DE102010001425A1

DE102010001425A1 - Verfahren zur Extrusion von Extrakten, Aromen, Vitaminen und/oder deren Mischungen zur Herstellung von lagerstabilen Granulaten sowie danach hergestellte Granulate für Tee und teeähnliche Erzeugnisse

Info

Publication number: DE102010001425A1
Application number: DE102010001425A
Authority: DE
Inventors: Adolf 91413 Kler; Charly 91460 Masanetz
Original assignee: Martin Bauer & Co KG GmbH; Bauer Martin & Co KG GmbH; Martin Bauer & Co Kg 91487 GmbH
Current assignee: Martin Bauer & Co KG GmbH; Bauer Martin & Co KG GmbH; Martin Bauer & Co Kg 91487 GmbH
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2011-08-04

Abstract

Bei einem Verfahren zur Extrusion von Extrakten, Aromen, Vitaminen und/oder deren Mischungen zur Herstellung von lagerstabilen Granulaten, insbesondere verwendbar als Lebensmittelzutat für Tee und teeähnliche Erzeugnisse, wird langkettiges Inulin als Rezepturbestandteil verwendet. Die verschiedenen Rezepturkomponenten werden kontinuierlich in einem Mehrstufenprozess in einen Extruder (1), vorzugsweise Doppelwellenextruder dosiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Extrusion von Extrakten, Aromen, Vitaminen und/oder deren Mischungen zur Herstellung von lagerstabilen Granulaten sowie danach hergestellte Granulate für Tee und teeähnliche Erzeugnisse.
Zum Hintergrund der Erfindung soll der Prozess der Extrusion insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung von Lebensmitteln näher beleuchtet werden.
Der Prozess der „Extrusion” findet seit geraumer Zeit Anwendung in den verschiedensten industriellen Bereichen, wie z. B. im Bereich der Kunststoffherstellung und -bearbeitung, der Pharmaindustrie, der Futtermittel-, aber auch der Lebensmittelindustrie. Prinzipiell zu unterscheiden sind die Formextrusion bzw. Schmelzextrusion. Bei der Formextrusion handelt es sich im Wesentlichen um eine „kalte Umformung”, bei der sogenannten „Schmelzextrusion” dagegen um einen Prozess, bei dem pulver- oder granulatförmige Rohstoffe durch Eintrag von Energie über Friktion innerhalb des Extrudates oder direkte Wärmeübertragung mittels beheizbarer Elemente am Extruder aufgeheizt und geschmolzen werden. Die viskose Schmelze wird durch sich drehende Schnecken durch eine Formdüse gepresst, um das Produkt in eine gewünschte Form zu bringen.
Sowohl bei der Formextrusion als auch bei der Schmelzextrusion können die erhaltenen Extrudate, wenn nötig, in nachfolgenden Prozessschritten weiterbearbeitet werden. Speziell im Bereich der Lebensmittelindustrie kommen sowohl die Formextrusion als auch die Schmelzextrusion zum Einsatz. Üblicherweise werden sowohl Ein-Schnecken-, als auch Doppelschnecken-Extruder verwendet.
Für einen speziellen Teilbereich der Lebensmittelindustrie, nämlich der Herstellung und Verarbeitung von Pflanzenextrakten, natürlichen ätherischen Ölen, Aromastoffen und Vitaminen zu extrudierten Granulaten stellt die Schmelzextrusion eine Technologie zur Verfügung, die es ermöglicht, flüssige oder auch pulverförmige Produkte in eine trockene, fließfähige, gut verarbeitungsfähige, staubfreie Form zu bringen. Dies geschieht üblicherweise dadurch, dass den zu verarbeitenden Rohstoffen Trägerstoffe wie z. B. Stärken, Stärkederivate, Mono-, Di- und Oligosaccharide, sowie weitere Zutaten zugesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Extrusionsverfahren zur Herstellung von Lebensmittelgranulaten bereits bekannt. So beschreibt die EP 0 158 460 A1 die Fixierung von flüchtigen Aromastoffen in extrudierten glasartigen Substanzen. Dabei wird eine vorher hergestellte, homogene, pulverförmige Mischung aus Kohlenhydratträgern und flüchtigen Aromastoffen ohne die Zugabe von Wasser in einem Schmelzextrusionsprozess zu einem amorphen, glasartigen Strang extrudiert, den man danach bei Raumtemperatur kühlt. Die erkalteten, ca. 1/8 Zoll starken Stränge können in einem nachfolgenden Prozess leicht in kleinere Teile gebrochen werden. Die Glasübergangstemperatur der Eingangsmischung wird mit ca. 80°C beschrieben.
