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Verfahren zur Herstellung von Erfrischungsgetränken aus ölfreien Sojabohnenflocken
Sojabohnen sind schon nach der Entfernung der unerwünschten Farbstoffe mit Entfärbungsmitteln,
wie Holzkohle oder auch Sauerstoff, zur Herstellung von milchähnlichen Getränken
verwendet worden, wobei hauptsächlich ihr Proteingehalt genutzt wurde.
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Die Erfindung betrifft ein einfaches und sehr leicht durchführbares
Verfahren zur Herstellung von Erfrischungsgetränken guter Qualität aus den billigen,
ölfreien Sojabohnenflocken, die in reichlicher Menge bei der Gewinnung von Sojabohnenöl
als Nebenprodukt anfallen, wobei hauptsächlich ihr Gehalt an vorzugsweise organischen
Säuren und insbesondere der Citronensäure genutzt wird. Das Verfahren der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die ölfreien Sojabohnenflocken mit Wasser extrahiert
und dieser Extrakt gleichzeitig oder anschließend an die Entfernung der Feststoffe
mit einem Kationenaustauscherharz bis zur Erreichung eines p11-Wertes zwischen 3
und A. behandelt wird und gleichzeitig oder nach Entfernung der Feststoffe die erhaltene
Flüssigkeit in an sich bekannter Weise einer Behandlung mit Aktivkohle oder einem
Adsorptionsharz unterworfen und nach eventueller Entfernung der Feststoffe in an
sich bekannter Weise mit Farb- und Geschmacksstoffen versetzt wird.
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Im allgemeinen enthält ein Erfrischungsgetränk Kohlensäure oder organische
Säuren, die in freier Form vorliegen und ein saures Aroma geben. Limonade, Cider
und Soda sind Beispiele für Erfrischungsgetränke, deren Hauptbestandteil Kohlensäure
ist; dagegen enthalten Orangensaft, Grapefruitsaft und andere Fruchtsäfte, im allgemeinen
Citronensäure oder andere organische Säuren als Hauptbestandteil. Unter der Wirkung
von Milchsäurebak.terien hergestellte Getränke enthalten Milchsäure als wesentlichen
Bestandteil; verschiedene Colagetränke sind weitere Beispiele für Erfrischungsmittel.
Der Verbrauch an diesen Erfrischungsgetränken steigt sprunghaft an und erstreckt
sich jetzt über die ganze Welt; die ansteigende Tendenz ist am deutlichsten an dem
Verbrauch an Fruchtsäften zu erkennen.
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Zur Herstellung von Fruchtsäften werden natürliche Früchte ausgepreßt
und die erhaltenen Säfte gegebenenfalls nach Konzentrierung oder Verdünnung oder
so, wie sie sind, mit Süßstoffen, organischen Säuren, Färb- und Aromastoffen u.
a. versetzt. Manchmal werden auch Gemische verschiedener synthetisch hergestellter
Verbindungen an Stelle der natürlichen Fruchtsäfte zur Aromatisierung entsprechender
Erfrischungsgetränke verwendet. Wenn die Säfte aus natürlichen Früchten gewonnen
sind, ist die Produktion jedenfalls von verschiedenen Bedingungen, wie dem Preis,
der vorhandenen Menge und Güte der Früchte abhängig; weiterhin ergeben sich oft
Schwierigkeiten beim Sammeln und Transport der Früchte, und es ist daher nicht nur
schwierig, den Saft auf Grund der Beschränkungen, die die Anlieferung des Materials
auferlegt, mit einheitlicher Qualität zu produzieren, sondern es ist oft auch unvermeidlich,
daß sich die Produktionskosten erhöhen. Während andererseits synthetische Erfrischungssäfte
mit verhältnismäßig geringem Kostenaufwand hergestellt werden können, sind sie im
allgemeinen nicht so gut in der Qualität wie natürliche Fruchtsäfte, und es ist
sehr schwierig, hochwertige Produkte zu gewinnen.
