CH678684A5

CH678684A5 -

Info

Publication number: CH678684A5
Application number: CH3183/87A
Authority: CH
Inventors: Walter Gresch
Original assignee: Bucher Guyer Ag Masch
Priority date: 1987-08-19
Filing date: 1987-08-19
Publication date: 1991-10-31
Also published as: US5090306A; WO1989001299A1; EP0327632A1

Description

1

CH 678 684 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Zur Hersteilung von Saftbrei (pulpöser Saft) als Vorstufe für weitere Veredelungsmassnahmen ist es bekannt, sogenannte Passiermaschinen einzusetzen. Das zu verarbeitende Rohmaterial, das aus ganzen Früchten bestehen kann, wird zuerst zerkleinert und dann in der Passiermaschine entsaftet. Dabei wird der aus Saft und Zellmaterial bestehende Saftbrei von den Kernen, Stielen, Schalen und Kerngehäusen durch mechanische Einwirkung abgetrennt.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass durch die intensive mechanische Bearbeitung des Rohmaterials in der Passiermaschine vor allem bei Kernobst die Stiele, Kerne und Schaienteile verletzt werden und dadurch eine negative Beeinflussung von Geschmack und Aroma des Saftes herbeigeführt wird. Ausserdem bereitet der aus Stielen, Kernen, Schalen und Kerngehäusen bestehende, durch die Passiermaschine stark zerriebene Rückstand bei der weiteren Entsaftung durch Pressen erhebliche Schwierigkeiten; Die Gesamtausbeute ist dadurch geringer und die Herstellung pulpöser Säfte unwirtschaftlich.

Allgemein bekannt sind auch die konventionellen Verfahren zur Gewinnung von Fruchtsaft durch Pressen. Ziel dieser bekannten Verfahrensweisen ist es, eine möglichst hohe Ausbeute bei einem möglichst geringen Trubgehalt des Saftes zu erzielen. Wegen des Trubgehaltes wird mit einer kleinen Maschenweite gearbeitet, die bspw. bei Bandpressen ca. 0,5 mm beträgt. Dabei verbleibt der Feintrub und wertvolles Zellmaterial im Rückstand der Presse und geht verloren. Ausserdem ist die Schichtdicke des gepressten Rohmaterials bei den konventionellen Bandpressen relativ gross (ca. 30 bis 50 mm). Dadurch entstehen lange Saftwege, die viskoses Zellmaterial, das für die Gewinnung von Saftbrei benötigt wird, nicht durchlassen. Das gleiche gilt auch für die Durchlassöffnungen in der Trennwand zwischen abgeflossenem Saft und Rückstand, die für den Durchlass von Saftbrei zu klein sind und verstopfen würden. Die konventionellen Pressverfahren eignen sich deshalb nicht zur Gewinnung von Saftbrei, der neben dem ausgepressten Saft auch noch einen grossen Bestandteil an Zellmaterial enthält. Der aus den konventionellen Pressen gewonnene Rohsaft wird ohne weitere Verflüssigungstechnologie zu klaren oder trüben, nicht pulpösen Säften weiterverarbeitet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit dazugehöriger Anlage zur Gewinnung veredelter Säfte zu schaffen, das bei hoher Wirtschaftlichkeit und verringerten Investitionskosten eine verbesserte Qualität des Saftbreis gewährleistet.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass durch Pressen des zerkleinerten Rohmaterials aus Saft und Zellmaterial bestehender Saftbrei gewonnen wird.

