschenswert, dieses kostspielige Ausrüstungsstück durch ein preiswerteres Ausrüstungsstück ersetzen zu können.
- Das Ziel des Verfahrens gemäß der Erfindung ist somit die Bereitstellung eines Verfahrens, das eine Ausrüstung verwendet, die preiswerter ist als die Ausrüstung, die bisher als notwendig erachtet worden ist, um ein befriedigendes Konzentrat herzustellen.
- Gemäß der Erfindung ist nunmehr überraschenderweise festgestellt worden, daß es möglich ist, die kostspielige Ultrafiltrationsausrüstung durch eine gewöhnliche kostengünstige Filtrationsausrüstung ohne irgendeinen Qualitätsverlust des Konzentrats zu ersetzen, wenn die erhitzte Maische belüftet wird. Eine gewöhnliche kostengünstige Filtrationsausrüstung oder ein gewöhnlicher Filter wird später in dieser Beschreibung definiert.
- Die löslichen Proteine müssen aus dem Saft entfernt werden, um ein stabiles Konzentrat herzustellen, und die Fachleute auf diesem Gebiet haben bisher eine Ultrafiltrationsausrüstung oder irgendeine andere Filtrationsausrüstung mit Molekularsiebwirkung als eine conditio sine qua non zur Entfernung der löslichen Proteine aus dem Saft angesehen.
- Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Frucht- oder Gemüsekonzentrats umfaßt somit Zerkleinern der Früchte oder Gemüse in einer Frucht- oder Gemüse-Zerkleinerungsvorrichtung unter Zugabe von Enzymen, Erhitzen der gebildeten Maische, Rühren der erhitzten Maische, Pressen der erhitzten Maische, Zentrifugation der flüssigen Phase aus der Presse, Gewinnung von Aromakomponenten durch Destillation des Überstands aus der Zentrifugation und Behandlung des entaromatisierten Überstands aus der Zentrifugation zum abschließenden Abbau von Stärke und Pektin in einem Haltetank, und das Verfahren gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die erhitzte Maische belüftet wird und daß der behandelte entaromatisierte Überstand aus der Zentrifugation über einen gewöhnlichen Filter filtriert wird, wonach das Filtrat konzentriert wird.
- Ein gewöhnlicher Filter, wie unten definiert, ist viel preiswerter als eine Ultrafiltrationsausrüstung und somit erfüllt das Verfahren gemäß der Erfindung den Zweck der Erfindung.
- In WO 88/06005 (aus Gründen der Kürze im folgenden als die Bucher-Entgegenhaltung identifiziert) ist ein Verfahren zur Extraktion von Saft aus Früchten beschrieben. Das Bucher-Verfahren umfaßt Zerkleinern von Früchten und Enzymbehandlung und diese Schritte sind auch im Verfahren gemäß der Erfindung eingeschlossen. Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt jedoch die weiteren Schritte Erhitzen, Rühren unter Belüftung, Pressen und Zentrifugation, Entaromatisierung, Stärke- und Pektin-Abbau des entaromatisierten Überstands und Filtration des behandelten Überstands mittels eines gewöhnlichen Filters. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist so ein sehr viel spezialisierteres Verfahren als das Bucher-Verfahren (das auch eine Filtration mittels eines gewöhnlichen Filters und einer Membranfiltration umfaßt), und das Verfahren nach dem Stand der Technik, das dem Verfahren gemäß der Erfindung am nächsten kommt und im Hinblick auf welches der erfinderische Schritt beurteilt werden sollten, ist die zuvor angegebene Broschüre, die von Novo Nordisk Ferment (Switzerland) Ltd. veröffentlicht ist.
- US 4,275,648 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von trüben Fruchtsäften, typischerweise Orangensäften. Diese Säfte sind keine klaren Säfte wie die Säfte, die mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt werden. Herstellung von klaren Fruchtsäften und trüben Fruchtsäften sind zwei ziemlich unterschiedliche Technologiebereiche. Auch erscheint der sehr wichtige Belüftungsschritt, der gemäß der Erfindung durchgeführt wird, nicht in diesem Verfahren nach dem Stand der Technik.
- Das Frucht- oder Gemüsesaftkonzentrat, das mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt wird, kann jeder Frucht- oder Gemüsesaft sein, der klar sein sall, z.B. ein Saft, der aus Äpfeln, Beeren, Trauben, Birnen, Zitronen, Ananas, tropischen Früchten, schwarzen oder roten Johannisbeeren, Sellerie oder Zwiebel gewonnen wird.
