CH676910A5 - - Google Patents
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Abstract
In the process described, the liquid to be clarified, in particular raw juice, is mixed in a mixing nozzle (2) with at least a first clarifying additive, for example gelatin, and decanted for 5 to 15 minutes in one or several settling tanks (5). The raw juice is delivered to a second mixing nozzle (7) connected to the settling tank(s) (5). The decanted juice is then introduced into an ultrafiltration or microfiltration installation (11) or into a batch tank (10) upstream of the filtration installation, where it is clarified. The decantation and clarification of the raw juice permit a substantial reduction in the quantities of additives used and a higher yield.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Mit der Vorschönung von Säften durch Zugabe von Schönungsmitteln soll die nachfolgende Trubseparation erleichtert werden und alle Trübungen verursachenden Substanzen so weit entfernt werden, dass Nachtrübungen zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr auftreten. Ausserdem soll durch die Vorschönung eine Verbesserung der sensorischen Eigenschaften des Saftes und eventuell auch Farbaufhellungen erreicht werden.
Bei einem bekannten Vorschönungsverfahren wird dem Rohsaft Gelatine als Schönungsmittel zugegeben, bevor er in den Batch-Tank einer Querstromfiltrationsanlage zur Klärung eingeleitet wird. Gelatine wird als Schönungsmittel verwendet, um die im Rohsaft enthaltenen Polyphenole selektiv mindestens teilweise zu binden und die Filtrationseigenschaften zu verbessern. Ferner ist es bekannt, als weiteres Schönungsmittel Bentonit in Kombination mit Gelatine dem Rohsaft beizugeben. Bentonit hat die Eigenschaft, die im Rohsaft enthaltenen, Nachtrübungen verursachenden Eiweiss-Moleküle zu binden.
Ein weiteres, bekanntes Schönungsverfahren besteht darin, dass dem Rohsaft Bentonit und Gelatine in einer im Förderstrom des Rohsaftes angeordneten Mischdüse zugeführt werden. Darauf flockt der Schönungstrub in der Leitung und im nachfolgenden Flotationstank aus. Im Flotationstank wird der Schönungstrub anstelle des konventionellen Sedimentierens mittels Flotation entfernt. Als Flotationsgas wird N2 oder Luft verwendet.
Diese bekannten Schönungsverfahren haben den Nachteil, dass der Kostenaufwand durch die erforderlichen, hohen Schönungsmittel-Zugaben sehr hoch ist. Bei kombinierter Gelatine-Bentonit-Schönung ist auch der Investions- und Arbeitsaufwand so hoch, dass die Rentabilität des nachfolgenden Querstromverfahrens fraglich wird. Ausserdem besteht immer noch Unsicherheit bezüglich eventueller Nachtrübungen. Hinzu kommen Entsorgungsprobleme für das Retentat wegen der zu hohen Bentonitmengen. Aufgrund des hohen Schönungstrubgehalts wird auch die Ausbeute in der Querstromfiltrationsanlage vermindert. Es besteht die Gefahr, dass die Retentat-Kanäle in den Modulen der Querstromfiltrationsanlage verstopfen. Wegen zu hohem Bentonit-Gehalt ergibt sich auch ein verminderter Flux in den Membranen und die Gefahr von irreversiblen Verstopfungen der Membranen in der Querstromfiltrationsanlage.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und die Zugabemengen von Schönungsmitteln zu verringern, um dadurch die Rentabilität der Anlage zu erhöhen und die Qualität des Produkts zu verbessern.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rohsaft im Durchlaufverfahren zunächst mit einem ersten Schönungsmittel und nach einer Verweilzeit mit mindestens einem weiteren Schönungsmittel vermischt wird und wenigstens mittelbar anschliessend mittels Ultra- oder Mikrofiltration geklärt wird.
Um den Gehalt an phenolischen Substanzen im Rohsaft zu reduzieren, besteht das erste Schönungsmittel aus einem Polyphenole bindenden Mittel wie Gelatine, Eiweiss, Kasein oder Kaliumkaseinat. Vorzugsweise wird hochbloomige Gelatine mit mindestens 160 Bloom verwendet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt die Veweilzeit nach der Zugabe des ersten Schönungsmittels mindestens 5 Minuten.
