Die deutsche Fruchtsaftindustrie Die deutsche Fruchtsaftindustrie

Transcription

10.03.2013
Berlin, den 12.03.2013
Technische Universität Berlin
Fakultät lll: Prozesswissenschaften
Institut für Lebensmitteltechnologie und -chemie
Fachgebiet Lebensmittelbiotechnologie und -prozesstechnik
Die deutsche Fruchtsaftindustrie
Fruchtsafttechnologie
Teil 1: Theorie
Teil 2: Praktikum
Abb. 1: Entwicklung des Pro-Kopf-Verbrauchs an Fruchtsäften/Fruchtnektaren in
Deutschland (links).
Geschäftsjahr 2003 der deutschen Fruchtsaftindustrie (rechts).
Vortrag von Janine Richter
Lehrveranstaltung: „Praktikum Fruchtsafttechnologie“
Vortrag von Dipl.-Ing. Janine Richter
Die deutsche Fruchtsaftindustrie
2
Einteilung der fertigen Erzeugnisse
Einteilung erfolgt auf Fruchtbasis
Abb. 2: Die beliebtesten Fruchtsaftsorten.
Abb. 3: Fertigerzeugnisse zum unmittelbaren Verbrauch (Schobinger, 2001).
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1
10.03.2013
Einteilung der fertigen Erzeugnisse
Einteilung und Merkmale
Fruchtsaft (Fruchtgehalt 100%)
Frischsaft, Direktsaft, Konzentrat, klar oder naturtrüb

Fruchtnektar (Fruchtsaftgehalt 25-50%)
v.a. Früchte mit saurem Saft bzw. viel Fruchtfleisch
Fruchtsaftgetränk
(Mindestfruchtgehalt 6-30%)
Zusatz von Süßungsmittel,
Säuren, Aromastoffen
Rechtliche Grundlagen
EU – Fruchtsaftrichtlinie
Fruchtsaft:
gärfähiger, aber nicht vergorener Saft aus gesunden,
reifen Früchten, der die charakteristische Farbe und das
Aroma der Früchte besitzt von denen er stammt.
(FrSaftErfrischGetrV Anlage 1 zu §1 Anwendungsbereich,
§2 Zutaten, Herstellungsanforderungen und §3 Kennzeichnung)
Herstellung ausschließlich mittels mechanischer
Verfahren; Diffusionsverfahren in Ausnahmen möglich.
Konzentrierung und wieder Verdünnung erlaubt
(FrSaftErfrischGetrV Anlage 4 zu §2 Zutaten, Herstellungsanforderungen, Absatz 2 und 5 sowie Anlage 6 zu § 2, Abs. 7)
5
Zusatzstoffe für die Bearbeitung:
Enzyme, Gelatine, Tannin, Bentonit, Kieselsol, Kohle und
Filterstoffe/Fällungsmittel (Perlit, Kieselgur, Cellulose,
PPVP, PS)
(FrSaftErfrischGetrV §2 Zutaten, Herstellungsanforderungen,
Absatz 2 und 5, Anlage 4)
Korrekturzuckerung: bis maximal 15 g/l
Korrektur der Säure: max. 3g/L Zitronensaft/-konzentrat
Süßungsmittel: je nach Fruchtart erlaubt
Kohlensäure
Absatz 2, Anlage 3)
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6
Fruchtnektare
(Mindestgehalt Fruchtsaft oder -mark:
25–50 % je nach Frucht)
Beispiele:
25 % -> Banane
30 % -> Pflaume
35 % -> Sauerkirsch
40 % -> Erdbeeren
50 % -> Äpfel
Absatz 6, Anlage 5)
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Verfälschungen von Fruchtsäften
Anforderungen an Rohmaterialien

Überstreckung bei Rückverdünnung

Unerlaubter Zusatz von fremdartigen Säften

Zusatz minderwertiger Saftqualitäten (Pulpwash)

Einsatz unerlaubter Zusatzstoffe

gewünschte Eigenschaften der Frucht
ausgereift
Qualitätsbeurteilung
frisch
Analyse der Inhaltsstoffe
Aromastoffanalyse
natürlich
Versuchsentsaftung
fruchtig
sensorische Eigenschaften an den Saft
„voll“
„säurereich“
„mild“
„herb“
„aromatisch
9
Herstellung von Fruchtsäften
10
Vorbereitung der Früchte (Kernobst)
Äpfel
Beispiel: Apfelsaft
Sortieren/Waschen
Zerkleinern
Enzym
Enzym
1
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3
Maischeenzymierung
4
5
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Pressen
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15
16
17
Pasteurisierung
Mostenzymierung
Zentrifugation
Schönung
Trub
Filtration
klarer
Apfelsaft
Pasteurisierung
11
trubstabiler
Apfelsaft
Abb. 4: Schematische Darstellung der
Apfelsaftherstellung.
Schwemmkanal
Steinfangkasten
Dosierhaspel /
Schmutzausscheide
Vertikalschneckenförderer
Waschwasserzufuhr
Auffangtrichter
Schwemmwasser
Schwemmwasserpumpe
Schmutzwasserleitung
Rollen-Verlesetisch
Sprüheinrichtung
Rätzmühle
Maischebehälter
Maischepumpe
Drehsieb
Schwemmwasserbehälter
Schwemmwasserzufuhr
Abfallbehälter
Abb. 5: Fließschema Obstaufbereitung (Bucher-Guyer AG) (Schobinger, 2001).
12
3
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Technologieführung
Äpfel
Mechanische Zerkleinerung
Rätzmühle
Zerkleinerung/Zellaufschluss
Sortieren/Waschen
Zerkleinern
Enzym
Maischeenzymierung
Abb. 6: Förderung mit Wasserkraft.
Abb. 7: Waschung der Äpfel.
(www.doracher.ch)
Pressen
Enzym
Mostenzymierung
Schönung
Abb. 9: Strukturanalyse einer mittels Rätzmühle
gemahlenen Apfelmaische bei Siebrasterstufung
nach DIN/ISO 3310/1
Trub

Filtration
Pasteurisierung
klarer
Apfelsaft

1 = Gehäuse; 2 = Zufuhrschnecke; 3 = Rotor;
4 = Rätzmesser; 5 = Antriebsmotor
Abb. 8: Vereinfachte Darstellung einer Rätzmühle (Fa. BucherGuyer AG) (Schobinger, 2001).
13
Einfluss auf den Trennerfolg
15

Rotor (1) beschleunigt Apfel (2) auf hohe Geschwindigkeit
Apfel wird mit hoher Fliehkraft über die Rätzmesser (3)
geschoben
Maische (4) verlässt die Mahlkammer über die Schlitze (5)
(Schobinger, 2001)
14
Einfluss auf den Trennerfolg
Frische Frucht
Lagerfrucht
grobe Zerkleinerung eines
frischen Apfels – große
Teile der Partikel bleiben
intakt
grobe Zerkleinerung eines
Lagerapfels – pressbare
Partikel und kleinere
Bruchstücke
feine Zerkleinerung eines
frischen Apfels – bessere
Saftausbeute
feine Zerkleinerung eines
Lagerapfels – großer Anteil
an Bruchstücken, schlechte
Ausbeute
(Nagy, 1993)
16
(Nagy, 1993)
4
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funktionelle Eigenschaften
Obstmühlen

