Erdélyi Mihály:
A céklafeldolgozás egyes technológiai lépéseinek kritikai vizsgálata a betaninkihozatal tükrében
Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem, 1994

A kísérletekre egyrészt a Sprenger Intézetben, másrészt az Agrártudományi Egyetemen (Wageningen, Hollandia) került sor ösztöndíj keretében. A munkaterv kialakítását a Sprenger Intézet adta lehetőségek és az Intézet kutatási tematikája határozták meg, melyben nagy hangsúlyt kapott az iparban újabban elterjedt feldolgozás-technológiai lépések (pl. gőzhámozás és enzimes elfolyósítás) kritikai vizsgálata. A mérésértékelés, a munka lezárása a KÉE Élelmiszeripari Kar Gyakorló üzemében történt.

A doktori cselekmény kísérletei három főbb részre tagolódtak:

1. a cékla hámozás egyes módozatainak hatása a betaninnyeredékre
2. laboratóriumi enzimes elfolyósítási kísérletek
3. félüzemi enzimes elfolyósítási kísérletek

• kontroll (hámozás nélkül)
• dörzshámozás korundbetétes hámozóval
• gőzhámozás
• gőzhámozás a leválasztott héj visszaadagolásával (melegítéskonroll)

A kísérlet tanúsága szerint a betaninnyeredék szempontjából nem volt szignifikáns differencia a gőzhámozás és a melegítés kontroll között valamint a dörzshámozás és a kezeletlen kontroll között, tehát a hámozás során bekövetkező betaninveszteség nem a külső, igen vékony héjréteg elvesztésének, hanem az alkalmazott hőnek a hatására megy végbe. A dörzshámozásnál a betaninveszteség mindössze 5 % míg gőzhámozásnál 35 % a kontrollhoz képest. Ugyanakkor a hámozási súlyveszteség a gőzhámozásnál csupán 3,7 % míg a dörzshámozás esetében 10 %.

A kísérletek eredményei rámutattak a sejtfeltárást követő azonnali hőkezelés fontosságára is, mivel a belső szöveti enzimrendszer inaktiválásának elmaradása esetén akár 50 %-os betaninveszteség is felléphet rövid idő alatt. A betaninveszteség szempontjából hasonló fontosságú ugyanakkor az enziminaktiválást követő gyors lehűtés is, mivel a hő hatására további betaninveszteség következik be.
 

2. A laboratóriumi enzimes elfolyósítási kísérletek eredményei:

Első lépésben megállapítást nyert, hogy az 1-2 mm-es rostdarabokat is tartalmazó céklazuzat enzimes elfolyósításból adódó konzisztenciaváltozásának folyamatos nyomonkövetésére több különféle eszköz és műszer összehasonlításában a Brabender Viszkográf alkalmazható a legjobb eredménnyel.

A laboratóriumi elfolyósítási kísérletekhez 8 különböző enzim (Phylasyme C, Phylasyme 10, Phylacell, Rohament K, Rohament PC, Rapidase C80, Rapidase RC600, Pectinex USPL) eltérő koncentrációi kerültek felhasználásra 4.0 illetve 5.0 pH értékeknél. Összesen 46 kezelésre került sor.

A kezelések hatására létrejövő állományváltozásokat a kezelések 10. és 60. perce közötti Brabender Egység (B.E.) változások mértékével fejeztük ki. Sor került négy különböző illesztési eljárás alkalmazására is (lineáris, polinom, inverz, exponenciális függvények illesztése). A diszkrét időpontokban leolvasott Brabender Egység értékekre legeredményesebben a transzformált exponenciális függvény volt illeszthető.

A laboratóriumi elfolyósítási kísérletek során megállapítást nyert, hogy az alkalmazott enzimek közül a NOVO Pectinex USPL mindkét pH értéknél és eltérő koncentrációkban is szignifikánsan jobb elfolyósító hatást eredményez, mint a többi enzimkészítmény.
 

3. A félüzemi elfolyósítási kísérletekhez külön e célra gyártott háromtartályos kísérleti enzimkezelő rendszer került alkalmazásra, mely tartályonként változtatható fordulatszámú vertikális keverővel és hőmérsékletszabályzással volt ellátva.

Az alkalmazott enzimek megegyeztek a laboratóriumi kísérletnél felhasználtakkal. A sejtfeltárás, konzisztencia korrekció (vízhozzáadás), szöveti enzim inaktiválás kapartfalú hőcserélőben, enzimes elfolyósítás és szalagprésen történő préselés lépéseit tartalmazó lényerési részt követően került sor a lé betanintartalmának meghatározására. A mért paraméterek a következők voltak:
 

• a pulp és a préselt lé refraktométeres vízoldható szárazanyagtartalma,
• a százalékos lékihozatal,
• a préslé extinkciója 475 és 535 nm-en (a betanintartalom meghatározásához).

