Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbehandlung eines durch Fermentation erhaltenen Essigs.

Hintergrund der Erfindung

Essig ist ein sauer schmeckendes Würz-, Konservierungs- und Genussmittel, das durch Fermentation alkoholhaltiger Flüssigkeiten mit Essigbakterien hergestellt wird. Für Speiseessig liegt die Essigsäurekonzentration zwischen 4-8%, für Essig, der zum Einlegen von Gemüse verwendet wird, kann die Essigsäurekonzentration auf bis zu 15,5% ansteigen.

Die Essigaufbereitung zählt zu den ältesten Lebensmittelherstellungsverfahren der Menschheit. Das Grundprodukt für Gärungsessige ist Alkohol, der für Essig, welcher als Lebensmittel eingesetzt wird, in erster Linie aus pflanzlichem Material gewonnen wird. Je nach Ausgangsstoff kann zwischen Essig aus Alkohol (z.B. weißer Essig, Branntweinessig, Weingeistessig, Balsamessig), Weinessig (hergestellt aus Wein, Überschuss- oder Abfallwein), Essig aus mehligen Stoffen (z.B. Malz-, Bier-, Kartoffel-, Reisessig), Fruchtessig (aus Fruchtsaft, z.B. Apfel-, Kirsch-, Bananenessig) und aromatisierte Essige, welche durch die nachträgliche Zugabe von Geschmacksstoffen modifiziert werden. Bei dem geschätzten Balsamicoessig - „Aceto Balsamico tradizionale de Modena" - handelt es sich um Balsamessig aus der Trebbianotraube, der in einem traditionellen, zeitintensiven und teuren Verfahren hergestellt wird.

Die Herstellung von Essig setzt, insbesondere bei qualitativ hochwertigen Essigen, einen zeitaufwändigen Herstellungsprozess voraus. Essig, eine saure Flüssigkeit, wird durch oxidative Fermentation von Ethanol hergestellt. Die Essigmutter, eine Substanz aus Zellulose und Essigsäurebakterien, wandelt den Alkohol unter Sauerstoffzufuhr in Essigsäure um. Während dieses Oxidationsprozesses entsteht die Säure, die dem Essig seinen typischen sauren Geschmack und leicht beißenden Geruch verleiht. Die chemische Reaktion, bei welcher die Essigsäure-Bakterien (Acetobacteraceae) den Alkohol in Essig umwandeln, lautet: C ₂ H ₅ OH + 0 ₂ -> CH ₃ COOH + H ₂ 0

Für die Essigherstellung haben sich mehrere Verfahren, u.a. das offene Gärverfahren, Submersverfahren, Orleans-Verfahren, Schnellessigverfahren und Venturi-Verfahren etabliert. Wie auch bei der Weinherstellung ist die Reifung von außerordentlicher Bedeutung. Reifedauer und Lagerung sind wichtige Faktoren, welche die Qualität des Endproduktes bestimmen. Während billiger Essig nur eine Reifezeit von ca. Jahren aufweist, lagern hochwertige Essige teilweise bis zu 30 Jahre und länger. Auch das Lagerbehältnis beeinflusst das spätere Endprodukt. Billige Essige reifen in Plastik- oder Stahltanks, qualitativ hochwertige Essige reifen in Holzfässern, wobei hier den verschiedenen Holzarten (z.B. Eiche, Kirsche, Kastanie) Beachtung geschenkt wird.

Nachbehandlungsverfahren werden eingesetzt, um die Haltbarkeit zu erhöhen oder eine gleichbleibende Produktqualität des fermentierten Essigs zu erreichen. Insbesondere soll verhindert werden, dass sich Geruch, Farbe und Geschmack durch unerwünschte biologische oder chemische Prozesse im fermentierten Essig verschlechtern.

Zusammenfassung der Erfindung

Eines oder mehrere der genannten Probleme kann mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst oder zumindest gemildert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Nachbehandlung eines durch Fermentation gewonnenen Essigs zeichnet sich dadurch aus, dass der Essig mittels eines Ultraschallgerätes mit Ultraschall unter Beachtung folgender Parameter behandelt wird. Der Essig wird

- mit einer Amplitude zwischen 0.1 und 150 μηη beschallt, für eine milde Ultraschallbehandlung insbesondere mit 1 bis 20 μηη, beispielsweise 10 μηη; für eine intensive Ultraschallbehandlung insbesondere mit 30 bis 80 μηη, beispielsweise 55 μηη; weitere Variationen ergeben sich daraus, dass die Amplitude bei der Beschallung kontrolliert oder unkontrolliert sein kann, die Beschallung mit automatischem Abgleich oder ohne automatischen Abgleich erfolgen kann und/oder die Beschallung unter