Maische:

möglichst geringer Feinanteil (Partikelgröße < 0,8 mm)
gleichmäßiger Gesamtaufschluss
hoher Anteil an groben Partikeln (Partikelgröße > 3 mm)

Zerkleinerungsgrad in Abhängigkeit vom Reifestadium

Flügelwalzenmühle (Wein)
Quetschmühle (Wein, Beeren, Steinobst)
Hammermühle (Kernobst)
Rätzmühle (Kernobst)
Schleuderfräse (Kernobst)
Turbo-Extraktor (Kernobst)
Seepex-Pumpe (Kernobst)
Anforderungen an das Mahlsystem

geringer Sauerstoffeintrag
schnelle, homogene Zerkleinerung
Korngrößen 5–8 mm (Pressen), 3–5 mm (Dekanter)
geringer Trubstoffgehalt

Zerkleinerung => Pektinfreisetzung
=> Viskositätserhöhung des Saftes
Vortrag von
Vortrag
Janine
von
Richter
Dipl.-Ing. Janine Richter
Lehrveranstaltung:
Lehrveranstaltung:
„Funktionalität
„Praktikum
disperser
Fruchtsafttechnologie“
Systeme“

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Technologieführung
Seepex-Pumpe Kombinierte Förderung und Zerkleinerung
Äpfel
Zellaufschluss
Sortieren/Waschen

Zerkleinern
Vorzerkleinerung
Enzym
Maischeenzymierung

Pressen
Nachzerkleinerung
Enzym
Mostenzymierung
Schönung
Vorteile:
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Maischeenzymierung/
-fermentierung
Thermischer Zellaufschluss
Zellaufschluss mit gepulsten
elektrischen Feldern
Trub
Filtration
kontinuierlicher Betrieb,
kein Eintrag von Luftsauerstoff,
gute Hygiene
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(www.seepex.com)
Pasteurisierung
klarer
Apfelsaft
20
5
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Technologieführung
Warmfermentierung
Äpfel
Maischefermentierung
Sortieren/Waschen

Zerkleinern
Enzym

Maischeenzymierung
Pressen
Enzym
Kaltfermentierung: 6 – 36 h
Warmfermentierung:
45 - 55°C, 30 – 150 min
Behälter
Mostenzymierung

Schönung

Trub
Filtration

langsam laufendes Rührwerk
Rührpausen
Æ
weitere Zerkleinerung der Maische
verhindern!
Ohmsche Erhitzungsmethode
angelegte Spannung erzeugt elektrisches
Feld ⇒ indirektes Erhitzen
leitfähiges Medium setzt Strom
Widerstand entgegen ⇒ Erwärmung
Vorteile

Nachteile

Pasteurisierung
klarer
Apfelsaft

21
Aufbau der pflanzlichen Zelle
gleiche Temperatur im gesamten
Reaktionsraum
gleichmäßiges Erhitzen bei homogenen
Gütern
direkter galvanischer Kontakt der Elektroden
zum Lebensmittel
⇒ elektrochemische Reaktionen (Elektrolyse)
homogene und elektrisch leitfähige Produkte
Produktaustritt
Elektodengehäuse
Verbindungsrohr
Elektrode
Stromversorgung (50 Hz)
Produkteintritt
pürriertes
Gut
stückiges
Gut
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Maischeenzymierung
pflanzliche Zelle und Zellwand
Abb. 10: Wirkmechanismus von Pektinasen.
23
24
6
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Maischeenzymierung
Wirkmechanismen der Pektinasen
Pektinarten:
wasserlösliches Pektin:
gelöstes Pektin
Protopektin:
hochmolekulares
ungelöstes Pektin
Maischeenzymierung
Abb. 11: Temperatur-Aktivitätskurven der
wichtigsten Pektinasen.
1. Pektinesterase
→ Entesterung des wasserlöslichen Pektins
2. Polygalakturonase
→ Pektinabbau, Viskositätsenkung
25
Maischeenzymierung
Funktionelle Eigenschaften

Maische: (keine Enzymbehandlung)
feste Fruchtbestandteile: (Zellen zerstört und intakt)
Einzelzellen
Bruchstücke
flüssige Phase:
Pektin + Saft Æ kolloidale Lösung
Æ Wasserbindung => Viskosität ↑

Maische: (25 - 30°C; Enzymbehandlung)
feste Fruchtbestandteile: minimales „Skelett“
flüssige Phase: Saft mit Viskosität ↓
Pektinabbau durch
pektolytische
Enzyme
15- 45°C,
30 – 90 min
Abb.12: Kurven der Saftausbeute nach dem Einsatz
pektolytischer Enzyme im Vergleich zur Kontrollmaische.
Verringerung der Maischeviskosität und Verbesserung der
Pressbarkeit und des Saftablaufes
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26
28
7
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Hochspannungsimpulsanlage
Thermobreak
Erhitzung der Früchte ( ~ 80°C)
⇒Denaturierung der Zellmembranen
⇒Semipermeabilität wird aufgehoben
⇒Saftaustritt erleichtert
Abb. 13: Röhrenwärmeübertrager
Einsatz vor allem bei Traubensaft, da
ein verstärkter Farbaustritt erzielt wird
Beheizung:
indirekt über Wärmeübertrager
(Röhren- oder Spiralübertrager),
Injektion von Dampf
(Eintrag von Kondenswasser)
Abb. 15: Hochspannungsimpulsanlage.
W0
Abb. 14: Spiralwärmeübertrager
Abb. 16: Schaltbild der HSI-Anlage.
29
Zellaufschluss durch Elektroporation
Permeabilisierung der Membran
Polarisierung von Ionen
an elektrisch nicht
leitender Membran
Abb. 17: Zelle im elektrischen Feld (Modell nach Zimmermann, 1974).
Durch eine Elektroporation kann ein schneller (wenige Sekunden) und
energetisch günstiger Zellaufschluss bei Raumtemperatur erzielt werden.
Elektrokompression der
Membran durch
Anziehung der Ladungen
Bildung einer Pore nach
Erreichen eines kritischen
Transmembranpotentials
+ + +- + + ++ - -+ + + -
Prozessparameter
elektrische Feldstärke: 1–3 kV/cm
Energieeintrag:
1–10 kJ/kg
Energiekosten:
ca. 0,30 €/t
Abb. 18: Intakte und aufgeschlossene Zellen-
31
Anode
Kathode
8
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Zellaufschluss durch Elektroporation
Einsatzmöglichkeiten von HSI
Vorteile des Verfahrens

schneller Zellaufschluss
keine thermische Belastung
keine unerwünschten enzymatischen
Nebenaktivitäten
energieeffizient
Abb. 19: Rechteckige Pulsform.
kontinuierliche Betriebsweise,
geschlossenes System
www.biologie.uni-hamburg.de; www.kvila.info
www.ernährungsstudio.netlé.de
Problemstellung

