DE4344468A1 - Verfahren zur Trockenpulvergewinnung aus frischen pflanzlichen Rohstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trockenpulver­ gewinnung aus frischen pflanzlichen Rohstoffen, insbesondere Obst und Gemüse mit charakteristischer Zellstruktur für die Herstellung von Speisenkomponenten und Würzmitteln wie Soßen und Suppen ohne produktfremde Zusätze, bei dem der Rohstoff zerkleinert, ggf. blan­ chiert und teilweise entfeuchtet sowie mit einer Trocknungsflüssigkeit aus Alkohol oder Keton gewaschen bzw. vermischt wird, dann das Gemisch in eine feste und in eine flüssige Phase getrennt, die feste Phase getrocknet, die Flüssigkeit aus beiden Phasen zurückgewonnen und die feste Phase zu Pulver zermahlen wird.

Bekannt sind Verfahren, bei denen Pulver durch Mahlen zuvor warmluftgetrockneter stückiger pflanzlicher Rohstoffe hergestellt werden. Dafür ist in Abhängigkeit von der technischen Lösung ein mehr oder minder hoher Energie- und Zeitaufwand erforderlich, wobei sich das Produkt in seiner Zellstruktur durch Schrumpfung stark verändert, das Wasseraufnahmevermögen, gemessen am Ausgangswassergehalt zurückgeht und die Quellzeit zur verzehrfertigen Aufbereitung in der Regel Stunden beträgt.

Die Quellzeit kann durch hydrothermischen Aufschluß des frischen Produktes in einem gesonderten Verfahrensschritt zwischen zwei Trocknungsprozessen reduziert werden, was jedoch einen gesonderten Energieaufwand erfordert. Das Mahlen des auf diese Weise getrockneten Produktes erhöht mit der Vergrößerung der Oberfläche die Hygroskopizität des Endproduktes, das deshalb oft zur Bildung von Klumpen neigt, die nicht wieder in Pulver zurückverwandelt werden können (TANTSCHEFF, S.: Technologie der Konservierung von Obst und Gemüse, Verlag Christo G. Danoff, Plovdiv 1981; HEILSCHER, K.: Technologie der Obst- und Gemüseverarbei­ tung, Rohstoffvorbereitung und -verarbeitung, 5. Lehrbrief, Zentralstelle für HS-Fernstudium Dresden 1985; LAZA, M. E. und MIERS, J. C.: "Improved Drum-Dried Tomato Flakes" Food Technology (25), S. 830-832).

Bekannt sind ferner Verfahren, bei denen ein zuvor zerkleinertes pflanzliches Produkt auf heißen Unterlagen kontaktgetrocknet wird. Dabei fallen in der Regel Flocken unterschiedlicher Größe an, die, wenn erforderlich, durch Mahlen weiter zerkleinert werden. Die Anwendbarkeit hängt wesentlich von den thermoplastischen und vergleichbaren strukturellen Eigenschaften des zu trocknenden Gutes ab, das zur Überwindung nachteiliger Eigenschaften dieser Art oft vor der Trocknung mit artfremden Stoffen gemischt werden muß, oder aber auf diese Weise überhaupt nicht zu trocknen ist. (BIMBENET, J. J.: "Die Trocknung in der Landwirtschaft- und Lebensmittelindustrie", 4. Lehrheft, Verlag SEPANIC Paris, 1978; BIELIG, J. J., WOLF, I. und SCHWAIGER, M. : "Entwicklung von Methoden zur Untersuchung und Herstellung von Trockengemüse mit optimalem Eignungswert", Die industrielle Obst- und Gemüseverwertung, Jahrgang 62, Nr. 16-18, 1977).

Allen diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß die ursprüngliche Zellstruktur durch Schrumpfung nachteilig im Sinne der späteren Quelleigenschaften verändert wird.

Aus der US-PS 2,118,405 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bananenkonzentrates bekannt, bei dem der Brei reifer Bananen mit 95%igen Alkohol, vorzugsweise reinen Ethylalkohol, in einem Masseverhältnis von wenigstens 40 bis 60% des im Brei enthaltenen Wassers bei 15 bis 35°C für 4 bis 6 Stunden vermischt wird und anschließend die festen Bestandteile abgetrennt und getrocknet werden.

