DE102021000456A1

DE102021000456A1 - Verfahren zur Dekomplexierung und Separation von Inhaltsstoffen in Nährmitteln

Info

Publication number: DE102021000456A1
Application number: DE102021000456.6A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: DIETZ, ULRICH, DR., DE
Priority date: 2021-01-31
Filing date: 2021-01-31
Publication date: 2022-08-04

Abstract

Verfahren zur Dekomplexierung und Abreicherung von wasserlöslichen Aroma-und/oder Farbstoffen aus Nährstofffraktionen umfassend die Schritte:a) Bereitstellung einer trockenen oder angetrockneten Nährstofffraktion enthaltend wasserlösliche Aroma-und/oder Farbstoffe,b) In Kontaktbringung der Nährstofffraktion aus a) mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase enthaltend einen Wasseranteil von </= 50vol%,c) Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Nährstofffraktion durch Phasentrennung,d) Entfernung der protischen organischen Lösungsmittelphase aus der Nährstofffraktion erhältlich nach Schritt c) durch Evaporation und Rückgewinnung der protische organischen Lösungsmittelphase, unter Erhalt einer trockenen Nährstofffraktion, die keine wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffe enthält,e) Separation von Aroma-und/oder Farbstoffen aus der protischen organischen Lösungsmittelphase erhältlich aus Schritt c) und d),f) Wiederverwendung der aus Schritt e) erhältlichen protischen organischen Lösungsmittelphase in Schritt b),g) Verwendung der aus Schritt e) erhältlichen Aroma-und/oder Farbstoffe.

Description

Praktisch alle Nahrungsmittel weisen einen arttypischen Geruch und Geschmack auf. Die hierfür verantwortlichen Aromastoffe sind dabei an andere Inhaltstoffe gebunden und zum größten Teil wasserlöslich. Daher sind der Gehalt und die Intensität dieser Aromastoffe erst wahrnehmbar, wenn das Nährmittel in Wasser gelöst oder gequollen wurde, da diese dann in ungebundener Form vorliegen. Ferner befinden sich in Nährmitteln Farbstoffe, die entweder an ein Nährmittel gebunden sind und sich nicht durch Wasser in Lösung bringen lassen oder die sich in Lösung bringen lassen, wenn das Nährmittel in einem ausreichenden Wasservolumen gelöst oder gequollen wird. Eine Vielzahl von Nährmitteln enthalten Aroma- und/oder Farbstoffe, die bei der Verwendung der Nährmittel für Lebensmittelzubereitungen nicht erwünscht sind. Die meisten dieser Aroma- und/oder Farbstoffe können mittels wässriger Extraktionsverfahren aus den Nährmitteln extrahiert werden. Um eine effektive Extraktion vornehmen zu können, ist es oft erforderlich ein großes Wasser- bzw. Verdünnungsvolumen zu verwenden, um den gewünschten Grad der Abreicherung von Aroma- und/oder Farbstoffen zu erreichen. Eine nasstechnische Abreicherung von Aroma-und/oder Farbstoffen ist bei vielen Nährmitteln, die in trockener Form gewonnen werden oder in solcher Form vorliegen, nicht gewünscht, da die anschließende Trocknung zu einer erheblichen Erhöhung der Herstellungskosten führt. Es konnte gezeigt werden, dass die Effizienz der Abreicherung von Aroma- und/oder Farbstoffen aus Nährmittelfraktionen in einem wässrigen Medium durch Zusatz von organischen Lösungsmitteln erhöht werden kann. Hierzu sind insbesondere protische Lösungsmittel geeignet, die eine Mischbarbeit mit Wasser erlauben. Der Zusatz von organischen Lösungsmitteln verursacht allerdings einerseits eine erhebliche Steigerung der Prozesskosten und andererseits kommt es zu unerwünschten Veränderungen von Nährmittelfraktionen die aufgereinigt werden. Dies trifft insbesondere für Proteinfraktionen zu, bei denen es aufgrund der durch organische Lösungsmittel verursachten Denaturierungseffekte zu einer Änderung der Produkteigenschaften kommt. Dieser Denaturierungseffekt kommt unter anderem durch eine Dehydratation und Lösung von Wasserstoffbrückenbindungen zu Stande. Es kommt ferner zu einer Konformationsänderung von Proteinen aber auch anderen Verbindungen, wodurch u.a. hydrophobe Molekülgruppen oder Molekülreste einen größeren Anteil an der Außenfläche der molekularen Struktur ausmachen, wodurch insbesondere die Löslichkeit in Wasser erheblich reduziert wird. Durch den Zusatz eines organischen Lösungsmittels zu einer in Wasser gelösten Nährstofffraktion ist es auch möglich beispielsweise Proteine oder Pektine zu präzipitieren. Die Präzipitate sind in der Regel nicht oder nur schlecht wasserlöslich, was bei einer anschließenden Verwendung als Nährmittel in der Regel nicht erwünscht ist. Daher sollte die Konzentration eines organischen Lösungsmittels in einem wässrigen Medium, mit dem eine Abreicherung von Aroma-und/oder Farbstoffen erfolgen soll, so gering wie möglich gehalten werden, was sich wiederum negativ auf die Effizienz der Abreicherung von Aroma- und/oder Farbstoffen auswirkt. Sofern es sich bei den Aroma-und/oder Farbstoffen, die aus einem Nährmittel, das in Wassern suspendiert/gequollen oder gelöst vorliegt, separiert werden sollen um eine hydrophobe/lipophile Verbindung handelt (wie z.B. Neutralfette), ist eine Extraktion nicht möglich, auch wenn dem Extraktionsgemisch ein aprotisches organisches Lösungsmittel hinzugegeben wurde. Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, mit denen sich hydrophobe/lipophile Verbindungen aus trockenen oder getrockneten Nährmitteln extrahieren lassen. Hierzu werden aprotische organische Lösungsmittel, wie beispielsweise Hexan, verwandt. Mit derartigen organischen Lösungsmitteln ist es allerdings nicht möglich wasserlösliche Verbindungen zu entfernen. Dies betrifft auch auf die meisten der in Nährmittel vorhandenen Aroma-und/oder Farbstoffe zu.
Es besteht ein zunehmender Bedarf an Nährmitteln, die sensorisch neutral sind und die keine wasserlöslichen Aroma-und/oder Farbstoffe während der Zubereitung von Lebensmittelpräparationen an diese abgeben. Somit besteht ein großer Bedarf an einem Verfahren mit dem eine effektive Abreicherung von Aroma-und/oder Farbstoffen aus Nährmitteln erreicht werden kann.
Beschreibung
Für die menschliche und tierische Ernährung werden eine Vielzahl von unterschiedlichen Nährmitteln hergestellt, die in Wasser quellbar und/oder löslich sind. Dies betrifft beispielsweise auf Aufschluss- bzw. Mahlprodukte von Pflanzenprodukten zu, wie beispielsweise Mehle oder Schrote, die aus Körnern oder Gemüsen hergestellt werden. Verschiedene Nährmittelkomponenten können durch mahl- und siebtechnische Vorrichtungen als stofflich relativ hochkonzentrierte Fraktionen gewonnen werden. So lassen sich beispielsweise ballaststoffreiche, kohlenhydratreiche oder proteinreiche Fraktionen erhalten. Durch eine solche trocken-technische Aufarbeitung ist es allerdings nicht möglich, Aroma-und/oder Farbstoffe aus den verschiedenen Fraktionen zu entfernen. So ist es beispielsweise möglich aus einem Sojaextraktionsschrot oder einem Erbsenmehl eine Proteinfraktion zu separieren mit einem Proteinanteil von 50 - 60 Gew%, die Proteinfraktionen sind aber nur sehr begrenzt in Lebensmittelzubereitungen einsetzbar aufgrund der hierin enthaltenen Aromastoffe. Aroma-und/oder Farbstoffe sind aber auch in Nährmitteln enthalten, die keinen pflanzlichen Ursprung haben. Dies trifft beispielsweise auf Fraktionen zu, die aus Mikroorganismen bestehen oder aus solchen entstanden sind, sowie auf Nährstofffraktionen die tierischen Urprungs sind. Beispielsweise enthalten Präparate von Algen grüne und/oder blaue wasserlösliche Farbstoffe, die in Lebensmittelzubereitungen, die mit diesen Fraktionen hergestellt werden sollen, störend sind und somit die Anwendbarkeit erheblich beschränkt ist. Oft sind hierin, wie auch in Nährstofffraktionen mikrobiellen Ursprungs, wie beispielsweise in Präparaten oder Extrakten aus Hefen, Aromastoffe enthalten, die die Anwendbarkeit in Lebensmitteln unmöglich machen. Einen erheblichen Anteil der wasserlöslichen Aromastoffe machen dabei organische Säuren aus. Dies trifft beispielsweise auch auf Nährstofffraktionen, die tierischen Ursprungs sind zu, wie beispielsweise auf Milch bzw. deren Extraktionsprodukte, wie beispielsweise Milchpulverpräparationen oder auf Fischreste, wie beispielsweise Fischmehl. Somit bestehen bei vielen Nährstofffraktionen, die bei der Herstellung von humanen und tierischen Nahrungsmitteln anfallen, deutliche Belastungen mit Aroma-und/oder Farbstoffen, die zu einer Anwendungsbeschränkung führen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass es mittels protischer organischer Lösungsmittel möglich ist, die Aroma-und/oder Farbstoffe, die sich in einer Nährstofffraktion befinden, welche in trockenen oder angetrockneten Zustand vorliegen, aus einer Komplexbildung zu lösen und zu separieren, ohne dass die Nährstofffraktion hierdurch nachteilig verändert wird. Nachteilig verändert bedeutet in diesem Bezug beispielsweise, dass es zu einer Änderung der Wasserlöslichkeit, der Wasserquellbarkeit, der technischen Produkteigenschaften, wie beispielsweise der Schaumbildungseigenschaften oder der Emulgierfähigkeit, der Nährstofffraktion im Anschluss an die Behandlung kommt. Nachteilig bedeutet in diesem Zusammenhang aber auch, dass es durch den Prozess zu einer Erhöhung des prozessualen und technischen Aufwands kommt, beispielsweise durch die Notwendigkeit einer Entfernung von Wasser oder der Notwendigkeit eines Vermahlungsprozesses wegen einer Verbackung/Verklebung von Bestandteilen der Nährstofffraktion.
Viele der Aroma-und/oder Farbstoffe, die in den hierin gemeinten Nährstofffraktionen enthalten sind, lassen sich, wenn sie als Reinsubstanz vorliegen, in einem absoluten (100Gew%) protischen organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise Ethanol oder Methanol in Lösung bringen. Dies ist nicht der Fall, wenn diese Aroma- und/oder Farbstoffe komplexiert in einer organischen Matrix als Komposit vorliegen. Bei Verwendung eines absolutierten (100Gew%) protischen organischen Lösungsmittel zur Lösung und Separation von Aroma-und/oder Farbstoffen, die in verschiedenen trockenen (Restfeuchte < 5Gew%) Nährstofffraktionen enthalten sind, zeigte sich, dass hiermit eine Abreicherung von wasserlöslichen Aroma-und/oder Farbstoffen nicht oder nur ungenügend möglich ist. Überraschenderweise war eine schnelle und effektive Abreicherung von wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffen bei den gleichen Nährstofffraktionen möglich bei Verwendung des gleichen protischen organischen Lösungsmittels, wenn dieses einen Wasseranteil von 30Vol% enthielt. Überraschenderweise führte der Wasservolumenanteil nicht zu einer Quellung beispielsweise von Pflanzenfasern oder zu einer Lösung von zum Beispiel Proteinen oder Kohlenhydraten. Ferner überraschend war, dass die behandelten Mehle oder Schrote mittels einer Siebvorrichtung von der Lösungsmittelphase befreit werden konnten und diese sich als klare aber zu Teil gefärbte Lösungsmittelphasen separieren ließ. Ferner ließen sich die Lösungsmittelrückstände, die an den Oberflächen der Feststoffpartikel anhafteten, beispielweise durch Anlage eines Vakuums sehr rasch entfernen. Überraschenderweise ist es durch eine einmalige in Kontaktbringung einer Nährstofffraktion mit einem protischen organischen Lösungsmittel das einen Wasseranteil enthält möglich, eine vollständige Abreicherung der enthaltenen wasserlöslichen Aroma-und/oder Farbstoffe vorzunehmen, wodurch diese in sensorisch neutraler Form erhältlich werden. Vorteilhafterweise können die mit der Lösungsmittelphase entfernten Aroma-und/oder Farbstoffe mit geringem energetischem Aufwand als separate Wertstofffraktionen erhältlich gemacht werden, beispielsweise indem die Lösungsmittelphase destillativ entfernt wird. Vorteilhafterweise ist es mit dem Verfahren möglich die gesamte Lösungsmittelphase zurück zu gewinnen und für eine erneute Prozessdurchführung bereitzustellen.
Es wurde gefunden, dass sich diese vorteilhaften technischen Effekte nicht mehr realisieren lassen, wenn der Wasseranteil in der protischen organischen Lösungsmittelphase einen Volumenanteil von mehr als 50% ausmacht. Die Erhöhung des Wasservolumenanteils auf mehr als 50% führt beispielsweise zu einer Quellung von in der Nährstofffraktion enthaltenen Pflanzenfasern oder zu einer Lösung/Hydratation von Proteinen oder Pektinen, wodurch beispielweise die Separierbarkeit der protischen organischen Lösungsmittelphase erschwert wird, es zu einer Verbackung/Verklebung der Nährstofffraktion untereinander und mit der Separationsvorrichtung oder einer Veränderung der physikalischen Produkteigenschaften der erhältlichen Nährstofffraktionen kommt. Auch die Rückgewinnbarkeit der protischen organischen Lösungsmittelfraktion ist sehr viel aufwendiger, da z.T. lösliche Verbindungen der Nährstofffraktion herausgelöst werden und in der protischen organischen Lösungsmittelphase enthalten sind, wodurch es auch zu einem Produktverlust der erhältlichen Nährstofffraktion kommt.
Die technische Aufgabe bestand daher in einer Bereitstellung eines Verfahrens, mit dem Nährmittelfraktionen beliebigen Ursprungs von sensorisch wahrnehmbaren Aroma- und/oder Farbstoffen bereinigt werden können, ohne eine Änderung bei der Zusammensetzung der Nährstofffraktionen vorzunehmen oder deren Produkteigenschaften zu verschlechtern und ohne das es zu einem Produktverlust kommt und welches ökonomisch durchgeführt werden kann.
Überraschenderweise kann die technische Aufgabe durch die technische Lehre der Erfindung gelöst werden.
Somit kann die technische Aufgabe zur Dekomplexierung und Separation von wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffen aus Nährstofffraktionen gelöst werden durch ein Verfahren umfassend die Schritte

a) Bereitstellung einer trockenen oder angetrockneten Nährstofffraktion enthaltend wasserlösliche Aroma-und/oder Farbstoffe,
b) In Kontaktbringung der Nährstofffraktion aus a) mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase enthaltend einen Wasseranteil von </= 50vol%,
c) Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Nährstofffraktion durch Phasentrennung,
d) Entfernung der protischen organischen Lösungsmittelphase aus der Nährstofffraktion erhältlich nach Schritt c) durch Evaporation und Rückgewinnung der protische organischen Lösungsmittelphase unter Erhalt einer trockenen Nährstofffraktion, die keine wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffe enthält,
e) Separation von Aroma-und/oder Farbstoffen aus der protischen organischen Lösungsmittelphase erhältlich aus Schritt c) und d),
f) Wiederverwendung der aus Schritt e) erhältlichen protischen organischen Lösungsmittelphase in Schritt b),
g) Verwendung der aus Schritt e) erhältlichen Aroma-und/oder Farbstoffe.

Detaillierte Beschreibung
In praktisch allen organischen Texturen sind Aroma-und/oder Farbstoffe enthalten. Dabei kann es sich um Verbindungen handeln, die im Verlauf der physiologischen Entstehung erzeugt werden oder im Verlauf einer Degradation entstanden sind. Die Mehrzahl der Aroma-und/oder Farbstoffe weist dabei eine Wasserlöslichkeit auf. Bei einer Trocknung organischer Texturen kommt es zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen hydrophilen Resten organischer Verbindungen, wobei wasserfreie Komposite/Komplexe entstehen. Daher ist eine Abtrennung einzelner Verbindungen aus solchen Kompositen nur unter bestimmten Bedingungen möglich. Es wurde gefunden, dass obwohl viele der in solchen Kompositen enthaltenen wasserlöslichen Aroma-und/oder Farbstoffe, die in isolierter Form in einem protischen organischen Lösungsmittel löslich sind, sich diese mit einem absolutierten (100 Vol%) protischen organischen Lösungsmittel nicht oder nur zu einem geringen Anteil aus trockenen (< 5Gew% H2O) organische Texturen/Kompositen, enthaltend oder bestehend aus Nährstofffraktionen, in Lösung bringen und entfernen lassen. Es wurde gefunden, dass die Anwesenheit einer geringen Wassermenge in einem protischen organischen Lösungsmittel entscheidend den Anteil der herauslösbaren Aroma-und/oder Farbstoffe erhöht. Es wurde gefunden, dass diese Verbesserung der Herauslösbarkeit von Aroma-und/oder Farbstoffe nur dann realisiert werden kann, wenn keine Hydratation von anderen Verbindungen, die in der Textur bzw. in der Nährstofffraktion enthalten sind, erfolgt. Es wurde gefunden, dass eine solche Hydratation von Nährmittelfraktionen zu einer erheblichen Behinderung der Durchdringung des Nährmittels mit der protischen organischen Lösungsmittelphase bewirkt. Daher hat der Grad der Hydratation von Inhaltsstoffen der Nährmittelfraktionen, die nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren separiert werden sollen, einen wesentlichen Einfluss auf die Ausführbarkeit eines Verfahrens, bei dem eine protische organische Lösungsmittelphase bzw. ein Lösungsmittel-Phasengemisch zur Separation von wasserlöslichen Verbindungen aus Nährstofffraktionen eingesetzt werden soll. Ferner konnte gezeigt werden, dass bei einer Anwendung bei Nährstofffraktionen, die nicht in trockenem oder angetrocknetem Zustand mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, die ansonsten vorhandenen vorteilhaften Effekte des Verfahrens in Bezug auf die Durchführbarkeit, die Trenneffizienz und die Prozessökonomie erheblich reduziert werden. Daher ist es bevorzugt, dass die Textur/Nährstofffraktion, die in Schritt a) bereitgestellt wird, einen Grad der Hydratation (Wasseranteil der Feststoffmenge) von < 30 Gew%, weiter < 25Gew%, mehr bevorzugt von < 20 Gew%, weiter bevorzugt von < 15 Gew%, weiter bevorzugt von < 10 Gew% und noch weiter bevorzugt von < 5 Gew% aufweist.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine trockene oder angetrocknete Nährstofffraktion bereitgestellt wird, die wasserlösliche Aroma-und/oder Farbstoffe enthält.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die trockene oder angetrocknete Nährstofffraktion, die wasserlösliche Aroma-und/oder Farbstoffe enthält, einen Wassergehalt hat von < 30Gew%.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass bei einer erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung der Hydratationsgrad auch in Nährstofffraktionen, die ein sehr hohes Wasserbindungsvermögen oder eine starke Wasserquellbarkeit aufweisen, nicht oder nur zu einem geringen Grad ansteigt, sofern der Wasseranteil in dem protischen organischen Lösungsmittelphase </=50Vol% beträgt. Dabei werden die Inhaltsstoffe, die nicht durch das organische protische
Lösungsmittel/Lösungsmittelgemisch ausgetragen werden sollen und in strukturell und chemischer Form unverändert bleiben sollen, nicht oder nur zu einem geringen Anteil hydratisiert. Es konnte gezeigt werden, das dies auch dann nicht der Fall ist, wenn die in Kontaktbringung über einen längeren zeitlichen Verlauf (> 3 Stunden) erfolgt. Es konnte gezeigt werden, dass wenn der Wasseranteil in einer erfindungsgemäß behandelten Nährstofffraktion unter 30Gew% beträgt, die technischen Eigenschaften der behandelten Nährstofffraktionen nicht nachteilig verändert werden und beispielsweise die Wasserlöslichkeit oder Schaumfähigkeit oder Emulgationseigenschaften von Proteinen sich nicht gegenüber dem Ausgang verändern.
Bevorzugt ist, dass die Textur/Nährstofffraktion, die in Schritt a) bereitgestellt wird, im Anschluss an Schritt b) einen Grad der Hydratation (Wasseranteil der Feststoffmenge) von < 30 Gew%, weiter < 25Gew%, mehr bevorzugt von < 20 Gew%, weiter bevorzugt von < 15 Gew%, weiter bevorzugt von < 10 Gew% und noch weiter bevorzugt von < 5 Gew% aufweist.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Nährstofffraktion nicht oder nur zu einem geringen Anteil hydratisiert wird und die technischen Produkteigenschaften unverändert bleiben.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem durch die Behandlung eine Hydratation der Nährstofffraktion erfolgt, die zu einem Wassergehalt in der Nährstofffraktion führt, der kleiner ist als 30Gew%.
