DE3414555A1 - Verfahren zur enzymatischen behandlung von vorentsafteter maische - Google Patents

Verfahren zur enzymatischen behandlung von vorentsafteter maische

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Description

EUROPEANPATENTATTORNEYS ^ IHPL.-CHEM.DR.F.FREIHEKR.VON PECHMANN
DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-TIRTSCH.-INC. RUPERT GOETZ
,_ ,0 ,,., D-8000 MÜNCHEN 90
I Α-do Ibj
SCH1AEIGERSTRASSe 2
Anm.: Novo Ind.
telefon: (089) 66 20 51 telegramm: protectpatent TELEX: 524070
Beschreibung Verfahren zur enzymatischen Behandlung von vorentsafteter
Maische
Vorentsaftete Maische ist teilweise entsaftete Maische, d.h. Maische von der ein Teil des Saftes entfernt worden ist, vorzugsweise durch Pressen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur enzymatisehen Behandlung von vorentsafteter Maische, die von Obst oder Gemüse stammt,durch Zusatz eines wäßrigen Mediums, um eine viskose Masse herzustellen, und durch Zusatz einer Enzymzubereitung, umfassend Cellulasen, Hemicellulasen und Pectinasen zu der viskosen Masse.
15
Obst- und Gemüsesäfte, besonders Apfelsaft können hauptsächlich durch Pressen oder durch vollständige Verflüssigung hergestellt werden. Selbst wenn eine vollständige Verflüssigung der einfachste Weg ist, um einen Saft zu erhalten, erfordert die vollständige Verflüssigung eine verhältnismäßig hohe Enzymmenge und aus diesem Grund wird das übliche Preßverfahren, bei dem weniger Enzym erforderlich ist, häufig bevorzugt.
34U555
Bei Anwendung des.üblichen Preßverfahrens entsteht eine verhältnismäßig große Menge an vorentsafteter Maische. In der US-PS 4 225 648 ist angegeben,diese vorentsaftete Maische einer enzymatischen Behandlung zu unterwarfen, um weiteren Saft aus der vorentsafteten Maische zu erhalten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Verwendung der üblichen in der US-PS 4 275 648 angegebenen Enzyme die Behandlungszeit der vorentsafteten Maische verhältnismäßig lang ist, daß die Geschwindigkeit der Viskositätsabnahme der aus vorentsafteter Maische und dem wäßrigen Medium bestehenden viskosen Masse verhältnismäßig niedrig ist und daß der Durchsatz in Beziehung auf das Pressen nach der Behandlung der vorentsafteten Maische verhältnismäßig gering ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur enzymatischen Behandlung von vorentsafteter Maische der oben erwähnten Art zu entwickeln mit dessen Hilfe die Behandlungszeit der vorentsafteten Maische wesentlich verringert werden kann, die Geschwindigkeit der Viskositätsabnahme der aus vorentsafteter Maische und dem wäßrigen Medium bestehenden viskosen Masse deutlich erhöht werden kann und der Durchsatz in Beziehung auf das Pressen nach der Behandlung der vorentsafteten Maische wesentlich erhöht werden kann.
Erfindungsgemäß hat es sich nun überraschender Weise gezeigt,
daß die oben angegebene Aufgabe gelöst werden kann, wenn
eine spezielle Enzymzubereitung für die enzymatische Behandlung angewandt wird.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur enzymatischen Behandlung von vorentsafteter Maische von Obst oder Gemüse durch Zusatz eines wäßrigen Mediums, um eine viskose Masse zu erhalten t und durch Zusatz einer Enzymzubereitung, .umfassend Cellulasen, Hemicellulasen und Pectinasen zu der
/3 EPO COPY
ν.
34U555
- y 5"
viskosen Masse, wobei die Enzymzubereitung eine in der DE-OS 32 47 276 bzw. in der BE-PS 895 430 beschriebene SPS-ase ist.
