Die Erfindung betrifft ein kalorienreduziertes alkoholfreies Fruchtsaft-Getränk aus süssen Säften von pflanzlichen Produkten, das kalorienarmen Süssstoff enthält sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Es sind Getränke dieser Art bekannt, die aus 50% reinem Fruchtsaft bestehen, der mit Wasser verdünnt und mit künstlichem Süssstoff gesüsst wird. Auch bei den bekannten Nektar- bzw. Diätgetränken wird die Zugabe von Zucker ganz oder teilweise ersetzt durch künstlichen Süssstoff. Generell bestehen kalorienreduzierte Fruchtsäfte aus mit Wasser verdünnten Fruchtsäften, denen anstelle von Zucker neben anderen Zusätzen künstlicher Süssstoff zugesetzt wird.
Nachteilig bei der Herstellung dieser Getränke ist, dass mit dem Verdünnen des Fruchtsaftes mit Wasser auch alle Inhaltstoffe des Fruchtsaftes mit verdünnt werden. Durch nachträg liches Süssen wird lediglich die Süssigkeit auf den gewünschten Wert gebracht. Weitere Zusätze, um z.B. die ursprüngliche Geschmacksqualität zu erreichen, sind nur in sehr bescheidenem Rahmen möglich und zudem durch das Lebensmittelgesetz stark eingeschränkt. Die auf diese Weise hergestellten Säfte wirken deshalb mager und unnatürlich.
Einzelverfahren zur Entzuckerung von Getränken sind an sich bekannt. Für eine wirtschaftliche Gross-Produktion mit automatischer und kontinuierlicher Betriebsweise entsprechen diese bekannten Verfahren noch nicht den gestellten Anforderungen. Vor allem dürfen mit der Entzuckerung nicht zu viele andere wertvolle Komponenten verlorengehen, respektive es dürfen nicht artfremde Stoffe entstehen und das Getränk in seiner Art verfremden. Ausserdem ist man aus lebensmittelrechtlichen Gründen bei den Entzuckerungsverfahren stark eingeschränkt.
Es sind auch Verfahren bekannt (CH-PS 668 887, CH-PS 632 137), bei denen der Zucker im Fruchtsaft mittels biotechnologischen, insbesonders fermentativen Verfahren direkt umgewandelt wird und die Reaktionsprodukte soweit möglich vor der Zugabe von künstlichem Zucker entfernt werden. Dabei entstehen immer zahlreiche flüchtige und nichtflüchtige Reaktions-Nebenprodukte, welche sich nur zum Teil aus dem Fruchtsaft entfernen lassen. Insbesonders ist es praktisch unmöglich, die entstandenen, nicht flüchtigen Nebenprodukte ausreichend zu entfernen.
Mit Hilfe dieser bekannten Verfahren ist zwar ein bekömmliches, alkoholfreies Getränk herstellbar, das auch lebensmittelrechtlich zugelassen werden kann. Die Getränke haben aber ihren ursprünglichen, arttypischen Charakter verloren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe wirtschaftlicher Herstellungsverfahren ein kalorienreduziertes Getränk der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das nach der Entzuckerung des Rohsaftes bezüglich Geschmack, Inhaltstoffe, Farbe und Süssigkeit dem natürlichen Fruchtsaft sensorisch möglichst nahe kommt.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass sich das Getränk aus den im Patentanspruch 1 angegebenen Komponenten zusammensetzt. Ausgestaltungen der Erfindung sowie das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Getränks sind den weiteren Patentansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung und insbesonders ein geeignetes Herstellverfahren dazu ist in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 2 die Anlage nach Fig. 1 mit einer aus einem kombinierten Membranverfahren bestehenden Entzuckerungsanlage und
Fig. 3 die Anlage nach Fig. 1 mit einer aus einem reinen Nano-Filtrationsverfahren bestehenden Entzuckerungsanlage.
Wie die Fig. 1 der Zeichnung zeigt, wird der Rohsaft über eine Leitung 1 einer Entzuckerungs-Anlage 2 zugeführt. Als Rohsaft kann jeder zuckerhaltige Saft, roh oder verarbeitet, verwendet werden. Insbesonders kommen auch beispielsweise konzentrierte Säfte, konzentrierte und rückverdünnte Säfte, trübe und geklärte Säfte sowie entaromatisierte und entpek tinisierte Säfte in Betracht. Sofern nicht Frischsaft verarbeitet wird, ist es meistens vorteilhaft, wegen der besseren Effizienz den Saft in konzentrierter Form der Entzuckerungs-Anlage 2 zuzuführen. Durch die Verwendung von entaromatisierten Säften können Probleme bezüglich Aromaverluste leicht umgangen werden.
Je nach Entzuckerungsverfahren aber auch aus logistischen Gründen kann es sinnvoll sein, Konzentrate von entzuckertem Fruchtsaft einzusetzen. Ferner ist es möglich, mehrere Fruchtsäfte gemischt als Ausgangsprodukt zu verwenden.
