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Verfahren zur Behandlung von Pflanzensäften
Es ist eine bekannte Tatsache, dass Rohsäfte von Wurzelvegetabilien und Gemüse wie z. B. roten Rüben, Möhren, Sellerie, Gurken, Tomaten usw., die keine oder nur wenig Säure enthalten, nur ganz kurze Zeit haltbar sind und bei Zimmertemperatur bereits nach 6 Stunden eine Veränderung erfahren, die sie genussunfähig macht und ihre wertvollen Vitamine zerstört.
Diese Veränderung beruht hauptsächlich darauf, dass sich auf dem Rohmaterial sehr viele Erdbazillen und Erdbakterien befinden, die beim Schä- len und Waschen wohl zum Teil entfernt werden, während immerhin doch noch so viele Keime zurückbleiben, dass in den für ihr Wachstum günstiger. vitamin- und nährstoffreichen Säften eine schnelle, ungehemmte Entwicklung erfolgen kann und so durch eine von Stunde zu Stunde sich steigernde Stoffwechseltätigkeit eine Zersetzung des Substrates erfolgt. Anderseits hat es sich in der Praxis gezeigt, dass z. B.
Wurzelvegetabilien sehr stark mit Mikroben, wie z. B. Bakt. coli, durchsetzt sein können, dass also das Rohmaterial nicht nur aussen, sondern in noch stärkerem Masse im Innern infiziert ist, welche Inneninfektionen die schädlichen Veränderungen der Rohsäfte noch wesentlich vorantreiben. Bei Kühlschranktemperaturen werden diese Prozesse wohl etwas aufgehalten, doch sind die Säfte auch unter solchen Verhältnissen nach zwei Tagen nicht mehr genussfähig, da trotz niedrigen Temperaturen ein Auskeimen der Sporen und eine Vermehrung der vegetativen Zellen und Bakterien stattfindet.
Der Genuss solcher angegorener Säfte kann Darmstörungen und andere Krankheiten zur Folge haben.
Ein Pasteurisieren der Säfte schafft keine nennenswerte Verbesserung der mikrobiellen Verhältnisse, da wohl die Bakterien, nicht aber die Sporen zugrunde gehen. Bei den meisten Sporen gelingt dies selbst bei 1000 C nicht, einer Temperatur, die den Rohcharakter und den Geschmack der Säfte gänzlich verändern würde. Temperaturen über 100 C, bei denen wohl eine Sterilisierung erreicht wird, kommen aus den eben angeführten Gründen noch viel weniger in Betracht, da ausserdem wichtige Vitamine zerstört werden. Es ist aber eine wichtige Forderung bei der Herstellung vegetabilischer Säfte, dass sie ihren Rohcharakter möglichst weitgehend bewahren.
Bei Gemüsesäften liegen die Verhältnisse ähnlich. Auf ihnen findet sich eine mannigfaltige Flora unerwünschter Mikroben, wie Sporenbildner und Fäulnisbakterien. Für die Entwicklung ihrer Flora gilt demnach dasselbe, wie es oben bei den Wurzelvegetabilien dargelegt wurde. Nun findet sich in den Horen aller chlorophylltragenden Gewächse eine geringe Anzahl von Milchsäurebakterien, die sich unter günstigen Bedingungen nach 24 - 48 Stunden zu entwickeln beginnen. Die gebildete Milchsäure tritt aber im Stadium der Anfangsgärung kaum zutage, da sie von Puffersubstanzen neutralisiert wird. Macht sie
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Schädlingsflora ein Hindernis in den Weg. Das zunehmend saure Milieu bremst die Steigerung der Stoffwechseltätigkeit und lässt sie bei weiter sinkenden pH-Werten schliesslich ganz aufhören.
Bis die vorhandenen Milchsäurebakterien aber ein solches Stadium erreicht haben, ist eine lebhafte Vermehrung der Schädlingsflora bereits vorausgegangen, so dass sich die Säfte in den meisten Fällen dann schon im Zustand der Zersetzung befinden. Die spontane Milchsäurebakterienflora hat also in den ersten 24 - 48 Stunden keinen oder einen nur ganz beschränkten Einfluss auf die Entwicklung der Schädlingskeime.