Das wäßrige Medium kann zum Beispiel Leitungswasser, entionisiertes Wasser oder die Extraktionsflüssigkeit einer · vorausgehenden Pressais der Maische sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen TO Verfahrens wird die SPS-ase in einer Menge zugesetzt, entsprechend einer MOU-Aktivität zwischen 10 und 2000 MOU-Einheiten/kg vorentsaftete Maische (die Definition der MOU-Einheit ist weiter unten angegeben). Auf diese Weise kann ein Kompromiß zwischen einer kurzen Behandlungszeit und einer hohen Geschwindigkeit der Viskositätsabnahme erreicht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine SPS-ase-Zubereitung verwendet, die gebildet werden kann von Aspergillus aculeatus CBS 101.43. Auf diese Weise wird ein optimales Verhältnis zwischen Cellulasen, Hemicellulasen, Pectinasen und SPS-ase bezüglich einem maximalen Abbau erzielt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Behandlungstemperatur zwischen 100C und 65°C, vorzugsweise zwischen 15°C und 300C oder zwischen 45°C und 55°C. Bei dem bevorzugten niedrigeren Temperaturbereich ist die Reaktionsgeschwindigkeit verhältnismäßig niedrig, aber dafür ist der Geschmack des Abbauproduktes der vorentsafteten Maische ausgezeichnet. Bei dem bevorzugten höheren Temperaturbereich ist die Reaktionsgeschwindigkeit verhältnismäßig hoch, während der Geschmack des Abbauproduktes der vorentsafteten Maische etwas weniger gut sein kann. Da das Abbauprodukt der vorentsafteten Maische nur
EPO COPY
3 4 Ί 4 b b
4 -
lc
ein kleiner Teil des primären Saftes ist, ist diese mögliche Verschlechterung nicht von praktischer Bedeutung. Der dazwischen liegende Temperaturbereich ist weniger bevorzugt wegen der Gefahr einer mikrobiellen Verunreinigung.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Behandlungszeit zwischen 10 Minuten und 15 Stunden, vorzugsweise zwischen 30 Minuten und 3 Stunden. In dem unteren Bereich des Zeitinterwalls ist der Abbau der vorentsafteten Maische verhältnismäßig gering, dafür ist jedoch der Durchsatz durch die Anlage verhältnismäßig hoch. Bei dem höheren Bereich des Zeitinterwalls ist der Abbau der vorentsafteten Maische verhältnismäig stark, wahrend der Durchsatz durch die An-
15 lage verhältnismäßig gering ist.
Der pH-Wert für die Behandlung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise der natürliche pH-Wert und als wäßriges Medium wird vorzugsweise entionisiertes Wasser verwendet. Auf diese Weise tritt keine Störung der Zusammensetzung der natürlichen Mineralsalze auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Extraktionsflüssigkeit von einem vorherigen Pressen der Maische als wäßriges Medium verwendet. Auf diese Weise können die Kosten für die Endkonzentration des flüssigen Auszugs von der vorentsafteten Maische reduziertwerden.
Das Obst oder Gemüse, das für das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann, sind vorzugsweise Äpfel, Birnen, schwarze oder rote Johannisbeeren, Pfirsiche, Aprikosen, Beeren, Trauben, Zitrusf rüch.te, tropische Früchte, Karotten, Kartoffeln, Sellerie, Paprika, Erbsen, Tomaten, Bohnen, Kohl oder Zwiebeln. Es hat sich gezeigt, daß alle
EPO GUPY
oben erwähnten Vorteile mit vorentsafteter Maische erreicht werden können, die von diesen Früchten oder Gemüsearten stammt.
Üblicher Weise beträgt das Trockengewicht der Trester etwa 10 bis 50 %, bezogen auf das Trockengewicht der als Ausgangsmaterial eingesetzten vorentsafteten Maische. So stellt Trester den Frucht- oder Gemüserückstand dar, aus dem normalerweise praktisch kein weiterer Saft mehr gewonnen werden kann.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Erhöhung der Brix-Ausbeute in dem erhaltenen Saft erzielt durch Löslichmachen von anderen Polysacchariden als Pectinen durch die SPS-ase-Aktivität.
