DE2127611A1 - Verfahren zur Herstellung von Gewürzextrakten mit natürlicher Zusammensetzung - Google Patents

Description

Die in allen Zweigen der Lebensmittelindustrie zu beobachtende Tendenz zur Rationalisierung hat zu Bestrebungen geführt, anstelle der Gewürze in ihrer natürlichen Form oder auch in getrocknetem oder gemahlenem Zustand.Gewürzextrakte einzusetzen. Diese bieten eine Reihe von Vorteilen, von denen insbesondere ihre Keimfreiheit zu nennen ist', ferner die Tatsache, dass Konzentrate leichter standardisierbar sind und auch in vieler Hinsicht besser verarbeitet tverden können. Ausserdem vermeidet man bei Zusatz von Gewürzextrakten oder -konzentraten den pflanzlichen "Ballast", da die natürlichen Gewürze die eigentlich würzenden Komponenten häufig nur zu einem geringen Prozentsatz enthalten. Es sind daher zahlreiche Verfahren ausgearbeitet \/orden, die auf dem Wege der

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Extraktion den Gewürzen sowohl die Geruchs- als auch die Geschmacksanteile entziehen. Da sich für beide Anteile, die häufig nicht v/asserlös lieh sind, organische Lösungsmittel oder Lösungsmittelsysteme finden lassen, die als Extraktionsmittel in Betracht kommen» hat sich wiederum die Frage ergeben, wieweit solche Lösungsmittel aus den gewonnenen Extrakten wieder entfernt v/erden können. Die- *" ses Problem wird folglich mit erheblichem Aufwand bearbeitet, und die Diskussion über die Entfernung von Lösung«- mittelresten und auch über den möglichen chemischen Einfluss der Lösungsmittel auf die Aromakomponenten der Gewürze dauert an.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Gewinnung von Gewürzextrakten zur Verfügung, bei dem sämtliche bei den bisher bekannten Verfahren auftretende Schwierigkeiten umgangen werden. Es beruht auf der Beobachtung, dass in bezug auf Druck und Temperatur, überkritische, geschmacklih, gesundheitlich und chemisch ψ unbedenkliche Gase für das riechende und schmeckende Prinzip der Gewürze geeignete Lösungsmittel sind. Es ist mit dem vorgeschlagenen Verfahren möglich, die häufig aus einer grösseren Komponentenzahl sich zusammensetzenden riechenden und schmeckenden Gewürzbestandteile in ihrer natürlichen Zusammensetzung und ohne chemische Veränderung den natürlichen Gewürzen mehr oder weniger vollständig zu entziehen.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Gewürzextrakten mit natürlicher Zusammensetzung durch Extraktion mit einem Lösungsmittel ist dadurch f.e

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zeichnet, dass man den Gewürzen die Aromabestandteile mit, in bezug auf Temperatur und Druck, überkritischein, gesundheit]ich unbedenklichen Gas entzieht und aus der erhaltenen Lösung durch Druck- und/oder Temperaturänderung den Extrakt abscheidet.

Das erTindungsgemässe Verfahren wird nachstehend an dem als Extraktionsmittel besonders bevorzugten COp erläutei't, jedoch werden die gleichen Ergebnisse, besonders in bezug auf die Geruchsaromen, erhalten, wenn man anstelle von CO₂ gesundheitlich unbedenkliche Gase wie N₂-O, SFg, CF₃Cl, CHPpCl, CP₂=CH₂ZC₃Pg, CHP₃, Äthan, Äthylen einsetzt. Sofern man nicht mit einem CO₂ arbeitet, das bezüglich der Reinheit für die Lebensmittelindustrie zugelassen ist, v/erden die anderen genannten Lösungsmedien vor dem Einsatz destilliert« Arbeitet man mit den letzteren, so sind die in den nachstehend beschriebenen Fällen 1 bis H genannten Grenzen hinsichtlich der Drücke und Temperaturen sinngemäss zu übertragen; die kritischen Daten dieser Gase sind aus der Literatur bekannt.