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Auf Grund weitreichender Untersuchungen zur Beseitigung der oben beschriebenen
Schwierigkeiten bei der Gewinnung von Erfrischungsgetränken wurde gefunden, daß
ölfreie Sojabohnenflocken organische Säuren in großer Menge enthalten, die zur Herstellung
von Erfrischungsgetränken erfolgreich ausgenutzt werden können. Unter diesen organischen
Säuren ist Citronensäure die wichtigste; weitere sind Apfelsäure, Weinsäure, Bernsteinsäure
u. a. Entsprechende Versuche zur Herstellung von Erfrischungsgetränken aus ölfreien
Sojabohnenflocken haben zu der vorliegenden Erfindung geführt. Ölfreie Sojabohnenflocken
sind
sehr billig und leicht und in reichlicher Menge erhältlich.
Die Arbeitsweise nach der vorliegenden Erfindung ist einfach und bequem durchführbar.
Entsprechend sind die Produktionskosten niedrig; aber die Qualität des Produktes
ist gut.
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So ermöglicht die vorliegende Erfindung ein neues wirtschaftliches
Verfahren zur Herstellung von Erfrischungsgetränken und eröffnet ein neues Anwendungsgebiet
für ölfreie Sojabohnenflocken.
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Die Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Beispielen erläutert.
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In ein Extraktionsgefäß wird 1 Teil ölfreie Sojabohnenflocken gebracht
und 5 Teile Wasser zugesetzt. Dann wird ein Beutel aus synthetischem Gewebe, welcher
0,7 Teile Kationenaustauschharz enthält, das unter der geschützten Bezeichnung Amberlite
IR-120 (H-Typ) im Handel ist, in die Aufschlämmung gebracht und die Extraktion 1
Stunde unter Rühren bei Zimmertemperatur durchgeführt. Der Beutel mit dem Ionenaustauscher
wird aus der Flüssigkeit entfernt, und die Feststoffe werden durch Zentrifugieren
abgetrennt. Der Extrakt, der 4 Teile beträgt, besitzt ein pH von 3,2 und hat einen
sehr erfrischenden sauren Geschmack. Die Analyse der in der Flüssigkeit enthaltenen
Säuren entspricht Tabelle 1. (In Tabelle 1 wird auch die Zusammensetzung der in
dem Saft von Mandarinen enthaltenen Säuren zum Vergleich angegeben.)
| Tabelle I |
| Zusammensetzung der in der Extraktionsflüssigkeit |
| enthaltenen Säuren |
| Extrakt ! Mandarinensaft |
| Citronensäure . . . . . . . . . . ' 70 °,'0 72,5
11,10 |
| Bernsteinsäure .......... Spur 15,011:o |
| Äpfelsäure . . . . . . . . . . . . : ( 80,10 9,0 ".!o |
| Phosphorsäure........... 14°,o i 1 |
Wie aus Tabelle I ersichtlich, setzt sich der Säuregehalt des Extraktes hauptsächlich
aus organischen Säuren, wie Citronensäure. Äpfelsäure und Weinsäure, zusammen, und
er ist der Säurezusammenstellung des Saftes von Mandarinen ähnlich.
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Der Zucker-, Säure- und Stickstoffgehalt des Extraktes sind in Tabelle
1I wiedergegeben. In Tabelle
11
sind die Werte für den auf ein Viertel seines
Volumens konzentrierten Extrakt zum Vergleich mit den Werten für den Saft von chinesischer
Zitrone und den Saft von Mandarinen entsprechend den Standardwerten des Ministeriums
für Ackerbau und Forstwirtschaft in Japan und dem Wert für eine handelsübliche Orangensaftkonserve
aufgeführt.