Nun ist es in der Bakteriologie allgemein bekannt, dass sich Sporenbildner und Fäulnisbakterien in einem sauren Milieu, wie schon oben angedeutet, nicht oder nur sehr gehemmt entwickeln können, wobei der Grad der H-Ionenkonzentration eine entscheidende Rolle spielt. Keimen die vorhandenen Sporen auch zu vegetativen Zellen aus und vermögen sich diese durch Zellteilung vielleicht noch zu vermehren,
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so werden bei weiter sinkenden pH-Werten die Weiterentwicklung und die Bildung neuer Sporen unmög- lich gemacht. Die vegetativen Zellen aber verhalten sich wie Fäulnisbakterien. Sie sterben bei niedri- gen pH-Werten ab und werden durch Wärme schon bei 600 C vernichtet. In gleicher Weise verhalten sich angekeimte Sporen, auch wenn der Keimvorgang noch kaum eingetreten ist. Die Sporen haben ihre
Hitzeresistenz verloren.
Auch Bakt. coli, das als Säurebildner und als Fäulnisbakterium bekannt ist, unterliegt den gleichen
Bedingungen. Es wird bei steigender H-Ionenkonzentration in seiner Entwicklung gehemmt, seine Stoff- wechseltätigkeit schliesslich unterbunden, und durch Wärmeeinwirkung wird es abgetötet.
Bei der Herstellung von Pflanzensaft wurde bisher im allgemeinen so gearbeitet, dass die rohgepress- ten Säfte einer mehrmaligen Pasteurisierung (sogenanntes Tyndallisieren) unterzogen wurden oder dass man auch schon das Rohmaterial (Möhren, Sellerie, Rote Bete u. a.) erhitzte, also dämpfte und den Saft dieser nicht mehr rohen Vegetabilien der erwähnten Wärmebehandlung aussetzte. Bei der Anwendung sol- cher Verfahren gelingt es aus rein bakteriologischen Gründen nicht, die Produkte keimfrei zu machen ; liegenbleibende Sporen keimen aus, und die Säfte können sich in übelriechende, faulige Flüssigkeiten verwandeln.
Es kann aber auch vorkommen, dass sich die so behandelten Säfte in einem Zustand befinden, wo die Veränderungen noch nicht sinnfällig hervortreten, da sich die Mikroorganismen in einem Stadium befinden, wo sie virulent zu werden beginnen. Der Genuss eines solchen Produktes kann zu schweren Erkrankungen führen. Die Gefahren bei der fraktionierten Sterilisation (Tyndallisieren), durch die gesundheitsschädigende Kleinlebewesen nicht vollständig vernichtet werden, sind viel zu gross, als dass man diese Verfahren zur Herstellung der physiologisch und therapeutisch wichtigen Pflanzensäfte überhaupt anwenden könnte.
Wenn auch hier und da versucht wird, dem Rohmaterial oder dem Material überhaupt Säuren zuzusetzen, worüber weiter unten noch gesprochen wird, so erfüllen solche Verfahren in keiner Weise den Zweck, da ein Material nicht nur gesäuert, sondern auch vergoren werden soll. Es kommt hiebei nicht zu einer Vernichtung der Sporen.
Werden aber die Säfte einer Erhitzung unter Druck bei z. B. 1200 C ausgesetzt, wie es auch bereits gehandhabt wird, so bekommt man wohl keimfreie Produkte, doch wird die biologische Qualität, wie es auch beim Tyndallisieren der Fall ist, vollkommen zerstört. Geschmack und Geruch solcher Säfte sind wenig einnehmend. Es liegen keine Pflanzensäfte mehr vor, sondern nur noch Konglomerate ihrer chemischen Verbindungen.
Es ist auch bereits bekannt, die Säfte zu sterilisieren und anschliessend zu vergären, um Milchsäure zu erzeugen ; dabei hat man im Falle von Frucht-, also sauren Säften diese zuvor neutralisiert. Mit solchen Verfahren kann man jedoch höchstens Limonaden, niemals aber biologische Pflanzensäfte herstel- len,. deren Rohcharakter gewahrt werden soll.
