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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Ölfrüchten, insbesondere aus Oliven.
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Ein Verfahren zur Entwässerung von Alpeorujo ist aus der
EP 2 755 503 B1 bekannt.
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Dieses Verfahren hat sich grundsätzlich bewährt. Dabei wird Alpeorujo besonders effizient entwässert.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, weitere Wertstoffe aus dem Alpeorujo zu isolieren.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Ölfrüchten umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen eines Ölfrucht-Rohmaterials umfassend einen Lagerzeitraum
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Der Lagerzeitraum nach der Ernte kann wenige Stunden, allerdings auch mehrere Tage umfassen. Dabei können sowohl die Oliven als auch der Olivenbrei einer Verweilzeit unterliegen. Diese Verweilzeit beginnt mit dem Zeitpunkt der Ernte in zwei Teilzeiträumen: über den ersten Zeitraum, Lagerung der Frucht von der Ernte bis zur Herstellung des Breis und über den anschließenden zweiten Zeitraum, Verweilzeit und oder Lagerzeit des Breis bis zur Ölgewinnung.
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Das Ölfrucht-Rohmaterial ist insbesondere ein Brei aus zerkleinerten Ölfrüchten. Bevorzugt für ein anschließendes möglichst quantitatives Entölen kann der Brei Kernbruchstücke umfassen, wodurch der Brei eine Textur erhält, aus welchem somit insbesondere ein zentrifugales Abtrennen von Öl erleichtert wird.
- b) Verarbeitung des Ölfrucht-Rohmaterials in einen Öl-Produktstrom als erste Fraktion und eine zweite ölreduzierte wasserhaltige Fraktion, In diesem Schritt erfolgt ein Entölen des Rohmaterials, insbesondere des Breis. Die zweite Fraktion ist ölreduziert bezogen auf das Ausgangsprodukt vor dem Entölen. Die Trennung des Rohmaterials in die erste und zweite Fraktion ist nicht abschließend, sondern muss als mindestens zwei Fraktionen verstanden werden. So kann die zweite ölreduzierte wasserhaltige Fraktion als Schlammfraktion mit entsprechend hohem TS-Anteil und circa 65% +/-5% Gew.% Wasser ausgebildet sein. Weiter kann eine dritte Fraktion als eine Wasserfraktion, insbesondere als Flüssigphase, mit mehr als 80 Gew.% Wasser abgetrennt werden. In diesem Fall einer separaten Wasserphasenabtrennung wird statt der Schlammfraktion eine Feststoff-Fraktion mit ca. 50% +/- 3% Wasser abgetrennt. Dies kann z.B. in einem Dreiphasen-Dekanter ermöglicht werden mit dem gleichzeitig in ÖL, eine Wasserphase und eine Festststoffphase mit ca. 50% +/- 3% getrennt wird.
- c) eine Bestimmung eines oder mehrerer Inhaltsstoffe des Öl-Produktstromes erfolgt,
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Weiter werden Inhaltsstoffe in die Ölphase überführt. Typische Inhaltsstoffe sind z.B. der Anteil an freien Fettsäuren (FFA's), Diacylglyceride (DAG), Monoacylglyceride (MAG), Polyphenole, Terpene, Squalene oder weitere öllösliche Stoffe. Der Wassergehalt liegt üblicherweise bei unter 0,2%.
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In dem Brei kommen ferner Hefen und Bakterien vor. Diese verstoffwechseln beispielsweise Zucker. So können kurz- oder langkettige Alkohole gebildet werden wie Methanol, Ethanol etc. oder mit Sauerstoff auch Essige. Weiterhin produzieren Bakterien sowohl Säuren (z.B. Milchsäure, Essigsäure, Buttersäure) und oder Alkohole. Die Säuren führen zu einer pH-Verschiebung.
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Geschmacksträger eines Produktes ist oft das Öl. Im Öl selbst sind die Polyphenole und deren Derivate wesentliche Komponenten für den Geschmack. Jedoch sind ca. 90% der Phenole wasserlöslich, so dass eine Bildung von Phenolestern mit den Alkoholen aus der wässrigen Phase möglich wird. Nur ein kleiner Teil der phenolischen Verbindungen ist im Öl wiederzufinden, jedoch mit großen sensorischen oder generell qualitativen Effekten.
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Nicht bekannt hingegen ist, dass die Bestimmung gemäß Schritt c) eine Bestimmung einer zeitlichen Änderung eines Zucker- und/oder eines Alkoholgehalts des Ölfrucht-Rohmaterials und/oder einer im Verfahren gebildeten wäßrigen Fraktion umfasst.
