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PLG (Subject) / Ablauf der Früchteverarbeitung (Lesson)
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- Früchtverarbeitung Überblick Reinigung -> Entstielen/Entrappen -> Sortierung -> Entsteinen -> Schälen -> Schneiden (-> Konservierung) -> Mahlen/ Maischen (-> Vergährung, -> Saftgewinnung) a) Pressung b) Dekantierung c) Separation -> Feinstvermahlung (-> Muse)
- Herausforderung bei Reinigung der Rohware 1.) Umweltkntaminanten entfernen --- Erde, Staub (Träger von MOs, Shwermetallen -> Pb, Cd), Ruß, Blätter, Steine --- Pflanzenschutzmittel (oft hydrophobe Stoffe) 2.) Biokontaminanten --- Insekten, Schnecken --- MOs (Schimmelpilze, Bakterien, Hefen) --- Fäkalien !! Qualität bekonnt bei Rohware -> je unbelasteter, desto geringerer Arbeitsaufwand
- Trockenreinigung - Rüttelsiebe (oft in Erntemaschinen intergriert) - Bürststationen (nur bei fester Schale) - Sichtung (mit Luftstrom/Wind) -> sehr schonenende Reinigung
- Nassreinigung - Sinnerscher Kreis: Mechanik, Zeit, Temperatur, Chemie - Def.: Waschen: ablösen und abtransport von Schmutz Unterschiede je nach Fruchtart: a) unempfindlich: Kernobst, Steinobst b) empfindlich: Beerenobst (Traube, Tomate)
- Anlagen Nassreinigung - Bürstenwaschanlage - Gebläsewaschanlage - Schwemmkanäle - Trommelwaschanlage Entscheidungskriterien: - Qualitätserhaltung - Abwasserentsorgung, Kosten - Betriebskosten (Energiekosten, H2O - Verbrauch, Chemikalien) - Investitionskosten - Lohnkosten - NEU: Klimaneutralität
- Herausforderungen Sortiertechniken 1.) Vermeidung von Berschädigungen 2.) Erkennen und Ausschleusen nach definierten Kriterien --- Obst, Gmüse mit Beschädigung (Stoß, Druck) und Tierfraß --- Vefärbung entsprechend fruchttypischer Erwartungshaltung des Konsumenten --- Größe, Gewicht (sowohl bei Industrie- und Tafelobst) Unterteilung in Handelsklassen: H I: in fast jedem Laden H II: Bioläden (selten) H III: nicht Läden, aber Brennereien
- Sortierart: Negativ- Auslese Entfernung von: - Fremdprodukten, - mit Fehlfarben - Beschädigten --- manuell auf Bändern --- Scannertechnik (EBV in der Au-Technik)
- Sortierart: Positivauslese Nach: - Form - Farbe (-> Unterteilung in Farbklassen) - Größe (längliche Größensortierung -> Rollensortierer, Sortierturm) - Gewicht (wiegen mit elektr. Waagen -> Gewichtsklassen) - Dichte (Salzbäder mit unterschiedlicher Konzentration)
- Technische Sortiervorrichtungen - Trommelsortierer (runde Früchte) - Rollensortierer (längliche Früchte -> von klein nach groß) - Turmsortierer (groß nach klein)
- Entstielen z.B. Kirschen - paarweise gegeläufig rotiernde Walzen - Gummiüberzug (Haftkräfte ↑) - Zusammengefasst auf Walzenrost - Stiele, Blätter, Kämme werden erfasst, abgezogen und durch Spalt entfernt
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- Entsteinen z.B. Entsteinen von Kirschen a) Erhaltung der Fruchform --- Kirschkerne werden ausgestanzt u. abgeführt --- Kerne dürfen nicht zerstört werden (Cyan, Splitter) b) Zerstörung der Fruchstruktur (Konfitüre, Maische,...) --- Ziel: wenig anhaftendes Fruchtfleisch an den Steinen -> Verluste! --- Passiersieb + Schlegel (s. Bild)
- mechanisches Schälen von Früchten a) Reiben --- Rotation des Werkzeugs mit harter Beschichtung -> Rollen, reiben, Trommeln --- kontinuierliche Ausführung --- NT: Beschichtungsflächen erfordern hohen Reinigungsauswand, da raue Oberfläche Herausforderung: komplette Entfernung der Schale (z.B. Vertiefung bei Kartoffeln) b) Schälen mit Messern --- Frucht oder Messer rotiert --- NT: Vereinzelung der Früchte notwendig Herausforderung: Schalenreste mglst. gering