Bedingt durch den abgeschlossenen Reifeprozeß der Bananen ist kein in sich geschlossenes strukturiertes Gewebe vorhanden, sondern nur miteinander verklebte Einzelzellen und teilweise in diese eingeschlossene Stärkekörner.

Ferner ist aus der US-PS 3,340,068 ein Verfahren zur Verringerung der Schrumpfung bei der Trocknung von Bohnen bekannt, bei dem autoklaviertes und damit gequollenes Samengemüse, das nach Abschreckung mit Kaltwasser mit 95%igen Ethylalkohol getrocknet wird. Auch hier ist keine charakterisierende Zellstruktur vorhanden.

Mit diesen bekannten Verfahrensregimen können die sensorischen Eigenschaften, die Hygroskopizität und die Quell- und Lösungseigenschaften bei Obst oder Gemüse mit hinreichend ausgeprägter Zellstruktur nicht ausreichend beeinflußt oder erhalten werden.

Eine Rückgewinnung oder sogar die Einstellung der Inhaltsstoffe einschließlich der flüchtigen Aromastoffe ist schon gar nicht möglich.

Bei diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Einstellung gezielter Eigenschaften wie Menge und Art der Inhalts- und Aromastoffe, die Hygroskopizität, die Quelleigenschaften und die Lösungseigenschaften im Trockenpulver ermöglicht und zugleich eine Rückgewinnung der flüchtigen Aromastoffe gewährleistet.

Dies wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zerkleinerung des pflanzlichen Rohstoffes schonend bei Erhaltung der räumlichen Struktur der Zellen durchgeführt wird und die Trocknungsflüssigkeit zugleich zur gezielten Herauslösung der Inhaltsstoffe einschließlich Aromastoffe aus den Zellen sowie zur Fixierung der kolloidal gelösten Stoffe in den Zellen, d. h. zur Verfestigung, verwendet wird, wobei die Menge der Inhaltsstoffe, die Hygroskopizität, die Quelleigenschaften, das Wasserbindungsvermögen, der Farbwert und die sensorischen Eigenschaften der festen Phase nach dem Trocknungsprozeß mit der Konzentration und Zusammensetzung der Trocknungsflüssigkeit je Waschung und der Anzahl der Waschungen eingestellt werden.

Der zu trocknende pflanzliche Rohstoff wird nach vorheriger Zerkleinerung, beispielsweise durch Raspeln, Reiben, Reißen, Schneiden und ggf. durch Schälen oder über eine Mazeration und eine thermische Behandlung, einen Aufschluß und eine erste Fixierung der Zellsubstanz und nach einer eventuellen teilweisen Entwässerung in Verdampferanlagen im Masseverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 2 mit einem Gemisch aus 70 bis 100 Masse-%, vorzugsweise 80 bis 96 Masse-%, Alkohol oder Keton, Rest Wasser, etwa 10 bis 15 Minuten intensiv gemischt bzw. gewaschen.

Der Wasch- bzw. Trocknungsflüssigkeit können je nach Erfordernis organische und mineralische Stoffe, beispielsweise gelöste Salze und/oder Zucker und/oder Säuren, zugesetzt werden, die in Art und Konzentration weitgehend denen im zu trocknenden Produkt entsprechen. Vorzugsweise zum Einsatz kommen Kochsalz in Konzentrationen von 0,1 bis 0,5%, Zitronen-, Apfel- oder Weinsäure von 0,5 bis 1,0%, Sacharose, Invertzucker oder Fructose in Konzentrationen um etwa 10%. Die Zugabe kann nach einem Merkmal auch stufenweise vorgenommen werden.

Das führt zur Verbesserung der sensorischen Qualität des Trockenproduktes, erhöht jedoch in der Regel dessen Hygroskopizität und senkt seine Quell- und Wasseraufnahmefähigkeit.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Alkohole oder Ketone mit 1 bis 5 C-Atomen je Molekül, vorzugsweise Ethanol, eingesetzt.

