PROCESS FOR THE LIQUEFACTION OF FRUIT AND VEGETABLE MASH AND JUICES

Abstract: 1. Process for liquefying fruit and vegetable mashes and for clarifying juices by the action of enzymes, characterized in that the mashes or juices are treated with 50-1000 ppm of a galactomannanase preparation which has at least 20 mUGal/mg of this enzyme activity.

Description: Verfahren zum Verflüssigen von Obst- und Gemüsemaischen und -säften Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft allgemein die Verflüssigung von Obstund Gemüsemaischen und die Klärung von Obst- und Gemüsesäften, was erfindungsgemäss in beiden Fällen durch den Abbau von Hemizellulosen, insbesondere Galactomannan geschieht. Die Erfindung umfasst sowohl die Verflüssigung von Maischen, die durch Zermahlen ganzer Früchte gewonnen wurden, zu gut handhabbaren Presssäften als auch die weitere Behandlung von Presssäften und Pülpen zum Zwecke der Schönung oder der Herstellung von Konzentraten oder von Trockenprodukten. In allen genannten Fällen besteht das Ziel des Verfahrens darin, die nicht voll löslichen, Wasser stark zurückhaltenden Gewebebestandteile so aufzuschliessen, dass eine möglichst weitgehende Trennung der gelösten von den ungelösten Bestandteilen ermöglicht wird. Stand der Technik Seit langem ist es gebräuchlich, die in Maischen, Pülpen und Säften enthaltenen Pektine mittels Pektinasen abzubauen, wodurch meistens eine erhebliche Verflüssigung erreicht wird. Da man vermutet hat, dass weitere Wasser zurückhaltende Fruchtbestandteile von cellulosischer Natur sind, hat man durch die gemeinsame Anwendung von Pektinase und Cellulasen eine weitergehende Verflüssigung zu erreichen versucht. (R.Schmitt, "Flüssiges Obst", 1981, S. 258) Bei manchen Früchten, besonders solchen mit hohem Pektingehalt, wie schwarzen Johannisbeeren und Amerikaner-Trauben, wird damit jedoch keine entscheidende Verbesserung der Saftausbeute erreicht. Das Pektin bildet mit dem Saft eine kolloide Lösung, welche Wasser bindet und in der Maische zurückhält. Die hohe Viskosität erschwert oder verhindert den Saftabfluss aus dem Kapillarnetz der tische (vgl. Schobinger, t'Frucht- und Gemüsesäfte", Handbuch der Getranke- technologie, Stuttgart 1978, S. 122). Diese Schwierigkeiten lassen sich durch den Einsatz von pektolytischen Enzymen nicht Überwinden. Unter den pektolytischen Ehzympräpyraten gibt es auch solche, die Galctomannanase als Begleitenzym enthalten (vgl.Schobinger, loc cit, S. 109). Die Aktivität dieses Begleitenzyms liegt stets weit unter 20 mUhng, so dass ein spürbarer Einfluss der Galactcmannanase selbst bei hohen Enzymdosierungen nicht zu erwarten war. Spezifische Wirkungen dieses Enzyms bei der Behandlung von Maischen, Pülpen und Säften waren ohnehin bisher nicht bekannt. Aufgabe und Lösung Die Verflüssigung von Obst- und Gemüsemaischen soll verbessert, die Saftausbeute erhöht, Inhaltsstoffe in höherem Masse freigesetzt und bei Säften der Bedarf an Schdnungsmitteln herabgesetzt werden. Dieses Ziel wird erfindungsgemä± durch den Einsatz eine Galactomannanase-Präparats in der beanspruchten Dosierung erreicht. Vorteile Es wurde festgestellt, dass die wasserbindenden Strukturen in Maischen, Pülpen und Säften in vielen Fällen auf der Anwesenheit von Galactomannanen, die zur Gruppe der Hemicellulosen gehören, beruhen. Der spezielle Abbau dieser Stoffe mittels Galactomannnase führt zu einer merklichen Verflüssigung, die natürlich, sofern gleichzeitig lösliche Pektine vorhanden sind, durch Mitverwendung üblicher Pektinasen unterstützt werden muss. Frucht- und Gemüsemaischen erhalten durch das erfindungsgemässe Verfahren eine Beschaffenheit, die das Passieren durch ein Sieb wesentlich erleichtert. Die