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    公开号:WO1988002223A1
    申请号:PCT/CH1987/000124
    申请日:1987-09-28
    公开日:1988-04-07
    发明作者:Walter Gresch
    申请人:Bucher-Guyer Ag Maschinenfabrik；
    IPC主号:A23N1-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren zur Behandlung von Früchten und Gemüsen, insbesondere zur Saftgewinnung
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Früchten und Gemüsen, insbesondere zur Saftgewinnung, mit Einrichtungen zur Aufbereitung und Verflüssigung des Rohmaterials und anschliessender Filtration.
    [0003] Durch die japanische Patentschrift Nr. 59-35580 ist es bekannt, die in einem Behälter befindliche Maische durch enzymatischen Zellaufschluss zu behandeln. Die zerklei¬ nerten Früchte werden zusa men mit den hinzugefügten En¬ zymen, z.B. Cellulase, Pektinase, mit Hilfe eines Rühr¬ werks vermischt und durch den enzymatischen Zellaufschluss verflüssigt. Das dadurch erhaltene Flüssigkeitsgemisch durchläuft eine Passier-Maschine und wird an eine Steri¬ lisiereinrichtung zur Deaktivierung der Enzyme weiterge¬ leitet. Danach wird der Rohsaft einer Ultrafiltrations¬ einrichtung zugeführt und geklärt.
    [0004] Der Verbrauch von Enzymen für die Verflüssigung durch enzymatischen Zellaufschluss ist bei diesem bekannten Verfahren relativ hoch, weil das Volumen des zu behan¬ delnden Flüssigkeitsgemisches am Anfang des Prozesses sehr gross ist. Dies bedeutet hohe Betriebskosten für die Durchführung des Verfahrens. Ausserdem sind noch qua¬ litative Verbesserungen wünschenswert.
    [0005] Daneben besteht auch die Möglichkeit, die Verflüssigung des Rohmaterials durch physikalischen Zellaufschluss vor¬ zunehmen. Die hierzu erforderlichen Apparaturen müssen aber infolge des grossen Verarbeitungsvolumens entspre¬ chend gross dimensioniert werden, was ebenfalls zu rela¬ tiv hohen Investitionskosten führt. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dazugehörige Anlage zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet und zur.Kostensenkung und Qualitätsverbesserung bei der Saftgewinnung beiträgt.
    [0006] Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Verflüssigung durch chemischen, insbesondere enzymatischen oder physikalischen Zellaufschluss aus- schliesslich oder hauptsächlich nach der Filtration des Rohsaftes im Retentat erfolgt.
    [0007] Zweckmässigerweise erfolgt die Klärung des Rohsaftes durch Membranfiltration.
    [0008] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Roh¬ material aus ganzen Früchten bestehen.
    [0009] Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Einrichtung zum Zerklei¬ nern oder Blanchieren der Früchte, einer sich anschlies- senden Passier-Maschine und einer Membranfiltrationsein¬ richtung besteht, der eine Einrichtung den den chemischen, insbesondere enzymatischen oder physikalischen Zellauf- schluss des Retentates nachgeschaltet ist.
    [0010] Falls eine zusätzliche Vorverflüssigung erforderlich ist, kann eine weitere Einrichtung für den enzymatischen oder . physikalischen Zellaufschluss als erste Verflüssigungs¬ stufe der Membranfiltrationseinrichtung vorgeschaltet oder in diese integriert werden. Durch diese Massnahme soll erreicht werden, dass vor der Membranfiltration nur so weit enzymatisch oder physikalisch verflüssigt wird, dass ein beträchtlicher Anteil der verflüssigten Maische über die Membranfiltrationseinrichtung gefahren werden kann. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Membranfiltrationseinrichtung aus einer Ultra- oder Mi- krofiltrationseinrichtung.
    [0011] Zur Verbesserung der Filtrationsleistung ist die Membran¬ filtrationseinrichtung wenigstens zweistufig ausgeführt, wobei die erste Stufe der Vorklärung des Rohsaftes dient und die zweite oder weitere Stufen durch die Ultra- oder Mikrofiltrationsanlage gebildet werden. Durch diese Mass- nahme kann in manchen Fällen der enzymatische oder physi¬ kalische Zellaufschluss in der ersten Verflüssigungsstufe vor der Membranfiltrationseinrichtung entfallen. Die Fol¬ ge davon ist eine weitere Enzymeinsparung und Kostensen¬ kung sowie eine Qualitätsverbesserung, da die Enzymein¬ wirkung nur während der zweiten Verflüssigungsstufe nach der Membranfiltrationseinrichtung und somit während einer kürzeren Verweilzeit" erfolgt.