Überrachenderweise wurde gefunden, dass auch große hydrophobe Komposite mit dem Verfahren behandelt werden können und anschließend keine wasserlösliche Aroma- und/oder Farbstoffe mehr aufweisen. So konnte eine verfahrensgemäße Dekomplexierung und Separation von Farb- und/oder Aromastoffe aus Schroten (z.B. von Soja oder Sonnenblumenkernen) vorgenommen werden, bei denen die durchschnittliche Korngröße 3 mm betrug. Eine effektive Separation von Aroma- und/oder Farbstoffen war auch aus porösen Nährstofffraktionen möglich, die in Form von Kompositen vorlagen mit einem mittlere Durchmesser von 5 mm, wie beispielweise Apfelfasern die durch ein nass-technisches Aufschlussverfahren gewonnen worden waren. Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmittelphasen/-phasengemische auch größere Komposite/Raumgebilde von Nährstofffraktionen vollständig durchdringen können und, ohne dass es zu einer Lösung oder einem Zerfall des Komposits/Raumgebildes kommt, eine Hydratation und Dekomplexierung von Aroma- und/oder Farbstoffen erfolgt, die dann auch während der Phasenseparation aus den Kompositen/Raumgebilden ausgetragen werden. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren, dass auch grobe Siebfraktionen (z.B. bis 500µm) oder Schrote (z.B. bis 5mm) ohne eine weitere Zerkleinerung behandelbar sind und es zu einem vollständigen Austrag von Aroma- und/oder Farbstoffen kommt. Andererseits war es überraschend, dass auch Pulver von Nährstofffraktionen, die sehr leicht in Wasser löslich oder quellbarsind, auch bei einer mittleren Partikelgröße von 30µm im Verlauf einer erfingungsgemäßen Verfahrensausführung sowie nach vollständiger Evaporation der protischen organischen Lösungsmittelphase/-phasengemisch im Anschluss an die Behandlung, in weiterhin vereinzelter oder leicht vereinzelbarer Form als Pulver vorlagen. Pulver von Nährstofffraktionen die Partikelgrößen von unter 30 um aufweisen behindern den freien Abfluss der protischen organischen Lösungsmittelphase/-phasengemisch, daher ist es bevorzugt, wenn die Nährstofffraktion, die bei dem Verfahren in Schritt a) bereitgestellt wird, in Form eines Schrotes, Granulats, Mehls und/oder Pulvers vorliegt, mit einer bevorzugten Partikel-Korngröße zwischen 10mm und 10µm, mehr bevorzugt zwischen 5mm und 20µm, weiter bevorzugt zwischen 3 mm und 30µm und noch weiter bevorzugt zwischen 1,5mm und 50µm. Dabei kann es sich um ein beliebiges Gemisch unterschiedlicher Korngrößen handeln.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die trockene oder angetrocknete Nährstofffraktion, enthaltend wasserlösliche Aroma-und/oder Farbstoffe, in Form eines Schrotes, Granulats, Mehls und/oder Pulvers bereitgestellt wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die bereitgestellte Nährstofffraktion ein Schrotes, Granulats, Mehls und/oder Pulvers ist mit einer Partikelgröße zwischen 3mm und 30µm.
Es wurde gefunden, dass sich dieses Verfahrensprinzip mit allen protischen organischen Lösungsmitteln ausführen lässt, die eine Mischbarkeit mit Wasser aufweisen und bei denen ein Wasseranteil von bis zu 30Vol%, mehr bevorzugt von bis zu 40 Vol% und weiter bevorzugt von bis zu 50 Vol% hinzugegeben werden kann, unter Ausbildung einer homogenen (einphasigen) Lösung. Die bevorzugten protischen organischen Lösungsmittel sind Alkohole, wie beispielsweise Ethanol, Methanol oder Isoprophylalkohol. Ferner bevorzugt sind Carbonsäuren, wie Ameisensäure oder Essigsäure. Ferner Formamid. Ferner bevorzugt sind Gemische der vorgenannten Verbindungen.
Es wurde gefunden, dass bereits ein sehr geringer Wasseranteil in einer protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. einem Lösungsmittel-Phasengemisch dazu führt, dass sich Farb- und oder Aromastoffe aus einer Nährmittelfraktion durch eine erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung separieren lassen. Es konnte gezeigt werden, dass die Farb- und/oder Aromastoffe nicht oder nur zu einem geringen Anteil separiebar waren, wenn die gleiche protische organische Lösungsmittelphase bzw. das gleiche Lösungsmittelgemisch ohne einen Wasseranteil verwendet wird. Daher erfolgt in einer bevorzugten Verfahrensausführung die Zugabe eines Wasseranteils zu einer protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. einem Lösungsmittel-Phasengemisch der bevorzugt > 0,1 Vol%, weiter bevorzugt > 0,2 Vol%, weiter bevorzugt > 0,3 Vol%, weiter bevorzugt > 0,4 Vol% und noch weiter bevorzugt > 0,5 Vol% ist. Wie offenbart ist der Hydratationsgrad der Nährstofffraktionen die nicht separiert werden sollen so gering wie möglich zu halten. Daher ist es bevorzugt den Wasseranteil in der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. dem Lösungsmittel-Phasengemisch so gering wie notwendig zu lassen und bei einem Anteil dem die vollständige Separation von Aroma-und/oder Farbstoffen gewährleistet werden kann. Andererseits kann ein höherer Wasseranteil dazu führen, dass die Geschwindigkeit einer Hydratation der zu separierenden Farb- und/oder Armomastoffe beschleunigt wird. Da der Gehalt an Aroma- und/oder Farbstoffen in Nährstofffraktionen naturgemäß erheblich variiert, ebenso wie die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe die leicht hydratisierbar sind, ist der minimale Wassergehalt der eine erfindungsgemäße Verfahrensausführung ermöglicht individuell zu ermitteln. Der bevorzugte Wasseranteil in der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. dem Lösungsmittel-Phasengemisch beträgt </= 50 Vol%, weiter bevorzugt < 40 Vol%, weiter bevorzugt < 30Vol%, weiter bevorzugt < 20 Vol%, weiter bevorzugt < 10 Vol% und noch weiter bevorzugt < 5 Vol%. Es konnte gezeigt werden, dass sich bei beliebigen Nährstofffraktionen mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. einem Lösungsmittel-Phasengemisch, das einen Wasseranteil in dem bevorzugten Bereich der Verfahrensausführung enthält, eine effektive Separation von Farb- und/oder Aromastoffen durch eine erfindungsgemäße Verfahrensausführung möglich ist. Es wurde gefunden, dass der Wasseranteil, der der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. dem Lösungsmittel-Phasengemisch hinzugegeben wird, um die erfindungsgemäße Hydratation/Dekomplexierung und Separation von Farb- und/oder Aromastoffen aus Nährstofffraktionen zu ermöglichen, bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 und 50 Vol% liegt, mehr bevorzugt im Bereich zwischen 0,2 und 45Vol%, weiter bevorzugt zwischen 0,3 und 40 Vol%, weiter bevorzugt zwischen 0,4 und 35 Vol% und noch weiter bevorzugt zwischen 0,5 und 30 Vol% liegt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Nährstofffraktion mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase in Kontakt gebracht wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die protische organische Lösungsmittelphase einen Wasseranteil von </= 50vol% enthält.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die protische organische Lösungsmittelphase einen Wasseranteil von > 5 Vol% und </= 50 Vol% enthält.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die protische organische Lösungsmittelphase ein oder mehr Lösungsmittel, umfassend Alkohole und/oder Carbonsäuren, enthält oder aus dieser/diesen besteht. Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die protische organische Lösungsmittelphase mit Wasser bis zu einem Volumenanteil der Wasserphase von 50% mischbar ist.
Das Verfahren kann bei sehr unterschiedlichen Nährstofffraktionen angewandt werden, die sich naturgemäß sehr stark in dem Gehalt und der Zusammensetzung der hierin enthaltenen Aroma- und/oder Farbstoffe unterscheiden. Daher ist die Auswahl des protischen organischen Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemisches und dem Wasservolumenverhältnis, das dem protischen organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch hinzugegeben wird, individuell bei der zu behandelnden Nährstofffraktion zu ermitteln. Die Vorauswahl kann dabei erfolgen anhand der Löslichkeiten von Aroma-und/oder Farbstoffen, deren Existenz in der zu behandelnden Nährstofffraktion bekannt ist. Die Wasservolumenmenge, die dem protischen organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zur erfindungsgemäßen Ausführung dann hinzugegeben wird, kann durch eine Verdünnungsreihe, mit der eine Behandlung einer Nährstofffraktion erfolgt, ermittelt werden. Ein erfindungsgemäßes protisches organisches Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch liegt dann vor, wenn nach Einlage einer Nährstofffraktion über die Dauer von mindestens 3 Stunden hierin der Wassergehalt des Feststoffes < 30Gew% beträgt und gleichzeitig ein Austrag von mindestens einem Farbstoff und/oder Aromastoff in das protische organische Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch erfolgt.
Das Gewichts- oder Volumenverhältnis in dem das erfindungsgemäße protische organische Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch mit einer Nährstofffraktion in Kontakt gebracht wird, ist prinzipiell frei wählbar. Da sich die spezifische Gewichte und damit auch die Raumvolumina je Gewichtseinheit bei den unterschiedlichen Nährstofffraktionen einerseits und den erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmitteln bzw. Lösungsmittelgemischen andererseits erheblich variieren können, ist es bevorzugt, das geeignete Mengenverhältnis dadurch zu ermitteln, indem in einem Behältnis die Nährstofffraktion und das erfindungsgemäße protische organische Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch zusammengegeben werden, sodass die Nährstofffraktion vollständig in dem erfindungsgemäßen protischen organisches Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch suspendiert ist. Bevorzugt ist Volumenverhältnis zwischen der Nährstofffraktion und dem erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch von 1:0,1 bis 1:1000, weiter bevorzugt von 1:0,5 bis 1:500, weiter bevorzugt von 1:0,8 bis 1:250, weiter bevorzugt von 1:1 bis 1:100.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Nährstofffraktion und eine protische organische Lösungsmittelphase miteinander in Kontakt gebracht werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Nährstofffraktion und eine protische organische Lösungsmittelphase, die einen Wasseranteil von </=50Vol% enthält, miteinander in Kontakt gebracht werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Nährstofffraktion und eine protische organische Lösungsmittelphase miteinander in Kontakt gebracht werden, indem die Nährstofffraktion in der protischen organischen Lösungsmittelphase suspendiert wird.
Die Temperatur bei der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird kann zwischen 0 und 150°C betragen, mehr bevorzugt zwischen 10 und 90°C weiter bevorzugt zwischen 15 und 60°C.
Die Dauer der in Kontaktbringung der Nährstofffraktion mit dem erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch kann prinzipiell frei gewählt werden. Bevorzugt ist eine Dauer zwischen 1 Minute und 100 Stunden, weiter bevorzugt zwischen 2 Minuten und 50 Stunden, weiter bevorzugt zwischen 3 Minuten und 25 Stunden und noch weiter bevorzugt zwischen 4 Minuten und 10 Stunden.
Bevorzugt ist die Agitation des Gemisches bestehend aus der Nährstofffraktion und dem erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch. Bevorzugt ist eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Durchmischung, die in einem geeigneten Behältnis erfolgt.
In einer bevorzugten Verfahrensausführung erfolgt die in Kontaktbringung der Nährstofffraktion mit der erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase, indem diese durch die Nährstofffraktion, die sich beispielsweise auf einem porösem Trägermedium befindet, hindurch geleitet wird.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensausführungsart wird die erfindungsgemäße protische organische Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase erhitzt und in dampfförmigem Zustand durch eine Nährstofffraktion durchgeleitet.
Die ausbleibende oder geringe Hydratation von Komponenten/Verbindungen der Nährstofffraktionen durch eine erfindungsgemäße Verfahrensausführung bedingt ferner die leichte Separierbarkeit der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Nährstofffraktion. So kann beispielsweise eine Separation des Großteils der protischen organischen Lösungsmittelphase dadurch erreicht werden, indem das Gemisch nach Schritt c) auf ein Sieb gegeben wird.
Vorteilhafterweise kommt es zu keiner Verlegung oder Verklebung des Filtermaterials durch Bestandteile der Nährmittelfraktion, die sich nach Ablaufen der protischen organischen Lösungsmittelphase sehr leicht und vollständig von dem Filtermaterial ablösen lässt. Die Vollständigkeit der Phasenseparation kann durch Kompression der Nährmittel-/Feststoffphase erhöht werden. Die Phasenseparation kann mit Verfahren aus dem Stand der Technik vorgenommen werden. Bevorzugt sind Siebvorrichtungen, Stempel-,Pack- oder Bandpressen, Kammerfilterpressen, Dekanter oder Separatoren. Bevorzugt ist eine Separation von > 80Gew%, mehr bevorzugt von > 85Gew%, weiter bevorzugt von > 90Gew% und am meisten bevorzugt von > 95Gew% der eingesetzten protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase. Bevorzugt ist ein verbleibender Gewichtsanteil der eingesetzten protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase in der Nährstofffraktion nach Durchführung von Schritt c) von < 20Gew%, mehr bevorzugt von < 15 Gew% und weiter bevorzugt von < 10Gew% und am meisten bevorzugt von < 5Gew%.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem nach Schritt b) Schritt c) erfolgt: Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Nährstofffraktion durch Phasentrennung.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem im Anschluss an die Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Nährstofffraktion durch eine Phasentrennung ein Anteil der eingesetzten protischen organischen Lösungsmittelphase von < 20Gew% in der Nährstofffraktion verbleibt.
In einer bevorzugten Verfahrensausführung erfolgen die Schritte b) und c) zwei- oder mehrfach, um beispielweise eine sequentielle Abreicherung von Aroma- und/oder Farbstoffen vorzunehmen. Die kann mit dem gleichen oder unterschiedlichen protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phasen erfolgen.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem nach Schritt b) gefolgt von Schritt c) die Schritte b) und c) solange wiederholt werden, bis der erforderliche Grad der Abreicherung von Aroma- und/oder Farbstoffen in der Nährstofffraktion erreicht ist.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem nach Schritt c) der Schritt b1): erneute in Kontaktbringung der Nährstofffraktion aus c) mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase enthaltend einen Wasseranteil von >/= 50vol%, gefolgt von Schritt c1): Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Nährstofffraktion durch Phasentrennung, erfolgt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Schritte b1) und c1) ein oder mehrfach durchgeführt werden.
Die bevorzugte Wasserfraktion, die mit dem protischen organische Lösungsmittel zu einer homogenen Lösungsmittelgemisch-Phase gemischt wird, enthält keine weiteren Verbindungen. Bevorzugt ist die Verwendung eines ionenfreien Wassers.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensausführung wird/werden der Wasserfaktion und/oder der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase ein oder mehrere Additiv(e) hinzugegeben und hierin gelöst. Vorzugsweise wird hierdurch eine Verbesserung der Durchdringung der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase in die Nährstofffraktion und/oder eine Verbesserung der Löslichkeit der Aroma- und /oder Farbstoffe und/ oder eine Verbesserung der Abreicherung der Aroma- und/oder Farbstoffe erreicht. Bevorzugt ist die Verwendung von amidino- und/oder guanidinogruppentragenden organischen Verbindungen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Arginin. Die bevorzugte Konzentration von Additiven in der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase beträgt dabei zwischen 0,01 und 2 mol/l, weiter bevorzugt zwischen 0,1 und 1 mol/l und weiter bevorzugt zwischen 0,2 und 0,6 mol/l.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem der Wasserfaktion und/oder der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase ein oder mehrere Additiv(e) hinzugegeben und hierin gelöst wird/werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem das mindestens eine Additiv, das der Wasserfaktion und/oder der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase hinzugegeben und hierin gelöst wird, die Aminosäure Arginin ist.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass es durch die Zugabe des Wasseranteils zu dem protischen organischen Lösungsmittel möglich, ionische oder ionisierbare Verbindungen, die in einer Nährstofffraktion vorhanden sind zu hydratisieren und mittels eines elektrophoretischen Verfahrens zu separieren. Dies wird insbesondere durch die erfindungsgemäßen Additive, die der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase hinzugegeben werden können, bewirkt. Neben anorganischen Ionen, wie beispielsweise Natrium, Kalium, Calcium, Chlorid oder Sulfat, können auch organische ionische Verbindungen, wie beispielsweise Carbonsäuren, elektrophoretisch separiert werden. Dabei kann durch die Additive auch die Leitfähigkeit der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase eingestellt werden, die für eine effektive elektrophoretische Separation erforderlich ist. Vorzugsweise erfolgt eine elektrophoretische Separation von ionischen Verbindungen mittels einer Elektrodialyse-Vorrichtung. Derartige Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. In einer weiteren Verfahrensausführung werden ionische Verbindungen mittels adsorptiver Techniken, wie beispielsweise mit Ionenaustauschharzen, separiert. Vorzugsweise kann durch diesen Verfahrensschritt die Konzentration an hydratisierbaren ionischen Verbindungen auf < 0,5 Gew%, weiter bevorzugt < 0,1Gew% weiter bevorzugt < 0,05 Gew% und noch weiter bevorzugt < 0,01 Gew% reduziert werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem ionische oder ionisierbare Verbindungen hydratisiert und separiert werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem ionische Verbindungen hydratisiert und elektrophoretisch separiert werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem nach Schritt b) und vor Schritt c) der Schritt b2) erfolgt: Einbringen des Gemisches aus Schritt b) in eine Elektrodialysevorrichtung und Anlage einer elektrischen Gleichspannung und Belassung hierin, bis die Konzentration hydratisierter ionischer Verbindungen auf das erforderliche Maß reduziert ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt neben einer Abreicherung von wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffe eine Bleichung. Überraschenderweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich Bleichmittel in eine trockene oder angetrocknete Nährstofffraktion einzubringen und hierdurch eine Bleichung der Nährstofffraktion zu bewirken. Die hierfür in Frage kommenden Bleichmittel aus dem Stand der Technik sind vorzugsweise vollständig löslich in dem erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch. Das eine oder mehrere Bleichmittel kann/können dann als Additiv gemäß einer der hierin offenbarten Verfahrensausführungen der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. dem Lösungsmittelgemisch hinzugegeben werden. Bevorzugte Bleichmittel sind dabei Wasserstoffperoxid oder Kalziumperoxid. Aber auch andere Bleichmittel können verwendet werden. Die Konzentration des/der Bleichmittel(s) ist in jedem Anwendungsfall anhand der erzielbaren Wirkung zu ermitteln. Gleiches gilt auch für die Dauer, über die die Nährstofffraktion mit der protischen organischen Lösungsmittelphase in Kontakt gebracht werden muss.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem das mindestens eine Additiv, das der Wasserfaktion und/oder der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase hinzugegeben und hierin gelöst wird ein Bleichmittel ist.
Durch diese Verfahrensausführung ist es möglich eine Bleichung der Nährstofffraktion vorzunehmen, ohne diese zu durchfeuchten. Dieses Ergebnis ist überraschend, da es bei Bleichverfahren aus dem Stand der Technik, die auf wasserlöslichen Verbindungen beruhen, unumgänglich ist, dass es zu einer vollständigen Durchfeuchtung des zu bleichenden Präparates kommt. Gleichzeitig erlaubt das Verfahren, Degradationsprodukte, die bei einer Bleichung entstehen können, in der protischen organischen Lösungsmittelphase zu lösen, sodass diese hiermit separiert werden können. Daher ist die Durchführung einer Bleichung eine bevorzugte Verfahrensausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
in einer bevorzugten Verfahrensausführung werden die aus den im Anschluss an Schritt b) durchgeführten Verfahrensschritte erhältlichen protischen organischen Lösungsmittelphasen bzw. Lösungsmittel-Phasengemische vereinigt und entweder unmittelbar in einer erneuten Anwendung des Verfahrens in Schritt b) eingesetzt oder in einem Verfahrensschritt einem Separationsverfahren zur Abtrennung der hierin enthaltenen Aroma- und/oder Farbstoffe und/oder weiterer Verbindungen zugeführt. Diese Separation kann dadurch erreicht werden, indem die in der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. dem Lösungsmittel-Phasengemisch vorliegenden Aroma- und/oder Farbstoffe und/oder weiterer Verbindungen aus diesem extrahiert werden oder die protische organische Lösungsmittelphase bzw. das Lösungsmittel-Phasengemisch evaporiert und als zurückgewonnen wird.
Die in Schritt c) und d) erhältliche protische organische Lösungsmittelphase bzw. das Lösungsmittel-Phasengemisch wird in einer bevorzugten Verfahrensausführung einem oder mehreren weiteren Separationsschritt(en) zugeführt. Vorzugsweise sind die protische organische Lösungsmittelphase bzw. das Lösungsmittel-Phasengemisch klare Lösungen, die keine Feststoffe enthalten. Sollte Feststoffe vorhanden sein, so werden diese in einer bevorzugten Verfahrensausführung abgetrennt, was vorzugsweise mittels filtrativer Verfahren aber auch sedimentativ oder durch zentrifugale Verfahren erfolgen kann. In einer bevorzugten Verfahrensausführung werden die feststoff-freien protischen organischen Lösungsmittelphasen bzw. Lösungsmittel-Phasengemische von den hierin enthaltenen Aroma- und/oder Farbstoffen und/oder Salzen und/oder anderen Verbindungen separiert. Vorzugsweise kann dies mittels destillativen Verfahren oder mittels evaporativer Membranverfahren erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass die in den protischen organischen Lösungsmittelphasen bzw. das Lösungsmittel-Phasengemischen enthaltenen Verbindungen mittels adsorptiver Verfahren entfernt werden können. In einer besonders bevorzugten Verfahrensausführung wird die bei einer Verfahrensausführung eingesetzte protische organische Lösungsmittelphase bzw. das Lösungsmittel-Phasengemisch in seiner Gesamtheit wieder zurückgewonnen oder das eingesetzte protische organische Lösungsmittel wird separat von der eingesetzten Wasserphase zurückgewonnen und anschließend wieder für eine erneute Verfahrensausführung in Schritt b) eingesetzt. In einer bevorzugten Verfahrensausführung werden durch die Entfernung der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. des Lösungsmittel-Phasengemisches mittels der voranstehenden Verfahrensschritte mindestens ein Aromastoff oder ein Farbstoff oder ein Salz in separiert und dieser/diese ist/sind in der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. dem Lösungsmittel-Phasengemisches enthalten.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die protische organische Lösungsmittelphase aus der Nährstofffraktion im Anschluss an Schritt c) durch Evaporation entfernt und zurückgewonnen wird.
