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Verfahren zur Herstellung von Extrakten aus Hopfen
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Extrakten aus Hopfen in organischen Lösungsmitteln.
Es ist bekannt, dass die Bauindustrie im Bestreben, die Produktionskosten zu senken, seit langer Zeit
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Hopfens ins Bier über.
Ausserdem ist es bekannt, bei der Herstellung von Bier einen Teil oder die Gesamtmenge des Hopfens durch Hopfenextrakt zu ersetzen und hiedurch eine wesentliche Erleichterung bei der Bierherstellung zu erzielen.
Es hat sich bereits gezeigt, dass man mit einer Extraktion des Hopfens mit Wasser und später durch organische Lösungsmittel, wie Alkohol, Äther oder halogenhaltige Lösungsmittel, die Ausbeute an Brauwertbestandteilen aus dem Hopfen merklich verbessern kann, so dass bei Verwendung solcher Hopfenex-
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Diese Verfahren zur Gewinnung des Hopfenextraktes benötigen jedoch relativ lange Extraktionszeiten und erbringen nur eine geringe Konzentration des Extraktes, so dass aus diesen Lösungen, soweit man sie nicht, wie bei der Extraktion mit Wasser, unmittelbar verwenden konnte, sehr grosse Lösungsmittelmengen abgetrieben werden müssen.
Gemäss einem weiteren durch die deutsche Auslegeschrift 1073 988 bekanntgewordenen Verfahren wird Hopfen mit einem Teil der Würze in einem Kreiselgerät behandelt, wobei an der rotierenden Wandung des Kreiselgerätes eine Zerkleinerung des Hopfens stattfindet. Diese Zerkleinerung erfolgt jedoch nicht ausreichend gleichmässig, insbesondere deshalb, weil das Behandlungsgut die feinen Schlitze des Kreiselgerätes nur einmal passiert, so dass die Extraktion weitestgehend unvollständig und verhältnismässig langsam vor sich geht.
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oder Hörschallgeräteführte nicht zu befriedigenden Ergebnissen (Brauwelt [1954], S. 200 bzw. Schweizer Patentschrift Nr. 305703).
Gemäss der Erfindung wurde nun ein Verfahren entwickelt, das den Hopten mit relativ geringen Lösungsmittelmengen so vollkommen extrahieren lässt, dass praktisch alle Brauwertbestandteile des Hopfens im Extrakt enthalten sind. Eine solche Gewinnung konzentrierter Hopfenextrakte hat darüber hinaus den Vorteil, dass man eine praktisch unbeschränkt haltbare Hopfenkonserve gewinnt ; denn damit erhält der Bierbrauer die Möglichkeit, sich Dauerkonserven von Hopfen auf sein Lager zu legen, dem üblichen, relativ hohen Wertverlust des Presshopfens in seinem Hopfenlager auszuweichen, in Jahren hoher Hopfenpreise mehr Hopfenkonserven und entsprechend weniger Presshopfen seinem Brauprozess zuzuführen und solcherart einen preisregelnden Einfluss auf den Hopfenmarkt zu gewinnen.
Gemäss der Erfindung erfolgt die Extraktion nicht mit Wasser, sondern in an sich bekannter Weise in organischen Lösungsmitteln, wobei jedoch in besonderer Art vorgegangen wird. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Extraktion mit Hilfe eines im Extraktionsgefäss angeordneten, gegebenenfalls bewegbar eingehängten, rotierenden hochtourigen Dispergiergerätes mit mehreren, vorzugsweise drei, zerteilenden Dispergierkränzen, unter feinster Zerteilung und kontinuierlichem Durchgang
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DazuLücken hineingepeitschte kleine Volumen einen raschen Wechsel von Über- und Unterdruck hervorrufen.