    [0012] Zweckmässigerweise besteht die erste Stufe der Membran¬ filtrationseinrichtung aus einer tangential angeströmten Grob- oder Mikrofiltration oder einer dynamischen Quer- stromfiltrationseinrichtung.
    [0013] Zur Verbesserung der Wirkung in der ersten Stufe, kann diese gegenüber den nachfolgenden Stufen mit höherem Druck betrieben werden, wozu auf einfache Art und Weise keramische oder metallische Filtrationsmaterialien einge¬ setzt werden können.
    [0014] Zur rationelleren Verwertung des Rohmaterials und zur Verbesserung der Ausbeute ist der Passier-Maschine eine Recycling-Presse zugeordnet, durch die die abgetrennten Stiele, Kerne und Schalenteile etc. entsaftet werden. Um die Ausbeute der Anlage zu erhöhen und zur Entsorgung des von der Einrichtung für den enzymatischen oder phy¬ sikalischen Zellaufschluss behandelten Ret.entates kann letzteres ebenfalls der Recycling-Presse zugeführt wer¬ den. Die Anordnung der Recycling-Presse erlaubt es, bei hoher Gesamtausbeute, die Membranfiltrationseinrichtung bei nur massiger Ausbeute zu fahren, was zu grossen Kos¬ teneinsparungen führt. Die Möglichkeit des Fahrens der Membranfiltrationseinrichtung mit niedriger Ausbeute be¬ deutet, dass in gewissen Fällen auf die erste Verflüssi¬ gungsstufe vor der Membranfiltration verzichtet oder die¬ se zumindest stark reduziert werden kann.
    [0015] Zur Vermeidung der Nachtrübung des Saftes, insbesondere durch kolloidalgelöste Teile, Makromoleküle, z.B. Poly- phenole, und zur Verbesserung der Filtrationsfähigkeit des Retentates ist der Einrichtung für den enzymatischen oder physikalischen Zellaufschluss eine Behandlungsstufe zugeordnet, in der das Retentat mit bekannten Schönungs- mitteln und im allgemeinen geringen Mengen von Enzymen behandelt wird, bevor es der Recycling-Presse zugeführt wird.
    [0016] Zwecks einfacher Weiterverarbeitung wird der durch die Recycling-Presse gewonnene Rohsaft über eine Zuführlei¬ tung unmittelbar nach der Passiermaschine wieder in den Prozessablauf zurückgeführt.
    [0017] Zur Reduktion der Viskosität des zerkleinerten Rohmate¬ rials und damit zur Verbesserung der Filtrierleistung und daneben je nach Aufschluss-Verfahren auch zur Be¬ schleunigung des physikalischen Zellaufschlusses, sofern eine Verflüssigung vor der Membranfiltration erfolgt, kann zwischen der Passier-Maschine und der ersten Ver¬ flüssigungsstufe eine Behandlungsstufe mit in der Praxis zugelassenen pektolytischen Enzymen vorgesehen werden. Die Enzymbehandlung ist auch nach der ersten Verflüssi¬ gungsstufe möglich, wenn nur eine Verbesserung der Fil¬ trierleistung beabsichtigt ist. In schwierigen Fällen ist hier zusätzlich zum physikalischen Zellaufschluss auch ein den physikalischen Aufschluss unterstützender enzymatischer Zellaufschluss durch Zugabe von z.B. Cel- lulase-Enzymen möglich.
    [0018] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, dass die enzymatische oder physikalische Behandlung der Durchsatzmenge ganz oder hauptsächlich in einem Verfahrensabschnitt der Anlage erfolgt, in dem das Volumen der Durchsatzmenge bereits erheblich verrin¬ gert ist. Da Enzyme lediglich als biochemische Katalysa¬ toren wirken und deshalb nicht in die Reäktionsprodukte eingehen, ist für die Wirksamkeit vorwiegend die Enzym¬ konzentration massgebend. Bei ähnlicher Konzentration wie bei bekannten Prozessen wird deshalb aufgrund des geringeren Volumens beim Verfahren gemäss der Erfindung eine beträchtliche Enzymeinsparung erzielt. Erfolgt die Behandlung nicht enzymatisch, sondern physikalisch, so können auch hier aufgrund des geringeren Volumens die Apparaturen für den physikalischen Zellaufschluss klei¬ ner dimensioniert und somit die Investitionskosten ge¬ senkt werden. Ausserdem wird durch das erfindungsgemässe Verfahren auch eine Verbesserung der Saftqualität erzielt, weil die Verweilzeit während der enzymatischen Vorbehand¬ lung kürzer ist, respektive ein beträchtlicher Saftanteil in der Filtrationsanlage ohne oder nur mit schwacher En¬ zymeinwirkung gewonnen wird.
