CH707591A2 - Verfahren und Vorrichtung für das Auspressen von Früchten. - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrahieren von Saft aus zuvor entsafteter Fruchtmasse, welche in einer ersten Presse gepresst worden ist, wobei die zuvor entsaftete Fruchtmasse aus der ersten Presse entfernt und danach ausserhalb der ersten Presse aufgelockert und gemischt wird und danach nochmals gepresst wird, vorzugsweise unter Benutzung einer zweiten Dünnschicht-Nachpress-Presse, welche es ermöglicht, schnell und einfach mit dem nachgepressten Presskuchen gefüllt und entleert zu werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Prozess und eine Extraktionseinrichtung zum Herausholen einer grösstmöglichen Menge an Flüssigkeit von einer vorhandenen Flüssigkeit enthaltenden Masse, genauer auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Extraktion von Saft aus einer bereits entsafteten Fruchtmasse, welche zuvor in einer Presse gepresst worden ist, wobei die zuvor entsaftete Fruchtmasse aus der Presse entfernt wird, dann aufgelockert und gemischt wird, und dann wieder gepresst wird, vorzugsweise indem eine Dünnschichtpresse genutzt wird, welche schnell und einfach gefüllt und geleert werden kann.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Das Problem des Extrahierens des gesamten verfügbaren Saftes aus Saft enthaltenden Zellen in Früchten wurde im Stand der Technik umfangreich behandelt. Obwohl manchmal die Zentrifugierung genutzt wird, wird der meiste Saft durch Benutzung einer Art Pressvorrichtung gepresst. Obwohl es viele Pressen gibt, die nur einmalig pressen, ist es sehr schwierig, den gesamten Saft zu extrahieren, egal wie stark gepresst wird. Obwohl es im Allgemeinen anerkannt ist, dass das erste Pressen einer Fruchtmasse den am meisten erwünschten «erstgepressten» Saft einbringt, ist es ebenfalls offensichtlich geworden, dass aufgrund stetig steigender Fruchtpreise kein Saftproduzent es sich leisten kann, den restlichen Saft zu ignorieren, welcher noch im «Presskuchen» «eingeschlossen» ist, nachdem dieser ein erstes Mal ausgepresst worden ist. Manchmal wird der erstgepresste Saft für das Premium-Produkt genutzt und der nachfolgende Saft zu einem geringeren Preis verkauft. Manchmal wird alles kombiniert, wie es normalerweise der Fall ist, wenn das Endprodukt ein Konzentrat ist.

[0003] Der Stand der Technik lehrt die Technik mehrfachen Nachpressens innerhalb derselben Presse, indem der Auspresszyklus wiederholt unterbrochen wird, wobei der Druck auf die Fruchtmasse nachlässt, die Fruchtmasse aufgelockert oder gemischt wird und innerhalb der Presse umverteilt wird, und dann dieselbe Fruchtmasse nachgepresst wird, wobei der Prozess in manchen Fällen bis zu 30 Mal wiederholt wird. Jedes zusätzliche Nachpressen bringt eine sich verringernde, dennoch nutzbare Menge an extra Saft ein. Ein Beispiel dieser Technik wird im US-Patent 3 207 064 Hauser-Bucher gezeigt.

[0004] Obwohl die Methode des Nachpressens nützlich ist und mit der Zeit perfektioniert wurde, gibt es noch immer zahlreiche Mängel, wenn man versucht, den erstgepressten Saft zu extrahieren und in einer einzigen Vorrichtung auch zu mischen und nachzupressen. Diese Mängel resultieren aus dem Versuch, zwei sehr verschiedene Aufgaben in demselben Gerät durchzuführen.

[0005] Um dies zu erklären, schauen wir uns Früchte an, die auszupressen sind. Nach dem Aufweichen gibt der Fruchtbrei den ersten Saft leicht und schnell ab, solange eine ausreichende Oberfläche vorhanden ist, um das Austreten des Saftes zu erlauben. Dies ist der Grund dafür, dass der erste Saft auch als «freifliessend» bezeichnet wird, weil er so frei fliesst. Daher ist es die erste Aufgabe einer Saftpresse, eine ausreichende Oberfläche zur Verfügung zu stellen, was oft zu einem relativ grossen Gerät führt. Viele Patente wurden für verschiedene Arten von Abflusselementen und dergleichen erteilt, welche diesen freifliessenden Saft ermöglichen.