In der Entzuckerungs-Anlage 2 wird der Rohsaft teilweise oder total auf selektive Art und Weise, soweit in direktem Kontakt mit dem Fruchtsaft, durch Zuckerentfernung entzuckert. Aus geschmacklichen und zum Teil auch aus gesetzlichen Gründen werden für die Zuckerentfernung, soweit ein direkter Kontakt mit dem zu entzuckernden Saft vorhanden ist, nur physikalische Entzuckerungs-Verfahren verwendet. Somit bleibt der ursprüngliche Charakter des Fruchtsaftes erhalten. Unter selektiver Entzuckerung wird allgemein verstanden, dass dem Rohsaft der Zucker möglichst nur in Form einer wässerigen Zucker-Lösung entzogen wird. Da dies in der Praxis nicht zu 100% durchführbar ist, muss eine Abweichung vom Ideal toleriert werden. Die Abführung der Zucker-Lösung aus der Entzukkerungs-Anlage 2 erfolgt über eine Leitung 3 zur weiteren Verwertung.
Um das bei der Entzuckerung mitentzogene Wasser wenigstens teilweise zu ersetzen, wird, wenn erforderlich, dem durchlaufenden Saft über eine Leitung 4 Verdünnungswasser zugegeben. Dabei kann vorzugsweise Getränke-Wasser eingesetzt werden. Bei der Entzuckerung verlorengegangene, gelöste Mineralstoffe lassen sich mit Vorteil wenigstens teilweise durch die Zugabe von geeignetem Mineralwasser ersetzen. Die Zugabe von Verdünnungswasser kann notwendig sein, insbesonders wenn aus wirtschaftlichen Gründen ein zuwenig selektives Entzuckerungsverfahren verwendet wird, das den Zucker in genügend konzentrierter, wässeriger und gelöster Form entfernt. Die Zugabe von Verdünnungswasser kann im Verlaufe des Prozesses aber auch vor oder nach dem Prozess erfolgen.
Eine Zugabe vor oder im Verlaufe des Prozesses wirkt sich bei Anwendung von Membranprozessen für die Entzuckerung günstig auf die Entzuckerungsleistung, respektive auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens aus.
Mit Rücksicht auf eine relativ hohe Entzuckerungsleistung, respektive Wirtschaftlichkeit, ist es aber auch möglich, dass der Fruchtsaft zu viele wichtige geschmacksbestimmende Komponenten verliert, insbesonders bei bewusster Anwendung der Diafiltration zwecks Leistungssteigerung. In solchen Fällen ist es angebracht, dem Fruchtsaft nach der Entzuckerung Wasser zu entziehen, z.B. mittels bekannter Konzentrierverfahren, Eindampfen, Umkehrosmose, Pervaporation, Membrandestillation etc.
Im Idealfalle sollte soviel Verdünnungswasser zugefügt und/ oder soviel Wasser dem entzuckerten Saft entzogen werden, dass der Wassergehalt des fertigen Getränkes wieder ungefähr dem ursprünglichen Fruchtsaft entspricht.
Nach der Entzuckerung ist es sinnvoll, den Saft auf seinen Gehalt an verschiedenen Komponenten zu analysieren und/oder zu messen. In der Praxis ist es jedoch zu aufwendig, den entzuckerten Saft auf alle wichtigen Komponenten zu analysieren. Der Einfachheit halber werden deshalb im vorliegenden Produkt zur Bestimmung der Qualität der Entzuckerung bzw. der Ähnlichkeit mit einem natürlichen Fruchtsaft nur ein oder mehrere, sogenannte Leitwerte bestimmt. Dabei handelt es sich um eine Analyse von wichtigen Summen von Komponenten, z.B., die nitrierbare Gesamtsäure, der zuckerfreie Extrakt-Gehalt etc.. Es handelt sich im allgemeinen um solche Analysen, welche automatisch und möglichst In-Line, z.B. mitels Analysenautomaten durchgeführt werden können.
Es wird deshalb gefordert, dass ein oder mehrere Leitwerte bei der Entzuckerung des Fruchtsaftes nicht um mehr als 50% vom ursprünglichen absoluten Gehalt reduziert sind. Bei Fruchtsaft-Gemischen sollte dies wenigstens bei einem der verwendeten Fruchtsäfte der Fall sein. Gegenüber herkömmlichen Getränken sind Leitwerte, die vom natürlichen Saft um ca. +/-50% abweichen, immer noch von grossem Interesse, z.B. -50% und darüber für hochqualitative Nektare und +25% und darüber zum Zumischen zu anderen Getränken, zu Desserts, insbesonders Nieder-Kalorien-Desserts, etc. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in einer Leitung 5, durch die der entzuckerte Saft aus der Entzuckerungs-Anlage abgeführt wird, eine Messstelle 6 zur Ermittlung, z.B. mittels automatischer Analyse, wenigstens eines Leitwertes angeordnet.
Aufgrund dieser Massnahme lässt sich zusammen mit dem vorliegenden Verfahren der artentypische Charakter des eingesetzten Fruchtsaftes im neuen Getränk, z.B. bei Wasserzugabe im Rahmen der Verluste, bei der Entzuckerung oder Wasserentzug nach der Entzuckerung noch sehr gut feststellen.
Mit Hilfe des ermittelten Leitwertes oder einer Kombination von Leitwerten kann die mengenmässige, soweit notwendige und gewünschte Zugabe von Verdünnungswasser respektive der notwendige Entzug von Wasser bestimmt bzw. gesteuert oder geregelt werden. Hierzu führt für das Beispiel einer Zugabe von Wasser eine Steuerleitung 7 von der Messstelle zu einem Regelventil 8, das in der Leitung 4 für die Zuführung von Verdünnungswasser angeordnet ist. Je nach Situation können aufgrund von Erfahrungen auch einfache Direkt-Messungen (z.B. Brechungsindex), unter Umständen verbunden mit einem Korrelations-Faktor als Leitwerte zur Bestimmung der Verdünnungswasser-Menge dienen. Eine analoge Regelung ist auch für einen allfälligen Entzug von Wasser nach der Entzuckerung zur Bestimmung der Konzentrierleistung anwendbar.
