AT392394B - Verfahren zum behandeln von fluessigen nahrungs- und genussmitteln - Google Patents

Description

AT 392 394 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von flüssigen Nahrungs- und Genußmitteln unter Verwendung eines Adsorbens.

Bei der Herstellung von Fruchtsäften ist es bekannt, für die Abtrennung von phenolischen Substanzen, wie beispielsweise Gerbsäuren, Flavonoidfarbstoffen od. dgl. adsorbierende Materialien zu verwenden. Es ist bereits bekannt, an adsorbierenden Materialien Enzyme zu immobilisieren, um auf diese Weise die Zersetzung bzw. Abtrennung unerwünschter Substanzen in flüssigen Nahrungs- und Genußmitteln herbeizuführen.

Eine Reihe von unerwünschten Bestandteilen läßt sich durch Filtration aus flüssigen Nahrungs- und Genußmitteln, insbesondere Obst- und Gemüsesäften, abtrennen, wobei allerdings bei einer derartigen Filtration keineswegs selektiv bestimmte Substanzen abgetrennt werden, sondern vielmehr auch eine Reihe von erwünschten Inhaltsstoffen im Filter verbleiben.

Die Erfindung zielt nun darauf ab ein einfaches Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem es selektiv gelingt mit geringem Aufwand phenolische Substanzen, wie Gerbsäuren, Flavonoidfarbstoffe od. dgl. aus flüssigen Nahrungs- und Genußmitteln zu entfernen, wobei das Adsorbens hinreichend stabil ist um wiederum leicht mechanisch vom flüssigen Nahrungs- oder Genußmittel, welches hiemit behandelt wurde, abgetrennt zu werden. Zur Lösung dies» Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß als Adsorbens für die Adsorption von phenolischen Substanzen, wie Gerbsäuren, Flavonoidfarbstoffen od. dgl. ein mit Aminoalkylalkoxysilanen behandelt» Silikatträg» eingesetzt wird und daß das Adsorbens in einer Menge von 30 bis 5000 g/hl in Abhängigkeit von der spezifischen Oberfläche des Adsorbers, flüssiges Nahrungs- und Genußmittel angewandt wird. Dadurch, daß als Adsorbens für die Adsorption von phenolischen Substanzen, wie Gerbsäuren, Flavonoidfarbstoffen od. dgl. ein mit Aminoalkylalkoxysilanen behandelter Silikatträger eingesetzt wird, wird zum einen ein Trägermaterial verwendet, welches thermisch und mechanisch sehr stabil ist und zum anderen ein Trägermaterial verwendet, welches in bekannter Weise durch Umsetzung mit Aminoalkylalkoxysilanen ein relativ spezifisches Adsorbens für die gewünschte Abtrennung d» phenolischen Substanzen ergibt Dadurch, daß das Adsorbens in ein» Menge von 30 bis 5000 g/hl in Abhängigkeit von der spezifischen Oberfläche des Adsorbers, flüssiges Nahrungs- und Genußmittel angewandt wird, wird eine wirkungsvolle Behandlung von Frucht- od» Gemüsesäften »reicht

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Träg» eingesetzt, welcher 45 bis 75 μΜοΙ Aminogruppen/g trockenen Trägers enthält, wobei sich gezeigt hat, daß derartige Adsorbentien bereits in sehr geringen Mengen ein Schönen und Stabilisieren der mit diesen Adsorbentien behandelten flüssigen Nahrungs- und Genußmittel »geben.

In bevorzugter Weise wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß das Adsorbens aus mit Ω-Aminoalkyltrialkoxysilanen, insbesond»e Ω-Aminopropyltriethoxysilan behandeltem Hydrogel od» X»ogel besteht Für die Herstellung eines derartigen einen hohen Aminogruppengehalt aufweisenden Trägers sind konventionelle Verfahrensweisen bekannt. Das Adsorbens wird durch Umsetzung von Ω-Aminoalkylalkoxysilanen und bevorzugt Ω-Aminoalkyltrialkyloxysilancn mit einem Silikatträger dargestellt Die Umsetzung kann hiebei sowohl in wäßrigem als auch rein organischem Medium ablaufen.