[0006] Sobald der frei verfügbare Saft abgelaufen ist, ist die zweite Hauptaufgabe einer Presse, Druck auf den Brei ausüben zu können, nachdem der freifliessende Saft ausgetreten ist. Dieser Druck auf den Kuchen wird typischerweise mit der Zeit erhöht, bis er ca. 6,89 bar (im Englischen 100 psi) oder mehr erreicht. Diese Arten von Kräften, gemessen in mehreren Tonnen, machen robuste Konstruktionen, starke Schweissverbindungen, dicke Materialien etc. erforderlich, was zu hohen Herstellungskosten führt.

[0007] Es sollte offensichtlich sein, dass der Versuch ein Gerät bereitzustellen, welches beide oben genannten Aufgaben erfüllen kann, dazu führt, dass es relativ gross sein und eine grosse Oberfläche bieten und ausserdem robust konstruiert sein müsste, um den grossen Kräften standzuhalten. Dies führt zu teuren, massiven Geräten.

[0008] Wenn man die mathematischen Grundlagen des Prozesses betrachtet, wird es offensichtlicher, dass dieser Pressprozess besser von zwei völlig unterschiedlichen Geräten durchgeführt werden sollte. Eines mit einer grossen Oberfläche für das Abfliessen, und ein anderes kleineres, robuster gebautes zum Auspressen des letzten Saftes aus einem viel kleineren Volumen an Fruchtbrei. Unten ist eine typische Kurve zu sehen, die die Saftflussrate im Verlauf eines typischen Presszyklus’ beim Auspressen von Apfelbrei in einer hydraulischen Presse zeigt.

[0009]

[0010] Wie aus der Kurve zu sehen ist, wird der grösste Teil des Saftes in den ersten 8 Minuten gewonnen. Und dennoch muss ein profitbewusster Saftproduzent weitere 48 Minuten aufwenden (typische Zykluszeit von 56 Minuten), um nicht ein wertvolles Produkt wegzuwerfen. Die bedauerliche Wahrheit dieser Tatsache bedeutet, dass in den meisten Saftfabriken weltweit, wenn man zufällig eine gegebene Presse während ihres täglichen Pressvorgangs auswählte, man höchstwahrscheinlich sähe, dass dieses Gerät kleine Spritzer Saft aus einem kleinen Volumen «Kuchen» extrahieren würde, welcher in einer grossen leeren Kammer herumklappert. Es ist eine auffallend schlechte Nutzung eines kostenintensiven Ausrüstungsgegenstands. Es wäre weit ökonomischer, den Kuchen nach 8 oder 10 Minuten herauszunehmen, so dass die erste Presse nachgefüllt werden und in einer vorgegebenen Zeitspanne weit mehr Fruchtbrei verarbeiten könnte. Der teilweise entsaftete Kuchen könnte an eine zweite Presse weitergegeben werden, welche von viel kleinerer Grösse und robusterer Ausführung sein könnte, deren Aufgabe darin bestünde, die verbleibenden 10% Saft auszuwringen, die sich nach dem ersten Pressen noch im Kuchen befinden.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0011] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen aufgeweichten Fruchtbrei erstmalig zu pressen, um freifliessenden Saft zu extrahieren, und dann, nach dem erstmaligen Pressen, den Presskuchen aus dem ersten Pressvorgang aufzulockern und einen Dünnschicht-Nachpress-Mechanismus zu nutzen, der den aufgelockerten Presskuchen aufnehmen kann. Idealerweise sollte diese Nachpressvorrichtung in der Lage sein, den aufgelockerten Presskuchen leicht und schnell aufzunehmen und ihn rasch auszuwerfen. Der Grund für die Notwendigkeit, dass dies rasch geschieht, liegt darin, dass die vorliegende Erfindung das wiederholte Recycling des Kuchens in denselben Nachpressmechanismus lehrt.

