DE3229345A1 - Production of a beetroot juice concentrate having improved flavour neutrality and keeping quality - Google Patents
Production of a beetroot juice concentrate having improved flavour neutrality and keeping qualityInfo
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Abstract
Description
WHerstellung eines Rote Bete-Saftkonzentrats mitProduction of a beetroot juice concentrate with
besserer Geschmacksneutralität und Haltbarkeit" Rote Bete-Saft, beziehungsweise dessen Konzentrate werden als natürliches Anfärbemittel für zahlreiche Produkte der Nahrungsmittelindustrie verwendet. Die tiefrote Farbe eignet sich wegen ihrer pH-Stabilität vorwiegend für solche Produkte, deren pH-Wert im schwach sauren beziehungsweise neutralen Bereich liegt, wie Sauermilchprodukte, Speiseeis oder Belegkirschen.better taste neutrality and shelf life "beetroot juice, respectively its concentrates are used as a natural coloring agent for numerous products used in the food industry. The deep red color is suitable because of her pH stability mainly for those products with a pH value in the weakly acidic respectively neutral area, such as sour milk products, ice cream or cherries.
Rote Bete-Saft beziehungsweise das Konzentrat gilt als färbendes Lebensmittel und unterliegt somit nicht den Deklarationsvorschriften für synthetische oder isolierte natürliche Farbstoffe.Beetroot juice or the concentrate is considered a coloring food and is therefore not subject to the declaration requirements for synthetic or isolated natural dyes.
Nachteilig wirkt sich jedoch für die meisten Anwendungsgebiete der typische Rübengeruch und die geringe Haltbarkeit aus, die auf den hohen Zuckergehalt des Rote-Bete-Saftes zurückzuführen ist. Letzteres wird in der Regel damit verbessert, daß man den frisch gewonnenen Saft beziehungsweise Extrakt einer Hefe-Fermentation unterzieht, wodurch der Zucker in Alkohol und C02 umgewandelt wird. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel beschrieben in der DE-OS 25 45 975. Dieses Patent beansprucht die Fermentierung des Zuckers und löslichen Proteins mit Candida utilis bei 30 0C. Ein ähnliches Verfahren ist auch beschrieben in der FR-PS 23 99 467 für die Fermentierung von Futterrübensaft.However, the has a disadvantage for most areas of application typical beet smell and the short shelf life are due to the high sugar content of the beetroot juice. The latter is usually improved by that the freshly obtained juice or extract of a yeast fermentation undergoes, whereby the sugar is converted into alcohol and C02. One such The method is described, for example, in DE-OS 25 45 975. This patent is claimed the fermentation of sugar and soluble protein with Candida utilis at 30 0C. A similar process is also described in FR-PS 23 99 467 for fermentation of fodder beet juice.
Durch diese Maßnahme wird zwar eine Anreicherung des Farbstoffs im anschließend hergestellten Konzentrat erzielt, die lange Fermentationszeit - je nach Zuckergehalt des Saftes, 8 - 16 Stunden - bei 30 OC bedeutet jedoch bereits eine Beeinträchtigung der Farbqualität.By this measure, an accumulation of the dye in the subsequently produced concentrate achieved the long fermentation time - depending Depending on the sugar content of the juice, 8-16 hours - at 30 OC, however, already means a deterioration in color quality.
Zum anderen wird durch die Hefe die Geruchsnote zusätzlich negativ beeinflußt. Zwar kann über zusätzliche Verfahrensschritte eine weitere Reinigung erfolgen.On the other hand, the yeast also makes the odor note negative influenced. It is true that further purification can be carried out via additional process steps take place.
Zum Beispiel wird in obengenannter DE-OS 25 45 975 eine Sephadex-Chromatografie nachgeschaltet. In der japanischen Patentanmeldung 78/142239 wird Betenrot durch Chrornatografie an einem synthetischen Polymer gewonnen. Solche Maßnahmen sind jedoch im Produktionsmaßstab sehr kostenintensiv.For example, in the above-mentioned DE-OS 25 45 975, a Sephadex chromatography is used downstream. In Japanese patent application 78/142239 beet red is through Chrornatography obtained on a synthetic polymer. Such measures are however very costly on a production scale.