In einer bevorzugten Verfahrensausführung werden die im Verfahrensschritt c) und d) separierten protischen organischen Lösungsmittelphasen bzw. Lösungsmittel-Phasengemische getrennt oder vereinigt für eine erneute Verfahrensdurchführung verwandt. In einer weiter bevorzugten Verfahrensausführung werden die nach Schritt c) und d) erhältlichen protischen organischen Lösungsmittelphasen bzw. Lösungsmittel-Phasengemische zusammengeführt und von den hierin befindlichen Aroma-/Farbstoffen und/oder anderer Verbindungen, die aus der Nährmittelfraktion ausgetragen wurden, bereinigt und anschließend für eine erneute Verfahrensdurchführung in Schritt b) eingesetzt. Hierzu kann es erforderlich sein, den Gehalt/die Konzentration einer oder mehrerer Komponente(n) der einzustellen durch einen entsprechenden Zusatz. Methoden zur Analytik einer protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. eines Lösungsmittel-Phasengemisches sind dem Fachmann bekannt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die aus Schritt e) erhältliche protische organische Lösungsmittelphase in Schritt b) wiederverwendet wird.
Die Feststoffe, die aus der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. das Lösungsmittel-Phasengemisches in Schritt e) erhältlich werden, sind zumeist Stoffgemische. Diese können in der erhältlichen Form bereits in einer ausreichenden Produkt- oder Rohstoffqualität vorliegen und bedürfen keiner weiteren Aufreinigung oder Fraktionierung.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensausführung erfolgt eine Aufreinigung der Feststofffraktion, die nach Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. das Lösungsmittel-Phasengemisches in Schritt e) erhältlich ist. Die einzelnen hierin enthaltenen Verbindungsklassen lassen sich mit einem geeigneten Lösungsmitteln bzw. Lösungsmittelgemischen aufnehmen und können hierdurch von den anderen Verbindungen separiert und als Reinprodukte gewonnen werden. Hierdurch können Aromastoffe, Farbstoffe und sowie andere Verbindungen in reiner Form erhalten werden. Rein bedeutet hierbei einen Anteil von > 85Gew%, weiter bevorzugt > 90Gew%, weiter bevorzugt > 95Gew%, weiter bevorzugt > 98Gew% und am meisten bevorzugt > 99Gew%. Derartige Reinstofffraktionen von Aromen, Farbstoffen sowie anderen Verbindungen können u.a. in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Separation von Aroma-und/oder Farbstoffen aus der protischen organischen Lösungsmittelphase erhältlich aus Schritt c) und d) erfolgt.
Es konnte gezeigt werden, dass sich die in Schritt e) erhältlichen Aroma- und Farbstoffe sehr gut eignen für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie. So konnte beispielweise gezeigt werden, dass die Farb- und Aromastoffe sich in wässrige Präparationen leicht einmischen lassen und eine entsprechende Aroma- und Farbgebung bewirken.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die aus Schritt e) erhältlichen Aroma-und/oder Farbstoffe in der Lebensmittelherstellung verwendet werden.
Die Nährmittelfraktionen, die im Anschluss an Schritt d) erhalten werden liegen in leicht vereinzelbarer Form vor. Dies bedingt eine sehr einfache Transportierbarkeit des schütt- und rieselfähigen Materials. Bevorzugt ist eine Evaporation der protischen organischen Lösungsmittelphase bzw. eines Lösungsmittel-Phasengemisches in einer Trocknungsvorrichtung aus dem Stand der Technik in Verfahrensschritt d). Geeignete Vorrichtungen sind beispielsweise Exsikkatoren, wie Vakuumtrockner oder Konvektionstrocknungsvorrichtungen, wie einem Bandtrockner. Vorzugsweise wird der dabei entstehende Dampf kondensiert und die erhältliche Flüssigphase dem Verfahrensschritt e) zugeleitet. Die erhältlichen Nährstofffraktionen weisen vorzugsweise eine Restfeuchtegehalt von < 15 Gew%, weiter bevorzugt von < 12,5 Gew%, weiter bevorzugt von < 10 Gew%, noch weiter bevorzugt von < 8 Gew% und am meisten bevorzugt von < 5Gew% auf. Sie sind schütt- und rieselfähig aber bilden keine Stäube.
Somit kann ein Verfahren bereitgestellt werden, mit dem Nährstofffraktionen, die als trockenen Feststofffraktionen vorliegen, von wasserlöslichen Aroma- und oder Farbstoffe und/oder anderen Verbindungen abgereichert werden können. Dabei werden Feststofffraktionen von Nährmitteln erhalten, die weniger als 1Gew%, mehr bevorzugt < 0,5 Gew%, weiter bevorzugt < 0,01Gew% und noch weiter bevorzugt < 0,001Gew% wasserlösliche Aroma- und Farbstoffe enthalten. Die erhältlichen Nährstofffraktionen sind sensorisch neutral. Somit können hochwerte Nährstofffraktionen hergestellt werden, die in beliebiger Quantität in der Lebensmittelherstellung eingesetzt werden können, ohne diese sensorisch zu beeinflussen.
Bevorzugt ist ein Verfahren, zum Erhalt von aroma- und/oder farbstoffarmen Nährmittelfraktionen.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensausführung können mit dem Verfahren aroma-freie Pektinfraktionen gewonnen werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung von Nährstofffraktionen, die frei sind von wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch einen wässrigen Aufschluss von pflanzlichen Rückständen, die bei der Lebensmittelherstellung anfallen, die hierin enthaltenen Pektine nahezu vollständig herausgelöst werden und in einer erfindungsgemäßen Aufschlusslösung in gelöster Form vorliegen. Es wurde dann gefunden, dass sich die hierin enthaltene Pektinfraktion aggregieren lässt, wodurch diese sich sehr leicht von der restlichen Prozesswasserphase separieren lässt und anschließend getrocknet werden kann. Die getrockneten Pektinaggregate enthalten jedoch Aroma- und Farbstoffe sowie salzförmige Verbindungen deren Anwesenheit für eine Anwendung als Lebensmittel nicht gewünscht sind. Überraschenderweise eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren, um Pektinfraktionen herzustellen, die sensorisch neutral und salzfrei sind.
Bevorzugt ist ein Verfahren zur Gewinnung von Pektinen.
Bevorzugt ist ein Verfahren zur Gewinnung von Pektinen, die sensorisch neutral und salzfrei sind.
In einer bevorzugten Verfahrensausführung erfolgt die Gewinnung von Pektinen durch einen wässrigen Aufschluss, indem das pflanzliche pektinhaltige Ausgangsmaterial mit einer Aufschlusslösung zusammengebracht und gemischt wird.
Bevorzugte pflanzliche pektinhaltige Ausgangsmaterialien sind beispielsweise Pressrückstände, die bei der Saftherstellung anfallen, wie beispielsweise Trester von Trauben, Äpfeln, Birnen, Quitten, Beeren, Karotten, Rüben, oder von Knollen, wie Kartoffeln oder rote Beete, aber auch Reste von Gemüsen, wie Kohl, Sellerie oder Zwiebeln. Das Verfahren kann aber auch bei anderen pflanzlichen pektinhaltigen Ausgangsmaterialien zur Pektingewinnung angewendet werden. Beispiele hierfür sind Kleie-Fraktionen, die bei der Herstellung z.B. von Mehlen (z.B. Weizen oder Hafer) anfallen. Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem ein pektinhaltiges Ausgangsmaterial bereitgestellt wird.
Es wurde gefunden, dass eine sehr hohe Separationseffizienz der Pektine dadurch erreicht werden kann, indem das feuchte oder trockene Ausgangsmaterial mit einer neutralen oder basischen Aufschlusslösung in Kontakt gebracht und zusammen mit dieser erhitzt wird. Nach einer anschließenden Phasenseparation sind in dem Feststoff keine oder annähernd keine Pektine mehr enthalten. Vorteilhafterweise können hierzu Basenbilder aus dem Stand der Technik verwandt werden, die auch für die Herstellung von Lebensmitteln geeignet sind. So konnte gezeigt werden, dass wässrige Lösungen enthaltend kationische Aminosäuren, die zu einer Basizität einer wässrigen Lösung führen, hierzu besonders geeignet sind. Die bevorzugte basische Aminosäure ist Arginin. Vorteilhafterweise kann eine vollständige Extraktion von Pektinen mit sehr geringen Mengen an Arginin erfolgen. Es wurde gefunden, dass Pektine eine hervorragende Löslichkeit in einer Lösung enthaltend gelöstes Arginin aufweisen. Hierdurch sind die durch eine Phasenseparation erhältlichen pektinreichen Lösungen nicht viskos. Hierdurch, sowie durch die sehr effektive und vollständige Auslösung der Pektine aus dem Ausgangsmaterial ist eine deutlich effektivere mechanische Phasentrennung des behandelten Ausgangsmaterials möglich, als dies der Fall ist, wenn ein Verfahren aus dem Stand der Technik angewendet wird, wie unter Verwendung einer Säure für den Aufschlusses.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem ein pektinhaltiges Ausgangsmaterial mit einer Aufschlusslösung in Kontakt gebracht wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Aufschlusslösung eine wässrige Lösung ist, in der mindestens eine Aufschlussverbindung in gelöster Form vorliegt.
Die Aufschlusslösung enthält vorzugsweise mindestens eine Aufschlussverbindung, umfassend Arginin und/oder Lysin und/oder Carbonate und/oder Harnstoff und/oder Natriumsulfit. Die bevorzugte Aufschlussverbindung ist Arginin, wobei es sich um eine L- und/oder R-Form sowie Racemate handeln kann. Die bevorzugte Konzentration für Arginin sowie Lysin liegt zwischen 0,01 und 2 mol/l, weiter bevorzugt zwischen 0,1 und 1 mol/l und weiter bevorzugt zwischen 0,2 und 0,6 mol/l. Für Carbonate (z.B. Natriumcarbonat oder Natriumhydrogencarbonat) sowie für Harnstoff liegt die bevorzugte Konzentration zwischen 0,01 bis 20Gew%, weiter bevorzugt zwischen 0,05 und 10 Gew% und noch weiter bevorzugt zwischen 0,1 und 5 Gew%. Für Sulfite (z.B. Natriumsulfit) liegt die bevorzugte Konzentration zwischen 0,001 und 2Gew%, weiter bevorzugt zwischen 0,01 und 1,5 Gew% und noch weiter bevorzugt zwischen 0,1 und 1 Gew%. Überraschenderweise ist es durch eine Kombination der Aufschlussverbindungen möglich, die Menge an Einzelverbindungen zu reduzieren unter Beibehaltung einer hohen Extraktionseffizienz für Pektine. Daher ist die Verwendung einer Aufschlusslösung, die 2 oder mehr der Aufschlussverbindungen enthält, bevorzugt. Die Mengenverhältnisse der Aufschlussverbindungen, die eine effiziente und ökonomische Separation von Pektinen ermöglichen, können durch einen Fachmann ermittelt werden. Besonders bevorzugt ist eine Aufschlusslösung in der Arginin und Natriumsulfit in gelöster Form vorliegen. Der bevorzugte pH der Aufschlusslösung, der sich durch die Lösung der Aufschlussverbindungen vorzugsweise einstellt, liegt zwischen 7 und 13, weiter bevorzugt zwischen 7,5 und 12,5 und noch weiter bevorzugt zwischen 8 und 12. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis der wässrigen Aufschlusslösung zu einem feuchten Ausgangsmaterial beträgt zwischen 100:1 und 0,5:1, mehr bevorzugt zwischen 50:1 und 1:1 und weiter bevorzugt zwischen 25:1,5. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis der wässrigen Aufschlusslösung zu einem trockenen Ausgangsmaterial beträgt zwischen 200:1 und 2:1, mehr bevorzugt zwischen 100:1 und 3:1 und weiter bevorzugt zwischen 75:1 und 4:1.
Die Verweilzeit des pflanzlichen Ausgangsmaterials in der Aufschlusslösung hängt vom Ausgangsmaterial, dem Grad der bereits erfolgten mechanischen Zerkleinerung sowie von den Prozessbedingungen (hier insbesondere der Verwendung einer Erhitzungsphase) ab und muss daher individuell ermittelt werden. Prinzipiell ist erfindungsgemäß eine Kontaktzeit zwischen 5 Minuten und 3 Tagen, mehr bevorzugt zwischen 10 Minuten und 1 Tag und weiter bevorzugt zwischen 15 Minuten und 12 Stunden. Ein erfindungsgemäßer Aufschluss ist dann erreicht, wenn sich das Ausgangsmaterial leicht mit den Fingern zerteilen lässt und sich bei einer Probe der wässrigen Aufschlussphase durch graduelle Zugabe von Ethanol ein Feststoff ausfällen lässt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die mindestens eine Aufschlussverbindung eine basenbildende Aminosäure und/oder ein Carbonat und/oder eine Harnstoffverbindung und/oder ein Sulfit ist. Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die mindestens eine Aufschlussverbindung die mindestens eine basenbildende Aminosäure Arginin ist.
Vorzugsweise wird das Reaktionsgemisch, bestehend aus dem pflanzlichen pektinreichen Ausgangsmaterial und der Aufschlusslösung, erhitzt. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt zwischen 50 und 120°C, weiter bevorzugt zwischen 60 und 110°C und noch weiter bevorzugt zwischen 70 und 100°C. Die Dauer des Aufschlusses, die erforderlich ist um eine vollständige Extraktion von Pektinen aus dem Ausgangsmaterial zu gewährleisten, ist individuell zu ermitteln. Bevorzugt ist eine Dauer zwischen 5 Minuten und 6 Stunden, weiter bevorzugt zwischen 7 Minuten und 2 Stunden und weiter bevorzugt zwischen 10 Minuten und 1 Stunde. Vorzugsweise erfolgt im Anschluss an die Erhitzungsphase eine Phasentrennung. Hierzu können Verfahren aus dem Stand der Technik verwandt werden, wie beispielsweise eine Kolben-, Pack- oder Siebbandpresse, ein Separator oder ein Dekanter. Bevorzugt ist eine niedrige Restfeuchte, die in dem aufgeschlossenen Pflanzenmaterial verbleibt. Diese ist vorzugsweise < 90Gew%, weiter bevorzugt < 85 Gew% und noch weiter < 80 Gew%.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem das pektinhaltige Ausgangsmaterial und eine Aufschlusslösung gemischt und erhitzt wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine pektin-reiche Aufschlusslösung von dem aufgeschlossenen Ausgangsmaterial durch Phasentrennung separiert wird.
Durch die Phasentrennung wird eine pektinhaltige Prozesswasserphase erhalten, deren pH sich gegenüber dem der Aufschlusslösung nicht um mehr als 0,5 verändert hat und > 7 beträgt. Für den Fall, dass es z.B. durch organische Säuren, die in dem Ausgangsmaterial vorgelegen haben, zu einer Absenkung des pH auf unter 7,0 gekommen ist, kann vorteilhafterweise der pH der pektin-reichen Prozesswasserphase erhöht werden durch die Zugabe einer der Aufschlussverbindungen in einer Menge, bis der pH der Prozesswasserphase > 7,0 beträgt. Bevorzugt hierbei ist die Zugabe von Arginin.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem der Aufschluss eines pektinhaltigen Ausgangsmaterials mit einer Aufschlusslösung bei einem pH der wässrigen Lösung von > 7 erfolgt.
Es wurde gefunden, dass durch die Hinzugabe eines Alkohols zu der pektinreichen Aufschlusslösung, die nach der Separation des Ausgangsmaterials erhältlich wird, Pektine aggregiert werden, wodurch sie separierbar werden. Es wurde gefunden, dass ein großes Zugabeverhältnis zwischen der alkoholische Lösung und der pektinhaltigen Aufschlusslösung bestehen muss, um eine möglichst vollständige Aggregation der gelösten Pektine zu bewirken. Dieses Verhältnis beträgt mindestens 1:2. Dies bedingt allerdings, dass ein erheblicher energetischer Aufwand betrieben werden muss, um den Alkohol im Anschluss zurück zu gewinnen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass eine selektive Aggregation der Pektine, die in der Aufschlusslösung gelöst vorliegen möglich ist durch einen Zusatz einer Lösung, enthaltend zweiwertige kationische Verbindungen oder einer Säure. Vorteilhafterweise lässt sich dies bewerkstelligen durch Verbindungen, die für Anwendungen in Lebensmitteln zugelassen sind. Bevorzugt sind in Wasser gelöste Salze, enthaltend zweiwertige Kationen, wie Kalzium oder Magnesium. Bevorzugte Salze sind beispielsweise Kalziumchlorid oder Magnesiumsulfat. Die Auswahl des Kations sowie des Gegenions (Anion) ist dabei frei wählbar und abhängig von der Verwendung der Pektine. Die Konzentration des gelösten Salzes ist prinzipiell frei wählbar. Bevorzugt sind Konzentrationen zwischen 0,1g/l bis 600g/l, mehr bevorzugt zwischen 1,0 und 400g/l, weiter bevorzugt zwischen 5 und 250g/l. Das Volumenverhältnis zwischen der Salzlösung und der pektinreichen Aufschlusslösung sollte individuell ermittelt werden und ist abhängig von der Menge an gelösten Pektinen, die aggregiert werden sollen. Daher sollte ein Vorversuch zur Ermittlung der maximal benötigten Menge der Salzlösung zur vollständigen Aggregation der Pektine erfolgen. In einer weiteren bevorzugten Verfahrensausführung wird nur ein Teil der in der pektinhaltigen Aufschlusslösung vorhandenen Pektine aggregiert und zunächst separiert. Vorteilhafterweise wird der Vorgang der Aggregation wiederholt, bis keine Pektine mehr in der Aufschlusslösung aggregier- und separierbar sind.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Aggregation der Pektinfraktion durch Zugabe einer Salzlösung zu der pektin-reichen Aufschlusslösung und eine Durchmischung der Lösung erfolgt.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass auch wässrige Lösungen, enthaltend eine oder mehrere Säuren zu einer Aggregation der in der Aufschlusslösung in Lösung befindlichen Pektine bewirken. Vorteilhafterweise können hierzu Säuren aus dem Stand der Technik verwandt werden, die für eine Anwendung bei Lebensmitteln zugelassen sind. Dabei können organische und anorganische Säuren verwandt werden, sowie Mischungen dieser. Bevorzugte organische Säuren sind Zitronensäure, Oxalsäure, Ascorbinsäure oder Milchsäure. Bevorzugte anorganische Säuren sind Phosphorsäure, HCl oder Schwefelsäure.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Aggregation der Pektinfraktion durch Zugabe einer Säurelösung zu der pektin-reichen Aufschlusslösung und eine Durchmischung der Lösung erfolgt.
Überraschenderweise aggregiert die Pektinfraktion unmittelbar nach Zugabe einer Salz- /oder Säurelösungen (Aggregationslösung), wie beispielsweise Kalziumchlorid oder Magnesiumchlorid und anschließender Durchmischung. Bevorzugt sind Salze zweiwertiger Kationen. Die bevorzugte Konzentration der Salzlösung, die in der pektin-reichen Prozesswasserphase hergestellt wird, liegt zwischen 0,001 und 5Gew%, mehr bevorzugt zwischen 0,01 und 2,5 Gew% und weiter bevorzugt zwischen 0,05 und 1Gew%. Die Konzentration der Aggregationslösung, die hierfür verwandt wird kann dabei frei gewählt werden. Vorzugsweise wird der pH der pektin-reichen Prozesswasserphase durch eine Salzlösung nicht oder um nicht mehr als 0,5 verändert. Die Art der Zudosierung einer Aggregationslösung kann frei gewählt werden, solange hierdurch eine vollständige Durchmischung gewährleistet werden kann. Die Temperatur bei der die Einmischung der Aggregationslösung erfolgt ist prinzipiell frei wählbar, dies betrifft sowohl die Temperatur der Aggregationslösung als auch der pektinhaltigen Aufschlusslösung. Bevorzugt ist ein Temperaturbereich der resultierenden Mischung der beiden Lösungen zwischen 5 und 100°C, mehr bevorzugt zwischen 10 und 80°C und weiter bevorzugt zwischen 15 und 70°C.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass eine erfindungsgemäße Aggregation von Pektinen zu einer sehr raschen Ausbildung von stabilen gelartigen Raumgebilden führt, die neben einer nicht viskosen freien Wasserphase bestehen. In der freien Wasserphase, die neben den gelartigen Pektinaggregaten vorliegt, sind keine oder praktisch keine Pektine enthalten. Es konnte ferner gezeigt werden, dass sich diese Pektinaggregate mittels Filtertechniken von der freien Wasserphase separieren lassen. Vorteilhafterweise wird es hierdurch möglich, filtrative Verfahren zu verwenden, um die freie Wasserphase frei abfließen zu lassen. Überraschenderweise können die gelartigen Pektinaggregate durch beispielsweise ein Siebgewebe mit einem Siebmaß von 75µm zurückgehalten werden. Ferner überraschend war, dass die auf dem Siebgewebe verbleibende gelartige Masse auf diesem weiter entwässert werden kann. Dies kann z.B. erfolgen, indem eine Auflagerung des Sieb-/Filtergewebes auf einem wasseraufnehmenden Material erfolgt, das die Aufnahme der freien Wasserphase ermöglicht. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Separation der freien Wasserphase bei einer Temperatur von < 50°C erfolgt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem Pektinaggregate gebildet und mittels Filtration von einer freien Wasserphase separiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der pektin-reichen Prozesswasserphase im Anschluss an die Zugabe einer Salzlösung eine alkoholische Lösung hinzugegeben. Es konnte gezeigt werden, dass die freie Wasserphase hierdurch besser separierbar ist.