Die mehr oder weniger entwässerten Feststoffpartikel, die sogenannte feste alkoholhaltige Phase, wird dann von der Flüssigkeit, die sogenannte flüssige alkoholhaltige Phase, mit an sich bekannten technischen Mitteln abgetrennt und diese in Trocknern, vorzugsweise unter Vakuum, von dem Alkohol/Wasser-Gemisch befreit. Die Entfernung der Flüssigkeit aus der festen Phase erfolgt bei Temperaturen von 40°C bis 90°C, wobei die Temperatur zwischen 5 sec. bis zu 2,5 Stunden von außen auf die Produktpartikel einwirkt.

Die dabei entweichenden Brüden werden kondensiert. Die o. a. Flüssigkeiten und das Kondensat werden dann in Verdampfungs-/Destillationsanlagen getrennt in Lösungsmittel zur Rezirkulation innerhalb des Verfahrens, flüchtige Aromastoffe und wäßrige Lösung der dem Produkt entzogenen Stoffe, beispielsweise lösliche Kohlenhydrate, Säuren und Salze. Die wäßrige Lösung läßt sich zur weiteren Verwendung oder Lagerung aufkonzentrieren.

In Ausbildung des Erfindungsgedankens kann die Waschung der Feststoffpartikel vor der Trocknung mit mehr oder weniger konzentriertem Lösungsmittel in Abhängigkeit vom Produktionsziel beliebig oft wiederholt werden.

Mit der Konzentration und der Zusammensetzung des Lösungsmittels je Waschung und der Anzahl der Waschungen werden erfindungsgemäß die Hygroskopizität, das Wasserbindungsvermögen, der Farbwert und auch die sensorischen Eigenschaften eingestellt.

Von Vorteil ist, daß hierdurch die Qualität je nach Erfordernis des Endproduktes beliebig modifizierbar ist, wobei insbesondere die Erhöhung des Wasserbindungsvermögens im umgekehrten Verhältnis zu der Entwicklung der sensorischen Qualitätsmerkmale steht.

Das Wasserbindungsvermögen geht in der Regel über den natürlichen Wassergehalt des Ausgangsrohstoffes hinaus. Die Trocknung in einem Lösungsmittel der eingangs beschriebenen Art unterbindet weitgehend negative thermische Einflüsse auf die ursprüngliche Gewebe- und Zellstruktur, wie sie von der Warmluft- und Kontakttrocknung her bekannt sind.

Von besonderem Vorteil ist, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Trockenpulver ohne produktfremde Zusätze zur Herstellung von Speisenkomponenten wie Soßen und Suppen einsetzbar ist.

Zugleich mit der Trocknung wird eine mehr oder weniger konzentrierte Flüssigkeit erhalten, die je nach Ausgangsstoff zur Herstellung von flüssigen Würzmitteln, Suppen und Soßen oder auch als Gärsubstrat verwendet werden kann.

Die Menge und Zusammensetzung der löslichen Substanz im zu trocknenden Produkt läßt sich erfindungsgemäß durch die Wahl des Regimes der alkoholischen Trocknung einstellen, wobei 25% bis 75%, vorzugsweise 35 bis 45%, der ursprünglichen Menge an Inhaltsstoffen und Aromastoffen als lösliche Stoffe im Pulver erhalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht aus frischen pflanzlichen Rohstoffen, insbesondere Obst und Gemüse, in kurzer Zeit ein Trockenpulver zu gewinnen, das je nach Einsatzgebiet modifizierte sensorische Quell- und Wasserbindungseigenschaften besitzt und dessen Hygroskopizität bei der Trocknung, sofern notwendig, gesenkt werden kann. Thermoplastische Eigenschaften des gewonnenen Trockenpulvers sind weitgehend minimiert oder gänzlich ausgeschlossen.

Beide Komponenten sind ganz oder teilweise kombinierbar.