| Tabelle II |
| Säure ehalt Verhältnis |
| Zuckergehalt (g dl als , von Zucker- Stickstoff |
| Citronensäure) Behalt |
| (g/dl) zu Säuregehalt I (mg dl) |
| Extrakt ................................... 2,5 0,5 5,0 22 |
| Extrakt, konzentriert auf ein Viertel seines |
| Rauminhaltes ........................... 10,0 2,0 5,0 88 |
| Chinesische Zitrone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 9,0 2,0 4,5 30 |
| Mandarine ................................ 10.0 0,7
C 14,3 30 |
| Handelsübliche Orangensaftkonserve ........ 10,1 0,5 j 20,2
32 |
Wie aus Tabelle II hervorgeht, hat der Extrakt eine im wesentlichen ähnliche Zusammensetzung
wie Mandarinensaft oder eine marktübliche Orangensaftkonserve, wenn ihm Zucker zugesetzt
wird; die auf ein Viertel ihres Rauminhaltes konzentrierte Extraktionsflüssigkeit
besitzt praktisch die gleiche Zusammensetzung wie die von chinesischer Zitrone.
Es ist deshalb verständlich, daß Erfrischungsg, tränke sehr leicht aus diesen Extrakten
gewonnen werden können.
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Der bei Durchführung der Extraktion von ölfreien Sojabohnenflocken
mit Wasser in Anwesenheit von Kationenaustauschharz gewonnene Extrakt hat eine Zusammensetzung,
die derjenigen von Früchten sehr ähnlich ist. Er enthält jedoch verschiedene störende
Bestandteile, die den unangenehmen eigentümlichen Geruch von Sojabohnen bewirken,
und färbende Stoffe und ist daher so nicht zur Verwendung als Erfrischungsgetränk
geeignet. Zu einer solchen Verwendung muß er entfärbt und vom Geruch befreit werden.
Jedoch können die den Geruch und die Farbe von Sojabohnen bewirkenden Stoffe leicht
in bekannter Weise durch Adsorption an Aktivkohle oder Entfärbungsmitteln, wie entfärbende
Harze, entfernt werden. Durch diese Behandlung kann in sehr vorteilhafter Weise
eine farb- und geruchlose, gereinigte Flüssigkeit gewonnen werden, ohne daß getrennt
besondere Maßnahmen zur Entfärbung und Beseitigung von Geruch ergriffen werden müssen.
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In der durch Behandlung mit Entfärbungsmitteln erhaltenen gereinigten
Flüssigkeit fehlt jedoch Zucker; sie ist nicht süß genug. Sie wird daher durch Zusatz
von Süßstoffen, wie Rohrzucker, Glukose, Maltose, Honig, Sorbit oder synthetische
Süßungsmittel, gesüßt, und es werden ferner, wenn erwünscht. geeignete Aromastoffe,
Emulgierungsmittel, Nährstoffe usw. zugesetzt und eingemischt, um die gewünschte
Zusammensetzung und dadurch ein fertiges Erfrischungsgetränk zu erhalten.
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Wie oben auseinandergesetzt, besteht das Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung aus drei Stufen: 1. der Extraktion. bei der ölfreie Sojabohnenflocken
mit Wasser in Anwesenheit von Kationenaustauschharz extrahiert werden.
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2. der Reinigung, bei der die durch Extraktion erhaltene saure Flüssigkeit
mit Entfärbungsmittel behandelt wird, und
3. die Verfeinerung, bei
der die gereinigte Flüssigkeit auf die gewünschte Zusammensetzung eingestellt und
das Endprodukt erhalten wird.
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Jede dieser Stufen kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden; die
einzelnen Stufen werden im folgenden ausführlicher erläutert: In der ersten Stufe
wird die Extraktion dadurch bewirkt, daß ölfreie Sojabohnenflocken und Kationenaustauscher
zusammen in das gemeinsame Extraktionsmittel Wasser gebracht werden. Bei einer derartigen
Extraktion werden die wasserlöslichen Substanzen der ölfreien Sojabohnenflocken,
insbesondere Kohlehydrate, Asche (hauptsächlich Kalium oder Calcium, die wahrscheinlich
als Salze vorliegen), und ein Teil des Proteins aus den Sojaflocken gelöst und kommen
mit dem Kationenaustauschharz in Berührung, welches Kationen selektiv adsorbiert.