Zur Entfernung von Eiweissbruchstücken, die sich in dem ersten Schönungsmittel vermischten Rohsaft befinden und Nachtrübungen verursachen, besteht das zweite Schönungsmittel aus einem eiweissbindenden bzw. eiweissstabilisierenden Mittel wie Bentonit, Natriumbentonit oder Mischbentonit.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Zudosierung des ersten und des zweiten Schönungsmittels kontinuierlich und punktuell an jeweils einer Stelle in den Förderstrom des Rohsaftes erfolgt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der gemäss dem Verfahren vorgeschönte Rohsaft vor der Ultra- oder Mikrofiltration zur weiteren Reaktion in einen Batch-Tank eingebracht.
Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rohsaft in einer Mischdüse oder einer Förderpumpe mit dem ersten Schönungsmittel vermischt und über eine Leitung einem oder mehreren Verweiltanks zugeführt wird, an die sich eine weitere Mischdüse oder eine Förderpumpe für die Zudosierung des zweiten Schönungsmittels anschliesst, und danach der vorgeschönte Rohsaft einer Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung zugeführt wird.
Vorteilhafterweise entspricht der Schlankheitsgrad der Verweiltanks einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser, das grösser ist als 4.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die aus der ersten Mischdüse, den Verweiltanks und der zweiten Mischdüse bestehende Vorschönungsanlage dem Batch-Tank der Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung vorgeschaltet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der gemäss dem Verfahren vorgeschönte und geklärte Saft in hohem Masse trubstabil ist. Es hat sich herausgestellt, dass der Verbrauch in Schönungsmittel sehr gering ist. Vor allem ist nur noch eine geringe Bentonit-Zugabe erforderlich. Dadurch wird der erzielbare Konzentrationsfaktor, der durch das Bentonit reduziert wird, nur sehr wenig verringert, so dass die Ausbeute im Vergleich mit den konventionellen Verfahren, die relativ hohe Bentonit-Zugaben erfordern, verbessert wird. Da Bentonit eine Gelschicht auf den Membranen der Ultra- oder Mikrofiltrationsanlage bildet, wird durch die Verringerung der Betonit-Zugabe auch ein höherer Membran-Flux erzielt. Durch den geringen Bentonit-Gehalt im Retentat der Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung treten keine Probleme mehr auf bei der Entsorgung des Retentats.
Die für die erfindungsgemässe Vorschönung erforderliche zusätzliche Apparatur zur Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung ist relativ einfach und ermöglicht eine kontinuierliche Arbeitsweise.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung und der einzigen Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.
Mit einer Zuführleitung 1 wird der Rohsaft in eine Mischdüse 2 eingeleitet. In der Mischdüse 2 wird über eine Leitung 3 dem Rohsaft das erste Schönungsmittel, das aus einer Gelatine-Lösung besteht, kontinuierlich zudosiert.Anstelle von Gelatine können auch andere, Polyphenole bindende Schönungsmittel, wie z.B. Eiweiss, Kasein, Kaliumkaseinat, verwendet werden. Die Mischdüse 2 kann z.B. aus einem statischen Mischer oder einer Injektordüse bestehen. In dem verengten Durchlaufquerschnitt der Injektor-Mischdüse 2 herrschen hohe Turbulenzen, die eine gute Durchmischung des Rohsaftes mit dem Schönungsmittel gewährleisten.
Von der Mischdüse 2 wird der mit Gelatine vermischte Rohsaft über eine Leitung 4 einem Verweiltank 5 an seiner Unterseite zugeführt. Dem Verweiltank 5 sind noch zwei weitere Verweiltanks 5 nachgeschaltet, wobei jeweils eine Leitung 6 vom oberen Ende des vorhergehenden Verweiltanks 5 zum unteren Ende des nächsien Verweiltanks 5 führt. Die Verweiltanks 5 sind relativ schlank gebaut. Der Schlankheitgrad entspricht vorzugsweise einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser, das grösser als 4 ist, Anschliessend an die Verweiltanks 5, in denen der Rohsaft mit dem ersten Schönungsmittel während einer Verweilzeit von ca. 5 bis 15 Minuten reagieren kann, durchläuft der vorgeschönte Rohsaft eine weitere Mischdüse 7. An dieser Stelle wird dem Rohsaft das zweite Schönungsmittel über eine Leitung 8 punktuell und kon tinuierlich zugeführt, das aus Bentonit, Natriumbentonit oder Mischbentonit besteht.