[0012] In einer Ausführungsform dieser Erfindung wird eine Dünnschichtpresse des Typs angewandt, wie sie in den US Patenten 4 892 665 und 5 275 097 gezeigt ist, und Pressen dieser Art werden genutzt für das erste Pressen und das zweite Nachpressen. Eine zweite Ausführungsform zeigt ähnliche Pressen des Typs, wie in den US Patenten 4,892665 und 5 275 097 gezeigt, eine für das erste Pressen und eine für das Nachpressen. Das zweite Nachpressen kann entweder in einem einzigen Nachpressen bestehen oder vorzugsweise in einem mehrfachen Nachpressen. In all diesen Ausgestaltungen wird der Kuchen aus der ersten Dünnschichtpresse entfernt und aufgelockert, zum Beispiel in einer Mischtrommel, einer Hammermühle oder einer anderen geeigneten Vorrichtung. Eine Sortiervorrichtung kann genutzt werden, um sicherzustellen, dass alle Stücke des aufgelockerten Kuchens kleiner als eine vorbestimmte Grösse sind, zum Beispiel Stücke von ca. 38,1 mm (im Englischen 1.5 Inch). Nachdem der Presskuchen aus der ersten Presse aufgelockert und auf eine geeignete Grösse sortiert wurde, wird er in eine Dünnschicht-Zweit- oder Nachpress-Presse gegeben, die schnell und einfach gefüllt und geleert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0013] Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Saft-Systems mit zwei Pressen, bei dem die zweite Presse nur eine einzige Nachpressung durchführt, wobei die zweite Presse eine Dünnschichtpresse ist, die einfach und schnell gefüllt und geleert werden kann. Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Saft-Systems mit zwei Pressen, wobei die zweite Nachpress-Presse für mehrere Nachpressungen geeignet ist. Fig. 3A und 3B zeigen das Saft-System aus Fig. 2 mit mehr Details.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

[0014] Zunächst stellt Fig. 1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, in der verschiedene Komponenten ein wenig schematisch dargestellt sind, und die den Gesamtprozess des Entsaftens von Früchten zeigt. Die Früchte kommen zunächst in grossen Kisten oder Tonnen 10 an, welche in einen Fülltrichter 12 geleert werden, der mit einem Förderband 14 verbunden ist, das die Früchte zu einem geeigneten Mahlwerk 16 transportiert, welches die Früchte zu einem Brei verarbeitet, der dann in einen Auffangbehälter 18 geschüttet wird, von dem aus er in eine Pumpe 20 fliesst. Das beschriebene Mahlwerk ist eine Mischtrommel mit zwei Schäften. Dennoch können auch andere Einrichtungen genutzt werden, um den Fruchtbrei herzustellen, wie Hammermühlen, Shredder, Reiben etc.

[0015] Die Pumpe 20 pumpt Fruchtbrei zu einer ersten Dünnschichtpresse 22 des Typs, der in den US-Patenten 4 892 665 und 5 275 097 gezeigt ist, wobei der Fruchtbrei in die erste Presse durch einen Einfüllstutzen 24 eingebracht wird. In der in Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung ist die Pumpe 20 die erste Pumpe. Sobald die erste Presse angemessen gefüllt ist, wird der Betrieb der Pumpe unterbrochen und die erste Presse nimmt den Betrieb auf. In der vorliegenden Ausgestaltung ist die erste Presse für nur 8 bis 10 Minuten in Betrieb, was ausreichend ist, um den freifliessenden Saft ablaufen zu lassen, welcher dann in ersten und zweiten Behältern 26, 28 aufgefangen wird, wobei eine Pumpe 30 genutzt wird, um den Saft vom ersten Tank 26 zum zweiten Tank 28 zu bewegen.

[0016] Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das Pressen unterbrochen, nachdem der freifliessende Saft aus der ersten Presse 22 ausgelaufen ist, und der Abschnitt der Presse, der den gepressten Fruchtbrei enthält, wird umgewendet, um den teilweise entsafteten Presskuchen oder die gepresste Fruchtmasse aus der ersten Dünnschichtpresse 22 auf das Förderband 32 zu entleeren, welches den teilweise entsafteten Presskuchen zu einem Behälter 34 und einem geneigten Förderband 36 befördert, welches den Kuchen auf eine Vorrichtung 38 entleert, die den teilweise entsafteten Presskuchen auflockert und mischt. Es wurde herausgefunden, dass der Presskuchen in Stücke gebrochen werden sollte, deren Grösse nicht mehr als ca. 38,1 mm (im Englischen 1,5 Inch) ist. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung 38 einen Bildschirm (nicht gezeigt) enthalten, um sicherzustellen, dass Stücke, die grösser als ca. 38,1 mm (im Englischen 1,5 lnch)sind, zurückbehalten werden, bis sie in kleinere Stücke zerbrochen worden sind. Die Vorrichtung 38 kann eine weitere Mischtrommel sein oder irgendeine andere Vorrichtung, die zum Auflockern und Mischen des Presskuchens geeignet ist, wobei das Ergebnis der Vorrichtung 38 sein sollte, dass alle Stücke kleiner als ca. 38,1 mm (im Englischen 1,5 lnch)im Durchmesser sind.