Abtrennung von Trabstoffen und festen Fruchtbestandteilen gelingt häufig unter Verzicht auf Pressen allein durch Zentrifugieren. MEn erhält nicht nur eine höhere Saftausbeute, sondern der erhaltene Saft ist infolge der vollständigen Verflüssigung der Gesamtfrucht (mit Ausnahme von KErnen, Stielen, harten Schalen oder anderen faserigen Gewebeteilen) auch reicher an Inhaltsstoffen. Dazu zählen vornehmlich auch die Farb- und Aromastoffe. Die schonende Behandlung gewährleistet eine hohe Geschmacksqualität uld einen der natürlichen Frucht nahekommenden Gehalt an Inhaltsstoffen. Anwendung Obwohl die Verflüssigung von Maischen und Pülpen und die Klärung von Säften bei zahlreichen Verfahren der Frucht- und Gemüseverarbeitung eine Rolle spielen und dementsprechend eine Vielzahl von Anwendungsgebieten für das erfindungsgemEsse Verfahren besteht, sind drei Anwendungsbereiche besonders hervorzuheben: 1. die Saftgewinnung aus noch nicht enzymatisch vorbe handelten Obst- und GemUsemaischen, 2. die Klärung von Säften nach vorausgegangener Pektinase behandlung wobei der Klärmittelbedarf drastisch gesenkt wird, 3. die Herstellung von konzentrierbaren Säften und Pülpen, wobei vor allem die Gelierung des Konzentrats vermieden wird. Die Konzentrierung kann bis zur Stufe eines noch fliessfähigen Konzentrats oder bis zum Trockenprodukt geführt werden. Die Früchte Die erfindungsgemäss zu verarbeitenden Maischen, Pülpen und Säfte können aus nahezu allen einheimischen und exotischen Früchten gewonnen werden. Unter den Obstsorten ist vor allem Beerenobst zu nennen, wie rote und schwarze Johannisbeeren, Himbeeren, Erdbeeren, Weintrauben, insFesondere amerikanischen Sorten, wie Concord- oder Thompson-Trauben. Andere geeignete Obstarten sind Kernobst, wie Apfel, Birnen oder Quitten, Steinobst, wie Pfirsiche, Aprikosen, Kirschen, Pflaumen, Zwetschgen, Südfrüchte und Tropenfrüchte, wie MarakuJa, Papaja, Mango, Guava, Kiwi, Ananas, Bananen, sowie gegebenenfalls auch Citrusfrüchte. Verwertbare Gemüsesorten sind z.B. Sellerie, Spargel, Paprika und Tomaten. In der Regel werden die Früchte nach dem Waschen und Verlesen grob zerkleinert, gequetscht, geschnitzelt oder gemahlen und die erhaltenen Maischen können dann sofort erfindungsgemäss behandelt werden. Die erfindungsgemäss zu klärenden Säfte können nach herkömmlichen Verfahren aus den genannten Früchten bzw. Maischen gewonnen worden sein, oder man kann die erfindungsgemäss aus Maischen gewonnenen Säfte zur Klärung einsetzen. Die Enzyme Galactanannanasen kommen in vielen technischen Enzymprodukten vor und sind, wie erwähnt, als Begleitenzym in manchen Pekti asepräparaten enthalten. Für das Verfahren der Erfindung eignen sich solche Präparate, die wenigstens 20 mU Galactanannanase- Aktivität je Milligramm aufweisen. Sie lassen sich nach üblichen Anreicherungs- bzw. Fraktionierungsverfahren aus Präparaten von geringerer Aktivität gewinnen. Aus bestimmten Aspergillus niger-Kulturen werden unmittelbar geeignete Galacto mannanase-Präparate hergestellt, die im Handel meistens als Gellulase-Präparate erhältlich sind. Geeignete Stämme lassen sich durch übliche Screening-Verfahren auffinden und können durch Optimieren der Kultivationsbedingungen zur Erzeugung eines technisch geeigneten Enzympräparats angeregt werden. Die Aktivität wird durch Abbau von Guarmehl in 0,5 einer Konzentration bei 300, pH 4,5 bestimmt. 