Es können auch andere, eiweissbindende bzw. eiweisstabilisierende Schönungsmittel verwendet werden.
Der vorgeschönte Rohsaft wird anschliessend von der Mischdüse 7 über eine Leitung 9 einen Batch-Tank 10 einer Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung 11 eingeleitet. Im Batch-Tank 10 und in der Ultra- oder Mikrofiltrationsanlage 11 findet eine weitere Reaktion des Rohsaftes mit den Schönungsmitteln statt. Anschliessend wird die Flüssigkeit mit Hilfe einer Kreislaufpumpe 12 in einem retentatseitigen Kreislauf 13 der Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung 11 umgewälzt und verlässt durch eine Leitung 14 die Permeatseite als trubstabiler Klarsaft. Die Rückführung des Retentates in den Batch-Tank 10 erfolgt durch die Leitung 15. Die Schönungsmittel können wegen ihrer Teilchengrösse nicht durch die Membranen der Ultra- oder Mikrofiltration 11 hindurchtreten und verbleiben deshalb auf der Retentatseite weiterhin wirksam.
Infolge des ständigen Durchlaufes des Rohsaftes durch die aus der Mischdüse 2, den Verweiltanks 5 und der Mischdüse 7 bestehende Vorschönungsanlage ist ein kontinuierlicher oder semi-kontinuierlicher Betrieb der Anlage auf einfache Art und Weise möglich.
The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
The pre-finishing of juices by adding fining agents is intended to facilitate the subsequent separation of the trub and to remove all the substances causing the clouding to such an extent that subsequent clouding no longer occurs at a later point in time. In addition, the pretreatment is intended to improve the sensory properties of the juice and possibly also lighten the color.
In a known pre-finishing process, gelatin is added to the raw juice as a fining agent before it is introduced into the batch tank of a crossflow filtration system for clarification. Gelatin is used as a fining agent to selectively bind at least partially the polyphenols contained in the raw juice and to improve the filtration properties. It is also known to add bentonite in combination with gelatin to the raw juice as a further fining agent. Bentonite has the property of binding the protein molecules contained in the raw juice that cause night turbidity.
Another known fining process is that bentonite and gelatin are fed to the raw juice in a mixing nozzle arranged in the feed stream of the raw juice. Then the fining block in the line and in the subsequent flotation tank flocculates. In the flotation tank, the fining slurry is removed by means of flotation instead of conventional sedimentation. N2 or air is used as the flotation gas.
These known fining methods have the disadvantage that the cost is very high due to the high amounts of fining agent required. With combined gelatin-bentonite fining, the investment and work involved is so high that the profitability of the subsequent cross-flow process becomes questionable. In addition, there is still uncertainty about possible night haze. There are also disposal problems for the retentate due to the excessive amounts of bentonite. Due to the high fining content, the yield in the cross-flow filtration system is also reduced. There is a risk that the retentate channels in the modules of the crossflow filtration system become blocked. Because the bentonite content is too high, there is also a reduced flux in the membranes and the risk of irreversible clogging of the membranes in the crossflow filtration system.
The invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages mentioned and reducing the amounts of fining agents in order to thereby increase the profitability of the system and to improve the quality of the product.
According to the invention, this object is achieved in that the raw juice is first mixed in a continuous process with a first fining agent and after a dwell time with at least one further fining agent and is then clarified at least indirectly by means of ultrafiltration or microfiltration.
In order to reduce the content of phenolic substances in the raw juice, the first fining agent consists of a polyphenol binding agent such as gelatin, protein, casein or potassium caseinate. High-bloom gelatin with at least 160 bloom is preferably used.
According to a further feature of the invention, the residence time after the addition of the first fining agent is at least 5 minutes.