Druck oder ohne Druck durchgeführt werden kann;

mit einer Frequenz zwischen 10 bis 200 kHz, insbesondere 15 bis 40 kHz, beispielsweise 20 kHz beschallt;

mit einer Oberflächenintensität von 0.001 bis 200 W/cm ² , insbesondere 5 bis 70 W/cm ² , beispielsweise 35 W/cm ² beschallt;

mit einer Leistung von 20 bis 20000 W, insbesondere 1000 bis 10000 W, beispielsweise 4000 W, je eingesetztem Ultraschallgerät beschallt; dabei kann die Ultraschallenergie durch einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Schallwandler, z.B. piezoelektrischer Push-Pull-schallwandler, Ultraschallbad bzw. - tank, eintauchbare Ultraschallplatte, Ringsonotrode, Kaskadensonorode oder Stabsonotrode, insbesondere durch Kaskaden- und Stabsonotrode, beispielsweise Kaskadensonotrode, eingetragen werden;

- mit einem Nettoenergieeintrag von 0.01 bis 2000 kWh/m ³ , insbesondere kWh/m ³ , beispielsweise kWh/m ³ beschallt; für mildes Beschallen wird ein Nettoenergieeintrag von 0.1 bis 1 .0 kWh/m ³ , insbesondere zwischen 0.1 bis 1 .0 kWh/m ³ , beispielsweise 0.5 kWh/m ³ veranschlagt; für moderates Beschallen wird ein Nettoenergieeintrag von 1 .0 bis 10 kWh/m ³ , insbesondere zwischen 1 .0 bis 5.0 kWh/m ³ , beispielsweise 2.5 kWh/m ³ veranschlagt; für ein intensives Beschallen wird ein Nettoenergieeintrag von

10 bis 2000 kWh/m ³ , insbesondere zwischen 10 bis 100 kWh/m ³ , beispielsweise 20 kWh/m ³ veranschlagt;

mit einem volumenbezogenem Leistungseintrag von 0.001 bis 100 W/mL, insbesondere 1 bis 10 W/mL, beispielsweise 5 W/mL beschallt;

- mit einem Flüssigkeitsdruck von 0.1 bis 50 bar (a), insbesondere 1 bis 10 bar (a), beispielsweise 2 bar (a) beschallt; und

bei Temperaturen von -2 bis 150°C, insbesondere 10 bis 50°C, beispielsweise 20°C beschallt.

Die Ultraschallwellen werden mittels eines Ultraschallgerätes auf die Flüssigkeit, den Essig, übertragen; dabei handelt es sich um Niederfrequenz-Hochleistungsultraschall (LFHP-US Low Frequency High Power Ultrasound).

Der Ultraschallprozess kann vor der Fermentation, während der Fermentation und/oder nach der Fermentation, wobei direkt nach der Fermentation, nach der Lagerung, vor der Flaschenabfüllung, während der Flaschenabfüllung und/oder während des Transportes beschallt werden kann, angewendet werden. Der Beschallungsprozess mit Ultraschall kann im Batch oder im Kontinuum durchgeführt werden, wobei im Kontinuum die Beschallung sowohl im einmaligen Durchfluss (single pass inline) oder im Rezirkulationssystem durchgeführt werden kann und die Batch-Beschallung beispielsweise im Tank, Container, Fass oder Flasche stattfindet. Zur Unterstützung des Ultraschalleffektes können statische Mischer, Rührer oder Agitatoren eingesetzt werden. Bei einer Durchführung der Beschallung mit Ultraschall kann die Verweildauer im Ultraschallreaktor bzw. in der Ultraschalldurchflusszelle zwischen 0.1 sec und 24 h, insbesondere 0.5 sec bis 60 sec, beispielsweise 20 sec betragen. Die nachfolgend beschriebenen Effekte auf Essig werden durch die Einkopplung von Ultraschall erreicht, dabei ist das Erzeugen von Ultraschallkavitation, welche Flüssigkeitsstrahlen mit bis zu 1000 km/h, lokal extrem hohe Temperaturen (ca. 5000 K) und Drücke (ca. 2000 atm) ebenso wie enorme Aufheiz- und Abkühlraten (>10 ⁹ Ks ^"1 ) durch die implodierenden Kavitationsblasen in der Flüssigkeit hervorbringt. Die Ultraschallwellen werden über ein Ultraschallgerät auf die Flüssigkeit, den Essig, übertragen, die daraus resultierenden Kavitationseffekte verursachen die beschriebenen Effekte, die sich beim Essig hinsichtlich sensorischer, optischer und mikrobieller Qualität, der Wirksamkeit der aktiven Inhaltsstoffe und Haltbarkeit beobachten lassen.

