DE69730673T2

DE69730673T2 - Industrielle verarbeitung von tomaten und lycopen gewinnung

Info

Publication number: DE69730673T2
Application number: DE69730673T
Authority: DE
Inventors: Morris Zelkha; Mordechai Ben-Yehuda; Dov Hartal; Yigal Raveh; Nissim Garti
Original assignee: Lycored Natural Products Industries Ltd
Current assignee: Lycored Ltd
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: IL118697A; EP0844831A1; DE69730673D1; ES2229361T3; ATE275833T1; TR199800268T1; BR9702303A; CN1117527C; PT844831E; EP0844831B1; CN1198661A; WO1997048287A1; IL118697A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Nahrungsmittelverarbeitung. Im Speziellen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur industriellen Verarbeitung von Tomaten, das die wirkungsvolle Herstellung von Tomatenerzeugnissen bietet.
Hintergrund der Erfindung
Tomatenerzeugnisse sind in der Nahrungsmittelindustrie weit verbreitet. Eine Reihe von Verfahren wurde vorgeschlagen und wird gegenwärtig für die Herstellung verschiedener Tomatenerzeugnisse verwendet. Solche Tomatenerzeugnisse schließen z. B. Tomatenkonzentrate, Tomatensaft und Tomatenpulver ein. In letzter Zeit erfreut sich Lycopin, das rote Pigment der Tomate, als natürlicher Farbstoff für Nahrungsmittelprodukte eines wesentliches Interesses.
Darüber hinaus wurden im Hinblick auf die wachsende Bedeutung der Tomate als Rohstoff für die Nahrungsmittelindustrie Anstrengungen unternommen, industrielle Tomaten mit verbesserter Qualität zu züchten. Eine solche Entwicklung betrifft eine Art, die einen höheren Lycopingehalt hat.
Eine der Schwierigkeiten der Nahrungsmittelindustrie liegt darin, aus Rohstoffen mit ständig wechselnden Eigenschaften Produkte mit gleich bleibender Qualität, vor allem gleich bleibender Farbe, zu erzeugen. Dies ist ein großes Problem, da der Farbton der Tomate sich in den verschiedenen Jahreszeiten verändert, vom Wetter, vom Standort und von den Wachstumsbedingungen abhängt und sich von einer Tomatenart zur anderen unterscheidet. Dieses Problem wurde noch nicht vollständig von der Nahrungsmittelindustrie gelöst, obwohl eine Reihe von Lösungen ausprobiert wurde.
Viele Verfahren zur Herstellung verschiedener Tomatenerzeugnisse sind in der Technik bekannt. In herkömmlichen Verfahren wird durch Vakuumkonzentration Tomatenpaste aus Tomatensaft erzeugt. US-Patent Nr. 3,172,770 betrifft ein Verfahren zur Her stellung eines Tomatenkonzentrats mithilfe des Zerdrückens der Tomaten und der Zentrifugaltrennung des gewonnenen Safts in Fruchtfleisch und in Serum, was danach durch Konzentrieren, Einfrieren und andere Konservierungsverfahren weiterverarbeitet wird. Die Extraktion des Safts aus dem Tomatenfruchtfleisch und seine Konzentration zum Bilden der Tomatenpaste werden auch in IFST Proceedings, Band 14, Nr. 1, 1981, S. 15-27, beschrieben. EP 470 923 beschreibt ein Verfahren, das das Schneiden gewaschener Tomaten in große Stücke, das Zermahlen der großen Stücke zur Bildung von Tomatensaft, das Konzentrieren des Safts zur Bildung einer Tomatenpaste, das Formen des Konzentrats in Stücke und das Trocknen der Konzentratstücke umfasst. Journal of Food Science, Band 47, Nr. 6, 1982, S. 1853-1858 erörtert energiesparende Alternativen bei der Konzentration von Tomatenerzeugnissen.
U.S.-Patent 5,245,095 offenbart die Extraktion von Carotenoid aus Möhren und dergleichen.
Zohar Nir et al., "Lycopene From Tomatoes", International Food Ingredients, Band 6, 1993, S. 45-51, erwähnt drei Erzeugnisse, die aus der Verarbeitung von Tomaten hervorgehen, und zwar Tomatenoleoresin und lösliche und nicht lösliche Tomatenfeststoffe, beschreibt aber nicht die Verfahren, mittels derer sie erzeugt werden.
EP 608 027 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Farbstoffs, der Chromoplastprodukte enthält, die kristallines Lycopin enthalten, wobei das Verfahren das Auswählen und Zerdrücken der Tomaten, das Entfernen der Kerne und des Abfallmaterials und das Wiedergewinnen nicht löslichen Materials aus dem Tomatenserum umfasst.
WO 95/16363 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Tomatenerzeugnissen, das die Auftrennung der Tomaten in verschiedene Bestandteile einschließlich Oleoresin, Faserprodukte und Serumprodukte und Konzentrat in verschiedenen Anteilen umfasst.
T. Tanglertpaibul et al., "Flow Properties of Tomato Concentrates: Effect of Serum Viscosity and Pulp Content", JOURNAL OF FOOD SCIENCE, Band 52, Nr. 2, März 1987, S. 318-321, XP002043494, beschreibt die Modellierung von Scheinviskosität von Tomatenkonzentraten im Hinblick auf die Serum-Scheinviskosität und den Fruchtfleischgehalt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein hoch flexibles Verfahren für die Verwertung von Tomaten bereitzustellen, das die Herstellung einer Vielfalt an Enderzeugnissen in verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens ermöglicht.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das es ermöglicht, Teile der Tomate auf eine Weise zu verwerten, die in der Technik vor der Erfindung nicht üblich war.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur wirkungsvollsten Herstellung von Lycopin enthaltendem Oleoresin aus Tomaten bereitzustellen, vor allem, um Oleoresin zu gewinnen, das eine optimale Kombination aus hohem Lycopingehalt und Lycopinstabilität hat.
