DE3229345A1

DE3229345A1 - Herstellung eines rote bete-saftkonzentrats mit besserer geschmacksneutralitaet und haltbarkeit

Info

Publication number: DE3229345A1
Application number: DE19823229345
Authority: DE
Inventors: Norbert 8501 Burgthann Behr; Gerd Dr. 4006 Erkrath Göbel; Hans Dr. 5657 Haan Pfeiffer
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1982-08-06
Filing date: 1982-08-06
Publication date: 1984-02-09
Also published as: IT8322422A0

Description

WHerstellung eines Rote Bete-Saftkonzentrats mit
besserer Geschmacksneutralität und Haltbarkeit" Rote Bete-Saft, beziehungsweise dessen Konzentrate werden als natürliches Anfärbemittel für zahlreiche Produkte der Nahrungsmittelindustrie verwendet. Die tiefrote Farbe eignet sich wegen ihrer pH-Stabilität vorwiegend für solche Produkte, deren pH-Wert im schwach sauren beziehungsweise neutralen Bereich liegt, wie Sauermilchprodukte, Speiseeis oder Belegkirschen.
Rote Bete-Saft beziehungsweise das Konzentrat gilt als färbendes Lebensmittel und unterliegt somit nicht den Deklarationsvorschriften für synthetische oder isolierte natürliche Farbstoffe.
Nachteilig wirkt sich jedoch für die meisten Anwendungsgebiete der typische Rübengeruch und die geringe Haltbarkeit aus, die auf den hohen Zuckergehalt des Rote-Bete-Saftes zurückzuführen ist. Letzteres wird in der Regel damit verbessert, daß man den frisch gewonnenen Saft beziehungsweise Extrakt einer Hefe-Fermentation unterzieht, wodurch der Zucker in Alkohol und C02 umgewandelt wird. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel beschrieben in der DE-OS 25 45 975. Dieses Patent beansprucht die Fermentierung des Zuckers und löslichen Proteins mit Candida utilis bei 30 0C. Ein ähnliches Verfahren ist auch beschrieben in der FR-PS 23 99 467 für die Fermentierung von Futterrübensaft.
Durch diese Maßnahme wird zwar eine Anreicherung des Farbstoffs im anschließend hergestellten Konzentrat erzielt, die lange Fermentationszeit - je nach Zuckergehalt des Saftes, 8 - 16 Stunden - bei 30 OC bedeutet jedoch bereits eine Beeinträchtigung der Farbqualität.
Zum anderen wird durch die Hefe die Geruchsnote zusätzlich negativ beeinflußt. Zwar kann über zusätzliche Verfahrensschritte eine weitere Reinigung erfolgen.
Zum Beispiel wird in obengenannter DE-OS 25 45 975 eine Sephadex-Chromatografie nachgeschaltet. In der japanischen Patentanmeldung 78/142239 wird Betenrot durch Chrornatografie an einem synthetischen Polymer gewonnen. Solche Maßnahmen sind jedoch im Produktionsmaßstab sehr kostenintensiv.
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Aufkonzentrierung wäßriger Lösungen ist die Molekularfiltration, die für niedermolekulare Verbindungen und Ionen auch Umkehrosmose genannt wird. Dieses Verfahren kann jedoch wegen des eforderlichen hohen Drucks von 20 - 150 bar und der niedrigen Filtrationsrate nur selten wirtschaftlich eingesetzt werden. Hinzu kommt, daß wegen der spezifischen Poren-Beschaffenheit der Filter eine Trennung zwischen verschiedenen niedermolekularen Stoffen nicht oder nur unvollkommen möglich ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines haltbaren und geruchsfeien Rote Bete-Konzentrats, dessen Zucker- und Nitratgehalte gegenüber dem Betaningehalt deutlich vermindert sind, dadurch gekennzeichnet, daß in üblicher Weise gewonnene Rote-Bete-Säfte an handelsüblichen Ultrafiltrationsmoldulen mit Membranen mit na$aellen Trenngrenzen zwischen Mol-Gewicht 1000 uncl 6000 und Temperaturen zwischen 1 und 25 OC bei Drücken zwischen 1 und 20 bar, vorzugsweise zwischen 4 und 10 bar ultrafiltriert werden.
Das Verfahren der Ultrafiltration ist an sich bekannt und wird zum Beispiel zur Reinigung und Aufkonzentrierung hochmolekularer beziehungsweise kolloiddisperser Stoffe angewendet. Es ist jedoch überraschend, daß dieses Verfahren unter den angegebenen Voraussetzungen auch zur Aufkonzentrierung des Farbstoffs von Rote Bete-Saft eingesetzt werden kann, wobei neben Wasser auch andere niedermolekulare gelöste Stoffe, wie Geruchsstoffe, Zucker und Nitrat abgetrennt werden. Dieser Befund ist insofern überraschend, als die Hauptkomponente der Farbstoffe des Rote Bete-Saftes, das Betanin, mit MG = 548 ebenfalls zu den eher niedermolekularen Verbindungen zählt.