Durch das gezielt gesteuerte Auswaschen nur eines geringfügigen Teils der Inhalts- und/oder Aromastoffe sowie der unlöslichen Stoffe der Gewebesubstanz bleibt die ursprüngliche Gewebestruktur weitgehend bestehen und auch der natürliche Geschmack erhalten.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen:

Beispiel 1

Aus frischen Tomaten soll ein Tomaten-Trockenpulver gewonnen werden, dessen lösliche Substanz im Pulver auf 36% der ursprünglichen Menge in der Zuckerkonzentration und 42% in der Säurekonzentration eingestellt ist. Hierzu wird aus frischen Tomaten ein Konzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt zwischen 35 und 40% hergestellt.

1 kg dieses Tomatenkonzentrates wird mit 84% Masse-% Ethanol im Masseverhältnis 1 : 1 etwa 15 min intensiv vermischt bzw. gewaschen. Das Gemisch wird mittels einer Zentrifuge in eine flüssige ethanolhaltige Phase, etwa 1,25 bis 1,35 kg, getrennt. In einer bekannten Apparatur, beispielsweise einem Vakuumwalzentrockner oder Vakuumtrockenschrank, wird diese feste Phase unter Rückgewinnung des Ethanols schonend getrocknet und anschließend gemahlen. Man erhält etwa 0,20 bis 0,23 kg Trockenpulver, das eine Zuckerkonzentration von 35,9% und eine Säurekonzentration von 41,9% seiner ursprünglichen Menge aufweist.

Die flüssige Phase und das ethanolhaltige Kondensat aus dem Trocknungsprozeß werden einer Rektifikation unterworfen.

Das hierbei zurückgewonnene Ethanol kann zur Vermischung mit weiterem Tomatenkonzentrat verwendet werden. Daneben wird ein mit Tomateninhaltsstoffen angereichertes Nebenprodukt, etwa 0,60 bis 0,80 kg, mit einem Trockensubstanzgehalt zwischen 20 und 30% gewonnen, das als Grundstoff für Würzmittel nutzbar ist.

Es wurde überraschend festgestellt, daß der Gehalt an löslichen Stoffen, insbesondere an Zucker, im Trockenpulver neben der Zusammensetzung des Rohstoffes, auch vom Zustand der Zellwände und der Konzentration des Alkohols - wie nachfolgend am Beispiel des Ethanols aufgeführt - abhängt:

Mit sinkender Konzentration des Ethanols erhöht sich der Gehalt an löslichen Stoffen, insbesondere an Zucker, im Pulver. Die sensorischen Veränderungen nach Geschmack und Geruch verlaufen parallel dazu. Von den Farbstoffen werden vorzugsweise die gelben Komponenten herausgelöst; das alkoholunlösliche Lycopin verbleibt im Gewebe, wodurch sich der rote Farbwert verbessert. Das Quellverhalten und die Geschwindigkeit der Wasseraufnahme sowie die Quellzahl erhöhen sich mit steigender Auswaschung der löslichen Stoffe. Zugleich steigt das Aufnahmevermögen des Pulvers für Aromastoffe aller Art, was für die vorgesehene spätere Weiterverarbeitung von Bedeutung ist.

Alle ausgewaschenen Stoffe finden sich in der konzentrierten flüssigen Phase wieder und können so unterschiedlichen Nutzungen zugeführt werden. Unterhalb einer Alkoholkonzentration von 60% kommt es zu keinem nutzbaren Trocknungseffekt.

Beispiel 2

1 kg gewaschene, blanchierte und geraspelte Möhren werden mit 84 Masse-% Ethanol im Masseverhältnis von 1 : 1 etwa 15 Minuten intensiv vermischt. Die weitere Behandlung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben. Danach werden etwa 60 bis 70 g Möhrentrockenpulver und zwischen 700 und 950 g Möhrengrundstoff für Würzmittel mit einem Trockensubstanzgehalt von 7 bis 10% erhalten. Das Verhältnis der Ethanolkonzentration zur Qualität des Endproduktes entspricht im wesentlichen dem des Beispieles 1.