Es ist noch ein anderes Ziel der Erfindung, die zuvor erwähnten Ziele ausgehend von praktisch jeder Art von Tomaten zu erreichen, sowohl von denen, die einen hohen als auch von denen, die einen niedrigen Lycopingehalt haben.
Es ist noch ein anderes Ziel dieser Erfindung, ein optimales Gleichgewicht zwischen den aus der Tomatenverarbeitung gewonnenen Erzeugnissen zu erreichen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein technologisch kontrolliertes Verfahren bereitzustellen, das für flexible, aber genau kontrollierbare Ergebnisse sorgt.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden im Laufe der Beschreibung deutlich werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Verwertung von Tomaten und zur Herstellung von Tomatenerzeugnissen umfasst folgende Schritte:

a) die Vorbehandlung der Tomaten durch herkömmliche Prozesse einschließlich des Zerdrückens und des Lagerns über einen Zeitraum von ungefähr 10 bis 30 Minuten im Anschluss an das Zerdrücken;
b) das Aussetzen der Tomaten gegenüber einer Wärmebe handlung bei einer Temperatur von bis zu 80-110°C;
c) das Auftrennen der zerdrückten Tomaten in Serum und Fruchtfleisch, das mindestens 500 ppm und vorzugsweise 500 bis 1600 ppm Lycopin enthält und vorzugsweise einen Feuchtigkeitsgehalt hat, der nicht höher als 85% ist;
d) das Unterziehen des Fruchtfleisches einer Lösungsmittel-Extraktion, um daraus ein Oleoresin zu extrahieren, das Lycopin enthält, und das Abtrennen des verbrauchten Fruchtfleischs; und
e) das Trennen des Lycopin-Extrakts von den Lösungsmitteln, um dadurch Lycopin enthaltendes Oleoresin zu gewinnen und um die Lösungsmittel wiederzugewinnen.

Vorzugsweise sollte das Oleoresin 2% bis 10% Lycopin, mindestens 0,01, und vorzugsweise 0,9-4,5%, Phospholipide und mindestens 0,01 und vorzugsweise 2-6% der Mischung aus Mono- und Diglyceriden (von Fettsäuren) enthalten. Alle Prozentangaben sind in Gewichtsprozent.
In einer Variante der Erfindung kann das Serum für die Produktion von Nahrungsmitteln behandelt werden, vorzugsweise indem es weiter zentrifugiert wird, um Fruchtfleischteilchen zu entfernen, und durch Konzentration des zentrifugierten Serums, zumindest teilweise, durch Verdampfung. Das konzentrierte Serum enthält die löslichen Feststoffe der Tomate. Ein zusätzliches Material wird dann hinzugefügt, das aus entwässertem Tomatenfruchtfleisch (nämlich Tomatenfasern oder unlöslichen Feststoffen) oder Dispergiermitteln oder Trägern wie Maltodextrinen, Stärke usw. ausgewählt wird. Das Hinzugeben ermöglicht das Trocknen in industriellem Maßstab, was sonst sehr schwierig wäre, und sorgt für neue Nahrungsmittel.
Das konzentrierte Tomatenserum und auch das entwässerte extrahierte Fruchtfleisch sind neue Tomatenbestandteile und Teil der Erfindung.
Schritt c) oben wird durch Zentrifugieren gemäß bestimmten kritischen Parametern durchgeführt. Das Zentrifugieren kann in einer Horizontalzentrifuge oder einem so genannten "Dekanter" durchgeführt werden, der speziell für eine kontinuierliche Abwicklung ausgebildet ist und der trotz des Namens, mit dem er bezeichnet wird, eine Zentrifugation und nicht eine Dekantierung bewirkt. Grundsätzlich sind diese Parameter: Temperatur, Zentrifugalkraft, Prozentanteil an "Feingut" in der Zufuhr und die Konzentration von Feststoffen in der Zufuhr. Feingut sind feste Teilchen, die eine Abmessung von unter 20 μm haben. Bevorzugte Werte dieser Parameter sind wie folgt. Die Temperatur sollte zwischen 75°C und 110°C liegen. Die Zentrifugalkraft sollte zwischen 2600 und 4000 G liegen. "G" ist ein Maß für die Beschleunigungsbelastung und kann z. B. wie von Moir, "Sedimentation Centrifuges", Chem. Eng., 28. März 1988, beschrieben berechnet werden. Die Menge an Feingut sollte weniger als 0,2 Gewichtsprozent betragen. Die Konzentration der Feststoffe in den zerdrückten Tomaten sollte zwischen 4 und 8 Gewichtsprozent liegen und wird durch den Rückfluss des Serums zurück zur Zufuhr geregelt, um den benötigten Bereich der Feststoffkonzentration zu erhalten. Die Retentionszeit, die ebenfalls einen wichtigen Parameter darstellt, hängt von der verwendeten Ausrüstung ab und kann in jedem Fall leicht von Fachleuten bestimmt werden. Das zu trennende Material sollte vor der Aufteilung entlüftet werden.
Wenn die Zentrifugierung in einem Dekanter durchgeführt wird, um die maximale Klärung in der Vorrichtung zu erzielen, sollte die Differentialgeschwindigkeit des Dekanters, Wirkungsrichtung, zwischen 2 und 6 U/min betragen. Sowohl offene als auch geschlossene Dekanter können verwendet werden. Für geschlossene Dekanter sollte der Gegendruck kleiner als 0,6 Bar sein.
Das Gewichtsverhältnis zwischen dem aus der Zentrifugierung gewonnenen Fruchtfleisch und der Zentrifugenzufuhr (den Serumrückfluss nicht eingeschlossen) sollte vorzugsweise nicht mehr als 0,13 betragen. Es ist offensichtlich wünschenswert, die maximale Menge an Lycopin in die zu beschreibende Lycopinextraktion abzuführen, und dieses Ziel wird erreicht, wenn die hierin beschriebenen Parameter innerhalb der festgelegten Grenzen bleiben. Jedoch ist das Verfahren der Erfindung flexibel genug, so dass, falls es aus irgendeinem Grund erwünscht ist, die Parameter eingestellt werden können, um den Lycopingehalt des Fruchtfleisches und des Serums auf beliebige benötigte Werte umzuändern. Es versteht sich auch, dass verschiedene Tomaten Fruchtfleische mit unterschiedlichem Lycopingehalt liefern werden, und zwar innerhalb der hier zuvor dargelegten Grenzen, wie hiernach detailliert beschrieben.