Die Zuführung von Verdünnungswasser nach dem Konzentrierverfahren als auch eine nachträgliche Konzentrierung können auch insbesonders bei kleineren Leistungen unabhängig vom Entzukkerungs-Verfahren chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Für die Bestimmung der Menge an Verdünnungswasser, respektive der zu entfernenden Wassermenge wird aber auch hier zur Vereinfachung von oben definierten Leitwert ausgegangen.
Dem entzuckerten Saft wird nach dem Durchlaufen der Entzuckerungs-Anlage 2 bzw. spätestens mittelbar oder unmittelbar nach vollendeter Entzuckerung kalorienarmer Süssstoff als wenigstens teilweiser Ersatz für den entfernten Zucker über eine Leitung 9 zugeführt, die in die Leitung 5 nach der Messstelle 6 einmündet. Es wird vorzugsweise soviel Süssstoff zugeführt, dass der Saft wenigstens teilweise die Süssigkeit hat, die der Fruchtsaft oder die Fruchtsäfte vor der Entzuckerung hatten. Als kalorienarmer Süssstoff werden vorzugsweise künstlich hochintensive Süssstoffe eingesetzt, deren Kalorien-Gehalt praktisch vernachlässigt werden kann. Für gewisse Fälle, insbesonders rein diätische Anwendungen kann aber auch ganz oder teilweise Fruktose, dessen Süsskraft höher als die entzogene Sacherose und Glukose liegt, zugefügt werden.
Ausserdem wird vorzugsweise allg. ein solcher Süssstoff gewählt, der ähnlich wie natürlicher Zucker schmeckt und wenigstens teilweise dem entzuckerten Saft zugegeben wird. Als bevorzugte künstliche Süssstoffe werden Aspartam und ähnliche Süssstoffe oder dessen Derivate verwendet. Aspartam weist auch sehr interessante gesundheitliche Merkmale auf und besteht aus einer natürlichen Eiweiss-Verbindung. Dieser Süssstoff besitzt einen sehr hohen gesundheitlichen Sicherheitswert, der für ein Gesundheitsgetränk wichtig ist.
In der Leitung 9, durch die der entzuckerte Saft aus der Entzuckerungs-Anlage 2 abgeführt wird, ist vor der Messstelle 6 für die Leitwerte eine weitere Messstelle 10 zur Bestimmung des Zucker-Gehaltes des entzuckerten Saftes angeordnet. Von der Messstelle 10 führt eine Steuerleitung 11 zu einem Regelventil 12, das in der Leitung 9 für die Süssstoff-Zugabe angeordnet ist. Dadurch ist die Menge der Zugabe an kalorienarmem Süssstoff aufgrund der Bestimmung des Zucker-Gehaltes, respektive eines Analogons davon (z.B. Brechungs-Index) nach der Entzuckerung auf einfache Art und Weise aufgrund der bekannten Süsskraft des zuzufügenden kalorienarmen Süssstoffes automatisch regulierbar.
Um die Süsskraft der im Fruchtsaft enthaltenen Zuckerarten mit zu berücksichtigen, ist im allgemeinen noch eine Korrektur mittels einem Korrelationsfaktor, welcher typisch für die Entzuckerungsanlage ist, notwendig.
Dem entzuckerten Saft können vorzugsweise auch noch weitere Zusätze nach der Entzuckerung über eine Leitung 13 zugeführt werden (Fig. 1). Im Prinzip sind alle lebensmittelrechtlich möglichen Zusätze denkbar. Besonders sinnvoll sind dabei Komponenten, welche bei der Entzuckerung oder in Prozess-Stufen davor entzogen wurden oder verlorengingen, wie z.B. Aroma, Pektin, Säuren, z.B. Zitronensäure. Bei diesen Zusätzen kann es sich sowohl um fremde Zusätze als auch um fruchteigene Zusätze handeln. Der Zusatz von Pektin und ähnlich wirkende Zusätze ist unter anderem angebracht, um dem Fruchtsaft wieder die ursprüngliche Vollmundigkeit zu verleihen. Die Mengen dieser Zusätze lassen sich zum Teil auch von der Leitwert-Bestimmung ableiten und entsprechend regulieren.
Zu diesem Zweck führt von der Messstelle 6 für die Leitwerte eine Steuerleitung 14 zu einem Regelventil 15, das in der Leitung 13 für die Zugabe der übrigen Zusätze angeordnet ist. (Fig. 1).
Es kann auch vorteilhaft sein, den Rohsaft vor der Entzuckerung einem oder mehreren Vorabtrennverfahren zu unterziehen. Hierzu wird gemäss Fig. 1 der Rohsaft über eine Leitung 16 einer Vorabtrenneinrichtung 17 zugeführt. Soweit nicht Säfte als Rohsaft eingesetzt werden, fallen darunter auch die übli chen Verfahren für z.B. Entaromatisierung, Entpektinisierung etc. In gewissen Fällen ist es angebracht, bestimmte Komponenten vor der Entzuckerung bewusst herauszunehmen und diese nach der Entzuckerung wieder zuzufügen. Gemäss Fig. 1 werden die abgetrennten Komponenten über eine Leitung 18 aus der Vorabtrenneinrichtung 17 herausgeführt und in die Leitung 5 nach der Entzuckerungs-Anlage 2 wieder zurückgeführt.