Wie aus den folgenden Beispielen hervorgeht, eröffnet die Erfindung die Möglichkeit^ eine geringe Enzymmenge zu verwenden im Vergleich mit üblichen Enzymen auf gleicher MOU-Basis.
Bei dem in der US-PS 4 275 648 beschriebenen Verfahren werden die von der enzymatischen Behandlung der vorentsafteten Maische gewonnenen Trester von der überstehenden Flüssigkeit durch Zentrifugal- oder Gravitationskräfte abgetrennt. Solche Vorrichtungen sind jedoch kein Teil einer üblichen Anlage zur Herstellung von Apfelsaft. Gemäß der Erfindung sind keine derartigen Abtrennvorrichtungen erforderlich, da die gleiche Presse, die zur Erzeugung der vorentsafteten Maische, die das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren darstellt, angewandt wurdetauch zur Abtrennung der Trester von der überstehenden Flüssigkeit verwendet werden kann. So führt das erfindungsgemäße
/6 EPO COPY
Verfahren zu dem weiteren technischen Vorteil im Vergleich mit der US-PS 4 275 648, das die Presse für die beiden oben erwähnten Zwecke angewandt werden kann, wodurch die Investitionskosten für die Anlage zur Saftherstellung gering gehalten werden können.
Die Geschwindigkeit mit der die Viskosität bei Verwendung üblicher Enzyme und unter Verwendung einer SPS-ase-Zubereitung gemäß der Erfindung abnimmt, wird in den folgenden Versuchsreihen verglichen. Bei diesen Tests werden Pectinex (bekannte Pectinase) und andere bekannte Enzyme sowie die SPS-ase-Zubereitung in entsprechenden Konzentrationen verwendet, d.h. Konzentrationen, die die gleiche Pectinase-Aktivität in MOU-Einheiten/kg vorentsafteter Maische ergeben, wobei die MOU-Aktivität gemessen wird nach "Determination of the Pectinase Units on Apple Juice (MOU)" vom 12.6.1981, erhältlich von Schweizerische Ferment AG, Vogesenstraße 132, Basel, Schweiz.
20 Vorentsaftete Apfelmaische wurde auf folgende Weise hergestellt und als ein Substrat verwendet.
Äpfel wurden mit Hilfe einer Bucher-Zentralmühle (4 mm)
grob zerkleinert. Die Apfelmaische wurde gepreßt bis 75 Gew.-!
25 Saft erhalten worden waren. Die erhaltene vorentsaftete
Apfelmaische wurde in der doppelten Menge Wasser suspendiert und dann in einer Fryma-Mühle gemahlen, die mit Korundstein ausgekleidet war und eine spaltförmigeÖffnung von 0,5 mm aufwies. Enzymreaktionen wurden 3 Stunden bei 500C in dem Contraves Epprecht Rheomat 15 durchgeführt. Während des Rührens wurden kontinuierliche Viskositätsmessungen durchgeführt und die Viskosität angegeben als Prozentsatz der ursprünglichen Viskosität,wurde bestimmt (Geschwindigkeitseinstellung 15). Tabelle 1 und Figur 1 zeigen einen Vergleich zwischen der
Wirkung von Pectinex (R)3X (2550 MOU/g), Celluclast 1,5 L,
" Copy
der Kombination von Pectinex 3X und Celluclast 1,5 L und einer SPS-ase-Zubereitung. Die bei diesen Versuchen angewandte SPS-ase-Zubereitung entsprach der in Beispiel 1 der DE-OS 32 47 276 beschriebenen ohne Basebehandlung und mit den folgenden Enzymaktivitäten.