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Diese Bestimmung ermöglicht die Überwachung einer einsetzenden Gärung im Verlauf der Bereitstellung oder Verarbeitung des Rohmaterials. Wird eine solche Gärung durch einen sinkenden Zuckergehalt oder steigenden Alkoholgehalt ermittelt, so sind einer oder mehrere Prozessparameter so anzupassen, dass die Gärung möglichst verringert wird oder dass das Abtrennen des Öls beschleunigt wird. Als Zucker können Mono-, Di-, oder Polysaccharide gemessen werden, wobei erstere in der enzymatischen Umsetzung meist schneller sind und daher interessanter bei der Überwachung einer einsetzenden Gärung.
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Wird der Alkohol während der Lagerung ganz oder teilweise verestert, so kann die Überwachung einer einsetzenden Gärung auch anhand eines Veresterungsproduktes des Alkohols, als Alkoholester, bestimmt werden
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Der Einfluss einer einsetzenden Gärung auf die Ölqualität wird derzeit erst durch Verkostung des gewonnenen Öls, insbesondere nach weiteren Prozessschritten, z.B. einem Ölpolieren, bestimmt. Dies ist vergleichsweise spät im Produktionsprozess und bedarf meist eines schwer-verfügbaren qualifizierten Experten. Für Gegenmaßnahmen ist es an diesem Punkt meist schon zu spät. Anders sieht es mit der Indirektbestimmung durch Messung der typischen Gärparameter Zucker und Alkohol in der wäßrigen Phase aus. Diese kann deutlich schneller und direkter erfolgen und ist gibt quantifizierbare Werte zum Zustand der Gärung und der damit verbundenen Ölqualität.
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Somit wird ein zuverlässiger und plausibler Maßstab für die Etablierung einer Ölqualität von Ölfrüchten durch die Erfindung bereitgestellt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die zeitliche Änderung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts kann vorteilhaft als Steuergröße zur Einstellung einer Prozessgröße, insbesondere der Menge an bereitgestelltem Ölfrucht-Rohmaterial, der Lager- und/oder Verarbeitungstemperatur und/oder der Lager- und/oder Verarbeitungszeit bis zur Abtrennung des Öl-Produktstromes, genutzt werden. Diese Prozessgrößen haben einen sehr unmittelbaren Einfluss auf die Gärung.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung wird das Ölfrucht-Rohmaterial aus Olivendurch eine Zerkleinerung mit einer Hammermühle gewonnen. Für diese Art der Zerkleinerung konnte eine besonders effiziente Prozesssteuerung beobachtet werden.
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Vorteilhaft kann die Verarbeitung in Schritt b) eine zentrifugale Trennung umfassen. Diese Art der Verarbeitung kann durch die Wahl der zeitlichen Änderung der vorgenannten Inhaltsstoffe sehr unmittelbar beeinflusst werden.
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Bevorzugt kann das Ölfrucht-Rohmaterial als ein Brei aus zerkleinerten Ölfrüchten, vorzugsweise einschließlich Kernbruchstücken, ausgebildet sein. Dadurch wird eine bessere Struktur des Rohmaterials für die anschließende zentrifugale Trennung erreicht.
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Die zentrifugale Trennung kann als eine Zweiphasentrennung ausgebildet sein, wobei die gebildete zweite Fraktion als eine wässrige Suspension mit mehr als 50 Gew.%, vorzugsweise 65 Gew.% +/- 5 Gew.%, Feuchte ausgebildet ist.
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Das Bereitstellen eines Ölfrucht-Rohmaterials kann eine Verdünnung des Ölfrucht-Rohmaterials unter Zugabe von Wasser umfassen.
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Die zentrifugale Trennung kann alternativ als eine Dreiphasentrennung ausgebildet sein, mit einem Öl-Produktstrom als erste Fraktion, mit einer zweiten wässrigen Fraktion und mit einer dritten Fraktion als Feststofffraktion, beispielsweise in der Konsistenz von Erde oder Kompost.
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Das Verfahren kann als eine kontinuierliche Gewinnung eines ÖI-Produktstromes ausgebildet sein.