Es ist ferner bekannt, Traubensaft einer Milchsäuregärung mit anschliessendem Erhitzen auf etwa 800 C zu unterwerfen, um den Zuckergehalt herabzusetzen und gleichzeitig die Säurekonzentration zu erhöhen, wodurch erreicht wird, dass keine Geschmacksveränderungen infolge Ausfallens von'Weinsäure und Tartraten eintreten können. Bei einem solchen Saft, der im rohen Zustand ein pH von weniger als 4 aufweist, kann nach diesem Verfahren keine Keimfreiheit erzielt werden, weil die vorhandenen Sporen bei einem PH unter 4 nicht mehr auskeimen und deshalb die Temperatur von 800 C schadlos überstehen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet die neuartige Anwendung des Verfahrens zur Behandlung von Pflanzensäften mit anschliessender Pasteurisierung auf Pflanzensäfte, die im rohen Zustand einen PH-Wert von über 4,0 besitzen, insbesondere auf Säfte von Wurzelvegetabilien und Gemüse. Dabei wird die Milchsäuregärung bei einer Temperatur von etwa 35 bis 380 C vorgenommen, bis zur Erreichung eines pli von 3,4 bis 4,5, insbesondere 3,8 bis 4,2 fortgesetzt und dann durch Pasteurisieren abgebrochen.
Es handelt sich also darum, durch einen den Verhältnissen angepassten Schnell-Milchsäuregärungs- prozess die Entwicklung der Fäulnisbakterien aufzuhalten, ein Auskeimen der Sporen hervorzurufen, durch eine zweckmässige Wasserstoffionenkonzentration das Wachstum vegetativer Zellen zu verhindern, neue Sporenbildung zu unterbinden und durch anschliessende Niedrigpasteurisierung die Säfte haltbar, ja steril zu machen.
Für die Veränderung der H-Ionenkonzentration könnte man, um die Vergärung zu umgehen, genussfähige, organische Säuren verwenden ; doch es hat sich gezeigt, dass bei einem plötzlichen Sinken des pH-Wertes die Sporen nicht auskeimen, sondern liegenbleiben und die Pasteurisierung unbeschadet passieren. Die Säfte bekommen ausserdem einen faden Geschmack und lassen die Vollmundigkeit vermissen. Zudem werden Zusätze von organischen Säuren, die meistens synthetischer Herkunft sind, von Re-
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formkreisen abgelehnt. Natursäuren zu verwenden, würde eine wesentliche Verteuerung der Säfte bedeu- ten, ohne dass Sporengehalt und Geschmack vorteilhaft beeinflusst werden könnten.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass z. B. gewisse Arten von Pflanzenmilchsäurebakterien sich durch ihr enormes Wachstum in vegetabilischen Säften, durch ihr intensives Säuerungsvermögen so- wie durch die Bildung verdauungsfördernder Stoffe und auf den Geschmack der Säfte sehr vorteilhaft ein- wirkender Aromen für die Vergärung von Rohsäften der besprochenen Arten bestens eignen.
Ihre Züchtung geschieht zweckmässig in einer Malzmaische bei einer Temperatur zwischen 32 und
350 C. Man lässt die Maische etwa drei Tage gären, wonach der Keimgehalt der Kultur mehrere hundert
Milliarden betragen soll. (Dies gilt auch für die Anwendung anderer Milchsäurebakterien mit unter- schiedlichen Temperaturbereichen.) Bei einer 1/2 bis zuigen Impfung der auf 35 bis 38 C temperierten
Säfte würde die Gärung demnach mit z. B. zirka 50 Millionen stark gärungsvirulenten Milchsäurebakte- rien pro ems Saft einsetzen, ein Keimgehalt, der genügt, um schon nach wenigen Stunden den pr-Wert auf 5,0 herabzudrücken, und der gestattet, nach etwa 10 bis 12 Stunden, unter Umständen auch früher, die Gärung bei PH 3, 4 bis 4,5 abzubrechen.
Um eine Schnellgärung zu erreichen, werden für die zu verwendenden Bakterien, z. B. Pflanzen- milchsäurebakterien, zweckmässig Temperaturen angewendet, die sich ihrer Maximalgrenze nahem, wobei die Stoffwechseltätigkeit wesentlich beschleunigt und in kurzer Zeit grosse Mengen Milchsäure gebil- det werden. Doch sind für diese Verhältnisse grosse Impfmengen erforderlich, da die anzuwendenden
Höchsttemperaturen wohl den Stoffwechsel beschleunigen, die Geschwindigkeit der Zellteilung aber in gewissem Masse herabsetzen.
Durch diese Art der Schnellvergärung wird eine merkbare Entwicklung der Spontanflora unmöglich gemacht, was für die Qualität der Säfte von ausserordentlicher Bedeutung ist.
