DE2045836A1 - Verfahren zur Gewinnung von natur liehen Essenzen und Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF PATENTANWÄLTE £ U H P O V

8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 MOnchen 2, Hllblestrofie 20

Ihr Schreiben Unser Zeichen Datum

19 994 16. September 1970

Anwaltsakten-Nr. 19

Instytut Przemyslu Fermentacyjnego Warszawa, ul. Rakowlecka 36, Polen

"Verfahren zur Gewinnung von natürlichen Essenzen und Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von natürlichen Geruchs- und Geschmacksstoffen für Nahrungsmittel, Arzneien und kosmetische Erzeugnisse mittels Extraktion von flüssigen, halbflüssigen und festen Medien.

Die Erfindung betrifft weiterhin Vorrichtungen, die eine ein- oder mehrstufige Extraktion und Verdampfung des

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Extraktionsmediums im Kreislauf ermöglichen.

Essenzen wurden bisher aus festen und halbflüssigen Medien mittels Destillationsmethoden, insbesondere mittels Wasserdampfdestillation oder mittels Extraktionsmethoden unter Verwendung von Lösungsmitteln wie Äthyläther, Petroläther, Extraktionsbenzin, Methylchlorid, Aceton, Äthylacetat und verschiedenen Alkoholen gewonnen.

Die bisher bekannten Destillationsmethoden erfordern die Anwendung hoher Temperaturen, wodurch nicht selten chemische Änderungen der Geruchs- und Geschmackstoffe hervorgerufen werden und, darüber hinaus Essenzen erzeugt werden, die nur aus mit Wasserdampf flüchtigen und mit Wasser nicht mischbaren Stoffen bestehen.

Die bisher bekannten Extraktionsmedien sind größtenteils leicht brennbar und weisen unterschiedliche gesundheitsschädliche Wirkungen sowohl während des Produktionsprozesses wie auch als Rückstände in Essenzen auf. Sie sind mit Wasser nur beschränkt mischbar und vom Extraktionsmedium oder den extrahierten Stoffen, die rein dargestellt werden sollen, nur schwierig rückstandsfrei zu trennen.

In der herkömmlichen Verarbeitung von Fruchtsäften gewinnt man Fruchtaromen in Form von Kondensaten,-die 80 bis 300-mal konzentriert werden und 60 bis 95 % Wasser enthalten. Diese

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Kondensate werden den aus konzentrierten Fruehsäften erzeugten Produkten zugesetzt, wodurch deren ursprüngliche Geschmacks- und Geruchseigenschaften wiedergewonnen werden.

In den aus dem Saft oder anderen Teilen von Früchten minderer Qualität erzeugten Kondensaten treten als schädliche Beimischungen Äthyl- und Methylalkohole sowie Acetoin und Diacetyl auf.

Der Hauptnachteil der Kondensate von Fruchtaromen, die mittels herkömmlicher Methoden erzeugt werden, ist ein hoher Wassergehalt, der einerseits eine Verminderung ihrer Stabilität infolge ungünstiger chemischer Umwandlungen bewirkt und andererseits die Ursache für deren geringes Aromati sier vermögen ist (Menge der Aromastoffe in Volumeinheit des Kondensats).

Aus diesen Gründen wurden zahlreiche Versuche zur Gewinnung

von natürlichen Fruchtessenzen unternommen, in denen die Kon- "f zentration der Aromastoffe in der Größenordnung von 30.000 bis 100.000-mal höher ist, als deren Konzentration im Rohsaft.

Aus der Literatur ist z.B. das Verfahren der Isolierung der Komponenten von Fruchtaromen durch Extraktion der Kondensate von Fruchtaromen bekannt. Die Kondensate werden hierbei unter Verwendung von Extraktionsmedien wie Isopentan, Äthyläther,

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flüssigem Kohlendioxid und l^
äthan industriell gewonnen. Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, das auf dem sogenannten "Auffangen" von Aromen auf Aktivkohle und nachfolgender Extraktion aus der Kohle mittels Äthyläther beruht.

Jedoch hat keines dieser Extraktionsverfahren bei der industriellen Erzeugung von natürlichen Fruchtessenzen Anwendung gefunden. Dies hat seinen Grund entweder im ungenügenden Grad der Extraktion der aromatischen Komponenten oder in der Toxizität der benutzten Medien Isopentan und Äthyläther.

Die Untersuchungen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, haben den Nachweis erbracht, daß man durch Verwendung von Dichlordifluormethan (Preon X 12) als Extraktionsmedium außerordentlich günstige Ergebnisse bei der Extraktion von Aromastoffen sowie die Möglichkeit deren Trennung vom Extraktionsmedium erreicht. Diese chemische Verbindung ist nicht toxisch und kann bei der Herstellung von Nahrungsmitteln verwendet werden. Sie weist außerdem einen hohen Unterschied der Siedepunkte im Verhältnis zu den Aromastoffen auf, wodurch deren leichte Isolierung unter Beibehaltung voller Qualität möglich ist.