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Bevorzugt können eine oder mehrere Lager- oder Verarbeitungsbedingungen während des Lager- und/oder Verarbeitungszeitraumes gemäß Schritt a), insbesondere die Lager- und/oder Verarbeitungstemperatur, bei Über- oder Unterschreiten eines ermittelten Ist-Werts bezüglich einer vorgegebenen Sollwertgrenze für einen Zucker- und/oder Alkoholgehalt eingestellt werden. Es kann auch die Änderung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts im Vergleich zur Ölfrucht direkt nach der Ernte oder unmittelbar bei Beginn des zweiten Zeitraumes, als direkt nach der Vermahlung, ermittelt werden.
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Weiterhin kann der Lager- und/oder Verarbeitungszeitraum des Ölfrucht-Rohmaterials gemäß Schritt a) bei Über- oder Unterschreiten eines ermittelten Ist-Werts bezüglich einer vorgegebenen Sollwertgrenze für einen den Zucker- und/oder Alkoholgehalt eingestellt werden.
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Bevorzugt kann die Menge an bereitgestelltem Ölfrucht-Rohmaterial bei Über- oder Unterschreiten eines ermittelten Ist-Werts bezüglich einer vorgegebenen Sollwertgrenze für einen den Zucker- und/oder Alkoholgehalt eingestellt werden.
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Die Bereitstellung des Ölfrucht-Rohmaterials kann überdies eine Zerkleinerung von Ölfrüchten, vorzugsweise einschließlich der Zerkleinerung von Kernmaterial, unter Ausbildung eines Breis, vorzugsweise mit Kernbruchstücken, umfassen. Durch die bessere Strukturierung des Breis kann die Trenneffizienz verbessert und die Verarbeitungszeit verringert werden.
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Die Zerkleinerung kann in einer Mühle erfolgen, wobei die Verweilzeit an Ölfrucht-Rohmaterial in der Mühle bevorzugt in Abhängigkeit vom ermittelten Zucker- und/oder Alkoholgehalt und/oder der Veränderung dieser Werte eingestellt wird.
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Bis zur Abtrennung eines Öl-Produktstromes kann die Zuckerkonzentration, bezogen auf die Gesamtmenge an unverdünntem Ölfrucht-Rohmaterial, um weniger als 20 % zu- oder abnehmen. Die Steuerung der Prozessgrößen kann daher derart erfolgen, dass die Zuckerkonzentration, bezogen auf Gew.%, die besagte Gesamtmenge an unverdünntem Ölfrucht-Rohmaterial nicht unterschritten wird. Gleiches gilt für Nutzung der Konzentration an Alkohol, insbesondere Ethanol, oder an einem Veresterungsprodukt des Alkohols dem Ölfrucht-Rohmaterial als zu bestimmende Größe.
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Basierend auf der Bestimmung des Zucker- und/oder des Alkoholgehalts kann eine Zuordnung der Öl-Produktstromes zu einer Produktqualität bevorzugt erfolgen.
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Als Alkohol zur Bestimmung des Alkoholgehalts kann der Gehalt an Ethanol und/oder Methanol bestimmt werden. Auch höherwertige Alkohole werden typischerweise bei der Gärung von Zucker gebildet, auch Essige
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Das Verfahren kann überdies ein Isolieren eines Antioxidans, insbesondere einer Phenolverbindung, aus der zweiten Fraktion umfassen. Auch die Reinheit des Antioxidans kann durch die Bestimmung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts ermittelt und durch die anschließende Prozessteuerung beeinflusst werden.
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Die Bestimmung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts der zweiten Fraktion kann vorzugsweise im Rahmen einer online-Messung erfolgen.
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Weiter bevorzugt kann die vorgenannte Bestimmung anhand einer NIR, NMR und/oder einer refraktometrischen Messung zur Bestimmung des Brechungsindexes erfolgen.
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Unmittelbar im Anschluss an die Bildung der zweiten Fraktion, also innerhalb von weniger als 2h, kann vorteilhaft die Bestimmung der zeitlichen Änderung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts der zweiten Fraktion erfolgen. Schreitet die Gärung fort, so ändert die geänderte Zusammensetzung nichts an der Einordnung der Ölqualität der zuvor abgetrennten ersten Ölfraktion.