Die Farbstoffe der Roten Bete, beta vulgaris, gehören zur Gruppe der Betalaine. Eine umfassende Darstellung des Vorkommens, der Chemie, der Isolierung und der Biogenese der Betalaine wurde von T.J. Mabry verfaßt in "Secondary Plant Products", Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 1980, S. 513 - 533.
Die Betalaine der Rote Bete enthalten ein rotes Pigment, das Betanin und gelbe Pigmente, Vulgaxanthin I und II.
Das Betanin ist Hauptbestandteil und in erster Linie für die rote Farbe verantwortlich.
Die Feststellung des Gehaltes an Farbstoff im Rote Bete-Saft erfolgt zweckmäßigerweise über eine Absorptionsmessung mit einem Spektralphotometer bei der für den jeweiligen Farbstoff charakteristischen Wellenlänge.
Betanin zeigt ein zwischen pH 4,0 und 7,0 weitgehend konstantes Absorptionsmaximum bei 537 nm. Die spezifi- sche Absorption einer 1 Eigen Lösung beträgt 1 = 1120.
1 cm Aufgrund dieser Messungen ergeben sich in frisch gepreßtem Rote Bete-Saft Betanin-Gehalte von 50 bis 200 mg/100 ml.
Der zur Ultrafiltration vorgesehene Saft wird wie üblich nach Blanchieren und Zerkleinern der Knollen durch Auspressen oder durch Extraktion gewonnen. Zur Erniedrigung der Viskosität des Saftes kann auch vorteilhaft eine Behandlung des zerkleinerten materials mit Pektinasen durchgeführt werden.
Der Saft wird anschlieBend zur Denaturierung farbstoffabbauender Enzyme und zur Erhöhung der Haltbarkeit gegen mikrobiellen Verderb 3 Minuten bei 65 Opasteurisiert oder kurzzeiterhitzt. Anschließend wird vom Ungelösten abfiltriert und die Ultrafiltration durchgeführt.
Gebräuchliche Ultrafiltrationsanlagen arbeiten mit unters~hiedlichen Modultypen, beispielsweise Platten-, Rohr-, Spiral- und Mohlfasennodulen. In der Regel werden in solchen Ultrafiltrationsanlagen Drücke im Bereich von 1 bis 20 bar angewendet, wobei höhere Drücke eine höhere Permeationsrate bewirken. Ausschlaggebend für den maximal anwendbaren Druck ist jedoch in erster Linie die Druckfestigkeit der jeweils verwendeten Membran. Die Auswahl der Meinbrantype richtet sich nach dem jeweiligen Trennproblem, in erster Linie nach der Molekülgröße der gelösten Substanzen, sowie der chemischen Natur der Lösung. Für ein spezielles Trennproblem muß die hinsichtlich Selektivität, Retentionsvermögen und Permeationsrate optimale Membrantype durch Versuche ermittelt werden.
Für das erfindungsge.)ße Verfahren eignen sich alle gebrauchlichen Ultrafiltrationsmodule. Die nominelle Trenngrenzen der verwendeten "membranen müssen zwischen Molgewicht 1000 und 10000 liegen, zweckmäßigerweise bei Molgewicht 1000 - 6000. Die Trenngrenze der Membran ist jedoch nicht alleine maßgebend für die Trennleistung.
Weitere maßgebliche Einflußfaktoren sind die chemische Natur des Membranmaterials, die physikalische Struktur der Poren, sowie die Fließcharakteristik der Lösung über der Membran im gegebenen Modul. Wichtig für das Verfahren im Sinne der Anmeldung ist, daß die Ultrafiltration zwischen 1 ° und 25 OC durchgeführt wird.
Der Rote Bete-Saft kann in bekannter Weise mit Ascorbinsäure oder Ascorbat und EDTA vor beziehungsweise nach der Ultrafiltration stabilisiert werden.
Nach der Ultrafiltration sind im Retentat (= Konzentrat) der Zucker- und Nitratgehalt gegenüber dem Betenfarbstoff bereits um das 5 - 10fach vermindert, beziehungsweise der Farbstoff gegenüber dem Ausgangs saft bereits um den Faktor 5 bis 10 aufkonzentriert.
Dieser vorkonzentrierte Saft kann zwecks Haltbarmachung und Verbesserung der Handhabbarkeit nach üblichen Verfahren, zum Beispiel durch Dünnschichtverdampfung, Vakuumbandtrocknung oder Sprühtrocknung zu einem Flüssigkonzentrat mit 65 - 70 % Trockenmasse, beziehungsweise zu einem Farbpulver weiter aufkonzentriert werden.