[0017] Die aufgelockerten Stücke des Presskuchens werden nun in einen Behälterfüller 40 entleert, welcher genutzt wird, um die zweite Dünnschichtpresse 42 von dem Typ, der in den US-Patenten 4 892 665 und 5 275 097 gezeigt ist, zu füllen. Diese Presse weist mehrere vertikale Kammern auf, die es ermöglichen, dünne Schichten mit grösserer Kraft zu pressen als in der ersten Presse. Auf diese Weise kann die Nachpress-Presse, weil sie bei der Nachpressung grössere Kraft auf die gepresste Fruchtmasse ausüben kann, den restlichen Saft extrahieren, der nicht durch die erste Presse extrahiert wurde. Darüber hinaus ist die zweite Presse vorzugsweise eine Dünnschichtpresse, da diese schneller gefüllt und geleert werden kann als andere Pressenarten, und auch weil es möglich ist, bei Benutzung dieser Art von Pressen mehr Saft zu extrahieren, da sie eine grosse Oberfläche aufweist. Die Dünnschicht-Nachpress-Presse hat vorzugsweise kleinere Oberflächen als die Oberflächen der ersten Presse. Zum Abschluss des zweiten Pressens, typischerweise nur für etwa 8 bis 10 Minuten, wird der nachgepresste Kuchen durch Umwenden des Dünnschichtabschnittes aus der Presse 42 entleert, was dazu führt, dass der nachgepresste Kuchen auf ein anderes Förderband 44 entleert wird, wodurch der nachgepresste Kuchen in dieser Ausführungsform in einen Fruchtbrei-Abfallbehälter 46 entleert wird. Der Saft, der während des Nachpressens extrahiert wird, fliesst in einen zweiten Presssafttank 48 und wird dann von der Pumpe 50 in den ersten Safttank 28 gepumpt. Es wurde herausgefunden, dass der Saft aus nachgepresstem Fruchtkuchen von guter Qualität ist, ebenso gut wie frei fliessender Saft und zusätzlich einen höheren Zuckergehalt aufweisen kann.

[0018] Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 , 3A und 3B eine Variation der in Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung erläutert, bei der es möglich ist, den nachgepressten Kuchen zurück in die zweite Presse oder Nachpress-Presse zurückzuführen. In diesen Figuren beziehen sich dieselben Bezugszeichen auf dieselben Teile wie in Fig. 1 gezeigt. Der Hauptunterschied ist, dass das Förderband 44b unter der Nachpress-Presse bidirektional ist. In der Ausgestaltung in Fig. 2 ermöglicht dies, dass der Nachpresskuchen durch die ersten und zweiten Förderbänder 52, 54 zurück zu dem Behälterfüller 40 transportiert wird. In den Ausführungen von Fig. 3A und 3B wird der nachgepresste Presskuchen zurück zu einem Mixer 38 zum Recycling transportiert, wobei der Mixer den Presskuchen auflockert. Wie in den Fig. 3A und 3B zu sehen ist, empfängt der Mixer 38 den Presskuchen von dem Förderband oder Aufzug 36, welcher Presskuchen von der Anfangspresse 22 und auch Presskuchen von der zweiten Presse 42 empfängt. Zu diesem Zweck ist das bidirektionale Kuchen-Förderband 44b, das unter der zweiten Presse 42 angeordnet ist, so verlängert, dass sein Ablass weit genug von der zweiten Presse entfernt ist, dass der Mixer 38 den aufgelockerten Presskuchen auf einen einzigen Kuchenaufzug 39 entleeren kann, welcher wiederum den aufgelockerten Presskuchen in einen Behälterfüller 40 entleert. Wenn gewünscht, kann der Anwender das bidirektionale Kuchen-Förderband 44B rückwärtsfahren lassen, um im Wesentlichen trockenen Presskuchen in den Abfallbehälter 46 zu entleeren. Zwillings-Abfallkuchen-Förderschnecken 47 erstrecken sich weg vom Behälter 46.