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Zusätzlich zur Gewinnung von Öl und zur optionalen Gewinnung eines Antioxidans kann das Verfahren eine Gewinnung von Protein, als weitere Wertstoffphase, umfassen, wobei nach dem Entölen des Ölfrucht-Rohmaterials unter Ausbildung der ersten Fraktion und der zweiten Fraktion als kern- und/oder kernbruchstückhaltigen Schlammfraktion weiterhin folgende Schritte mit der Schlammfraktion durchgeführt werden:
- ➢Entkernen unter Entfernung der Kerne und/oder Kernbruchstücke aus der Schlammfraktion;
- ➢Zugabe einer Calciumverbindung als Feststoff und/oder als feststoffhaltige Suspension;
- ➢Trennen der Schlammfraktion unter Bildung eines proteinangereicherten
Phenolwassers und eines proteinarmen Schlammrests;
- ➢ Zgabe einer Säure zur Ausfällung einer Proteinphase unter Erhalt einer Suspension; und
- ➢Trennen der Suspension in eine proteinreiche Feststoffphase und ein proteinarmes Phenolwasser,
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Dabei erfolgt die Bestimmung der zeitlichen Änderung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts anhand des proteinangereicherten und/oder proteinarmen Phenolwassers oder bereits im Phenolwasser vor der Proteinabtrennung.
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Das Trennen der Schlammfraktion kann in Abhängigkeit von einem vordefinierten pH-Wert erfolgen.
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Im Anschluss an die Bildung der ersten Fraktion kann überdies ein Ölpolieren unter Zugabe und eine anschließende Abtrennung von Wasser zur ersten Fraktion erfolgen, wobei die Bestimmung der zeitlichen Änderung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts anhand des beim Ölpolieren abgetrennten Wassers, z.B. online in der Wasserphase, erfolgt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung, wobei im Folgenden die Erfindung unter Bezug auf eine Zeichnung näher beschrieben wird. Es zeigen:
- 1: schematische Darstellung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 2: schematische Darstellung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
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1 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in welchem eine Ölgewinnung aus Oliven bei anschließender Verarbeitung des gebildeten Alpeorujo als bei der Trennung anfallende Schlammphase erfolgt.
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Als Alpeorujo wird der Trester bezeichnet, welcher bei der Gewinnung von Olivenöl anfällt. Dabei stellt Alpeorujo ein Phasengemisch u.a. aus Wasser, Öl, Proteinen, Pektinen, Polyphenolen, Ligninen und anderen Substanzen dar.
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Ein derartiger Trester entsteht insbesondere bei der Verarbeitung von Oliven, im frischen Zustand in einem Zwei-Phasen-Trennvorgang, bei dem die Oliven zu Olivenöl und einem Wasser/Feststoffgemisch, dem besagten Alpeorujo getrennt werden. Besagtes Olivenöl ist ein Öl-Produktstrom als erste Fraktion.
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Entsprechend kann nach einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung das Alpeorujo als die zweite ölreduzierte wasserhalte Fraktion ausgebildet sein. Eine Trennung eines Ölfrucht-Rohmaterials im Rahmen einer Verarbeitung in eine erste Fraktion als Ölproduktstrom und in eine zweite ölreduzierte wasserhaltige Fraktion als Schlammphase kann auch allgemeinhin als Entölen bezeichnet werden.
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Zuvor erfolgt gemäß 1 zunächst das Bereitstellen von Oliven 1. Die Oliven 1 werden sodann in einem ersten Schritt durch Reinigen, insbesondere Waschen und durch Vermahlen und/oder durch Malaxieren 101 in einen Olivenbrei 2 umgewandelt. Besagter Olivenbrei kann das Ölfrucht-Rohmaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Menge an Ölfrucht-Rohmaterial beispielsweise ist eine Prozessgröße, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung einstellbar ist. Je geringer die Menge an Ölfrucht-Rohmaterial umso schneller kann der Folgeschritt durchgeführt werden.
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Der Olivenbrei 2 wird einem zweiten Schritt, dem Entölen 102, vorzugsweise einer zentrifugalen Trennung, unterzogen. Die zentrifugale Trennung 102 kann durch einen Dekanter 11, vorzugsweise einem 2-Phasen Dekanter, erfolgen.
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Durch das Entölen 102 wird ein Oliven-Rohöl 3 und eine Alpeorujo-Phase 4 gebildet. Oliven haben einen Proteingehalt von ca. 2-3 %. Nach der Ölabtrennung bei der ca. 15-50% Öl m/m aus dem Olivenbrei abgetrennt werden, steigt dieser Proteingehalt im Trester auf 2,4-6% m/m an.
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Das Rohöl 3 wird im Anschluss einem Polieren 103 ggf. unter Zugabe von Wasser 17 unterzogen. Dies kann in einem Polierseparator 12 erfolgen. Dadurch wird gereinigtes Olivenöl 5 als geklärte Phase und eine Verschmutzungsphase 18 bereitgestellt.