Bei V»wendung von Toluol als Lösungsmittel zur Durchführung der genannten Umsetzung hat sich eine Konzentration von 4 - 6 % der genannt»! Verbindungsklasse, bezogen auf die Masse des eingesetzten Trägers, als optimal erwiesen.

Geringere Konzentrationen bewirken eine unvollständige Oberflächenbelegung, höhere Konzentrationen führen zur Bildung von Multilayerschichten die nur instabil an der Oberfläche Hegen und die Poren des Trägermaterials verkleben.

Die Reaktionszeit beträgt unabhängig vom Lösungsmittel etwa 2 Stunden bei 60 - 80 °C und etwa 6-8 Stunden bei 25 °C.

Bei Verwendung von Wasser als Lösungsmittel muß die Autohydrolyse der genannten Verbindungsklasse in Betracht gezogen werden. Eine Einstellung des pH-Wertes auf pH = 3,0 - 4,0 muß in möglichst kurzer Zeit erfolgen und d» pH-Wert üb» den gesamten Reaktionszeitraum beibehalten wenden.

Die optimale Konzentration d» Silane liegt dah» etwas über den Werten in wasserfreien Lösungsmitteln und liegt bei etwa 7 - 8 % bezogen auf die Masse des eingesetzten Trägers.

Die genannten Konzentrationen der Silane beziehen sich auf Gulsenit als zu derivatisierenden Träg», poröses Glas und Hydro- bzw. X»ogele benötigen eine um etwa 2-3 % höhere Konzentration des Silans.

Die genannten Konzentrationen beziehen sich auf ein in Affinität und Kapazität optimales Trägermaterial.

Sehr gute Affinitätswerte, bei geringerer Kapazität lassen sich bei Gulsenit bereits mit einer 3%igen toluolischen Lösung des Silans »reichen.

Die erfindungsgemäße Behandlung wurde zur Erzielung geeigneter Vergleichwerte zunächst mit Testsubstanzen vorgenommen.

Um Affinitätswerte optimal vergleichen zu können wurde der phenolische Farbstoff Bromphenolblau als Teststubstanz zur Messung der Phasenverteilung zwischen Trägermaterial und ein» wäßrigen Lösung mit einem pH-Wert von 5,5 gewählt. -2-

AT 392 394 B c (Bromphenolblau) = 37,5 mg/1 Puffer=Acetatpuffer pH = 5,5 0,05 M 25 g Adsorbens in 1000 ml Farbstofflösung % adsorbierter Faibstoff:

Adsorbens:

Gulsenit 0% Hydrogel 0% Xerogel 0% poröses Glas 0% Amino-Gulsenit 93 - 95 % Amino-Glas 92% Amino-Hydrogel 95 - 98 % Tetramethylammonium-Gulsenit 95% Aldehydo-Gulsenit 76% Acetylamino-Gulsenit 4%

Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß die Affinität der genannten Materialien nicht völlig analog der Oberfläche oder Belegung mit Aminogruppen ist Eine weitere Verstärkung der positiven Oberflächenladung durch Bildung quartärer Ammoniumbasen führt zu keiner signifikanten Verbesserung der adsorptiven Eigenschaft»!.

Eine Abschwächung der positiven Ladung durch Bildung von Iminen verringert die Adsorption deutlich, die Bildung eines fast ungeladenen Amids bewirkt einen beinahe vollständigen Verlust der adsorptiven Eigenschaften.

Es ist daher ausreichend, die genannten Aminogruppen einzuführen und an Stelle des oberflächenärmeren Gulsenits oberflächenreiche Träger wie Hydro- oder Xerogele zu verwenden und damit zur sehr guten Affinität auch eine ausreichende Kapazität zu erreichen.