Die Zugabe der vorabgetrennten Komponenten in den Saft erfolgt vorzugsweise wenigstens vor der Messstelle 6, damit bei der Leitwert-Bestimmung die rückgeführten Komponenten mitberücksichtigt werden. Durch diese Massnahme wird vermieden, dass die erwähnten Komponenten bei der Entzuckerung verlorengehen. Dabei können z.B. Membranverfahren eingesetzt werden, die die Teilabtrennung ermöglichen. Eine Abtrennung polarer resp. elektrisch geladener Verbindung, insbesonders eine Entsäuerung, wird vorzugsweise mittels Elektro-Dialyse und/oder ionisch gepfropfter Diffusionsmembranen durchgeführt, die eine entsprechende Abtrennung und eine einfache Rückführung zum entzuckerten Saft ermöglichen.
In der Vorabtrenneinrichtung 17 kann auch eine Abtrennung von höhermolekularen Verbindungen als Zucker mittels Umkehrosmose erfolgen, die ebenfalls eine einfache Rückführung der höhermolekularen Komponenten in den Saft ermöglicht.
Ferner ist es sinnvoll bei Säften, die nicht schon entaromatisiert sind, z.B. Frischsaft, diese in der Vorabtrenneinrichtung 17 zu entaromatisieren und nach der Entzuckerung das eigene Aroma über die Leitung 18 wieder zuzufügen. Dadurch entstehen praktisch keine Aromaverluste.
In Fig. 2 der Zeichnung ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht und ohne die üblichen Kreisläufe des Membranverfahrens dargestellt. Bei dieser Ausführung wird die selektive Entfernung des Zuckers aus dem Rohsaft in direktem Kontakt mit dem Fruchtsaft mit Hilfe einer Dialyse-Anlage 19 und einer im Permeat-Kreislauf 20 der Dialyse-Anlage 19 angeordneten Nano-Filtration 21 durchgeführt. Die Nano-Filtration 21, die den Zucker aus dem Permeat-Kreislauf 20, also nicht mehr in direktem Kontakt mit dem Fruchtsaft entfernt, liegt im Zwischenbereich von Ultrafiltration und Umkehr-Osmose. Durch entsprechende Wahl der Trenngrenze oder Nano-Filtration kann erreicht werden, dass von den drei wichtigsten Zuckerarten Fruktose, Glukose und Sacherose der Zucker mit dem höchsten Molekulargewicht, d.h. Sacherose, bevorzugt zurückgehalten und ausgeschleust wird.
Da Sacherose verglichen mit Fruktose eine wesentlich geringere Süsskraft und mehr Kalorien hat, ist dies im Interesse der Sache. Der entzuckerte Saft wird als Retentat der Dialyse-Anlage 21 durch die Leitung 5 abgeführt und in gleicher Weise wie bei der Anlage nach Fig. 1 behandelt. Das Retentat der Nano-Filtration 19 ist mit Zucker angereichert, wobei das Permeat 1 bis 4 DEG Bx z.B. bei einem Retentat-Eingang von beta 12 DEG Bx und mehr aufweist. Das als wässerige, zuckerhaltige Lösung abgezogene Retentat, das z.B. ein Teilstrom aus dem Retentatkreislauf der Nano-Filtration ist, kann z.B. wie bei allen physikalischen Verfahren in einer Konzentrierungseinrichtung 22 konzentriert werden und separat einer Verwertung, z.B. als natürlicher, fruktose- und glukosereicher Süssstoff (Flüssig-Fruchtsaft-Zucker), zugeführt werden, was die Gesamtwirtschaftlichkeit wesentlich verbessert.
Bei Anwendung von stark zuckerselektiven Membranverfahren, insbesonders von zuckerselektiven, druckgetriebenen Membranprozessen anstelle von reiner Dialyse, wird eine Rückdiffusion von der Permeatseite auf die Retentatseite stark herabgesetzt, weshalb hier in geringen Fällen auf der Permeatseite auch nichtphysikalische Entzuckerungs-Verfahren eingesetzt werden, die den Zucker z.B. fermentativ, beispielsweise gemäss CH-PS 668 887, bis zur Kohlendioxyd/Wasser-Stufe abbauen.
Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt die Integration einer reinen Nano-Filtration 21 als Entzuckerungsverfahren in den Gesamtprozess. Da bei der bekannten, reinen Nano-Filtration wesentlich mehr aus dem Fruchtsaft entfernt wird, ist gegenüber der Anlage nach Fig. 2 ein wesentlich grösserer Aufwand bei der Vorabtrennung der Komponenten aus dem Rohsaft erforderlich. Wenigstens sollten Moleküle, die grösser als Zuckermoleküle sind, vor der Entzuckerung selektiv angereichert herausgenommen werden. Dies kann vorzugsweise ebenfalls mit Hilfe einer zuckerselektiven (Anreicherung von Zucker im Retentat) Nano-Filtration 23 oder anderen Membran-Verfahren im Rahmen der physikalischen Trennverfahren erfolgen. Ferner sollten die Aromastoffe unbedingt aus dem Rohsaft entfernt und nach der Entzuckerung mit weiteren Zusätzen in gleicher Weise wie bei der Anlage nach Fig. 1 wieder zugefügt werden.