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Der entölte Alpeorujo 4 weist nach der vorhergehenden Trennung 102 ca. 18% +/-3% m/m an feuchten Kernbruchstücken 21 auf. Dieses Alpeorujo wird nach dem Verfahren in einem weiteren Schritt einer Entkernung 104 unterzogen, bei welcher der Anteil an Kernen und Kernbruchstücke vorzugsweise auf unter 5% m/m und besonders bevorzugt vollständig entfernt wird. Allerdings verliehen die Kerne und Kernbruchstücke dem Alpeorujo-Brei bislang eine gewisse Konsistenz, welche eine Entwässerung durch zentrifugale Behandlung ermöglicht haben.
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Die Entkernung kann vorzugsweise mit einem oder mehreren „Pit Separator“ 19 erfolgen, welcher Teile mit mittlerem Durchmesser von mehr als 1 oder 2 mm aus dem Alpeorujo entfernt. Die Größe der Kernbruchstücke im Trester ist abhängig vom Sieb der Hammermühle oder dem Mahlgrad bei der Olivenzerkleinerung.
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So ist eine mehrstufige Abtrennung zuerst mit einem Sieb von beispielsweise 4,5,5 mm und eine anschließende zweiten Abtrennung mit einem Sieb von 2 bis 2,5 mm durchaus sinnvoll. Dies ist auch in anderen Siebweiten und Trennsiebenanzahlen möglich. Nach der Abtrennung hat der Trester eine schlammige Struktur, die sich erst im nachfolgenden vierten Schritt ändert.
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Die nunmehr entkernte und entölte Alpeorujo-Fraktion 5.1 ist bei vollständiger Kernentfernung als eine strukturlose Pülpe ausgebildet, die de facto nicht separiert werden kann, weder durch Pressen noch durch Dekantieren durch einen Dekanter.
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Nach dieser Kernabtrennung 104 aus dem Alpeorujo mit ca. 60-65% Feuchte beträgt der Proteingehalt in der kernfreien Pülpe schon 2,7- 7% m/m bei einem Feuchtegehalt der nunmehr entölten, kernfreien Pülpe von 74-79% m/m.
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Anschließend erfolgt in diesem vierten Schritt die Zugabe 105, insbesondere das Zudosieren durch eine Dosiervorrichtung 20, einer Calciumverbindung 14, vorzugsweise in Form von Brandkalk oder Löschkalk, vorzugsweise in Form eines Feststoffs oder einer feststoffhaltigen Suspension. Das Calciumhydroxid ist insbesondere als Kalk ausgebildet, dessen Zugabe vor dem ersten Trennschritt zur Flüssigkeitsabtrennung die Proteine bei dem erzielten pH-Wert von 7-12 zumeist in Lösung bringt. Die besten Ergebnisse erzielt man durch eine intensive Durchmischung von Suspension und Kalk vorzugsweise mittels eines Intensivmischers und Malaxeurs.
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Damit werden die Proteine mit der Flüssigphase abtrennbar. Der Trockenmasseanteil von 21-26 % in der Pülpe vor der Trennung wird so aufgeteilt, dass die Flüssigphase, der Likör, ca. 15% TS aufweist und die Festphase ca. 25-28%. Der Feststoff wird kompakt und damit von einer Flüssigkeit/Creme abtrennbar, auch ohne dass Kerne oder andere Hilfsstoffe außer dem Kalk zugegeben werden müssen.
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Nach der Zugabe von Kalziumhydroxid erfolgt eine Trennung 106 in Alpeorujo-Reste 6 und in Phenolwasser 7 umfassend Polyphenole. Die Trennung ist vorzugsweise eine zentrifugale Trennung und erfolgt insbesondere in einem Dekanter 13. Das von Protein, Öl und Wasser abgetrennte organische Material 6 eignet sich zur Kompostierung oder nach einer pH-Regulierung auch zur Verfütterung, da die Kerne und Phenole entfernt wurden.
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Durch die Kalkzugabe und die damit verbundene Verschiebung ins Alkalische werden die Proteine und die Polyphenole in die wässrige Phase hinein extrahiert. Aus dieser werden anschließend die Proteine gefällt. Bei einer Abtrennung eines Großteiles der organischen Masse 6 vor der Fällung wird somit der Proteingehalt im Präzipitat erhöht. Das durch die pH-Verschiebung in das Alkalische gewonnene Phenolwasser enthält gelöste oder dispergierte Feststoffe wie Zucker, Salze, etwas Restöl aber auch Proteine, welche durch Einstellung auf den isoelektrischen Punkt z.B. durch Zudosierung von Säure ausgefällt werden können. Sodann kann eine Ausfällung 108 der Proteine am isoelektrischen Punkt erfolgen, so dass diese von den Phenolen abgetrennt werden können. Hierfür erfolgt ein Zudosieren 107 von Säure 8 zu dem Phenolwasser 7.