- Die Enzyme, die zur Frucht- oder Gemüse-Zerkleinerungsvorrichtung zugegeben werden, sind üblicherweise Zellwand-abbauende Enzyme, Cellulasen, Hemicellulasen, Pektinasen und/oder Proteinasen.
- Die Maische wird üblicherweise auf eine Temperatur von etwa 10-60ºC erhitzt, bei Äpfeln vorzugsweise auf etwa 25ºC, um die enzymatische Reaktion zu beschleunigen.
- Das Rühren der erhitzten Maische wird üblicherweise für etwa 2 Stunden durchgeführt, um vollständige enzymatische Reaktion zu gewährleisten.
- Die Behandlung des entaromatisierten Überstands aus der Zentrifugation zum abschließenden Abbau von Stärke und Pectin wird üblicherweise für etwa 30 Minuten durchgeführt.
- In dieser Beschreibung mit Ansprüchen soll unter dem Ausdruck "ein gewöhnlicher Filter" jeder industriell verwendbare Filter ohne Molekularsiebwirkung verstanden werden, z.B. ein diskontinuierlicher oder ein kontinuierlicher Vakuumfilter (z.B. ein Trommelfilter) oder ein diskontinuierlicher oder ein kontinuierlicher Druckfilter (z.B. ein Rahmenfilter). Für weitere Beispiele von gewöhnlichen Filtern kann Bezug genommen werden auf Perry Chemical Engineers Handbook, 5. Ausgabe, Seite 19-57 bis 19-87.
- Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der gewöhnliche Filter ein Trommelfilter ist. Dieser Filter ist preisgünstig und er kann kontinuierlich betrieben werden.
- Das Frucht- oder Gemüsesaftkonzentrat, das gemäß der Erfindung hergestellt wird, kann in einen Frucht- oder Gemüsesaft zum menschlichen Verzehr durch Verdünnung mit Wasser und Zugabe von Aromakonzentrat überführt werden.
- Um den technischen Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung zu veranschaulichen, kann Bezug genommen werden auf die Tatsache, daß ein typischer Trommelfilter mittlere Kosten von ungefähr nur 60 % einer entsprechenden Ultrafiltrationseinheit mit derselben Kapazität besitzt.
- Auch wird Bezug genommen aur die folgenden Beispiele, die das Verfahren gemäß der Erfindung im Vergleich mit den Verfahren nach dem Stand der Technik veranschaulichen.
- 220 kg industrielle Saftäpfel (Gemisch verschiedener Apfelsorten) wurden für 48 Stunden in einem Raum mit einer Raumtemperatur von 23ºC gelagert. Danach wurden die Äpfel in einer Zerkleinerungsvorrichtung Bucher Central 2 (6 mm-Messer) zerkleinert. Aus der resultierenden Maische wurden genau 200 kg entnommen und in einen Tank überführt, der mit einem MIG-Rührer und einer Belüftungseinrichtung ausgerüstet ist. 140 g AFP- Enzym (erhältlich von Novo Nordisk Ferment (Switzerland) Ltd., CH-4243 Dittingen) mit einer pektinolytischen Aktivität von 10.500 PEG-Einheiten/g wurden zur Maische zugegeben. Die Maische wurde im Tank für 2 Stunden unter Rühren und Belüftung (ungefähr 200 l Normalluft pro Minute) gehalten. Danach wurde die Maische in einer Presse Bucher HP für 1 Stunde gepreßt. 182 l Saft wurden erhalten, die ungefähr 15 % unlösliche Feststoffe enthielten. Zum resultierenden Saft wurden 30 ml eines Entpektinisierungsenzyms (Pectinex 3XL, 14.650 PEG- Einheiten/g) zur vollständigen Entpektinisierungs zugegeben, die nach ungefähr 30 Minuten erreicht wurde. Die Definition der pektinolytischen Einheit PEG ist zu ersehen aus der Broschüre "Viscosimetric Polygalacturonase Determination", erhältlich von Novo Nordisk Ferment (Switzerland) Ltd., CH-4243 Dittingen.
- Das Saftvolumen wurde in zwei Chargen aufgetrennt, wobei jede Charge ein Volumen von 91 l aufwies. Eine Charge wurde mit Hilfe einer Ultrafiltrationsmembran ABCOR (Röhrenmembran, 1 Inch im Durchmesser, Schnittwert 18.000 Daltons) ultrafiltriert. Eine 2 l-Probe des Permeats wurde in einem Laboratoriums-Rotationsvakuumkonzentrator auf 72 Brix konzentriert. Das resultierende Könzentrat besaß eine Lichtextinktion van 0,092 bei 720 nm.