Weitere Untersuchungen über die Extraktion mittels Dichlordifluormethan haben ergeben, daß sie vorteilhaft im Plüssig-

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Flüssig-System bei einem Druck von etwa 5 Atmosphären und unter intensivem mechanischem Rühren durchgeführt wird. Alle charakteristischen Komponenten der Aromastoffe gehen dabei in das Extraktionsmedium über, wobei in der Wasserphase niedrigere Alkohole sowie Acetoin und Diacetyl zurückbleiben.

Mittels der Anwendung von Dichlordifluormethan als Extraktionsmedium können deshalb Aromastoffe mit dem für das je- | weilige Obst charakteristischen Duft gewonnen werden.

Nach dem Stehenlassen und der mechanischen Trennung der Wasserphase von der Preonlösung, kann man die Isolierung von Aromastoffen durch Verdampfung des Extraktionsmediums unter normalem atmosphärischem Druck leicht erreichen, wobei es vorteilhaft ist, die Temperatur des Verdampfers auf unterhalb der Umgebungstemperatur zu erniedrigen, um einem etwaigen Abfangen der Moleküle der Aromastoffe durch das verdampfende Preon vorzubeugen. ™

Versuche haben ergeben, daß die vorteilhaftesten Ergebnisse bei einer Erniedrigung der Temperatur des siedenden Preons auf -10 bis -20⁰C erhalten werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt alle oben erwähnten Nachteile der bisherigen Destillationsmethoden zur Gewinnung der Essenzen von festen und halbflüssigen Medien

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und ermöglicht die Führung der Produktion bei niedrigen Temperaturen, sowie eine Verkürzung des gesamten Prozesses der Essenzgewinnung, wodurch etwaige nachteilige Umwandlungen aktiver Stoffe vermieden werden. Weiterhin wird ein unbrennbares, harmloses Lösungsmittel eingeführt, das vom extrahierten Medium, weil unmischbar mit Wasser, von den zu extrahierenden Stoffen dank eines beträchtlichen Unterschiedes der Siedetemperaturen leicht zu trennen ist.

Weiterhin gestattet das erfindungsgemäße Verfahren die Rückgewinnung dieser in Dichlordifluormethan löslichen aktiven Stoffen, die bisher als unlösbar in Wasser oder nicht flüchtig mit Wasserdampf zurückblieben.

Die vorliegende Erfindung hat deshalb ein Verfahren zur Erzeugung von natürlichen Essenzen zur Verwendung bei der Herstellung von Getränken, Lebensmitteln, Zusatzstoffen und Gewürzen und natürlichen aromatischen Essenzen,zur Verwendung in kosmetischen Mitteln und Medikamenten zum Gegenstand, bei dem Rohstoffe wie zerkleinerte Früchte, Gemüse, Pressrückstände von Früchten und Gemüse, frische und getrocknete Kräuter, rohe oder verarbeitete Pflanzen, deren Teile oder Abfälle mit Hilfe von Freon im Gegenstrom und unter einem Druck von 5 at extrahiert werden.

Das Verfahren gemäß Erfindung zur Gewinnung von Nahrungsmittelessenzen aus wässerigen Aromalösungen ist anhand eines Bei-

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spiels in der Zeichnung dargestellt, in der Pig. I das Schema der Vorrichtung zur einfachen Extraktion veranschaulicht.

Diese Vorrichtung besteht aus einem Druckextraktor 1 in Form eines geschlossenen Behälters, versehen mit Drehrührer 2, aus Verdampfer. 3» versehen mit Kühlmantel 4 und dem Behälter 5 für die natürlichen Pruchtessenzen.

Der Extraktor 1 und der Verdampfer 3 sind mit dem geschlossenen Preonumlauf verbunden, an den auch der Kondensator 6 angeschlossen ist, der einerseits mit der Leitung 9j andererseits durch das Entwässerungsfilter 7 und Absorptionsfilter 8 sowie die Leitung 10 mit dem Verdampfer verbunden ist.

Die Leitung 9, die den Extraktor 1 mit dem Verdampfer 3 verbindet, ist außerdem mit der Leitung 11, durch welche

das Kondensat des Fruehfcaromas zur Vorrichtung zugeführt |

wird, verbunden.

Darüberhinaus ist die Vorrichtung mit einer Gruppe von Ventilen 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 versehen, die zum Absperren oder Anschließen einzelner Bauteile der Vorrichtung dienen.