    [0019] Die Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung und der schematischen Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Anlage zur Durchführung des Verfahrens in vereinfach¬ ter Blockdarstellung zeigt, näher erläutert. Das zu entsaftende Rohmaterial, das im Ausführungsbeispiel aus ganzen Früchten besteht, wird in einer Mühle 1 zer¬ kleinert und einer Passier-Maschine 2 zugeführt. Anstelle der Mühle 1 können die ganzen Früchte auch in einer Blan- chier-Maschine angekocht werden, bevor sie in der Passier- Maschine 2 zerkleinert werden.
    [0020] Von der Passier-Maschine 2 gelangt das Rohmaterial in eine erste Verflussigungsstufe 3, in der es durch enzy¬ matischen oder physikalischen Zellaufschluss vorbehandelt wird. Anschliessend wird das Flüssigkeitsgemisch in eine Membranfiltrationseinrichtung 4 geleitet. In der ersten Verflüssigungsstufe 3 wird das Rohmaterial nur insoweit enzymatisch oder physikalisch verflüssigt, dass ein be¬ trächtlicher Anteil der verflüssigten Maische über die Membranfiltrationseinrichtung 4 gefahren werden kann. Die Ausbeute auf der Membranfiltrationseinrichtung 4 Liegt vorzugsweise bei über ca. 65 %. Das von der Membranfiltra¬ tionseinrichtung 4 anfallende Retentat wird einer Einrich¬ tung 5 für den enzymatischen oder physikalischen Zellauf¬ schluss zugeführt. In der Einrichtung 5, welche die zwei¬ te Verflussigungsstufe bildet, erfolgt der Hauptaufschluss der Zellen zur weiteren Verflüssigung des Retentates.
    [0021] Zwischen der Passier-Maschine 2 und der ersten Verflüs¬ sigungsstufe 3 ist eine Behandlungsstufe 6 vorgesehen, in der dem Rohmaterial Enzyme, wie z.B. Pektinase sowie bekannte Schönungsmittel zugeführt werden.
    [0022] Der Passier-Maschine 2 ist eine Recycling-Presse 7 zuge¬ ordnet, in der die von der Passier-Maschine 2 anfallen¬ den Stiele, Kerne und Schalenteile entsaftet werden. Als Recycling-Presse eignet sich, am besten eine Horizontal- Presse wegen der guten Filtrierwirkung durch die langen Fliesswege für den Saft. Der durch die Recycling-Presse 7 gewonnene Rohsaft wird über eine Leitung 8 vorzugsweise unmittelbar nach der Passier-Maschine 2 wieder in den Prozessablauf eingeführt.
    [0023] Bevor das Retentat von der Einrichtung 5 für den enzyma¬ tischen oder physikalischen Zellaufschluss in die Recyc¬ ling-Presse 7 gelangt, wird es in einer Behandlungsstufe 5 mit Enzymen und Schönungsmitteln 9 behandelt.
    [0024] Die Membranfiltrationseinrichtung 4 ist zweistufig aus¬ geführt. Die erste Stufe 10, in der die Vorklärung des Rohsaftes erfolgt, wird durch eine tangential angeström¬ te Grob- oder Mikrofiltrationseinrichtung gebildet, wel¬ che bei höheren Drücken, z.B. über 20 bar arbeitet. Das Permeat der ersten Stufe wird der zweiten Stufe ( 10 bar) zugeführt, welche aus einer normalen Ultra- oder Mikro- filtrationseinrichtung 11 besteht. Anstelle der Grob¬ oder Mikrofiltrationseinrichtung kann in der ersten Stufe 10 der Membranfiltrationseinrichtung 4 auch eine dynami __-. sehe Querstromfiltrationseinrichtung mit Vorteil einge¬ setzt werden. Es handelt sich dabei um eine handelsübli¬ che Druckfiltrationseinrichtung, welche dynamisch durch z.B. Erzeugung einer sogenannten Taylor-Wirbelstrδmung, hervorgerufen durch eine innere rotierende Membrantrommel, arbeitet. Durch den Einsatz derartiger Hochdruck-Einrich¬ tungen in der ersten Stufe 10 der Membranfiltrationsein¬ richtung 4 kann in manchen Fällen die Verflüssigungsstufe 3 vor der Membranfiltrationseinrichtung 4 ganz entfallen.
    [0025] Anstelle der Zurückführung des Saftes auf der Recycling- Presse 7 in den Prozess kann der Recycling-Saft auch se¬ parat verwertet werden. Dadurch ergeben sich zwei Saft¬ arten mit unterschiedlicher Qualität. Der Saft mit einer vergleichbar hohen Qualität wird unmittelbar der Ultra¬ oder Mikrofiltrationseinrichtung 11 entnommen und entspricht der konventionellen Saftherstellung, wenn ohne die Verflüs¬ sigungsstufe 3 gearbeitet wird. DerSaft mit verminderter Qualität wird der Recycling-Presse 7 entnommen und lässt sich z.B. für den Verschnitt von Säften verwenden.