Die Pektinaggregate lassen sich aber auch mit anderen Verfahren aus dem Stand der Technik von der freien Wasserphase trennen. Bevorzugt sind hierfür Zentrifugal-Trennverfahren, wie beispielsweise Separatoren oder Dekanter. Andere bevorzugte Verfahren basieren auf dem Entzug von Wasser, wie beispielsweise die Umkehrosmose. Mit den vorgenannten Verfahren kann eine Phasenseparation erreicht werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Separation der aggregierten Pektinfraktion durch Phasentrennung erfolgt.
Durch die beschriebenen Verfahren zur Entwässrung der Pektinaggregatphase können hoch-viskose Gele erhalten werden. Da der Verbleib von Verbindungen, die zur Aggregation der Pektine eingesetzt worden sind, in der Pektinmasse nachteilig sein kann, erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform eine Aufreinigung der viskosen Pektiaggregatphase. Vorzugsweise erfolgt der Zusatz von Wasser und/oder eine Erhitzung, um eine Verflüssigung zu ermöglichen. In einer bevorzugten Verfahrensart erfolgt der Zusatz einer Argininlösung, um die Verflüssigung und eine Bindung von Säuren und/oder ionischen Verbindungen vorzunehmen. In einer weiteren bevorzugten Aufführungsart werden ionische Verbindungen durch Adsorption- und/oder lonenaustauschmaterialien aus der Pektinlösung entzogen. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt ein Entzug von Säuren und/oder ionischen Verbindungen durch ein elektrophoretisches Verfahren, wie beispielsweise eine Elektrodialyse oder eine Elektroosmose.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem einer Pektinaggregat-Phase ionische Verbindungen und/oder Säuren entzogen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Trocknung der entwässerten Pektinaggregatphase. Hierzu wird die erhältliche gelartige Masse vorzugsweise mit Verfahren aus dem Stand der Technik getrocknet, was beispielsweise mit Konvektionstrocknern erreicht werden kann. Vorzugsweise erfolgt eine homogene Trocknung mit einer Restfeuchte der Pektinfraktion von < 15Gew%, mehr bevorzugt von < 12Gew% und noch weiter bevorzugt von < 10Gew%. Weitere Verfahren aus dem Stand der sind beispielsweise ein Band- oder ein Walzentrockner.
Es zeigte sich, dass der nach Trocknung erhältliche Feststoff sich sehr gut mittels bekannter Mahlverfahren zu einen homogenen Pulver mit Korngrößen < 20µm zermahlen lässt.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensausführung wird die getrocknete Pektinfraktion gemahlen. Bevorzugt sind Mehle der Pektinfraktion mit einer Korngröße von < 100µm.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Trocknung einer entwässerten Pektinfraktion und anschließende Vermahlung der trockenen Pektinfraktion erfolgt.
Die mit dem erfindungsgemäßen Aufschluss erreichbare hohe Extraktionsrate von Pektinen bedingt, dass auch andere Bestandteile des Ausgangsmaterials in die Aufschlusslösung überführt werden können. So zeigte sich, dass Farb- und Aromastoffe aus dem Ausgangsmaterial herausgelöst werden. Erfindungsgemäß hergestellte Pektinfraktionen können Aroma- und/oder Farbstoffe und /oder einen Salzgehalt aufweisen, die/der bei einer Anwendung, z. B. als Lebensmittelzutat, stören/stört. Ferner können die zur Aggregation eingesetzten Salzverbindungen und/oder Säureverbindungen in dem Pektinprodukt noch enthalten sein. Daher wäre es vorteilhaft, wenn die von Feststoffen bereinigten pektinhaltigen Aufschlusslösung von den Farb- und/oder Aromastoffen und/oder Salzen und/oder Säuren bereinigt würde, bevor ein Wasserentzug vorgenommen wird. Aufgrund der starken Wasserbindung der Pektine ist dies allerdings prozesstechnisch sehr aufwendig, da eine effiziente Abtrennung der „Begleitstoffe“ nur dann erfolgen kann, wenn die Pektinfraktion in Form einer niederviskose Flüssigphase vorliegt.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren Aroma- und/oder Farbstoffe sowie Salze und Säuren aus einer getrockneten Pektinfraktion entfernt werden können. Überraschenderweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich Aromastoffe, Farbstoffe, Salzverbindungen, Säureverbindungen sowie weitere wasserlösliche und wasserunlösliche Verbindungen aus einem granulierten oder gepulverten Pektinprodukt zu entfernen, ohne, dass es hierzu einer Quellung oder Lösung der Pektine in Wasser bedarf. Vorzugsweise werden hierzu Mehle der Pektinfraktionen verwandt und die mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten behandelt werden.
Es wurde gefunden, dass in Anwesenheit eines protischen organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches, das einen Wasseranteil enthält, eine Entfernung von ionische Verbindungen aus trockenen Pektinpräparaten möglich ist und dabei keine Durchfeuchtung oder Quellung der Pektine erfolgt. Es wurde gefunden, dass gerade die ausbleibende Quellung der Pektine, die durch die erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung ermöglicht wird, dafür verantwortlich ist, dass eine Entfernung von ionischen Verbindungen, beispielsweise elektrokinetisch oder adsorptiv, möglich ist. Insbesondere wurde gefunden, dass eine Hydratation von Pektinverbindungen nicht erforderlich ist, um mit den erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen die ionischen, bzw. ionisierbaren Verbindungen dennoch zu hydratisieren, wodurch sie aus einer bestehenden Komplexbildung herausgelöst und transportiert werden können. Es konnte gezeigt werden, dass dies nicht mehr oder nur in geringem Maß möglich ist, wenn eine Quellung der Pektine erfolgt ist. Der Grad der Quellung einer Pektinfraktion, bei dem die Extraktion von Aroma-/Farbstoffen, ionischen Verbindungen, Säuren oder anderen Verbindungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren noch möglich ist, muss individuell ermittelt werden. Bevorzugt ist ein Grad der Quellung (Hydratation) einer Pektinfraktion, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgereinigt wird, der vorzugsweise kleiner ist als 50Gew%, mehr bevorzugt < 40 Gew%, weiter bevorzugt < 30 Gew%, noch weiter bevorzugt < 20 Gew% und am meisten bevorzugt < 10 Gew%. Es konnte gezeigt werden, dass bereits durch die Hinzugabe eines ausreichenden Volumens eines protischen organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches zu einer Pektinfraktion, die von diesem vollständig durchdrungen werden kann, eine Auswaschung von wasserlöslichen Farb- und Aromastoffen möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen Gewinnung der Pektinfraktionen können während der Komplexbildung Aroma-/Farbstoffe sowie weitere Verbindungen, die wasserunlöslich sein können, wie beispielsweise Toxine (z.B. Pestizide), mit eingeschlossenen werden. Überraschenderweise können diese Verbindungen durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls entfernt werden. Dabei sollte eine Quellung der Pektinfraktion möglichst ausbleiben oder so gering wie für eine ausreichende Extraktion erforderlich gehalten werden. Bedarfsweise kann die Aufreinigung wiederholt werden. Dies kann ohne eine erfolgte Trocknung der Pektinfraktion oder nach einer Trocknung mit dem gleichen oder einem anderen protischen organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch erfolgen.
Es wurde gefunden, dass insbesondere durch die Anwesenheit von Arginin oder einer anderen basischen Aminosäure in dem protischen organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch eine sehr effektive Extraktion von Säuren, die sich in komplexierter Form mit Pektinen befinden, möglich ist. Diese ist deutlich effektiver, als wenn ein protisches organisches Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch ohne einen Zusatz von Arginin zur Extraktion von Säuren verwandt wird. Überraschenderweise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch die Durchführung elektrokinetischer Verfahren zur Extraktion von ionischen oder ionisierbaren Verbindungen, die in komplexierter Form mit den Pektinen vorliegen. Es konnte gezeigt werden, dass erst durch eine Hydratation ionischer bzw. ionisierbarer Verbindungen, die durch den in dem erfindungsgemäßen protischen organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch vorliegenden Wasseranteil bewirkt wird, elektrokinetische Prozesse zu Stande kommen, die eine Separation der hydratisierten ionischen, bzw. ionisierten Verbindungen aus einem Pektinprodukt ermöglichen. Es konnte gezeigt werden, dass Pektinpräparate, die einen deutlich wahrnehmbaren Salz- oder Säuregehalt aufwiesen, im Anschluss an eine der erfindungsgemäße Verfahrensausführen keinen wahrnehmbaren Salz und/oder Säureanteil mehr aufwiesen.
Für die erfindungsgemäße Aufreinigung von trockenen oder angetrockneten Pektinfraktionen enthaltend wasserlösliche Aroma- und/oder Farbstoffe können die hierin offenbarten Verfahrensschritte verwendet werden. Die Pektinfraktionen weisen dabei vorzugsweise eine Restfeuchte (Wassergehalt) von < 30 Gew%, mehr bevorzugt von < 25 Gew%, mehr bevorzugt von < 20 Gew%, weiter bevorzugt von < 15 Gew% und noch weiter bevorzugt von 10 Gew% auf. Bevorzugt sind Granulate oder Pulver der Pektinfraktionen. Die Pektinfraktion wird vorzugsweise mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase enthaltend einen Wasseranteil von </= 50vol% in Kontakt gebracht und mit dieser durchmischt. Bevorzugt ist die Herstellung einer Suspension. Die bevorzugten Lösungsmittel, Lösungsmittelgemische, die Volumenverhältnisse der Wasserphase zur Lösungsmittelphase, die Mengenverhältnisse zwischen der protischen organischen Lösungsmittelphase und der Pektinfraktion, sowie die technischen Prozessparameter die in dieser Offenbarung aufgeführt sind, können für eine Verfahrensanwendung bei Pektinfraktionen verwandt werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine trockene Pektinfraktion enthaltend wasserlösliche Aroma- und/oder Farbstoffe bereitgestellt wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Pektinfraktion enthaltend wasserlösliche Aroma- und/oder Farbstoffe mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase enthaltend einen Wasseranteil von </= 50vol% in Kontakt gebracht wird.
Die Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Pektinfraktion kann mit den gleichen Verfahrensschritten wie hierin offenbart durchgeführt werden. Gleiches gilt und ist eine bevorzugte Verfahrensausführung für die Rückgewinnung der protischen organischen Lösungsmittelphasen sowie die Separation von Farb- und/oder Aromastoffen aus dem protischen organischen Lösungsmittel und die Wiederverwendung der protischen organischen Lösungsmittelphasen sowie die Verwendung der erhältlichen Aroma- und/oder Farbstoffe. Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Pektinfraktion durch Phasentrennung erfolgt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Entfernung der protischen organischen Lösungsmittelphase aus der Pektinfraktion durch Evaporation erfolgt unter Erhalt einer trockenen aroma-und/oder farbstoff-freien Pektinfraktion und Rückgewinnung der evaporierten protische organischen Lösungsmittelphase durchgeführt wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Separation von Aroma-und/oder Farbstoffen aus der protischen organischen Lösungsmittelphase erfolgt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Wiederverwendung der protischen organischen Lösungsmittelphase in einem Prozessschritt erfolgt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die erhältlichen Aroma-und/oder Farbstoffe in Lebensmittelzubereitungen verwendet werden.
Somit ist bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung von aroma-freien Pektinfraktionen, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellung eines pektinhaltigen pflanzlichen Ausgangsmaterials,
b) in Kontaktbringung des pektinhaltigen Ausgangsmaterials aus Schritt a) mit einer Aufschlusslösung bis zum Erreichen des Aufschlusses,
c) Separation der pektin-reichen Aufschlusslösung von dem aufgeschlossenen Ausgangsmaterial durch Phasentrennung,
d) Aggregation der Pektinfraktion durch Zugabe einer Salzlösung zu der pektin-reichen Aufschlusslösung aus Schritt c) und Durchmischung der Lösung,
e) Separation der aggregierten Pektinfraktion durch Phasentrennung,
f) Trocknung der aus Schritt e) erhältlichen Pektinfraktion und anschließende Vermahlung der trockenen Pektinfraktion,
g) Bereitstellung der trockenen Pektinfraktion aus Schritt f) enthaltend wasserlösliche Aroma- und/oder Farbstoffe,
h) In Kontaktbringung der Pektinfraktion aus g) mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase enthaltend einen Wasseranteil von </= 50vol%,
i) Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Pektinfraktion durch Phasentrennung,
j) Entfernung der protischen organischen Lösungsmittelphase aus der Pektinfraktion erhältlich nach Schritt i) durch Evaporation und Rückgewinnung der protische organischen Lösungsmittelphase und Erhalt einer trockenen aroma-und/oder farbstoff-freien Pektinfraktion,
k) Separation von Aroma-und/oder Farbstoffen aus der protischen organischen Lösungsmittelphase erhältlich aus Schritt i) und j),
l) Wiederverwendung der aus Schritt k) erhältlichen protischen organischen Lösungsmittelphase in Schritt h),
m) Verwendung der aus Schritt k) erhältlichen Aroma-und/oder Farbstoffe.

Die aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Pektinfraktionen sind aroma-frei. Vorzugsweise wird durch Anwendung eines Verfahrensschritts zur Adsorption oder Separation von Salzen, wie hierin offenbart auch eine Salzfreiheit der Pektinfraktionen erreicht. Derartig hergestellte Pektinfraktionen sind in heißem Wasser leicht quellbar und löslich.
Es konnte gezeigt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Dekomplexierung und Separation von Inhaltsstoffen in Nährmitteln sich bei den verschiedensten Nährstofffraktionen anwenden lässt. Es konnte gezeigt werden, dass es mit dem Verfahren möglich wird, eine Entfernung von ionischen, bzw. ionisierbaren Verbindungen, sowie von Säuren oder anderen wasserlöslichen oder wasserunlöslichen Verbindungen bei allen Nährstofffraktionen, die in trockener oder angetrockneter Form vorliegen, vorzunehmen. So konnte beispielsweise gezeigt werden, dass organische Säuren, die in trockenen oder angetrockneten Pflanzenfaserpräparaten enthalten sind und zu einer erheblichen sensorischen Wahrnehmung führen, wie beispielsweise Apfelsäure in Apfelfasern oder Ferrulasäure in aufgereinigtem Kaffeesatz, sich durch eine Verfahrensdurchführung entfernen ließen, sodass sie nicht mehr sensorisch wahrnehmbar waren, wobei das gepulverte bzw. feinkörnige Pflanzenmaterial mit einem protischen organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische mit einem Wasseranteil in dem Arginin gelöst vorlag in Kontakt gebracht wurde und anschießend eine Phasentrennung erfolgte. Ferner konnte gezeigt werden, dass bei gepulverten Proteinpräparaten (Isolaten), bei denen, bedingt durch das nass-technische Herstellungsverfahren, bei dem zur Aggregation der Proteine eine salzhaltige Aggregationslösungen eingesetzt wird (z.B. CaCI2), ein deutlich wahrnehmbarer Salzgehalt vorlag, das Proteinpräparat vollständig von den darin enthaltenen Salzen bereinigt werden konnten durch eine erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung. Hierzu wurden die Proteinpulver in einem protischen organischen Lösungsmittelgemisch, enthaltend einen Wasseranteil von 15Gew% mit hierin gelöstem Arginin, suspendiert und durch eine Elektrodialyseeinheit geleitet. Bei Anlage einer Gleichspannung stellte sich eine gute Leitfähigkeit innerhalb der Elektrodialyseeinheit dar, sodass ein Ionenfluss hergestellt werden konnte. Die im Anschuss an eine Phasentrennung und Evaporation der protischen organischen Lösungsmittelphase erhaltenen Proteinpräparate enthielten keine Salzverbindungen. Ferner konnte gezeigt werden, dass organische Verbindungen, die zumindest eine partielle Wasserlöslichkeit aufweisen, aber auch wasserunlösliche organische Verbindungen, aus Nährmittelpräparaten durch Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren entfernt werden können. So konnte beispielsweise ein Jatropha-Proteinisolat, das durch ein nass-technisches Aufschlussverfahren gewonnen worden war, von dem hierin noch enthaltenen Phorbolester vollständig bereinigt werden. Dies war beispielsweise möglich durch ein protisches organisches Lösungsmittel mit einem Wasseranteil von 10 Gew% in dem Arginin gelöst vorlag. Aber auch mit anderen protischen organischen Lösungsmittelgemischen konnte eine vollständige Entfernung vorgenommen werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass beispielsweise Bitterstoffe aus trockenen oder angetrockneten Nährmitteln entfernt werden können. So konnte ein Biertreberproteinisolat das in gepulverter Form vorlag mit einem protischen organischen Lösungsmittelgemisch bei dem der Wasseranteil gelöstes Arginin enthielt vollständig von den enthaltenen Bitterstoffen bereinigt werden. Somit kann auch ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem organische Verbindungen, die in einem Nahrungsmittel nicht erwünscht sind aus der Nährstofffraktion dekomplexiert und separiert werden können. Somit eingent sich das Verfahren auch zur Detoxifikation und Entbitterung von Nährstofffraktionen.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem organische Verbindungen einer trockenen oder angetrockneten Nährstofffraktion dekomplexiert und aus dieser separiert werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei zur Detoxifikation und Entbitterung von Nährstofffraktionen.
Es konnte gezeigt werden, dass diese überaus vorteilhaften Effekte einer Reinigung von Nährmitteln mittels protischer organischer Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische mit einem Wasseranteil nicht zu einem Verlust von Wertstofffraktionen der Nährmittel führt. So werden die in dem aufzureinigenden Nährmittel enthaltenen Proteine, komplexen oder schwerlöslichen Kohlenhydrate, cellulose-basiertern Fasern, Pektine oder Neutralfette nicht oder nur zu einem minimalen Anteil mit dem protischen organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch enthaltend einen Wasseranteil ausgetragen. Bevorzugt werden durch das erfindungsgemäße Verfahren weniger als 25 Gew%, mehr bevorzugt < 15 Gew%, mehr bevorzugt < 10 Gew%, weiter bevorzugt < 5 Gew%, weiter bevorzugt < 2,5 Gew% und noch weiter bevorzugt < 1 Gew% der Nährstoffraktionen entfernt, die nicht Aroma- und/oder Farbstoffen entsprechen.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem eine Entfernung von Aroma- und/oder Farbstoffen erfolgt, ohne einen Verlust von Nährstofffraktionen.
Bevorzugt ist ein Verfahren zur produktverlustfreien Aufreinigung von Nährstofffraktionen.
Somit wird es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, Nährstofffraktionen, die alleine mahltechnisch hergestellt worden sind und in trockener Form vorliegen, selektiv von wasserlöslichen Verbindungen, die eine Minderung der Produktqualität bedingen, zu bereinigen ohne sie in ihren funktionellen Eigenschaften zu verändern, wodurch diese Nährstofffraktionen sich universell einsetzen lassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dabei, dass die Abreicherung von wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffen erfolgen kann, ohne dass es hierdurch zu einer Hydratisierung der übrigen Konstituenten der Nährstofffraktionen kommt. Hierdurch kann in sehr prozessökonomischer Weise eine hohe Durchsatzleistung erreicht werden, ohne Notwendigkeit eines hohen energetischen Aufwandes für die Trocknung der behandelten Nährstofffraktionen. Darüber hinaus können die eingesetzten protischen organischen Lösungsmittelphasen bzw. das Lösungsmittel-Phasengemische recycelt und erneut eingesetzt werden. Des Weiteren werden die separierten wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffe als reine Wertstofffraktionen erhältlich.
Somit kann ein Verfahren zur Extraktion von wasserlöslichen Aroma-und/oder Farbstoffen aus in Wasser löslichen oder quellbaren Nährmitteln bereitgestellt werden.
Definitionen
Nährmittel/Nährstofffraktion
Die Begriffe „Nährmittel“ und „Nährstofffraktion“ werden hierin synonym verwendet. Die hierin gemeinten Nährmittel sind alle Verbindungen, die für einen humanen oder tierischen Konsum geeignet sind. Dabei kann es sich um einzelne Verbindungen oder Komponenten sowie um Gemische aus 2 oder mehr verschiedene Verbindungen oder Komponenten handeln. Dabei ist mindestens eine der Verbindungen oder Komponenten in Wasser teilweise oder vollständig quellbar und/oder löslich.
