DE602004004400T2

DE602004004400T2 - Verfahren und formulierung für die herstellung eines mehrfunktionellen mehrzweck-apfelgrundstoffs

Info

Publication number: DE602004004400T2
Application number: DE602004004400T
Authority: DE
Inventors: David Perry Yarrow LIDSTER; Duncan William North Vancouver POWRIE; M. Patrick Coquitlam CHUNG
Original assignee: Pacific Rim Marketing Ltd; Pacific Rim Foods Inc
Current assignee: Pacific Rim Marketing Ltd; Pacific Rim Foods Inc
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2024-07-08
Also published as: EP1646290A1; US20050013913A1; US7070826B2; DE602004004400D1; AU2004257361A1; AU2004257361B2; CN1822773A; WO2005006888A1; EP1646290B1; CN100431430C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen, mehrfunktionellen Apfelgrundstoff zur Verwendung als Zutat für die Herstellung von nicht absetzenden Getränken, Fruchtsalsas, Fruchtbelägen, Fruchtdesserts, Suppen und Salatdressings.
Stand der Technik
Studien haben gezeigt, dass ein Zusammenhang zwischen einer Ernährung mit reichlich Obst und Gemüse und einem verringerten Risiko für das Auftreten schwerer chronischer Erkrankungen einschließlich Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen besteht. Von staatlichen Organisationen erstellte Ernährungsrichtlinien empfehlen täglich fünf bis sechs Portionen Obst und Gemüse zur Versorgung mit gesundheitsfördernden Nährstoffen. Den Polyphenol-Verbindungen in Obst und Gemüse wurde ein gesundheitlicher Nutzen zugesprochen. Diese Polyphenol-Verbindungen können als Antioxidantien wirken, die die freien Sauerstoffradikale und die Promotion von Krebszellen unterbinden und die die Oxidation des LDL-Cholesterins hemmen (LDL „Low Density Lipoprotein" (Lipoprotein mit niedriger Dichte)). Um als Antioxidans zu wirken, dürfen die Polyphenol-Verbindungen durch die enzymatischen Bräunungsreaktionen im Obst und Gemüse nicht oxidiert werden und müssen beim Durchlaufen des Magen-Darm-Trakts erschließbar sein.
Äpfel enthalten eine Vielzahl von Polyphenol-Verbindungen sowie lösliche und unlösliche Fasern. Mit diesen Eigenschaften sollten Äpfel als wichtiger Beitrag zur menschlichen Gesundheit in der menschlichen Ernährung enthalten sein. Die moderaten Kosten, die ganzjährige Verfügbarkeit, der angenehme Geschmack und die ansprechende Farbe, die angenehme Ausgewogenheit von Süße und Säure und das Fehlen von zähem, fasrigem Leitgewebe stellen weitere Vorzüge des Apfels dar.
Wenn ein in geeigneter Weise verarbeiteter mehrfunktioneller Apfelgrundstoff als mehrfunktionelle Zutat verfügbar wäre, könnte man eine Vielzahl von Lebensmittelprodukten, wie Fruchtshakes, Fruchtsaucen, Fruchtdesserts, Salsas, Suppen und Salatdressings, herstellen. Der mehrfunktionelle Mehrzweck-Apfelgrundstoff würde eine viskose Matrix darstellen, in die Fruchtpürees, Joghurt, Sojamilch und andere Proteindispersionen eingebracht werden könnten, und die entstandenen Mischungen könnten als Saucen zur Herstellung der oben genannten Lebensmittelprodukte verwendet oder mit Säften verdünnt werden, um Fruchtgetränke zu erzeugen. Das reiche Angebot an attraktiven Lebensmittelprodukten, die mit dem Apfelgrundstoff hergestellt werden, würde die gesundheitlichen Vorzüge des Apfels aufweisen.
Das Ziel dieser Erfindung bestand darin, einen Mehrzweck-Apfelgrundstoff zu entwickeln, der an die entstandenen Mischungen weiterzugebende mehrfunktionelle Eigenschaften aufweisen würde. Die erforderlichen, mehrfunktionellen Eigenschaften des Apfelgrundstoffs sind im Einzelnen:

1. ein sämiges, nicht-körniges, nicht gummiartiges Mundgefühl;
2. eine kremige, viskose Konsistenz;
3. Verträglichkeit mit hinzugefügten Fruchtpüree und proteinhaltigen Produkten;
4. gleichmäßige Dispersion der hydratisierten zellulären Apfelpartikel ohne Synärese bei längerer Lagerung des Apfelgrundstoffs;
5. Glanz;
6. im Wesentlichen farblos;
7. Haftfähigkeit und Klebevermögen an Obst- und Gemüsestücken;
8. nicht oxidierte Polyphenol-Verbindungen;
9. leicht verfügbare Polyphenol-Verbindungen im menschlichen Verdauungssystem;
10. löslich gemachtes Protopektin (Pektin).

