Enzyme zur Herstellung von Saft aus Obst und Gemüse
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Novozymes - Enzymprodukte für die Saftherstellung aus Obst und Gemüse Frühjahrstagung der BeuthHochschule Berlin am 16. Mai 2014 Albrecht Höhn Technischer Service Saft & Wein Novozymes Switzerland AG Allg. Informationen über Novozymes AGENDA Was sind Enzyme ? Enzymatische Anwendungen bei der Fruchtsaftherstellung Resultate, die mit unseren Enzymen erreicht werden können Einige grundsätzliche rechtliche Informationen zum Themenkreis Enzyme Allgemeine Infos über Novozymes Höchster Marktanteil von allen Anbietern industrieller Enzyme (47%) Globaler Enzymmarkt 2012: ~ 21 Mrd DKK und weiter steigend Novozymes Danisco DSM Others 21% 6% Captive 2013 Umsatz >1,5 Mrd Euro Durchschnittliches Wachstum, ca 8% jährlich 47% 0% 20% 40% 60% 16% 80% 10% 100% ~ 14% vom Umsatz wird in F&E investiert Mahr als 6.500 erteilte bzw. angemeldete Patente > 6.000 Angestellte an weltweit 15 Standorten Mehr als 700 Produkte werden in 130 Ländern in 30 verschiedenen Industrien eingesetzt BioBusiness Enzyme Business Household Care Food & Beverages Bioenergy Feed & other Tech. Microorganisms Biopharmaceutical ingredients 3 Wissenswertes über Enzyme Enzyme sind keine lebenden Mikroorganismen, sondern Proteine und wirken als Katalysatoren Enzyme sind Biokatalysatoren, welche nachdem sie ihre Wirkung entfaltet haben, entfernt oder inaktiviert werden Enzyme müssen strengen mikrobiologischen und anderen Schadstoffspezifikationen, gemäss internationalen Standards entsprechen: WHO, JECFA, FCC, etc. Mikroorganismen, die für die Herstellung von Lebensmittel-Enzymen eingesetzt werden, müssen generell „GRAS“ sein (=generally recognized as safe) Was sind Enzyme ? Enzyme sind: Komplexe Proteinmoleküle, die als Biokatalysatoren agieren, um Reaktionen zu steuern Sehr substratspezifisch (Amylasen bauen Stärke ab, Pektinasen bauen Pektin ab, Proteasen…..) Biologisch komplett abbaubar (da Enzyme selbst Proteine sind) Ersetzen zunehmend chemische Stoffe in der industriellen Verarbeitung Arbeiten grundsätzlich unter milden Bedingungen und helfen, den Verbrauch von natürlichen Resourcen zu vermindern Hauptanwendungsbereiche unserer Enzyme für die Getränkeindustrie Brauerei .. Saft. Verbesserungen in der Verarbeitung und bei der Verwertung der Rohstoffe Höhere Ausbeute und verbesserte Prozesstechnik Neue Biersorten Stabile Säfte und Konzentrate Farbkräftige Buntsäfte Spirituosen . Gesteigerte Vergärung der eingesetzten Rohstoffe Wein .. ▪Verbesserungen bez. Verarbeitung und Weinqualität Warum werden Enzyme bei der Saftherstellung eingesetzt ? Früchte enthalten hochmolekulare Stoffe (Proteine, Kohlenhydrate), welche den Saftablauf und die Klärung/Stabilität be- bzw. verhindern Stärke Pektine Hemicellulosen Cellulose Proteine Ein Abbau der genannten Substanzen ist nur enzymatisch möglich ! Proteine/Gerbstoffe usw. werden auch ausgefällt (mit Bentonit, Gelatine etc.) - aber nicht abgebaut Generelles Kernobst-Verarbeitungsschema Äpfel/Birnen Option für trüben Apfelsaft: Zugabe von Ascorbinsäure 500 – 700 g/to Option: Tresterextraktion mit Pectinex Ultra AFP Trester Enzymdosierung in die Mühle Mühle