Evaporation
Unter dem Oberbegriff „Evaporation“ werden allen Verfahren zusammengefasst, die zu einer Überführung der protischen organischen Lösungsmittelphase-/Phasengemisch in eine dampf- oder gasförmige Phase bewirkt. Dabei kann es sich beispielsweise um konvektive oder destillative Verfahren handeln.
Komplex/Komposit
Die Begriffe Komplex und Komposit werden hierin synonym verwandt. Die hierin gemeinten Komplexe sind Zusammenschlüsse einer oder mehrerer Verbindungen, die durch einen Wasserentzug entstanden sind. Dabei tragen Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den einzelnen Verbindungen sowie zwischen den verschiedenen Verbindungen für den Zusammenhalt der Komplexe bei. Die hierin gemeinten Komplexe können durch eine Aufnahme von Wasser gequollen und/oder gelöst werden, wodurch sich die einzelnen Verbindungen in einem wässrigen Medium vereinzeln lassen.
Dekomplexierung
Als Dekomplexierung werden alle Vorgänge bezeichnet, die dazu führen, dass einzelne, zwei oder mehrere gleiche und/oder unterschiedliche Verbindungen, die in einem hierin gemeinten Komplex oder Komposit vorliegen, hydratisiert, ablösbar und/oder aus einem solchen Komplex/Komposit herausgelöst werden.
Ausgangsmaterialien/Nährstofffraktionen
Die Begriffe „Ausgangsmaterialien“ und „Nährstofffraktionen“ werden hierin synonym verwandt. Dabei bezieht sich der Begriff Ausgangsmaterial auf die Herkunft und der Begriff Nährstofffraktionen auf ein Produkt des Ausgangsmaterials. Die hierin gemeinten Produkte eines Ausgangsmaterials sind beispielsweise Zerkleinerungsprodukte, wie Schrote oder Mehle oder Prozessprodukte, wie Tester, oder Extraktionsprodukte, wie Pülpe oder Treber. Hierunter fallen auch Konzentrate oder Isolate sowie Extrakte und Materialien, die durch Aufschlussverfahren gewonnen wurden. Unter dem Begriff „Ausgangsmaterialien“, wie hierin verwendet, werden alle biogenen Produkte, die eine oder mehrere der Hauptkonstituenten: Proteine, Kohlenhydrate, Faserstoffe/Schalen oder Fette/Öle enthalten, zusammengefasst. Prinzipiell können die Ausgangsmaterialien einen beliebigen Anteil der Hauptkonstituenten sowie andere Bestandteile und Verbindungen aufweisen. Die bevorzugten Ausgangsmaterialien sind pflanzlichen Ausgangsmaterialien, wie beispielsweise Samen, Körner, Kerne, Nüsse, Bohnen, Rübengewächse, Knollengewächse, Gemüse, Früchte oder Wurzeln.
Diese können in Form unreifer, gereifter, reifer, überreifer, gealterter oder auch beschädigter Ausgangsmaterialien vorliegen. Das pflanzliche Ausgangsmaterial kann in vollständig intakter Form, beschädigt, zerkleinert, geschält, gepresst, gemahlen oder in anderer Weise desintegriert sein/vorliegen, hierzu gehören auch Schrote oder Mehle, die beispielsweise nach einer mechanischen Extraktion von Ölen entstehen, sogenannte Presskuchen. Hierzu gehören auch Ausgangsmaterialien und insbesondere pflanzliche Ausgangsmaterialien, die zuvor einen thermischen und/oder flüssigen Extraktionsprozess, z. B. mit einem Alkohol oder einem organischen Lösungsmittel, wie Hexan, unterzogen worden sind. Ferner zugehörig sind pflanzliche Ausgangmaterialien, bei denen eine thermische Behandlung erfolgt ist. Hierzu gehören ferner Pflanzenprodukte, die aus einem Aufschluss- und/oder Fermentierungsprozess erhaltbar sind, insbesondere, wenn es sich dabei um Rückstände handelt, wie beispielsweise um Brauereirückstände (z.B. in Form von Treber oder Trebermehl) oder um Trester der Mostherstellung oder um Oliventrester oder um Rübenschnitzel. Ferner Rückstände von Kakaobohnen. Des Weiteren fallen hierunter pektihaltige Ausgangsmaterialien wie Rückstände von Gemüse- oder Fruchtzubereitungen, wie Strunk von Kohlgemüsen oder Schalen, z.B. von Kartoffeln. Ferner gehören hierzu Rückstände aus Pressrückständen, die beispielsweise bei der Gewinnung von Säften (z.B. Apfel-, Tomaten- oder Karottensaft) oder Trester, z. B. von Trauben oder Äpfeln oder Auszügen, wie diese bei der Herstellung von Gelees oder Likören (z. B. Brombeergelee, Cassis) anfallen. Ferner können Schäl-, Enthüllungs- oder Entkernungsprodukte pflanzlicher Ausgangsmaterialien verwendet werden.
Unter diese Definition fallen insbesondere sämtliche pflanzliche Samen, wie z. B. Leinsamen, Mohn, Chia, Amaranth, Chilli, Tomaten, Anis, Bergerbse; Körner, z.B. von Raps, Leindotter, Hafer, Hanf, Weizen, Buchweizen, Roggen, Gerste, Mais, Sonnenblumen, Grünkern, Jatropha; Kerne, z. B. von Äpfeln, Birnen, Trauben, Apfelsinen, Kirschen, Pflaumen, Aprikosen, Pfirsichen, Speierling, Mispeln, Mirabellen, Vogelbeeren, Kürbissen, Melonen, Avocado; Bohnen, wie Sojabohnen, Ackerbohnen, Mattenbohnen, Mungbohnen oder Kidney-Bohnen, Erbsen, Linsen, wie z.B. Wasserlinsen ferner Lupinen oder Sesam; Gemüse, wie Blumenkohl, Brokkoli, Kohlrabi, Sellerie, Zucchini, Paprika, Artischocken oder Okra; Rübengewächse, wie Karotten oder Zuckerrüben; Früchte, wie Äpfel, Birnen, Quitten, Bananen, Brotfrucht, Mango, Kiwi, Maracuja, Melonen, Passionsfrucht, Feigen, Kürbis, Ananas, Avocado, Oliven, Mango, Chayote, Guave, Papaya, Tamarillo, Marmayapfel, Grape Frucht, Orangen, Zitronen oder Trauben; Beeren, wie Hagebutten, Stachelbeeren, Heidelbeeren, Brombeeren, Erdbeeren, Holunder, Johannisbeeren, Preiselbeeren, Maulbeeren, Apfelbeeren, Himbeeren, Brombeeren, Sandorn; ferner Knollengewächse und Wurzeln, wie Kartoffeln, rote Bete, Batate, Kurkuma, Maniok, Meerrettich, Sellerie, Radieschen, Ingwer, Arakascha, Taro, Wasabi, Yacon, Schwarzwurzeln, Spargel, Pastinace, Mairüben, Topinambur, Rohrkolben, Steckrüben, Sibirische Engelwurz, Yamswurzel, Yam, Sonnblumenwurzel, Teufelskralle oder Ginko; ebenso Gurken, wie Salat- oder Gewürzgurken, ferner Auberginen oder Zucchini; Nüsse, wie Mandeln, Haselnüsse, Erdnüsse, Walnüsse, Cashew-Nüsse, Paranuss, Perkannuss, Pistazien, Kastanie, Maronen, Datteln oder Kokosnüsse. Ferner Zuckerrohr.
Bevorzugt sind getrocknete Ausgangprodukte. Bevorzugt ist eine Vorzerkleinerung durch ein mechanisches Verfahren. Bevorzugt ist ein GMO-freies pflanzliches Ausgangsmaterial zur Herstellung von GMO-freien Produkten.
Die erfindugsgemäß verwendbaren biogenen Ausgangsmaterialien umfassen auch Produkte die mikrobiellen Ursprungs sind, wie beispielsweise Algen oder Hefen. Ferner können diese tierischen Ursprungs wie, wie beispielsweise Fleisch, Fisch, Milch oder Insekten.
Proteine
Unter den Begriff „Proteine“, wie hierin verwendet, werden Makromoleküle verstanden, die aus Aminosäuren bestehen, die durch Peptidbindungen miteinander verbunden sind. Die hierin gemeinten Proteine weisen eine Anzahl von > 100 Aminosäuren auf. Dabei können sie in ihrer Primärstruktur, Sekundärstruktur oder Tertiärstruktur sowie in einer funktional aktiven Form vorliegen. Dabei kann bei der Sekundärstruktur die räumliche Geometrie in Form einer α-Helix, β-Faltblatt, β-Schleife, β-Helix oder können ungeordnet als Random-Coil-Strukturen vorliegen. Ferner hierin inbegriffen sind supramolekulare Verbindungen von Proteinen, wie z. B. Kollagen, Keratin, Enzyme, lonenkanäle, Membranrezeptoren, Genen, Antikörper, Toxine, Hormone oder Gerinnungsfaktoren. Entsprechend des ubiquitären Vorkommens in allen Lebensformen und Lebensbereichen kann es sich bei den hierin gemeinten Proteinen um makromolekulare Verbindungen in einer der angegebenen Form handeln, deren physiologische Aufgabe beispielsweise eine Formgebung, eine Stütz-, Transport- oder Abwehrfunktion war oder zur Reproduktion, der Energiegewinnung oder Energieumsatz oder zur Reaktionsförderung/Umsatz dienten. Hierunter werden insbesondere die Proteine nach der angegeben Definition verstanden, die aus den hierin beschriebenen Ausgangsmaterialien extrahierbar sind.
Kohlenhydrate
Unter den Begriff „Kohlenhydrate“, wie hierin verwendet, fallen alle von C3- bis C6-Zuckermoleküle sowie Verbindungen, die hieraus zusammengesetzt sind. Dies umfasst ohne sich hierauf zu beschränken: Monosaccharide, wie Hexosen, darunter Glucose oder Fructose sowie Pentosen, darunter Ribose und Ribulose sowie Triosen: Glycerinaldehyd, Dihydroxyaceton; des Weiteren Disaccharide, wie Maltose, Saccharose, Lactose, sowie Polysaccharide, wie Dextrane, Cyclodextrine, Stärke oder Cellulose. Bei Stärke sind Amylose und Amylopektin zu unterscheiden.
Während Monosaccharide und Disaccharide sowie einige Polysaccharide wasserlöslich sind, sind höhermolekulare Kohlenhydrate wasserunlöslich. Höhermolekulare Kohlenhydrate, die miteinander vorzugsweise alpha-1,4-glykosidisch und/oder alpha-1,6-glykosidisch verbunden sind, werden hierin zu den komplexen Kohlenhydraten gezählt. Neben Stärke und Cellulose gehören hierzu u. a. Glykogen, Chitin, Callose, Fruktane, Pektine. Hierunter werden auch komplexe Gebilde aus Kohlenhydratagglomeraten verstanden, wie dies bei einem Stärkekorn der Fall ist.
Cellulose-basierte Fasern
Unter den Begriff „cellulose-basierte Fasern“, wie hierin verwendet, werden alle korpuskulären Strukturen der pflanzlichen Ausgangsmaterialien, die aus einem primären Cellulose-Grundgerüst bestehen, zusammengefasst.
Pektine
Pektine oder Pektinstoffe sind pflanzliche Polysaccharide (Polyuronide), die im Wesentlichen aus α-1,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure-Einheiten bestehen. Dabei bestehen die Polyuronide im Wesentlichen aus α-1,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure-Einheiten. Dabei kann es sich um hochmethylierte oder hochveresterte Pektine und/oder niedrigmethylierte, niederveresterte Pektine und/oder Pektinsäuren und/oder Amidopektine handeln, sowie um Gemische aus diesen.
Organische Verbindungen
Der Begriff organische Verbindungen umfasst alle organischen Verbindungen biogenen Ursprungs, die durch eines der hierin beschriebenen Verfahren aus biogenen Ausgangsmaterialien gelöst werden können. Entsprechend der unterschiedlichen Ursprungsmöglichkeiten der Ausgangsmaterialien werden organische Verbindungen verschiedener Stoffgruppen vorgefunden, die einzeln, zumeist aber in unterschiedlicher Kombination und in einem unterschiedlichen Mengenverhältnis, vorliegen. Im Folgenden sind daher nur die wesentlichen Stoffgruppen aufgeführt, denen die organischen Verbindungen zugeordnet werden können, ohne sich auf diese zu beschränken: Wachse, Wachssäuren, Lignine, Hydroxy- und Mykolsäure, Fettsäuren mit cyclischen Kohlenwasserstoff-Strukturen, wie die Shikimisäure oder 2-hydroxy-11-cyclohepttylundeicansäure, Mannosterylerythritol Lipid, Farbstoffe, wie Carotine und Carotinoide, Chlorophylle, sowie deren Abbauprodukte, weiterhin Phenole, Phytosterole, insbesondere ß-Sitosterol und Campesterol sowie Sigmasterol, Sterole, Sinapine, Squalene. Phytoöstrogene, wie z.B. Isoflavone oder Lignane. Ferner, Steroide sowie deren Derivate, wie Saponine, weiterhin Glycolipide sowie Glycoglycerolipide und Glycerosphingolipide, weiterhin Rhamnolipide, Sophrolipide, Trehalose Lipide, Mannosterylerythritol Lipide. Ebenso Polysacharide, hierunter Pektine, wie Rhamnogalacturonane und Polygalacturonsäureester, Arabinane (Homoglykane), Galactane und Arabinogalactane, ferner Pektinsäuren und Amidopektine. Ferner Phospholipide, insbesondere Phosphotidylinositol, Phosphatide, wie Phosphoinositol, weiterhin langkettige oder zyklische Carbonverbindungen, ferner Fettalkohole, Hydroxy- und Epoxyfettsäuren. Ebenso Glycoside, Liporoteine, Lignine, Phytat bzw. Phytinsäure sowie Glucoinosilate. Proteine, darunter Albumine, Globuline, Oleosine, Vitamine, wie z.B. Retinol, (Vitamin A) sowie Derivate, wie z. B. Retinsäure, Riboflavin (Vitamin B2), Pantothensäure (Vitamin B5), Biotin (Vitamin B7), Folsäure (Vitamin B9), Cobalamine (Vitamin B12), Calcitriol (Vitamin D) sowie Derivate, Tocopherole (Vitamin E) und Tocotrienole, Phyllochinon (Vitamin K) sowie Menachinon. Des Weiteren Tannine, Terpenoide, Curcumanoide, Xanthone. Aber auch Zuckerverbindungen, Aminosäuren, Peptide, darunter Polypeptide, ferner Kohlenhydrate, wie Glucogen. Die ebenfalls hinzugehörigen Carbonsäuren, Aromastoffe, bzw. Geruchs- und Geschmacksstoffe, Farbstoffe, Phospholipide und Glycolipide, Wachse bzw. Wachssäuren sowie Fettalkohole. Ferner Phorbole, wie Phorbolester. Ferner Pestizide, Herbizide sowie Fungizide. Insofern umfasst der Begriff „Organische Verbindungen“ auch toxische organische Verbindungen und Toxine.
Farbstoffe
Unter dem Begriff Farbstoffe sind zusammengefasst organische Verbindungen, die in Nährstofffraktionen biogener Herkunft typischerweise in unterschiedlichen Quantitäten und Zusammensetzungen nebeneinander vorkommen. Die hierin gemeinten Farbstoffen umfassen die folgenden Farbstoff, sind aber nicht auf diese Verbindungen beschränkt: Chlorophylle sowie ihrer Degradierungsprodukte, wie Pheophyline, Pheophytine, Chlorophyllide, Pheophorbide, Phyropheophytine, Chlorine, Rhodine und Purpurine. Carotine oder Carotinoide, Flavonoide, Curcumine, Anthrocyane, Betaine, Lignine, Xanthophylle, zu denen auch Carotine und Lutein zählen, Lignine, Indigo, Kaempferol und Xantophylliene, wie Neoxanthin oder Zeaxanthin, Reaktionsprodukte wie Melanoidinen. Diese Farbstoffe können in unterschiedlichen Mengenverhältnissen in den Nährstofffraktionen vorliegen. Diese Farbstoffe weisen eine unterschiedliche Löslichkeit in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel auf.
Aromastoffe
Bei den hierin gemeinten „Aromastoffen“ handelt es sich um organische Verbindungen, die in organischen Gemischen biogener Herkunft vorhanden sind und die zu einer sensorischen Wahrnehmung im Sinne eines Geschmacks oder eines Geruchs führen. Es besteht eine große Heterogenität der hierfür möglichen organischen Verbindungen. Einige typische Verbindungsklassen sind Alkaloide, Alkohole, Aldehyde, Aminosäuren, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Lactone, cyclische Ether, Furane, Furanoide, freie Fettsäuren, Flavonole, Glycoside, Ketone, gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Enamin-Ketone, Ketopiperazine, Isoprenoide, Mono-Terpene, Terpene, cyclische Terpene, Triterpene, Triterpenoide, Tetraterpene, Sesquiterpene, Sequiterpenoide, Sterole, Phytosterole, Steradiene, Purinderivate, Phenylpropanoide, Phenole, Nitrile, Alkenylisothiocyanate, Glucosinolate und/oder Hydroxyzimtsäurederivate. Diese Verbindungsklassen können sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Zusammensetzung in einer Nährstofffraktion auftreten. Dabei handelt es sich insbesondere um 1,5-octadien-3-ol, Butanal, Hexanal, Octanal, Nonenal, Nonadineal, Decanal, Dodecanal, Piperonal, Cystein, Cystin, Methionin, Phenantren, Anthracen, Pyren, Benzpyren, 4-hydroxybutansäure, Hexansäureethylester, Cumarin, Maltol, Diacetylfuran, Pentylfuran, Perillen, Rosenfuran, Caprylsäure, Caprinsäure, Hydroxyfettsäuren, Amygdalin, Progoitrin, 2-Heptanon, 2-Nonanon, Decatrienal, 1 Octen 3 on, Vinylamylketon, 4-(4-Hydroxyphenyl)-butan-2-on), Mycosporin, Diketopiperazin, Humulone und Lupulone (Bittersäuren), Mono-Terpene: Myrcen, Ocimen und Cosmen, Linalool, Myrcenol, Ipsdienol, Neral; Citronellol und Geranial, Citronellal, Mycren, Limonen, Linalool, Nerol, Geraniol, Terpinolen, Terpinen und p Cymol, Carvon und Carvenon, Thymol, Dihydroxycarveol, 2 Pinen, α und β Pinen, Limonen, Phellandren, Menthan, Campher; Fenchon, Xanthophylline, Bisabolane, Germacrane, Elemane und Humulane, Farnesene, Rotundon, Sterole, Phytosterole, p Cresol, Guajacol, Ferulasäure, Lignin, Sinapin, Catechine, Eugenol, Vanillin, 3-Butenylisothiocyanat, 4-Petenylisothocyanat, 4 Pentennitril, 5-Hexenitril, Camphen, Dodecan, Cinnamylalkohol, Fenchylalkohol, 1R,25,5R-Isopulegol, 2-Ethylfenchol, Menthol, 4-Hydroxy-3,5-dimethoxybenzylalkohol, (R)-(-)-Lavandulol, Piperonylalkohol,Thujylalkohol, 1,8-Cineol, 4-Ethylguajacol, N-[[(1R,2S,SR)-5-methyl-2-(1-methylethyl)cyclohexyl]carbonyl]-glycinethylester, (lR,2S,5R)-N-cyclopropyl-5-methyl-2-isopropylcyclohexancarboxamid, L-Alanin, Aspartsäure, 2,4-Dimethylthiazol, Lenthionin, (+)-Cedrol, 3-Methylphenol, Anisol, 1-Methoxy-4-propylbenzol, 4-Allyl-2,6-dimethoxyphenol, 2,6-Dimethoxy-4-vinylphenol, Ethyl-4-hydroxy-3-methoxybenzylether, Vetiverol, 2-Butylethylether, Ethylgeranylether, Carvacrol, 2-Methylpropanal, Zimtaldehyd, p-Toluolaldehyd, 2-Methylbutyraldehyd, Salicylaldehyd, Essigsäure, Milchsäure, 3-Methylbuttersäure, Hexansäure, I-Apfelsäure, Benzo-a-pyren und/oder Anethol. Diese Verbindungen können sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Zusammensetzung in einer Nährstofffraktion, die aus einem biogenen Rohstoff stammt, auftreten.
Sensorische Bewertung von Nährstofffraktionen
Die sensorische Bewertung der Nährstofffraktionen erfolgte nach den Richtlinien der Deutschen Lebensmittel Gesellschaft zur Verkostung oder Lebensmittelgebrauch gemäß den Prüfbestimmungen „DLG, 6. Auflagen 2012“. Die DLG-Methode der sensorischen Analyse ist eine „Beschreibende sensorische Prüfung mit integrierter Bewertung“ und bezieht sich methodisch u.a. auf die DIN 10964, „Einfach beschreibende Prüfung“, die DIN 10975 „Expertengutachten“ und die DIN 10969 „Beschreibende Prüfung mit anschließender Qualitätsbewertung“. Die Verkostung der Nährstofffraktionen erfolgte durch mindestens 4 geschulte und fachkundige Personen. Dabei wurden die Nährstofffraktionen unter gleichen Bedingungen (Temperatur 25°C, Wassergehalt) durch jeden Prüfer 3-mal paarweise (Nährstofffraktion zum Ausgang und Ende der Aufreinigung) nach einen festen Bewertungsschema beurteilt.