Die Konzentration an Kationen in der Flüssigkeit wird dadurch herabgesetzt, während
Anion entsprechend der Abnahme an Kation frei gemacht wird. Der p11-Wert der Extraktionsflüssigkeit
wird so allmählich herabgesetzt, bis er einen im wesentlichen konstanten Wert von
3 bis 4 erreicht. Es ist bekannt, daß der isoelektrische Punkt von Protein bei etwa
pH 4 liegt und die Löslichkeit von Protein am isoelektrischen Punkt am geringsten
ist.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird die Extraktion bei einem Punkt
in der Nähe des isoelektrischen Punktes von Protein in Abwesenheit von Alkalisalz
durchgeführt, bei dem die Löslichkeit von Protein äußerst gering ist. Es wird praktisch
kein Protein gelöst, während Kohlehydrate und Mineralstoffe wirksam extrahiert und
Kationen durch das Harz sofort adsorbiert werden, so daß sich schließlich Kohlehydrate
und Anionen in der Flüssigkeit ansammeln. Die Anionen sind organische Säuren, deren
Hauptmenge -- wie bereits erwähnt - Citronensäure darstellt, während die Kohlehydrate
sich hauptsächlich aus Rohrzucker im Gemisch mit anderen Zuckern, wie Stachyose
und kaffinose zusammensetzen. Auf diese Weise wird eine Säure und Zucker enthaltende
Flüssigkeit gewonnen, die als Erfrischungsgetränk geeignet ist. Wenn zur Gewinnung
von Protein aus öl-
freien Sojabohnenflocken die hier beschriebene Art der
Extraktion herangezogen wird, ist dies besonders vorteilhaft, da dadurch die Reinheit
des Proteins aus ölfreien Sojabohnenflocken durch Extraktion und Entfernung von
Kohlehydraten und Asche wesentlich erhöht wird, ohne daß gleichzeitig ein Verlust
an Protein durch Auflösung eintritt. Das vorliegende Verfahren führt so zu anteilweise
gereinigtem ölfreiem Sojabohnenprotein, das in der Nahrungsmittelindustrie vielseitige
Verwendung findet, und zu einer Säure und Zucker enthaltenden Flüssigkeit; es bewirkt
so gleichzeitig die Reinigung des Proteins.
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Die Extraktion kann, wie im folgenden beschrieben, abgewandelt werden,
wobei eine entsprechende Wirkung erzielt wird: Ölfreie Sojabohnenflocken werden
allein mit Wasser extrahiert und die Feststoffe abgetrennt. Danach wird der Extrakt
mit Kationenaustauschharz behandelt, bis das PH auf 3 bis 4 herabgesetzt ist. Das
Protein wird dadurch koaguliert und gefällt. Nach Abtrennung des gefällten Proteins
wird eine Säure und Zucker enthaltende Flüssigkeit erhalten, die insgesamt die gleiche
Zusammensetzung besitzt, wie der vorher beschriebene, Säure und Zucker enthaltende
Extrakt. Das abgetrennte Protein enthält praktisch keine Verunreinigungen und stellt
ein Sojabohnenprotein von sehr großer Reinheit dar.
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Als Kationenaustauschharz kann nach der vorliegenden Erfindung jedes
Harz so lange verwendet werden, als es fähig ist, Kationen zu adsorbieren, jedoch
sind die bekannten Kationenaustauschharze, die Sulfosäureradikale als funktionelle
Gruppen besitzen, besonders geeignet. Ferner können Kationenaustauschharze mit komplexen
Eigenschaften, welche Sulfosäureradikale als hauptsächliche funktionelle Radikale
enthalten, und Kationenaustauschharze mit Phosphorsäureradikalen als funktionelle
Radikale verwendet werden.
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Die anzuwendende Menge an Kationenaustauschharz ist vorzugsweise größer
als 0,3 Teile pro 1 Teil ölfreie Sojabohnenfocken; das beste Ergebnis wird erhalten,
wenn 0,6 bis 0,8 Teile des Harzes benutzt werden.