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Besonders bevorzugt erfolgt das Aufarbeiten des ölarmen Alpeorujo von dessen Bereitstellung nach der Trennung 102 bis zur Abtrennung des proteinhaltigen Phenolwassers in der Trennung 106 innerhalb von weniger als 1h.
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Diese Fällung 108 ist zwar für Rohstoffe mit hohem Proteingehalt bekannt, wird aber für Alpeorujo erst dadurch machbar, dass durch die Vorstufen eine Proteinkonzentrierung in der Pülpe stattfindet. Insofern ist es überraschend, dass auf diese Weise eine ölarme Proteinsuspension aus dem strukturlosen und kernfreiem Alpeorujo trotz des geringen Proteingehalts im Rohmaterial gewonnen werden können. Die Fällung erfolgt in einem Fällungsbehälter 15, welcher zugleich eine erste Sedimentation erlaubt. Die Fällung durch die pH-Verschiebung führt auch zur Ölfreisetzung und Wasserabtrennung.
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Sodann erfolgt eine Trennung 109, vorzugsweise eine zentrifugale Trennung, besonders bevorzugt mittels eines Dekanters oder eines zentrifugalen Separators 16, in eine proteinreiche Feststoffphase 9 und ein proteinarmes Phenolwasser 10. Eine Feststoffphase im Sinne der vorliegenden Anmeldung und im üblichen Sprachgebrauch ist besonders bevorzugt auch eine feststoffhaltige Suspension, wie dies z.B. bei einem proteinhaltigen Präzipitat vorliegt.
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Die Besonderheit des vorliegenden Verfahrens liegt einerseits in der indirekten Ermittlung der Ölqualität über eine im Prozess gebildete Wasserfraktion oder über das Ölfrucht-Rohmaterial, z.B. den Olivenbrei vor dem Entölen. Dabei kann es sich bei der im Prozess gebildete Wasserfraktion um die zweite Fraktion unmittelbar nach dem Entölen, um das proteinreiche oder proteinarme Phenolwasser oder um die beim Ölpolieren anfallende wässrige Verschmutzungsphase handeln.
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Die Bestimmung der Ölqualität kann durch die Messung 200a, 200b und 200c des Alkoholgehalts als Umsetzungsprodukt infolge einer Gärung erfolgen. Alternativ kann die Bestimmung der Ölqualität durch Messung 200a 200b und 200c des Zuckergehalts im Wasser erfolgen. Ein hoher Zuckergehalt oder ein geringer Alkoholgehalt im Wasser ist ein Indikator und Maßstab für eine besonders hohe Qualität des gewonnenen Öls, beispielsweise des Olivenöls.
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Es kann vorkommen, dass Oliven, der Olivenbrei oder das Alpeorujo nach seiner Bildung eine Zeitlang gelagert werden, durch beispielsweise mangelnde Produktionskapazität oder größeren Entfernungen zwischen dem Ort der Ernte und der Verarbeitung. Dabei kommt es typischerweise zu fortschreitenden Gärungsprozessen, welche die Qualität des gewonnenen Öls senken. Weiterhin kann die Bestimmung der vorgenannten Verbindungen im Öl durch verschiedene Faktoren, z.B. Matrixeffekte, dissoziative Effekte und dergleichen, behindert werden. Daher kann eine Messung in Öl ungenau sein. Daher wird die zeitliche Änderung der Konzentration an Alkohol und/oder Zucker als Referenzwert für das im Verfahren gewonnene Öl in der wässrigen Phase bestimmt als integrale Parameter.
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Dabei kann z.B. ein erster Wert unmittelbar nach der Ernte bestimmt werden und ein zweiter Wert unmittelbar vor oder während des Verarbeitungsprozesses. Ist der Wert beider Messungen im Wesentlichen konstant oder variiert nur gering, so kann man von einem frischen Olivenöl ausgehen und ein entsprechendes Prädikat verleihen.