Diese kleinen Stoffmengen werden mit einigen Metern pro Sekunde beschleunigt und erzeugen fortlaufend entsprechend frequente Impulse auf die Gesamtmasse im Extraktionsgefäss, in welchem gleich frequent
Druck und Zugspannungen entstehen. So wird in kurzer Zeit eine maximale Aufschliessung der Hopfen- dolden in den Schwingungen der Maische (Oberflächenvergrösserung) bewirkt und eine maximale Einwir- kung des Lösungsmittels auf die Bitterstoff-Harze gewährleistet. Bei einem Kreiselgerät treten diese hoch- frequente Beaufschlagung und die damit erzeugten (oben beschriebenen) Effekte nicht auf. Unter Einwir- kung der mit dem Dispergiergerät erreichten Oberflächenvergrösserung des Hopfens und seiner Brauwertbe- standteile wird die Extraktion selbst binnen kurzer Zeit beendet.
Die Maische verlässt Über die Leitung 12 das Gefäss und wird dann in alternativ arbeitende Filter abgenutscht, filtriert, und die Dünnlösung gelangt dann in Vorlagen. Von hier aus kann die Dünnlösung über eine Pumpe und die Leitung 13 (Anreicherung im Gegenstrom) für die nächste Hopfengabe im Extraktor als Extraktionsmittel verwendet werden.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Bitterstoffextraktion technologisch da- hin ergänzt, dass aus den Hopfentrebern mit warmem bis kochendem Wasser auch die Gerbstoffe ausgezo- gen werden. Hiebei handelt es sich-entgegen einem schon bekannten Verfahren, das auf Wasserauszug der Treber mit angesäuertem Wasser und nachfolgender Vakuumtrocknung und Zerstäubung beruht-um einen Vorgang, bei welchem die Hopfentreber mit Leitungswasser, so wie es im Betrieb zur Verfügung steht, ausgezogen werden und die Menge des Wassers in sehr begrenzten Mengen gehalten wird, nämlich auf etwa der 3-lOfachen der Hopfentrebermasse, und die so entstehende Dünngerbstofflösung nach Abpressung und Eindickung des Gerbstoffextraktes gewonnen wird.
Die Extraktion der Treber nach der Erfindung wird durch Einstellung des pH-Wertes des zur Extraktion verwendeten Wassers auf den alkalischen Bereich, vorzugsweise auf einen PH-Wert 8-9, beschleunigt und intensiviert. Die Einstellung des pH-Wertes auf einen alkalischen Bereich erfolgt mit bekannten Mitteln, am einfachsten durch Zugabe einer kleinen Menge verdünnter Natronlauge ; es können aber auch alle andern basisch wirkenden Zusätze, wie Alkalihydroxyd, Carbonate oder Bicarbonate u. ähnl., verwendet werden.
Dadurch, dass beide Stoffe, nämlich der Bitterstoffextrakt und der Gerbstoffauszug, in fliessfähigem Zustand vorliegen, lässt sich mittels Emulgierung eine gute gleichmässige Vermischung ohne Schwierigkeiten am besten im Temperaturbereich der Pasteurisierung erreichen.
Die auf diese Weise hergestellte hochkonzentrierte Hopfenkonserve ist sonach praktisch unbegrenzt haltbar und genügt höchsten Ansprüchen im Brauwesen.
Ausführungsbeispiel:
Es wird ein Hopfen mit 12, 9% Gesamtharzen, 6% Alpha-Bittersäure, 5, 3% Beta-Anteilen, also 11, 3% Weichharzen und 1, 6% Hartharzen, als Ausgangsmaterial verwendet.
Von diesem Hopfen werden ZOOGew.-Teile mit 1400Gew.-Teilen Trichloräthylen bei Raumtemperatur von etwa 230 in ein Extraktionsgefäss gegeben. Dann wird ein Gerät nach der Erfindung mit drei gegenläufig umlaufenden Zahnkränzen eingehängt. Der äussere Durchmesser des äussersten Zahnkranzes beträgt 220 mm.
Dann wird das erfindungsgemässe Gerät in Betrieb gesetzt, das mit einer Randgeschwindigkeit von 15 m/sec läuft. Die Extraktion war nach 15 min beendet.