Das im Schritt c) abgetrennte Serum, das allgemein etwa 90% des zu trennenden Materials ausmacht, wird vorzugsweise einer zweiten Trennung durch Zentrifugierung unterzogen, um die feinen Feststoffe abzutrennen, die eventuell nach der ersten Trennung zurückgeblieben sind und die, wie hiernach erläutert, verschiedenartig behandelt werden können. Das Serum wird vorzugsweise durch Verdampfung konzentriert, indem z. B. TASTE-Verdampfer oder eine andere Ausstattung verwendet wird, und kann nach dem Konzentrieren, vorzugsweise durch die Hinzugabe von geeigneten Trägern, getrocknet werden, wie hierin zuvor dargelegt.
Das Fruchtfleisch, das den benötigten Lycopingehalt hat, wird entweder mit Lösungsmitteln extrahiert oder fein zermahlen, um ein lycopinreiches Nahrungsmittel zu erzeugen. Das fein zerkleinerte Fruchtfleisch ist ein neues Produkt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es den größten Anteil der unlöslichen Tomaten-Feststoffe, mindestens 800 ppm Lycopin und bis zu 85% Wasser enthält und eine durchschnittliche Partikelgröße von 50-150 Mikron hat. Das fein zerkleinerte Fruchtfleisch kann als Farbstoff für Nahrungsmittel (Soßen, Suppen usw.) verwendet werden.
Lycopinoleoresin ist eine Suspension von Lycopin in natürlichen Tomatenlipiden. Obwohl die Technik die Extraktion von Lycopin mit verschiedenen organischen Lösungsmitteln beschrieben hat, sind keine Informationen zur optimalen Konzentration der verschiedenen im Oleoresin vorhandenen anderen Bestandteile und zu den Möglichkeiten, diese Bestandteile zu gewinnen, verfügbar. Es wird angenommen, dass Lycopin der einzige wichtige Oleoresin-Bestandteil ist und dass Extraktionsbedingungen, die den höchstmöglichen Lycopingehalt erzielen, am wünschenswertesten sind. Die Erfinder hier haben entdeckt, dass, obwohl natürlich ein hoher Lycopingehalt wünschenswert ist, die Wirkung des Oleoresins in seiner Weiterverarbeitung und Verwendung im Wesentlichen von drei Bestandteilen abhängt: Lycopin, Phospholipiden und Glyceriden, die entweder Mono- oder Diglyceride sind. Die kombinierten Mengen dieser Bestandteile bestimmen die physikalische und chemische Stabilität des Oleoresins und sein Verhalten in allen weiteren industriellen Verfahren. Ein optimales Oleoresin sollte die folgenden Gehalte dieser Bestandteile haben: Lycopin von 2% bis 10% und vorzugsweise von 3% bis 6%; Phospholipide von 0,7% bis 4,5% und vorzugsweise von 1,4% bis 2,9%; und Mono- und Diglyceride von 2% bis 6% und vorzugsweise von 2,5% bis 3,4%. Alle Prozentangaben sind in Gewichtsprozent. Obwohl momentan keine zuverlässige wissenschaftliche Erläuterung der obigen Tatsachen zu erhalten ist, wurden sie einer ausgiebigen industriellen Erfahrung zufolge aufgestellt.
Ein Oleoresin, das solche Gehalte der wesentlichen Bestandteile hat, kann durch eine passende Wahl der Lösungsmittel gewonnen werden, wenn die Extraktionsbedingungen technisch korrekt sind, wie Fachleute leicht verstehen und bestimmen werden. Sobald das richtige Lösungsmittel ausgewählt wurde, wird die Extraktion durchgeführt, bis der maximale Anteil der Bestandteile oder zumindest des Lycopins, der mit dem ausgewählten Lösungsmittel erlangt werden kann, erzielt wird. Das zu verwendende Lösungsmittel oder Gemisch an Lösungsmitteln hängt von zwei Parametern ab: δ_H und δ_P. δ ist ein Parameter, der die verschiedenen möglichen Arten von Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel und Gelöstem widerspiegelt: δ_H spiegelt die Fähigkeit eines Lösungsmittels wider, über eine Wasserstoffbindung mit einem gelösten Stoff in Wechselwirkung zu treten, während δ_P sich auf polare (Dipol-Dipol-) Wechselwirkungen bezieht. Ein dritter Parameter, der δ_D ist, spiegelt die hydrophobe Art von Wechselwirkungen zwischen dem Lösungsmittel und dem Gelösten (Dispersion) wider und hat einen kleinen Wertebereich und ist nicht kritisch, sollte jedoch vorzugsweise so hoch wie möglich sein. Gemäß der Erfindung sollte δ_H zwischen 0,0 und 4,5 und δ_P zwischen 0,0 und 5 liegen. Wenn ein Gemisch an Lösungsmitteln verwendet wird, sollten die δ-Parameter, die ihm beigelegt werden, die lineare Kombination aus den δ-Parametern der das Gemisch bildenden Lösungsmittel sein. Obwohl dies möglicherweise wissenschaftlich nicht exakt ist, ist es ein Kriterium, das für industrielle Zwecke genau genug ist. Die δ-Parameter aller möglichen Lösungsmittel von Interesse sind gut bekannt. Eine Liste davon kann man beispielsweise im Kapitel "Solubility Parameter" des Buchs Handbook of Solvent Extraction, T.C.Lo, M.H.I Baird und C. Hanson, T. Wiley Publisher (1983), S. 25, 30 und 31, und im CRC Handbook of Solubility Parameters and Other Cohesion Parameters, zweite Auflage (A.F.C. Barton) 1982, S. 620, finden.