Die für die Impfungen zu verwendenden Kulturen werden zweckmässig 1 - 2 Stunden vor der Impfung gut umgeschüttelt ; man lässt die Maische sich absetzen und verwendet zum Impfen nur die überstehende, gelblich-milchige Flüssigkeit, wodurch verhindert wird, dass Schalenteilchen der Maische mit in den Saft hineinkommen.
Da durch die Milchsäuregärung die Kolloide des Saftes, die die freigewordenen Zellbestandteilchen schwebend erhalten, verändert werden und schon nach kurzer Zeit eine Ausfällung eintritt, empfiehlt es sich, dem Saft eine künstliche, kolloidale Struktur zu geben, ihn gewissermassen mit einem Schutzkolloid zu versehen, was mit geschmacklich und bakteriologisch neutralen Stoffen, wie z. B. Agar-Agar, geschehen kann. Es genügt eine Menge von z. B. 1-2 Promille Agar-Agar, der zweckmässig als z. B. 4% iger, flüssiger Wasseragar zugegeben wird.
Bei in Gärung befindlichen, stillstehenden Saftmengen kommt es häufig vor, dass sich bei der Ausfällung Klümpchen bilden, die die homogene Beschaffenheit des Saftes beeinträchtigen. Um dies zu vermeiden, werden die Säfte zweckmässig in einem Behälter mit Propellerrührwerk vergoren, so dass die ständige Bewegung des Saftes eine Klümpchenbildung nicht aufkommen lässt. Die Homogenität der Säfte wird dadurch günstig beeinflusst.
Ausführungsbeispiel :
Der sehr sauber hergestellte, unter Umständen mit Rohzucker versetzte Rohsaft wird, wenn der AgarAgar vor der Vergärung zugegeben werden soll, schnell auf 400 C erhitzt, die notwendige Menge des flüssigen Wasseragars (1 - 2 Promille Agar-Agar, auf die Saftmenge berechnet) zugesetzt, alsbald auf 200 C abgekühlt, auf 35 - 3So C erwärmt und mit z. B. l% oben beschriebener Kultur beimpft. Während der Agarbehandlung soll das Rührwerk mit etwa 200 Umdrehungen umlaufen.
Soll erst nach der Vergärung eine Homogenisierung erfolgen, so erwärmt man den Saft sofort nach der Herstellung auf 35 - 380 C und beimpft ihn. Nach der Impfung lässt man das Rührwerk, wie auch im vorigen Fall, mit 50 Umdrehungen laufen. Die Temperatur--wird durch einen Thermostaten z. B. zwischen 35 und 38, doch näher an 38 C konstant gehalten. Da das Gärgefäss mit einem Deckel verschlossen sein soll, legt man zweckmässig Kohlensäure über den Saft. Nach vier Stunden soll der pH-Wert auf 5,0 und nach 10 - 12 Stunden, unter Umständen in noch kürzerer Zeit, auf 3, 4 - 4, 5 gesunken sein.
Ist diese H-Ionenkonzentration erreicht, so erwärmt man den Saft schnell auf 600 C (unter Umlauf des Rührwer- kes-mit 200 Umdrehungen), setzt den flüssigen Wasseragar zu. kühlt auf 200 C herunter, um den AgarAgar in feinster Verteilung zum Gerinnen zu bringen, erhöht die Temperatur wieder auf 600 C und füllt bei dieser Temperatur den Saft auf Flaschen ab. Beim Füllen der Flaschen ist zu beachten, dass diese bis obenhin gefüllt werden, damit beim Verschliessen kein Luftraum entsteht. Die Flaschen werden anschlie-
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ssend sofort bei 60 C während 10 Minuten pasteurisiert. Kühlen die Flaschen dann ab, so entsteht ein luftleerer Raum, der zur Haltbarkeit des Saftes beiträgt.
Es ist ratsam, von jeder Herstellung einige Flaschen herauszugreifen, sie acht Tage lang bei 35 - 380 C aufzubewahren und auf diese Weise ihre Haltbarkeit zu prüfen.