Verfügbarkeit von Anlagen in
entsprechendem Maßstab
Investitionskosten zunächst hoch
www.labor.zh.ch
Abb. 20: Irreversibler Zellaufschluss.
33
www.apfel-saft.info
Elektroporation
Zellaufschluss und Saftgewinnung (Karottensaft)
Gefrieren/Auftauen
Vorzerkleinerung
Feine Zerkleinerung
“Retz Mühle”
“Microcut MCH 20K”
Spaltbreite 0.35 mm
Maische
Unbehandelt
HSI
Freezing
300
thawing
200
Nachteile:
zeit- und energieaufwendiges
Verfahren
100
Enzymatic
Bandpresse, 2 t/h
Bandpresse B-FRU-800
„Flottweg“, 2 t/h
Mechanical
PEF
0
Time scale
Saftausbeute 70,9 %
Carotinoide
78,8 mg/kg
Trester
TS= 15,1 %
langsames Gefrieren +
Bildung großer Eiskristalle
⇒ Zerstörung der Gewebestruktur
⇒ Saftaustritt nach Auftauen
deutlich erleichtert
-
Heating
Energy (kJ/kg)
Frische Karotten
35
Saftausbeute 84,7 %
Carotinoide
86,1 mg/kg
Trester
TS= 23,6 %
min - h
min
h
sec
sec
Abb. 21: Energiebedarf unterschiedlicher
Zellaufschlussverfahren.
36
9
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Förderung von Maische und Saft
Förderung von Maische und Saft
Verdrängerpumpen
Zentrifugalpumpen
Rotation
Abb. 22: Förderprinzip der Zahnradpumpe (Reckmeier GmbH).
Rotor
Stator
gefüllter Förderraum
Abb. 24: Kreiselpumpe.
Abb. 23: Schema der Exzenterschneckenpumpe.
Rotor = rotierende Förder-/Dosierschnecke mit großer Steigung,
großer Gangtiefe und kleinem Kerndurchmesse
Stator = feststehender Teil mit einem Gewindegang mehr um die
doppelte Steigungslänge im Vergleich zum Rotor
⇒ Förderräume

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Entsaftung - Grundlagen

Abb. 25: Laufrad der Kreispumpe zur Darstellung
des Förderprinzips.
Elektromotor treibt die Pumpenwelle mit Laufrad an
Flüssigkeit axial auf Laufradschaufel ⇒ radiale Bewegung
Durchströmen des Schaufelbereichs
Fliehkräfte ⇒ Erhöhung von Druck und Geschwindigkeit
38
Pressen- historischer Überblick
Pressen
Trennungsvorgang, bei dem
feste, flüssige oder gasförmige
Stoffe aus dem Raum zwischen
zwei bewegten Pressflächen
verdrängt werden (Brockmann, 1967)
Viele unterschiedliche technische Lösungen
entwickelt, die Mehrzahl beruht auf dem seit jeher
üblichen Pressvorgang
Keine universelle Ideallösung vorhanden, da
breite Variabilität an Früchten,
Vorbehandlungsmethoden und spezifischen
Anforderungen
1
Ägyptische Weinpresse
2
Ägyptische Torsionspresse
3
Holzpresse
4
Keilpresse
5-7 Schraubenpressen
8-11 hydraulische Packpressen
12
horizontale Korbpresse
13/14 horizontale Korbpresse
(Schraube außen)
15
horizontale hydraulische Presse
16/17 Membranpresse
18
Packpresse
Anforderungen:
hohe Produktionskapazität
rationelle Bedien- und Arbeitsweise
Streben nach kontinuierlicher Betriebsweise
geringer Sauerstoffeintrag
Eignung für unterschiedliche Früchte
39
40
(Nagy, 1993)
10
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Technologieführung
Entsaftung
Äpfel
Einteilung der technischen Einrichtungen

Entsaftung durch Pressen

german.alibaba.com

Sortieren/Waschen
diskontinuierliche Pressen

www.voran.at
Fest-Flüssig-Trennung
Vertikal-Korbpressen
www.voran.at
Horizontal-Korbpressen (hydraulisch/mechanisch/pneumatisch)
Packpressen
Vollautomatische Packpressen
kontinuierliche Pressen
Schraubenpressen
Bandpressen
Zerkleinern
Enzym
Maischeenzymierung
Pressen
Enzym

Mostenzymierung

www2.flottweg.de
Entsaftung durch Vibration
Entsaftung durch Vakuumfiltration
Entsaftung durch Zentrifugation
Entsaftung durch Extraktion
Schönung

Trub

Filtration
Pasteurisierung
Zerkleinerungsgrad
Druck
Schichthöhe
Viskosität
Zeit
Abb. 26: Arbeitsschritte einer Packpresse
www.doracher.ch
klarer
Apfelsaft
41
www.siebtechnik.net
diskontinuierliche Pressen
42
diskontinuierliche Korbpresse
Bucher HPX
Abb. 28: Packpresse.
Abb. 27: Vertikale Korbpresse.
Abb. 32: Aufbau des
Drainageelements
(flexible Elemente, die mit
Polyesterstrümpfen
überzogen sind).
Aufteilung in Schichten,
hohe Ausbeute, aufwendiger
Packvorgang
Einfacher Aufbau, vor allem im
halbtechnischen/Laborbereich
Abb. 31: Schnittbild der hydraulischen, horizontalen
Korbpresse (HPX-Presse ).
Abb. 29: Automatisierte Packpresse.
Abb. 30: Prinzip der Packpresse.
43
1 Pressmantel, 2 Vordere Druckplatte, 3 Kolbendruckplatte, 4 Dränageelemente, 5 Schnellverschluss,
6 vordere Saftsammelkammer, 7 hintere Saftsammelkammer, 8 zentraler Saftauslass,
9 stationärer Saftsammelauslass, 10 hintere Saftsammelleitung, 11 Saftauslassklappe,
12 Maischzuführung, 13 Einlasschieber, 14 Hydraulikzylinder, 15 Zugsäulen, 16 Rotationsantrieb,
17 Hinteres Drehlager für die Presseinheit, 18 vorderes Drehlager, 19 Tresterausfall,
20 Schutzgasanschluss für geschlossene Betriebsweise (Schobinger, 2001)
44
11
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Entsaftungsprozess der Bucher HPX
HP/HPX-Pressen
1
(verschiedene Typen von Bucher-Guyer AG)
2
Saft
3
4
Trester
45
(Schobinger, 2001)
pneumatische Pressen
Vorteile
Bucher MPX 100

sehr weit verbreitetes Presssystem mit sehr guten
Leistungsdaten
gleichzeitig Vorfiltration durch Polyesterauflage
durch Auflockerung und mehrfaches Pressen sehr hohe
Ausbeute, auch bei schwer pressbarem Obst
geschlossener Betriebsweise
geringer Bedienungs- und Überwachungsaufwand
Einsatz vor allem für Kernobst, aber auch Beeren
(Schobinger, 2001)
46
Rotation
Druck
Abb. 33: pneumatische Presse (Bucher MPX 100).
1 Drucktank, 2 Pressbalg, 3 Dränagelement, 4 Schnellverschluss, 5 Aufhängung,
6 Sammelkanal, 7 Maischezuführung, 8 Druckluft-Vakuumanschluss, 9 Drehlager,
10 Tankdeckel, 11 Maische, 12 Pressraum (Schobinger, 2001)

47
(Schobinger, 2001)
Leistung 1 – 5 t/h (Stein- und Kernobst)
hohe Saftausbeute möglich
48
12
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Willmes Tankpresse (Sigma)
Entsaftungsprozess der Willmes Tankpresse (Sigma)
Abb. 34: Willmes Tankpresse (Sigma).