Zum Zweck der Durchführung der Erfindung ist es wünschenswert, ein engeres Verhältnis zwischen den δ-Parametern der Lösungsmittel und den Gehalten der zuvor genannten wesentlichen Bestandteile im Oleoresin zu bestimmen. Die Erfinder haben dies auf die folgende Art und Weise gemacht.
Das Verhältnis zwischen den δ_H und δ_P-Parametern einerseits und den Gehalten eines jeden der oben genannten wesentlichen Bestandteile von Oleoresin andererseits wurden bestimmt und werden in den dreidimensionalen Diagrammen der 3 bis 5 dargestellt, in denen eine der Koordinatenachsen δ_H, eine andere δ_P und die dritte einen der Oleoresin-Bestandteile darstellt. Die Diagramme wurden nach einem Oleoresin entworfen, das die folgenden Gehalte der Bestandteile hatte: 5% Lycopin, 1,4% Phospholipide und 2,9% an Mono- und Diglyceriden zusammen. Alle Prozentgaben in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen sind, sofern nicht anders bestimmt, in Gewichtsprozent. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Diagramme und die Verhältnisse, die sie darstellen, nur geringen Schwankungen unterliegen, wenn das Oleoresin aus einem Fruchtfleisch extrahiert wird, das verschiedene Lycopingehalte hat, vorausgesetzt, dass die Lycopingehalte innerhalb der bevorzugten Grenzen der Erfindung bleiben, nämlich zwischen 500 ppm und 1600 ppm liegen. Die Schwankungen, die auftreten, sind praktisch kleiner als die mit dem industriellen Verfahren der Erfindung verknüpften zufälligen Schwankungen und auf keinen Fall derart, dass sie die industrielle Leistung und die Qualität des Oleoresins beeinträchtigen, so dass das Diagramm der 3 bis 5 bei der Verwirklichung der Erfindung mit durchweg zufrieden stellenden Ergebnissen verwendet werden kann.
Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, dass die meisten vom Stand der Technik angezeigten mit Nahrungsmitteln verträglichen Lösungsmittel nicht zufrieden stellend sind. Lösungsmittel, die sich als besonders zufrieden stellend erwiesen haben, sind Hexan und Ethylacetat.
Die Extraktion wird vorzugsweise in mehreren Stufen unter Bedingungen durchgeführt, die hiernach beschrieben werden. Der Lycopin-Extrakt wird aus dem Fruchtfleisch abgetrennte, gefiltert (vorzugsweise mehr als einmal), dann in verschiedenen Stufen unter hohem Vakuum und bei erhöhten Temperaturen verdampft, wie hiernach ausführlicher beschrieben. Vorzugsweise wird das Lycopin enthaltende Oleoresin standardisiert, indem Oleoresine, die hohe und niedrige Lycopinkonzentrationen enthalten, vermischt werden, um einen gewünschten Lycopingehalt im Bereich von 4-20% zu erlangen.
Das extrahierte Fruchtfleisch wird der Lösungsmittel-Rückgewinnung zugewiesen und dann getrocknet. Das entwässerte Fruchtfleisch wird als Nahrungsmittelbestandteil verwendet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das extrahierte Fruchtfleisch, das von den meisten löslichen Bestandteilen befreit wurde, getrocknet und dann mit dem konzentrierten Serum vermischt, um ein neues Nahrungsmittel zu bilden. Das Produkt ist neu in der Nahrungsmittelindustrie und Teil der Erfindung. Es enthält die unlöslichen Feststoffe der ganzen reifen Tomatenfrucht und hat einen geringen Anteil an Zuckern und Lipiden der Tomate und ist im Wesentlichen frei von Agrochemikalien. Weiterhin enthält es 17-20% Proteine, ist reich an Ballaststoffen und sein Wassergehalt ist geringer als 5%, wodurch es hoch wasserabsorbierend ist. Diese Eigenschaften verleihen ihm nützliche Diätwerte, z. B. als gering-kalorischer Füllstoff, Extender, usw. Zum Vergleich werden die gegenwärtig in der Nahrungsmittelindustrie verwendeten Ballaststoffe aus externen Teilen von Körnern, Früchten und Gemüse wie beispielsweise Schalen oder äußeren Schichten von Korn erzeugt und sind daher durch Mikroorganismen, Agrochemikalien usw. kontaminiert. Für gewöhn lich enthalten sie Lipide, die oxidieren und ranzig werden, während die Tomaten-Ballaststoffe gemäß der Erfindung haltbar sind.
Das Verfahren der Erfindung kann mit jeder Tomatensorte durchgeführt werden, aber es ist besonders wünschenswert, Sorten mit hohem Lycopingehalt zu benutzen. Je höher der Lycopingehalt in der Tomate ist, desto größer ist die Flexibilität des Verfahrens und die Fähigkeit zur Kontrolle der Mengen der verschiedenen Materialien, die zu einem gegebenen Zeitpunkt erzeugt werden. Daher werden Tomaten, die mindestens 80 ppm an Lycopin enthalten, als Rohstoffe des Verfahrens bevorzugt, obwohl, wie bereits ausgeführt, das Verfahren mit jeder Tomatensorte arbeitet. Ein Gehalt von 120 ppm oder sogar 150-350 ppm an Lycopin ist noch günstiger und vorzuziehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm der Verfahren, die in einer Ausführungsform des Verfahrens vom aus dem Serum abgetrennte Fruchtfleisch zum Oleoresin führen; und
die 3 bis 5 sind Diagramme, die die Parameter darstellen, mittels derer die Lösungsmittel für die Lycopin-Extraktion ausgewählt werden.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 veranschaulicht in Blockdiagrammform eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
Die Vorbehandlung der Tomaten schließt vor dem Zerdrücken mindestens das Waschen und Sortieren ein. Das Waschen wird in mehreren Stufen, z. B. in vier Stufen, bei Temperaturen durchgeführt, die allgemein von 40°C bis 60°C variieren können. Nach diesem Waschen wird das Sortieren durchgeführt, um eventuellen restlichen Abfall zu beseitigen. Dann werden die Tomaten zerdrückt und das zerdrückte Material gesiebt, um die verbliebenen festen Abfälle, wie die Stiele, Fremdkörper und dergleichen zu entfernen.