Als weitere positive Massnahme im Rahmen der Vorabtrennung kann zur Verbesserung der Qualität die Entfernung eines weiten Spektrums an polaren elektrisch geladenen Molekülen z.B. mittels Elektro-Dialyse oder anderer Membranverfahren sein sowie deren Rückführung nach der Entzuckerung in den Saft.
Aufgrund der erfindungsgemässen Vorabtrennung, insbesonders durch die Nano-Filtration 23 gemäss Fig. 3, ist es trotz Anordnung der Nano-Filtration 21 im direkten Saftstrom noch möglich, akzeptable Farbwerte beim Endprodukt zu erzielen. Durch alleinigen Einsatz der Nano-Filtration ohne Vorabtrennung würde nahezu alle Farbe aus dem Saft entfernt werden.
Eine weitere Möglichkeit, eine Nanofiltration direkt für die Entzuckerung einzusetzen, besteht darin, das Retentat der Nanofiltration einem weiteren Zucker-Abtrenn-Verfahren, welches relativ weniger Farbe herausnimmt (z.B. Ionen-Ausschluss-Verfahren) zuzuleiten und den entzuckerten Saft aus dem zweiten Entzuckerungs-Verfahren dem Permeat der Nanofiltration zuzugeben. Gegenüber der Anwendung von nur Nanofiltration werden hierdurch neben besseren Farbwerten auch die übrigen Werte verbessert.
Um die Selektivität des Rückhalts von Säuren und Basen, insbesonders von wichtigen Säuren im zu entzuckernden Saft zu verbessern, können bei den im erfindungsgemässen Prozess verwendeten Membranverfahren generell auch ionische, insbesonders gepfropfte Membranen eingesetzt werden. Hierbei kann die Membran analog zur Elektro-Dialyse zusätzlich noch mit einem elektrischen Feld überlagert werden.
Insbesonders ist es bei der Entzuckerung von Zitrus-Früchten wichtig, dass vor allem der Verlust an Zitronen- oder Ascorbin-Säure relativ gering ist. Diese beiden Säuren haben aber ein ähnliches Molekulargewicht wie monosacharide Zuckerkomponenten des Saftes (Fruktose, Glukose). Es sind deshalb besondere Massnahmen erforderlich, um diese Säuren im zu entzuckernden Saft zurückzuhalten. Eine mögliche Lösung des Problems bietet hier der Einsatz von ionischen, insbesonders gepfropften Membranen, wie sie insbesonders bei der ionischen Dialyse angewendet werden, verbunden mit einer für die vorliegende Aufgabe geforderten Trenngrenze und Druckbelastbarkeit.
Zur Verwirklichung dieser Massnahme wird beim Gesamtprozess gemäss Fig. 2 für die Dialyse-Anlage 19 oder die an dieser Stelle alternativ möglichen zuckerselektiven, druckgetriebenen Membran-Verfahren eine kationische, gepfropfte Membrane eingesetzt, die den Durchgang von Säuren weitgehend verblockt.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von trüben, zuckerreduzierten Säften. Um das Fouling-Verhalten des Entzuckerungs-Verfahrens zu verbessern bzw. höhere Leistungen und Standzeiten zu erzielen, ist es auch möglich, sowohl für klare als auch trübe Endprodukte von klaren, z.B. mittels Ultra- oder Mikrofiltration geklärten Säften auszugehen und Trubstoffe nach bekannten Verfahren nach der Entzuckerung dem Saft zuzufügen. Dabei kann für trübe Endprodukte, insbesonders Retentat aus einer Ultra- oder Mikrofiltration von vorliegenden oder anderen Säften verwendet werden. Bei der Herstellung von klaren, alkoholreduzierten Säften sollte der Saft vorzugsweise aus den genannten Gründen wenigstens vor der Entzuckerung geklärt werden.
Die Betriebsweise zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann sowohl chargenweise als auch kontinuierlich, je nach den zu verarbeitenden Mengen, gewählt werden. Die Anlage kann kalt oder warm, je nach qualitativen und wirtschaftlichen Anforderungen gefahren werden.
Eine bevorzugte Getränkezusammensetzung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Getränk aufgrund der Hauptkomponenten (entzuckerter Fruchtsaft, eventuell Verdünnungs-Wasser, kalorienarmer Süssstoff) und den weiteren Zusätzen ausser im Gehalt an natürlichem Zucker (Sacherose, Fruktose, Glukose) einem natürlichen Fruchtsaft ähnlich ist. Jedoch weist dieses Getränk aufgrund des Ersatzes von natürlichem Zucker durch kalorienarmen Zucker vorzugsweise wenigstens 25% weniger Kalorien auf. Trotz des Ersatzes von fruchteigenem Zucker durch vorzugsweise Aspartam, ist ein solcher Saft vom natürlichen Saft kaum zu unterscheiden. Aufgrund des niedrigen Kaloriengehalts ist dieser Saft aber nicht nur für Diabetiker gesundheitlich sehr wertvoll und ansprechend (Leicht-Fruchtsaft).