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Aufkonzentrierung wäßriger Lösungen ist die Molekularfiltration, die für niedermolekulare Verbindungen und Ionen auch Umkehrosmose genannt wird. Dieses Verfahren kann jedoch wegen des eforderlichen hohen Drucks von 20 - 150 bar und der niedrigen Filtrationsrate nur selten wirtschaftlich eingesetzt werden. Hinzu kommt, daß wegen der spezifischen Poren-Beschaffenheit der Filter eine Trennung zwischen verschiedenen niedermolekularen Stoffen nicht oder nur unvollkommen möglich ist.Another known method for concentrating aqueous solutions Molecular filtration is the same for low molecular weight compounds and ions Called reverse osmosis. However, this procedure can be used because of the necessary high pressure of 20 - 150 bar and the low filtration rate are rarely economical can be used. In addition, because of the specific pore structure the filter does not provide a separation between different low molecular weight substances or is only imperfectly possible.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines haltbaren und geruchsfeien Rote Bete-Konzentrats, dessen Zucker- und Nitratgehalte gegenüber dem Betaningehalt deutlich vermindert sind, dadurch gekennzeichnet, daß in üblicher Weise gewonnene Rote-Bete-Säfte an handelsüblichen Ultrafiltrationsmoldulen mit Membranen mit na$aellen Trenngrenzen zwischen Mol-Gewicht 1000 uncl 6000 und Temperaturen zwischen 1 und 25 OC bei Drücken zwischen 1 und 20 bar, vorzugsweise zwischen 4 und 10 bar ultrafiltriert werden.The invention relates to a method for producing a durable and odorless beetroot concentrate, its sugar and nitrate content the betanine content are significantly reduced, characterized in that in usual Wisely obtained beetroot juices in commercially available ultrafiltration molds Membranes with normal separation limits between molar weights 1000 and 6000 and temperatures between 1 and 25 ° C. at pressures between 1 and 20 bar, preferably between 4 and 10 bar can be ultrafiltered.
Das Verfahren der Ultrafiltration ist an sich bekannt und wird zum Beispiel zur Reinigung und Aufkonzentrierung hochmolekularer beziehungsweise kolloiddisperser Stoffe angewendet. Es ist jedoch überraschend, daß dieses Verfahren unter den angegebenen Voraussetzungen auch zur Aufkonzentrierung des Farbstoffs von Rote Bete-Saft eingesetzt werden kann, wobei neben Wasser auch andere niedermolekulare gelöste Stoffe, wie Geruchsstoffe, Zucker und Nitrat abgetrennt werden. Dieser Befund ist insofern überraschend, als die Hauptkomponente der Farbstoffe des Rote Bete-Saftes, das Betanin, mit MG = 548 ebenfalls zu den eher niedermolekularen Verbindungen zählt.The process of ultrafiltration is known per se and is used for Example for the purification and concentration of high molecular weight or colloidal disperse Substances applied. It is surprising, however, that this method is among those given Prerequisites also used to concentrate the color of beetroot juice can be, in addition to water also other low molecular weight solutes, such as Odors, sugar and nitrate are separated. This finding is surprising in that as the main component of the colorants in beetroot juice, betanin, with MG = 548 is also one of the rather low molecular weight compounds.
Die Farbstoffe der Roten Bete, beta vulgaris, gehören zur Gruppe der Betalaine. Eine umfassende Darstellung des Vorkommens, der Chemie, der Isolierung und der Biogenese der Betalaine wurde von T.J. Mabry verfaßt in "Secondary Plant Products", Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 1980, S. 513 - 533.The colorants of the beetroot, beta vulgaris, belong to the group of Betalaine. A comprehensive description of the occurrence, the chemistry, the isolation and the biogenesis of betalaine was reported by T.J. Mabry wrote in "Secondary Plant Products ", Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 1980, pp. 513-533.
Die Betalaine der Rote Bete enthalten ein rotes Pigment, das Betanin und gelbe Pigmente, Vulgaxanthin I und II.The betalines of beetroot contain a red pigment, betanin and yellow pigments, vulgaxanthin I and II.
Das Betanin ist Hauptbestandteil und in erster Linie für die rote Farbe verantwortlich.The betanin is the main ingredient and primarily for the red Color responsible.
Die Feststellung des Gehaltes an Farbstoff im Rote Bete-Saft erfolgt zweckmäßigerweise über eine Absorptionsmessung mit einem Spektralphotometer bei der für den jeweiligen Farbstoff charakteristischen Wellenlänge.The determination of the content of color in the beetroot juice takes place expediently via an absorption measurement with a spectrophotometer the wavelength characteristic of the respective dye.