Balgpresse mit innen liegendem, zentralem Gummischlauch
Rotation des Zylinders ⇒ Verteilung der Maische in dünner Schicht
an der Zylinderaußenwand
schnelle Entsaftung bei geringem Pressdruck
(www.wilmes.de)
49
50
kontinuierliche Presse
kontinuierliche Schraubenpresse (horizontal)
Vertikalschraubenpresse

(www.wilmes.de)
einfache, störunempfindliche Konstruktion
hoher Trubstoffanteil durch starke
Scherwirkung
Einsatz bei Fruchtsaftproduktion eher selten
Maische
Vor allem für
Trauben- und Obstsaft
in den USA eingeführt.
Trester
Pressmost
Abb. 35: kontinuierliche Schraubenpresse.
1 perforierter Druckzylinder, 2 ölhydraulische Steuerung der Tresteraustrittsklappe, 3 Einlauftrichter
4 Hebel zur hydraulischen Verschiebung der Schnecke zwecks Änderung der Pressgeschwindigkeit,
5 Manometer, 6 Handrad zu Steuerung des Gegendruckes durch die Austrittsklappe (2),
7 Kolben zur ölhydraulischen Verstellung der Schnecke, 7a Planetengetriebe im Ölbad,
8 Elektromotor, 9 Vorlauf, 10 Pressmost
51
(Schobinger, 2001)
Abb. 36: Vertikalschraubenpresse.
52
(Schobinger, 2001)
13
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Vaculiq (Zerkleinerung und Pressen)
Bandpresse

Filterrohr wird in Unterdruckkammer eingesetzt
Abschluss bildet Kompressionseinheit mit dem darüber
liegenden Auswurf
Hubspindeleinheit führt Wendel in das System ein
tangentiale Abführung des Saftes über den Unterdruck
HubAusbeute:
spindel

Pressung zwischen perforierten Endlosbändern
Druckerhöhung durch Verengung
Maische
einheit
75–80% bei Frischobst
65–75% bei Lagerware
Wendel
Unterdruckkammer
mit Filterrohr
Trester
Bandpresse B-FRU-800
„Flottweg“, 2 t/h
Abb. 38: Säuleneinheit.
53
Trester
Abb. 37: Vaculiq.
Saft
Abb. 39: Bandpresse.
www.vaculiq.com
54
kontinuierliche Bandpresse
Bandpresse
Vorteile
Bandführung
Bandreinigung
Maische

Band

Bandantrieb

Nachteile
kontinuierliche Betriebsweise
einfache Integration
kurze Presszeiten
hohe Leistung
vollautomatische Arbeitsweise

Ausbeute geringer als bei
anderen Pressenbauarten
(75 -78 %)
Bandreinigung erforderlich
Bandspannung
Bandreinigung
Trester
Saft
Bandführung
Abb. 40: Schnittbild einer kontinuierlichen Bandpresse.
Abb. 41: Einbandpresse.
55
Abb. 42: Zweibandpresse mit Förderband.
56
14
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Dekanter
Dekanter
Trockenzone
Trennzone

Vorteile

Nachteile

Abb. 43: Schematische Darstellung eines Dekanters.
1 Vollmanteltrommel, 2 Schnecke, 3 Zentripetalpumpe, 4 Maischezulauf, 5 Saftauslauf, 6
Feststoffaustrag (Trester)
57
(Nagy, 1993)

Abtrennung des im Laufe der Vorbehandlung
ausgetretenen Saftes
Pufferwirkung durch Zellwandstruktur als kompressibles
Material
freie Transportwege/Saft leitende Kapillaren in Maische
Schwammstruktur, dessen Gerüst die Zellwände bilden
Feinzerkleinerung: fehlende Transportwege
Einsatz von Maischeenzymen zum Abbau der Zellwand
⇒ Erhöhung Saftausfluss
58
Pressen
Pressen

nur in Kombination bei entsprechender Maischebehandlung
befriedigende Ausbeute ( > 80%)
Anwendung bei Herstellung trüber Apfelsäfte
Optimale Einstellung der Differenzdrehzahl notwendig, um den
Resttrubgehalt zu minimieren
Westfalia Dekanter CA 505, Leistung bei Äpfeln 10 – 15 t/h (Schobinger, 2001)
Entsaftung

kontinuierliches Verfahren
geschlossenes System
⇒ Vermeidung von Oxidation und Rekontamination
59
mathematische Grundlagen
mathematische Erfassung des Pressvorganges
schwierig
Verhältnisse wechseln innerhalb einer Fruchtart
Vielzahl der möglichen Variablen erschwert
entsprechende Berechnungen
Pressen wurden zunächst auf Grundlage empirischer
Untersuchungen konstruiert
bestimmende Faktoren
Pressdruck
Zerkleinerungsgrad
Vorentsaftung
Schichthöhe
60
15
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Pressen
Pressen
Einfluss des Pressdruckes
Einfluss von Pressdruck und -geschwindigkeit
Abb. 44: Beziehung zwischen Pressdruck und Ausbeute (Schobinger, 2001).
Pressdruck und Ausbeute bei Äpfeln sind nur in einem beschränkten
Gebiet und unter bestimmten Umständen voneinander abhängig;
wichtig ist insbesondere die Auswahl eines geeigneten Druckfahrplans.
61
Abb. 45 : Einfluss von Druck und Pressgeschwindigkeit auf die
Saftausbeute bei Granny Smith (Schobinger, 2001)
Bei grob zerkleinerten Granny Smith führen hohe Pressgeschwindigkeit
und hoher Pressdruck zur höchsten Ausbeute; langsamer Druckaufbau
führt zu deutlichen Verschlechterungen der Trennung.
62
Pressen
Pressen
Einfluss von Pressdruck und -geschwindigkeit
Einfluss des Zerkleinerungsgrades
Abb. 46: Einfluss von Druck und Pressgeschwindigkeit auf die Saftausbeute bei
fein zerkleinerten Granny Smith (Schobinger, 2001)
Abb. 47: Einfluss der Partikelgröße auf die Pressausbeute durch Einstellung
unterschiedlicher Mahlgrade (Rätzmühle) (Schobinger, 2001).
Bei fein zerkleinerter Ware ist ein langsames Pressen zu empfehlen, da hier die
nötige Struktur fehlt und der Saftablauf vorwiegend über die Randzonen erfolgt.
Eine drucklose Vorentsaftung ist vorteilhaft, da eine besser pressbare Struktur der
Maische erhalten wird.
Kompromisslösung aus Zellaufschluss & Strukturerhalt zur Sicherstellung
ausreichender Drainagewege innerhalb der Maische; die Festlegung des
Zerkleinerungsgrades „aus Erfahrung“, abhängig von der Härte der Frucht.
63
64
16
10.03.2013
Pressen
Pressen
Einfluss der Schichthöhe
Einsatz von Presshilfsmitteln
Beziehung zwischen Schichthöhe und Ausbeute (Schobinger, 2001)
Obstart Pressdruck Ausbeute [%] bei Schichthöhe
[bar]
12,5 cm
8,5 cm
5,0 cm
Ausbeutesteigerung [%]
Apfel
20
73,8
76,1
77,8
4,0
Birne
30
78,6
82,6
84,6
6,0