1 mU ist diejenige Aktivität, die dabei pro Minute 1 gMbl Mannose freisetzt. Die erforderliche Menge von 50 bis 1000 ppm des Ehzympräparats ist auf das Gesamtgewicht der zu behandelnden ^tische, Pülpe oder des Saftes berechnet. Die bevorzugte Dosierungsmenge liegt im Bereich von 200 bis 500 ppm. Falls Enzymprodukte von geringerer Aktivität eingesetzt werden, ist die eingesetzte Menge entsprechend grösser zu wählen und umgekehrt. Vorzugsweise wird die Galactanannanase in Kombination mit einer Pektinase, insbesondere vom PE/PG-Typ eingesetzt. Geeignet sind handelsübliche Pektinasen für die Saftbehandlung. Die aus Aspergillus niger-Khlturen erzeugte Galactomannanase weist von Natur aus eine ausreichende Pektinase-Aktivität auf. Die Pektinase wird vorzugsweise so dosiert, dass auf 20 mU Galactomannanase-Aktivität etwa 20 PA Pektinase-Aktivität entfallen, wobei die letztere so definiert ist, dass die PA der Menge eines standardisierten Apfelsaftes in Liter entspricht, die von 1 g der betreffenden Pektinase unter genormten Bedingungen (2 Std, 30 cm) entpektinisiert wird Die Pektinase Behandlung kann getrennt von der Galactomannanase-Behandlung stattfinden und dieser beispielsweise vorausgehen. Es wird jedoch auch in diesem Falle bevorzugt, dass während der Ga lactomannanase-Behandlung wenigstens noch ein Teil der Pek tinase-Aktivität vorhanden ist. Arbeitsweise Die Enzymbehandlung kann beim natürlichen pH-Wert der Frucht durchgeführt werden. In der regel wird zwischen 2,5 und 6,5 gearbeitet. Die Temperatur kann während der Enzymeinwirkung im Bereich von 15 bis 600C liegen. Eine erhöhte Temperatur von 45 bis 600C ist vorteilhaft; am günstigsten 45 - 550C. Man lässt die Enzyme unter leichtem Rühren 15 min bis 2 Stunden, bei niedriger Temperatur auch länger, einwirken. In vielen Fällen können die Feststoffe aus der behandelten Maische oder Pülpe durch Zentrifugieren abgetrennt werden, während bei der Herstellung klarer Säfte durch Behandlung mit Pektinasen allein oder in Kombination mit Cellulase das Pressen unerlässlich ist. Selbstverständlich können die Feststoffe gewünschtenfalls auch mit einer Presse oder mittels eines Vakuumfilters abgetrennt werden. Der auf diese Weise erhaltene Saft kann in herkommlicher Weise weiterverarbeitet werden. Eine Eztaromatisierung wird zweckmässig vor der Trubabtrennung durchgeführt. Säfte aus behandelten oder unbehandelten Maischen können vor der Schönung erfindungsgeääss der Einwirkung von Galactonnna- nasen und gegebenenfalls Pektinasen ausgesetzt werden. Danach lässt sich der Grobtrub leicht durch die oben beschriebenen Massnahmen, am einfachsten durch Zentrifugieren, abtrennen. Dies wird bei manchen Säften, z.B. Ananassaft, durch das erfindungs gefässe Verfahren erstmalig ermöglicht. Bei der anschliessenden Schonung kommt man mit einer deutlich verminderten Menge an Klärmitteln, wie Bentonit, Gelatine und Kieselsol, aus, als wenn man den Saft nur mit Pektinasen behandelt hätte. Das bei der Schönung entstehende Depot ist dichter und weniger vo luminös, so dass die Ausbeute an blankem Saft verbessert wird. B e i s p i e l e 1. Verbesserung der Pressbarkeit einer Maische von "Concord "-Trauben, d.h. Erhöhung der frei ablaufenden Saftmenge (Tropfsaft) und der Ausbeute an Presssaft. (Vergleich der Wirkung einer Galactomannanase mit einer Pectinase und einem Gemisch von Galactomannanase und Pectinase.) Concord-Trauben (ostkUste USA) wurden entrappt, gemahlen und auf 550C erwärmt. Die Maische wurde in Portionen zu 3 x 5 kg Ansätzen aufgeteilt und in temperierbaren Doppel mantelgefässen gerührt. Zu Ansatz 1 wurden 2 g einer Pektinase mit 20 PA gegeben. Ansatz 2 erhielt 2 g einer Galactomannanase mit 50 mUGalAmg. Ansatz 3 wurde mit 1 g Pectinase mit 20 PA und 1 g Galactomannanase mit 50 mUGal/mg versetzt. Nach einer E4nwirkungszeit von 1 Stunde unter Rühren wurden die Ansätze über ein Sieb vorentsaftet und die Tropfsaftmenge bestimmt. Der Siebrückstand wurde mit einer hydraulischen Presse entsaftet, der Presssaft mit dem Tropfsaft vermischt und die Gesamtausbeute bestizzt. Nach Klärung und Filtration der einzelnen Säfte wurde die Farbtiefe durch colorimetrische Messung bei 520 nm bestimmt. Ergebnis Ansatz 1 2 3 Tropfsaft ggS 2100/42 2400/48 2650/53 Gesamtsaft g /% 3600/72 3950179 4100/82 Farbtiefe (E 520 nm) 0,185 0,215 0,232 2. Verflüssigung von roter Traubenmaische (chilenische Trauben) zur Herstellung eines Gesamtfruchtkonzentrats. 