The second fining agent consists of a protein-binding or protein-stabilizing agent such as bentonite, sodium bentonite or mixed bentonite in order to remove protein fragments which are present in the raw juice mixed with the first fining agent and cause night turbidity.
Another feature of the invention is that the first and second fining agents are metered in continuously and selectively at one point in each case into the feed stream of the raw juice.
In a preferred embodiment of the invention, the raw juice pre-embellished according to the method is introduced into a batch tank for further reaction prior to ultra- or microfiltration.
The system for carrying out the method according to the invention is characterized in that the raw juice is mixed with the first fining agent in a mixing nozzle or a feed pump and is fed via a line to one or more holding tanks to which a further mixing nozzle or a feed pump for metering the second is added Connects fining agent, and then the pre-treated raw juice is fed to an ultra or microfiltration device.
The degree of slenderness of the holding tanks advantageously corresponds to a ratio of length to diameter which is greater than 4.
In one embodiment of the invention, the pre-finishing system consisting of the first mixing nozzle, the dwell tanks and the second mixing nozzle is connected upstream of the batch tank of the ultra or microfiltration device.
The advantages achieved by the invention consist in particular in that the juice pre-embellished and clarified according to the method is highly stable to turbidity. It has been found that the consumption in fining agents is very low. Above all, only a small addition of bentonite is required. As a result, the achievable concentration factor, which is reduced by the bentonite, is reduced only very slightly, so that the yield is improved in comparison with the conventional processes which require relatively high additions of bentonite. Since bentonite forms a gel layer on the membranes of the ultra or microfiltration system, a higher membrane flux is also achieved by reducing the addition of concrete. The low bentonite content in the retentate of the ultra or microfiltration device means that there are no longer any problems when disposing of the retentate.
The additional apparatus for the ultra or microfiltration device required for the pretreatment according to the invention is relatively simple and enables continuous operation.
The invention is explained in more detail in the following description and the single drawing which represents an exemplary embodiment.
The raw juice is introduced into a mixing nozzle 2 with a feed line 1. In the mixing nozzle 2, the first fining agent, which consists of a gelatin solution, is continuously metered into the raw juice via a line 3. Instead of gelatin, other fining agents binding polyphenols, such as e.g. Protein, casein, potassium caseinate can be used. The mixing nozzle 2 can e.g. consist of a static mixer or an injector nozzle. There is high turbulence in the narrow flow cross section of the injector mixing nozzle 2, which ensures thorough mixing of the raw juice with the fining agent.
From the mixing nozzle 2, the raw juice mixed with gelatin is fed via a line 4 to a retention tank 5 on its underside. The dwell tank 5 is followed by two further dwell tanks 5, each with a line 6 leading from the upper end of the previous dwell tank 5 to the lower end of the next dwell tank 5. The retention tanks 5 are relatively slim. The degree of slenderness preferably corresponds to a ratio of length to diameter that is greater than 4. Following the holding tanks 5, in which the raw juice can react with the first fining agent for a dwell time of approx. 5 to 15 minutes, the pre-embellished raw juice passes through a further one Mixing nozzle 7. At this point, the second fining agent is fed to the raw juice punctually and continuously via a line 8, which consists of bentonite, sodium bentonite or mixed bentonite.
Other protein binding or protein stabilizing fining agents can also be used.
The pre-embellished raw juice is then introduced from the mixing nozzle 7 via a line 9 to a batch tank 10 of an ultra or microfiltration device 11. A further reaction of the raw juice with the fining agents takes place in the batch tank 10 and in the ultra or microfiltration system 11. The liquid is then circulated with the aid of a circulation pump 12 in a retentate-side circuit 13 of the ultra or microfiltration device 11 and leaves the permeate side through a line 14 as clear, stable juice. The retentate is returned to the batch tank 10 through the line 15. Because of their particle size, the fining agents cannot pass through the membranes of the ultrafiltration or microfiltration 11 and therefore remain effective on the retentate side.
As a result of the continuous passage of the raw juice through the pretreatment system consisting of the mixing nozzle 2, the dwell tanks 5 and the mixing nozzle 7, continuous or semi-continuous operation of the system is possible in a simple manner.
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