- Die andere Charge wurde mit Hilfe eines Kieselgur-Filters filtriert. Wieder wurde eine 2 l-Probe des Filtrats wie bei der ersten Charge konzentriert. Das resultierende Konzentrat besaß eine Lichtdurchläßigkeit von 0,096 bei 720 nm. Beide Konzentrate wurden bei Raumtemperatur für 3 Monate ohne irgendeine signifikante Änderung in der Lichtextinktion gelagert.
- 20 Tonnen industrielle Saftäpfel (Gemisch verschiedener Apfelsorten) wurden mit Hilfe einer Zerkleinerungsvorrichtung Bucher Central (6 mm-Messer), zu der 14 l AFP-Enzym derselben Art, wie in Beispiel 1 verwendet, kontinuierlich mit Hilfe einer Dosierungspumpe zudosiert wurden, zerkleinert. Die resultierende Maische wurde mit Hilfe eines wasserbeheizten röhrenförmigen Maischeerhitzers auf 25ºC erhitzt und in einen Enzymreaktionstank gepumpt, der mit einem Rührer und einer Belüftungseinrichtung ausgerüstet war. Die Maische wurde dort für 2 Stunden unter Rühren und Belüftung (800 l Luft mit Normaltemperatur und -druck pro Tonne Maische und Minute) gehalten. Danach wurde die Maische in einer Presse Bucher HP 5000 gepreßt. Der resultierende Saft wurde über ein Rüttelsieb gesiebt und mittels einer Zentrifuge Westfalia SA 100 zentrifugiert. Der zentrifugierte Saft wurde durch eine Aromagewinnungsanlage hindurchgeleitet (Auslaßtemperatur 50ºC). Der entaromatisierte Saft wurde mit 30 g eines Entpektinisierungsenzyms (Pectinex 3XL) für vollständigen Pektinabbau behandelt, der nach ungefähr 40 Minuten erreicht wurde. Der vollständig entpektinisierte Saft wurde mittels einer Ultrafiltrationseinheit ABCOR (Röhrenmembranen, Durchmesser 0,5 Inch, Schnittwert 18.000 Daltons) ultrafiltriert. Das Permeat wurde auf 72º Brix konzentriert. Das so hergestellte Konzentrat besaß eine Lichtextinktion von 0,068 bei 720 nm.
- Eine zweite Charge von 20 Tonnen Äpfeln wurde in genau derselben Art und Weise wie die erste Charge behandelt. Der vollständig entpektinisierte Saft wurde jedoch in diesem Fall nicht durch eine Ultrafiltrationseinheit hindurchgegeben, sondern mit Hilfe eines Vakuumrotationsfilters filtriert. Das resultierende Filtrat wurde zu einem Konzentrat mit 72º Brix konzentriert. Dieses Konzentrat besaß eine Lichtextinktion von 0,064 bei 720 nm.
- Proben beider Konzentrate wurden bei Raumtemperatur für 3 Monate ohne signifikante Veränderungen in der Lichtextinktion gelagert.
- Die vorstehenden Beispiele beweisen deutlich, daß die Erfindung den beanspruchten Zweck erfüllt.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines klaren und stabilen
Fruchtoder Gemüsesaftkonzentrats, welches Zerkleinern von Früchten
oder Gemüsen in einer Frucht- oder Gemüse-
Zerkleinerungsvorrichtung unter Zugabe von Enzymen, Erhitzen
der gebildeten Maische, Rühren der erhitzten Maische, Pressen
der erhitzten Maische, Zentrifugation der flüssigen Phase aus
der Presse, Gewinnung von Aromakomponenten durch Destillation
des Überstands aus der Zentrifugation und Behandlung des
entaromatisierten Überstands aus der Zentrifugation zum
abschließenden Abbau von Stärke und Pektin in einem Haltetank
umfaßt, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die erhitzte
Maische belüftet wird und daß der behandelte entaromatisierte
Überstand aus der Zentrifugation über einen industriell
verwendbaren Filter ohne Molekularsiebwirkung filtriert wird,
wonach das Filtrat konzentriert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der industriell
verwendbare Filter ohne Molekularsiebwirkung ein Trommelfilter
ist.
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