Enzym in die Maische 40-80 ml/t Pectinex YieldMash Extra oder 50-120 ml/t Pectinex Ultra MASH Maischestandzeit Haltezeit: > 30 min.,15-30 °C, kein Umrühren erforderlich Saftgewinnung Presse oder Dekanter Saft mit ca. 12 ° Bx Saft mit ca. 12 ° Bx Pasteurisation Aromagewinnung Zentrifuge Enzymatischer Stärke- und Pektinabbau Konzentrierung Schönung und Filtration Konzentrierung 04/2014 Trübes Saftkonzentrat mit 45-65 °Bx Lagerung bei < 4 °C Klares Saftkonzentrat mit 70-72 °Bx Lagerung bei < 4°C 20-40 ml/1000 L Pectinex XXL oder 30-50 ml/1000 L Pectinex Ultra Clear 20-60 ml/1000 L Amylase AG 300L oder Amylase AG XXL Einsatz von Enzymen zum Pektinabbau Multikomponentensysteme: Fruchtverfestigung e.g. Verflüssigung Depektinisierung Pectin methyl esterase Pectin lyase Fruchtmaische Polygalacturonase Fruchtmazeration Enzymeinatz bei der Fruchtsaftherstellung (1): Apfelmaischebehandlung – Bedingungen und Ziele Hohe Saftausbeuten und trockene Trester Optimale Nutzung der Verarbeitungskapazität Gezielter Abbau der löslichen Pektine zur Reduzierung der Saftviskosität Problemlose Weiterverarbeitung der Säfte, z.B. hohe Fluxraten bei der Filtration Verbesserung der Saftausbeuten Äpfel mit 12 °Brix Keine enz. Maischebehandlung: 8 kg Äpfel für 1 kg Konzentrat 72 °Bx Ausbeute < 75–85% w/w < 5 t/hr Kapazität 1-stufige enz. Maischebehandlung: 7 kg Äpfel für 1 kg Konzentrat 72 °Bx Ausbeute 85–89% > 7 t/hr Kapazität 1. + 2. Maischebehandlung: 6–6.5 kg Äpfel für 1 kg Konzentrat 72 °Bx Ausbeute > 90% > 7–10 t/hr Kapazität Bsp: statt 25,000 to Trester nur ca 5,000 to bei 100,000 to Äpfel Enzymatische Maischebehandlung Kein Umrühren erforderlich! Enzym mit Wasser ansetzen 1:10 Zur Presse od. Dekanter Pectinex® Yield MashExtra 40 - 80 ml/to Äpfel oder Pectinex Ultra Mash 50 - 120 ml/to Äpfel Maischetemperatur: 15° - 30°C, Haltezeit: 30 - 60 min Produktion von klaren und stabilen Säften und Konzentraten - MaischeEnzyme Pectinex Pectinex Amylase Pectinex YieldMash Extra XXL AG XXL UF Saftenzyme Fluxenzyme 13 2. Maische-Enz. gemäss AFPTechnologie Kondensat 80°C 1:1 200-250 ml/t Pectinex Ultra AFP Aroma Saft Kondensat Bucher HPX 5005i Bandpresse Dekanter Varianten der Maischeenzymierung von Äpfeln… Kein Enzym 1st Maischeenz. 2te Maischeenz. AFP Maische rühren ? Nein Nein Nein Ja Presskapazität to/h <5 >7 <7 > 7-10 h Saftausbeute < 80-85 88-92% 92-94% >95% kg Äpfel mit 12 Bx für 1 kg ASK mit 70 Bx 8.0 7.0 6.5-6.8 5.8-6.2 Saftqualität OK OK OK OK* wenn Verschnitt Investition - Maischetank Maischetank Maischetank mit Rührwerk NZ TS Service - - - Ja (%) Enzymeinsatz bei der Fruchtsaftherstellung (2): Apfelsaft-Depektinisierung / Bedingungen und Ziele Kompletter Abbau aller Pektinstoffe und hemicellulytischer Substanzen Ausreichend hoher Gehalt an enzymatischen Seitenaktivitäten um auch Pektinseitenketten anzugreifen Alkoholtest negativ (!) Vermeidung von Arabantrübungen im Konzentrat Optimale Vorbehandlung der Säfte für alle nachfolgenden Klärungs- und Filtrationsschritte Zugabe von Enzymen zur Saftbehandlung Temperatur: max. 55° (Heissklärung) oder Kellertemperatur (Kaltklärung) Beispiele: 20 – 30 ml Pectinex XXL/1000 L Saft plus 20 – 30 ml Amylase AG XXL/1000 L Saft durch