Es sei bemerkt, dass, besonders in bezug auf die Geruchsaromen, auch eine Extraktion mit flüssigem, d.h. unterkritischem CO₂, möglich ist, was auch für die übrigen genannten Gase gilt. Jedoch ändert sich das Lösungsvermögen beim Übergang in den überkritischen Zustand sprunghaft und ist hier erheblich grosser.

Bei der Ausführung der Erfindung sind im wesentlichen drei Verfahrensschritte zu berücksichtigen, die aufeinander folgen können:

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1. Schritt: Entzug der ätherischen öle, die häufig das Geruchsaroma ausmachen, durch Behandlung der Gewürze mit trockenem, überkritischem COp.

2. Schritt: Entzug der Geschmackskomponenten mit feuchtem, überkritischem CO₂.

3. Schritt: Soweit nicht schon im 2. Schritt erfasst, Entzug der rein wasserlöslichen Geschmackskomponenten mittels

" Extraktion mit Wasser. Durch diese Aufteilung ist gewährleistet, dass bei einer erforderlichen Extraktion der Geschmacksstoffe mit Wasser die oft wasserempfindlichen Geruchsarornen (Terpene, Aldehyde, Ester usw.) schon vorher entfernt sind und somit keine Veränderung mehr erfahren ' können.

Das Verfahren, welches an der beiliegenden Zeichnung erläutert ist, arbeitet wie folgt:

In den Behälter A wird das zerkleinerte, natürliche Material eingegeben und dann ein Strom von trockenem, überkritischem ) COp eingeleitet. Dabei belädt sich das Gas im Sinne einer "überkritischen Lösung" vor allem mit den ätherischen ölen. Der Gasstrom wird (durch den Wärmetauscher W3) in den Behälter B überführt und hier entmischt; dies erfolgt vorzugsweise durch Senken des Drucks auf Werte <£P, ., _n . Die

krit.,Gas

Temperatur kann hierbei entweder ebenfalls auf Werte <Γ^),^,·<- r.„„ gesenkt, auf der gleichen Höhe wie im Extraktionsbehälter belassen oder aber auch erhöhtverden. (Grundsätzlich findet eine Systementmischung auch durch Temperaturerhöhung statt. Beide Effekte können kombiniert werden, Vfobei man" sich aber nach der thermischen Belastbarkeit des Materials

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zu richten hat. Daraus ergeben sich verschiedene Verfahrensvarianten, die v/eiter unten aufgeführt sind.)

Der vom Extrakt freie Gasstrom wird aus dem Behälter B herausgepumpt, mittels Kompressor oder Flüssiggaspumpe gefördert und komprimiert und tritt als reines Lösungsmittel wieder in den Behälter A ein usf. Sobald dieser erste Extraktionsschritt abgeschlossen ist, wird der Behälter C mit einer Wasserfüllung in den Kreislauf zugeschaltet und nunmehr mit feuchtem COp extrahiert. Hierbei erfolgt die Extraktion von Geschmackskomponenten, die auf die gleiche Weise wie oben beschrieben im Behälter B entmischt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, ob bei der Entmischung die Temperatur oberhalb oder unterhalb

⁴ICrIt.,Gas ß^{ehalten werden so11}· ^Ist *_B ^krit. ,Gas» erfolgt eine Verflüssigung des CO₂ in B, und damit auch eine Wasserabscheidung. Bleibt t„> t. .. Gas* ^entmi-^scnen sich ebenfalls alle Extraktbestandteile, jedoch nur sehr wenig Wasser. Man hat es also in der Hand, wasserfreie bzw. wasserarme oder wasserhaltige Extrakte zu gewinnen.