Die US 5087461 A beschreibt doppelt eingekapselte Lebensmittelzusammensetzungen, die flüchtige und/oder labile Komponenten enthalten. Darin wird ein Prozess zur Verkapselung einer sprühgetrockneten Zusammensetzung mittels Extrusion erläutert. Als Trägerstoffe werden modifizierte Stärke, Maltodextrin, Maissirup-Feststoffe sowie Mono- und Di-Saccharide genannt. Nach Herstellung einer Vormischung aus Träger und Substrat wird die Mischung unter Zugabe von Wasser (5%) mittels Schmelzextrusion und nachfolgender passiver Abkühlphase bei Raumtemperatur in einen amorphen, glasartigen Zustand gebracht. In einem zweiten, nachfolgenden Prozess kann das strangförmige Produkt gebrochen werden.
In der US 5603971 A werden „Encapsulation compositions” offenbart. Diese bestehen aus modifizierten Stärken, Mono- und Disacchariden, einem Emulgator sowie einem ,Weichmacher' in Form von Wasser oder wässrigen Wasser-Maltodextrin-Lösungen. Der mittels Schmelzextrusion extrudierten Mischung wird dabei 5,8% Wasser zugesetzt. Das Schmelzextrudat unterliegt nach Verlassen der Düse der passiven Kühlung und kann danach in einem sich anschließenden Prozess weiter verarbeitet werden.
Die EP 1 124 442 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Granulaten für die gesteuerte Freigabe von flüchtigen Zusammensetzungen. Dabei wird eine homogene Vormischung aus verschiedenen Trägerstoffen und einem darin fein verteilten Aromastoff (Riechstoff) mit einem geringen Wassergehalt in einem Extruder erhitzt und durch eine Düse schmelzextrudiert. Unmittelbar nach Austritt der Düse wird die noch geschmolzene Masse ohne Kühlung abgeschnitten. Weiteres wesentliches Produkt- und Verfahrenscharakteristikum ist dort, dass die Glasübergangstemperatur des Endproduktes nach Extrusion im Wesentlichen die gleiche ist, wie die der Gesamtmischung vor Extrusion. Die notwendige Wasserzugabe für den beschriebenen Prozess bewegt sich dabei zwischen 5 und 10%, wobei dieses Wasser in die Vormischung mit eingegeben wird.
Die EP 1501375 B1 offenbart Aromapartikel, die mittels eines Schmelzextrusionsprozesses hergestellt werden. Die wesentlichen Produkt- bzw. Verfahrensmerkmale sind dabei, dass die Aromapartikel durch Schmelzextrusion mit anschließender Kopfgranulation hergestellt werden, wobei als Trägerstoffe 20–80% Kohlenhydratpolymere mit einem mittleren Molekulargewicht > 1000 und Glucose in einer Menge von 0,5–5% verwendet werden. Im Vergleich zu anderen Verfahren erfolgt keine Zugabe von Wasser.
Durch die Zugabe von Glucose im Bereich von 0,5–5% wird eine Granulierung nahezu ohne Bildung von unerwünschtem Feinstaub ermöglicht. Dieser liegt damit bei < 2%. Dabei muss allerdings die durch die Düsenplatte austretende Schmelze durch konzentrisches Anblasen der Lochplatte mit Kaltluft gekühlt werden.
Vor dem Hintergrund des geschilderten Standes der Technik liegt die Aufgabe der Erfindung darin, einen kontinuierlichen Prozess zur produktschonenden Extrusion von Extrakten, Aromen, Vitaminen und/oder deren Mischungen zur Herstellung fließfähiger, staubfreier und vor allem gegen Luftfeuchtigkeit lagerstabiler Granulate mit engem Kornspektrum insbesondere zur Verwendung als Lebensmittelzutat speziell für Tee und teeähnliche Erzeugnisse zu schaffen.