Weitere vorteilhafte und zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Patentansprüchen zu entnehmen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die schonende Behandlung des Rohmaterials beim Pressen Stiele, Kerne und Schalenteile der Früchte nicht zerrieben und verletzt werden. Dadurch ergibt siGh eine Qualitätsverbesserung des Saftbreis. Durch die grobe Maschenweite der erfindungsgemässen Presse und die spezielle Ausbildung der Trenn- und Siebflächen werden Feintrub und Zellmaterial mit dem Saftbrei abgeführt. Im Rückstand verbleibt deshalb weniger Feintrub und Zellmaterial, was den wirtschaftlichen Einsatz einer Recyclingpresse zur Erhöhung der Ausbeute begünstigt Die als Recyclingpresse funktionierende, vorzugsweise konventionelle Presse wird somit durch die erfindungsgemässe Presse stark entlastet. Dadurch sind die Anforderungen an die Recyclingpresse weniger hoch, so dass sie billiger gebaut werden kann und die Investitionskosten gesenkt werden. Als Recyclingpresse sind Pressen vom Typ Horizontal-Korbpressen wegen der langen Fliesswege, welche für die Rückgewinnung von Retentat aus der Querstromfiltration notwendig sind, besonders gut geeignet. Gegenüber konventionellen Verfahren, insbesondere Pressverfahren, wird die Ausbeute erhöht, da neben dem Saft auch noch mehr oder weniger ganze Zellen mit eingeschlossenem Saft äbgepresst werden. Der Aufbau der erfindungsgemässen Presse kann aufgrund der gegenüber konventionellen Saft-Pressen geringeren Anforderungen, beispielsweise grössere Durchlassöffhungen, sehr einfach und kostensparend gestaltet werden.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, die verschiedene Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Anlage zur Gewinnung von Saftbrei,

Fig. 2 die Anlage nach Fig.l mit nachgeschalteter Querstromfiltrationseinrichtung,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Bandpresse zur Gewinnung von Saftbrei und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Bandpresse gemäss der Linie IV-IV in Fig. 3 in vergrösserter Darstellung.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird das zu verarbeitende Rohmaterial in Form von ganzen Früchten in einer Zerkleinerungseinrichtung 1, die beispielsweise eine Mühle sein kann, eingebracht und zerkleinert. Die dadurch erhaltene Maische wird vorzugsweise mit bekannten Maische-Enzymen behandelt, damit sich die einzelnen Zellen besser vom Zellverband trennen. Danach wird die behandelte Maische einer Presse 2 zugeführt und ausgepresst. Bei der Presse 2 handelt es sich um ein speziell für die Gewinnung von Saftbrei entwickeltes Press-System, das eine äusserst schonende Verarbeitung des zerkleinerten Rohmaterials gewährleistet Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der Presse 2 werden später erläutert. Von der Presse 2 aus wird der gewonnene Saftbrei, der aus

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH678 684 A5

4

einer pulpösen Flüssigmasse aus Saft und Zellmaterial besteht, einer Veredelungseinrichtung 3 zugeführt. In der Veredelungseinrichtung 3 wird der Saftbrei zu pulpösen Säften, Klarsaft durch Filtration, Trockenprodukte durch Trocknung, Substrate zu Bioreaktoren, Wein etc. weiterverarbeitet.

Der in der Presse 2 verbleibende Rückstand wird zur Verbesserung der Ausbeute in einer der Presse 2 zugeordneten Recyclingpresse 4 nochmals ausgepresst. Der gewonnene Saft wird über eine Leitung 5 nach der Presse 2 in den Saftbrei eingeleitet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird das Rohmaterial in der Zerkleinerungseinrichtung 1 zerkleinert und der Presse 2 zugeführt. Zur Behandlung der Maische werden dem Rohmaterial pektolytische Enzyme in dosierten Mengen vor der Zerkleinerung beigegeben. Der in der Presse 2 vom zerkleinerten Rohmaterial abgetrennte Saftbrei aus Saft und Zellmaterial wird über eine Leitung 6 einer Querstromfiltrationseinrichtung 7, die aus einer Ultra- oder Mikrofiltrationsanlage besteht, zugeführt und zu Klarsaft verarbeitet. In der Leitung 6 ist zwischen Presse 2 und Querstrom-filtrationseinrichtung 7 eine Behandlungsstufe 8 angeordnet, in weicher der Saftbrei in bekannter Weise mit Saftenzymen behandelt wird. Die Enzymbehandlung bewirkt eine Reduktion der Viskosität des Saftbreis und damit eine Verbesserung der Filtrierleistung in der anschliessenden Querstromfiltra-tionseinrichtung 7. In der Behandlungsstufe 8 oder einer weiteren, sich anschliessenden Behandlungs-stufe kann der Saftbrei mittels verschiedener Verflüssigungstechniken, beispielsweise durch enzy-matischen, chemischen oder physikalischen Zellauf-schiuss weiter verflüssigt werden, bevor er der Querstromfiltrationseinrichtung 7 zugeführt wird.