Falls eine Extraktion mit Wasser noch erwünscht ist, so schliesst sich diese an die beschriebenen zwei Schritte an. Das Material wird in bekannter Weise wässrig extrahiert, der Extrakt dann eingeengt, sprüh- oder gefriergetrocknet und mit dem aus den ersten beiden Schritten gewonnenen Extrakt gemischt. In vielen Fällen, so z.B. beim Piperin, dem schmeckenden Prinzip des Pfeffers, erfolgt auch bereits im ersten Shritt neben der Extraktion der Geruchskomponenten auch z.T. das Herauslösen von Geschmacksanteilen, die dann im zweiten Schritt nur noch vem/oll-

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ständigt zu werden braucht. Häufig erübrigt sich dann der dritte Schritt, wie beim Pfeffer, völlig. Es sind für die ersten beiden Schritte die folgenden Verfahrens Varianten möglich (hier beziehen sich P₁ und t.. auf Druck und Temperatur im Extraktionsbehälter A, Pp und t auf den Entmischungsbehälter B):

1. Fall: Bedingungen: P₂<P_{krit t}<

Bevorzugte absolute Werte: P₁ = 100-Ί00 atü ^pp ^{= mind} ♦ 5 atü unter P _t mind. 5 °c oberhalb

y. ^{bis 80} °^C t₂ = mind. 5 ⁰C unterhalb

Hier erfolgt Verflüssigung des COp und damit auch Wasserabscheidung in B. Daher muss das fehlende Wasser gegebenenfalls vor dem Behälter A zudosiert werden.

2. Fall: Bedingungen:

^P2 = ^Pl>?krit.

Bevorzugte absolute Werte: P₁, P₂, t₁·= siehe Fall 1

tp = 40-80 ⁰C höher als t„

Dieser Fall ist wegen t₂~>t^ nur möglich, wenn die thermische Belastbarkeit des Extrakts gross genug ist.

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3. Fall: Bedingungen:

^P2<^Pkrit.<^Pl t₂ = t_a >t_kril;i

Bevorzugte absolute V/erte: P-, P_n, t„, t_o = siehe Fall 1

. Fall: Bedingungen:

Bevorzugte absolute V/erte: P₁, P₂, t_±t t₂ = siehe Fall 1

Hier gilt ebenfalls wegen Gesagte.

das unter Fall 2

Das im Kreislauf eingesetzte Fördermittel kann sowohl eine Flüssiggaspumpe als auch ein Kompressor sein, allerdings sind die Funktionen der Wärmetauscher Wl und 2 dann unterschiedlich. Bei Förderung durch Flüssiggaspumpe ist eine Verflüssigung des CO« in W2 erforderlich und ein Aufheizen des Mediums auf überkritische Bedingungen inWl. Bei Einsatz eines Kompressors muss das Medium inV/2 gegebenenfalls auf überkritische Temperaturen gebracht werden. In praxi sind die Wärme tauscher z.usammengeschaltet, so dass sich in bezug auf den Energiebedarf besonders wirtschaftliche Betriebsmöglichkeiten ergeben.

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Beispiele:

1. 200 g geschroteter, schwarzer Pfeffer vrai-den unter den Bedingungen des Falles 3 wie folgt bearbeitet:

) 1. Schritt; P= 350 atü

P₂= 65 atü

t ~ 60° C

t₂= 60° C

Gas; trockenes CO,

Dauerί 3 Stunden

2. Schritt; Bedingungen wie oben, Gas: feiichtes

Dauer: 2 Stunden

Ergebnis:

Es ivurden \k g einer gelblichen, halbfesten Hasse mit kristallinen Anteilen erhalten, die außerordentlich intensiv nach Pfeffer roch und sehr scharf schmeckte.

	unbehandelter	Pfeffer	Extrakt	behandelter Pfeffer
Feuchte %	1^,3		2	20
Piperin %			60	< 0,1
Petroläther	6,8		28	< 0,1
Lösliches %'

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2. 200 g grob zerkleinerte Gewürznelken Λνιιταβη unter den Bedingungen des Fal3.es 1 wie folgt behandelt:

1. Schritt; P= 280 atü P₂= 65 atü t₁₌ !50° C t₂= 25° C

Gas: trockenes CO₀ Dauer: k Stunden

Ein zweiter Schritt wurde nicht angeschlossen.