Die folgenden Parameter mussten bei allen Verkostungen bewertet und nach der vorliegenden Intensität auf einer Skala von 0 - 10 (0=nicht vorhanden, 10= sehr intensiv) eingestuft werden. Folgende Geschmacksattribute wurden als Fehlgeschmack bewertet: ranzig, würzig, muffig, seifig, bohnig, fischig, modrig, stechend, adstringierend, bitter, süßlich, sauer, ferner fischig und chemisch. Folgende Geruchsattribute wurden als Fehlgeruch bewertet: ranzig, würzig, muffig, fischig, modrig, stechend, chemisch, pflanzlich, blumig, ferner fischig und chemisch.
Guanidino- und Amidinogruppentragende Verbindungen
Guanidino- und Amidinogruppentragende Verbindungen und Guanidin- und/oder Amidinoverbindungen werden hierin synonym verwandt.
Als Guanidinogruppe wird der chemische Rest H2N-C(NH)-NH- sowie dessen cyclische Formen bezeichnet und als Amidinogruppe der chemische Rest H2N-C(NH)- sowie dessen cyclische Formen (s. Beispiele unten). Bevorzugt sind Guanidinoverbindungen, welche zusätzlich zur Guanidinogruppe mindestens eine Carboxylatgruppe (-COOH) aufweisen. Ferner ist bevorzugt, wenn die Carboxylatgruppe(n) durch mindestens ein Kohlenstoffatom von der Guanidinogruppe im Molekül getrennt sind. Bevorzugt sind auch Amidinoverbindungen, welche zusätzlich zur Amidinogruppe mindestens eine Carboxylatgruppe (-COOH) aufweisen. Ferner ist bevorzugt, wenn die Carboxylatgruppe(n) durch mindestens ein Kohlenstoffatom von der Amidinogruppe im Molekül getrennt sind.
insbesondere bevorzugt sind Arginin und Argininderivate. Argininderivate sind definiert als Verbindungen, welche eine Guanidinogruppe und eine Carboxylatgruppeoder eine Amidinogruppe und eine Carboxylatgruppe aufweisen, wobei Guanidinogruppe und Carboxylatgruppe oder Amidinogruppe und Carboxylatgruppe durch mindestens ein Kohlenstoffatom voneinander entfernt sind, d.h. sich zumindest eine der folgenden Gruppen zwischen der Guanidinogruppe oder der Amidinogruppe und der Carboxylatgruppe befindet: -CH2-, -CHR-, -CRR'-, worin R und R' unabhängig voneinander beliebige chemische Reste darstellen. Natürlich kann der Abstand zwischen der Guanidinogruppe und der Carboxylatgruppe oder der Amidinogruppe und der Carboxylatgruppe auch mehr als ein Kohlenstoffatom betragen, beispielweise bei folgenden Gruppen -(CH2)n-, -(CHR)n-, -(CRR')n-, mit n = 2, 3,4, 5, 6, 7, 8 oder 9 wie es z.B. bei Amidinopropionsäure, Amidinobuttersäure, Guanidinopropionsäure oder Guanidinobuttersäure der Fall ist. Verbindungen mit mehr als einer Guanidinogruppe und mehr als einer Carboxylatgruppe sind beispielsweise Oligoarginin und Polyarginin.
Im Folgenden werden Beispiele für bevorzugte Verbindungen mit einer Guanidinogruppe oder einer Amidinogruppe und einer Carboxylatgruppe gezeigt.
Bevorzugte Argininderivate sind Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel (I) oder (II)
worin
R', R'', R''' und R'''' unabhängig voneinander bedeuten: -H, -OH, -CH=CH₂,
-CH₂-CH=CH₂, -C(CH₃)=CH_3, -CH=CH-CH₃, -C₂H₄-CH=CH₂, -CH₃, -C₂H₅,
-C₃H₇, -CH(CH₃)₂, -C₄H₉, -CH₂-CH(CH₃)₂, -CH(CH₃)-C₂H₅,-C(CH₃)₃, -C₅H₁₁,
-CH(CH₃)-C₃H₇, -CH₂-CH(CH₃)-C₂H₅, -CH(CH₃)-CH(CH₃)₂, -C(CH₃)₂-C₂H₅,
-CH₂-C(CH₃)₃, -CH(C₂H₅)₂, -C₂H₄-CH(CH₃)₂, -C₆H₁₃, -C₇H₁₅, cyclo-C₃H₅,
cyclo-C₄H₇, cyclo-C₅H₉, cyclo-C₆H₁₁, -PO₃H₂, -PO₃H^-, -PO₃ ^2-, -NO₂, -CH≡CH,
-C≡C-CH₃, -CH₂C=CH, -C₂H₄-C≡CH, -CH₂-C≡C-CH₃,
oder R' und R'' zusammen eine der folgenden Gruppen bilden: -CH₂-CH₂-, -CO-CH₂-, -CH₂-CO-, -CH=CH-, -CO-CH=CH-, -CH=CH-CO-, -CO-CH₂-CH₂-, -CH₂-CH₂-CO-, -CH₂-CO-CH₂- or -CH₂-CH₂-CH₂-;
X für -NH-, -NR''''-, -O-, -S-, -CH₂-, -C₂H₄-, -C₃H₆-, -C₄H₈- oder
~C₅H₁₀— steht oder für eine C1 bis C5 Kohlenstoffkette, welche mit einem oder mehreren der folgenden Reste substituiert sein kann: -F, -CI, -OH, -OCH₃,
-OC₂H₅, -NH₂, -NHCH₃, -NH(C₂H₅), -N(CH₃)₂, -N(C₂H₅)₂, -SH, -NO₂,
-PO₃H₂, -PO₃H^-, -PO₃ ^2-, -CH₃, -C₂H₅, -CH=CH₂, -C≡CH, -COOH, -COOCH₃, -COOC₂H₅, -COCH₃, -COC₂H₅, -O-COCH₃, -O-COC₂H₅, -CN, -CF₃, -C₂F₅,
-OCF₃, -OC₂F₅;
L einen hydrophilen Substituenten bedeutet ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: -NH₂, -OH, -PO₃H₂, -PO₃H', -PO₃ ^2-, -OPO₃H₂, -OPO₃H^-, -OPO₃ ^2-, -COOH, -COO^-, -CO-NH₂, -NH₃ ⁺, - NH-CO-NH₂, -N(CH₃)₃ ⁺, -N(C₂H₅)₃ ⁺, -N(C₃H₇)₃ ⁺,
-NH(CH₃)₂ ⁺, -NH(C₂H₅)₂', -NH(C₃H₇)₂ ⁺, -NHCH₃, -NHC₂H₅, -NHC₃H₇,
-NH₂CH₃ ⁺, -NH₂C₂H₅ ⁺, -NH₂C₃H₇ ⁺, -SO₃H, -SO₃ ^-, -SO₂NH₂, -CO-COOH,
-O-CO-NH₂, -C(NH)-NH₂, -NH-C(NH)-NH₂, -NH-CS-NH₂, -NH-COOH,
Bevorzugt sind auch Verbindungen der allgemeinen Formel (III) wie unten gezeigt:
wobei die Reste X und L die Bedeutungen haben wie hierin offenbart.
Wässrige Aufschlusslösung
Unter dem Begriff „wässrige Aufschlusslösung“ wird hierin verstanden, eine wässrige Lösung von gelösten Verbindungen zur Ab-/Auftrennung von Konstituenten eines Ausgangsmaterials, die hierin auch als „Aufschlussverbindungen“ benannt sind. In einer bevorzugten Verfahrensausführung sind die Verbindungen zur Ab-/Auftrennung von Konstituenten eines Ausgangsmaterials eine oder mehrere Aminosäure(n) und/oder Peptid(e), die in Wasser in einer vollständig gelösten Form vorliegen. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei gelösten Aminosäuren und/oder Peptiden um gelöste kationische Aminosäuren und/oder Peptide. Bei dem Wasser kann es sich um geklärtes, geklärtes und gereinigtes Prozesswasser, ein entionisiertes, teilentionisiertes, ein Brunnen- oder Stadtwasser handeln. Die bevorzugten Verbindungen, die zur Ab-/Auftrennung von Konstituenten eines Ausgangsmaterials in einer gelösten Form vorliegen, sind natürlich vorkommende Aminosäuren und/oder Peptide, die aus diesen Aminosäuren bestehen oder diese enthalten. Die besonders bevorzugten Verbindungen, die zur Ab-/Auftrennung von Konstituenten eines Ausgangsmaterials in einer gelösten Form vorliegen, sind natürlich vorkommende Aminosäuren und/oder Peptide, die aus diesen Aminosäuren bestehen oder diese enthalten. Bei den erfindungsgemäßen wässrigen Aufschlusslösungen handelt es sich vorzugsweise um Lösungen aus einer, zwei oder mehreren Aminosäure(n) und/oder Peptid(en), die in der Einzel- und/oder Gesamtkonzentration in einem Bereich von 10µmol/l bis 3mol/l, mehr bevorzugt zwischen 1mmol/l und 1mol/l und weiter bevorzugt zwischen 0,1mol/ und 0,5 mol/l vorliegen. Es kann sich dabei um L- oder D-Formen oder Racemate der Verbindungen handeln. Bevorzugt ist die Verwendung der L-Form. Bevorzugt sind die Aminosäuren Arginin, Lysin und Histidin. Ferner bevorzugt sind Derivate der vorgenannten Aminosäuren. Besonders bevorzugt sind basische Aminosäuren und Peptide mit kationischen Gruppen. Bei den erfindungsgemäß einsetzbaren Peptiden kann es sich um Di-, Tri- und/oder Polypeptide handeln. Die erfindungsgemäßen Peptide haben mindestens eine funktionelle Gruppe, die ein Proton bindet oder binden kann. Das bevorzugte Molekulargewicht liegt dabei unter 500kDa, mehr bevorzugt < 250kDa weiter bevorzugt < 100kDa und insbesondere bevorzugt < 1000Da. Die bevorzugten funktionellen Gruppen sind dabei insbesondere eine Gunanidin-, Amidin-, Amin-, Amid-, hydrazino-, hydrazono-, hydroxyimino-oder nitro-Gruppe. Die Aminosäuren können dabei eine einzige funktionelle Gruppe aufweisen oder mehrere der gleichen Verbindungsklasse oder ein oder mehrere funktionelle Gruppe(n) unterschiedlicher Verbindungsklassen enthalten. Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Aminosäuren und Peptide mindestens eine positive Ladungsgruppe auf, bzw. haben eine positive Gesamtladung. Besonders bevorzugte Peptide enthalten mindestens eine der Aminosäuren Arginin, Lysin, Histidin in einer beliebigen Anzahl und sequentiellen Folge. Besonders bevorzugt sind Aminosäuren und/oder Derivate dieser, die mindestens eine Guanidino- und/oder Amidinogruppe enthalten, wie hierin offenbart.
Erfindungsgemäße Aufschlusslösungen können weitere Verbindungen enthalten, die hierin vollständig gelöst vorliegen. Dies können Verbindungen zur Einstellung des pH der Lösung, insbesondere eine Säure oder Base, wie Carbonate, Harnstoff oder Triethylamin bzw. Essigsäure oder Harnsäure, sein oder Verbindungen mit tensidischen Eigenschaften, wie beispielsweise DMSO oder SDS. Ferner können hierin Stabilisatoren, wie beispielweise Antioxidantien oder Reduktionsmittel enthalten sein. Ferner bevorzugt sind Verbindungen, die eine Desinteragtion von Konstituenten des Ausgangsmaterials ermöglichen, bevorzugt sind Verbindungen aus der Gruppe der Sulfite und Sulfate. Diese werden bevorzugt in einer Konzentration zwischen 0,01 und 30Gew% in der Aufschlusslösung vorgelegt.
Methoden zur Zubereitung und Verwendung von Aufschlusslösungen
Die erfindungsgemäßen Aufschlusslösungen werden mit den erfindungsgemäßen Verbindungen zur Ab-/Auftrennung von Konstituenten des Ausgangsmaterials, wie hierin definiert, hergestellt. Hierzu wird/werden eine oder mehrere der Verbindungen in Wasser vollständig gelöst, wobei es sich bei dem Wasser um ein geklärtes oder geklärtes und gereinigtes Prozesswasser, ein vollständig ionenfreies Wasser oder Brunnen- sowie Stadtwasser handeln kann. Für das Lösen kann es erforderlich sein, die Temperatur zu erhöhen und/oder den Mischvorgang bis zu 2 Tagen fortzusetzen. Vorzugsweise stellt sich ein pH der Lösung Aminosäuren oder Peptide im Bereich von 7,5 bis 13,5, mehr bevorzugt zwischen 8 und 13 und weiter bevorzugt zwischen 8,5 und 12,5 ein. Dies ist insbesondere gegeben, bei Verwendung von kationischen Aminosäuren/Peptiden. In einer Ausführungsform kann der pH durch die Zugabe einer Säure oder einer Base auf einen beliebigen pH-Bereich zwischen 7,5 und 13,5 eingestellt werden. Dabei können Säuren und Basen, die im Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden.
Den Lösungen können Zusatzstoffe hinzugegeben werden, die den Aufschluss und die Gewinnung von cellulose-basierten Fasern verbessern oder beschleunigen oder andere Bestandteile des Ausgangsmaterials desintegrieren und/oder lösen. Derartige Verbindungen umfassen die folgenden Verbindungen, ohne hierauf beschränkt zu sein, wie beispielsweise: Harnstoff, NH3, Triethylamin; ionische oder nicht-ionische Tenside, wie SDS oder DMSO; Antioxidantien oder NaSO3, Natriumbisulfit oder NaSO4. Diese Verbindungen können einzeln oder kombiniert, in einer Konzentration zwischen 0,01Gew% und 50 Gew%, in der Aufschlusslösung vorliegen.
Ferner können die erfindungsgemäßen Aufschlusslösungen mit Zusätzen versehen werden, die insbesondere die Löslichkeit bestimmten Verbindungen des Ausgangsmaterials verbessern, hierzu gehören u.a. Alkohole, Fettalkohole, Fettsäureester oder Lactone.
Die Aufschlusslösungen können in einer beliebigen Temperatur hergestellt und dem Ausgangsmaterial hinzugegeben werden. Die Applikation kann tröpfchen-, tropfen- oder strahlweise, kontinuierlich oder diskontinuierlich zu, in und/oder auf das Ausgangsmaterial erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt dies unter Luftausschluss und/oder Schutzgasbedingungen. Die Applikation erfolgt, indem eine hergestellte Aufschlusslösung aus einem Vorratsbehälter über eine Zuleitung in einer einstellbaren Menge dem Ausgangsmaterial zugeführt wird.
Aggrgationslösung
Die hierin gemeinte „Aggregationslösung“ enthält vollständig in Wasser gelöste Verbindungen, den „Aggregationsverbindungen“, die eine Aggregation von in einer Aufschlusslösung gelösten Verbindungen. Insbesondere ist dabei eine Aggregation von Pektinen und Pektinstoffen gemeint. Aggregationsverbindungen sind insbesondere Salze zweiwertiger Kationen, wie Kalzium, Magnesium oder Eisen. Dabei kann das Gegegenion beliebig gewählt werden, bevorzugt sind Cl- oder SO4 2-. Ferner sind Säuren Aggregationsverbindungen, hierunter fallen organische und anorganische Säuren sowie Gemische dieser.
Additive
Der Begriff „Additive“ umfasst alle Verbindungen, die einer/einem protischen organischen Lösungsmittelphase/-Phasengemisch hinzugegeben werden können. Dies umfasst insbesondere Guanidino- und Amidinogruppentragende Verbindungen, ferner sind die Verbindungen geeignet, die wie hier offenbart als Aufschlussverbindungen verwandt werden können. Ferner können Bleichmittel als Additiv eingesetzt werden, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid, oder Natriumhypochlorid. Die Additive sind dabei vollständig in Wasser löslich und werden in dem Wasseranteil der dem protischen organischen Lösungsmittelphase/-Phasengemisch hinzugegeben wird gelöst.
Anwendungen
Die erfindungsgemäßen Verfahrensarten können prinzipiell bei allen biogenen Ausgangsmaterialien angewandt werden. Pflanzliches Ausgangsmaterial kann in vollständig intakter Form, beschädigt, zerkleinert, geschält, gepresst, gemahlen oder in anderer Weise desintegriert sein/vorliegen. insbesondere sind Schrote oder Mehle geeignet. Insbesondere sind auch Schrote, die beispielsweise nach einer mechanischen Extraktion von Ölen entstehen, sogenannte Presskuchen, geeignet. Geeignet sind auch pflanzliche Ausgangsmaterialien, die zuvor einem thermischen und/oder flüssigen Extraktionsprozess, z. B. mit einem Alkohol oder einem organischen Lösungsmittel, wie Hexan, unterzogen worden sind. Auch pflanzliche Ausgangmaterialien, bei denen eine thermische Behandlung erfolgt ist, sind geeignet. Hierzu gehören auch Pflanzenprodukte, die aus einem Aufschluss- und/oder Fermentierungsprozess erhaltbar sind, insbesondere, wenn es sich dabei um Rückstände handelt, wie beispielsweise Brauereirückstände (z.B. in Form von Treber oder Trebermehl) oder Trester der Mostherstellung oder Oliventrester. Ferner Rückstände von Kakaobohnen.
Ferner bevorzugt sind Rückstände aus Pressrückständen, die beispielsweise bei der Gewinnung von Säften (z.B. Apfel-, Tomaten- oder Karottensaft) oder Trester, z. B. von Trauben oder Äpfeln oder Auszügen, wie diese bei der Herstellung von Gelees oder Likören (z. B. Brombeergelee, Cassis) anfallen.
Ferner können Schäl-, Enthüllungs- oder Entkernungsprodukte pflanzlicher Ausgangsmaterialien verwendet werden.
Die pflanzlichen Ausgangsmaterialien, die für eines der erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, umfassen daher pflanzliche Materialien, wie z. B. Leinsamen, Mohn, Chia, Amaranth, Chilli, Tomaten, Anis, Bergerbse; Körner, wie Raps, Leindotter, Hafer, Hanf, Weizen, Buchweizen, Roggen, Gerste, Mais, Sonnenblumen, Grünkern, Jatropha; Kerne, z. B. von Äpfeln, Birnen, Trauben, Apfelsinen, Kirschen, Pflaumen, Aprikosen, Pfirsichen, Speierling, Mispeln, Mirabellen, Vogelbeeren, Kürbissen, Melonen, Avocado; Bohnen, wie Sojabohnen, Ackerbohnen, Mattenbohnen, Mungbohnen oder Kindey-Bohnen, Erbsen, Linsen, wie z.B. Wasserlinsen ferner Lupinen oder Sesam; Gemüse, wie Blumenkohl, Brokkoli, Kohlrabi, Sellerie, Zucchini, Paprika, Artischocken oder Okra; Rübengewächse, wie Karotten oder Zuckerrüben; Früchte, wie Äpfel, Birnen, Quitten, Bananen, Brotfrucht, Mango, Kiwi, Maracuja, Melonen, Passionsfrucht, Feigen, Kürbis, Ananas, Avocado, Oliven, Mango, Chayote, Guave, Papaya, Tamarillo, Marmayapfel, Grape Frucht, Orangen, Zitronen oder Trauben; Beeren, wie Hagebutten, Stachelbeeren, Heidelbeeren, Brombeeren, Erdbeeren, Holunder, Johannisbeeren, Preiselbeeren, Brombeeren, Maulbeeren, Apfelbeeren, Himbeeren, Sandorn; ferner Knollengewächse und Wurzeln, wie Kartoffeln, rote Bete, Batate, Kurkuma, Maniok, Meerrettich, Sellerie, Radieschen, Ingwer, Arakascha, Taro, Wasabi, Yacon, Schwarzwurzeln, Spargel, Pastinace, Mairüben, Topinambur, Rohrkolben, Steckrüben, Sibirische Engelwurz, Yamswurzel, Yam, Sonnblumenwurzel, Teufelskralle oder Ginko; ebenso Gurken, wie Salat- oder Gewürzgurken, ferner Auberginen oder Zucchini; Nüsse, wie Mandeln, Haselnüsse, Erdnüsse, Walnüsse, Cashew-Nüsse, Paranuss, Perkannuss, Pistatien, Kastanie, Maronen, Datteln. Ferner Zuckerrohr. Nicht pflanzliches Ausgangsmaterial umfasst u.a. Hefen, Algen, Fisch- oder Fleischprodukte, Milchprodukte oder Insekten.
Die erfindungsgemäß hergestellten Produkte können prinzipiell in allen Lebensbereichen sowie industriellen Prozessen und Prozessabläufen eingesetzt werden.
Die erhaltbaren Proteinfraktionen können beispielsweise als Nahrungsmittel oder Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt werden. Ferner können sie als Formulierungsmittel bei Speisezubereitungen angewandt werden. Sie sind ebenso für die Tierernährung geeignet. Das Verfahren kann ebenso zur Entfernung von Geruchs- und/oder Geschmacksstoffen und insbesondere zur Entbitterung von Ausgangsmaterialien oder von Konstituenten der Ausgangsmaterialien angewendet werden.
Insbesondere können durch das erfindungsgemäße Verfahren Granulate, Mehle oder Pulver von Nährstofffraktionen erhalten werden, die frei sind von Fehlaromen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Proteinfraktionen herstellen, die aus unterschiedlichsten Ausgangsmaterialien in einer geruchs- und geschmacks-neutralen Form erhalten werden und als Konzentrat oder Isolat, in trockener und gepulverten Konsistenz, hergestellt werden können. Daher sich die erhaltbaren Proteinerzeugnisse in allen Lebensbereichen einsetzbar, insbesondere für die Ernährung von Menschen und Tieren. Ferner lassen sich Kombinationsprodukte herstellen mit verbesserten Produkteigenschaften in Bezug auf die Herstellung und Formulierung von Lebensmitteln oder Lebensmittelzubereitungen.