Dann wird der Gesamtinhalt des Extraktionsgefässes abgelassen und durch einen Filter gedrückt. Die anfallende Extraktlösung wird zur Extraktion von weiteren 200 Teilen des gleichen Hopfens unter gleichen Extraktionsbedingungen verwendet.
Dieses Verfahren wird 3mal wiederholt. Die so angereicherte Extraktionslösung wird dann in der in der Beschreibung näher beschriebenen Vorrichtung vom Lösungsmittel durch Verdampfung und Dephlegmation getrennt.
Man erhält einen Extrakt mit 75, 6% Gesamtharzen, von denen 31, 5% Alpha-Bittersäure und 32, 8% Beta-Anteile, also 64, 3% Gesamtweichharze sind, während der Rest 11, 3% Hartharze sind. Die Nichtharzbestandteile bestehen aus Wasser, Albuminosen usw. und etwas Trub.
Vergleicht man die Zusammensetzung der Harze in dem Ausgangsharz, wie es im Hopfen vorliegt, mit dem Harz des Extraktes, so ergibt sich, dass im Hopfen 87, 6% Weichharze, im Extrakt 85% Weichharze und 12, 4% bzw. 14, 9% Hartharze vorhanden sind. Auch die Verteilung zwischen Alpha-Bittersäure und Beta-Anteil in den Weichharzen ist praktisch die gleiche.
Die Weichharze des Hopfens (als wirksame
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<tb> Gesamtharz <SEP> Alpha-Säure <SEP> Beta-Anteil <SEP> Hartharze <SEP> Weichharze
<tb> Hopfen <SEP> 12, <SEP> 9% <SEP> 6. <SEP> f. <SEP> 5, <SEP> 3% <SEP> 1, <SEP> 6% <SEP> 11, <SEP> 3% <SEP>
<tb> Extrakt <SEP> 75, <SEP> 6% <SEP> 31, <SEP> 5% <SEP> 32, <SEP> 8% <SEP> 11, <SEP> 3% <SEP> 64, <SEP> 3%
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<tb> Hopfen <SEP> Extrakt
<tb> Weichharze <SEP> 87, <SEP> 6% <SEP> 85, <SEP> 1%
<tb> Alpha-Säuren <SEP> 46, <SEP> 5% <SEP> 41, <SEP> 7%
<tb> Beta-Anteil <SEP> 41, <SEP> 1% <SEP> 43, <SEP> 4%
<tb> Hartharze <SEP> 12, <SEP> 41o <SEP> 14, <SEP> 9%
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Das neue Extraktionsverfahren ergibt also einen Extrakt, dessen Zusammensetzung strukturell dem
Hopfen praktisch vollständig entspricht.
Es wurden etwa 97% des Brauwertes des Hopfens in dem Harzextrakt wiedergefunden.
Wenn man den bei der Extraktion anfallenden Treber gemäss der Erfindung mit der 5fachen Menge schwach alkalisch gemachten, heissen Wassers auszieht und durch Kochen die anfallende Gerblösung bis zu einem dicken Sirup eindickt, erhält man einen Gerbextrakt, der in seiner Gerbwirkung praktisch genau dem Hopfen entspricht. Auch hier ist eine Veränderung der Eigenschaften der Gerbstoffe nicht festzustellen.
Da der Hopfenextrakt und der Gerbextrakt emulgiert und anschliessend bei 550C im Vakuum einer Endverdampfung unterzogen werden, ergibt sich ein Endprodukt des Konzentrates von 75 bis 85%, das in seiner Struktur (wie obige Tabelle zeigt) praktisch genau der des Hopfens entspricht, so dass die brautechnologischen Eigenschaften des Extraktes gleich sind denen des Hopfens.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Extrakten aus Hopfen in organischen Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Extraktion mit Hilfe eines im Extraktionsgefäss angeordneten, gegebenenfalls bewegbar eingehängten, rotierenden hochtourigen Dispergiergerätes mit mehreren, vorzugsweise drei, zerteilenden Dispergierkränzen, unter feinster Zerteilung und kontinuierlichem Durchgang der Lösungsmittel/Hopfen-Suspension durch das Dispergiergerät vorgenommen wird.