[0019] Während bevorzugte Formen dieser Erfindung oben beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt werden, sollte verstanden werden, dass der Anmelder nicht beabsichtigt, sich auf die spezifischen oben beschriebenen und in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Details zu beschränken, sondern dass er beabsichtigt, nur auf den Rahmen der Erfindung beschränkt zu sein, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert wird. In diesem Zusammenhang beinhaltet der Ausdruck «Einrichtungen für», wie in den Ansprüchen benutzt, nicht nur die in den Zeichnungen dieser Anmeldung gezeigten Ausgestaltungen und die entsprechenden im Text behandelten Ausgestaltungen, sondern bezieht sich auch auf andere Äquivalente, welche nun dem Fachmann bekannt sind, oder jene Äquivalente, die dem Fachmann in Zukunft bekannt sein werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Auspressen von Früchten, mit folgenden Schritten: – Herstellen eines Fruchtbreis; – Einfüllen des Breis in eine erste Dünnschichtpresse; – Pressen des Fruchtbreis in der ersten Dünnschichtpresse für eine begrenzte Zeit, um freifliessenden Saft schnell austreten zu lassen; – Entfernen des teilweise entsafteten Presskuchens aus der ersten Dünnschichtpresse, nachdem dieser sich für eine begrenzte Zeit darin befand; – externes Auflockern und Mischen des entfernten teilweise entsafteten Presskuchens; – Einfüllen des aufgelockerten und gemischten teilweise entsafteten Presskuchens in eine zweite Nachpress-Presse; und – Nachpressen des aufgelockerten und gemischten teilweise entsafteten Presskuchens in der zweiten Nachpress-Presse, um einen restlichen Saft zu extrahieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der freifliessende Saft und der restliche Saft miteinander in einem Safttank kombiniert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Presse eine Dünnschichtpresse ist, die den Fruchtbrei empfängt, und die zweite Nachpress-Presse, die den aufgelockerten und gemischten teilweise entsafteten Presskuchen empfängt, eine grössere Presskraft anwendet als von der ersten Presse angewandt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der nachgepresste Kuchen ein weiteres Mal zum Nachpressen aufgelockert und gemischt werden kann.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zweite Presse eine Dünnschichtpresse ist.

6. Vorrichtung zum Pressen von Früchten, enthaltend das Folgende: – eine Einrichtung zum Herstellen eines Fruchtbreis; – eine erste Dünnschichtpresse; – eine Einrichtung zum Füllen des Fruchtbreis in die erste Dünnschichtpresse; – eine Einrichtung zum Pressen des Furchtbreis in der Dünnschichtpresse für eine begrenzte Zeitdauer zum Extrahieren freifliessenden Saftes; – eine Einrichtung zum Entfernen des teilweise entsafteten Presskuchens aus der ersten Dünnschichtpresse nach einer begrenzten Zeitdauer; – eine Einrichtung zum Auflockern und Mischen des teilweise entsafteten Presskuchens, nachdem dieser aus der ersten Dünnschichtpresse entfernt worden ist; – Einfüllen des aufgelockerten und gemischten teilweise entsafteten Presskuchens in eine zweite Nachpress-Presse; – Nachpressen des aufgelockerten und gemischten teilweise entsafteten Presskuchens zum Extrahieren zusätzlichen restlichen Saftes; und Entfernen des nachgepressten Kuchens.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Presse eine Dünnschichtpresse ist und die zweite Nachpress-Presse, welche den aufgelockerten und gemischten teilweise entsafteten Presskuchen empfängt, dazu eingerichtet ist, eine grössere Kraft anzuwenden als die erste Dünnschichtpresse.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei Einrichtungen bereitgestellt sind, die den entfernten nachgepressten Kuchen zu der Einrichtung zum Auflockern und Mischen transportiert, so dass der entfernte Presskuchen recycelt werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Nachpress-Presse, welche den teilweise entsafteten Presskuchen empfängt, eine Dünnschichtpresse ist.