Bevorzugt ist die Herstellung von GMO-freien Produkten, erhältlich aus pflanzlichem GMO-freie Ausgangsmaterial.
Beispiele
Als absolut (abs.) werden protische organische Lösungsmittelphasen bezeichnet die aus 100Vol% des Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches bestehen.
Sofern nicht angegeben erfolgten die Untersuchungen bei Normaldruckbedingungen und bei 22°C.
Beispiel 1
Die folgenden Präparate wurden untersucht: A) Erbsenmehl (Proteingehalt 38Gew%, Kohlenhydrate 34 Gew%, Ballaststoffe 18Gew%, Wassergehalt 8 Gew%, sonstiges 2 Gew%), B) Rapsproteinisolat (Proteingehalt 80Gew%, Kohlenhydrate 6 Gew%, Wassergehalt 10Gew%, sonstiges 4Gew%), C) Bäckerhefeextrakt (Proteingehalt 52 Gew%, Kohlenhydrate 32 Gew%, Wassergehalt 6 Gew%, Fette 4 Gew%, sonstiges 6 Gew%). Die Präparate lagen pulverförmig vor, hatten eine grüngelbe (A) und B)) bis gelbe Farbe (C) und einen intensiven arttypischen Geruch und Geschmack. Mit jeweils 100g wurden die folgende Untersuchungen durchgeführt: Einmischen der Präparate in jeweils 200 ml einer protischen organischen Lösungsmittelphase bestehend aus: 1. Ethanol, 2. Methanol, 3. Isoprophylalkohol. In der Versuchsserie a) lag das Lösungsmittel in absoluter Konzentration von, in den parallel durchgeführten Versuchsserien war das Lösungsmittel mit Wasser (ionenfrei) gemischt: in b) mit 10Vol%, in c) 20 Vol%, in d) mit 30 Vol%, in e) mit 40Vol%, in f) mit 50 Vol%, in g) mit 60 Vol%, in h) mit 70 Vol% und in i) mit 80 Vol%. Die Verweilzeit der Präparate in den Lösungen betrug 120 Minuten, es erfolgte eine kontinuierliche Durchmischung. Anschließend erfolgte eine filtrative Separation der Lösungsmittelphase mittels eines 20µm Siebes, danach wurden die Präparate mit einer Stempelpresse von der gebundenen Lösungsmittelphase befreit. Im Anschluss wurden Proben zur Bestimmung des Wassergehaltes entnommen. Hiernach erfolgte eine Evaporation noch vorhandener Reste der Lösungsmittelphase in einem Dörrofen bei 50 °C für 30 Minuten. Die jeweiligen Lösungsmittelphasen, die von den Präparaten separiert worden waren, wurden in einem Rotationsverdampfer evaporiert und anschließend zurückgewonnen. Der Destillationsrückstand wurde gewonnen, gewogen und analysiert. Die Ausgangspräparate sowie die getrockneten Präparate wurden im trockenen sowie im feuchten Zustand von einem Pannel bestehend aus 4 geschulten Personen verblindet verkostet und sensorisch bewertet. Zusätzlich erfolgte für das Präparat B) eine Bestimmung der Schaumstabilität bei den Originalpräparaten und den Aufreinigungsprodukten. Die Bestimmung des Wassergehaltes in den Präparaten im Anschluss an die Separation der Lösungsmittelphase erfolgte indem die Proben bei 120°C destilliert wurden und bei den Destillaten der Wassergehalt bestimmt wurde mittels dessen der Wassergehalt in der Probe berechnet wurde. Bei den Rückständen der Lösungsmittelphasen wurde ferner eine Bestimmung auf Anwesenheit von Zuckerverbindungen vorgenommen. Die Ausgangspräparate sowie die erhältlichen pulverförimgen Präparate wurden auf folgende Produkteigenschaften untersucht: P1) Löslichkeit (je 10g in 50ml Wasser suspendiert und gerührt, Parameter: Dauer bis zur vollständigen (klumpen-freien und sediment-freien)Lösung), P2) Schaumfähigkeit (Schermischung für 30 Sekunden der Lösungen von P1 und Bestimmung des Gesamtvolumens (Flüssigphase + Schaum) in dem Gefäß nach 60 Sekunden). Die Werte die bei den Ausgangsmaterialien ermittelt wurden, wurden jeweils als Referenzwert festgelegt und die Werte, die bei den behandelten Präparaten bestimmt wurden hierzu in Relation gesetzt.
Ergebnisse:
Die Präparate konnten in allen Lösungsmittelphasen suspendiert werden. Bei den Serien h) und i) kam es nach wenigen Minuten zu einer Verklumpung der Feststoffphase sowie zu einer deutlichen Trübung der Lösungsmittelphase. In der Serie i) entstand bei allen Lösungsmitteln eine homogene schmierige Masse, die sich gemäß der Versuchsanordnung nicht weiter verarbeiten ließ. Eine Klumpenbildung in der Serie h) führte zu einer Verlegung des Siebes, die Trocknung erfolgte daher nur mittels Evaporation. Daher war es bei den Serien h) und i) nicht möglich eine flüssige Lösungsmittelphase zurückzugewinnen.
Die aus den Lösungsmittelphasen durch Evaporation erhältlichen Feststoffe waren intensiv grün bis gelb gefärbt, wobei zwischen den Lösungsmitteln und den verschiedenen Untersuchungsserie keine relevanten Unterschiede bestanden. Ein deutlicher Unterschied bestand allerdings bei den erhaltenen Feststoffmengen. Die Masse der Destillationsrückstände der Serien a) und e) bis g) waren vergleichbar und signifikant geringer als die Massen der Destillationsrückstände, die bei den Serien b) - d) erhalten wurden. Die erhaltenen Feststoffphasen ließen sich jeweils vollständig in Wasser lösen, wobei gefärbte wässrige Lösungen entstanden. Bei den Versuchsserien e) - g) waren in den Feststoffphasen nach Lösungsmittelevaporation Zuckerverbindungen nachweisbar, was nicht der Fall war bei den Serien a) bis d).
Der Wassergehalt vor der Evaporation der protischen organischen Lösungsmittelphasen der erhaltenen Präparate b) - d) war nicht unterschiedlich zu dem der jeweiligen Serie a). In den Versuchsserien e) bis h) stieg der Wassergehalt überproportional an.
Bei der sensorischen Bewertung der erhaltenen trockenen Präparate wurde nur eine geringe Reduktion von Aromastoffen bei den Präparaten der Serie a) im Vergleich zu dem jeweiligen Ausgangspräparat gefunden. Im Gegensatz hierzu bestand bei allen Präparaten der Serien b) bis d) eine Geschmacksneutralität. Bei den Präparaten der Serien e) bis h) waren die arttypischen Aromen schwach bis deutlich wahrnehmbar.
Die Löslichkeit der Proteinpräparate, die bei der Versuchsserie a) erhalten wurden, war geringer als die der Ausgangsmaterialien: -150 bis -270%. Dies traf auch auf die Präparate der Versuchsserien e) bis h) zu: -60 bis -130. Bei den Präparaten, die bei den Versuchsserien b) bis d) erhalten worden waren, bestand kein Unterschied in der Löslichkeit im Vergleich zum Ausgangsmaterial: + 30 bis - 10%. Die Schaumfähigkeit der Proteinpräparate, die bei der Versuchsserie a) erhalten wurden, war geringer als die der Ausgangsmaterialien: -260 bis -310%. Dies traf auch auf die Präparate der Versuchsserien e) bis h) zu: -90 bis -180. Bei den Präparaten, die bei den Versuchsserien b) bis d) erhalten worden waren lag eine leichte Erhöhung der Schaumfähigkeit im Vergleich zum Ausgangsmaterial vor: + 80 bis +30%.
Beispiel 2
Biertreberprotein das mittels eines nass-technischen Verfahren gewonnen wurde und einen Proteingehalt von 82 Gew% und einer Restfeuchte von 10 Gew% aufwies wurde als Ausgangsmaterial verwandt. Das Präparat hatte einen intensiv bitteren Geschmack und eine dunkelbraune Farbe.
Je 100g des zu einem groben Pulver gemahlenen Proteinpräparats wurden in 200ml einer protischen organischen Lösungsmittelphase gegeben. Als Lösungsmittelphasen wurden verwandt: 1. Ethanol, 2. Gemisch aus Ethanol und Isopropanol (1:1), 3. Gemisch aus Methanol und Butanol (2:1). Die Versuchsdurchführung erfolgte analog zu der in Beispiel 1, wobei nur die Versuchsserien a) bis g) durchgeführt wurden. Bei den Lösungsmittelgemischen mit einem Wasseranteil erfolgte in parallel durchgeführten Versuchsserien, die mit Abkürzungszusatz „Arg“ versehen wurden, ein Zusatz von Arginin zu der Wasserphase, in der das Arginin vollständig in einer Konzentration von 0,5 mol/L gelöst vorlag. Die Phasentrennung, Probenverarbeitung sowie Analytik erfolgten gemäß Beispiel 1. Die Destillationsrückstände wurden jeweils in 5 ml Wasser vollständig gelöst und die Farbintensität wurde ermittelt, durch die Bestimmung der photometrischen Adsorption der Proben bei 420, 520 und 620nm. Als quantitatives Maß für die extrahierten Bitterstoffe wurde der Bitterwert organoleptisch bestimmt, wobei Chinin als Standardreferenzsubstanz verwendet wurde. Hierzu wurden die in Wasser gelösten Feststoffe für die Verdünnungsreihe verwandt.
Die sensorische Beurteilung der erhaltenen Präparate erfolgt gemäß Beispiel 1.
Ergebnisse:
Bei allen Versuchsdurchführungen blieben die Proteinpartikel in vereinzelter, bzw. vereinzelbarer Form und eine Separation der Lösungsmittelphase war mit der Versuchsanordnung möglich. Insbesondere wurden diese nicht weich oder schmierig. Der ermittelte Wassergehalt der behandelten Präparate nach erfolgter Phasenseparation betrug in der Serie a) < 10 Gew%, in den Serien b) bis d) zwischen 9 und 12 und in den Serien d) bis g) 14 bis 19 Gew%.
Die Lösungsmittelphasen waren intensiv braun-rot gefärbt, wobei die Farbintensität bei der 'Versuchsserie a) am geringsten war. Bei den Versuchsserien, bei denen die Wasserphase mit Arginin additiviert worden war, wies die Lösungsmittelphase die stärkste Farbintensität auf. Nach Durchführung der Versuchsserie a) war bei den Präparaten der bittere Geschmack nur leicht (1. und 2.) bis nicht reduziert (3.). Bei den Präparaten, die nach Durchführung der Versuchsserien b) bis g) erhalten wurden, war der bittere Geschmack nur noch in geringer Intensität (1. und 2.) bis mittlerer Intensität (3.) wahrnehmbar. Diese Präparate wurden einer erneuten Behandlung gemäß der jeweiligen Vorbehandlung unterzogen. Im Anschluss hieran waren allen Präparate sensorisch neutral. Die Präparate 1. bis 3. der Versuchsserien b) Arg bis g) Arg, die mit einer organischen protischen Lösungsmittephase der Arginin zugesetzt worden war behandelt worden waren, waren sensorisch neutral. Die Massen der Destillationsrückstände der Versuchsserien b) bis g) waren signifikant größer als die der Versuchsserien a). Die Destillationsrückstände der Versuchsserien b) Arg bis g) Arg waren signifikant größer als die der jeweiligen Versuchsserien ohne einen Zusatz von Arginin zu der Wasserphase. Ferner waren die ermittelten Farbstoffintensitäten bei den Versuchsserien b) bis g) signifikant größer als bei den Versuchsserien a). Die Farbstoffintensitäten der Versuchsserien b) Arg bis g) Arg. waren signifikant größer als die der Versuchsserien b) bis g). Entsprechend war der Bitterwert, der aus dem Destillationsrückständen der Versuchsserien a) ermittelt wurde signifikant geringer, als der der Versuchsserien b) bis g) und der Bitterwert der aus dem Destillationsrückständen der Versuchsserien b) Arg bis g) Arg ermittelt wurde signifikant größer, als der der Versuchsserien b) bis g).
Beispiel 3
Für die Untersuchungen wurden jeweils 100g eines Fischmehls und eines gepulverten Bierhefepräparates verwandt. Beide Präparate wiesen einen intensiven arttypischen Geruch und Geschmack auf. Die Untersuchungen bzw. Untersuchungsserien, erfolgten analog Beispiel 2. Sofern bei einer Versuchsserie keine sensorische Neutralität erreicht wurde, erfolgte bei dem erhaltenen Präparat eine Wiederholung der Versuchsdurchführung bis diese aromafrei war. Die Wiederholungszahl war auf 3 begrenzt. Die sensorische Beurteilung der erhaltenen Präparate erfolgt gemäß Beispiel 1.
Ergebnisse:
Beide Präparaten konnten mit den verwendeten organischen protischen Lösungsmitten bzw. Lösungsmittelgemischen behandelt werden, ohne dass es zu einer Lösung der wasserlöslichen Nährmittel kam, sodass in allen Fällen > 90 Vol. der jeweils eingesetzten Lösungsmittelphase mittels Phasenseparation in flüssiger Form und mit darin enthaltenen Aroma- und Farbstoffen zurückerhältlich waren. Der ermittelte Wassergehalt der behandelten Präparate nach erfolgter Phasenseparation betrug in der Serie a) < 8 Gew%, in den Serien b) bis d) zwischen 10 und 13 und in den Serien d) bis g) 15 bis 20 Gew%.
Die erhaltenen Präparate der Versuchsserien b) Arg bis d) Arg waren nach einmaligen Versuchsdurchführung und Trocknung aroma-frei. Eine Wiederholung der Behandlung führte zu aroma-freien getrockneten Präparaten bei den Versuchsserien e) Arg bis g) Arg, sowie bei den Versuchsserien b) bis d). Eine 2-malige Wiederholung der Versuchsdurchführung führte zu aroma-freien getrockneten Präparaten bei den Versuchsserien e) bis g). Bei den Präparaten der Versuchserie a) bestand auch bei 3maliger Wiederholung keine Aromafreiheit.
Beispiel 4
Für die Untersuchungen wurden jeweils 100g getrocknete und gepulverte Algenpräparate der folgenden Gattungen untersucht: A) Braunalgen, Spezies Fingertang, B) Rotalgen, Spezies Euchema, C) Grünalgen, Spezies Ulva lactucta, D) Grünalgen, Spezies Chlorella vulgaris, E) Cyanobakterien, Spezies Spiruliva. Alle Präparate wiesen einen intensiven arttypischen Geruch (fischig/faulig/moderig) und Geschmack auf. Die Präparate waren arttypisch stark gefärbt. Die Untersuchungen bzw. Untersuchungsserien, erfolgten analog Beispiel 2. Alle Versuchsserien wurden bei den gereinigten Präparaten, die nach der Phasentrennung erhalten wurden, 2-mal wiederholt. Die Destillationsrückstände wurden jeweils in 5 ml eines Gemisches aus Ethanol und Methanol vollständig gelöst und die Farbintensität wurde ermittelt, durch die Bestimmung der photometrischen Adsorption der Proben bei 420, 520 und 620nm. Die gemittelte Summe der jeweils enthaltenen Farbstoffe der Versuchsserien a) wurde als Referenzwert zum Vergleich der Separationseffizienz der Lösungsmittelphasen/-phasengemische verwandt und mit den entsprechend ermittelten Werten der Farbstoffbestimmung bei den übrigen Versuchsserien in Relation gesetzt.
Bei den gelösten Rückstandsproben wurden auch Analysen auf den Gehalt von Verbindungen, wie beispielsweise lod oder Chlorophyll sowie von Toxinen, vorgenommen. Eine Bewertung der Effektivität des Austrags von Aromastoffen erfolgte in analoger Weise zu Beispiel 2 durch eine Verdünnungsreihe der in Wasser gelösten Destillationsrückstände der einzelnen Versuchsserien. Die Destillate der evaporierten Lösungsmittelphasen, bzw. Phasengemische der einzelnen Versuchsserien wurden gesammelt und gleiche Fraktionen miteinander vereinigt. Die Destillate waren alle farblos und in einer Probe, die destilliert wurde, stellte sich kein Rückstand dar. Die zurückerhaltenen Lösungsmittelphasen wurden für weitere Versuche zurückgestellt.
Die sensorische Beurteilung der erhaltenen Präparate erfolgte gemäß Beispiel 1.
Ergebnisse
Bei allen untersuchten Präparaten konnten die Versuchsserien durchgeführt werden, ohne dass es zu einer Wasseraufnahme kann, die eine Phasentrennung behinderte. Der ermittelte Wassergehalt der behandelten Präparate nach erfolgter Phasenseparation betrug in den Serien a) < 7 Gew%, in den Serien b) bis d) zwischen 9 und 13 Gew% und in den Serien e) bis g) 12 bis 18 Gew%.
Bei allen Versuchsserien wurden Farb- und Aromastoffe mit den organischen Lösungsmitteln, bzw. Lösungsmittelgemischen aus den Präparaten ausgetragen. Die Effektivität des Austrags, war erkennbar durch den Gehalt an Farb- und Geruchsstoffe in der jeweiligen organischen Lösungsmittelphase bzw. dem hieraus erhältlichen Rückstand, sowie erkennbar durch die Verringerung der Intensität von Farb- und Aromastoffen in der Lösungsmittelphase, bzw. dem Rückstand bei einer Wiederholung der Behandlung. Die Effektivität der absoluten organischen Lösungsmittel, bzw. Lösungsmittelgemische, wurde durch einen Zusatz von Wasser in den Versuchsserien b) bis d) jeweils um 220 bis 350% erhöht. Hingegen wurde die Effektivität in der Versuchsserien e) bis g) jeweils um 90 bis 150% erhöht. Durch den Zusatz von Arginin zu dem Wasseranteil der Versuchsserien b) bis d) konnte die Effektivität auf 410 bis 590% erhöht werden. Auch hier reduzierte sich die Effektivität bei Verwendung eines höheren Wasseranteils in Versuchsserien e) bis g) auf 230 bis 320%.
Die erhaltenen Präparate der Versuchsserien a) waren zum Untersuchungsende nicht ganz aromafrei. Dies war auch der Fall bei den Präparaten A), D) und E der Versuchsserien e) bis g). Eine Aromafreiheit bei den behandelten Präparaten konnte bei den Versuchsserien b) bis d) erreicht werden nach im Mittel nach 1,9 Versuchsdurchführungen. Bei den Versuchsdurchführungen mit einem Anteil an gelöstem Arginin in der Wasserphase des organischen Lösungsmittelgemisches wurden alle Präparate aromafrei bis auf das Präparat A) bei Versuchsserie g). Die Aromafreiheit wurde nach im Mittel 1,3 Versuchsdurchführungen erreicht.
Die Analyse der Rückstandsphasen zeigte, dass hierin u.a. lod, Chlorophylle sowie freie Fettsäuren enthalten sind. Bei den Versuchsserien, bei denen die Wasserphase Arginin enthielt, war der Gehalt dieser Verbindungen signifikant höher, als bei Verwendung der gleichen Lösungsmittelphase/- phasengemisches ohne Zusatz von Arginin.
Beispiel 5
Für die Untersuchungen wurden Pflanzenfasern, die aus einem nass-technischen Aufschlussverfahren erhalten worden waren (A) in trockener granulatartiger Form, sowie pulverfärmiges Fasermaterial das durch eine Vermahlung eines trockenen Pflanzenproduktes erhältlich wurde (B), verwandt. Hierbei wurden Faserprodukte von 1) Äpfeln, 2) Karotten, 3) Bananenschalen verwendet. Alle Präparate waren intensiv gefärbt (1) oliv-grün, 2) orange-rot, 3) braun). Die Faserpräparate A) hatten z.T. wahrnehmbare Aromen (1) Apfelsäuregeschmack, 3) Bananenaroma), die Faserpräparate B) hatten einen intensiven arttypischen Geruch und Geschmack. Die Präparate lagen als grobes (250µm) bis feines (50µm) Pulver vor. Die Faserpräparate B) enthielten Pestizide.
Die Untersuchungen bzw. Untersuchungsserien, erfolgten analog Beispiel 2. Dabei wurden die in Beispiel 4 zurückgewonnen Lösungsmittel-Phasen bzw. Phasengemische verwandt. Alle Versuchsserien wurden bei den gereinigten Präparaten, die nach der Phasentrennung erhalten wurden 2-mal wiederholt.
Die Destillationsrückstände wurden jeweils in 5 ml eines Gemisches aus Ethanol und Methanol vollständig gelöst und die Farbintensität wurde ermittelt, durch die Bestimmung der photometrischen Adsorption der Proben bei 420, 520 und 620nm. Die gemittelte Summe der Intensität der jeweils enthaltenen Farbstoffe der Versuchsserien a) wurde als Referenzwert zum Vergleich der Separationseffizienz der Lösungsmittelphasen/-phasengemischen verwandt und mit entsprechend ermittelten Werten der Farbstoffbestimmung bei den übrigen Versuchsserien in Relation gesetzt.