Wie in der Anlage nach Fig. 1 wird auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Rückstand aus der Presse 2 in die Recyclingpresse 4 eingebracht und ausgepresst.

Der gewonnene Saft wird über die Leitung 5 zwischen der Behandlungsstufe 8 und der Querstrom-filtrationseinrichtung 7 in die Leitung 6 bzw. in den Saftbrei eingeleitet. Danach wird der Saftbrei in der Querstromfiltrationseinrichtung 7 zu Klarsaft verarbeitet.

Von der Querstromfiltrationseinrichtung 7 führt eine Leitung 9 zur Recyclingpresse 4, um das Re-tentât aus der Querstromfiltration zur weiteren Nutzung in der Recyclingpresse 4 mit dem auszupressenden Rückstand der Presse 2 zu vermischen. Dabei ist es zweckmässig, in der Leitung 9 zwischen Querstromfiltrationseinrichtung 7 und Recyclingpresse 4 eine Vorbehandlungsstufe 10 für das Re-tentat anzuordnen. In der Vorbehandiungsstufe 10 wird das Retentat in bekannter Weise mit Cellulase und Schönungsmitteln behandelt, bevor es in die Recyclingpresse 4 eingeleitet wird.

Die Fig. 2 zeigt ferner eine Möglichkeit, den aus der Presse 2 gewonnenen Saftbrer zu puipösen Säften weiterzuverarbeiten. Wie der gestrichelten Darstellung zu entnehmen ist, wird von der Leitung 6 eine weitere Leitung 11 abgezweigt, die den Saftbrei z.B. einer Kolloidmühle 12 zuführt. Dort wird der Saftbrei in bekannter Weise zu pulpösem Saft verarbeitet und anschliessend mit dem Saft der Recyclingpresse 4 durch Abzweigung einer Leitung 13 von der Leitung 5 vermischt.

In Fig. 3 ist eine spezieile Ausführung der Presse 2 in Form einer Bandpresse dargestellt. Von einer Antriebstrommel 14 verläuft ein Pressband 15 etwa horizontal zu einer Presstrommel 16 und ist mit einem Umschiingungswinkel a von ca. 280° um die Presstrommel 16 herumgeführt. Über eine Umlenkrolle 17 wird das Pressband 15 wieder zur Antriebstrommel 14 zurückgeführt. Das zu pressende, zerkleinerte Rohmaterial wird auf der Innenseite des horizontalen Abschnitts des Pressbandes 15 in den Spalt zwischen Pressband und Aussenfläche der Presstrommel 16 eingeführt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, entsteht dabei eine Press-Schicht 18 des Rohmaterials, deren Dicke d etwa 3-20 mm beträgt. Die Press-Schicht 18 ist gegenüber konventioneilen Bandpressen, bei denen die Press-Schicht-Dicke ca. 30 bis 50 mm beträgt, relativ dünn, damit kurze Saftwege entstehen, die einen möglichst hohen Anteil an viskosem Zellmaterial neben dem Saft durchlassen. In Verbindung mit dem grossen Umschiingungswinkel a von mindestens 250° ergibt sich eine hohe spezifische Wirkung der Presse bezüglich Leistung und Ausbeute.

Das Pressband 15 ist als Siebband ausgeführt und bildet eine Trennwand 19, die mit Öffnungen 20 versehen ist, durch die der Saftbrei abfliessen kann und vom Rückstand getrennt wird. Der gewonnene Saftbrei wird in einer unterhalb der Presse angeordneten Wanne 21 aufgefangen. Der Press-Rückstand, der im Bereich der Umlenkrolle 17 die Presstrommel 16 verlässt, wird von einer unterhalb der Umlenkrolle 17 angeordneten Transportschnecke 22 aufgenommen und abgeführt. Bei anderen Ausführungen kann die Trennwand 19 auch durch die Wandung der Presstrommel 16 gebildet sein. In diesem Falle kann das Pressband 15 geschlossen und die Öffnungen 20 in der Wandung der Presstrommel 16 angeordnet sein.