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Die Gärung beeinflusst auch die Qualität und Konzentration der weiteren Wertstoffe bzw. Wertprodukte im Ölfrucht-Rohmaterial, welche im Rahmen des vorliegenden Verfahrens isoliert gewonnen werden können.
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Entsprechend kann auch eine Qualitätszuordnung der weiteren gewonnenen Wertstoffe anhand der Ermittlung der zeitlichen Änderung des Alkohol- oder Zuckergehalts erfolgen. Es kann auch aus Redundanzgründen eine Messung beider Werte erfolgen. Beispielsweise können gewonnene Antioxidantien in Form von Phenolen bei guter Phenolqualität, also bei geringer Umsetzung mit gebildetem Alkohol in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt werden, während qualitativ weniger gute Antioxidantien in der Chemie oder anderen Industrien mit geringerem Qualitätsansprüchen eingesetzt werden können.
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Zugleich kann die zeitliche Änderung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts als Steuergröße zur Einstellung einer Prozessgröße genutzt werden.
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Durch die Einstellung der Prozessgröße kann insbesondere die Gärung verlangsamt oder aber die Verarbeitung beschleunigt werden, um bei einsetzender Gärung den Umfang an umgesetzten Produkten möglichst zu begrenzen.
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Eine erste bevorzugte Prozessgröße kann die Temperatur bei der Lagerung der Oliven und/oder des Olivenbreis vor seiner Entölung sein. Diese wird bei einsetzender Gärung vorzugsweise verringert. Eine Kühlung, vorzugsweise auf unter 15°C, besonders bevorzugt auf unter 5°C, verringert die enzymatische Umsetzung zu vergorenen Produkten.
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Eine zweite bevorzugte Prozessgröße kann die Lagerzeit der Oliven nach der Ernte und insbesondere die Lagerzeit des Olivenbreis nach seiner Bildung z.B. im Malaxeur sein. Diese Verarbeitungszeit ist bei einsetzender Gärung zu verringern, um den Umfang an vergorenen Produkten zu begrenzen. So kann z.B. die Aufenthaltszeit im Malaxeur bei einsetzender Gärung verringert werden.
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Eine dritte bevorzugte Prozessgröße kann das Volumen an bereitgestelltem Ölfrucht-Rohmaterial, insbesondere aus zerkleinerten Ölfrüchten, sein. Aufgrund der Zerkleinerung wird eine vergrößerte Oberfläche für den oxidativen Austausch geschaffen, wodurch die enzymatische Umsetzung wesentlich beschleunigt wird. Kleinere Mengen an Olivenbrei können in kürzerer Zeit verarbeitet werden. Zugleich verringert sich die Zwischenlagerzeit des Breis bis zur Verarbeitung bei Batch Verfahren
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Weitere maschinenbedingte Prozessparameter können in der Einstellung der Wehrhöhe in einem Separator liegen und/oder in der Einstellung des Umfangs der Zerkleinerung z.B. der Lochgröße in einer Mühle oder die Einstellung des Umfangs der Zerkleinerung in einem Malaxeur. Je geringer die Partikelgröße im Brei ist, umso intensiver ist der Sauerstoffeintrag und damit die Gärung. Hefen benötigen zur Vermehrung Sauerstoff, Diese wird somit bereitgestellt.
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Die Einstellung des vorgenannten ersten, zweiten und/oder dritten Prozessparameters kann allerdings auf einfache Art und Weise erfolgen, ohne umfangreiche weitere Randbedingungen zu berücksichtigen. Sie sind daher gegenüber den weiteren Prozessparametern bevorzugt.
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Als bevorzugte Varianten zur Zucker- und/oder Alkoholbestimmung eignen sich vorzugsweise eine NIR-Messung (nahes Infrarot), eine NMR-Messung, eine Bestimmung mittels Refraktometer und/oder eine Bestimmung des Brechungsindex.
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Dabei eignet sich die Anwendung des NIR besonders bevorzugt für die Bestimmung des Zucker- und/oder Alkoholgehalts im Alpeorujo oder im Olivenbrei vor dem Entölen aufgrund des hohen Feststoffgehalts dieser Phasen.
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Demgegenüber sind Messungen auf optischen Messprinzipien, wie eine refraktometrische Bestimmung und/oder eine Bestimmung des Brechungsindex bevorzugt für Phenolwasser-Phasen oder die wässrige Phase nach dem Ölpolieren aufgrund ihrer hohe Messgenauigkeit besonders gut geeignet. Nichts desto trotz kann auch hier eine Bestimmung durch NIR oder NMR erfolgen.
