BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von als Ausgangsmaterial bestimmten landwirtschaftlichen Produkten, wie Früchten und/oder Gemüsen, zur Gewinnung von flüssigen Rohprodukten durch Zerkleinern und selektives, enzymatisches Verflüssigen des Ausgangsmaterials und zur anschliessenden Veredelung des flüssigen Rohproduktes.
Es ist bereits bekannt, die in einem Behälter befindliche
Maische durch enzymatische Verflüssigung zu behandeln.
Die zerkleinerten Früchte werden zusammen mit den hinzugefügten Enzymen, z. B. Cellulase, Pektinase, mit Hilfe eines Rührwerks vermischt und enzymatisch verflüssigt. Das dadurch erhaltene Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch durchläuft eine Schüttelsiebeinrichtung, eine Dekanter-Zentrifuge oder eine Passiermaschine (z. B. japanisches Patent Nr. 59-35580).
Dabei wird der Rohsaft von Feststoffen (z. B. Kerne, Kerngehäuse, Schalenteilen) abgetrennt. Danach wird der Rohsaft geklärt. Beim Einsatz einer Schüttelsiebeinrichtung oder einer Passiermaschine für die Gewinnung des Rohsaftes wird der Rohsaft einer Ultrafiltrationseinrichtung zugeführt und damit geklärt. Wird für die Rohsaftgewinnung eine Dekanter-Zentrifuge verwendet, so ist die Klärung des Rohsaftes sowohl mittels Ultrafiltration als auch mittels konventioneller Schönungs- und Filtrationseinrichtungen möglich.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Ausgangsmaterial nur soweit verflüssigt wird, dass ein mit weiterverflüssigbaren Grobanteilen bestehender flüssig-viskoser Maische-Brei entsteht, der anschliessend zur Rohsaft-Gewinnung einer Presse und der ausgepresste Saft einer Veredelungsstufe zugeführt wird.
Zweckmässigerweise erfolgt die Klärung des Rohsaftes durch Membranfiltration.
Alternativ kann der Rohsaft auch andersartig, beispielsweise durch Trocknen zu Pulver oder Flocken, durch Beimischen zu pulpösen Fruchtsäften veredelt werden.
Zur Erhöhung der Saftausbeute wird der Retentatrückstand der Membranfiltration zur weiteren Filtration dem nach Auspressen des Maische-Breis anfallenden Maische Rückstand gleichmässig zugeführt und anschliessend zusammen ausgepresst. Der dadurch entstehende Saft wird der Membranfiltration zugeführt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Maische-Brei nach der Verflüssigung und vor dem Auspressen grob vorfiftriefl. Dadurch wird ein Teil des bei der Verflüssigung entstehenden Feintrubes vor dem Pressen abgetrennt, wodurch die Presseleistung erhöht wird. Dies gilt besonders für die Endphase einer diskontinuierlichen Rohsaftgewinnung mittels Pressen. Deshalb wird durch die Grob-Vorfiltration die Wirtschaftlichkeit durch Reduktion der Presszeit, besonders beim Fahren von hohen Ausbeuten, verbessert.
Vorteilhafterweise wird das durch die Grob-Vorfiltration erhaltene Filtrat einer weiteren Veredelungsstufe, beispielsweise Membranfiltration, Trocknung, Fertigungslinie für pulpöse Säfte usw. zugeführt.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Ausgangsmaterial nur soweit verflüssigt wird, dass ein mit weiterverflüssigbaren Grobanteilen bestehender flüssig-viskoser Maische-Brei entsteht, der anschliessend zur Rohsaft-Gewinnung einer Presse zugeführt wird.
Zweckmässigerweise erfolgt die Klärung des Rohsaftes durch Membranfiltration.
Alternativ kann der Rohsaft auch andersartig, beispielsweise durch Trocknen zu Pulver oder Flocken, durch Beimischen zu pulpösen Fruchtsäften veredelt werden.