Die Erfinder fanden heraus, dass ein Apfelgrundstoff mit den oben angegebenen funktionellen Eigenschaften erzeugt wurde, wenn ein Apfelbrei, der aus intakten einzelnen Zellen besteht, mit einem Homogenat kombiniert wurde, das aus gebrochenen einzelnen Apfelzellen besteht. Dieser Grundstoff kann als Dispersion betrachtet werden, dessen kontinuierliche Phase lösliche Zucker, Pektin, Polyphenol-Verbindungen, Vitamine und Mineralstoffe umfasst und dessen disperse Phase aus größenspezifischen Zellwandbestandteilen, protoplasmischen Kleinstteilchen und intakten einzelnen Zellen besteht. Die Erfinder fanden ferner heraus, dass die Viskosität des Grundstoffs durch das Hinzufügen eines wasserlöslichen Gummis, wie Pektin oder Guarkernmehl, erhöht wurde ohne dabei die mehrfunktionellen Eigenschaften zu beeinflussen.
Der erforderliche Apfelbrei wird durch eine Folge von Verfahrensschritten erzeugt, die das Bedampfen geschnittener Apfelstücke sowie das Trennen der intakten Zellen durch moderate mechanische Stoßeinwirkungen und Sieben umfassen. Zusätzlich zur Erzeugung intakter, einzelner Zellen wird Protopektin als kolloidales Pektin löslich gemacht. Während des Hochtemperatur-Bedampfens der Apfelstücke werden die zellulären Protoplaste gelatinisiert, um die Zellen in eine elastische Masse zu überführen, die einem Abbau durch die moderaten mechanischen Stoßeinwirkungs- und Siebeverfahren standhält. Ferner sorgt das Bedampfen der Apfelstücke für das Aufheben der interzellulären Adhäsion in den Mittellamellen zum Herauslösen einzelner, intakter Zellen.
Das Bedampfen von Apfelstücken bewirkt die Inaktivierung der Polyphenol-Oxidase mit dem Vorzug der Konservierung natürlich vorkommender Polyphenol-Verbindungen in der nicht oxidierten Form und des Erhaltens des farblosen oder nahezu farblosen Zustands der Zellen.
Wenn der Brei mit intakten, einzelnen Zellen einer Hochdruck-Homogenisierung unterzogen wird, brechen die Zellwände auf und werden fragmentiert, und die gelatinisierten Protoplasten werden in Kleinstteilchen überführt. Das Homogenat ist eine breiige Masse aus kleinen, größenspezifischen Zellwandbestandteilen und protoplasmischen Kleinstteilchen als disperse Phase in einer kontinuierlichen Phase, die lösliche Bestandteile enthält. Erschließbare, nicht oxidierte Polyphenol-Verbindungen sind ebenfalls im Homogenat vorhanden.
Das Homogenat weist die sensorischen Eigenschaften der Sämigkeit, Nicht-Körnigkeit, Nicht-Gummiartigkeit und Stabilisierung der hinzugefügten Proteinnährstoffe auf, Kremigkeit und Viskosität fehlen jedoch. Die Erfinder fanden heraus, dass durch sensorische Analysen Kremigkeit und mehr viskose Masse ermittelt werden konnten, wenn dem Homogenat 5 bis 50% des Einzelzellen-Breis hinzugefügt wurden, um den Apfelgrundstoff zu bilden. Ferner wird der Apfelgrundstoff mit dem Hinzufügen von Brei zum Homogenat opak, wobei das Niveau mit steigendem Breigehalt zunimmt. Es ist beachtenswert, dass die geringe Körnigkeit von Apfelbrei aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Partikeln des Homogenats und den körnigen, zellulären Aggregaten des Breis, um glattere hydratisierte Flächen zu bilden, nicht auf den Apfelgrundstoff übertragen wird.
Zwei der hier in Rede stehenden Erfinder waren an der Entwicklung eines Universal-Fruchtgrundstoffes beteiligt, der jetzt Gegenstand des US-Patentes 6,383,546 B1 ist, das am 7. Mai 2002 erteilt wurde und dessen Inhalte, soweit sie für den Gegenstand der Erfindung relevant sind, hiermit zum Bestandteil dieser Erfindung erklärt werden.
Übersicht über die Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Formulierung zur Herstellung eines mehrfunktionellen Mehrzweck-Apfelgrundstoffs, der aus mechanisch gebrochenen Apfelzellen und intakten, einzelnen Zellen und optional aus Gummi-Stabilisatoren besteht. Der Mehrzweck-Apfelgrundstoff besitzt die gewünschten, funktionellen Eigenschaften Sämigkeit, fehlende Gummiartigkeit, Kremigkeit, Verträglichkeit mit hinzugefügten Fruchtpürees und proteinhaltigen Produkten, Haftfähigkeit und Klebevermögen an Obst- und Gemüsestücken und -brocken, Viskositätserhöhung, nicht absetzende, synäresefreie Matrix sowie Nährwerte und nutrazeutische Werte. Mit diesen nützlichen funktionellen Eigenschaften kann der Mehrzweck-Apfelgrundstoff als funktionelle „Carry-through-Zutat" zur Herstellung von Fruchtshakes, Fruchtsalsas, Fruchtbelägen, Fruchtdesserts, Suppen und Salatdressings (fettfrei oder andere) verwendet werden, die durch das Einbringen von Fruchtpürees, Frucht- und Gemüsestücken und -brocken, Joghurt, Sojamilch, anderen Proteindispersionen und Frucht- und Gemüsesäften geschaffen werden können.
Diese Erfindung betrifft das Verfahren und die Formulierung zur Herstellung eines mehrfunktionellen Mehrzweck-Apfelgrundstoffs mit den folgenden Ablaufschritten:

(a) Waschen und Desinfizieren der Äpfel, um einen Restgehalt an Mikroorganismen zu inaktivieren;
(b) Schneiden der Äpfel in Stücke geeigneter Größe
(c) Bedampfen der Apfelstücke, um Enzyme zu deaktivieren, die Protoplasten zu gelatinisieren, das interzelluläre Protopektin abzubauen und Mikroorganismen zu inaktivieren;
(d) Aufweichen und Sieben der bedampften Apfelstücke, um eine Hackmasse herzustellen und unerwünschte Schalen- und Kernbestandteile zu beseitigen;
(e) Zerkleinern der Apfelhackmasse, um einen Brei mit überwiegend intakten, einzelnen Zellen zu bilden;
(f) Homogenisieren eines Teils des Breis, um die intakten, einzelnen Zellen zur Erzeugung protoplasmischer Kleinstteilchen, löslich gemachten Pektins und größenspezifischer Zellwandbestandteile aufzubrechen; und
(g) Hinzufügen von 5 bis 80 Gew.-% des Breis zum Bruchzellenhomogenat, um den mehrfunktionellen Mehrzweck-Apfelgrundstoff zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung umfasst Prozessoperationen und Formulierungen, um einen verarbeiteten Mehrzweck-Apfelgrundstoff unter Erhaltung der Fruchtfeststoffe des frischen Äpfel zu erzeugen. Die speziellen Feststoffe des Apfels im Grundstoff tragen zu den mehrfunktionellen Eigenschaften sowie zu den Nährwerten und den nutrazeutischen Werten bei. Der Mehrzweck-Apfelgrundstoff kann als solcher ohne irgendwelche Zusatzstoffe zur Herstellung einer Vielzahl von Lebensmittelprodukten verwendet werden. Optional können Gummi-Stabilisatoren hinzugefügt werden, um die Viskosität des Apfelgrundstoffs zu erhöhen, um die Beständigkeit einiger über lange Zeiträume zu lagernder Lebensmittelprodukte zu erhöhen. Das Hinzufügen von Gummi-Stabilisatoren, wie Pektin oder Guarkernmehl, ändert die besonderen, mehrfunktionellen Merkmale des Grundstoffs nicht. Das Pektin kann in einer vorgeschalteten Vefahrensstufe optional aus Bestandteilen aus dem Abfall oder aus externen Quellen gewonnen werden. Optional kann dem Apfelgrundstoff Ascorbinsäure hinzugefügt werden, um den Vitamin-C-Gehalt zu erhöhen und um die Polyphenol-Verbindungen in einem reduzierten Zustand zu halten.
Die gewaschenen und desinfizierten Apfelstücke können bei Temperaturen zwischen 100 und 110°C bedampft werden, um die Protoplaste zu gelatinisieren, um die Enzyme zu inaktivieren und um das Protopektin in den Mittellamellen zu wasserlöslichem Pektin zu solubilisieren.
Die bedampften Apfelstücke können in einem Finisher/Stofflöser Stoßeinwirkungen ausgesetzt werden, um eine Hackmasse mit zellulären Aggregaten und ohne Kernteil-, Kern- und Schalenbestandteile, die als Abfall entfernt werden, herzustellen. Der Sieb des Finishers/Stofflösers sollte vorzugsweise eine Sieböffnung von 0,05 bis 0,13 Zoll (1,5 bis 3,35 mm) und eine Flügelgeschwindigkeit von mindestens 1000 Umdrehungen pro Minute aufweisen.
Die Apfelhackmasse kann durch einen Zerkleinerer mit speziellen Sieben geleitet werden, um durch Trennen der aggregierten Zellen bei der mechanischen Stoßeinwirkung einen Apfelbrei mit überwiegend intakten, einzelnen Zellen zu erzeugen. Die Siebe des Zerkleinerers sollten vorzugsweise eine Größe zwischen 0,033 und 0,093 Zoll (0,85 und 2,36 mm) aufweisen.
Der Apfelbrei kann einer Homogenisierung bei geeigneten Drücken unterzogen werden, um das Aufbrechen der intakten, einzelnen Zellen herbeizuführen, um eine breiige Masse mit protoplasmischen Kleinstteilchen, größenspezifischen Zellwandbestandteilen und löslich gemachtem Pektin zu erzeugen. Die Homogenisierungsdrücke können zwischen 6895 und 34474 KN/m² (1000 und 500 psig(Pounds per square inch, Gauge)) und vorzugsweise zwischen 13790 bis 24132 KN/m² (2000 bis 3500 psig) liegen.
Um eine umfassendere funktionelle Verbesserung, und zwar hinsichtlich Kremigkeit, Viskositätserhöhung, Opazität und Apfelbeständigkeit, für die Herstellung des mehrfunktionellen Mehrzweck-Apfelgrundstoffs zu erreichen, kann eine abgemessene Menge an Apfelbrei (5 bis 80 Gew.-% und vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%) zur homogenisierten breiigen Masse hinzugefügt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG SPEZIELLER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
In der folgenden Beschreibung werden durchweg bestimmte Details erläutert, um ein tieferes Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Die Erfindung kann jedoch ohne diese Besonderheiten realisiert werden. In anderen Fällen wurden bekannte Elemente nicht detailliert dargestellt oder beschrieben, um das Verständnis der Erfindung nicht unnötig zu erschweren. Dementsprechend ist die Beschreibung eher in einem veranschaulichenden als in einem einschränkenden Sinn zu betrachten.
Eine großzügige Menge an Obst und Gemüse in der menschlichen Ernährung wurde mit einem verringerten Risiko für das Auftreten von schweren chronischen Erkrankungen, insbesondere Krebs und Herzerkrankheiten, in Verbindung gebracht. Den Polyphenol-Verbindungen in Obst und Gemüse wurde ein gesundheitlicher Nutzen zugesprochen. Frische Äpfel besitzen viele Arten von unoxidierten Polyphenol-Verbindungen, die eine antioxidative Wirkung aufweisen. Während der Verarbeitung der frischen Äpfel dürfen die Polyphenol-Verbindungen nicht oxidiert werden und müssen für den Körper erschließbar werden. Ernährungswis senschaftler empfehlen, ganze Früchte in die Ernährung mit aufzunehmen, insbesondere weil Fruchtsäfte nur einen Teil der gesamten Nährstoffe der jeweiligen ganzen Früchte enthalten können. Während der Herstellung von Apfelsaft wird nur ein Teil der gesamten Polyphenol-Verbindungen in frischen Äpfeln ausgedrückt, und diese Polyphenol-Verbindungen werden innerhalb eines Zeitraums von einer Stunde durch die Polyphenoloxidasenwirkung im Saft oxidiert.
Das Ziel dieser Erfindung war es, ein Verfahren und eine Formulierung zu entwickeln, um die Nährwerte und die nutrazeutischen Werte von ganzen Äpfeln zu bewahren und ferner multifunktionelle Eigenschaften in einen als Zutat für die Herstellung einer Vielzahl von Lebensmittelprodukten zu verwendenden Apfelgrundstoff einzubringen.