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Die in 1 dargestellte Verarbeitung beschreibt ein Entölen im Rahmen einer Zweiphasentrennung. Es ist allerdings auch möglich eine Dreiphasentrennung im Rahmen eines Entölens vorzunehmen. Dies ist in 2 dargestellt. Die Bezugszeichen für artgleiche Elemente werden aus 1 übernommen.
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Dabei wird dem Ausgangsstoff, z.B. dem Olivenbrei, bevorzugt zusätzliches Wasser zugesetzt und anschließend beim Entölen eine zusätzliche Wasserphase als Flüssigphase, insbesondere als Klarphase, abgetrennt. Die zusätzliche Wasserphase ist insbesondere reich an Phenolen und wird ebenfalls als Phenolwasser 7b bezeichnet. Die Weiterverarbeitung dieser Phase ist analog zum vorbeschriebenen proteinreichen Phenolwasser.
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Die 3-Phasentrennung erfolgt auch mit einem Dekanter, allerdings ist der Feststoff 4b dann so trocken, dass hier keine weitere Abtrennung von Protein/Polyphenolen erfolgt.
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Analog zum Verfahren der 1 kann auch in 2 ein Einstellen einer Prozessgröße basierend auf dem ermittelten Zucker- und/oder Alkoholgehalt in der abgetrennten zusätzlichen Wasserphase erfolgen.
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Eine weitere einstellbare Prozessgröße ist der Gehalt an Wasser, welcher dem Olivenbrei zusätzlich beigefügt wird.
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Die abgetrennte zusätzliche Wasserphase kann dabei mehr als 80% Wasser (Gewichtsprozent) und weniger als 15% TS (Trockensubstanz) enthalten. Beispielsweise kann die Wasserphase 85% Wasser, 10% TS und 10% an gelösten Anteilen enthalten.
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Die abgetrennte Schlammfraktion bzw. Feststofffraktion kann weniger als 60 Gew.% Wasser, vorzugsweise etwa 50 Gew.% Wasser, aufweisen.
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Die Gewinnung des Öls, beispielsweise des Olivenöls, kann gemäß dem Verfahren und insbesondere auch in den Varianten der 1 und 2 als eine kontinuierliche Gewinnung erfolgen.
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Idealerweise sollte sich der Zucker- und/oder Alkoholgehalt während des Zeitraums der Lagerung nach der Ernte und vor dem Entölen und/oder bis zum Abtrennen des Öl-Produktstromes nicht verändern. Eine Änderung von weniger als 20 Gew.% als Zu- oder Abnahme des Zucker und/oder Alkoholgehalts ist allerdings tolerierbar, insbesondere wenn dies durch das Verdünnungswasser verursacht wird.
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Durch die indirekte Verknüpfung der Ölqualität an den Zucker- und/oder Alkoholgehalt des Olivenbreis oder Alpeorujo-Phase oder Phenolwasserphase kann eine frühzeitige Bestimmung der Olivenöl-Qualität ohne Degustation erfolgen und eine Anpassung der Prozessparameter zur Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Olivenöls.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Oliven
- 2
- Olivenbrei
- 3
- Oliven-Rohöl
- 4
- Alpeorujo
- 5
- gereinigtes Olivenöl
- 5.1
- entkerntes und entöltes Alpeorujo
- 6
- Alpeorujo Reste
- 7
- Phenolwasser
- 8
- Säure
- 9
- Proteinreiche Feststoffphase
- 10
- Proteinarmes Phenolwasser
- 11
- Dekanter I
- 12
- Polierseparator
- 13
- Dekanter II
- 14
- Calziumverbindung
- 15
- Fällungsbehälter
- 16
- Becherschleuder
- 17
- Wasser
- 18
- Reste
- 19
- Pit-Separator
- 20
- Dosiervorrichtung
- 21
- Kerne / Kernbruchstücke
- 101
- Zerkleinern und Malaxieren
- 102
- Entölen
- 103
- Polieren
- 104
- Entkernung
- 105
- Zugabe (Kalk) und Malaxieren
- 106
- Trennung
- 107
- Zudosieren (Säure)
- 108
- Ausfällung
- 109
- Trennung
- 200a
- Messung wässrige Phase nach Dekanter I (Alpeorujo/Alpepewasser)
- 200b
- Messung wässrige Phase nach Separator (Reste)
- 200C
- Messung wässrige Phase nach Dekanter II (Phenolwasser)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2 755 503 B1 [0002]
- DE 10 2022 121 176 A1 [0004]