SPSU/g 40
SRU/g 205
PGE/g 9560
HUT bei pH 3,2/g = 3200
VHCU/g 256000
DieErgebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 und der beiliegenden Figur 1 angegeben.
EPO COPY
ftp
Tabelle 1: Viskositätsabnahme der Suspension von vorentsafteter Apfelmaische in % (Vergleich der Enzyme auf gleicher MOU-Basis; Epprecht Rheomat 15, Geschwindigkeitseinstellung 1 5)
Zeit Blind PectinejP^3X Celluclast®! ,5 L Pectinejf-^Xv + 17,0 SPS-ase-
(min) probe
(0)		 Π) (2) Celluclase^l ,5 L
(3)		 19,0 Zubereitung
(4)
0 0 0 0 0 21,0 o
10 2,5 5,0 6,0 8,0 22,0 27,0 I
20 3,5 \ 7,5 10,0 ;. 13,5 23,0 37,0 ;
30 4,0 10,0 13,0 24,5 4 2,0
40 4,5 11,5 15,5 . 25,0 46,0
50 5,0 13,0 16,5 26,0 48,0
60 6,0 14,5 18,0 26,5 49,5
70 6,5 16,0 13,0 27,0 51,0
80 7,0 17,0 20,0 28,0 52,0
90 7,5 18,0 21,0 28,5 53,0
100 8,0 19,0 21,5 29,0 54,0
110 9,0 20,0 22,0 29,0 54,5
120 9,5 21,0 22,0 29,5 55,0
130 9,0 22,0 22,5 30,0 55,5
140 9,0 23,0 23,0 56,0
150 9,5 23,5 23,0 56,0
160 10,0 24,0 23,0 56,0
170 10,0 24,5 23,5 56,5
180 10,5 25,0 23,5 56,5
OJ -F-
cn cn cn
34U555 M.
Erläuterung zu Tabelle 1
(O) : Blindprobe
(S)
(1) : 30 g Pectinex 3X / 100 kg vorentsaftete Maische
/ft
(2) : 60 g Celluclast01! , 5 L / 1 00 kg vorentsaftete Maische
(3) : 30 g Pectinex®3X +6Og Celluclast®! ,5 L/100 kg
vorentsaftete Maische
(4) : 77,4 g SPS-ase-Zubereitung / 1 00 kg vorentsaftete
Maische 10
Pectinex^X : 2'550 MOU/g SPS-ase-Zubereitung : 988 MOU/g
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Behandlung von vorentsafteter Apfelmaische aus gelagerten Äpfeln (Jonathan und Boskop):
Die Äpfel wurden in einer Bucher-Zentralmühle (4 mm) zerkleinert und die Maische nach einer Behandlung mit Pectinex® (20 g Pectinex®! X/l00 kg Äpfel, 1 h bei Raumtemperatur) mit einer horizontalen Bucherpresse gepreßt bis 78 %
Saft erhalten worden waren.
0,667 kg der erhaltenen vorentsafteten Maische wurden in 1,333 kg Wasser von 500C suspendiert. Die oben angegebene SPS-ase-Zubereitung wurde während des Rührens zugesetzt
(10 g/100 kg vorentsafteter Maische). Nach einer Gesamtrührzeit von 2 h wurde die Maische mit einer Hafico HP5M-Presse gepreßt. Man erhielt 1,510 kg "Saft" mit 5,5° Brix.
/10
EPO COPY
IZ
Beispiel 2
Industrielle Behandlung von vorentsafteter Apfelmaische: Zu 6000 kg vorentsafteter Apfelmaische, die aus einer üblichen Anlage zur Fruchtsaftherstellung erhalten worden war (Bucher-Zentralmühle 6 mm, Maischebehandlung 10g PectinetfS-iX/100 kg Äpfel, Bucher HP 5000 Presse) wurden 12 000 heißes Wasser ( Kondensat aus dem Konzentrator) gegeben und eine Mischtemperatur von 55°C erreicht. Dann wurden 1,2 kg der oben angegebenen SPS-ase-Zubereitung zugesetzt. Nach 2 stündigem leichten Rühren wurde die Masse mit einer Bucher HP 5000-Presse,ähnlich einer Presse wie sie zur Herstellung von normaler Apfelmaische verwendet wird gepreßt. Das Gewicht der Trester betrug 3700 kg und man erhielt 14300 1 Saft mit 4,5° Brix.