Der Apfelgrundstoff enthält im Wesentlichen alle in den für die Verarbeitung bestimmten Äpfeln enthaltenen Polyphenol-Verbindungen in der unoxidierten Form. Die vorliegende Erfindung umfasst das Inaktivieren der Polyphenoloxidasen und anderer Oxidasen im frischen Apfel durch Hitzeeinwirkung, mit dem Nutzen des Unterbindens der Oxidation von Nährstoffen und Nutrazeutika als Beitrag zur menschlichen Gesundheit. Der erfindungsgemäße Homogenisierungsablaufschritt zum Aufbrechen der einzelnen Apfelzellen kann das Freilegen der Nährstoffe und Nutrazeutika bewirken.
Die mehrfunktionellen Merkmale des Apfelgrundstoffs können auf viele verschiedene Lebensmittelprodukte ausgeweitet werden, und so kann der Apfelgrundstoff als Mehrzweck-Zutat vorgesehen werden. Die Mehrfunktionalität des Apfelgrundstoffs kann den bestimmten Größen, Formen und Oberflächeneigenschaften der Kleinstteilchen von Zellwandbestandteilen und von intakten, einzelnen Zellen, den chemischen Eigenschaften der Grundstoffbestandteile und der Wechselwirkung der Bestandteile miteinander zugeordnet werden.
Der mehrfunktionelle Mehrzweck-Apfelgrundstoff stellt eine viskose Matrix dar, in die Fruchtpürees, Joghurt, Sojamilch oder andere Proteindispersionen eingebracht werden und die erzeugten Gemische können als Saucen für die Herstellung von Fruchtsalsas, Fruchtdesserts, Fruchtbelägen, Suppen und fettfreien Salatdressings verwendet werden oder können mit Fruchtsäften und proteinhaltigen Produkten gemischt werden, um Fruchtshake-Getränke herzustellen.
Der Erfolg dieser Lebensmittelprodukte auf dem Markt hängt von der Befriedigung der Bedürfnisse und Erwartungen der Verbraucher ab. Die mehrfunktionellen Merkmale des Apfelgrundstoffs wurden durch spezielle Prozessoperationen und Formulierungen eingebracht, um gewünschte Sinneseindrücke bei den Verbrauchern auszulösen. Die den Apfelgrundstoff enthaltenden Saucen sollen erfrischend, kremig, sämig und viskos sein und eine angenehme Farbe aufweisen. Eine erfrischende Sauce wird wahrgenommen als schnell Geschmacksempfindungen ansprechend (ausgewogene Empfindungen von Süße, Säure und Bitterkeit), ein dauerhaft reiches, fruchtiges Aroma und die Eigenschaft aufweisend, dass sie vor der nächsten Aufnahme aus der Mundhöhle geräumt wird. Die Konsistenzempfindungen, wie Kremigkeit, Sämigkeit und Dicke, werden durch die Größe, Form, Anzahl und Wechselwirkung von dispersen Partikeln in der kontinuierlichen Phase der Sauce und den chemischen Eigenschaften der Bestandteile bestimmt.
Der Apfelgrundstoff, als eine Hauptzutat der Saucen, vermittelt diese gewünschten funktionellen Merkmale. In Bezug auf die Fruchtshake-Getränke stellen Kremigkeit, Sämigkeit, reicher Fruchtgeschmack, ausgewogene Geschmacksempfindungen, eine angenehme Farbe und die Nährwerte die erwarteten geschätzten Merkmale dar, die teilweise dem Apfelgrundstoff als eine der Hauptzutaten zugeordnet werden können.
Kremigkeit wird wahrgenommen, wenn sich die kugelförmigen, intakten, einzelnen Zellen des zum Apfelgrundstoff hinzugefügten Breis ohne merkliches Anhaften leicht und langsam entlang der Zunge bewegen.
Wenn man die Menge des zum Homogenat hinzugefügten Apfelbreis erhöht, erhöht sich der Grad der Kremigkeit.
Die Sämigkeit des Apfelgrundstoffs kann den kleinen, hoch hydratisierten Kleinstteilchen, den hydratisierten gekrümmten Zellwandbestandteilen, intakten einzelnen Zellen und natürlich vorkommendem Pektin zugeordnet werden.
Die Dicke des Apfelgrundstoffs hängt von der Wasserbindungsfähigkeit des Pektins, der Kleinstteilchen und der intakten, einzelnen Zellen und vom dreidimensionalen Netzwerk der Zellwandbestandteile ab. Optional können zum Apfelgrundstoff Gummi-Stabilisatoren, wie Apfel- und Citruspektin und Guarkernmehl, hinzugefügt werden, um ohne signifikante Verringerung der eingebrachten mehrfunktionellen Merkmale die Viskosität zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung stellt bei einer bestimmten Ausführungsform ein Verfahren und eine Formulierung zur Herstellung eines mehrfunktionellen Mehrzweck-Apfelgrundstoffs bereit, der aus mechanisch gebrochenen Apfelzellen und intakten, einzelnen Apfelzellen und optional aus Gummi-Stabilisatoren besteht. Der Apfelgrundstoff besitzt die gewünschten funktionellen Merkmale der Sämigkeit, der Kremigkeit, der Viskositätsverbesserung, der Haftfähigkeit, der Darstellung eines partikulären Trägermaterials und des Aufweisens von Nährwerten und nutrazeutischen Werten. Der Mehrzweck-Apfelgrundstoff wird als Zutat zur Herstellung von Getränken, Fruchtsalsas, Fruchtbelägen, Fruchtdesserts, Suppen und fettfreien Salatdressings verwendet.
Diese Erfindung betrifft bei einer Ausführungsform ein Hochtemperatur-Bedampfen geschnittener Apfelstücke, die aus ungeschälten, nicht entkernten Äpfeln oder aus geschälten Äpfeln oder aus geschälten entkernten Äpfeln hergestellt werden können. Die Äpfel werden in Stücke geeigneter Größe geschnitten, um innerhalb eines kurzen Zeitzraums während des Bedampfens die angestrebte Hochtemperatur zu erreichen. Die Apfelstücke werden in einem geschlossenen System hohen Frisch-Kochdämpfen ausgesetzt, um die Temperaturen der Stücke auf mindestens 90°C zu bringen, um so das Protopektin in den Mittellamellen abzubauen und so die interzelluläre Adhäsion aufzuheben, die Polyphenoloxidase zu inaktivieren, die Protoplasten zu gelatinisieren und die Zellwände zu plastifizieren. Ein Dampfdruck von 100 bis 110°C ist für das Aufweichen der Apfelstücke und für das Erreichen der oben genannten Veränderungen geeignet. Die bevorzugte Bedampfungstemperatur liegt zwischen 105 und 110°C mit den Vorteilen der schnellen Vorlaufzeit für die Apfelstücke, der kürzeren Bedampfungszeit und des Aufkommens von weniger Wasserkondensat.