Beispiel 3

1 kg geschälte, entkernte und geraspelte Äpfel werden mit 84 Masse-% Ethanol im Masseverhältnis von 1 : 1 versetzt. Die Mischung wird 15 min intensiv verrührt. Nach Abtrennung der flüssigen Phase wird die feste Phase im Vakuumtrockenschrank getrocknet und anschließend gemahlen. Hierbei entstehen 45 bis 55 g Apfeltrockenpulver. Nach dem Abtrennen des Ethanols aus der flüssigen Phase werden 300 bis 320 g eines Apfelextraktes mit 20 bis 25% Trockensubstanzgehalt gewonnen, das als Getränkegrundstoff oder zur Vergärung eingesetzt werden kann.

Das aus der festen und flüssigen Phase rückgewonnene Ethanol wird in dem Prozeß wieder eingesetzt. Das Verhältnis von Ethanolkonzentration zur Qualität des Endproduktes entspricht im wesentlichen dem des Beispiels 1.

Claims (10)

1. Verfahren zur Trockenpulvergewinnung aus frischen pflanzlichen Rohstoffen, insbesondere Obst und Gemüse, mit charakteristischer Zellstruktur für die Herstellung von Speisenkomponenten und Würzmitteln wie Soßen und Suppen ohne produktfremde Zusätze, bei dem der Rohstoff zerkleinert, ggf. blanchiert und teilweise entfeuchtet sowie mit einer Trocknungsflüssigkeit aus Alkohol oder Keton gewaschen bzw. vermischt wird, dann das Gemisch in eine feste und in eine flüssige Phase getrennt, die feste Phase getrocknet, die Flüssigkeit aus beiden Phasen zurückgewonnen und die feste Phase zu Pulver zermahlen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung des pflanzlichen Rohstoffes schonend bei Erhaltung der räumlichen Struktur der Zellen durchgeführt wird und die Trocknungsflüssigkeit zugleich zur gezielten Herauslösung der Inhaltsstoffe einschließlich Aromastoffe aus den Zellen sowie zur Fixierung der kolloidal gelösten Stoffe in den Zellen, d. h. zur Verfestigung, verwendet wird, wobei die Menge der Inhaltsstoffe, die Hygroskopizität, die Quelleigenschaften, das Wasserbindungsvermögen, der Farbwert und die sensorischen Eigenschaften der festen Phase nach dem Trocknungsprozeß mit der Konzentration und Zusammensetzung der Trocknungsflüssigkeit je Waschung und der Anzahl der Waschungen eingestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinern ein Raspeln, Reiben, Reißen, Schneiden und ggf. Schälen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinern über eine Mazeration und eine thermische Behandlung, einen Aufschluß und eine erste Fixierung der Zellsubstanz erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasch- bzw. Trocknungsflüssigkeit ein Gemisch aus 70 bis 100 Masse-%, vorzugsweise etwa 80 bis 96 Masse-% Alkohol oder Keton, Rest Wasser, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasch- bzw. Trocknungsflüssigkeit gelöste Salze und/oder Zucker und/oder Säuren zugesetzt werden, die in Art und Konzentration weitgehend denen im zu trocknenden Produkt entsprechen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe stufenweise erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Alkohole oder Ketone mit 1 bis 5 C-Atomen je Molekül, vorzugsweise Ethanol, eingesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Auswaschen eines Teiles der Inhaltsstoffe und der Fixierung kolloidal gelöster und unlöslicher Stoffe der Gewebesubstanz die Hygroskopizität des Trockenproduktes herabgesetzt, die Quelleigenschaften und das Wasserbindungsvermögen jedoch erhöhbar sind

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Flüssigkeit aus der festen Phase bei Temperaturen von 40°C bis 90°C, vorzugsweise unter Vakuum, durchgeführt wird, wobei die Temperatur zwischen 5 sec. bis zu 2,5 Std. von außen auf die Produktpartikel einwirkt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der löslichen Substanz im zu trocknenden Produkt auf 25% bis 75%, vorzugsweise 35 bis 45%, ihrer ursprünglichen Menge eingestellt wird.