    [0026] Die zweistufige Membranfiltrationseinrichtung.4 lässt auch eine Alternative zu, bei der die Maische ab der Müh¬ le 1 direkt der ersten Stufe 10 der Membranfiltrations¬ einrichtung 4, d.h., vorzugsweise einer dynamischen Quer- stromfiltrationseinrichtung zugeführt wird. In diesem Fall ist die Passier-Maschine 2 entbehrlich. Eine Ver¬ besserung hierbei wird noch durch die Zugabe von pekto- lytischen Enzymen zusammen mit der Einspeisung von Früch¬ ten vor der Zerkleinerung erzielt. Eine weitere Verbesse¬ rung wird dadurch erreicht, dass die Stiele, Kerne und Schalen im Retentat der ersten Stufe der Membranfiltra¬ tionseinrichtung mittels einer Siebtrommel, eines Schüt¬ telsiebes o. dgl. abgetrennt werden und mittels einer Recycling-Presse (Saftrückgewinnung) ausgepresst werden. Die Recycling-Presse lässt sich somit ebenfalls zur Fil¬ tration des Retentates ab Schüttelsieb einsetzen, bevor es z.B. wieder in den Prozess zurückgeführt wird.
    权利要求:
    ClaimsP A T E N T A N S P R U E C H E
    1. Verfahren zur Behandlung von Früchten und Gemüsen, insbesondere zur Saftgewinnung, mit Einrichtungen zur Aufbereitung und Verflüssigung des Rohmaterials und anschliessender Filtration, dadurch gekennzeich- net, dass die Verflüssigung durch chemischen, ins¬ besondere enzymatischen oder physikalischen Zellauf¬ schluss ausschliesslich oder hauptsächlich nach der Filtration des Rohsaftes im Retentat erfolgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klärung des Rohsaftes durch Membranfiltra¬ tion erfolgt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass das Rohmaterial aus ganzen Früchten besteht.
    4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Einrichtung (1) zum Zerkleinern oder Blanchieren der Früchte, einer sich anschliessenden Passier-Maschine (2) und einer Membranfiltrations¬ einrichtung (4) besteht, der eine Einrichtung (5) für den chemischen", insbesondere enzymatischen oder physikalischen Zellaufschluss des Retentates nach¬ geschaltet ist.
    5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Einrichtung den chemischen oder physi¬ kalischen Zellaufschluss als erste Verflüssigungs¬ stufe (3) der Membranfiltrationseinrichtung (4) vor¬ geschaltet oder in diese integriert ist.
    6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch, gekennzeich¬ net, dass zwischen der Passier-Maschine (2) und der ersten Verflüssigungsstufe (3) eine Behandlungsstufe (6) mit pektolytischen Enzymen vorgesehen ist.
    7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranfiltrationseinrich¬ tung (4) aus einer Ultra- oder Mikrofiltrationsein¬ richtung (11) besteht.
    8. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranfiltrationseinrich¬ tung (4) wenigstens zweistufig ausgeführt ist.
    9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (10) der Membranfiltrations¬ einrichtung (4) zur Vorklärung des Rohsaftes dient und die zweite oder weitere Stufen durch die Ultra¬ oder Mikrofiltrationseinrichtung (11) gebildet wer¬ den.
    10. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (10) eine ge¬ genüber den folgenden Stufen höheren Betriebsdruck aufweist.
    ■ 11. Anlage nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeich¬ net, dass die erste Stufe (10) der Membranfiltra¬ tionseinrichtung (4) aus einer tangential angeström¬ ten Grob- oder Mikrofiltrationseinrichtung oder einer dynamischen Querstromfiltrationseinrichtung besteht.
    12. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Passier-Maschine (2) eine Recycling-Presse (7) zugeordnet ist, durch die die abgetrennten Stiele, Kerne und Schalenteile etc. entsaftet werden.
    13. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Einrichtung (5) für den enzymatischen oder physikalischen Zellauf¬ schluss behandelte Retentat der Recycling-Presse
    (7) zugeführt wird.
    14. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (5) für den enzymatischen oder physikalischen Zellaufschluss eine Behandlungsstufe (9) zugeordnet ist, in der das Retentat mit Schönungsmitteln und Enzymen be¬ handelt wird, bevor es der Recycling-Presse (7) zugeführt wird.
    15. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Recycling-Pres¬ se (7) gewonnene Rohsaft über eine Zuführleitung
    (8) unmittelbar nach der Passier-Maschine (2) wie¬ der in den Prozessablauf zurückgeführt wird.
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