Der nächste Verfahrenschritt ist das Zertrümmern der bedampften Apfelstücke in einem Finisher/Stofflöser, um eine Hackmasse zu erzeugen und um die Schalen- und Kernteilstücke sowie die Kerne als Abfall zu entfernen. Das Sieb des Finishers/Stofflösers sollte Öffnungen von 0,05 bis 0,13 Zoll (1,5 bis 3,35 mm) aufweisen, und die Flügelgeschwindigkeit sollte zumindest 1000 Umdrehungen pro Minute betragen. Wenn die Sieböffnungsgröße von 0,05 auf 0,13 Zoll (1,5 bis 3,35mm) steigt, sinkt die Durchlaufzeit des Breis durch das Sieb, und die Größe und die Menge der multizellulären Klumpen in der entstandenen Hackmasse nehmen zu. Das Ziel dieses Arbeitsgangs ist es, den Hackmassenertrag zu maximieren, die Kernteil- und Schalenpartikeleinschlüsse auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren und einen Brei mit einer sämigen Konsistenz mit einem niedrigen Körnigkeitsniveau zu erzeugen.
Der anschließende erfindungsgemäße Stoßeinwirkungs-Arbeitsgang umfasst die Partikelgrößen-Reduzierung der zellulären Aggregate der Hackmasse mittels eines Zerkleinerers, um die Menge der einzelnen, intakten Zellen in dem entstandenen Apfelbrei zu maximieren. Bei diesem Arbeitsgang wird die Hackmasse mit einer körnigen Konsistenz in einen Brei mit einem sämigen Körper überführt. Der Zerkleinerer mit stoßkantigen Klingen sollte Siebe mit Öffnungen von zwischen etwa 0,033 bis 0,093 Zoll (0,85 bis 2,36 mm) aufweisen, um einen Brei mit sämiger Konsistenz zu erzeugen. Die Erfinder fanden heraus, dass der das 0,033 Zoll-(0,85 mm)-Sieb passierende Apfelbrei sehr sämig war und eine sehr schwachkörnige Konsistenz aufwies, während der das 0,093 Zoll-(2,36mm)-Sieb passierende Apfelbrei sämig war, jedoch eine schwachkörnige Konsistenz aufwies. Die schwache Körnigkeit des Apfelbreis wird durch die Gegenwart einer relativ geringen Menge von miteinander verbundenen Multizellen mit Leitgewebe als Aggregate verursacht, die den Stoßeinwirkungen des Zerkleinerers standhalten.
Mit der Überführung der Hackmasse in den Brei sinkt die Viskosität in einem solchen Maß, dass der Brei fließfähig ist. Diese geringere viskose Strömung und das Überwiegen sehr kleiner, einzelner, intakter Zellen sind vorteilhaft für das uneingeschränkte Passieren des Breis durch den Homogenisator ohne Steckenbleiben irgendwelcher großen Partikel am Homogenisatorventil.
Der Zweck der Homogenisierung des Apfelbreis besteht darin, kleine, hoch hydratisierte, gebrochene Zellpartikel zu erzeugen, die gegenüber Absetzung resistent sind und den hinzugefügten Zutaten adsorptive Oberflächen bieten und die für eine sehr sämige, viskose, nicht gummiartige, nicht-körnige Konsistenz verantwortlich sind.
Die Erfinder fanden heraus, dass der Grad des Bruchs und Brechens der intakten einzelnen Zellen während der Homogenisierung vom Homogenisator-Druck abhängt. Wenn der Druck auf 24132 KN/m² (3500 psig) erhöht wird, nimmt das Brechen der intakten Zellen zu, und die Größe der gebrochenen Zellpartikel nimmt ab. Wenn Wassersuspensionen von Proben zu 100 Gramm aus dem Brei und der Homogenate des Apfelbreis durch ein 5-stufiges Tyler-Sieb geleitet werden, wurden die folgenden Partikelgrößenverteilungen ermittelt und in der Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
Die Breiprobe bestand hauptsächlich aus intakten einzelnen Zellen zusammen mit zellulären Aggregaten. Beim Homogenisieren des Breis bei Drücken zwischen 3448 und 24132 KN/m² (500 und 3500 psig) wurden die zellulären Aggregate und die intakten, einzelnen Zellen zerlegt und gebrochen, um eine breiige Masse aus Zellwandbestandteilen, Kleinstteilchen und löslich gemachtem Pektin zu bilden. Das Gesamtnassgewicht der Partikel auf den 5-stufigen Tyler-Siebkörpern nahm mit ansteigendem Homogenisatordruck fortschreitend ab, was darauf hinweist, dass die höheren Drücke feinere Partikel erzeugen, die das Siebsystem passierten und aus dem 120-Maschen-Sieb austraten.
Die sensorische Analyse des Breis und der Homogenate deutet darauf hin, dass die strukturelle Sämigkeit zusammen mit dem Verschwinden der Körnigkeit in den 13790 KN/m²-(2000 psig) und 24132 KN/m²-(3500 psig)-Homogenatproben anstieg, als der Homogenisatordruck von 3448 auf 24132 KN/m² (500 und 3500 psig) anstieg. In der 24132 KN/m²-(3500 psig)-Probe wurde eine Abnahme der viskosen Masse der Homogenate festgestellt. Diese sensorische Ermittlung stimmt mit der in der Tabelle 2 dargestellten Auswertung der scheinbaren Viskosität der Proben überein.
Tabelle 2
In dieser Erfindung ist der Brei bei Drücken zwischen 6895 und 34474 (1000 und 5000 psig) kN/m², vorzugsweise 13790 und 24132 KN/m² (2000 und 3500 psig), zu homogenisieren, um für die Herstellung von Kleinpartikel-Homogenaten mit den sensorischen Eigenschaften Sämigkeit, Nicht-Körnigkeit, Nicht-Gummiartigkeit und gemäßigt schnelle Mundräumung die intakten einzelnen Zellen zu brechen und die Zellaggregate zu zerlegen. Ferner weisen die Homogenate hydrophile Partikel auf, die sich der Absetzung widersetzen, Oberflächen aufweisen, die die hinzugefügten Proteine stabilisieren, und mit hinzugefügten Fruchtpüreebestandteilen verträglich sind.
Die Erfinder fanden heraus, dass eine viskose Masse, Opazität und Kremigkeit erhalten und durch sensorische Analysen ermittelt werden können, wenn eine abgemessene Menge an Brei (5 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%,) mit dem Homogenat vermischt wird. Der zu einem Homogenat für die Bildung eines Apfelgrundstoffs hinzugefügte Brei hängt von der Verwendung als Zutat ab. Beispielsweise kann bei der Herstellung eines Fruchtgetränks, wie etwa einem Fruchtshake, ein Apfelgrundstoff mit ungefähr 40 bis 50% hinzugefügtem Brei zweckmäßig sein, um eine geeignete viskose Masse, Kremigkeit und Trübung zu schaffen.
Vor dem Hinzufügen von Brei können zum Homogenat zwecks weiterer Erhöhung der Viskosität des Apfelgrundstoffs wasserlösliche Gummis, wie Pektin oder Guarkernmehl, hinzugefügt werden. Die Menge der hinzugefügten Gummis sollte zwischen 0,3 bis 1,5% liegen.
Mit den in dieser Erfindung spezifizierten Verfahren und Formulierungsparametern werden die folgenden gewünschten, funktionellen Merkmale und Gütemerkmale des Apfelgrundstoffs erreicht:

1. Nährstoffbeibehaltung des ganzen Apfels;
2. kremige, sämige, nicht-gummiartige Konsistenz;
3. nicht-absetzende Partikel;
4. Einschluss von Proteinpartikeln in der Apfelgrundstoffmatrix von Partikeln;
5. opakes, kremiges Erscheinungsbild;
6. weicher, ausgewogener Geschmack;
7. milder Fruchtgeschmack;
8. nahezu farblos; und
9. Haftfähigkeit und Klebevermögen an hinzugefügten Obst- und Gemüsestücken;

Der Universalfruchtgrundstoff (UFB, Universal Fruit Base) wurde bei den folgenden Rezepten verwendet:
BEISPIEL 1
Herstellung eines Mango-Passionsfrucht-Orangen-Nektars, dessen Zutaten ganz aus Früchten stammen (Allfruit-Nektar)
Der Nektar ist ein Allfruit-Getränk, das aus dem Apfelgrundstoff als Hauptzutat zusammen mit Mangopüree und Fruchtsäften besteht.
Der erste Schritt bei der Herstellung des Nektars bestand im Hinzufügen von 850 Gramm Mangopüree und 2000 Gramm eines Apfelgrundstoffs (50% Homogenat und 50 % Apfelbrei) unter Rühren, um ein Gemisch zu bilden. Das Gemisch wurde mit einer Mischung aus 150 Gramm Passionsfruchtsaft, 500 Gramm Apfelsaft und 1500 Gramm Orangensaft verdünnt, um das Allfruit-Nektargetränk herzustellen.
Die scheinbare Viskosität des Nektars betrug ca. 850 mPas bei 5°C, wie von einem Brookfield DV-II-Viskosimeter mit Spindel Nr. 2 und einer Spindelgeschwindigkeit von 20 Umdrehungen pro Minute gemessen.