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Das Verfahren zur Gewinnung natürlicher Essenzen, insbesondere von Pruchtessenzen, gemäß der Erfindung, unter Benutzung obiger Vorrichtung, soll im folgenden erläutert werden.

Nach der öffnung der Ventile 12 und 16 führt man ins Innere des Extraktors 1 durch die Speiseleitung 11 das industriell erzeugte Kondensat des Fruchtaromas ein und füllt den Extraktor bis etwa zu 6/10 seines Passungsvermögens.

Nach Schließen des Ventils 12 und der öffnung des Ventils 15 führt man ins Innere des Extraktors Preon X 12 aus dem Kondensator 6 unter einem Druck von 6 at ein. Das Verhältnis des Volumens des eingeführten Preons zum Volumen des Kondensats im Extraktor 1 soll 2 : 3 betragen. Nach Schließen der Ventile 15 und 16 setzt man den Rührer 2 in Bewegung und führt die Extraktion der im Kondensat enthaltenen Aromastoffe innerhalb einer Stunde durch.

Nach Außerbetriebsetzung des Rührers und Stehenlassen der Mischung, z.B. während 10 Minuten, erfolgt die Trennung der zum Boden abfließenden Lösung der Aromastoffe im Preon von der Wasserphase, in der auch niedrigere Alkohole sowie einige Permentationsprodukte, z.B. Acetoin und Diacetyl, enthalten sind.

Nach dem Absetzen öffnet man die Ventile 14 und 1.6 und führt die Lösung der Aromastoffe im Preon zum Verdampfer 3, schließt

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das Ventil l4 und entfernt die im Extraktor 1 zurückgebliebene Wasserphase aus der Vorrichtung durch öffnung der Ventile 12 und 13.

Nach öffnung des Ventils 17 des Verdampfers 3, der mit Hilfe des Kühlmantels 4 z.B. mit verflüssigtem Preon bis zur Temperatur von -10 bis -20⁰C abgekühlt wird, verdampft das Preon, welches durch das Entwässerungsfilter 7 und den Absorptionsfilter 8 im Gaszustand dem Kondensator 6, der bis ™ zur Temperatur von -70°C abgekühlt wird, zugeführt wird.

Dank der Erniedrigung der Temperatur im Verdampfer 3 wird die Intensität der Verdampfung herabgesetzt, weshalb die Moleküle der in flüssigem Zustand sich am Boden des Verdampfers sammelnden Aromastoffe von den Molekülen des verdampfenden Preons nicht mitgerissen werden.

Nach Beendigung des Verdampfungsprozesses schließt man das Ventil 17 > die Aromastoffe dagegen werden in flüssigem Zustand nach öffnung des Ventils 18 zum Sammelgefäß abgeführt.

Während der Verdampfung des Preons vom Verdampfer 3 kann man gleichzeitig die Extraktion der nächsten Partie des Kondensats von Pruchtaromen im Extraktor 1 durchführen.

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Beispiel 1

In den Extraktor 1 werden 60 1 Kondensat des Apfelaromas, enthaltend 85 % Wasser, das bei der Erzeugung des konzentrierten Apfelsaftes industriell gewonnen wurde, eingeführt.

Anschließend werden aus dem Kondensator 6 40 1 verflüssig- ^ tes Preon unter einem Druck von etwa 5 at zugeführt, wonach während 50 Minuten das Gemisch auf mechanischem Weg kräftig gerührt wird.

Nach dem Abstehen während 10 Minuten führt man dem Verdampfer

die Aromastoffe enthaltende Preonlösung zu und führt die Verdampfung bei einer Temperatur von -15°C während 1 Stunde vollständig zu Ende.

Die so gewonnene natürliche Apfelessenz enthält Aromastoffe ^ mit einer Konzentration, die 100.000 mal höher 1st, als die Konzentration im natürlichen Apfelsaft und außerdem nur 1 2 % Wasser und etwa 10 % Äthanol enthält.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Gewinnung von natürlichen Essenzen durch Extraktion von festen und halbflüssigen Medien ist injder Zeichnung Flg. 2 dargestellt, die ein Schema der Vorrichtung zur mehrstufigen Extraktion zeigt.

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Diese Vorrichtung besteht aus drei Druckextraktoren 1 in Gestalt geschlossener zylindrischer Behälter, versehen mit Drehrührern 2 und Körben 22 mit Siebböden, aus dem Verdampfer 3 versehen mit Heizmantel 4 und aus dem Produktbehälter 5*

Die Extraktoren 1 und der Verdampfer 3 sind durch den Freon-Umlauf verbunden, an dem der Kondensator 6, verbunden durch die Speisepumpe 21, mit der Leitung 9 angeschlossen ist; an- λ dererseits ist er durch das Absorptionsfilter 7 und Entwässerungsfilter 8 mit der Leitung 10 verbunden.