- chemisches Schälen NaOH - Lsg: 0,5% < c < 2% bei 60 °C < T < 90 °C --- pH ↑: Denat der Proteine, Polarität ↑, H2O - Löslichkeit ↑ -> Abspülen der Schale mit Frischwasser -> durch Lauge verseifen die Lipide -> H2O löslich Herausforderung: Abwasser, Lauge ist vollständig von der Frucht zu entfernen
- thermisches Schälen Dampfschälen: 10 bar < p < 15 bar, 10s < t < 30s 1.) Aufgabe von Dampf -> Koagulation der Proteine 2.) Druckentlastung -> Ablösen der Schale
- Schneiden: Formgebunden Ziel: Definierte Stückigkeit Formziele: --- Streifen --- Scheiben --- Ringe --- Würfel technisches Prinzip: Vereinzeln -> Zuführung -> Anpressen -> fraktionierte Zerkleinerung -> Aussclausen unperfekter Formen
- Maischen Faktoren der Zerkleinerung: a) Korngröße Bsp. 5 mm < Apfel < 8mm -> Bandpressung Bsp. 3 mm < Apfel < 5 mm -> Dekantieren -> Auswirkung auf Art der Trennung von fest nach flüssig -> Auswirkung auf Trub (Naturtrüb, Klarsaft) b) Dekompartimentierung der Zellbestandteile - Enzyme in Kontakt mit Substrat: Bräunungsreaktionen, Spaltung von Glykosiden) - Oxidationsvorgänge ---> Herausforderungen schnelle Verarbeitung, Anwendung von T, H3O+ , OH- , Chemie zur Verhinderung unerwünschter Reaktionen c) MO in Kontakt mit Nahrungsquellen -> Verderbnisreaktion: ΔT, H3O+ , OH-
- Grobvermahlung bei Mühlen Mühlen: Hammermühle, Rätzmühle Kriterium: Korngrößenverteilung -> Gaußsche Glockenkurve ---> Grobanteil und Feinstanteil sollte niedrig sein
- Feinvermahlung bei Mühlen a) Rotor-/ Stator-Prinzip: Komplettsäften, Marinaden (Gewürze) b) eingebundene Feinvermahlung --- Lochscheibenmühle LSM --- Zahnkolloidmühle ZKM --- Kornrundscheibenmühle KSM --- Kugelmühle KM
- Lochscheibenmühle Rotierender Messerbalken erzeugt Schneid- und Prallkräfte stückige Güter ----------> Verpulpung, Vermusung d ~ 100 mm -----LSM---> 0,5 mm < d < 5 mm
- Zahnkolloidmühle ZKM - Nassvermahlung zur Suspension - Frucht- und Gemüsesäfte - Fleisch- und Fischpastete 0,5mm < d < 5 mm --- ZKM ---> 100 μm < d < 500 μm
- Kornrundscheibenmühle KSM - Nasspasten, Kakao - Make up, Cremes - Nassvermahlung flüssiger u. pastöser Güter - Rotorelement, das direkt gegen festen Stator srbeitet - Beschichtung: "Korund" 100 μm < d < 500 μm ---ZKM---> 40 μm < d < 150 μm
- Kugelmühle - Schokoladenglasuren - engste Kornverteilung - hohe Reproduzierbarkeit - sehr hoher Energieeintrag - Effekt: Kugeln reiben aneinander -> insg. sehr Hohe Oberfläche ≤ 100 nm
- Pressung - Schlüsselpostition für Wirtschaftlichkeit bei Saftgewinnung Technologien: --- Filterpressen (Chargenbetrieb) --- Bandpressen (Kontibetrieb) --- Horizontalpressen (VT: flexibles Pressergebnis im Chargenbetrieb)
- Bandpresse 1.) Effekt: Abstand der Bänder wird geringer -> gute Pressung 2.) Effekt: über altruierende Dehnung und Stauchung der Maische werden immer wieder neue Saftkanäle induziert -> gute Entsaftung der Maische
- Horizontalpressen - Druckluft: chargenweise Parameter: Druckzyklen, Maximaldruck, Druckhaltezeit, Anzahl der Rotation, Phasenweiderholung, ges. Presszeit -> variabel: Möglichkeit er Optimierung hinsichtlich des gewünschten Ergebnisses
- Dekantieren, Separieren Ziel: Entfernung sehr kleiner Teileaus einer Phase durch Nutzung der Fliehkraft Dekanter Trenngrenze bis 70 - 100 μm bei Umdrehung von 1000 - 3000 U/min Separator ~ Trenngrenze bis 0,5 μm