Dann werden die zerdrückten Tomaten, vorzugsweise mit heißem Wasser in Wärmetauschern, auf Temperaturen von bis zu 80-110°C, vorzugsweise in zwei Stufen, erwärmt, wobei das Erwärmen in der ersten Stufe bis zu 55°C, z. B. 30° bis 55°C, beträgt. Zwischen den zwei Stufen werden die zerdrückten Tomaten über einen Zeitraum von etwa 10 bis 30 Minuten gelagert. Es wurde festgestellt, dass die Wärmebehandlung unter diesen Bedingungen die anschließende Trennung des Fruchtfleisches vom Serum erleichtert und es ermöglicht, in diesem Verfahren den höchsten Ertrag zu erhalten.
Die in den zuvor genannten Vorbereitungsstufen an den Tomaten durchgeführten Verfahren haben einen Einfluss auf die Menge an Feingut, das im Rohstoff vorliegt, das dem Trennungsstadium zugeführt wird. Zum Beispiel neigt die Verwendung von Zentrifugalpumpen beim Befördern der zerdrückten Tomaten von einem Wärmebehandlungsstadium zum nächsten dazu, den Anteil an Feingut zu erhöhen. Überreife Tomaten neigen dazu, in kleine Stücke zu brechen, was die Trennung des Fruchtfleisches vom Serum beeinträchtigt. Wenn jedoch eine übermäßige Menge an Feingut festgestellt wird, werden Fachleute keine Schwierigkeit haben, die Verarbeitung anzupassen, um sie auf annehmbare Mengen zu reduzieren.
Die Trennung des Fruchtfleisches vom Serum durch Zentrifugieren wird danach durchgeführt. Das abgetrennte Tomatenfruchtfleisch ist allgemein etwa 10 bis 13% der Zentrifugenzufuhr, und, wie bereits gesagt, sollte das Gewichtsverhältnis vom Fruchtfleisch zur Zufuhr nicht weniger als 0,08 betragen. Niedrigere Verhältnisse neigen dazu, den Anteil des Lycopins, das im Serum bleibt, auf über 5-10 ppm zu erhöhen.
Wie angemerkt wurde, wird das Fruchtfleisch probeweise entnommen und analysiert und jedes Fruchtfleisch, das nicht den erwünschten Lycopingehalt (mindestens 800 ppm) hat, wird verworfen und der Verarbeitung mittels herkömmlicher Verfahren zugeführt. Das Fruchtfleisch, das die zuvor erwähnte Bedingung erfüllt, wird fein gemahlen oder zum Oleoresin-Extraktionsvorgang befördert. Um einen gleichmäßigen Strom von Material durch die Anlage zu gewährleisten, kann es erwünscht sein, das Fruchtfleisch oder Teile davon zu kühlen, zu verpacken, einzufrieren und zu lagern, aber dies ist nur eine Option und stellt keinen Teil des Verfahrens gemäß der Erfindung dar.
Das abgetrennte (abgeschiedene) Fruchtfleisch wird mithilfe von Lösungsmitteln der Extraktion unterzogen und kann zerkleinert werden, um ein Nahrungsmittel zu liefern, wird aber vorzugsweise entweder zur Oleoresinextraktion geleitet, wie hiernach genauer erläutert wird, oder getrocknet und gemahlen, und die entstandenen trockenen, nicht löslichen Feststoffe werden mit einem löslichen festen Nahrungsmittel gemischt, wie erläutert werden wird. Das Serum wird einer zweiten Trennung von Feststoffen unterzogen, dann konzentriert und, falls erwünscht, entwässert, und die entstandenen löslichen Feststoffe werden mit den zuvor genannten nicht löslichen Feststoffen gemischt, um ein wertvolles Nahrungsmittel zu erzeugen.
2 veranschaulicht in Blockdiagrammform eine bevorzugte Ausführungsform der Verarbeitung des extrahierten Fruchtfleisches gemäß der Erfindung. Das Tomatenfruchtfleisch wird weiter zerdrückt, wenn es gefroren wurde, und zur Extraktion durch Lösungsmittel befördert, um das Lycopin oder den Hauptanteil davon zu extrahieren.
Die 3 bis 5 sind Diagramme, die das Verhältnis zwischen den δ_H- und δ_P-Parametern der Lösungsmittel und den Gehalten an Lycopin, Phospholipiden (ausgedrückt als Phosphorgewichtsanteil) und Mono- und Diglyceriden und im Oleoresin darstellen. 3 stellt den Lycopingehalt dar. 4 stellt den Phospholipidgehalt dar. Letzterer wird jedoch als Gewichtsanteil an Phosphor ausgedrückt, was von Fachleuten mittels einer einfachen Berechnung mit ausreichender Näherung in Phospholipide umgerechnet werden kann. 5 stellt den Anteil des Gemisches aus Mono- und Diglyceriden dar. Die Figuren sind dreidimensionale Diagramme. Zwei Koordinatenachsen tragen die Werte der zwei δ-Parameter und die dritte Achse die Gehalte der Bestandteile, auf die sich die Figur bezieht. Die Verwendung der Diagramme ist offensichtlich: Sobald die gewünschten Gehalte an Lycopin, Phospholipiden und Mono- und Diglyceriden im Oleoresin festgelegt wurden, können den Diagrammen die entsprechenden δ-Parameter entnommen werden. Jedoch werden die drei Diagramme im Allgemeinen nicht dieselben Parameter liefern, und es wird nötig sein, den besten Kompromiss zu finden, indem die Gehalte an Lycopin, Phospholipiden und Mono- und Diglyceriden oder (was möglicherweise genügt) an einem oder zweien dieser drei Bestandteile geändert werden, bis von allen drei Diagrammen dieselben oder annähernd dieselben δ-Parameter abgelesen werden.