Betanin zeigt ein zwischen pH 4,0 und 7,0 weitgehend konstantes Absorptionsmaximum bei 537 nm. Die spezifi- sche Absorption einer 1 Eigen Lösung beträgt 1 = 1120.Betanin shows an absorption maximum that is largely constant between pH 4.0 and 7.0 at 537 nm. The specific cal absorption of a 1 Eigen solution 1 = 1120.
1 cm Aufgrund dieser Messungen ergeben sich in frisch gepreßtem Rote Bete-Saft Betanin-Gehalte von 50 bis 200 mg/100 ml. 1 cm Based on these measurements, results in freshly squeezed red Beet juice betanin levels from 50 to 200 mg / 100 ml.
Der zur Ultrafiltration vorgesehene Saft wird wie üblich nach Blanchieren und Zerkleinern der Knollen durch Auspressen oder durch Extraktion gewonnen. Zur Erniedrigung der Viskosität des Saftes kann auch vorteilhaft eine Behandlung des zerkleinerten materials mit Pektinasen durchgeführt werden.The juice intended for ultrafiltration is blanched as usual and crushing the tubers obtained by pressing or extraction. To the Lowering the viscosity of the juice can also be a beneficial treatment of the juice crushed material can be carried out with pectinases.
Der Saft wird anschlieBend zur Denaturierung farbstoffabbauender Enzyme und zur Erhöhung der Haltbarkeit gegen mikrobiellen Verderb 3 Minuten bei 65 Opasteurisiert oder kurzzeiterhitzt. Anschließend wird vom Ungelösten abfiltriert und die Ultrafiltration durchgeführt.The juice is then used to denature dye-degrading enzymes and to increase the durability against microbial spoilage 3 minutes at 65 opasteurized or briefly heated. Then the undissolved material is filtered off and the ultrafiltration carried out.
Gebräuchliche Ultrafiltrationsanlagen arbeiten mit unters~hiedlichen Modultypen, beispielsweise Platten-, Rohr-, Spiral- und Mohlfasennodulen. In der Regel werden in solchen Ultrafiltrationsanlagen Drücke im Bereich von 1 bis 20 bar angewendet, wobei höhere Drücke eine höhere Permeationsrate bewirken. Ausschlaggebend für den maximal anwendbaren Druck ist jedoch in erster Linie die Druckfestigkeit der jeweils verwendeten Membran. Die Auswahl der Meinbrantype richtet sich nach dem jeweiligen Trennproblem, in erster Linie nach der Molekülgröße der gelösten Substanzen, sowie der chemischen Natur der Lösung. Für ein spezielles Trennproblem muß die hinsichtlich Selektivität, Retentionsvermögen und Permeationsrate optimale Membrantype durch Versuche ermittelt werden.Common ultrafiltration systems work with different ones Module types, for example plate, tube, spiral and hollow fiber modules. In the As a rule, pressures in the range from 1 to 20 bar are used in such ultrafiltration systems applied, with higher pressures causing a higher permeation rate. Decisive for the maximum applicable pressure, however, it is primarily the compressive strength the membrane used in each case. The selection of the Meinbrantype depends on the respective separation problem, primarily according to the molecular size of the solution Substances, as well as the chemical nature of the solution. For a special separation problem must be optimal in terms of selectivity, retention capacity and permeation rate Membrane type can be determined through tests.
Für das erfindungsge.)ße Verfahren eignen sich alle gebrauchlichen Ultrafiltrationsmodule. Die nominelle Trenngrenzen der verwendeten "membranen müssen zwischen Molgewicht 1000 und 10000 liegen, zweckmäßigerweise bei Molgewicht 1000 - 6000. Die Trenngrenze der Membran ist jedoch nicht alleine maßgebend für die Trennleistung.For the method according to the invention, all common ones are suitable Ultrafiltration modules. The nominal separation limits of the "membranes used" must between Molecular weight 1000 and 10000 are, expediently Molecular weight 1000 - 6000. However, the separation limit of the membrane is not the only decisive factor for the separation performance.
Weitere maßgebliche Einflußfaktoren sind die chemische Natur des Membranmaterials, die physikalische Struktur der Poren, sowie die Fließcharakteristik der Lösung über der Membran im gegebenen Modul. Wichtig für das Verfahren im Sinne der Anmeldung ist, daß die Ultrafiltration zwischen 1 ° und 25 OC durchgeführt wird.Other decisive influencing factors are the chemical nature of the membrane material, the physical structure of the pores, as well as the flow characteristics of the solution of the membrane in the given module. Important for the procedure in terms of registration is that the ultrafiltration is carried out between 1 ° and 25 OC.
