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Verfahren zur Vorbereitung der Gefriertroc-knung von stark zuckerhaltigen
Lösungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von zuckerhaltigen
Lösungen mit Feststoffanteilen, insbesondere von Fruchtsäften und Fruchtsaftkonzentraten,
welche nach dem Einfrieren der Gefriertrocknung unterworfen werden.
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Es ist bekannt, Fruchtsäfte oder deren Konzentrate der Gefriertrocknung
zu untersiehen. Die Lösungen werden nach ihrer Herstellung beispielsweise in Plattenform
eingefroren und in unveränderter Form oder zerkleinert in einer Vakuumtrocknungskammer
unter Vakuum im Wege der Sublimation von ihren Wassereisanteilen befreit. Als besonderes
Vorbereitungsverfahren für die Gefriertrocknung derartiger Lösungen ist es ferner
bekannt, die Lösungen vor Beginn des Einfrierverfahrens mit Gasen zu vermischen.
Hierdurch wird eine besonders porös Struktur der getrockneten Partikel erreicht.
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Diese Vorbereitungsverfahren sind auch fUr andere, der Gefriertrocknung
zu unterwerfenden Lösungen, Konzentrate oder Extrakte bekannt und erzielen dort,
z.B. bei der Trocknung von Kaffee oder Tee, gute Ergebnisse. Auf diese Weise vorbehandelte
zuckerhaltige Lösungen sind jedoch durch die nachfolgende Gefriertrocknung nicht
in einem wirtschaftlich verwartbaren Zustand zu überführen Als besonders störend
wird empfunden, dass während der fortschreitenden Trocknung des Granulats Zusammenballungen
der in der Ausgangslösung gelösten Zucker auftreten; die in der Fachwelt mit dem
Begriff "Ausblühen" bezeichnet werden. Diese Zuckerzusammenballungen
gehen
dem getrockneten Endprodukt ein wenig ansprechendes Aussehen. Die Wirtschaftlichkeit
einer Gefriertrocknung der in Granulatform vorliegenden gefrorenen Teilchen wird
ferner entscheidend durch den Umstand beeinträchtigt, dass das Granulat während
der Trocknung an den Wänden des Trocknungsbehalters verklebt und dass auch ein Verkleben
der einzelnen Partikel während der Trocknung und einer nachfolgenden Lagerung untereinander
eintritt. Es entstehen damit Schwierigkeiten bereits bei der Entleerung der Trocknungsbehälter.
Ausserdem ist es unter Umständen erforderlich, das getrocknete, verklebte Material
nach dem Abschluss der Trocknung in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zusätzlich
zu zerkleinern.
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Es hat sich jedoch erwiesen, dass die Neigung zum Verkleben des getrockneten
Produktes bestehen bleibt,auch wenn das Produkt nach Trocknungsende nochmals zerkleinert
wird. Die genannten Umstände haben zur Folge, dass das Verfahren der Gefriertrocknung
auf zuckerhaltige Lösungen sowohl aus verfahrenstechnischen Gründen als auch von
der Kostenseite her gesehen zur Zeit noch nicht in grosstechnischem Maßstab mit
entsprechenden Ergebnissen angewendet werden kann, Die Erfindung hat sich die Aufgabe
gestellt, ein Verfahren zur Vorbereitung von zuckerhaltigen Lösungen anzugeben,
aufgrund dessen die geschilderten Nachteile vermieden zur den und ein getrocknetes
Endprodukt erhalten wird, welches keine Zuckerzusammenballungen mehr entlt und in
keiner Phase des Verfahrens oder der nachfolgenden Lagerung ver klebt. Erfindungsgemäss
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die im flüssigen Ausgangsprodukt enthaltenen
Feststoffen teile zerkleinert werden und dass das flüige Ausgangsprodukt anschliessend
in an sich bekannter Weise eingefreren wird0 Das eingefrorene Produkt kann dabei
in Plattenform oder, nach Zwischenschaltung eines Zerkleinerungsvorganges, ?or zugsweise
in zerkleinerter Form in die Gefriertrocknungsanlage eingesetzt werden0 Das Einfrieren
kann vorsilhaft und
mittelbar nach der Zerkleinerung erfolgen, um
ein mögliches Absetzen des flüssigen Ausgangsproduktes zu verhindem0 Die erfindungsgemässe
Zerkleinerung der in der Ausgangslösung vorhandenen Feststoffanteile hat nicht nur
den überraschenden Effekt, dass ein Zusammenballen des ursprünglichen Zuckers-bei
der Trocknung und ein Zusammenkleben der Rrtikel während der Trocknung oder der
Lagerung vollständig unterbleibt, sondern darüber hinaus ist überraschenderweise
festzustellen, dass der Ausgangslösung zusätzliche Anteile leicht löslicher Zucker
bis zu 20 8 zugesetzt werden können, ohne dass die geschilderten Nachteile des Zusammenballens
oder Verklebens eintreten, Damit ist erstmals ein Verfahren gegeben, welches es
erlaubt, Fruchtsäfte bzwO deren Konzentrate oder andere zuckerhaltige Lösungen nicht
nur mit ihrem natürlichen Zuckergehalt in ein wirtschaftlich verwertbares, granulatförmiges
und lagerfähiges Trockenprodukt zu überführen. sondern zusätzlich unter Beibehaltung
dieser Vorteile den natürlichen Zuckergehalt durch Beifügung leicht löslicher Zucker
noch zu erhöhen, Diees Ergebnis ist auch für den Fachmann auf diesem Gebiet völlig
überraschend.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Zerkleinern der Feststoffanteile
in einer Maæheinrichtung mit mechanisch bewegten Zerteilern durchzuführen, wobei
es sich als wesentlich herausgestellt hat, dass das Zerkleinern während einer produkt-
und drehzahlabhängigen Zeitspanne erfolgt. So ist es beispielsweise erforderlich,
das Zerkleinern von in frisch ausgepresstem Orangensaft oder dessen Konzentrat enthaltenen
Feststoffanteilen für die Dauer einer Minute bei Umdrehungszahlen zwischen 4o000
und 5.500 Umdrehungen/ Minute durchzuführen, während der Zerkleinerungsvorgang bei
Ananas saft oder dessen Konzentrat während der gleichen Zeitspanne bei Umdrehungszahlen
zwischen 8.500 und lo.ooo Umdrehungen /Minute erfolgen kann0 Die Unterschiede in
den Umdrehungszahler, ergeben sich dabei aus der unterschiedlichen Zusammersetzung
der natürlichen Ausgangsprodukte.