Mannloch eindosieren, wenn sich ca. 200 L Saft im Tank befinden, Mannloch schliessen und Tank weiter auffüllen Pektin/Alkoholtest im Saft Saft, Ethanol / 1 : 1 Test positiv = viel Pektin positiv Spuren Negativ = kein Pektin Enzymeinsatz bei der Fruchtsaftherstellung (3): Beeren / farbige Früchte – Bedingungen und Ziele Abbau der Pektine, um Pressbarkeit zu ermöglichen oder zu verbessern Bessere Extraktion von Farbe (Polyphenole/Anthocyane) Erhöhte Farbstabilität Klare und stabile Säfte und Konzentrate – kein NTU-Anstieg Enzyme: Pectinex® Ultra Color und Pectinex® BE XXL Beerenfrüchte / Zusammensetzung Enzymatic action Cuticula: Wachse, Fettsäuren Epidermis Dicke Zellwände Enthält Tannine und Anthocyane Schwieriger enz. Aufschluss Fruchtfleischzellen Dünnere Zellwände Enthalten Zucker, Säuren … Leichter enz. Aufschluss Kerne Geschützt durch Cuticula Enthalten Tannine Kein enz. Aufschluss 21 Spezielle Anwendungen Beispiel: Pectin-Methylesterase Pektin-Methyl-Esterase (PME) Pectine esterase O OH OH O OH O O O OH OH OH OH COOCH3 COOH O O O O COOCH3 COOCH3 COOCH3 O O OH OH OH Pectine esterase O OH OH • • • • OH O OH OH O O O OH COOH COOH O O O O COOH COOH COOH OH O OH Enzymgruppe der Carbohydrat-Esterasen Greift Carboxylgruppen im Pektinmolekül an Fungale PME (aus Mikropilzen): pH optimum 4,5 Pflanzliche PME: pH optimum > 7 O OH OH Einfluss der Pektinmethylesterase auf die Festigkeit von Früchten Pektinmethylesterase ermöglicht Bildung einer festeren Struktur zwischen CalciumIonen und dem Pektinmolekül Frucht wird verfestigt Enzyme können für eine Vielzahl von Gemüse-basierten Säften und Purees eingesetzt werden Ausbeuteerhöhung in der Saftproduktion am Beispiel Sellerie und Karotten Natürlicher Süsstoff aus dem Saft von Süsskartoffel Farbextraktion für natürliche farbstoffe aus bzw. färbende Lebensmittel Schw. Karotten und Rote Beete Gemüsesäfte am Beispiel Karotten / Verarbeitungsbedingungen Höherer pH-Wert im Vergleich zu Obst Ansäuern sinnvoll, aber nicht immer erwünscht (Geschmack) Mikrobielle Belastung höher im Fall von Wurzelgemüsen Pektinasen UND Cellulasen sind erlaubt und erforderlich Nicht nur Saftmenge ist wichtig, sondern auch Farbausbeute, insbesondere bei schwarzen Karotten Rechtliche Aspekte Fakten zu Enzymen / Zulassung / GMO Enzyme für die Fruchtsaftverarbeitung sind fast ausschliesslich Prozesshilfsstoffe und müssen daher nicht deklariert werden Nur Pektinasen, Amylasen und Proteasen sind in der EU erlaubt, gemäss Fruchtsaft-Direktive 12/2012, ersetzt 112/2001 Aufgrund der EU Direktive 98/81 gibt es keine Einschränkung, ob ein Enzympräparat mit einem traditionellen Mikroorganismus oder mit Hilfe moderner Gen-Technologie hergestellt wurde Mit den Verordnungen 1331/2008 und 1232/2008 wird es EU-weit einheitliche Regeln für die Bewertung, Zulassung und Überwachung von Lebensmittelenzymen geben (FIAP). Novozymes ist stolz, unseren Kunden die Wahl des Enzymproduktes zu überlassen, da wir eine sogenannte duale Produktpalette anbieten können (aus konventionellen MOs und aus selbstklonierten MOs hergestellt) Novozymes bietet volle Transparenz ! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! kontakt: [email protected] www.novozymes.com