The invention relates to a reduced-calorie non-alcoholic fruit juice drink made from sweet juices of vegetable products, which contains low-calorie sweetener and a method for its production.
Drinks of this type are known which consist of 50% pure fruit juice, which is diluted with water and sweetened with artificial sweetener. In the case of the known nectar and diet drinks as well, the addition of sugar is completely or partially replaced by artificial sweetener. In general, calorie-reduced fruit juices consist of fruit juices diluted with water, to which artificial sweetener is added in addition to other additives in addition to sugar.
A disadvantage of the production of these drinks is that when the fruit juice is diluted with water, all of the contents of the fruit juice are also diluted. Subsequent sweetening merely brings the sweetness to the desired value. Other additives, e.g. Achieving the original taste quality is only possible in a very modest setting and is also severely restricted by the Food Act. The juices produced in this way therefore appear lean and unnatural.
Individual processes for the desugarization of beverages are known per se. For an economical large-scale production with automatic and continuous operation, these known methods do not yet meet the requirements. Above all, too many other valuable components must not be lost during desugarization, or non-alien substances may be created and the beverage alienated in its way. In addition, for reasons of food law, the desugarization process is severely restricted.
Methods are also known (CH-PS 668 887, CH-PS 632 137) in which the sugar in the fruit juice is converted directly by means of biotechnological, in particular fermentative, processes and the reaction products are removed as far as possible before the addition of artificial sugar. This always results in numerous volatile and non-volatile reaction by-products, which can only be partially removed from the fruit juice. In particular, it is practically impossible to sufficiently remove the non-volatile by-products formed.
With the help of these known methods, a digestible, non-alcoholic drink can be produced, which can also be approved under food law. However, the drinks have lost their original, typical character.
The invention has for its object to use economical production processes to create a calorie-reduced beverage of the type mentioned at the outset, which, after de-sugaring the raw juice, comes as close as possible to the natural fruit juice in terms of taste, ingredients, color and sweetness.
According to the invention, this object is achieved in that the beverage is composed of the components specified in claim 1. Embodiments of the invention and the method for producing the beverage according to the invention can be found in the further patent claims.
The invention and in particular a suitable manufacturing method for this is explained in more detail in the following description and the drawing, which shows several exemplary embodiments. Show it
1 is a schematic representation of a plant for performing the method,
Fig. 2 shows the system of FIG. 1 with a desiccation system consisting of a combined membrane process and
3 shows the plant according to FIG. 1 with a desugarization plant consisting of a pure nano-filtration process.
As shown in FIG. 1 of the drawing, the raw juice is fed to a desugarization plant 2 via a line 1. Any sugar-containing juice, raw or processed, can be used as raw juice. In particular, for example, concentrated juices, concentrated and rediluted juices, cloudy and clarified juices as well as dearomatized and detached juices are also suitable. Unless fresh juice is processed, it is usually advantageous to supply the juice to the desugarization plant 2 in concentrated form because of the better efficiency. Problems with loss of aroma can be easily avoided by using dearomatized juices.
Depending on the de-sugaring process, but also for logistical reasons, it may make sense to use concentrates of de-sugared fruit juice. It is also possible to use several mixed fruit juices as a starting product.
In the desugarization plant 2, the raw juice is partially or totally desugarized by sugar removal, provided that it is in direct contact with the fruit juice. For taste and in part also for legal reasons, only physical de-sugaring processes are used for sugar removal, as long as there is direct contact with the juice to be de-sugared. The original character of the fruit juice is preserved. Selective desugarization is generally understood to mean that sugar is only extracted from the raw juice in the form of an aqueous sugar solution. Since this is not 100% feasible in practice, a deviation from the ideal must be tolerated. The sugar solution is removed from the dewatering plant 2 via a line 3 for further use.
In order to at least partially replace the water extracted during the desugarization, if necessary, 4 dilution water is added to the juice running through a line. Beverage water can preferably be used. Dissolved minerals lost during desugarization can advantageously be at least partially replaced by the addition of suitable mineral water. The addition of dilution water may be necessary, especially if, for economic reasons, an insufficiently selective desugarization process is used that removes the sugar in a sufficiently concentrated, aqueous and dissolved form. Dilution water can also be added before or after the process in the course of the process.
An addition before or during the process has a favorable effect on the desugarization performance or on the economy of the process when using membrane processes for desugarization.
In view of a relatively high de-glucose performance, or economic efficiency, it is also possible that the fruit juice loses too many important taste-determining components, especially when deliberate use of diafiltration to increase performance. In such cases, it is appropriate to remove water from the fruit juice after desugarization, e.g. using known concentration processes, evaporation, reverse osmosis, pervaporation, membrane distillation etc.
Ideally, so much dilution water should be added and / or so much water removed from the desugarized juice that the water content of the finished beverage corresponds approximately to the original fruit juice.
After desugarization, it makes sense to analyze and / or measure the juice for its content of various components. In practice, however, it is too complex to analyze the desugarized juice for all important components. For the sake of simplicity, only one or more, so-called guide values, are therefore determined in the present product for determining the quality of the desugarization or the similarity to a natural fruit juice. This is an analysis of important sums of components, e.g. the nitratable total acid, the sugar-free extract content etc. It is generally a question of analyzes which are carried out automatically and, if possible, in-line, e.g. can be carried out using automatic analyzers.