Schichthöhe lässt sich nur schwierig unabhängig von den anderen
Parametern isolieren
bei größerer Schichthöhe ist der Weg des Saftes lang
bei gleichzeitigem Einsatz von hohem Druck kommt es zur
Verengung der Abflusswege ⇒ dünnere Schichten sind zu
bevorzugen
dünne Schichten ⇒ kurze Transportwege.
Kompromiss aus möglichem Presskammervolumen und Pressbarkeit.
65
Verwertung der Nebenprodukte

Apfeltrester und Schalen von Citrusfrüchten – Pektinherstellung
Voraussetzung: keine Maischeenzymierung

Gewinnung ätherischer Öle aus Schalen

Tierfutter (Trester)

Kompostierung (Trub, Stiele)

Gewinnung von Ölen aus Kernen
Abb. 48: Verbesserung der Saftausbeute durch Einsatz von Presshilfsmitteln (Nagy, 1993).
Zugabe von Stoffen um die Struktur des Pressgutes und die innere Oberfläche und
damit den Saftabfluss zu verbessern. Einlegen von zusätzlichen Rosten oder
Zugabe von Cellulosefasern, Reiskleie oder Perlit (0,5–1 %).
66
Eigenschaften und Inhaltsstoffe
Eigenschaft des Mostes:

hoher Pektingehalt: erhöhter Viskositätswert
geringer Pektingehalt: erniedrigter Viskositätswert
Inhaltsstoffe der Saftes:

67
erhöhter Gehalt an Anthocyanen (Beerenobst)
Methanolgehalt:
Æ Apfelsaft 300–400 mg/l (ohne Enzyme: 30–100 mg/l)
68
17
10.03.2013
Fruchtsaftstabilisierung klarer Säfte
Technologieführung
Äpfel
Ziele:
Entfernung unerwünschter Trubstoffe
Entfernung unerwünschter Saftinhaltstoffe
Bestandteile der Trubteilchen:
Proteine, Pektin, Polyphenole, Lipide,
neutrale Polysaccharide und Mineralstoffe
Maßnahmen:
Einsatz von Enzympräparaten
Einsatz von Schönungsmitteln
Einsatz von Adsorptionsmitteln
mechanische Klärung:
Filtration, Separation
69
Aufbau einer pflanzlichen Zelle

Zerkleinern
Enzym

Pressen
Enzym

Schönung

Trub
Filtration

Pasteurisierung
klarer
Apfelsaft
enzymatischer Pektinabbau
enzymatischer Stärkeabbau
enzymatischer Abbau von Restpektin
enzymatische Veränderung
polyphenolischer Inhaltsstoffe
Zusatz von Schönungsmitteln

Mostenzymierung
Bentonit
Gelatine
Kieselsol
Einsatz von Adsorptionsmitteln
Mechanische Klärung

Filtration
Separation
70
chemische Grundlagen

Maischeenzymierung

(Quelle: www.wikipedia.org)

Sortieren/Waschen

Abb. 49: Aufbau einer pflanzlichen Zelle.

Pektine
Polysaccharide
Cellulose
Hemicellulose
Proteine
β-1,4-glykosidisch verknüpft
α-1,4-glykosidisch verknüpft
Abb. 50: Verflechtung des Zellwandmaterials.
(Quelle: www.voneinanderlernen.uni-kiel.de)
71
72
18
10.03.2013
Zellwandbestandteile

Mittellamelle (ML)

Form von
Mikrofibrillen)

Hemicellulose
Proteinen
Membranproteine
globuläre
Proteine
Oberflächenprot

Kohlenhydratketten
Glykoproteine
Glykolipide
eine
Pektine
Cellulose (in

periphere
Abb. 51: Zellwandmodell.
(nach Kerr & Bailey 1934)
Proteine
(www.gartenagentin.com/botanik/zellwand.htm)
Sekundärwand (S1 – S3)

Phospholipide

größtenteils Pektine
hält die Zellen
Primärwand (P)

Zellmembranbestandteile
größtenteils Cellulose
Pektin
Tertiärwand (T)

größtenteils Pektin
nur sehr wenig Cellulose
Abb. 52: schematisches Zellwandmodell.
(www.gartenagentin.com/botanik/zellwand.htm)
Abb. 53: Schematische Darstellung der Zellmembran.
(www.wikipedia.org)
73
Zellinhaltsstoffe

Einteilung der Inhaltsstoffe
Zytoplasma
besteht aus Zytosol (Zellsaft)
Zusammensetzung:
Wasser
Proteine
Lipide
Polysaccharide
anorganische Moleküle und Ionen
RNA
DNA
kleine organische Moleküle
80,5 – 85 %
10 – 15 %
2–4%
0,1 – 1,5 %
1,5 %
0,7 %
0,4 %
0,4 %

Vakuolen
Zellsaft
Farbstoffe [Flavonoide: Flavone (gelb), Anthocyane (blau-violett-rot)]
Gerbstoffe
Aromastoffe
Proteinen, organischen Verbindungen und Ionen
75
erwünschte Substanzen

Konzentration

74

Mono- und Disaccharide (Fructose, Saccharose, Glucose)
Fruchtsäuren (Äpfelsäure, Citronensäure)
Vitamine (Vitamin C, Thiamin, Riboflavin, Niacin, Vitamin B6)
Aromastoffe (Ethyl-2-methylbutanoat, Hexanal u. a.)
Mineralstoffe (Kalium, Calcium, Magnesium, Phosphor, Eisen, Zink)
geringe Menge Polyphenole (Antioxidantien wie Procyanidine)
unerwünschte Substanzen

Polysaccharide (Pektine, Stärke)
Proteine
Polyphenole (Gerbstoffe)
Lipide
Bruchstücke der Zellwand
76
19
10.03.2013
Bestandteile der Trubteilchen

Mostenzymierung
Äpfel
Proteine
Pektine
Stärke
Gerbstoffe
Polyphenole
Lipide
neutrale Polysaccharide
Mineralstoffe

Sortieren/Waschen

Maischeenzymierung

Pressen
Abb. 54: Schematische Darstellung
eines Partikels.
Enzym
Fructozym P
⇒ Depektinisierung
Zerkleinern
Enzym
Fructamyl HT
⇒ Stärkeabbau
Parameter
Mostenzymierung
(www.idlconsulting.com)
Schönung
Trub
Filtration
Abb. 55: Aggregation von Trubpartikeln
durch Pektinabbau (Schobinger , 2001).
Pasteurisierung
klarer
Apfelsaft
77
Mostenzymierung

enzymatischer Abbau von Restpektin

Zellwandmaterial:
Araban (Endo- & Exo-Arabanasen)
Arabinogalactan
Rhamnogalacturonan
Poly-/Homogalacturonan
→ Kolloide
78
Mostenzymierung
Pektinketten (-)
Zytoplasmaproteinkerne (+)
enzymatische Veränderung phenolischer Inhaltsstoffe

Reaktionen ⇒ Bräunung:
enzymatische und nichtenzymatische Oxidation
nicht-oxidative Umsetzungen
Polymerisation
Trübung verursachende, polyphenolische Substanzen:
Fällung
Ultrafiltration
79
Abb. 56: Aggregation von Trubpartikeln (links).
Abb. 57: Enzymatischer Abbau von Amylopektin durch
α-Amylasen oder Amyloglucosidasen (rechts).
80
(Schobinger, 2001)
20
10.03.2013
Stabilitätstests
Zusatz von Schönungs- und Adsorptionsmitteln
Äpfel