Die Extraktionsbedingungen sind: Temperatur von 40 bis 75° C, Verweilzeit von 0,3 bis 1,2 Stunden, Lösungsmittel/ Fruchtfleisch-Gewichtsverhältnis 1,5 zu 3. Vorzugsweise wird die Extraktion unter Umrühren unter der Bedingung, dass n³d² im Bereich von 5,8-4 liegt, durchgeführt, worin n die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde und d der Durchmesser in Metern ist. Weiterhin wird die Extraktion vorzugsweise in mehreren Stufen durchgeführt, im Allgemeinen in drei Stufen. Der Lycopin-Extrakt wird, vorzugsweise mithilfe eines kontinuierlichen Dekanters, vom Fruchtfleisch abgetrennte und dann gefiltert. Vorzugsweise erfolgt das Filtrieren in zwei Stufen, einer groben und einer feinen, um auch die Beseitigung von sehr feinen Fruchtfleischteilchen zu gewährleisten. Der letzte Filter hat vorzugsweise eine Maschenweite von 2 Mikron. Es ist wünschenswert, dass der Lycopingehalt des Extrakts überwacht wird, um sicherzustellen, dass die Extraktion voll und ganz wirksam war, und um, falls erforderlich, ihre Zeit und Temperatur anzupassen.
Der gefilterte Lycopin-Extrakt wird dann, vorzugsweise in drei aufeinander folgenden Stufen, in denen die Temperatur von 40° auf 85°C erhöht wird, unter einem Hochvakuum verdampft, und ein abschließendes Strippen des Lösungsmittels wird vorzugsweise durch Spülung mit einem neutralen Gas, z. B. Stickstoff, durchgeführt. Das verdampfte und gestrippte Lösungsmittel wird durch herkömmliche Mittel zurückgewonnen, die nicht beschrieben werden müssen. Es ist anzumerken, dass das Fruchtfleisch, von dem der Lycopin-Extrakt abgetrennte wurde, immer noch einen gewissen Lösungsmittelanteil enthält, der ebenfalls durch Erwärmung und azeotrope Destillation, z. B. bei 90-120°C, zurückgewonnen und mit dem vom Lycopin-Extrakt verdampften Lösungsmittel vereinigt wird.
Nach der Trennung vom Lösungsmittel kann das Fruchtfleisch in der herkömmlichen Nahrungsmittelverarbeitung verwendet werden, die das Entwässern, Einfrieren und weitere herkömmliche Behandlungen umfasst.
Das nach der Verdampfung des Lösungsmittels gewonnene Oleoresin kann vorzugsweise standardisiert werden, indem Oleoresine, die niederes Lycopin und hohes Lycopin enthalten, vermengt werden, um einen Standard-Lycopingehalt zu erhalten, der zwischen 4 und 12% schwankt.
Beispiel 1
10.000 kg Tomaten, die 100 ppm Lycopin enthalten, wurden gemäß dem Verfahren der Erfindung verarbeitet. Nach dem Waschen, Zerdrücken und der Abfall-Trennung blieben 9.500 kg zu verarbeitenden Materials übrig. Das Material wurde entlüftet, auf 95° C erhitzt und einem Dekanter (Westfalia CA-365-010, Umdrehungsgeschwindigkeit 4.000 U/Min) zugeführt und in zwei Ströme unterteilt: Tomatenfruchtfleisch (900 kg), das 960 ppm Lycopin enthielt, und Tomatenserum (8.600 kg). Das Serum enthielt 10 ppm Lycopin und wurde weiter in einer Alpha Laval-Zentrifuge (BRPX617SFV-31 CGL-50) bei 4050 U/Min geschleudert, um ein Serum zu ergeben, das 5 ppm Lycopin enthielt. Die in dieser Zentrifugierung entfernten Feststoffe wurden zu dem oben genannten Dekanter zurückgespült. Das Fruchtfleisch kann, je nach Wunsch, getrennt oder zusammengeführt verwendet werden. Das Serum wurde durch Verdampfung unter vermindertem Druck und verminderter Temperatur konzentriert, um ein Endgewicht von 710 kg löslichen Tomatenfeststoffkonzentrats bei 60 Bx zu ergeben. 310 kg wurden als solches als Zusatzstoff für Gemüsegetränke verwendet, und 400 kg wurden mit Tomatensaft vermischt und weiter mittels Sprühtrocknung verarbeitet. Das entstandene Trockenpulver (237 kg) wurde als Basis für die Herstellung von Tomatensuppe verwendet.
Die 900 kg Tomatenfruchtfleisch wurden in zehn 90 kg-Portionen aufgeteilt. Jede 90 kg-Portion wurde zweimal ex trahiert, jedesmal eine Stunde lang mit 250 kg an warmem (50°C) Ehtylacetat, und dann zur Trennung der Feststoffe von der Mutterlauge einem Dekanter zugeführt. Die Mutterlauge, deren Lycopin für die Lösungsmittelentfernung verdampft wurde, lieferte 1207 g Oleoresin, das 6,8% Lycopin enthielt. Das im Fruchtfleisch verbliebene Lösungsmittel wurde durch azeotrope Destillation entfernt. Der (Walzentrockner), von dem 14 kg an unlöslichen Tomatenfeststoffen gewonnen wurden. Dieses Produkt wurde später als Bestandteil von Zerealien, Backerzeugnissen, Reformkostriegeln, an Ballaststoffen reichen Nahrungsmitteln usw. verwendet.
Beispiel 2
1000 kg an hochwertigsten und für die industrielle Verarbeitung geeigneten Tomaten wurden verwendet. Der Lycopingehalt betrug 150 ppm, Bx = 5,2. Bx ist das Maß der gesamten löslichen Feststoffe, ausgedrückt als seien sie Saccharose, mithilfe eines Brechungsmessers gemessen.
