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.
DESCRIPTION
The invention relates to a process for the preparation of agricultural products intended as starting material, such as fruits and / or vegetables, for the production of liquid raw products by crushing and selective, enzymatic liquefaction of the starting material and for the subsequent refinement of the liquid raw product.
It is already known which is in a container
Treat mash by enzymatic liquefaction.
The shredded fruits are together with the added enzymes, e.g. B. cellulase, pectinase, mixed with the aid of an agitator and liquefied enzymatically. The liquid-solid mixture thus obtained passes through a vibrating screen device, a decanter centrifuge or a passing machine (e.g. Japanese Patent No. 59-35580).
The raw juice is separated from solids (e.g. cores, core housings, shell parts). The raw juice is then clarified. When using a vibrating screen device or a passing machine for the extraction of the raw juice, the raw juice is fed to an ultrafiltration device and thus clarified. If a decanter centrifuge is used for the extraction of raw juice, the clarification of the raw juice is possible both by means of ultrafiltration and by means of conventional fining and filtration devices.
According to the invention, this object is achieved in that the starting material is liquefied only to such an extent that a liquid-viscous mash paste consisting of further liquefiable coarse portions is formed, which is then fed to a press for the extraction of raw juice and the pressed juice is fed to a refining step.
The raw juice is expediently clarified by membrane filtration.
Alternatively, the raw juice can also be refined differently, for example by drying to powder or flakes, by adding pulpy fruit juices.
To increase the juice yield, the retentate residue from the membrane filtration is evenly added to the mash residue after pressing the mash slurry and then pressed together. The resulting juice is fed to membrane filtration.
In a further embodiment of the invention, the mash porridge becomes roughly pre-fiftriefl after liquefaction and before pressing. As a result, part of the fine sludge formed during liquefaction is separated before pressing, which increases the press performance. This applies particularly to the final phase of discontinuous raw juice extraction using presses. Therefore, the rough pre-filtration improves the economy by reducing the pressing time, especially when driving high yields.
The filtrate obtained by the rough prefiltration is advantageously fed to a further refinement stage, for example membrane filtration, drying, production line for pulpy juices, etc.
According to the invention, this object is achieved in that the starting material is liquefied only to such an extent that a liquid-viscous mash paste consisting of further liquefiable coarse portions is formed, which is then fed to a press for the extraction of raw juice.
The raw juice is expediently clarified by membrane filtration.
Alternatively, the raw juice can also be refined differently, for example by drying to powder or flakes, by adding pulpy fruit juices.
To increase the juice yield, the retentate residue from the membrane filtration is evenly added to the mash residue after pressing the mash slurry and then pressed together. The resulting juice is fed to membrane filtration.
In a further embodiment of the invention, the mash porridge is roughly prefiltered after liquefaction and before pressing. As a result, part of the fine sludge formed during the liquefaction is separated off before pressing, which increases the pressing performance. This applies particularly to the final phase of discontinuous raw juice extraction using presses. Therefore, the rough pre-filtration improves the economy by reducing the pressing time, especially when driving high yields.
Advantageously, the filtrate obtained by the rough pre-filtration is fed to a further refinement stage, for example membrane filtration, drying, production line for pulpy juices, etc.
The system for carrying out the method is characterized in that it consists of one or more containers for liquefaction by enzyme treatment, a subsequent fruit juice press and at least one of the finishing stages mentioned.
A particularly effective solid-liquid separation during the pressing process is achieved if the fruit juice press consists of a horizontal basket press.
The membrane filtration device expediently consists of an ultra or microfiltration device.
If, according to a previous method feature, the mash porridge is to be filtered before being pressed, a coarse pre-filtration device is arranged between the liquefaction container and the fruit juice press. To avoid blockages, it is advantageous if the coarse pre-filtration device consists of a gap filter. The latter are advantageously provided with a cleaning device for cleaning the filter surface.
According to a further feature of the invention, a pretreatment stage for the retentate returned to the membrane filtration device is arranged between the membrane filtration device and the fruit juice press or the fruit juice press and the membrane filtration device. Pretreatment with known fining agents and enzymes prevents the juice from becoming cloudy and improves the filtration of the retentate.