Zur Erhöhung der Saftausbeute wird der Retentatrückstand der Membranfiltration zur weiteren Filtration dem nach Auspressen des Maische-Breis anfallenden Maische Rückstand gleichmässig zugeführt und anschliessend zusammen ausgepresst. Der dadurch entstehende Saft wird der Membranfiltration zugeführt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Maische-Brei nach der Verflüssigung und vor dem Auspressen grob vorfiltriert. Dadurch wird ein Teil des bei der Verflüssigung entstehenden Feintrubes vor dem Pressen abgetrennt, wodurch die Pressleistung erhöht wird. Dies gilt besonders für die Endphase einer diskontinuierlichen Rohsaftgewinnung mittels Pressen. Deshalb wird durch die Grob-Vorfiltration die Wirtschaftlichkeit durch Reduktion der Presszeit, besonders beim Fahren von hohen Ausbeuten, verbessert.
Vorteilhafterweise wird das durch die Grob-Vorfiltration erhaltene Filtrat einer weiteren Veredelungsstufe, beispiels weise Membranfiltration, Trocknung, Fertigungslinie für pulpöse Säfte usw. zugeführt.
Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem oder mehreren Behältern zur Verflüssigung durch Enzymbehandlung, einer anschliessenden Fruchtsaftpresse und wenigstens einer der genannten Veredelungsstufe besteht.
Eine besonders effektive Fest-Flüssig-Separierung beim Pressvorgang wird erzielt, wenn die Fruchtsaftpresse aus einer Horizontal-Korbpresse besteht.
Zweckmässigerweise besteht die Membranfiltrationseinrichtung aus einer Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung.
Soll der Maische-Brei gemäss einem vorhergehenden Verfahrensmerkmal vor dem Auspressen filtriert werden, so ist zwischen dem Verflüssigungsbehälter und der Fruchtsaftpresse eine Grob-Vorfiltrationseinrichtung angeordnet. Zur Vermeidung von Verstopfungen ist es vorteilhaft, wenn die Grob-Vorfiltrationseinrichtung aus einem Spaltfilter besteht. Letztere sind vorteilhafterweise mit einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Filterfläche versehen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen der Membranfiltrationseinrichtung und der Fruchtsaftpresse oder der Fruchtsaftpresse und der Membranfiltrationseinrichtung eine Vorbehandlungsstufe für das in die Membranfiltrationseinrichtung zurückgeführte Retentat angeordnet. Durch die Vorbehandlung mit bekannten Schönungsmitteln und Enzymen wird die Nachtrübung des Saftes vermieden und die Filtration des Retentates verbessert.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass das erfindungsgemässe Verfahren zur Saftgewinnung vor allem den Einsatz von herkömmlichen Fruchtsaftpressen erlaubt. Im Unterschied zu den bekannten, normalen Totalverflüssigungs-Prozessen entspricht deshalb die Qualität des ultrafiltrierten Saftes praktisch der herkömmlichen Qualität. Trotz der nur teilweisen Verflüssigung wird eine sehr hohe Saftausbeute erzielt, wie sie sonst nur bei der Totalverflüssigung erreicht wird. Aufgrund der nur teilweisen Verflüssigung vor dem Auspressen des Maische-Breis treten die sonst zu erwartenden Verstopfungen an den Filterflächen nicht auf. Ein weiterer Vorteil ist, dass die entstehende Rohsaft-Viskosität gegenüber der Rohsaftgewinnung mittels Schüttelsieb oder Passiermaschine wesentlich tiefer, z. B. bei 20 bis 60% davon liegt.
Dadurch wird die Ausbeute der nachfolgenden Ultrafiltration erheblich verbessert. Ausserdem weist der Press-Rückstand eine Struktur auf, die es erlaubt, den im Retentat der nachfolgenden Membranfiltration enthaltenen Saft ganz oder teilweise auf wirtschaftliche Art und Weise zurückzugewinnen. Dadurch können Totalausbeuten im Bereich von 94 bis 97% erzielt werden. Der Pressrückstand (Trester) weist eine relativ geringe Restfeuchtigkeit von z.B. 42 bis 47% auf, so dass er sich wirtschaftlich trocknen und z. B. für Futterzwecke verwenden lässt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung und der schematischen Blockzeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, zu entnehmen.