Die Öffnungen 20 in der Trennwand 19 bzw. im Pressband 15 sind im Vergleich zu konventionellen Bandpressen relativ gross ausgeführt und in Pressrichtung erweitert, damit ein leichter Durchtritt des viskosen Saftbreis ermöglicht wird. Vorzugsweise beträgt die Spaltweite w der Öffnungen 20, insbesondere bei der Verarbeitung von Kernobst, ca. 1,5 bis 3 mm, während konventionelle Bandpressen eine Spaltweite von nur ca. 0,5 mm aufweisen. Die Stärke S der Trennwand 19 bzw. des Pressbandes 15 ist gegenüber den bekannten Pressen relativ dünnwandig mit 0,4 bis 1 mm ausgeführt, während sie bei konventionellen Bandpressen ca. 2 mm beträgt. Durch diese erfindungsgemässen Massnahmen werden Verstopfungen der Öffnungen 20 weitgehend verhindert und die Pressleistung begünstigt.

Als besonders wirkungsvoll und vorteilhaft hat sich bei der Wahl der Dicke d der Press-Schicht 18, der Spaltweite w der Öffnungen 20 und der Stärke S der Trennwand 19 ein Grössenverhältnis herausgestellt, bei dem die Press-Schicht-Dicke d weniger

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

CH678 684 A5

6

als das 15fache der Spaltweite w und die Spaltweite w mehr als das Sfache der Starke S der Trennwand 13 beträgt.

Da diese Merkmale und Kennzeichen im Vergleich zu den bekannten Pressen, die für die konventionelle Saftgewinnung eingesetzt werden, hohe spezifische Leistungen ergeben, entstehen für die Saftbreigewinnung gemäss der Erfindung extrem einfache und billige Pressen. Gleichzeitig sind höhere Ausbeuten möglich, da neben dem Saft auch noch ganze Zellen mit eingeschlossenem Saft abgepreßt werden, der im Laufe des erfindungsgemässen Verfahrens später mitgewonnen wird.

Als Hinrichtung für die erfindungsgemässe Gewinnung von Saftbrei eignen sich besonders einfache Bandpressen-Konstruktionen, die im Sinne der genannten Merkmale und Kennzeichen an das Verfahren gemäss der Erfindung angepasst sind. Es können aber auch andere Press-Systeme Verwendung finden, wenn sie durch entsprechende Abänderungen die erfindungsgemässen Merkmale und Kennzeichen aufweisen. So lässt sich beispielsweise auch eine Membran-Presse, bei der das Pressgut mittels einer flexiblen Membran, bei relativ dünnen Pressgutschichten, gegen ein Spaltfilter oder ein Sieb gedrückt wird, an das Verfahren gemäss der Erfindung anpassen. Solche Presstypen werden in der oben genannten Ausführung noch nicht für die Saftgewinnung eingesetzt. Durch entsprechende Anpassung im Sinne der Erfindung kann mit diesen Pressen auf einfache Art und Weise mit dünnen Press-Schichten gearbeitet werden, die für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens erforderlich sind.

Das Verfahren und die Anlage gemäss der Erfindung kann auch zur Aufbereitung diverser Rohstoffe aus fandwirtschaftlichen Produkten und Abfällen zu Substrate für biotechnologische Verfahren mit Vorteil eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von edlen Säften unter Aufbereitung von Früchten, Beeren und/oder Gemüsen durch Zerkleinem des Rohmaterials und Abtrennen von Saftbrei, dadurch gekennzeichnet, dass durch Pressen des zerkleinerten Rohmaterials aus Saft und Zellmaterial bestehender Saftbrei gewonnen wird, der anschliessend zur Veredelung weiterverarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der beim Pressen entstehende Rückstand im Recycling-Pressverfahren nochmals ge-presst und der gewonnene Saft dem Saftbrei zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Saftbrei nach dem Pressen gefiltert und zu Klarsaft verarbeitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Saftbrei nach dem Pressen im Querstromfiltrationsverfahren zu Klarsaft verarbeitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Saftbrei nach dem Pressen mit Enzymen behandelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Saftbrei nach dem Pressen durch enzymatischen, chemischen oder physikalischen Zellaufschluss weiter verflüssigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Saftbrei nach dem Pressen zu pulpösem Saft weiterverarbeitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maische vor dem Pressen mit Enzymen behandelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu-Dosierung der Enzyme vor dem Zerkleinern des Rohmaterials erfolgt.