Nach dem Waschen, der Klassifizierung, dem Zerdrücken usw., blieben 950 kg Tomatenrohstoff übrig.
Das Tomatenmaterial wurde auf 80°C erwärmt und der Trennung in einem Dekanter (Westphalia CA-365-010) unterzogen. Das Dekanter-Schnecke wurde mit 4000 U/Min gedreht und die Differentialgeschwindigkeit auf Werte von zwischen 12 und 18 U/Min eingestellt.
Zwei Produkte werden aus der Trennung gewonnen: 94 kg Fruchtfleisch und 860 kg Serum. Das Fruchtfleisch enthält 1426 ppm Lycopin und 81% Wasser. Das Serum enthält 8 ppm Lycopin, Bx=5. Der Lycopinertrag ist 94%.
Nachdem das Tomatenserum auf Bx=60 konzentriert wurde, enthält es 96 ppm Lycopin und wiegt 71 kg.
Die 90 kg Fruchtfleisch werden mit 250 kg Ethylacetat dreimal bei 50°C und einer Retentionszeit von einer Stunde extrahiert und die Phasen abgetrennte, indem ein kontinuierlicher Dekanter verwendet wird. Die Mutterlauge, die das Lycopin enthält, wird für die Lösungsmittelentfernung verdampft. Die solchermaßen gewonnene Menge an Oleoresin beträgt 1,64 kg. Die Lycopinkonzentration im Oleoresin ist 7,5%. Nach dem Entfernen des immer noch darin enthaltenen Lösungsmittels (Ethylacetat) mittels azeotroper Destillation wiegt das Fruchtfleisch 72 kg und enthält 80% Wasser und 60 ppm Lycopin.
Nach dem Trocknen werden 14,8 kg unlöslicher Tomatenfeststoffe mit einem Wassergehalt von 3% gewonnen.
Beispiel 3
Die Verfahrensschritte aus dem Beispiel 2 wurden wiederholt, jedoch mit überreifen Tomaten, die 120 ppm Lycopin enthielten. Die Trennung im Dekanter ergab die folgenden Lycopinanteile: 1000 ppm im Fruchtfleisch, 30 ppm im Serum.
Die gleiche für Vergleichszwecke durchgeführte Trennung mit festen Tomaten, die denselben Lycopingehalt hatten, ergab die folgenden Lycopinanteile: 1266 ppm im Fruchtfleisch, 8 ppm im Serum.
Beispiel 4
Dieses Beispiel veranschaulicht die Auswirkung des Lycopingehalts in den Tomaten auf die Ergebnisse der Trennung in einem Dekanter, wobei der ppm die Lycopingehalte anzeigt:
Tomate mit 70 ppm: 800 ppm im Fruchtfleisch, 3 ppm im Serum;
Tomate mit 190 ppm: 1500 ppm im Fruchtfleisch, 10 ppm im Serum;
Tomate mit 150 ppm: 1200 ppm im Fruchtfleisch, 10 ppm im Serum.
Beispiel 5
Dieses Beispiel veranschaulicht die Auswirkung des Grades des Zerdrückens der Tomaten auf die Trennung von Fruchtfleisch von Serum in einem Dekanter.
Tomaten, die 120 ppm Lycopin enthielten, wurden in einer Stephan-Presse zerdrückt und die zerdrückten Tomaten wurden einer Trennung in einer Sharpless-Zentrifuge unterzogen.
Wenn das Zerdrücken 1 Minute dauerte, ergab die Trennung folgende Ergebnisse: 1200 ppm Lycopin im Fruchtfleisch, 12 ppm Lycopin im Serum, Lycopinertrag im Fruchtfleisch 94%.
Wenn das Zerdrücken 5 Minuten dauerte, ergab die Trennung die folgenden Ergebnisse: 1150 Lycopin im Fruchtfleisch, 43 ppm im Serum, Lycopinertrag im Fruchtfleisch 72%.
Beispiel 6
Dieses Beispiel veranschaulicht die Wirkung der Zuführungstemperatur auf die Trennung von Fruchtfleisch von Serum in einer Zentrifuge.
Tomaten mit 100 ppm Lycopin waren das Ausgangsmaterial. Die Trennung wurde in einer Laborzentrifuge bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt. Die Ergebnisse werden unten tabellarisch aufgelistet.
Die ersten zwei Trennungen wurden in drei Phasen und die letzte in zwei Phasen durchgeführt. Der mittlere Lycopingehalt der ersten zwei Phasen (den einzigen Phasen in der dritten Trennung) war jeweils 45 ppm, 30 ppm und 5 ppm. In allen Fällen war das Serum klar.
Beispiel 7
Dieses Beispiel veranschaulicht die Auswirkung der Zuführungstemperatur auf die Trennung des Fruchtfleisches vom Serum.
Die Trennung wurde in einem Westphalia CSA-8-Dekanter durchgeführt. Die Ergebnisse werden unten tabellarisch aufgelistet.
Beispiel 8
Dieses Beispiel veranschaulicht die Auswirkung der Drehgeschwindigkeit einer Zentrifuge auf die Trennung des Fruchtfleisches vom Serum.
Tomaten, die 80 ppm Lycopin enthielten, waren das Ausgangsmaterial. Eine Laborzentrifuge wurde verwendet. Die Ergebnisse werden unten tabellarisch aufgelistet.
Beispiel 9
Dieses Beispiel veranschaulicht die Auswirkung der Drehgeschwindigkeit eines Dekanters auf den Wassergehalt des Fruchtfleisches nach der Trennung vom Serum.
Tomaten, die 80 ppm Lycopin enthielten, waren das Ausgangsmaterial. Ein Pilot-Dekanter wurde für die Trennung verwendet. Die Ergebnisse werden unten tabellarisch aufgelistet.
Beispiel 10
Dieses Beispiel veranschaulicht die Auswirkung der Relativgeschwindigkeit des Gewindes auf die Trennung des Fruchtfleisches vom Serum in einem Dekanter. Tomaten, die 80 ppm Lycopin enthielten, waren das Ausgangsmaterial. Die Trennung wurde in einem industriellen Westphalia CSA-8-Dekanter durchgeführt. Die Ergebnisse werden unten tabellarisch aufgelistet.