Beispiele Beispiel 1 15 kg Rote Bete werden kurz blanchiert, in einem Kutter zerkleinert und auf einer Tankpresse entsaftet.
Der gewonnene Saft hat eine rot-violette Farbe mit einer Absorption von E0,5 % = 0,62 bei 537 nm und einem 1 cm weiteren Maxima bei 480 nm. Hieraus errechnet sich ein Betaningehalt von 110 mag/100 ml.
Der Gesamtzuckergehet beträgt 6,8 %, der Nitratgehalt 0,15 % und der Trockenmassegehalt 9,5 %. Der Saft hat einen typischen Rübengeruch. Der Saft wird mit 0,2 % Ascorbinsäure versetzt, über einen Röhrenerhitzer 3 Minuten auf 65 °C erhitzt, rasch abgekühlt und über einen Plattenfilter filtriert.
knschlleßend wird auf einem Ultrafiltrationsmodul der Firma DDS De Danske Sukkerfabrikker) mit einer Membran 2 fläche von 0,35 in und der Membrantype GR81 P, nominelle Trenngrenze 6000t die Ultrafiltration durchgeführt.
Die Lösung wird mit einer Geschwindigkeit von 5 1/min umgepumpt. Der Eintrittsdruck beträgt 8 bar. Die Lösung wird bei einer Temperatur von 5 °C gehalten. Nach 5 Stunden ist die Ausgangslösung auf 12 % des Ausgangsolumens eingeengt. Für Farbstoff, Zucker- und Nitratgehalt werden folgende Werte gemessen: E0,1 % 1 cm = 0,86 Farbabsorption bei 537 nm nin E1 Betanin 760 mg/100 ml Gesamtzucker 6,3 % Nitrat 0,12 % Trockenmasse 15 % Die Farbintensität ist um den Faktor 7 erhöht. Die Farbausbeute im Konzentrat beträgt 83 %.
Diese vorkonzentrierte Farblösung ist praktisch geruchsfrei.
Der ultrafiltrierte Saft wird anschließend auf einem Dünnschichtverdampfer auf einen Trockenmassegehalt von 70 % aufkonzentriert. Der Betaningehalt dieses Konzentrats beträgt 3,5 %, Zuckergehalt / g Betanin 8,4 g Nitratgehalt / g Betanin 0,16 g Ein ohne Ultrafiltration hergestelltes Rote Bete-Konzentrat mit 70 % Trockenmasse enthält nur 0,81 % Betanin Der Zuckergehalt / g Betanin beträgt 61,8 g, der Nitratgehalt / g Betanin beträgt 1,1 g.
Außerdem besitzt dieses Produkt einen intensiven Geruch nach Rübensirup.
Beispiel 2 Ein gemäß Beispiel 1 hergestellter Rote Bete-Saft wird mit 0,2 % Ascorbinsäure versetzt und 1 Stunde bei 30 OC mit 0,05 0/ovo Pektinase vom Typ Ultrazym 100 behandelt.
Anschließend wird im Röhrenreaktor pasteurisiert.
Der Gehalt an Betanin beträgt 85 mg/100 ml, der Gesamtzuckergehalt 5,4 %, der Nitratgehalt 0,21 % und der Trockenmassegehalt 10,1 %.
Der Saft wird mit einem Druck von 4 bar in einer Ultrafiltrationszelle vom Typ Amicon über eine Membran vom Typ UM2, nominelle Trenngrenze 1000, bei 25 OC filtriert. Nach 20 Stunden sind 82 % des Saftes abfiltriert. Das Retentat enthält 96 % des Betanins, was einer Anreicherung um den Faktor 5,3 entspricht = 450 mg Betanin / 100 g.
Der Zuckergehalt beträgt demgegenüber 5,8 %, der Nitratgehalt 0,20 8, die Trockenmasse 16,5 %.
Nach Aufkonzentrierung auf 70 % Trockenmasse erhält man ein Farbkonzentrat mit 1,85 % Betanin und einem Zuckergehalt / g Betanin von 13,3 g und einem Nitratgehalt von 0,45 g. Das Konzentrat ist praktisch geruchsfrei.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung eines haltbaren und geruchsfreien Rote Bete-Konzentrats, dessen Zucker- und Nitratgehalte gegenüber dem Betaningehalt deutlich vermindert sind, dadurch gekennzeichnet, daß in üblicher Weise gewonnene Rote Bete-Säfte an handelsüblichen Ultraflltrationsmodulen mit Membranen mit nominellen Trenngrenzen zwischen Mol-Gewicht 1000 und 6000 und Temperaturen zwischen 1 und 25 OC bei Drücken zwischen 1 und 20 bar, vorzugsweise zwischen 4 und 10 bar ultrafiltriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Viskosität des Saftes durch eine vorgeschaltete Behandlung mittels Pektinase vermindert.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die durch Ultrafiltration gewonnenen Konzentrate durch Vakuumverdampfung auf eine für die Lagerfähigkeit notwendige Konzentration von 65 - 70 % Trockenmasse aufkonzentriert.