Der Rote Bete-Saft kann in bekannter Weise mit Ascorbinsäure oder Ascorbat und EDTA vor beziehungsweise nach der Ultrafiltration stabilisiert werden.The beetroot juice can be made in a known manner with ascorbic acid or Ascorbate and EDTA are stabilized before and after the ultrafiltration, respectively.
Nach der Ultrafiltration sind im Retentat (= Konzentrat) der Zucker- und Nitratgehalt gegenüber dem Betenfarbstoff bereits um das 5 - 10fach vermindert, beziehungsweise der Farbstoff gegenüber dem Ausgangs saft bereits um den Faktor 5 bis 10 aufkonzentriert.After the ultrafiltration, the retentate (= concentrate) contains the sugar and nitrate content already reduced by 5 - 10 times compared to the beet dye, or the dye compared to the original juice by a factor 5 to 10 concentrated.
Dieser vorkonzentrierte Saft kann zwecks Haltbarmachung und Verbesserung der Handhabbarkeit nach üblichen Verfahren, zum Beispiel durch Dünnschichtverdampfung, Vakuumbandtrocknung oder Sprühtrocknung zu einem Flüssigkonzentrat mit 65 - 70 % Trockenmasse, beziehungsweise zu einem Farbpulver weiter aufkonzentriert werden.This pre-concentrated juice can be used for preservation and enhancement the manageability according to conventional methods, for example by thin-film evaporation, Vacuum belt drying or spray drying to a liquid concentrate with 65 - 70% Dry matter, or can be further concentrated to a colored powder.
Beispiele Beispiel 1 15 kg Rote Bete werden kurz blanchiert, in einem Kutter zerkleinert und auf einer Tankpresse entsaftet.Examples Example 1 15 kg of beetroot are briefly blanched, in one Cutter crushed and juiced on a tank press.
Der gewonnene Saft hat eine rot-violette Farbe mit einer Absorption von E0,5 % = 0,62 bei 537 nm und einem 1 cm weiteren Maxima bei 480 nm. Hieraus errechnet sich ein Betaningehalt von 110 mag/100 ml.The juice obtained has a red-purple color with an absorption of E0.5% = 0.62 at 537 nm and a 1 cm further maxima at 480 nm. From this a betanine content of 110 mag / 100 ml is calculated.
Der Gesamtzuckergehet beträgt 6,8 %, der Nitratgehalt 0,15 % und der Trockenmassegehalt 9,5 %. Der Saft hat einen typischen Rübengeruch. Der Saft wird mit 0,2 % Ascorbinsäure versetzt, über einen Röhrenerhitzer 3 Minuten auf 65 °C erhitzt, rasch abgekühlt und über einen Plattenfilter filtriert.The total sugar hay is 6.8%, the nitrate content 0.15% and the Dry matter content 9.5%. The juice has a typical beet odor. The juice will mixed with 0.2% ascorbic acid, over a tube heater to 65 ° C for 3 minutes heated, cooled quickly and filtered through a plate filter.
knschlleßend wird auf einem Ultrafiltrationsmodul der Firma DDS De Danske Sukkerfabrikker) mit einer Membran 2 fläche von 0,35 in und der Membrantype GR81 P, nominelle Trenngrenze 6000t die Ultrafiltration durchgeführt.An ultrafiltration module from DDS De Danske Sukkerfabrikker) with a membrane 2 area of 0.35 in and the membrane type GR81 P, nominal separation limit 6000t, the ultrafiltration was carried out.