10 kg entrappte, gemahlene und kurz auf 800C erhitzte Trauben wurden bei Wiederabkühlung auf 500C mit 4 g einer Pectinase mit 20 PA und 4 g Oalactomannanase mit 50 mUGalhDg versetzt und die Enzyme 30 min unter schnellem Rühren einwirken lassen. Die verflüssigte Maische wurde durch Passieren von Kernen und Schalenteilen befreit. Die passierte Pülpe mit dem noch wirksamen Enzymgemisch wurde unter RUhren mit einem Turbinenrührer innerhalb 30 min weiter in der Viskosität gesenkt. Die homogene, flüssige messe wurde im Vakuum bei 300C schonend auf 540 Brix eingedickt. Es wurde ein noch fliessfäniges Ganzfruchtkonzentrat mit 54 % löslicher Trockensubstanz erhalten. Der Passier rückstand betrug 5,4 %. Im Vergleich dazu kann mit einer Pectinasebehandlung allein nur bis max. 35 - 45 Brix aufkonzentriert werden. 3. Verflüssigung von Apfelmaische zur Herstellung eines klaren Saftes. 5 kg Äpfel wurden gemahlen und bei 200C mit einem Enzym präparat versetzt, das eine Wirksamkeit von 20 PA und 50 mUGal /rng aufwies. Die Dosage betrug 1000 ppm (5 g/5 kg). Die Reaktionszeit unter schnellem Rühren betrug 1 Stunde. Danach wurde passiert und die Pülpe eine weitere Stunde unter Rühren mit einem Turbinenrührer weiter verflüssigt. Der Passierrückstand (Schalenteile, Kerne, Kerngehäuse) betrug nur 2 % des Fruchtgewichts. Die verflüssigte Pülpe konnte durch Zentrifugieren vom Trub befreit werden. Der Zentrifugenschlamn wurde in einer Filterpresse weiter entsaftet. Die Gesamtausbeute betrug 89 %. Der Saft konnte auf herkömmliche Weise geschont und filtriert werden. Klärung von stark trübes Ananassaft durch Enzymvorbe handlung und Schönungsmittel. (Vergleich der Einwirkung von Pectinase bzw. Galetomannanase allein mit einem Gemisch aus Pectinase /Galactomannanase.) Je 1 Liter Ananassaft mit 150Brix wurde bei 200C versetzt mit 1. 50 ppm einer Pectinase mit 20 PA 2. 50 ppn einer Galactomannanase mit 50 mUGalhRg 3. 50 prrn eines Enzymgemisches mit 20 PA und 50 mUGalAmg Einwirkungszeit 1 Stunde bei 20 C. Die Ansätze wurden zentrifugiert und mit Bentonit und Kieselsol geschönt, nachdem an einer Saftprobe der minimale Schönungsmittel bedarf ermittelt worden war. Nach Absetzen des Schönungs- trubs wurde die Trübung des Überstandes gemessen. Ergebnis Ansatz: 1 2 3 Schönungsmittelbedarf (g/hl) Bentonit 120 100 75 Kieselsol 15 % 60 50 38 Trübung (NTU)* 40 20 13 *NTU = Nephelometric Turbidity Units

Claims: Verfahren zum Verf lüssigen von Obst- und Gemüsemaischen und -säften Patentansprüche 1. Verfahren zum Verflüssigen von Obst- und Gemüsemaischen und zum Klären von Säften durch Einwirkung von Enzymen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Mgischen oder Säfte mit 50 - 1000 ppm eines Oalactanannanase-Präparates behandelt, das mindestens 20 mU/mg dieser Enzymaktivität aufweist. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man gleichzeitig eine Pectinase einwirken lässt. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass man nach der Einwirkung des Ehzyms unge löste Anteile der behandelten Obst- und Gemüsemaischen und Säfte durch Zentrifugieren abtrennt.

Inventors: GRAMPP, EKKEHARD, DR., SCHMITT, REINHOLD, UHLIG, HELMUT, DR.
Applicants: ROHM GMBH
Application year: 1983
Main classification: A23L2
IPC codes: A23L1, A23L2