Hinsichtlich dieser Aufgabenstellung sind folgende Rahmenbedingungen relevant. Bei der Herstellung von aromatisiertem Tee bzw. teeähnlichen Erzeugnissen zur Abpackung in Teebeutel sind Rieselfähigkeit und Stabilität gegen Luftfeuchtigkeit essentielle Voraussetzungen. Ein negatives hygroskopisches Verhalten beeinflusst jedoch darüber hinaus nicht nur das Abpack- und Lagerverhalten, sondern auch die Produktqualität des Endproduktes während dessen Lagerung im Regal und beim Verbraucher. Die ursprünglich glasartige Matrix wird durch Wasseraufnahme aus der Umgebungsluft während der Lagerung aus dem glasartigen, amorphen Zustand in einen gummiartigen, plastischen, weichen, klebrigen Zustand überführt. Dabei sinkt die Glasübergangstemperatur der Matrix durch das aufgenommene Wasser ab.
Dies führt bei manchen Produkten soweit, dass es sowohl zu Verklebungen des Teebeutelinhaltes an sich, als auch mit dem Teebeutelpapier kommen kann und die Teebeutel nicht mehr einzeln aus der Umverpackung, üblicherweise der Faltschachtel, entnommen werden können, ohne zu zerreißen und damit unbrauchbar zu werden.
Darüber hinaus werden die ursprünglich glasartig verkapselten Aromastoffe frei, verflüchtigen sich und verschlechtern somit die ursprünglich hohe Produktqualität signifikant.
Gegen Luftfeuchtigkeit weitgehend stabile Produkte bieten darüber hinaus auch den Vorteil, dass die einzelnen Teebeutel nicht mehr in Verbundfolien aus PE, Aluminium oder sonstigen Barrierematerialien verpackt werden müssen, was Kosten spart und dabei gleichzeitig auch die Umwelt entlastet.
Weiterhin ist auch das Korngrößenspektrum bei Herstellung und Abpackung von Tee und teeähnlichen Produkten zur Erreichung einer hohen Produktqualität von außerordentlicher Bedeutung. Nur bei einer gleichmäßigen, homogenen Mischung kann eine exakte Dosierung in den einzelnen Teebeutel erfolgen und damit eine auf hohem Niveau standardisierte Produktqualität erzielt werden. Dies ist insbesondere für Aromen wichtig, die bereits in niedrigsten Mengen signifikant zum Gesamtaroma der Teemischung beitragen und deshalb ein möglichst enges Kornspektrum mit nur minimalen Feinstanteilen aufweisen dürfen. Inhomogenitäten der Teemischungen bedingt durch ein weites, undefiniertes Kornspektrum der verwendeten Zutaten verschlechtern die Produktqualität somit deutlich.
Die oben angegebene Aufgabe wird nun in prinzipieller Hinsicht durch ein Verfahren gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 gelöst. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass sich zur Extrusion von Extrakten, ätherischen Ölen, Aromen, Vitaminen und/oder deren Mischungen mit unterschiedlichen Trägerstoffsystemen Extruder und insbesondere Doppelwellen-Extruder aufgrund der damit zu erzielenden konstanten Prozessbedingungen besonders bewährt haben. Im Gegensatz zu diskontinuierlichen Extrusionsverfahren wo homogene Vormischungen mit Trägerstoffen, Aromen und Wasser erstellt werden, wie dies z. B. in der EP 1 124 442 B1 beschrieben ist, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass alle Rezepturkomponenten wie Trägerstoffe, Wasser, Extrakte bzw. Aromen, „online”, also direkt in den Extruder, jedoch an verschiedenen Stellen in diesen dosiert werden. Eine homogene Vormischung mit darin fein verteilten Aromastoffen, wie in der EP 1124442 B1 beschrieben ist, wird dadurch unnötig.
Es hat sich allerdings auch gezeigt, dass neben dem eigentlichen Prozess die einzelnen Rezepturkomponenten von ausschlaggebender Bedeutung sind.
Überraschenderweise haben Versuche ergeben, dass durch eine Kombination von langkettigem Inulin mit den weiteren beschriebenen Rezepturkomponenten besonders gleichmäßige, abriebstabile und gegen Luftfeuchtigkeit stabile Granulate mit enger Korngrößenverteilung erhalten werden.
Bei langkettigem Inulin handelt es sich um ein Polyfructosan mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad > 20 Fructose-Einheiten, bei der monomere Fructose und niedermolekulare Oligofructose-Einheiten entfernt wurden.
Vorteilhafte Rezepturen, die ein der gestellten Aufgabe entsprechendes Granulatprodukt ergeben, zeichnen sich durch folgende Zusammensetzungsbereiche aus:
Rezeptur 1:

Maltodextrin M2 40–60%
langkettiges Inulin 10–50%, vorzugsweise 25–35%
Raffinade 5–10%
Gummi Arabicum 2–5%
Zitroglyceride 3–5%
Wasser 0–3%
Aroma 3–15%

Rezeptur 2:

Raffinade 40–60%
langkettiges Inulin 10–50%, vorzugsweise 25–35%
Gummi Arabicum 2–5%
Zitroglyceride 3–5%
Wasser 0–3%
Aroma 3–15%

In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. das damit hergestellte Granulat mit signifikanten Produkteigenschaften angegeben. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen wird in diesem Zusammenhang auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen verwiesen, aus der sich weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben. Es wird dabei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen
1 ein HPLC-Diagram eines langkettigen Inulins (FibrulinXL)
2 ein HPLC-Diagram eines nativen Zichorien-Inulins
3 eine schematische Ansicht eines Extruders,
4 ein Diagramm der Korngrößenverteilung von erfindungsgemäß hergestellten Granulaten,
5 ein Diagramm der Korngrößenverteilung bei handelsüblichen Produkten, und
6 eine Schautafel mit Proben verschiedener Granulate bei unterschiedlichen relativen Luftfeuchten.
Anhand der in den 1 und 2 dargestellten Chromatogramme lassen sich übliche und langkettige Inuline genauer beschreiben. Aus einem Vergleich dieser Figuren wird der Unterschied zwischen einem langkettigen Inulin und herkömmlichen Inulinqualitäten deutlich.
Die unterschiedlichen Kettenlängen der beschriebenen Inulin-Qualitäten lassen sich per HPLC untersuchen und darstellen. Verwendet wird dabei das Verfahren der ”High pH Anion Exchange Chromatography” gekoppelt mit einer ”Pulse Amperometric Detection”. Die beiden Chromatogramme zeigen die bei den unterschiedlichen Elutionszeiten (Abszisse in min.) erhaltenen Detektorsignale des Detektors ED 40 (Ordinate in nC) der beiden unterschiedlichen Inulinqualitäten „langkettiges Inulin” (Fibruline XL – 1) und „Natives Zichorien-Inulin” (2). Die Abkürzungen „G” bzw. „F” stehen für Glucose bzw. Fructose, wobei die Indices 2, 5, 10, 20 etc. die Anzahl der Fructose-Moleküle in der Kette angeben.
Aufgrund der stark hygroskopischen Eigenschaften von Fructose bzw. niedermolekularen Fructosederivaten war das außerordentlich gute Verhalten von Granulaten, die langkettiges Inulin enthalten, insbesondere gegen höhere Luftfeuchten, nicht zu erwarten.
Wie aus 3 deutlich wird, weist der dort gezeigte Doppelschnecken-Extruder 1 ein Extrudergehäuse 2 auf, in dem zwei Extruderschnecken 3 durch einen Motor 4 über ein Untersetzungsgetriebe 5 in Rotationsbewegung um ihre Längsachse versetzt werden. In 1 ist durch die gewählte Seitenansicht lediglich eine Extruderschnecke 3 erkennbar.
In Förderrichtung F des Extrudats 6 gliedert sich der Extruder 1 in verschiedene Prozesssegmente 7 bis 11 auf, die die nachfolgend erläuterten Funktionen erfüllen.
So findet im ersten Prozesssegment 7 der Einzug der Trägerstoffe 12 für das herzustellende Produkt statt, wozu der Trägerstoff 12 in einem Fülltrichter 13 vorgehalten wird.
Im zweiten Prozesssegment 8 ist ein Wasseranschluss 9 vorgesehen, über den dosiert Wasser in den Extruder zugegeben werden kann.
Es folgt als drittes Prozesssegment 9 eine Aufschmelzzone, in der der Schmelzvorgang des im Extruder 1 verarbeiteten Materials durch Heizsegmente 15 unterstützt werden kann.
Im vierten Prozesssegment 10 ist ein Dosieranschluss 16 vorgesehen, über den die temperaturempfindlichen Extrakte, Aromen, Vitamine oder ähnliche Zugabestoffe in den Extruder 1 eindosiert werden können.
Ms nächstes Prozesssegment 11 schließt sich eine Homogenisierungs- und Förderzone vor der Extruderdüse 17 an, die als Düsenwerkzeug eine Lochplatte zur Bildung feiner Extrudatstränge aufweist. Letztere werden durch eine Abschneidevorrichtung 18 in entsprechende Granulatpartikel geschnitten.