It is therefore required that one or more guideline values for the desugarization of the fruit juice are not reduced by more than 50% of the original absolute content. In the case of fruit juice mixtures, this should be the case for at least one of the fruit juices used. Compared to conventional drinks, guide values that deviate from natural juice by approx. +/- 50% are still of great interest, e.g. -50% and above for high-quality nectars and + 25% and above for addition to other drinks, desserts, especially low-calorie desserts, etc. In the exemplary embodiment according to FIG. 1 there is a line 5 through which the desugarized juice is released the de-sugaring plant is removed, a measuring point 6 for determination, for example arranged by means of automatic analysis, at least one conductance.
On the basis of this measure, together with the present method, the character of the fruit juice used in the new beverage, e.g. with water addition within the scope of the losses, with the desugarization or water withdrawal after the desugarization still very well.
With the help of the determined guide value or a combination of guide values, the quantitative, as far as necessary and desired addition of dilution water or the necessary withdrawal of water can be determined or controlled. To this end, for the example of adding water, a control line 7 leads from the measuring point to a control valve 8, which is arranged in line 4 for the supply of dilution water. Depending on the situation, simple direct measurements (e.g. refractive index), combined with a correlation factor, can also serve as guide values for determining the amount of dilution water. An analogous regulation can also be used for any withdrawal of water after desugarization in order to determine the concentration performance.
The addition of dilution water according to the concentration process as well as a subsequent concentration can also be carried out batchwise or continuously, especially with smaller outputs, regardless of the de-dewatering process. In order to simplify the determination of the amount of dilution water and the amount of water to be removed, the guideline value defined above is also used here for simplification.
After passing through the de-sugaring plant 2 or at the latest indirectly or immediately after de-sugaring has been completed, the de-sugared juice is supplied with low-calorie sweetener as an at least partial replacement for the removed sugar via a line 9 which leads into line 5 after the measuring point 6. Sufficient sweetener is preferably added so that the juice at least partially has the sweetness that the fruit juice or the fruit juices had before the desugarization. Artificially high-intensity sweeteners whose calorie content can be practically neglected are preferably used as the low-calorie sweetener. For certain cases, especially purely dietary applications, it is also possible to add whole or partial fructose, the sweetness of which is higher than the deprived sacherose and glucose.
In addition, such a sweetener is preferably selected in general, which tastes similar to natural sugar and is at least partially added to the desugared juice. Aspartame and similar sweeteners or their derivatives are used as preferred artificial sweeteners. Aspartame also has very interesting health characteristics and consists of a natural protein compound. This sweetener has a very high health safety value, which is important for a health drink.
A further measuring point 10 for determining the sugar content of the desugared juice is arranged in line 9, through which the desugarized juice is discharged from the desugarization system 2, in front of the measuring point 6 for the guide values. A control line 11 leads from the measuring point 10 to a control valve 12 which is arranged in the line 9 for the sweetener addition. As a result, the amount of added low-calorie sweetener can be automatically regulated in a simple manner based on the determination of the sugar content, or an analogue thereof (e.g. refractive index) after desugarization, based on the known sweetness of the low-calorie sweetener to be added.
In order to take into account the sweetness of the sugar types contained in the fruit juice, a correction by means of a correlation factor, which is typical for the desugarization plant, is generally necessary.
The desugarized juice can preferably also be supplied with further additives after desugarization via a line 13 (FIG. 1). In principle, all possible additions under food law are conceivable. Components that have been removed or lost during desugarization or in process stages, such as e.g. Flavor, pectin, acids, e.g. Citric acid. These additives can be foreign additives as well as fruit additives. The addition of pectin and similar additives is appropriate, among other things, to restore the fruit juice to its original full-bodied character. The amounts of these additives can also be derived in part from the conductance determination and regulated accordingly.
For this purpose, a control line 14 leads from the measuring point 6 for the conductance values to a control valve 15 which is arranged in the line 13 for the addition of the other additives. (Fig. 1).
It may also be advantageous to subject the raw juice to one or more preliminary separation processes prior to desugarization. 1, the raw juice is fed via a line 16 to a pre-separation device 17. If juices are not used as raw juice, this also includes the usual processes for e.g. Dearomatization, depectinization, etc. In certain cases, it is advisable to consciously remove certain components before desugarization and add them again after desugarization. According to FIG. 1, the separated components are led out of the pre-separating device 17 via a line 18 and returned to line 5 after the desugarization plant 2.
The pre-separated components are preferably added to the juice at least before the measuring point 6, so that the returned components are also taken into account when determining the conductance. This measure prevents the components mentioned from being lost during desugarization. Here, e.g. Membrane processes are used that allow partial separation. A separation of polar resp. electrically charged connection, in particular deacidification, is preferably carried out by means of electro-dialysis and / or ionically grafted diffusion membranes, which enable appropriate separation and simple recycling to the desugared juice.
In the pre-separation device 17, higher-molecular compounds than sugar can also be separated by means of reverse osmosis, which likewise enables the high-molecular-weight components to be easily returned to the juice.
It is also useful for juices that have not already been flavored, e.g. Fresh juice, to de-aromatize it in the pre-separation device 17 and to add its own aroma again via the line 18 after the desugarization. This means there are practically no loss of aroma.