Es hat sich gezeigt, dass erfindungsgemäss hergestellte Säfte, z. B. Möhrensaft, von unbegrenzter Haltbarkeit sind, und dass sich ihre Qualität im Laufe der Lagerung ganz ähnlich wie beim Wein verbes-
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tischen Geschmack, ohne aber seinen Grundcharakter verloren zu haben. Der manchen Menschen leicht widerstehende, etwas dumpfe Geschmack war verschwunden, und der Saft hatte mehr die Eigenschaften eines Erfrischungsgetränkes angenommen.
Da die Zelleiber der Milchsäurebakterien im Safte verbleiben, tritt durch die Vergärung eine Herab- minderung des Vitamingehaltes (besonders an B-Vitaminen) nicht ein. Der Karotingehalt von Möhrensaft betrug 4, 6 - 4, 8 mg auf 100 cm'Saft DasVerfahren zur biologischenSaftkonservierung nach der Erfindung gilt für vegetabilische Säfte mit keiner oder einer ungenügenden Menge Säure, die aus z. B. Möhren, Sellerie, roten Rüben, Gemüse, Gurken, Tomaten, Brennesseln u. v. a. m. hergestellt sind, wobei aber zu berücksichtigen ist, dass Säfte von Vegetabilien mit geschmacklich nicht feststellbaren Zuckermengen vor der Vergärung mit soviel Zucker, z. B. 3tao, versetzt werden sollen, dass der Saft deutlich süss schmeckt.
Sollen die Säfte mit Vitaminen, z. B. B-Vitaminen und Vitamin C, angereichert werden, so empfiehlt es sich, vor der Pasteurisierung z. B. Saft von schwarzen Johannisbeeren u. a. und Hefe zuzusetzen.
Solche Säfte verlieren dann allerdings ihren Grundcharakter, können aber unter der Bezeichnung naturechter Vitaminsäfte in den Verbrauch gehen.
Die im Handel befindlichen Rohsäfte waren, sofern nicht chemische Konservierungsmittel angewen- det wurden (Tomatensäfte u. a.), was vonKeformkreisen als hauptsächliche Verbrauchern dieser Produkte abgelehnt wird, wegen ihrer geringen Haltbarkeit ausserordentlich schwer auf Vorrat zu halten bzw. zu liefern. So konnten diese Rohsäfte, z. B. Möhrensaft, meistens nur auf Bestellung gekauft werden und waren in den Monaten Mai, Juni, Juli und August überhaupt nicht erhältlich. Möhrensaft z. B., der am Vormittag verkauft werden sollte, musste früh morgens und solcher, der am Nachmittag an den Kunden gelangen sollte, vormittags hergestellt werden. Die Ware, die nicht am gleichen Tage verkauft werden konnte, war am nächsten Tage wertlos.
Die Herstellung von Rohsäften nach dem erfindungsgemässen Verfahren bedeutet somit eine ausserordentliche Verbesserung erstens der Säfte selbst und zweitens ihrer Lieferung an den Kunden, und schafft drittens überhaupt erst die Möglichkeit ihrer Vorratshaltung, was sich auch in einer Verbilligung der Säfte bemerkbar macht. Die Geschafte können grosse Lager an solchen Säften unterhalten, und der Kunde braucht sich z. B. um seinen Möhrensaft nicht jeden Tagzubemühen, sondernkannseinen Wochen- oder Monatsbedarf auf einmal decken.
Weiterhin gewinnen die Säfte an medizinischer Bedeutung, da die mit ihnen vergorenen Milchsäurebakterien, z. B. Pflanzenmilchsäurebakterien, ausser der physiologisch wertvollen Milchsäure Stoffwechselprodukte bilden, die auf den Intestinaltrakt sehr vorteilhaft einwirken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anwendung des Verfahrens zur Behandlung von Pflanzensäften durch Milchsäuregärung mit anschliessender Pasteurisierung auf Pflanzensäfte, die im rohen Zustande einen PH -Wert von über 4,0 besitzen, insbesondere auf Säfte von Wurzelvegetabilien und Gemüse, wobei die Milchsäuregärung bei einer Temperatur von etwa 35 bis 38 C vorgenommen, bis zur Erreichung eines PH von 3,4 bis 4,5, insbesondere 3, 8 bis 4, 2, fortgesetzt und dann durch Pasteurisieren, vorzugsweise vorsichtiges Pasteurisieren bei einer Temperatur zwischen ungefähr 55 - 600 C während 5 - 10 Minuten abgebrochen und der warme Saft gegebenenfalls auf sterile Flaschen abgefüllt wird.