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So reichen zoBo bei stark wasserhaltigen, relativ weiche
Zellulosebestandteile
enthaltenden Produkten wie Orangen, Zuckermelonen usw. relativ geringe Drehzahlen
zur Erzielung des gewünehten Effektes aus, während bei Ausgangsprodukten wie Ananas
uw., die harte Zellulosebestandteile enthalten, höhere Drehzahlen zur Anwendung
kommen müssen.
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Aus verschiedenen Gründen kann es ferner zweckmässig sein, das Zerkleinern
der Feststoffanteile nicht in einer Mischeinrichtung mit mechaniechbewegten Zerteilern,
sondern die Zerkleinerung in einer an sich bekannten Ultraschalleinrichtung vorzunehmen.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sollen nachfolgend anhand von Beispielen
näher erläutert werden: Beispiel 1 Frisch ausgepresste Orangen mit einem Feststoffgehalt
von. ca 15 % wurden in einer Mischeinrichtung mit mechanisch bewegten Zerteilern
bei Umdrehungszahlen zwischen 4.000 und 5.500 Umdrehungen/Minute für die Dauer einer
Minute gemischt. Um das Hinzutreten von Sauerstoff zu verhindern, erfolgte der Mischvorgang
unter einer Schutzgasatmosphäre. Die Lösung wurde im Anschluss an den Mischvorgang
in bekannter Weise eingefroren, zerkleinert und in Granulatform der Gefriertrocknung
unterzogen. Bei einer maximalen Produkttemperatur von 45 - 550 C und einem Kammerdruck
von o,2 - o,3 Torr wurden in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Ausgangsproduktes
Durchsatzleistungen zwischen 55 und 67 kg/m2 Heizfläche in 24 Stunden erreicht0
Beispiel 2: Frisch ausgepresste Ananas mit einem Feststoffgehalt von ca 15 g wurden
entsprechend den Angaben in Beispiel 1, jedoch bei Umdrehungszahlen zwischen 8.500
und 10.000 Umdrehungen/Minute gemischt, eingefroren und in Granulatform der Gefriertrocknung
unterzogen. Bei maximalen Produkttemperaturen zwischen 45 und 60° C und einem Kammerdruck
von 0,2 bis 0,8 Torr wurden in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Ausgangsproduktes
Durchsatzleistungen zwischen 55 und 70 kg/m Heizfläche in 24 Stunden erzielt
Beispiel
3 Frisch ausgepresste Honigmelonen mit einem Feststoffgehalt von ca. . ii % wurden
entsprechend den Angaben in Beispiel 1 gemischt, eingefroren und in Granulatform
der Gefriertrocknung unterzogen. Bei maximalen Produkttemperaturen zwischen 45 und
600 C und einem Kammerdruck von o,2 bis o,3'Torr wurden in Abhängigkeit von der
Beschaffenheit des Ausgangsproduktes Durchsatzleistungen zwischen So und 55 kg/m2
Heizfläche in 24 Stunden erzielt Das Trockenprodukt-enthielt in allen drei Beupielsfällen
eine Restfeuchte unterhalb 2 2 % Es traten weder Zuckerzusammenballungen noch Verklebungen
während des Trocknungsablaufes oder bei der Lagerung auf. Das Produkt war von n
einwandfreier Beschaffenheit und guter Farbe. Es liste sich bei der Zugabe von Wasser
in entsprechender Menge ohne Schwierigkeiten und ergab eine wohlschmeckende, in
der Qualitat von frischem Produkt nicht zu unterscheidende Lösung.
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Das erhaltene Endprodukt kann gemäss der Erfindung durch Beifügung
leicht löslicher Zucker zur r Ausgangslösung bis zu 20 % noch verbessert werden
Die e obigen n Zahlenangaben erhöhen sich teilweise entsprechend, wenn Konzentrate
zuckerhaltiger r Lösung der Behandlung gemäss der Erfindung unterzogen werden.
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Die angeführten Beispiele stellen keine erschöpfende Aufzählung der
mit dem m erfindungsgemässen Verfahren erfassbaren Produkte dar. Vielmehr ist dieses
Verfahren bei der Herstellung von Trockenprodukten aus Säften zuckerhaltiger Früchte
und darüber hinaus aus zuckerhaltigen Lösungen jeder Art anwendbar.
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Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass die Zahlenangaben in den Beispielen
1 - 3 in n diskontinuirlichen Gefriertrocknungsanlagen unter Verwendung von Schalen
als s Aufnahmeg fäs für das granulatförmige Produkt erreicht worden sind.
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Diese Angaben sind erheblich h steierungsfähig bei Verwndung von kontinuierlich
arbeitenden n Gefreiertrocknungsanlagen, + in denen das Granulat ohne Zwischenschaltung
von d + z.B. moderne Vibrationsgefreiertrocknungsanlagen
Wärme zufuhr
hemmenden Boden- oder Wandteilen der Einsatzgefässe in direkter Berührung mit-der
Heizfläche steht.
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Ansprüche