Das zu entsaftende Ausgangsmaterial, das aus ganzen Früchten bestehen kann, wird in einer Mühle 1 zerkleinert und zur Enzymbehandlung in einen Verflüssigungsbehälter 2 eingebracht. Die zerkleinerten Früchte werden zusammen mit den hinzugefügten Enzymen, z. B. Cellulase, Pektinase, mit Hilfe eines Rührwerkes vermischt und durch die enzymatische Behandlung verflüssigt. Der Verflüssigungsgrad der Maische wird so gewählt, dass ein flüssig-viskoser Brei entsteht, der aber noch gröbere weiterverflüssigbare Teile enthält. Der Zustand kann gegenüber einer totalen Verflüssi ging, z. B. durch Reduktion der Rührintensität. der Verflüssigungsdauer (z. B. 45-75 Minuten statt z.B. 2 Stunden) und einer Reduktion der Enzymdosierung erreicht werden.
Durch Reduktion der Verflüssigungsdauer und der Rührintensität wird die Qualität weiter begünstigt.
Durch Reduktion der Enzymbehandlung werden die Kosten vermindert.
Der auf diese Art gewonnene Maische-Brei wird anschliessend einer Grob-Vorfiltrationseinrichtung 3 zugeführt, die in einem Poren- oder Spaltgrössen-Bereich von ca.
30 bis 150 llm arbeitet. Wegen der bestehenden Verstopfungsgefahr sollte die Grob-Vorfiltrationseinrichtung 3 selbstreinigend sein. Hierzu eignet sich am besten ein handelsüblicher Spaltfilter mit mechanischer Vorrichtung zur Reinigung der Filterflächen. Nach dem Filtrieren wird das Retentat der Grob-Vorfiltrationseinrichtung 3 in einer Fruchtsaftpresse 4 weiterverarbeitet.
Die Rohsaftgewinnung mit Hilfe der Fruchtsaftpresse 4 kann sowohl mit als auch ohne die vorgeschaltete Grob Vorfiltrationseinrichtung 3 durchgeführt werden. Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass trotz des breiartigen Charakters der verflüssigten Maische herkömmliche Fruchtsaftpressen für die Gewinnung des Rohsaftes eingesetzt werden können. Bedingung dafür ist jedoch, dass durch den zurückgehaltenen Rückstand (Trester) und durch die eingesetzten Filterelemente, Bänder etc. geeignete Filterkanäle gebildet werden müssen, damit einerseits eine genügende Fest Flüssig-Separierung stattfindet und andererseits eine wirtschaftliche Trennleistung erreicht wird. Diese Bedingung wird durch die Verwendung von Horizontal-Korbpressen oder Tankpressen, insbesondere die handelsüblichen Bucher-HP-Pressen und Bucher-Multi-Press-Pressen sehr gut erfüllt.
Bei Verwendung dieser Pressen wird trotz der nur teilweisen Verflüssigung eine sehr hohe Rohsaftausbeute von ca. 94 bis 97,5% erzielt.
Nach dem Auspressen mit Hilfe der Fruchtsaftpresse 4 wird der so gewonnene Rohsaft anschliessend zur Klärung einer Membranfiltrationseinrichtung 5 zugeführt, die vorzugsweise aus einer Ultra- oder Mikrofiltrationseinrichtung besteht. Das in der Grob-Vorfiltrationseinrichtung 3 abgetrennte Filtrat wird über eine Leitung 6 mit ca. 10 bis 60% des Gesamtstromes ebenfalls in die Membranfiltrationseinrichtung 5 eingeleitet und dem Klärungsprozess unterworfen, während das Retentat der Grob-Vorfiltrationseinrichtung 3 mit ca. 40 bis 90% in die Fruchtsaftpresse 4 eingebracht wird.
Der Retentatrückstand der Membranfiltrationseinrichtung 5 wird über eine Leitung 7 in die Fruchtsaftpresse 4 zurückgeführt und mit dem bei der Rohsaftgewinnung anfallenden Rückstand vermischt und anschliessend gefiltert. Dadurch wird der im Retentatrückstand der Membranfiltrati onseinrichtung 5 noch enthaltene Saft zurückgewonnen. Bei der Rückführung zur Fruchtsaftpresse 4 durchläuft das Retentat eine Vorbehandlungsstufe 8. Als Behandlungsmittel können dabei bekannte Schönungsmittel, wie z. B. Gelatine, oder auch Enzyme, z. B. Pektinase, verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Anlage ist auch zur Aufbereitung diverser Rohstoffe aus landwirtschaftlichen Produkten und Abfällen für biotechnologische Verfahren einsetzbar.