Viskosität @ 5°C 750 bis 959 mPas
Brookfield #2 Spindel, 20 Umdrehungen pro Minute

BEISPIEL 2
Zubereitung eines Mango-Passionsfrucht-Orangen-Sojagetränks
(enthält 4g Eiweiß pro 227 g-(8oz)-Portion)
Das Sojafruchtgetränk ist ein nahrhaftes Produkt mit etwa 53% Sojamilch als milchfreie Eiweißquelle. Das Getränk enthält etwa 4 Gramm Eiweiß pro 250-Gramm-Portion.
Zu 2500 Gramm Sojamilch (ca. 3,2% Eiweiß) wurde eine Lösung von 15 Gramm Zitruspektin in 285 Gramm Wasser hinzugefügt, um das Eiweiß unter sauren Bedingungen zu stabilisieren. Als die Soja-Milcheiweiß-Mischung gerührt wurde, wurden 1250 Gramm eines Apfelgrundstoffs (50% Homogenat und 50% Brei) hinzugefügt, um ein Sojaapfelgrundstoffgemisch zu erzeugen. Eine Mischung von 600 Gramm Mangopüree, 200 Gramm Orangensaftkonzentrat (ca. 65% lösliche Feststoffe) und 150 Gramm Passionsfruchtsaft (ca. 14% lösliche Feststoffe) wurden zum gerührten Sojaapfelgrundstoffgemisch hinzugefügt, um das Sojafruchtgetränk zu erzeugen.
Die scheinbare Viskosität des Sojafruchtgetränks betrug ca. 175 mPas bei 5°C, wie durch ein Brookfield DV-II-Viskosimeter mit Spindel Nr. 2 und mit einer Spindelgeschwindigkeit von 20 Umdrehungen pro Minute gemessen.

Viskosität @ 5°C 100 bis 250 mPas
Brookfield #2 Spindel, 20 rpm

BEISPIEL 3
Zubereitung eines Mango-Passionsfrucht-Orangen-Joghurt-Getränks
Das Joghurtfruchtgetränk ist ein nahrhaftes Produkt mit ca. 30 % gerührtem Joghurt als Milcheiweißquelle.
Zu 1750 Gramm Apfelgrundstoff (50% Homogenat und 50% Brei) wurden 21 Gramm Zitruspektin hinzugefügt, um eine Pektin-Apfelgrundstoffmischung zu erzeugen. Als die Mischung gerührt wurde, wurden 1500 Gramm gerührter Joghurt hinzugefügt, um ein Apfelgrundstoffgemisch zu erzeugen. Unter ständigem Rühren des Gemischs wurden 600 Gramm Mangopüree, 900 Gramm Orangensaft (ca. 14% lösliche Feststoffe) und 250 Gramm Passionsfruchtsaft (ca. 14% lösliche Feststoffe) hinzugefügt, um das Joghurt-Fruchtgetränk zu erzeugen.
Die scheinbare Viskosität des Joghurt-Fruchtgetränks lag bei ungefähr 900 mPas bei 5°C, wie durch ein Brookfield DV-II-Viskosimeter mit Spindel Nr. 2 und mit einer Spindelgeschwindigkeit von 20 Umdrehungen pro Minute gemessen.