Die folgenden Beispiele 3 bis 12 wurden allgemein wie Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch die aus der folgenden Tabelle ersichtlichen Parameter auftraten.
COFY
σι
UJ
oo
lorizontale Presse (Buchejj 4P 5000) HP 5000)
horizontale Presse (Buch HP 5000)
horizontale
horizontale Pr(1SSe (Bücher] HP 5000)
horizontale Presse (Buche HP 5000)
horizontale Presse (Buche HP 5000)
horizontale Presse (Buche HP 5000)
Bandpresse (Ensink)
Bandpresse (Willmes Continupak) (Bellmer
Winkelpresse)
Bandpresse
(Willmes
Continupak) horizontale
Bandpresse (Willmes Continupak)
Bandpresse (Bini) HP 5000)
horizontals
Bandpresse (Bini)
10
11.
12
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Leerseite -
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Claims (8)

PATENTANWÄLTE dr.-ing. franz vuesthoff WUESTHOFF-v.PECHMANN-BEHRENS-GOETZ ".™.l.fkeda WeStho, DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971) EUROPEAN PATENTATTORNEYS d,pl.-cheM. dr. ε. Freiherr von fechhann DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ 1A-58 153 D-8000 MÜNCHEN 90 Anm.: Novo Ind. schweigerstrasse2 telefon: (089)6620 51 telegramm: protectpatent TELEX: 524070 Patentansprüche
1. Verfahren zur enzymatisehen Behandlung von vorentsafteter Maische aus Früchten oder Gemüsen durch Zusatz eines wäßrigen Mediums unter Bildung einer viskosen Masse und Zusatz einer Enzymzubereitung, umfassend Cellulasen, Hemicellulasen und Pectinasen zu der viskosen Masse, dadurch gekennzeichnet, daß man als Enzymzubereitung eine Carbohydrase (SPS-ase) verwendet, die beim Abbau von löslichen Polysacchariden insbesondere der Sojabohnen zu Abbauprodukten führt, die sich an Proteine in einem wässrigen Medium in einemgeringeren Ausmaß anlagern als sich die löslichen Polysaccha- ί ride vor dem Abbau an das gleiche Protein unter entsprechenden1 Bedingungen anlagern würden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die SPS-ase-Zubereitung in einer Menge entsprechend einer MOU-Aktivität zwischen 10 und 2000 MOU-Einheiten/kg vorentsafteter Maische zusetzt.
3. Verfahren nach Anspruch Ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die SPS-ase-Zubereitung erzeugt worden ist von Aspergillus aculeatus CBS 101.43.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungstemperatur zwischen 100C und 65°C, vorzugsweis zwischen 15°C und 300C oder zwischen 45°C und 55°C liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4/ dadurch g e k e η η zeichnet ,daß die Behandlungszeit zwischen 10 Minuten *
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- ir -
und 15 Stunden, vorzugsweise zwischen 30 Minuten und 3 Stunden, liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert während der Behandlung der natürliche pH-Wert ist und entionisiertes Wasser als wäßriges Medium verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionsflüssigkeit von einem vorherigen Pressen der Maische als wäßriges Medium verwendet
35 wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Früchte oder Gemüsearten Äpfel, Birnen, schwarze oder rote Johannisbeeren, Pfirsiche, Aprikosen, Beeren, Trauben, Zitrusfrüchte, tropische Früchte, Karotten, Kartoffeln, Sellerie, Paprika, Erbsen, Tomaten, Bohnen, Kohl oder Zwiebeln sind.
62
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