Die Lösung wird mit einer Geschwindigkeit von 5 1/min umgepumpt. Der Eintrittsdruck beträgt 8 bar. Die Lösung wird bei einer Temperatur von 5 °C gehalten. Nach 5 Stunden ist die Ausgangslösung auf 12 % des Ausgangsolumens eingeengt. Für Farbstoff, Zucker- und Nitratgehalt werden folgende Werte gemessen: E0,1 % 1 cm = 0,86 Farbabsorption bei 537 nm nin E1 Betanin 760 mg/100 ml Gesamtzucker 6,3 % Nitrat 0,12 % Trockenmasse 15 % Die Farbintensität ist um den Faktor 7 erhöht. Die Farbausbeute im Konzentrat beträgt 83 %.The solution is pumped around at a rate of 5 1 / min. Of the Inlet pressure is 8 bar. The solution is kept at a temperature of 5 ° C. After 5 hours, the starting solution is concentrated to 12% of the starting volume. For Color, sugar and nitrate content are measured as follows: E0.1% 1 cm = 0.86 color absorption at 537 nm nin E1 betanin 760 mg / 100 ml total sugar 6.3% Nitrate 0.12% dry matter 15% The color intensity is by the factor 7 increased. The color yield in the concentrate is 83%.
Diese vorkonzentrierte Farblösung ist praktisch geruchsfrei.This pre-concentrated color solution is practically odorless.
Der ultrafiltrierte Saft wird anschließend auf einem Dünnschichtverdampfer auf einen Trockenmassegehalt von 70 % aufkonzentriert. Der Betaningehalt dieses Konzentrats beträgt 3,5 %, Zuckergehalt / g Betanin 8,4 g Nitratgehalt / g Betanin 0,16 g Ein ohne Ultrafiltration hergestelltes Rote Bete-Konzentrat mit 70 % Trockenmasse enthält nur 0,81 % Betanin Der Zuckergehalt / g Betanin beträgt 61,8 g, der Nitratgehalt / g Betanin beträgt 1,1 g.The ultrafiltered juice is then on a thin film evaporator concentrated to a dry matter content of 70%. The betanin content of this Concentrate is 3.5%, sugar content / g betanin 8.4 g nitrate content / g betanin 0.16 g A beetroot concentrate with 70% dry matter produced without ultrafiltration contains only 0.81% betanin The sugar content / g betanin is 61.8 g, the nitrate content / g betanin is 1.1 g.
Außerdem besitzt dieses Produkt einen intensiven Geruch nach Rübensirup.This product also has an intense smell of beet syrup.
Beispiel 2 Ein gemäß Beispiel 1 hergestellter Rote Bete-Saft wird mit 0,2 % Ascorbinsäure versetzt und 1 Stunde bei 30 OC mit 0,05 0/ovo Pektinase vom Typ Ultrazym 100 behandelt.Example 2 A beetroot juice produced according to Example 1 is used mixed with 0.2% ascorbic acid and for 1 hour at 30 ° C. with 0.05% pectinase treated by the Ultrazym 100 type.
Anschließend wird im Röhrenreaktor pasteurisiert.Then pasteurization takes place in the tube reactor.
Der Gehalt an Betanin beträgt 85 mg/100 ml, der Gesamtzuckergehalt 5,4 %, der Nitratgehalt 0,21 % und der Trockenmassegehalt 10,1 %.The betanin content is 85 mg / 100 ml, the total sugar content 5.4%, the nitrate content 0.21% and the dry matter content 10.1%.
Der Saft wird mit einem Druck von 4 bar in einer Ultrafiltrationszelle vom Typ Amicon über eine Membran vom Typ UM2, nominelle Trenngrenze 1000, bei 25 OC filtriert. Nach 20 Stunden sind 82 % des Saftes abfiltriert. Das Retentat enthält 96 % des Betanins, was einer Anreicherung um den Faktor 5,3 entspricht = 450 mg Betanin / 100 g.The juice is at a pressure of 4 bar in an ultrafiltration cell of the Amicon type over a UM2 type membrane, nominal separation limit 1000, at 25 OC filtered. After 20 hours, 82% of the juice has been filtered off. That Retentate contains 96% of betanine, which corresponds to an enrichment by a factor of 5.3 = 450 mg betanin / 100 g.
Der Zuckergehalt beträgt demgegenüber 5,8 %, der Nitratgehalt 0,20 8, die Trockenmasse 16,5 %.In contrast, the sugar content is 5.8% and the nitrate content 0.20 8, the dry matter 16.5%.
Nach Aufkonzentrierung auf 70 % Trockenmasse erhält man ein Farbkonzentrat mit 1,85 % Betanin und einem Zuckergehalt / g Betanin von 13,3 g und einem Nitratgehalt von 0,45 g. Das Konzentrat ist praktisch geruchsfrei.After concentration to 70% dry matter, a color concentrate is obtained with 1.85% betanin and a sugar content / g betanin of 13.3 g and a nitrate content of 0.45 g. The concentrate is practically odorless.
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