Viskosität @ 5°C 800 bis 1000 mPas
Brookfield #2 Spindel, 20 Umdrehungen pro Minute

BEISPIEL 4
Zubereitung einer Fruchtsalsa mit Apfelgrundstoff als Hauptzutat für die Grundsauce
1. Zubereitung der Grundsauce
Die Grundsauce als Träger der Frucht- und Gemüsestücke besteht aus dem Apfelgrundstoff, zu dem ein Gummi-Stabilisator, Fruchtpüree, Fruchtsaftkonzentrat, Zitronensaft, Essig und Gewürze hinzugefügt werden. Die Stabilisator-Mischung wurde durch das Mischen von 5 Gramm Guarkernmehl mit 140 Gramm Zucker hergestellt, woraufhin sie zweimal in einem Sieb mit 1 mm-Öffnungen gesiebt wird, um eine gleichmäßige Verteilung des Gummis im Zucker sicherzustellen. Die Gummi-Zucker Mischung wurde langsam zu 2230 Gramm Apfelgrundstoff (50% Homogenat und 50 % Brei) hinzugefügt, der durch einen an einer mechanischen Mischvorrichtung angebrachten Flügel gerührt wurde. Die folgenden Zutaten wurden zum Apfelgrundstoff in der Reihenfolge hinzugefügt:

Gramm

Mangopüree 210

Orangensaftkonzentrat 200

Weißer Essig 120

Zitronensaft 30

Tabascosauce 20

Ascorbinsäure 10
2. Zugabe von Frucht- und Gemüsestücken zur Grundsauce
Die folgenden Frucht- und Gemüsestücke wurden mit der Grundsauce vermischt, um die Fruchtsalsa zu erzeugen:

Gramm

Ananasstücke 600

Mangostücke 435

Honigmelonenstücke 300

Zwiebelstücke 280

Stücke von roter Paprika 100

Stücke von grüner Paprika 100
3. Wärmebehandlung der Fruchtsalsa
Die Fruchtsalsa wurde auf 95°C erwärmt und heiß in Gläser gefüllt. Die Gläser wurden 3 Minuten lang umgedreht, um die Verschlusskappen zu sterilisieren. Die Gläser wurden in kaltes Wasser (ca. 15°C) getaucht, um die Salsa auf etwa 35°C abzukühlen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mehrfunktionellen Mehrzweck-Apfelgrundstoffs umfassend: (a) Waschen und Desinfizieren von Äpfeln, um einen Restgehalt an Mikroorganismen zu inaktivieren; (b) Schneiden der Äpfel in Stücke geeigneter Größe; (c) Bedampfen der Apfelstücke, um Enzyme zu deaktivieren, die Protoplasten zu gelatinisieren, das interzelluläre Protopektin abzubauen und Mikroorganismen zu inaktivieren; (d) Aufweichen und Sieben der bedampften Apfelstücke, um eine Hackmasse herzustellen und unerwünschte Schalen- und Kernteilbestandteile zu beseitigen; (e) Zerkleinern der Apfelhackmasse, um einen Brei mit überwiegend intakten einzelnen Zellen zu bilden; (f) Homogenisieren eines Teils des Breis, um die intakten einzelnen Zellen zur Erzeugung protoplasmischer Mikropartikel, löslich gemachten Pektins und größenspezifischer Zellwandfragmente aufzubrechen; und (g) Hinzufügen von 5 bis 80 Gew.-% des Breis zum Bruchzellenhomogenat des Schritts (f), um den mehrfunktionellen Mehrzweck-Apfelgrundstoff zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewaschenen und desinfizierten Apfelstücke bei einer Temperatur zwischen 100 und 110°C bedampft werden, um die Protoplasten zu gelatinisieren, die Enzyme zu inaktivieren und das Protopektin in der Mittellamelle in wasserlösliches Pektin zu wandeln.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gedämpften Apfelstücke in einem Stofflöser/Finisher Stoßeinwirkungen ausgesetzt werden, um eine Apfelhackmasse herzustellen mit zellulären Aggregaten und ohne Kernteil-, Kerne- und Schalenbestandteile, die als Abfall entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Apfelhackmasse durch einen Zerkleinerer mit speziellen Sieben geleitet wird, um mittels Trennen der aggregierten Zellen bei der mechanischen Stoßeinwirkung einen Apfelbrei herzustellen, bei dem die intakten einzelnen Zellen überwiegen,
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Apfelbrei einer Homogenisierung bei einem Druck zwischen 6895 und 34474 kN/m² (1000 bis 5000 psig) ausgesetzt wird, um das Brechen der intakten, einzelnen Zellen zu bewirken, um eine dünnflüssige Masse mit protoplasmischen Mikropartikeln, größenspezifischen Zellwandbestandteilen und löslich gemachtem Pektin zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der homogenisierten dünnflüssigen Masse eine abgemessene Menge an Apfelbrei (5 bis 80 Gew-%) beigefügt wird, um Kremigkeit, Viskositätserhöhung, Opazität und Apfelbeständigkeit zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gummi-Stabilisatoren beigefügt werden, um die Viskosität des Apfelgrundstoffs zu erhöhen, um die Beständigkeit zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brei Stabilisatoren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pektin und Guarkernmehl beigefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Apfelgrundstoff Ascorbinsäure beigemengt wird, um den Vitamin-C-Gehalt zu erhöhen und die Polyphenol-Verbindungen in einem reduzierten Zustand zu halten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 15 bis 50 Gew-% des Breis dem Bruchzellenhomogenat von Schritt (f) beigemengt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Finisher/Stofflöser eine Sieböffnung von 0,05 bis 0,13 Zoll (1,5 bis 3,35 mm) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerkleinerer Sieböffnungen mit einer Größe zwischen 0,033 und 0,093 Zoll (0,85 und 2,36 mm) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierungsdruck zwischen 13790 und 24132 kN/m² (2000 und 3500 psig) beträgt.