Wird Essig demnach mittels Ultraschall behandelt, so können folgende Effekte erzielt werden:

Durch das Einkoppeln von Ultraschallwellen in Essig wird eine deutliche Verbesserung der sensorischen Qualität erreicht, dies äußert sich in einer Veränderung des sauren Geschmacks des Essigs. Der Essig wird deutlich milder, runder und schmackhafter, dabei können besondere Geschmacksnoten des Essigproduktes, z.B. die Säure oder Süße, können verstärkt oder abgeschwächt werden. Geschmack, Farbe, Aroma, Verträglichkeit, Stabilität, Gaskonzentration, Säure, pH-Wert, Viskosität, Transparenz, geschmackliche Milde, Schärfe, Reife, Komplexität, ebenso wie der Hefegeschmack werden durch die Ultraschallbehandlung beeinflusst. Bei beschalltem Essig lässt sich eine Veränderung des Geschmackes beobachten, die bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren nur durch eine lange Reifezeit erreicht wird.

Die Verbesserung der sensorischen Merkmale des Essigs können Resultat verschiedener durch Ultraschall ausgelöster Effekte sein, dazu zählen die Initiierung, Förderung oder Vermeidung chemischer und/oder katalytischer Reaktionen, die durch sonochemische und/oder sonokatalytische Effekte ausgelöst werden und durch die bestimmte Komponenten des Essigs ohne zusätzliche Input-Faktoren reagieren, wodurch beispielsweise der Effekt der beschleunigten Reifung und Alterung auftritt, oder durch zusätzlich eingetragene Faktoren, beispielsweise Metalle oder Tonerde, chemische Reaktionen mit dem Essig, beispielsweise Oxidierung oder beschleunigte Reifung und Alterung, einsetzen. Mittels Ultraschall wird die Reaktionskinetik verbessert und neuartige Reaktionen in Essig können initiiert werden. In Essig eingetragene Ultraschallenergie kann Extraktions- und/oder Desintegrationseffekte erzeugen, welche sich auf das mikrobielle System, die Säurebakterien, Hefezellen, Sporen und andere Mikroben, insbesondere Säurebakterien und Hefen, beispielsweise Essigsäurebakterien, auswirken. Desweiteren können durch Ultraschall Komponenten aus Pflanzenmaterial, z.B. Traubenschale, Pulpe, Most oder Holz, beispielsweise Eiche (z.B. Späne, Pulver, Chips, Sticks), Kräutern und Gewürzen, z.B. Oregano, Thymian, Chili, Knoblauch extrahiert werden. In Essig eingetragene Ultraschallenergie kann zur Dispersion und/oder zum Homogenisieren und/oder Lösen von natürlichen Inhaltsstoffen des Essigs, den Essigkomponenten, ebenso wie von zugesetzten Stoffen, wie z.B. natürlichen und/oder künstlichen Geschmacksstoffen, beispielsweise Himbeere, Birne, Feige, und/oder natürlichen und/oder künstlichen Farbstoffen, beispielsweise Purple oder Magenta, und/oder Tannine, beispielsweise als Destillat oder Harz, und/oder Vitaminen ebenso wie von Pulvern, beispielsweise Zucker, lösliche oder unlösliche Zellulose, Stärke, und/oder Kristallen, beispielsweise Zucker, Karamell, Salze, lösliche oder unlösliche Zellulose, eingesetzt werden. Desweiteren kann in Essig eingetragene Ultraschallenergie die Dilution hochkonzentrierter Zusatzstoffe, beispielsweise Sirup und/oder Aromakonzentrate, und die Emulsifikation von nicht-mischbaren Flüssigkeiten, beispielsweise Öle, insbesondere Omega3 Fettsäuren, und/oder Farbstoffe, erzeugen und zur Geschmacksmodifikation, Farbgebung und/oder Haltbarmachung beitragen. Die Haltbarmachung wird durch die ultraschall-erzeugten Effekte des Entgasens, beispielsweise dem Entfernen von Mikroblasen und/oder gelösten Gasen, des Aufbrechens und der Lysis von Zellen, beispielsweise Mikroben, Sporen, Hefen und/oder Bakterien, insbesondere der Essigmutter, des Turbatrix aceti und Nematoda, des Erhitzens und/oder des Pasteurisierens erreicht und/oder verbessert.

Desweiteren wird durch Ultraschall die Haltbarkeit verbessert; dieser Effekt wird durch mikrobielle Inaktivierung und das Entgasen erreicht. Das Beschallen von Essig mit Ultraschall kann sich außerdem auf die medizinische Wirkung des Produktes auswirken, wobei die Beeinflussung der Cholesterol- und Triacylglyzerol-Effekte, des Blutzuckerspiegel und der Blutzuckereinstellung, der Wirksamkeit gegen Infektionen ebenso wie die Verbesserung der antibakteriellen Reinigungseffekte und ein reduziertes Risiko für Hypokaliämie, Hyperreninämie und Osteoporose beobachtet werden können.

Durch den Eintrag von Ultraschallenergie in Essig kann einer, mehrere oder alle der oben beschriebenen Effekte erzielt werden.

Für die kommerzielle Essigproduktion ist der Einsatz des Ultraschallverfahrens insofern von wichtiger Bedeutung, da mittels Ultraschall ein qualitativ höherwertiges Produkt erzeugt werden kann und die Produktions- und Reifedauer signifikant verkürzt werden kann.