10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Zerkleinerungseinrichtung (1) und einer anschliessenden Presse (2) besteht, von der aus der gewonnene Saftbrei einer Veredelungseinrichtung (3) zugeführt wird.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Presse (2) eine Recyclingpresse (4) zugeordnet ist, in welcher der von der Presse

(2) anfallende Rückstand ausgepresst und der gewonnene Saft über eine Leitung (5) dem Saftbrei zwischen Presse (2) und Veredelungseinrichtung

(3) zugeführt wird.

12. Anlage nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Recyclingpresse

(4) als Korbpresse ausgebildet ist

13. Anlage nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Presse (2) eine Querstrom-filtrationseinrichtung (7) nachgeschaltet ist

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstromfiltrationseinrichtung (7) aus einer Ultra- oder Mikrofiltrationsanlage besteht.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der Querstromfiltrationseinrichtung (7) über eine Leitung (9) in die Recyclingpresse (4) zurückgeführt wird.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Querstromfiltrationsein-richtung (7) und Recyclingpresse (4) eine Vorbehandlungsstufe (10) angeordnet ist, in der das Retentat mit Cellulase und Schönungsmitteln behandelt wird.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Presse (2) und Querstromfiltrationseinrichtung (7) eine Behandlungsstufe (8) angeordnet ist, in welcher der Saftbrei mit Enzymen behandelt wird.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Presse (2) eine Einrichtung zur Verflüssigung des Saftbreis durch enzymatischen, chemischen oder physikalischen Zellaufschluss nachgeschaltet ist.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Presse (2) eine Kolloidmühle (12) zur Gewinnung von pulpösem Saft nachgeschaltet ist.

20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Recyclingpresse (4) gewonnene Saft über eine Leitung (13) dem aus der

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4

7 CH 678 684 A5

Kolloidmühle (12) gewonnenen, pulpösen Saft zugeführt wird.

21. Einrichtung für die Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse (2) so ausgebildet ist, dass das Abpres- 5 sen des Saftbreis in dünnen Press-Schichten (18)

erfolgt.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der Press-Schicht

(18) 3 bis 20 mm beträgt. 1 o

23. Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der Press-Schicht (18) weniger als das 1 Sfache der Spaitweite (w) der Öffnungen (20) beträgt, die in der Trennwand (19) für die Trennung von Saftbrei und 15 Rückstand angeordnet sind.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaitweite (w) der Öffnungen (20) 1,5 bis 3 mm beträgt.

25. Einrichtung nach Anspruch 23 oder 24, da- 20 durch gekennzeichnet, dass die Trennwand (19) eine Stärke (s) von 0,4 bis 1 mm aufweist.

26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis

25, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltweite

(w) der Öffnungen (20) mehr als das 3fache der 25 Stärke (s) der Trennwand (19) beträgt.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis

26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnungen (20) in der Trennwand (19) in Pressrichtung erweitern. 30

28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis

27, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse (2) aus einer Bandpresse besteht.

29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis

28, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandpresse 35 eine Presstrommel (16) aufweist, der das Rohmaterial an der Unterseite etwa horizontal zugeführt wird,

wobei das Pressband (15) nach einem Umschlin-gungswinkel von mindestens 250° durch eine Umlenkrolle (17) zur Antriebsrolle (14) zurückgeführt 40 wird.

30. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Umlenkrolle (17)

eine Transportschnecke (22) zur Abführung des Pressen-Rückstandes angeordnet ist. 45

31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis

30, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand

(19) durch das als Siebband ausgeführte Pressband (15) gebildet wird.

32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 50

31, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (19) durch die Wandung der Presstrommel (16) gebildetwird.

33. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis

27, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse (2) 55 aus einer Membranpresse besteht.

60

65

5