Pektin-Nachweis (Alkoholtest):
Saft + 95%-igen Ethanol im Verhältnis 1 : 1

Voraussetzungen

Sortieren/Waschen

Zerkleinern
Iod-Stärke-Nachweis:
Saft + 0,01 – 0,05 n Iodlösung (positiv: blau)
Enzym

Dosierung

Maischeenzymierung

Pressen
Enzym
geringe Viskosität
niedriger pH-Wert (< 3,4)
Bentonit-Typ & -Menge pH-abhängig
Vorversuche
(keine Über- oder Unterschönung)
Mostenzymierung
Schönung
Trub
Filtration
Iodmolekül
Abb. 58: positiver Alkoholtest (links)
Abb. 59: positiver Iod-Stärke-Nachweis (rechts)
Abb. 60: Einschlussverbindung
Amylose/Iod. (Iodstärke).
81
(www.hgr.hn.bw.schule.de)
Äpfel

Sortieren/Waschen
Reihenfolge
Bentonit (NaCalcit: 40–150 g/hL)

Enzym

(10–40 °C)
Kieselsol (Klar-Sol Super: 50-100 mL/hL)

Trub
Filtration
(55°C; > 0°C)
Auslegung des Schönungstanks
Verhältnis Höhe zu Durchmesser = 2 : 1
langsam laufendes Blattrührwerk
(5–10 min)

Schönungsmittel:
Bentonit → Gerbstoff- & Proteinadsorption
Gelatine → bindet polyphenolische Substanzen
Kieselsol → Flockungspartner der Gelatine

Adsorptionsmittel:
Aktivkohle
Adsorberharze
Eigenschaften:

Pasteurisierung

klarer
Apfelsaft
(Praktikum Obst- & Gemüse)
82
(10–60 °C)
Gelatine (ErbiGel: 15 – 35 g/hL)
→ Flockungspartner der Gelatine
Mostenzymierung
Schönung
→ bindet polyphenolische Substanzen
Maischeenzymierung
Pressen
Enzym
klarer
Apfelsaft
→ Gerbstoff- & Proteinadsorption
Zerkleinern
Abb. 61: Zugabe von Bentonit
(Adsoptionsmittel). (links)
Abb. 62: Gelatine-KieselsolVorversuch. (rechts)
Pasteurisierung
hohe Porosität
Abb. 64: Kristallgitter des Montmorillonits
(Schobinger, 2001).
große innere Oberfläche
Bindung durch physikalische Kräfte
Abb. 63: Blattrührer.
83
( www.heidolph-instruments.de)
84
21
10.03.2013
Grundlagen der Adsorption
Grundlagen der Adsorption
Grenzflächenreaktion zwischen gelöstem und festem Stoff;
Anreicherung des gelösten Stoffes an der Phasengrenzfläche
Einteilung in …
* Physikalische Adsorption
* Chemische Adsorption
u.a. van der Waals Kräfte
→ ungehemmt bis zum
Gleichgewicht, reversibel
Filtration
Äpfel
Sortieren/Waschen

Zerkleinern
Sortieren/Waschen
Saft:
suspendierte Teilchen
kolloidal gelöste Teilchen
Zerkleinern

Maischeenzymierung

Pressen
Enzym
Filtration:
Oberflächenfiltration
Tiefenfiltration

Mostenzymierung
Schönung
(physikalische Adsortion)
kovalente Bindungen
→ Gleichgewichtseinstellung
gehemmt, oft nicht reversibel
Äpfel
Enzym
Physisorption
(chemische Adsorption)
Technologieführung
Enzym
Chemisorption
Maischeenzymierung
Pressen
Enzym
(www.oenonet.info)
Abb. 66: Tiefenfiltration zur
Trennung von Hefe und Bier.
Mostenzymierung
(www.elsenbruch.info)
Schönung
Trub
Abb. 65: Oberflächenfiltration mittels
Plattenfilter zur Abtrennung des
Feintrubs aus dem Saft.
Filtration
Filtration
Pasteurisierung
Pasteurisierung
klarer
Apfelsaft
klarer
Apfelsaft
Trub
Abb. 67: schematische Darstellung des Plattenfilters.
87
(www.experimentalchemie.de)
88
22
10.03.2013
Filtration
Enzym
Filtration
Äpfel
Äpfel
Sortieren/Waschen
Sortieren/Waschen
Zerkleinern
Zerkleinern
Maischeenzymierung
Enzym
Pressen
Enzym
Pressen
Abb. 68: Rahmenfilter im Technikum zur
Abtrennung des Feintrubs aus dem Saft.
Mostenzymierung
Schönung
(Quelle: Obst- & Gemüsepraktikum)
Mostenzymierung
Schönung
Trub
Pasteurisierung
Abb. 69: Filterplatte mit
Filterkuchen.
klarer
Apfelsaft
89
Technologieführung
Sortieren/Waschen
Sortieren/Waschen
Maischeenzymierung
Pressen
Zerkleinern
Enzym
Maischeenzymierung
Mostenzymierung
Schönung
Trub
Filtration
Filtration
Pasteurisierung
Pasteurisierung
klarer
Apfelsaft
klarer
Apfelsaft
91
Abb. 72: Plattenwärmeübertrager.
Pressen
Enzym
Mostenzymierung
90
Pasteurisieren
Äpfel
Haltbarmachen
Pasteurisation
Konzentrierung
(www2.tu-berlin.de/~foodtech/pdf/luschersaft.pdfoenonet.info)
Äpfel
Zerkleinern
Abb. 71: Vakuum-Drehtrommelfilter.
klarer
Apfelsaft
(Quelle: Obst- & Gemüsepraktikum)
Schönung
Trub
Filtration
Pasteurisierung
Enzym
Abb. 70: Prinzipskizze der Vakuumfiltration.
(www2.tu-berlin.de/~foodtech/pdf/luschersaft.pdfoenonet.info)
Enzym
Filtration
Enzym
Maischeenzymierung
Trub
Abb. 73: Prinzipskizze des Plattenwärmeübertragers. (links)
Abb. 74: Übertragungsplatten. (rechts)
92
(www.wasserundwaerme.de)
23
10.03.2013
Herstellung von Saftkonzentrat

Gefrierkonzentrieren
Konzentrierungsmethoden

Gefrierkonzentrieren
Umkehrosmose
Verdampfen
45 – 55 % TS
50 – 60 % TS
65 – 85 % TS
Konzentrieren

(Membranfiltration)

Vorteile des Konzentrierens

Volumen- und Gewichtsreduzierung
⇒ Minimierung der Lager- und Transportkosten
Senkung des aw-Wertes (Wasseraktivität)
Konzentrierung der Fruchtsäuren ⇒ pH-Wert-Senkung
⇒ Konservierung
Kristallisator: Erzeugung der Eiskristalle
Waschkolonne: Trennung von Eis und Flüssigkeit

limitierender Faktor: Viskosität
Vorteil: keine Aroma- und Farbveränderung
Anwendung:

Nachteile beim Verdampfen

93
Konzentrieren

Hochdruck-Membranfiltrationsverfahren
semipermeable Membran:

Frucht- und Gemüsesäfte
Kaffee- und Tee-Extrakt
Bier und Wein
Milchprodukte
Abb. 75: Waschkolonne.
Verdampfen

Verdampfer in der Fruchtsaftindustrie

Röhren-Fallfilmverdampfer
→ Säfte; auch mit Faser- und Trubstoffen
wasserdurchlässig
nichtdurchlässig für z. B. farb- und aromagebende Inhaltsstoffe

Steigfilm-Plattenverdampfer
→ klare Säfte; nur mit geringem Trubstoffanteil
Druck ⇒ Umkehr des osmotischen Prinzips

Abhängigkeit der Endkonzentration:

Fruchtart
Reifegrad
Saftgewinnungsmethode
Vorbehandlung
Faser- und Fruchtfleischanteil
(patentimages.storage.googleapis.com/
EP0356537B1/imgf0001.png)
(www.directindustry.de)
(www.fachdokumente.lubw.baden-wuerttemberg.de)
95
Abb. 77: Skizze zur Anordnung
des Röhren-Fallfilmverdampfers.
Abb. 78: Steigfilm-Plattenverdampfer.
Abb. 76: Prinzip der Osmose und der Umkehrosmose.
(www.pharma-food.de)
94
Konzentrieren
Umkehrosmose (Membranfiltration)

Verlust von flüchtigen Aromastoffen
→ Rückgewinnung durch Rektifikation (⇒ Aromakonzentrat)
ggf. Kochgeruch und Kochgeschmack
Eiskristalle werden komprimiert
Trennung des Konzentrats vom Eis
96
24
10.03.2013
Technologieführung
Abfülltechniken
Äpfel
Äpfel
Sortieren/Waschen
Sortieren/Waschen
Zerkleinern
Enzym
Zerkleinern
Abb. 79: Abfüllanlage (Heißabfüllen).
Maischeenzymierung
Abfülltechniken

Mostenzymierung
Schönung
Enzym
(www3.ndr.de)
Pressen
Enzym
Trub
Filtration

Pasteurisierung
(www.mostereisandhausen.de)
Heißabfüllen
(Glasflaschen)
aseptisches Abfüllen
(PET-Flaschen)
Anwendung von Druckluft
(Verbundkartons)
Enzym
aseptisches Abfüllen
Mostenzymierung
Schönung
Trub
Filtration
Pasteurisierung
Abb. 82: schematische Darstellung einer aseptischen Abfüllanlage.
(www.sig.biz)
98
97
Abfülltechniken
Technologieführung
Anwendung von Druckluft
Äpfel

Zentrifugation:
Sortieren/Waschen
Æ
Großtrubabtrennung mittels Dekanter
Teilchen < 0,1 µm im Saft
Zerkleinern

Homogenisieren:
Sortieren/Waschen
Äpfel
Zerkleinern
Maischeenzymierung
Enzym
Pressen
(Hochdruckhomogenisator und
Kolloidmühlen)
⇒ hoher Feintrubanteil
Maischeenzymierung
Pressen
Mostenzymierung
Schönung
Abb. 80: Heißabfüllanlage. (links)
Abb. 81: maschinelles Verschließen der Flaschen. (rechts)
klarer
Apfelsaft
Enzym
Maischeenzymierung
Pressen
klarer
Apfelsaft
Enzym
Heißabfüllen
Pasteurisierung
Trub
Filtration
Zentrifugation
Pasteurisierung
trubstabiler
Apfelsaft

Pektinzugabe:
⇒ Viskositätserhöhung
⇒ Absetzgeschwindigkeit reduziert
→ Gesetz von Stokes
klarer
Apfelsaft
99
(Tetra Pack)
100
25
10.03.2013
Fruchtsaftstabilisierung trubstabiler Säfte

Anforderungen
helle, weißlich gelbe Farbe
deutlich wahrnehmbare Trübung
fruchtiger, säurebetonter Geschmack
frischer, fruchtiger, arttypischer Geruch
Ziele und Maßnahmen
Farbstabilisierung
sauerstoffarme Prozessführung
PPO-Inaktivierung (15 – 30 s, 96°C)
Trubstabilisierung
Sedimentationsgeschwindigkeit beeinflussen
Großtrubabtrennung
thermische Behandlung
Stabilisierung der Trubstoffe
Zentrifugation
Äpfel
Sortieren/Waschen
Zerkleinern
Enzym
Maischeenzymierung
Abb. 84: Dekanter.
Pressen
Pasteurisierung
Zentrifugation
trubstabiler
Apfelsaft
Abb. 85: Schematische Darstellung des Dekanters
(Längsschnitt).
101
Stabilisierung der Trubstoffe
102
www.schmidb.de
Trubstabilisierung
Homogenisieren
Beispiel: Ananassaft aus Konzentrat
Äpfel
Sortieren/Waschen

Zerkleinern
Enzym
Maischeenzymierung
Homogenisieren
⇒ hoher Feintrubanteil
Abb. 86: mehrstufige Dispergiermaschine zum
Emulgieren, Suspendieren und Homogenisieren.
(Quelle: www.eks-schalk.at (links), www.vma-getzmann.de (rechts))

Pressen
Pasteurisierung
Zentrifugation
Pektinzugabe
Viskositätserhöhung des Serums
Pektin-Protein-Komplex
Æ Stokes-Gesetz:
trubstabiler
Apfelsaft
Abb. 87: Ultra-Turrax
(Quelle: www.ilabo.cz)
103
104
26
10.03.2013
Alternative Technologieführung
Alternative Technologieführung
Äpfel
Maischeverflüssigung
Sortieren/Waschen
Zerkleinern
Enzym
1.
Maischeenzymierung
2.
Pressen
Enzym
3.
Mostenzymierung
Schönung
4.
Gewebelockerung
Maischefermentierung
Verflüssigung
Verzuckerung
Trub
Filtration
Pasteurisierung
Abb. 88: Maischeverflüssigung (Schobinger, 2001).
klarer
Apfelsaft
105
Quellen

106
Teil 2: Verlausplan
Literaturverzeichnis

Schobinger, U. 2001. Handbuch der Lebensmitteltechnologie: Frucht- und Gemüsesäfte, Ulmer Eugen Verlag.
Zimmermann, U., Pilwat, G. & Riemann, F. (1974). Dielectric breakdown of cell membranes. Biophysical Journal, 14,
881-899.
Jäger, H., 2005/2006. Praktikum Obst- und Gemüsetechnologie. Skript.
Meuser, F. 2005. Mechanische Verfahren. Skript.
Knorr, D. 2007. Thermische Verfahren. Skript
Tag 1
Tag 2
Links (Stand: 06.03.2013)

www.uni-essen.de
www.parmentier.de/gelatine/kennzahl.htm
www.uni-essen.de
www.markant.co.at/Geschaeft/geschaeft.htm
www.schuffenhauer-gmbh.de
www.doracher.ch/setframe.htm?/mosterei_hauser.htm
www.parmentier.de/gelatine/kennzahl.htm
www3.ndr.de
www.rickmeier.de/ger/produkte/technische_hinweise.php?categoryId=2
www.wilo.de Pumpentechnik seit 1972
www.pharma-food.de
www.osmose-wasser.com/umkehrosmose.html
www.fachdokumente.lubw.baden-wuerttemberg.de
www.gea-tds.de
www.gea-wiegand.com
patentimages.storage.googleapis.com/EP0356537B1/imgf0001.png
www.directindustry.de/industrie-hersteller/steigfilmverdampfer-87771.html
107
108
27
10.03.2013
Technologieführung – Tag 1
Pressen
Schleuderfräse:
Zerkleinerung: 100 kg Äpfel
Maische unbehandelt pressen
Probenahme: Maische
→ Siebanalyse: Bestimmung der
Partikelgrößenverteilung
→ Bestimmung des
Feuchtegehaltes