Bei den gelösten Rückstandsproben wurden auch Analysen auf den Gehalt von Verbindungen, wie beispielsweise Carotinoide, Chlorophyll sowie Pestiziden, vorgenommen. Eine Bewertung der Effektivität des Austrags von Aromastoffen erfolgte in analoger Weise zu Beispiel 2 durch eine Verdünnungsreihe der in Wasser gelösten Destillationsrückstände der einzelnen Versuchsserien. Ein Teil der trockenen Destillationsrückstände wurde in Beispiel 9 eingesetzt.
Die sensorische Beurteilung der erhaltenen Präparate erfolgte gemäß Beispiel 1. Bei den Faserpräparaten B) erfolgte eine Analyse auf Pestizide.
Ergebnisse
Die Präparate, die nach Abschluss der Versuchsserie der a) bei den Fasermaterialien A) erhalten wurden waren aroma-frei bei den Faserpräparaten 1) und 2). Bei den anderen Präparaten war ein geringes bis deutliches Aroma wahrnehmbar. Die Präparate, die nach der Versuchserie b) bis d) erhalten wurden, waren aromafrei. Noch wahrnehmbare Aromastoffe lagen bei den Untersuchungsserien e) bis g), insbesondere bei den Pflanzenfasern B), vor. Bei Präparaten, die nach Durchführung der Untersuchungsserien b) bis g) erhältlich wurden, bei denen der Wasseranteil gelöstes Arginin enthielt, waren keine Aromastoffe wahrnehmbar.
Der ermittelte Wassergehalt der behandelten Präparate nach erfolgter Phasenseparation betrug in den Serien a) für alle Präparate < 8 Gew%, in den Serien b) bis d) zwischen 8 und 10 Gew% bei den Faserpräparaten A) und in den Serien b) bis d) zwischen 10 und 14 Gew% bei den Faserpräparaten B). In den Serien e) bis g) betrug der Wassergehalt zwischen 12 und 14 Gew% bei den Faserpräparaten A) und zwischen 13 und 18 Gew% bei den Faserpräparaten B). Bei den Versuchsserien b) bis g), bei denen das Lösungsmittelgemisch gelöstes Arginin enthielt, war der Wassergehalt nicht unterschiedlich zur Verwendung des organischen Lösungsmittel/-gemischs ohne einen Argininzusatz und lag zwischen 10 und 19 Gew%.
Bei allen Untersuchungsserien waren initial die Lösungsmittelphasen/-phasengemische intensiv gefärbt entsprechend dem Ausgangsmaterial. Die Effektivität des Austrags von Farb- und Aromastoffen, die analog zu Beispiel 4 ermittelt wurde, war im Vergleich zur Verwendung eines absoluten organischen Lösungsmittels, bzw. Lösungsmittelgemisches, durch einen Zusatz von Wasser in den Versuchsserien b) bis d) jeweils um 160 bis 240% bei den Faserpräparaten A) und um 240 bis 380 % bei den Faserpräparaten B) erhöht. Die Effektivität war in der Versuchsserien e) bis g) jeweils um 60 bis 110% bei den Faserpräparaten A) und um 160 bis 220 % bei den Faserpräparaten B) erhöht. Durch den Zusatz von Arginin zu dem Wasseranteil der Versuchsserien b) bis d) konnte die Effektivität auf 220 bis 310% bei den Faserpräparaten A) und auf 400 bis 550% bei den Faserpräparaten B) erhöht werden. Die Effektivität bei Verwendung eines höheren Wasseranteils (Versuchsserien e) bis g)) betrug zwischen 190 bis 260%.
Die behandelten Präparate waren aromafrei nach im Mittel nach 1,2 Versuchsdurchführungen Versuchsserien b) bis d) bei den Faserpräparaten A) und nach im Mittel 1,8 Versuchsdurchführungen Versuchsserien b) bis d) bei den Faserpräparaten B). Bei Präparaten den Versuchsdurchführungen, bei denen die Versuchsserien b) bis d) mit einem Anteil an gelöstem Arginin in der Wasserphase des organischen Lösungsmittelgemisches durchgeführt worden sind, warenalle Präparate aromafrei im Anschluss an die erste Versuchsdurchführung bei den Faserpräparaten A) und nach im Mittel 1,2 Versuchsdurchführungen bei den Faserpräparaten B). Bei den Versuchsserien e) bis g) konnte eine Aromafreiheit nach im Mittel 2,2 Versuchsdurchführungen erreicht werden.
In der Analyse der Rückstandsphasen wurden u.a. nachgewiesen Chlorophylle, Carotinoide sowie freie Fettsäuren. Bei den Versuchsserien, bei denen die Wasserphase Arginin enthielt, war der Gehalt dieser Verbindungen signifikant höher als bei Verwendung der gleichen Lösungsmittelphase/- phasengemisches ohne Zusatz von Arginin. Bei der sensorischen Beurteilung der wässrigen Lösungen eines Teils der Destillationsrückstände waren die Geruchs- und Geschmacksaromen mit geringer (bei Faserpräparaten A)) und starker (bei Faserpräparaten B) Intensität vorhanden, die denen des Ausgangsmaterials entsprachen.
Bei den Faserpräparaten konnten die Menge an im Ausgangsmaterial enthaltenen Pestiziden um 86 bis 95% reduziert werden.
Beispiel 6
Für die Untersuchungen wurden in der Versuchsanordnung I. Pflanzenfasern, die aus einem nass-technischen Aufschlussverfahren erhalten wurden (A), sowie durch eine Vermahlung eines trockenen Pflanzenproduktes erhältlich wurden (B), verwandt. Hierbei wurden Faserprodukte von 1) Äpfeln, 2) Kartoffeln verwendet. In der Versuchsanordnung II. wurden Mehle von 1) roten Linsen, 2) Süßlupine verwandt. In der Versuchsanordnung III. wurden Proteinkonzentrate, bzw. Isolate untersucht: 1) Sojaprotein (81 Gew%), 2) Sonnenblumenprotein (62 Gew%). Alle Präparate waren intensiv arttypisch gefärbt. Das Farbspektrum und die Farbintensität wurden jeweils bei einer feuchten (TS 50 Gew%) Probe photometrisch initial sowie nach der Behandlung bestimmt. Für jedes Präparat wurde ein Wert für die vorliegende Farbintensität gemäß Beispiel 2 ermittelt. Der bei den Präparaten, die nach der Versuchsdurchführung erhältlich waren, ermittelte Wert wurde ins Verhältnis gesetzt zu dem Wert, der bei dem Ausgangsmaterial vorgelegen hat. Die Reduktion der Farbintensität ist als negativer prozentualer Zahlenwert angegeben.
Die Versuchsdurchführung erfolgte gemäß Beispiel 2. Die Versuchsserien wurden ergänzt durch die folgenden Versuchsserien: Zugabe und Lösung der folgenden Bleichmittel in dem Zusatz von reinem Wasser der Versuchsserien b) bis g) sowie in den Wasserzusatz enthaltend gelöstes Arginin (angegeben ist die Endkonzentration des Bleichmittels in der Wasserphase): alpha) Wasserstoffperoxid (12Gew%), beta) Natriumhypochlorid (2 Gew%). Nach dem Mischen der Lösungen mit den Präparaten wurden diese für 12 Stunden hierin belassen und anschließend wie in Beispiel 2 beschrieben weiterbehandelt.
Ergebnisse:
Bei allen Versuchsdurchführungen kam es zu einer Bleichung der untersuchten Präparate. Diese war am geringsten ausgeprägt bei der Versuchsserie a): -60 bis -120%. Bei den Versuchsserien b) bis d) kam es zu einer Reduktion der Farbintensität um zwischen -180 und -210% und in den Versuchsserien e) - g) um zwischen -30 und -60%. Die Farbintensität der Präparate wurde in der Versuchsserie b) Arg bis d) Arg reduziert um -200 bis -310% und bei den Versuchsserien e) Arg bis g) Arg um -70 bis -120%. In der Versuchsserie b) alpha bis d) alpha wurde die Farbintensität um -190 bis -300% und in den Versuchsserien e)alpha bis g) alpha um -110 bis -180% reduziert. In den Versuchsserien b) beta bis d) beta wurde die Farbintensität um -180 bis - 290% und in den Versuchsserien e) beta bis g) beta um - 40 bis-80 reduziert.
In den Versuchsserien b) Arg. /alpha bis d) Arg./alpha wurde die Farbintensität um -260 bis -410% und in den Versuchsserien e) Arg./alpha bis g) Arg./alpha um -150 bis -230% reduziert. In den Versuchsserien b) Arg./beta bis d) Arg./beta wurde die Farbintensität um -230 bis -350% und in den Versuchsserien e)Arg./ beta bis g) Arg./beta um -80 bis -140 reduziert.
Beispiel 7)
Für die Untersuchungen wurden die folgenden feuchten Ausgangsmaterialien verwandt: A) Apfeltrester, B) Karottentrester, C) Kartoffelpülpe (nach wässriger Stärkeextraktion), D)Zuckerrübenschnitzel (nach wässriger Zuckerextraktion). Prozessschritt 1: Mit je 3kg des Ausgangsmaterials wurden die folgenden Aufschlussverfahren durchgeführt: Jeweils Zugabe von 5 Litern Wasser enthaltend: 1) 50g Zitronensäure, 2) 50g Arginin, 3) 10g Natriumsulfit, 4) 50g Arginin + 10g Natriumsulfit, 5) 50g Natriumcarbonat. Im Prozessschritt 2 wurden die Suspensionen für die Dauer von 15 Minuten auf 95°C erhitzt unter kontinuierlicher Mischung. In anschließenden Prozessschritt 3 erfolgte eine Phasenseparation mit einer Packpresse. Es wurde der Trockensubstanzgehalt der Pressrückstände bestimmt. Im Prozessschritt 4 wurde die Flüssigphase filtriert (20µm Siebmaß) und das Filtrat für die folgenden Untersuchungen (Prozessschritt 5) aufgeteilt: bei je 500ml der Lösungen erfolgte eine Zugabe und Einmischung von: a) 500ml Ethanol abs., b) 50ml einer Kalziumchlorid-Lösung (10 Gew%), c) 50 ml einer Magnesiumsulfatlösung (10 Gew%), d) 15ml einer 10Gew%-igen wässrigen Lösung enthaltend Zitronensäure und Phosphorsäure (Verhältnis 1:1). Nach einer anschließenden Ruhephase erfolgte eine Zentrifugation der Lösungen (3800g/5 Minuten) (Prozessschritt 6). Die Überstände wurden dekantiert und in separaten Behältnissen gesammelt. Im Prozessschritt 7 wurden die Sedimentphasen, die bei Prozessschritt 6 erhalten wurden, bei 90°C konvektiv getrocknet. Der Trocknungsrückstand wurde gewogen und zu einem Pulver (50 - 150µm) vermahlen.
Es wurden die pH-Werte der Aufschlusslösung, der Filtratphasen sowie der dekantierten Wasserphasen bestimmt.
In einer weiteren Untersuchung (gekennzeichnet mit dem Präfix „X“) wurden jeweils 200g der Pressrückstände (nach Prozessschritt 3) einem enzymatischen Aufschlussverfahren unterzogen: Anschließend erfolgten eine Phasentrennung, wie oben angegeben. Bei 50ml der gefilterten Proben der Flüssigphasen erfolgte ein qualitativer Pektinnachweis, indem diesen 50ml Ethanol abs. zugesetzt wurde und nach 15 Minuten eine Zentrifugation erfolgte. Es wurde das Gewicht der jeweils erhältlichen getrockneten Sedimentphasen bestimmt. Das Gewicht der getrockneten Sedimentphase der Untersuchungsserie 1) wurde als Referenzwert festgelegt und die relativen Gewichtsverhältnisse der Sedimentphasen der übrigen Untersuchungsserien berechnet.
In einer weiteren Untersuchung (gekennzeichnet mit dem Präfix „XX“) wurden jeweils 200g der Pressrückstände mit dem wässrigen Aufschlussverfahren 4) behandelt. Hierzu erfolgte eine Suspendierung in jeweils 1000ml der Aufschlusslösung 4 und Wiederholung der Verfahrensschritte 2 - 7 wie oben angegeben.
Bei den jeweils nach Prozessschritt 7 erhaltenen gepulverten Proben erfolgte eine Analytik auf den Gehalt an Pektin sowie eine Bestimmung der Gelierfähigkeit. Letzteres erfolgte, indem 10 g einer Probe mit 20ml einer heißen (80°C) wässrigen Lösung, enthaltend 100mg Arginin, versetzt und gemischt wurde. Anschließend erfolgte eine rheometrische Untersuchung.
Ergebnisse:
Im Anschluss an Prozessschritt 2 lag jeweils eine breiige Masse vor, die bei der Aufschlusslösung 1) stückig war und bei Verwendung der Aufschlusslösungen 2) bis 5) als homogene Masse vorlag. Im Anschluss an Prozessschritt 3) war der Trockensubstanzgehalt bei der Versuchsserie 1) deutlich geringer als dies bei den übrigen Untersuchungsserien der Fall war (8 - 12 Gew% vs. 17 - 26 Gew%). Die nach Prozessschritt 4 erhältlichen Flüssigphasen der Untersuchungsserien 2) -5) waren deutlich trüber und hatten eine deutlich dunklere Färbung als die Flüssigphasen der Untersuchungsserie 1). Der pH dieser Flüssigphasen betrug bei der Untersuchungsserie 1) zwischen 2,5 und 3,5, bei den Flüssigphasen der Untersuchungsserien 2) - 5) war der pH zwischen 6,5 und 12,5. Bei Prozessschritt 5 entstanden bei a) und d) sichtbare leicht gefärbte Aggregate. Nach Zugabe der Lösungen b) und c) entstanden gelartige Strukturen bei 2) bis 5), aber nicht bei 1), daher konnten bei 1) keine Feststoffe bei diesem Aufschlussverfahren gewonnen werden und die weiteren Prozessschritte wurden nicht durchgeführt. Die nach Prozessschritt 6 erhältlichen Überstände waren bei allen Untersuchungsserien klar und flüssig. Bei allen Überständen erfolgte qualitativer Pektinnachweis der in allen Fällen außer bei Serie 1) negativ ausfiel. Bezogen auf die bei den verschiedenen Ausgangsmaterialien erhaltenen Massen nach Prozessschritt 7 der Versuchsserie a) waren bei den Versuchsserien b) - d) deutlich größere Feststoffmengen erhältlich (+ 180 bis +370 Gew%). Die rheometrisch ermittelten Grenzviskositäten waren bei den nach Prozessschritt 7) erhältlichen und gepulverten Proben nicht zwischen den Untersuchungsserien unterschiedlich und lagen in einem Bereich zwischen 6,5 und 10,2 dl/g.
In der Untersuchungsreihe X wurden Feststoffe bei der Untersuchungsserie 1) bei allen Ausgangsmaterialien erhalten. Eine deutlich geringe Feststoffmenge wurde bei den Untersuchungsserien 3) erhalten. Bei allen anderen Untersuchungsserien konnte kein Feststoff erhalten werden. Ein quantitativ gleiches Ergebnis stellte sich bei der Untersuchungsreihe XX dar.
Beispiel 8
Die folgenden Ausgangsmaterialien wurden verwandt zur Herstellung von Pektinfraktionen: A) Weizenkleie, B) Bananenschalen (getrocknet und gemahlen), C) Zwiebeln D) Weißkohl. Mit je 1kg des Ausgangsmaterials wurden die folgenden Aufschlussverfahren durchgeführt: Zugabe von 2 Litern Wasser enthaltend: 1) 20g Arginin bei Ausgangsmaterial B) und C), 2) 10g Arginin + 5 g Natriumcarbonat bei A) und D). Die Ausgangsmaterialien A) und B) wurden zunächst für 3 Stunden in den jeweiligen Aufschlusslösungen belassen. Bei allen Ansätzen erfolgte dann eine Versuchsdurchführung gemäß der Prozessschritte in Beispiel 7, dabei erfolgte in Prozessschritt 5 die Zugabe und Einmischung von: a) 100ml einer Kalziumchlorid-Lösung (10 Gew%) bei den Ausgangsmaterialien A) und B), sowie b) 30 ml einer 10Gew%-igen wässrigen Lösung enthaltend Zitronensäure und Phosphorsäure (Verhältnis 1:1) bei den Ausgangsmaterialien C) und D). Der Trocknungsrückstand wurde zu einem Pulver (80 - 120µm) vermahlen. Es wurden Proben zur Analytik und sensorischen Bewertung entnommen. Die gepulverten Pektinpräparate wurden den folgenden Aufreinigungsverfahren unterzogen: A) Suspendieren des Pulvers in einem Gemisch aus Ethanol abs. und 15 Gew% Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 1:1,5. Die durchmischte Suspension wurde in eine Elektrodialysevorrichtung gefüllt, die mit ionenselektiven Membranen ausgestattet war. Es erfolgte sodann eine Anlage einer Gleichspannung für 3 Stunden. Anschließend wurde die Suspension einer Phasentrennung zugeführt; B) - D) Suspendieren des Pulvers in einem Gemisch aus Ethanol abs. und 10 Gew% Wasser, enthaltend Arginin 0,6mol/l in einem Gewichtsverhältnis von 1:2 und Belassung hierin für 1 Stunde. Nach Phasentrennung wurde die gleiche Behandlung nochmal durchgeführt.
Die sensorische Beurteilung der erhaltenen Präparate erfolgte gemäß Beispiel 1. Bei den Ausgangsmaterial B) erfolgte eine Analyse auf Pestizide.
Ergebnisse:
Aus allen Ausgangsmaterialien konnten Pektinfraktionen gewonnen werden. Diese hatten einen mäßigen (A) und B)) bis intensiven arttypischen Geschmack (C) und D)). Zusätzlich lag ein salziger Geschmack (A) und B)) sowie ein Säuregeschmack (C) und D)) vor. Im Anschluss an das Aufreinigungsverfahren bestand bei allen Pektinpräparaten eine Aromafreiheit bzw.
Geschmacksfreiheit, Salzverbindungen oder Säuren waren nicht nachweisbar.
In Ausgangsmaterial B) waren Pestizide enthalten. Im Anschluss an das Aufreinigungsverfahren war der Pestizidgehalt auf < 5% des Ausgangsgehaltes reduziert.
Beispiel 9
Die Destillationsrückstände, die in den vorgenannten Beispielen nach Evaporation der protischen organischen Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemische erhältlich waren, wurden nach der Farbe des Trockenrückstandes sortiert und gleichfarbige Rückstände zusammengeführt. Nach Homogenisieren erfolgte bei den verschiedenen Fraktionen eine Extraktion von Aromastoffen die mittels Säulenchromatographie sowie mit verschiedenen protischen und aprotischen Lösungsmittelgemischen erfolgte. Salze wurden mittels einer Elektrodialyse nach Zugabe von Wasser entfernt. Organische Verbindungen wurden mittels einer Fällung entfernt. Die erhältlichen farbigen Lösungsmittelfraktionen wurden eingedampft und der Rückstand in Ethanol aufgenommen und mittels einer Sprühagglomerisation auf verschiedene gepulverte Pektinfraktionen der Beispiele 7 - 8 aufgetragen. Nach Evaporation der Lösungsmittelphase lagen grüne, gelbe, orangene, und rote Pektinpulverpräparate vor, die geschmacksfrei waren.
Mit diesen Pektinpulverpräparaten wurden Geles hergestellt, indem je 10g in 50ml Wasser enthalten 10g Zucker suspendiert wurden und eine Erhitzung auf > 60°C erfolgte. Die abgekühlten klaren und farbige Gele waren standfest.

Claims

Verfahren zur Dekomplexierung und Abreicherung von wasserlöslichen Aroma-und/oder Farbstoffen aus Nährstofffraktionen umfassend die Schritte: a) Bereitstellung einer trockenen oder angetrockneten Nährstofffraktion enthaltend wasserlösliche Aroma-und/oder Farbstoffe, b) In Kontaktbringung der Nährstofffraktion aus a) mit einer protischen organischen Lösungsmittelphase enthaltend einen Wasseranteil von </= 50vol%, c) Separation der protischen organischen Lösungsmittelphase von der Nährstofffraktion durch Phasentrennung, d) Entfernung der protischen organischen Lösungsmittelphase aus der Nährstofffraktion erhältlich nach Schritt c) durch Evaporation und Rückgewinnung der protische organischen Lösungsmittelphase, unter Erhalt einer trockenen Nährstofffraktion, die keine wasserlöslichen Aroma- und/oder Farbstoffe enthält, e) Separation von Aroma-und/oder Farbstoffen aus der protischen organischen Lösungsmittelphase erhältlich aus Schritt c) und d), f) Wiederverwendung der aus Schritt e) erhältlichen protischen organischen Lösungsmittelphase in Schritt b), g) Verwendung der aus Schritt e) erhältlichen Aroma-und/oder Farbstoffe.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem nach Schritt b) gefolgt von Schritt c) die Schritte b) und c) solange wiederholt werden, bis der erforderliche Grad der Abreicherung von Aroma- und/oder Farbstoffen in der Nährstofffraktion erreicht ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, bei dem der Wasserfaktion und/oder der protischen organischen Lösungsmittel- bzw. Lösungsmittelgemisch-Phase ein oder mehrere Additiv(e) hinzugegeben und hierin gelöst wird/werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, zur Gewinnung von Pektinen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, bei dem organische Verbindungen in einer trockenen oder angetrockneten Nährstofffraktion dekomplexiert und aus dieser separiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, bei dem eine Detoxifikation und Entbitterung von Nährstofffraktionen erfolgt.