Unter Verwendung derartiger mit Ω-Aminoalkylalkoxysilanen behandelter Silikatträger wurde in der Folge die Entfärbung von Apfelsaft analysiert, wobei die beobachtete Entfärbung ein Maß für die Abtrennung der phenolischen Substanzen, insbesondere Flavonoidfarbstoffe darstellt Die in den nachfolgend tabellarisch zusammengestellten Versuchsergebnissen aufscheinenden Bezugsgröfien bedeuten im einzeln»!: Bx = Viskosität nach Brix, EBC = European Brewing Convention und die Zahlenwerte gemäß EBC einen skalierten Farbwert gemäß einer der vier Skalen der EBC, wie sie für Bier etabliert wurde. Ein niedrigerer Zahlenwert auf dieser Skala entspricht einem helleren Farbton und damit einer fortgeschrittenen Entfärbung.

Beispiel 1:

Bei 50 °C wurden zwei Gefäßen mit je 1 hl Apfelsaft einmal 1000 g mit Ω-Aminopropyltriethoxysilan behandelter Gulsenit und einmal 1000 g mit Ω-Aminopropyltriethoxysilan behandeltes Hydrogel zugesetzt. Die Viskosität der Fruchtsäfte betrug jeweils 114° Bx. unbehandelter Saft (+) Gulsenit (+) Hydrogel EBC 17,5 17,5 15

Durch Zusatz des Amino-Hydrogels konnte eine deutliche Entfärbung des Fruchtsaftes festgestellt werden, wohingegen die Verwendung von Gulsenit keine Farbveränderung bewirkt.

Beispiel 2; Fünf Gefäßen mit je einem hl Apfelsaft, mit einer Viskosität von 11,5° Bx, wurden bei 50 °C ansteigende Mengen an in Wasser vorgequollenem mit Ω-Aminopropyltriethoxysilan behandeltem Hydrogel zugesetzt. -3-

Claims (3)

1. AT 392 394 B Dosierung g/hl: 0 125 250 500 1000 EBC: 16 15 14 14 13 Mit ansteigenden Mengen an eingesetztem Adsorbens, d. h. mit größerer für die Adsorption zur Verfügung stehender Oberfläche, wird ein immer hellerer Farbton des behandelten Apfelsaftes und damit eine vollständigere Adsorption der Flavonoidfarbstoffe beobachtet Beispiel 3: Zu 2x je 5 Gefäßen mit je 1 hl Apfelsaft wurden einmal bei 20 °C und einmal bei 50 °C ansteigende Mengen an Amino-Hydrogel zugesetzt. Die Viskosität des Fruchtsaftes betrug jeweils 23° Bx. Dosierung g/hl: 0 250 500 1000 2000 (+) Hydrogel 50 °C >27 26 24 21 - 20 °C >27 25 24 23 20 Bei 50 °C wird die stärkste Entfärbewirkung bei Zusatz von 1000 g/hl Hydrogel beobachtet Eine noch größere zugesetzte Hydrogelmenge bewirkt keine weitere Entfärbung. Bei 20 °C wird im Vergleich zum Hydrogelzusatz bei höheren Temperaturen bei geringerem Zusatz an Hydrogel eine etwas stärkere Entfärbung, bei größeren Mengen jedoch eine etwas schwächere Entfärbung des Apfelsaftes beobachtet Bei dieser Temperatur tritt auch bei Zusatz von 2000 g/hl Hydrogel gegenüber 1000 g/hl Hydrogel noch eine weitere Entfärbung auf. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Behandeln von flüssigen Nahrungs- und Genußmitteln unter Verwendung eines Adsorbens, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorbens für die Adsorption von phenolischen Substanzen, wie Gerbsäuren, Flavonoidfarbstoffen od. dgl. ein mit Aminoalkylalkoxysilanen behandelter Silikatträger eingesetzt wird und daß das Adsorbens in einer Menge von 30 bis 5000 g/hl in Abhängigkeit von der spezifischen Oberfläche des Adsorbers, flüssiges Nahrungs- und Genußmittel angewandt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger 45 bis 75 μΜοΙ Aminogruppen/g trockener Träger enthält.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadnrch gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus mit Ω-Aminoalkyltrialkoxysilanen, insbesondere Ω-Aminopropyltriethoxysilan behandeltem Hydrogel oder Xerogel besteht -4-