Schließlich ist am Extruderende eine Absaugeinrichtung 19 vorgesehen, durch die mittels pneumatischer Aspiration das abgeschnittene Granulat mit Raumluft gekühlt und über einen Zyklon 20 abgeschieden wird.
Im Folgenden wird der Herstellungsprozess eines Granulats als Lebensmittelzutat für Tee und teeähnliche Erzeugnisse näher erläutert:
Nach Einzug der Trägerstoffe in das Extrudersegment 7 wird in Segment 8 über den Wasseranschluss Wasser mit maximal 3%, bez. Rezeptur, zudosiert. Im Segment 9 erfolgt das Aufschmelzen des Trägerstoffes 12 durch Friktionsenergie bzw. Mantelheizung mit Hilfe der Heizsegmente 15. Die Temperatur des Segmentes 9 beträgt dabei 130°C. Der Druck im Extruder liegt bei 10–30 bar. Druck und Temperatur hängen dabei im Wesentlichen von den verwendeten Rezepturparametern ab. So führen z. B. hochmolekulare Trägerstoffe ohne Wasserzusatz zu hochviskosen, plastischen Schmelzen, die bedingt durch die eingetragene Scherenergie nur mit hohen Prozesstemperaturen bzw. Prozessdrücken verarbeitet werden können. Dies ist insbesondere für empfindliche Produkte nachteilig. Durch die Verwendung der in den nachfolgenden Beispielen dargestellten Rezepturkomponenten in Verbindung mit einem Wasserzusatz von maximal 3%, hat sich durch eine Vielzahl von Versuchen herausgestellt, dass Extrakte, Vitamine, bzw. Aromen und/oder deren Mischungen besonders schonend extrudiert werden können.
Besonders temperaturempfindliche Produkte, wie z. B. ätherische Öle, Aromen, etc. werden in flüssiger Form kontinuierlich direkt in das Prozesssegment 10 des Doppelwellen-Extruders 1 zudosiert. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Temperatur im Extruder gegenüber der Aufschmelzzone deutlich herabgesetzt ist. In dem abschließenden Segment 11 erfolgt ein schneller, gleichzeitiger Homogenisier- und Fördervorgang in Richtung Düse 17.
Um eine möglichst hohe Produktschonung zu gewährleisten, ist es nötig Verweilzeiten und Extrusionstemperaturen so niedrig wie möglich zu halten. Bei hoher Temperatur x Zeit – Belastung kommt es aufgrund der thermischen Beanspruchung zu irreversiblen chemischen Veränderungen der empfindlichen Zutaten, bzw. des extrudierten Endproduktes. Anders als bei dem Prozess gemäß EP 1501375 B1 beschrieben, werden demgemäß temperaturempfindliche Substanzen nicht im vorderen, sondern in den mittleren Extruderteil zudosiert. Dies bedeutet optimale Prozessbedingungen hinsichtlich der Mischung, gleichzeitig aber auch eine niedrige Temperatur x Zeit-Belastung für die empfindlichen Produkte.
Die homogene, heiße, viskose Masse wird nach dem Segment 11 durch eine Lochplatte an der Extruderdüse 17 mit unterschiedlichen Bohrungen bzw. Schlitzen extrudiert und direkt nach Austritt mit rotierenden Messern der Abschneidevorrichtung 18 auf die einstellbare Korngröße abgeschnitten. Dabei ist es nötig die Viskosität der Masse durch Kühlung zu erhöhen.
Anders als bei der EP 1501375 B1 beschrieben, erfolgt jedoch keine separate Kühlung durch konzentrisches Anblasen der Düsenplatte mit separater Kaltluft, sondern die Kühlung erfolgt mit Umgebungsluft durch gleichzeitige und gezielt geführte pneumatische Aspiration der abgeschnittenen Extrakt- und/oder Aromapartikel. Dies wird durch die spezielle, mit dem Schneidesystem 18 gekoppelte Absaugvorrichtung 19 erreicht, wobei die Verweilzeit im System so gesteuert ist, das Produkt soweit abzukühlen, dass es direkt abgepackt werden kann. Die Abscheidung erfolgt über einen Zyklon 20. Bedingt durch die dargestellten Produktrezepturen, bzw. den geschilderten Produktionsprozess wird eine aufwändige Kühlung mit separater Kaltluft unnötig.
Das so hergestellte und abgekühlte Produkt kann ohne weitere Abkühlung bzw. Zwischenlagerung sofort abgefüllt oder zur Aromatisierung von Tee oder teeähnlichen Erzeugnissen verwendet werden
Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass durch die sehr geringe Wasserzugabe zum Extrusionsprozess die Glasübergangstemperatur der Endmischung sowie auch das Lagerverhalten hinsichtlich der Hygroskopizität, vor allem aber die Kornstabilität positiv beeinflusst werden. Der in EP 1 124 442 B1 als wesentlich beschriebene Produktparameter „Glasübergangstemperatur der Eingangsmischung entspricht Glasübergangstemperatur des Extrudates” gilt nicht für den erfindungsgemäßen Prozess, da sich durch geringe aber gezielte Wasserzugabe, die Glasübergangstemperatur des Trägerstoffes deutlich von der Glasübergangstemperatur des Extrudates unterscheidet.
Durch die gezielte Zugabe einer maximalen Wassermenge von max. 3% zu den beschriebenen Rezepturkomponenten lässt sich dabei gleichzeitig das Lagerverhalten unter offenen, atmosphärischen Bedingungen verbessern. Die obersten Schichten der einzelnen Granulatpartikel neigen nicht dazu feucht und klebrig zu werden, weil sie durch deren verbessertes hygroskopisches Verhalten keinen hochviskosen Kohlenhydratsirup an der Oberfläche bilden, was letztendlich zum Zusammenkleben von Extrudatpartikeln untereinander, bzw. auch mit anderen Partikeln, wie z. B. Tee, führt.
Dies wurde durch entsprechende Versuche verifiziert. Verschiedene Aroma-Partikel wurden dabei bei Raumtemperatur und unterschiedlichen Luftfeuchten 3 Tage gelagert. Die definierten relativen Luftfeuchten bewegten sich dabei bei 33%, 55%, 75%, 84% rF. Danach zeigten die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Aromapartikel eine deutlich bessere Stabilität im Hinblick auf deren Lagerverhalten bei den gegebenen Bedingungen. Während bei rF 55% die verschiedenen getesteten Aromapartikel noch alle deutlich erkennbar, nicht klebrig und fließfähig sind, zeigt sich bei rF 75% bzw. rF 84% ein deutlicher Vorteil des erfindungsgemäß hergestellten Granulates. Während andere bereits existierende Aromaextrudate aufgequollen, verklebt bzw. zerlaufen sind, sind die erfindungsgemäßen Extrudate immer noch stabil. Dies bedeutet auch eine wesentliche Verbesserung im Hinblick auf die geschmackliche Stabilität während der Lagerung. Ein Aufquellen bzw. Auflösen der glasartigen, harten Trägermatrix bedingt wie bereits oben beschrieben einen Verlust des Schutzes vor Oxidation bzw. Verflüchtigung der empfindlichen Substanzen.
Überraschenderweise hat sich auch gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Herstellung absolut fließfähige und staubfreie Extrakt-, Aromengranulate hergestellt werden können, deren Korngrößenverteilung außerordentlich eng ist, wie der 4 zu entnehmen ist. Damit reduziert sich auch der Produktverlust durch Absiebung auf < 2%, eine separate Siebung darüber hinaus ist überflüssig.
Vergleichbare handelsübliche Produkte zeigen eine deutlich ungleichmäßigere, unerwünschte Korngrößenverteilung, wie dies aus 5 deutlich wird. Dies ist für die Herstellung und Abpackung von Teebeutelprodukten nachteilig, weil keine stabilen, homogenen Mischungen erzielt werden können. Entmischung während des Transportes bzw. der Abpackung sind die Folge. Darüber hinaus beeinflussen insbesondere Fein- und Feinstpartikel die Abpackung negativ. Diese neigen aufgrund ihrer großen Oberflächen besonders stark zum Kleben, insbesondere an den Dosiervorrichtungen der Abpackmaschinen. Häufiges Reinigen bzw. Stillstand beeinträchtigen den Abpackprozess, die Maschinenleistung sinkt.
Eine Zugabe von 0,5–5% Glucose, wie in EP 1501375 B1 beschrieben, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unnötig und würde im Gegenteil die guten Produkteigenschaften der beschriebenen, patentgemäßen Granulate, negativ beeinflussen.
Im Folgenden werden Rezepturbeispiele angegeben, wie sie mit dem vorstehend erläuterten Extruderprozess verarbeitet wurden:
Beispiel A – Orangen-Aroma
Gemäß den vorstehenden Beschreibungen wird ein Orangen Aroma aus folgenden Komponenten hergestellt:
Rezeptur A:

• Maltodextrin M2 (Fa. National Starch) 48,00%, Fibruline XL (langkettiges Inulin der Fa. Georg Breuer) 30,00%, Raffinade (Fa. Südzucker) 8,00%, Gummi Arabicum E414 (Fa. CNI) 3,00%, Zitroglyceride E472c (Fa. Palsgaard) 3,00%, Wasser 3,0% und Orangen Aroma flüssig Art. 263768 (Fa. Martin Bauer) 5,0%.

Prozessbedingungen A:
Die Trägerstoffkomponenten werden in Segment 7 des Extruders (Zweiwellen-Extruder ZSK 54 MEGAvolume, Fa. Coperion) zudosiert. In Segment 8 erfolgt die Zugabe von max. 3% Wasser bei 80°C. Die homogene Masse wird im Segment 9 bei 130°C Gehäusetemperatur aufgeschmolzen. Die Dosierung des Orangen-Aromas erfolgt in Segment 10 bei 90°C. Das Segment 11 dient der homogenen und intensiven Mischung bei gleichzeitiger schneller Förderung in Richtung Düse 17 bei produktschonenden 80°C. Nach Extrusion an der Platte der Extruderdüse 17 wird das Produkt durch Aspirationsluft gekühlt. Dabei erhöht sich die Viskosität eben gerade so weit, dass das Produkt sauber geschnitten werden kann. Die kurze Verweilzeit im Aspirationssystem der Absaugvorrichtung 19 reicht aus, das Produkt auf < 30°C zu kühlen und zu verpacken. Der Produktverlust hierbei beträgt max. 2%.
Lagerverhalten/Hygroskopizität A:
Die 6 zeigt das Lagerverhalten unterschiedlicher Aromagranulate bei den angegebenen Luftfeuchten von 33%, 55%, 75%, 84% rF über drei Tage, offen gelagert. Deutlich sichtbar ist der Unterschied insbesondere im Lagerverhalten bei Luftfeuchten von 75% und 84%. Im Gegensatz zu den Handelsprodukten sind die Vorteile der erfindungsgemäß hergestellten Granulate (siehe Reihen Beispiel A und B) deutlich sichtbar.
Korngrößenverteilung A
4 zeigt beispielhaft die enge Korngrößenverteilung erfindungsgemäß hergestellter Granulate, die in einem engen Spektrum zwischen 0,8 mm und 1,4 mm mit einer Verteilungskurve ähnlich einer GAUSSschen Verteilung liegt.
Beispiel B: Apfel-Aroma
Analog den Prozessparametern wie in Beispiel A wird ein Apfel-Aroma mit folgenden Zutaten hergestellt:
Rezeptur B:

• Raffinade (Fa. Südzucker) 50,00%, Fibruline XL (langkettiges Inulin der Fa. Georg Breuer) 34,00%, Gummi Arabicum E414 (Fa. CNI) 5,00%, Zitroglyceride E472c (Fa. Palsgaard) 3,00%, Wasser 3,0% und Apfel Aroma flüssig Art. 263769 (Fa. Martin Bauer) 5,0%.

Prozessbedingungen B

wie Prozessbedingungen A.

Lagerstabilität/Hygroskopizität B

wie Lagerstabilität/Hygroskopizität A.

Korngrößenverteilung B

ähnlich Korngrößenverteilung A, zwischen 0,8 mm und 1,4 mm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0158460 A1 [0006]
US 5087461 A [0007]
US 5603971 A [0008]
EP 1124442 B1 [0009, 0018, 0047]
EP 1501375 B1 [0010, 0043, 0045, 0052]

Claims

Verfahren zur Extrusion von Extrakten, Aromen, Vitaminen und/oder deren Mischungen zur Herstellung von lagerstabilen Granulaten, insbesondere verwendbar als Lebensmittelzutat für Tee und teeähnliche Erzeugnisse, dadurch gekennzeichnet dass die Rezepturkomponenten langkettiges Inulin mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad > 20 enthalten und kontinuierlich in einem Mehrstufenprozess in einen Extruder (1), vorzugsweise Doppelwellenextruder dosiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an langkettigem Inulin als ein Trägerstoff 10 bis 50%, vorzugsweise 25 bis 35% an den Rezepturbestandteilen beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Rezepturzusammensetzung: Maltodextrin M2 40–60% als ein Trägerstoff langkettiges Inulin 10–50% als ein Trägerstoff Raffinade 5–10% als ein Trägerstoff Gummi Arabicum 2–5% Zitroglyceride 3–5% Wasser 0–3% Aroma 3–15%.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Rezepturzusammensetzung: Raffinade 40–60% als ein Trägerstoff langkettiges Inulin 10–50% als ein Trägerstoff Gummi Arabicum 2–5% Zitroglyceride 3–5% Wasser 0–3% Aroma 3–15%.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Trägerstoff/-e in ein erstes Prozess-Segment (7) des Extruders (1) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in ein zweites Prozess-Segment (8) des Extruders (1) Wasser eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser mit einem Anteil von maximal 3% bezogen auf die Rezeptur zum Prozess hinzugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Prozess-Segment (9) des Extruders das Extrudat aufgeschmolzen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe von temperaturempfindlichen Rezepturkomponenten, wie Extrakten, Aromen, Vitaminen oder dergleichen in ein viertes Prozess-Segment (10) des Extruders (1) in dessen mittleren Teil erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturempfindlichen Rezepturkomponenten in flüssiger Form kontinuierlich direkt in den Extruder (1) zudosiert werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesstemperatur im Extruder (1) bei der Zugabe der temperaturempfindlichen Rezepturkomponenten gegenüber der im Prozess-Segment (9) für das Aufschmelzen des Extrudats herrschenden Temperatur herabgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesstemperatur im Extruder (1) bei der Zugabe der temperaturempfindlichen Rezepturkomponenten gegenüber der im Prozess-Segment (9) für das Aufschmelzen des Extrudats herrschenden Temperatur um mindestens 30°C herabgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Düse (17) des Extruders (1) austretende Extrudat mittels pneumatischer Aspiration mit Raumluft gekühlt und gleichzeitig abgeschnitten wird.
Granulat, insbesondere verwendbar als Lebensmittelzutat für Tee und teeähnliche Erzeugnisse, hergestellt nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat ein fließfähiges, lagerstabiles Extrudat ist, das bei einer relativen Feuchte – rF – von 75%–84% stabil ist.
Granulat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat aus Partikeln mit einer gleichmäßigen, engen Korngrößenverteilung zwischen 0,8 mm und 1,4 mm besteht.