Pressen der unbehandelten Maische
Gruppe 1: Packpresse
Gruppe 2: Korbpresse
beide Gruppen: Vaculiq

Presse der behandelten Maische
Gruppe 1: Korbpresse
Gruppe 2: Packpresse
beide Gruppen: Vaculiq

Gewicht: Maische, Most und Trester
Probenahme: Maische und Trester
→ Bestimmung des Feuchtegehaltes
Probenahme: Most
→ Bestimmung der löslichen Trockensubstanz
→ Bestimmung des Schleudertrubs
→ Bestimmung des pH-Wertes

109
Pressen
110
Pressen
Packpresse
Korbpresse

25–30 kg Maische
Rahmen
Presstuch
2 cm Maischeschicht
Presstuch falten
Platte & wiederholen

10 kg Maische
Pressraum bestücken
Drainageelement in den Pressraum legen
mit Flansch verschließen
nach 1. Pressen Maische manuell auflockern
2. Presszyklus
3. Presszyklus
Trester entfernen
Abb. 1: Arbeitsschritte einer
Packpresse.
111
Abb. 2: hydraulische, horizontale
Korbpresse (Bucher HPX-Presse ).
112
28
10.03.2013
Pressen
Vaculiq

Maische einsetzen
Förderung der Maische über Schneckenpumpe
Förderung der Maische bzw. des Trester über die Wendel durch das
Filterrohr
Gewinnung des Saftes durch angelegten Unterdruck
Schleuderfräse:
Zerkleinerung: 100 kg Äpfel
Maische mit Enzym behandeln
Hubspindeleinheit
Wendel
Unterdruckkammer
mit Filterrohr
Abb. 4: Säuleneinheit.
113
Trester
Abb. 3: Vaculiq.
www.vaculiq.com
Warmfermentierung:
Erhitzen von ca. 100 kg Maische
auf 40 °C
→ Ohmschen Erhitzen
Pressen von ca. 1 kg Maische
Enzym in Most geben
Enzymdosage:
5–7,5 mL Enzym/100 kg Maische
Enzym-Most-Gemisch mit
Maische vermengen
Pressen nach 60 min
Inkubationszeit
115
114
Mostenzymierung

Most vereinigen
Dosage: 4 mL Enzym je 100 L Most
Probenahme nach 30–60 min
über Nacht stehen lassen
Abb. 5: Aggregation von Trubpartikeln
durch Pektinabbau (Schobinger , 2001).
116
29
10.03.2013
Mostanalytik

pH-Wert mit pH-Elektrode
Schleudertrub durch Zentrifugation
lösliche Trockensubstanz mittels Refraktometer

117
Nachweis
118
Schönungsvorversuche

Pektin-Nachweis (Alkoholtest):
Saft + 95%-igen Ethanol im Verhältnis 1 : 1
→ je 5 mL Most ins Reagenzglas + je 5 mL Ethanol
→ Pektin koaguliert → positiver Nachweis
→ kein Koagulat → negativer Nachweis

Iod-Stärke-Nachweis:
Saft + 0,01 – 0,05 n Iodlösung
→ blaue Färbung → positiver Nachweis
Abb. 6: Positiver Alkoholtest.
Probenahme
Most → Pektinnachweis
depektinisierter Most
→ Schönungsvorversuche
Saft → Saftanalytik
zeitlicher Ablauf
depektinisierten Most vom
Sediment trennen
→ pumpe oder dekantieren
Bentonit quellen lassen
parallel: Schönungsvorversuch
Bentonit hinzugeben (15 min)
Schönung gemäß
Schönungsvorversuch
Abb. 7: positiver Iod-Stärke-Nachweis.
119
(www.hgr.hn.bw.schule.de)
120
30
10.03.2013
Technologieführung

Saft:
suspendierte Teilchen
kolloidal gelöste Teilchen

Pasteurisieren und Abfüllen
Filtration:
Oberflächenfiltration
Tiefenfiltration

Abb. 11: Pasteurisation und
anschließende Abfüllung.
Glasflaschen mitbringen!
Abb. 9: Kreiselpumpe.
Abb. 10: schematische Darstellung
des Plattenfilters.
121
Saftanalytik

122
Saftanalytik
pH-Wert mit pH-Elektrode
Schleudertrub durch Zentrifugation
lösliche Trockensubstanz mittels Refraktometer
Säuregehalt (titrierbare Säure) durch Titration
Dichte mit dem Biegeschwinger
pH-Wert

Kalibrierung der pH-Elektrode mit
Pufferlösungen: pH 7 und pH 4
Messung des pH-Wertes des Saftes
Spannungsunterschied zwischen
Referenz- und Messelektrode
Messung dieses Potentials
Abb. 13: Schematischer Aufbau einer
pH-Elektrode.
Abb. 12: pH-Meter.
123
124
31
10.03.2013
Saftanalytik
Saftanalytik
titrierbare Säure
Refraktometer

10 mL Saft in 100 mL Erlenmeyerkolben
pipettieren
bis zum Siedepunkt erhitzen (Bunsenbrenner)
mit 20 mL dest. Wasser abkülen
Titration mit 0,1 N Natronlauge bis pH 8,1
Achtung:

Korrektur des Brix-Wertes zur
Angabe des Zuckergehaltes
erforderlich, da organische
Säuren den Brechungswinkel
beeinflussen.
Vollpipetten für Saft und dest. Wasser verwenden!
während Titration vorsichtig schwenken
RSK Richtwerte für Apfelsaft:
titrierbare Säure: mind. 5,0 g/l
Abb. 15: Lichtbrechung.
Der Brechungswinkel einer Flüssigkeit steht in einem festen
Verhältnis zur gelösten Trockensubstanz.
Abb. 14: Titration.
125
Saftanalytik
Saftanalytik
Biegeschwinger
Schleudertrub
Die Eigenfrequenz eines schwingfähigen Gebildes hängt von der
Masse der Probe ab.
c Federkonstante des Systems
m Masse

126
Leergewicht des Zentrifugenröhrchens notieren
10 mL Saft pipettieren
Gesamtgewicht notieren
Zentrifugieren (3700 g, 10 min)
dekantieren und Netto-Gewicht notieren
Gewicht des Zentrifugats (Schleudertrubs) berechnen
Leergewicht
10 mL
3700 g
Dekan-
Saft
10 min
tieren
Zentrifugation
Gesamtgewicht
Schleudertrub
Abb. 17: Bestimmung des Schleudertrubs.
Abb. 16: Schematische Darstellung des Biegeschwingers.
127
128
32