Beispiel 11
3 Masseteile von Tomatenserumkonzentrat und 1 Teil gemahlenen, entwässerten Tomatenfruchtfleisches wurden gemischt und mittels eines Walzentrockners getrocknet. Sie wurden dann zu einem frei fließenden Pulver zermahlen, das auf verschiedene Arten als wertvolles Nahrungsmittel verwendet werden kann.
Wie für Fachleute ersichtlich sein wird, ist das Verfahren der Erfindung insofern einmalig, als er die Tomaten in ihrer Gesamtheit verwertet. Die oben abgegebene Beschreibung betrifft um der Einfachheit willen eine begrenzte Anzahl von Endströmen. Es ist jedoch klar, dass zusätzliche Ströme erzeugt werden können, um zusätzliche Enderzeugnisse zu erhalten.

Claims

Ein Verfahren für die Herstellung von Tomatenerzeugnissen, das die folgende Schritte umfasst: a) die Vorbehandlung der Tomaten durch herkömmliche Vorgänge einschließlich des Zerdrückens und 10- bis 30-minütigen Lagerns im Anschluss an das Zerdrücken; b) das Vorheizen der zerdrückten Tomaten vor der Trennung auf eine Temperatur von bis zu 80-110°C; c) das Trennen der zerdrückten Tomaten in Serum und Fruchtfleisch, das mindestens 500 ppm Lycopin enthält; d) das Unterziehen des Fruchtfleisches einer Lösungsmittel-Extraktion, um daraus ein Lycopin enthaltendes Oleoresin zu extrahieren; e) das Trennen des verbrauchten Fruchtfleisches; und f) das Trennen des Lycopin-Extrakts von den Lösungsmitteln, wodurch Oleoresin erhalten wird, das das Lycopin enthält, und um die Lösungsmittel zurückzugewinnen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin das Fruchtfleisch 500 bis 1600 ppm Lycopin enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin die Trennung des Fruchtfleisches vom Serum durch Dekantieren oder Zentrifugieren bei Temperaturen zwischen 75°C und 110°C und einer Zentrifugalkraft zwischen 2600 und 4000 G durchgeführt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 3, worin die der Trennung des Fruchtfleisches vom Serum unterzogenen zerdrückten Tomaten einen Gehalt an festen Teilchen zwischen 4 und 8 Gewichtsprozent haben.
Das Verfahren nach Anspruch 4, worin die der Trennung des Fruchtfleisches vom Serum unterzogenen zerdrückten Tomaten einen Gehalt von weniger als 0,2 Gewichtsprozent an festen Teil chen haben, die eine Ausdehnung von unter 20 μm aufweisen.
Das Verfahren nach Anspruch 3, worin das Gewichtsverhältnis des abgeschiedenen Fruchtfleisches zu der Zufuhr von zerdrückten Tomaten nicht mehr als 0,13 ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin das Oleoresin 2-10% Lycopin, 0,7-4,5% Phospholipide und 2-6% Mono- und Diglyceride enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin die Extraktion des Oleoresins vom Fruchtfleisch mithilfe eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches durchgeführt wird, das δH zwischen 0,0 und 4,5 und δP zwischen 0,0 und 5,0 hat.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin die Extraktion des Oleoresins vom Fruchtfleisch durch die Festlegung der gewünschten Gehalte von Lycopin, Phospholipiden und Mono- und Diglyceriden des Oleoresins und die Auswahl eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches durchgeführt wird, das δH und δP enthält, die den Inhalten gemäß den durch die Diagramme der 3 bis 5 bestimmten Verhältnissen entspricht.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin die Extraktion des Oleoresins vom Fruchtfleisch in mehreren Stadien durchgeführt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin die Extraktion des Oleoresins vom Fruchtfleisch bei Temperaturen von 40 bis 75°C bei einer Retentionszeit von 0,3 bis 1,2 Stunden und bei einem Lösungsmittel/Fruchtfleisch-Gewichtsverhältnis von 1,5 zu 3 durchgeführt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin die Extraktion des Oleoresins vom Fruchtfleisch unter Umrühren unter der Bedingung durchgeführt wird, dass n³d² im Bereich von 5,8-4 liegt, worin n die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde und d der Durchmesser in Metern ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin das aus dem Fruchtfleisch abgeschiedene extrahierte Oleoresin gefiltert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 13, worin die Filtration in zwei Stadien, einem groben und einem feinen, erfolgt.
Das Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das Mischen des extrahierten Fruchtfleisches, aus dem das Lösungsmittel zurückgewonnen wurde, mit dem konzentrierten Serum und das Trocknen des Gemisches umfasst.
Ein Nahrungsmittelerzeugnis, das aus einem Gemisch von getrocknetem extrahierten Tomatenfruchtfleisch und konzentriertem Tomatenserums besteht, das arm an Zuckern und Lipiden ist, im Wesentlichen frei von Agrochemikalien ist, und einen Wassergehalt von weniger als 5 Gewichtsprozent hat.
Verfahren zur Herstellung des Nahrungsmittelerzeugnisses nach Anspruch 16, das folgendes umfasst: a) das Vorbehandeln der Tomaten mittels herkömmlicher Verfahren einschließlich des Zerdrückens; b) das Unterziehen dieser einer Vorwärme-Behandlung; c) die Trennung der zerdrückten Tomaten in Fruchtfleisch und Serum; d) das Konzentrieren des Serums; e) das Unterziehen des Fruchtfleisches einer Lösungsmittel-Extraktion; f) das Trocknen und das Zermahlen des extrahierten Fruchtfleisches auf eine mittlere Partikelgröße von 50-150 Mikron; g) das Mischen des getrockneten, zermahlenen Fruchtfleisches mit dem konzentrierten Serum; und h) das neuerliche Trocknen des Gemisches.