Die Vorrichtung weist weiterhin Durchgangsventile 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24, 25, 26 auf.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Gewinnung von natürlichen Essenzen für Lebensmittel, Medikamenten und kosmetischen Erzeugnissen unter Verwendung der obigen Vorrichtung beruht auf einer dreifachen Extraktion der zerkleinerten Rohstoffe, | wie z.B. von Zwiebeln, Kaffee, Tee usw. mittels Preon im Gegenstromverfahren und verläuft wie folgt:

Alle drei Extraktoren 1 sind mit zerkleinertem Rohstoff und Freon im Verhältnis 3 : 2 gefüllt. Das Freon wird ins Innere der Extraktoren aus dem Kondensator 6 unter einem Druck von etwa 5 at eingeführt. Anschließend setzt man den Rührer 2 in Bewegung und führt die Extraktion der im Rohstoff enthaltenen

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Substanzen innerhalb von 0,5 Stunden aus.

Der Rohstoff im Extraktor I befindet sich nach der ersten Extraktion, im Extraktor II nach der zweiten, im Extraktor III nach der dritten Extraktion.

Man öffnet die Ventile 23 und 15 und läßt die Lösung des

Stoffes in Preon (nach drei Extraktionen) vom Extraktor I zum Verdampfer 3 fließen. Hierauf schließt man das Ventil

15, öffnet die Ventile 25, 12, 17 und läßt die Lösung des

Stoffes in Preon (nach der ersten Extraktion) vom Extraktor

III in den Extraktor I fließen und schließt die Ventile 12 und 13.

Anschließend öffnet man den Deckel des Extraktors III, zieht den Korb 3 heraus und entfernt die Pressrückstände, wonach man ihn mit frischem, zerkleinertem Rohstoff ladet, den Deckel schließt, die Ventile 25, 24, 14, 17 öffnet, und die Lösung der Essenz (nach zweiter Extraktion) vom Extraktor II in den Extraktor III überführt.

Jetzt schließt man die Ventile 25, 14, 17, öffnet das Ventil l8 und pumpt das Preon vom Kondensator zum Extraktor II. In der Zwischenzeit, nach öffnung der Ventile l6, 17, verdampft das Preon vom Verdampfer 3 und wird im gasförmigen Zustand durch das Entwässerungsfilter 8 und das Absorptionsfilter zum Kondensator 6 geführt, wo es abgekühlt und kondensiert

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Nach Beendigung des Verdampfungsprozesses schließt man die Ventile 16 und 17 und die gewonnenen Essenzen werden nach öffnung des Ventils 20 zum Gefäß 5 geführt.

Beispiel 2

Im Extraktor 1 werden 500 kg zerkleinerte frische oder

geröstete Zwiebeln oder Kaffee oder Tee und 200 kg Freon %

X 12 unter einen Druck von etwa 5 at gebracht, anschließend der Rührer in Bewegung gesetzt und die Extraktion während 0,5 Stunden durchgeführt.

Nach Beendigung der Extraktion läßt man die Preonlösung enthaltenden Geruchs- und Geschmacksstoffe in den Verdampfer fließen und verdampft das Preon zum Kondensator 6, wo es kondensiert wird. Die extrahierten Geschmacks- und Geruchstoffe läßt man vom Verdampfer 3 zum Behälter 5 abfließen.

Die Extraktion kann gemäß den obigen Anweisungen im Gegenstrom geführt werden.

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von natürlichen Essenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aromakondensate mittels Dichlordifluonnethan extrahiert werden.

2. Verfahren zur Gewinnung von natürlichen Essenzen, dadurch gekennzeichnet, daß rohe oder verarbeitete Pflanzenrohstoffe im festen oder halbfesten Zustand mittels Dichlordifluormethan extrahiert werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Extraktionsmedlum verwendete Dichlordifluormethan in flüssiger Phase und unter einem Druck von etwa 5 at angewandt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung des Lösungsmittels bei einer Temperatur von -10 bis -3O°C unter Atmosphärendruck erfolgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen»Extraktor (1), der in seinem unteren Teil mittels der Leitung (9) mit dem Verdampfer (3) verbunden ist, der einen Kühlmantel (4J_- aufweist, wobei der Extraktor (1) und der Verdampfer (3) durch einen geschlossenen

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Umlauf des Extraktionslösungsmittels verbunden sind, der aus dem Kondensator (6) sowie den Filtern (7) und (8) als Tropfensammler, besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Vielfachextraktoren (1), die mit Körben 22 ausgestattet sind.

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