Ergebnis:

Es ergaben sich ^ll\ g eines Trübstoffe* und wenig Wasserenthaltenden gelbbraunen 01s in it sehr intensivem Nelkengeruch,

	Nelken	, unbearb.	Extrakt	Nelken	, bearbeitet
Feuchte %	7t	8	13,6	k	,5
Petroläther Lösliches %	20,	3	—	1
Eugenol {einschließ!. Acciteugenol )°6	17,	2	73	0	,7

3. 200 g Stangenkaneel wurden zerkleinert und unter den Bedingungen des Falles 1 wie folgt bearbeitet: 1. Schritt: P= 3OO atü P₂= 65 atü

V 55° C

V 25° ^c

Gas: trockenes C0_o Dauer: 3»5 Stunden

Ein zweiter Schritt wurde nicht angeschlossen.

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Ergebnis:

Es wurden I3 g eines etwas Wasser enthaltenden gelblichen Öls

mxt sehr intensivem Zimtaroma	Kaneel, unbearb.	erhalten.	Kaneel	, bearbeitet
	8,4 3,8 0,56 4,5	Extrakt	6 < 0, < 0, 0,	1 1 1
Feuchte % Zimtaldehyd Eugenol Petroläther Lösliches	30 55 9,2

4. 200 g zerkleinerte Vanilleschoten wurden unter den Bedingungen des Falles 1 wie folgt bearbeitet: 1, Schritt: P= 400 atü

■"■

P₂= 65 atü t = 45° C

Gas: trockenes CO Dauer:. 4 Stunden

L· Ein zweiter Schritt wurde nicht angeschlossen» Ergebnis:

Es wurden 20 g eines feuchten, ölhaltigen, gelblichen Niederschlags mit sehr intensivem Vanillearoma erhalten.

	Vanille-Schoten unbearbeitet	Extrakt	Vanille-Schoten bearbeitet
Feuchte %	9,3	20	7,3
Vanillin %	3,1	38	0,1
Petroläthbr- lösliches %	l'i,3	—	9

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Herstellung von Gewürzextrakten mit natürlicher Zusammensetzung durch Extraktion mit einem Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass man den Gewürzen die Aromabestandteile mit, in bezug auf Temperatur und Druck, überkritischem, gesundheitlich unbedenklichem Gas entzieht und aus der erhaltenen Lösung durch Druck- und/oder Temperaturänderung den Extrakt abscheidet.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Gewürzen die als Geruchskomponenten wirksamen ätherischen öle durch Extraktion mit trockenem, überkritischem Gas entzieht.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Gewürzen die als Geschmacksträger wirkenden Anteile mit feuchtem, überkritischem Gas entzieht und sie mit dem durch Extraktion mit trockenem, überkritischem Gas erhaltenen Extrakt mischt.

   Ί. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass man die von Geschmacks- und Geruchsträgern weit-

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   gehend befreiten Gewürze einer zusätzlichen wässrigen Extraktion unterwirft und das hieraus gewonnene Material mit d.en aus den aus der- Extraktion mit überkritischem Gas erhaltenen Extraktenrnischt.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man a3s gesundheitlich unbedenkliches, überkritisches Gas CO₂ einsetzt.

   6, Verfahren nach Anspruch 1 bis *l, dadurch gekennzeichnet, dass man als gesundheitlich unbedenkliche, überkritische Gase N₂O, SPg, CHP₃₅ CP₃Cl, CHP₂Cl, CP₂-CK₃, C₃Pg oder Äthan, Äthylen neben oder anstelle von COp einsetzt.

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