A doktori dolgozat befejező része azt az 1990-ben Budapesten felépült, ipari, 6 tonna/óra kapacitású zöldségfeldolgozó üzemet ismerteti, mely kizárólag enzimatikus elfolyósításra alapozott lényerési technológiával rendelkezik és amely üzem hasznosításánál felhasználásra kerültek e doktori cselekmény tapasztalatai.
 

Tézisszerűen felsorolva röviden az alábbi megállapításokat és javaslatokat tehetjük a munka alapján:
 

1. A cékla hámozási eljárásai közül a gőzhámozás esetén nagyobb betaninveszteség adódik, mint dörzshámozásnál. Ugyanakkor a súlyveszteség szempontjából fordított a helyzet. Tehát ha a gazdaságosság az elsődleges szempont, akkor gőzhámozást célszerű alkalmazni, míg ha a minőség jobb megőrzésére törekszünk (természetes színezék gyártása), úgy a hagyományos dörzshámozás alkalmazása célszerűbb.
2. Megállapítást nyert, hogy a gőzhámozás során bekövetkező betaninveszteség nem a külső, igen vékony héjréteg elvesztésének, hanem az alkalmazott hőnek a hatására megy végbe.
3. A kísérletek eredményei rámutattak a cékla feldolgozása során bekövetkező sejtfeltárást követő azonnali hőkezelés, fontosságára. Ha az így feltáródott belső szöveti enzimrendszer inaktiválása elmarad, úgy akár 50%-os betaninveszteség is felléphet rövid idő alatt. Ennek ismeretében javasolható, hogy a cékla minőségi feldolgozásánál gyors melegítésre alkalmas berendezéseket (pl. kapart falú hőcserélő) építsenek be és semmiképp se alkalmazzák a hagyományos, hosszú ideig tartó vizes előfőzést előkészítő műveletként.
4. A betaninveszteség szempontjából hasonló fontosságú az eredeti enzimkészlet inaktiválását követő gyors lehűtés is, mivel a tartósan közölt hő hatására további betaninveszteség következik be. Ezért a lehűtéshez is lehetőleg kapart falú hőcserélő vagy más, gyors hűtésre alkalmas eszköz beépítése javallt. Ezen túl el kell kerülni minden további huzamos hőközlést, így pl. ha enzimes elfolyósításra kerül sor, akkor olyan enzim kiválasztása célszerű, mely alacsony hőmérsékleten is aktív, illetőleg emelt ( max 45 ° C ) hőmérsékleten igen rövid idő alatt kifejti hatását.
5. Az 1-2 mm-es rostdarabokat is tartalmazó céklazuzat enzimes elfolyósításból adódó konzisztencia-változásának folyamatos nyomonkövetésére több különféle eszköz és műszer összehasonlításában a Brabender Viszkográf bizonyult a leginkább alkalmazhatónak.
6. Az enzimes kezelések hatására létrejövő állományváltozások a kezelések 10. és 60. perce közötti Brabender Egység (B.E.) változások mértékével kifejezhetők, annak ellenére, hogy a Brabender Egység nem fizikai mértékegység. A folyamatosan rögzített állományváltozási görbék diszkrét időintervallumokban leolvasott értékeihez legjobb eredménnyel a módosított exponenciális függvény illeszthető:

7. A laboratóriumi elfolyósítási kísérletek során megállapítást nyert, hogy az alkalmazott enzimek közül a NOVO Pectinex USPL mindkét pH értéknél és eltérő koncentrációkban is szignifikánsan jobb elfolyósító hatást eredményez mint a többi alkalmazott enzimkészítmény, így ennek felhasználása javasolható.
8. A félüzemi elfolyósítási kísérleteknél megállapítást nyert, hogy a keverőtartályok meghajtó motorainak teljesítményfelvétele alapján nem követhető folyamatosan az állományváltozás, szemben a tésztaiparban a dagasztógépeknél alkalmazott hasonló mérési elvvel. Ennek oka többek között a két anyag állományának nagyságrendnyi különbsége.
9. Hasonlóan a laboratóriumi kísérletekhez, a félüzemileg alkalmazott enzimek közül is a NOVO Ferment Ultra SPL típus bizonyult a leghatékonyabbnak az állománycsökkentés céljára.