The main advantages of the invention can be seen in the fact that the method according to the invention for extracting juice allows, above all, the use of conventional fruit juice presses. In contrast to the known, normal total liquefaction processes, the quality of the ultrafiltered juice practically corresponds to the conventional quality. Despite the only partial liquefaction, a very high juice yield is achieved, which is otherwise only achieved with total liquefaction. Due to the only partial liquefaction before the mash slurry is pressed out, the blockages on the filter surfaces that would otherwise be expected do not occur. Another advantage is that the resulting raw juice viscosity compared to the raw juice extraction by means of a vibrating sieve or a passing machine is significantly lower, e.g. B. is 20 to 60% of it.
This significantly improves the yield of the subsequent ultrafiltration. In addition, the pressed residue has a structure which allows the juice contained in the retentate of the subsequent membrane filtration to be recovered in whole or in part in an economical manner. This enables total yields in the range of 94 to 97% to be achieved. The pressing residue (pomace) has a relatively low residual moisture of e.g. 42 to 47% so that it dries economically and z. B. can be used for feed purposes.
Further advantages and details of the invention can be found in the following description and the schematic block diagram which represents an exemplary embodiment.
The starting material to be juiced, which can consist of whole fruits, is crushed in a mill 1 and introduced into a liquefaction container 2 for enzyme treatment. The shredded fruits are together with the added enzymes, e.g. B. cellulase, pectinase, mixed with the aid of an agitator and liquefied by the enzymatic treatment. The degree of liquefaction of the mash is selected so that a liquid-viscous slurry is formed, which however contains even coarser parts that can be liquefied. The condition can be compared to a total liquefaction, e.g. B. by reducing the stirring intensity. the liquefaction time (e.g. 45-75 minutes instead of e.g. 2 hours) and a reduction in the enzyme dosage.
The quality is further favored by reducing the liquefaction time and the stirring intensity.
By reducing the enzyme treatment, the costs are reduced.
The mash porridge obtained in this way is then fed to a coarse pre-filtration device 3, which has a pore or gap size range of approx.
30 to 150 llm works. Because of the existing risk of clogging, the coarse pre-filtration device 3 should be self-cleaning. A commercially available gap filter with a mechanical device for cleaning the filter surfaces is best suited for this. After filtering, the retentate from the coarse pre-filtration device 3 is processed further in a fruit juice press 4.
The raw juice extraction with the help of the fruit juice press 4 can be carried out both with and without the upstream Grob prefiltration device 3. Surprisingly, it has been shown that despite the pulp-like character of the liquefied mash, conventional fruit juice presses can be used to obtain the raw juice. However, the condition for this is that suitable filter channels must be formed by the retained residue (pomace) and by the filter elements, tapes etc. used, so that on the one hand sufficient solid-liquid separation takes place and on the other hand an economical separation performance is achieved. This condition is very well met by using horizontal basket presses or tank presses, in particular the commercially available Bucher HP presses and Bucher multi press presses.
When using these presses, a very high raw juice yield of approx. 94 to 97.5% is achieved despite the only partial liquefaction.
After squeezing with the aid of the fruit juice press 4, the raw juice thus obtained is then fed to a membrane filtration device 5 for clarification, which preferably consists of an ultra or microfiltration device. The filtrate separated in the coarse pre-filtration device 3 is also introduced into the membrane filtration device 5 via a line 6 with approx. 10 to 60% of the total flow and subjected to the clarification process, while the retentate of the coarse pre-filtration device 3 with approx. 40 to 90% in the fruit juicer 4 is inserted.
The retentate residue of the membrane filtration device 5 is returned to the fruit juice press 4 via a line 7 and mixed with the residue obtained in the raw juice extraction and then filtered. As a result, the juice still contained in the retentate residue of the membrane filtration device 5 is recovered. When it is returned to the fruit juice press 4, the retentate goes through a pretreatment stage 8. Known fining agents, such as eg. B. gelatin, or also enzymes, e.g. B. pectinase can be used.
The system according to the invention can also be used for the preparation of various raw materials from agricultural products and waste for biotechnological processes.