A further exemplary embodiment of the invention is simplified in FIG. 2 of the drawing and is shown without the usual circuits of the membrane process. In this embodiment, the selective removal of the sugar from the raw juice in direct contact with the fruit juice is carried out with the aid of a dialysis system 19 and a nano-filtration 21 arranged in the permeate circuit 20 of the dialysis system 19. The nano-filtration 21, which removes the sugar from the permeate circuit 20, ie no longer in direct contact with the fruit juice, lies in the intermediate range between ultrafiltration and reverse osmosis. By appropriate selection of the separation limit or nano-filtration it can be achieved that of the three most important types of sugar, fructose, glucose and sacherose, the sugar with the highest molecular weight, i.e. Sacherose, preferably withheld and removed.
Since sacherose has a much lower sweetness and more calories compared to fructose, this is in the best interest. The desugared juice is discharged as retentate from the dialysis system 21 through line 5 and treated in the same way as in the system according to FIG. 1. The retentate of the nano-filtration 19 is enriched with sugar, the permeate 1 to 4 DEG Bx e.g. with a retentate input of beta 12 DEG Bx and more. The retentate drawn off as an aqueous, sugar-containing solution, e.g. is a partial flow from the retentate cycle of nano-filtration, e.g. as in all physical processes, are concentrated in a concentration device 22 and separately for recycling, e.g. as a natural, fructose and glucose-rich sweetener (liquid fruit juice sugar), which significantly improves the overall economy.
When using strongly sugar-selective membrane processes, especially sugar-selective, pressure-driven membrane processes instead of pure dialysis, a back diffusion from the permeate side to the retentate side is greatly reduced, which is why in small cases on the permeate side non-physical desugarization processes are used, which e.g. fermentatively, for example according to CH-PS 668 887, to the carbon dioxide / water level.
3 of the drawing shows the integration of a pure nano-filtration 21 as a desugarization process in the overall process. Since, in the known, pure nano-filtration, much more is removed from the fruit juice, a considerably greater effort is required in the preliminary separation of the components from the raw juice compared to the system according to FIG. 2. At least molecules that are larger than sugar molecules should be taken out selectively and enriched before the de-saccharification. This can preferably also be carried out with the aid of sugar-selective (enrichment of sugar in the retentate) nano-filtration 23 or other membrane processes in the context of the physical separation processes. Furthermore, the aroma substances should absolutely be removed from the raw juice and added again after the desugarization with further additives in the same way as in the system according to FIG. 1.
As a further positive measure within the framework of the preliminary separation, the removal of a wide spectrum of polar electrically charged molecules, e.g. by means of electro-dialysis or other membrane processes and their return to the juice after desugarization.
Due to the preliminary separation according to the invention, in particular by means of the nano-filtration 23 according to FIG. 3, it is still possible, despite the arrangement of the nano-filtration 21 in the direct juice flow, to achieve acceptable color values in the end product. By using nano-filtration alone without pre-separation, almost all color would be removed from the juice.
A further possibility of using nanofiltration directly for desugarization is to feed the retentate of the nanofiltration to another sugar separation process which takes out relatively less color (eg ion exclusion process) and the desugared juice from the second desugarization process. Process to add the permeate of nanofiltration. Compared to the use of only nanofiltration, this also improves the other values in addition to better color values.
In order to improve the selectivity of the retention of acids and bases, in particular of important acids in the juice to be desugared, ionic, in particular grafted, membranes can generally also be used in the membrane processes used in the process according to the invention. As with electro-dialysis, the membrane can additionally be overlaid with an electric field.
In particular, it is important in the desugarization of citrus fruits that the loss of citric or ascorbic acid is relatively low. However, these two acids have a similar molecular weight as the monosaccharide sugar components of the juice (fructose, glucose). Special measures are therefore required to retain these acids in the juice to be desugarized. A possible solution to the problem here is the use of ionic, in particular grafted membranes, as are used in particular in ionic dialysis, combined with a separation limit and pressure resistance required for the present task.
In order to implement this measure, a cationic, grafted membrane is used in the overall process according to FIG. 2 for the dialysis system 19 or the sugar-selective, pressure-driven membrane processes which are possible as an alternative at this point, which largely blocks the passage of acids.
The process according to the invention is also suitable for producing cloudy, reduced-sugar juices. In order to improve the fouling behavior of the desugarization process or to achieve higher performance and service life, it is also possible to use clear and cloudy end products of clear, e.g. go out juices clarified by ultra- or microfiltration and add turbidity to the juice after known desugarization. It can be used for cloudy end products, especially retentate from an ultra or microfiltration of existing or other juices. For the production of clear, alcohol-reduced juices, the juice should preferably be clarified at least before desugarization for the reasons mentioned.
The mode of operation for carrying out the method according to the invention can be selected either batchwise or continuously, depending on the quantities to be processed. The system can be operated cold or warm, depending on the qualitative and economic requirements.
A preferred beverage composition according to the invention is characterized in that the beverage is similar to a natural fruit juice due to the main components (de-sugared fruit juice, possibly dilution water, low-calorie sweetener) and the other additives apart from the content of natural sugar (sacherose, fructose, glucose) . However, this drink preferably has at least 25% fewer calories due to the replacement of natural sugar with low calorie sugar. Despite the replacement of the fruit's own sugar with preferably aspartame, such a juice can hardly be distinguished from natural juice. Due to the low calorie content, this juice is not only very valuable and appealing to health for diabetics (light fruit juice).