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Das Extraktionsmittel Wasser wird in einer Menge von 4 bis 7 Teilen,
vorzugsweise 5 Teilen auf 1 Teil Sojabohnen verwendet. Jedoch kann die anzuwendende
Menge von Kationenaustauschharz und Wasser je nach Erfordernis beliebig abgewandelt
werden.
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Die Temperatur während der Extraktion hat kaum einen Einfluß auf das
Ergebnis. Das bei der Extraktion verwendete Kationenaustauschharz kann durch Behandlung
mit verdünnter Mineralsäure in üblicher Weise regeneriert und wiederholt benutzt
werden. Bei der Regeneration des Harzes werden Mineralsalze, hauptsächlich Kaliumsalze
aus der abfließenden Lösung zurückgewonnen.
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Als nächstes werden in der Reinigungsstufe der unangenehme Sojabohnengeruch
und färbende Bestandteile des Säure und Zucker enthaltenden Extraktes durch die
Behandlung mit Entfärbungsmittel beseitigt. Diese Entfärbung und Beseitigung von
Geruchstoffen haben bei der Herstellung von Erfrischungsgetränken wesentliche Bedeutung.
Das Erfrischungsgetränk ist eine Sache des Geschmacks, und es besitzt keinen Handelswert,
wenn es nicht hinsichtlich Farbe, Geruch, Geschmack und in seinem ganzen Aroma befriedigend
und anziehend ist, selbst wenn es Geschmack hat und reich an Nährstoffen ist. Wenn
der unangenehme Geruch von Sojabohnen und die färbenden Begleitstoffe nicht vollständig
bei der Reinigung entfernt sind, ist es daher unmöglich, den oben beschriebenen
Extrakt als Erfrischungsgetränk zu verwenden.
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Als Entfärbungsmittel bei der Reinigung nach der vorliegenden Erfindung
können Aktivkohle oder im wesentlichen neutrale poröse entfärbende synthetische
Harze verwendet werden, die keine Intrinsic-Ionenaustauschfunktion haben. Es ist
jedoch günstig, ein entfärbendes Harz zu benutzen, da es eine starke adsorbierende
Wirkung für Stoffe mit unangenehmem Geruch besitzt und durch Regenerierung nach
der Verwendung wiederholt benutzt werden kann. Es ist auch möglich, die Extraktion
und Reinigung in der Weise durchzuführen, daß Kationenaustauschhaxz und Entfärbungsmittel
gleichzeitig in das Extraktionswasser bei der Extraktion von ölfreien Sojabohnenflocken
eingebracht werden.
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Abschließend wird die Verfeinerung beschrieben. Die durch die Extraktion
und Reinigung erhaltene Flüssigkeit ist eine farblose, durchsichtige, geruchlose,
Säure und Zucker enthaltende Flüssigkeit von erfrischendem saurem Geschmack ohne
unangenehmen Eigengeruch. Das Verhältnis von Zucker zur Säure
ist
jedoch zu niedrig, so daß die Flüssigkeit zur Verwendung als Getränk ungeeignet
ist. Wird jedoch das Verhältnis von Zucker zu Säure durch Zusatz einer geeigneten
Menge eines Süßstoffes erhöht, so bessert sich das Aroma merklich. Es wird ein Erfrischungsgetränk
von ausgezeichneter Qualität erhalten, welches jedoch farblos, durchsichtig und
geruchlos ist. Erscheint es daher vom Gesichtspunkt seines Wertes als Handelsobjekt
erwünscht, es mit Farbe und/oder Aroma zu versehen, können ausgewählte Farb- und
Geschmackstoffe in geeigneter Menge zugesetzt werden, um ein Erfrischungsgetränk
mit Farbe und Aroma je nach Wunsch herzustellen. Süß- und Aromastoffe können dem
Säure und Zucker enthaltenden Extrakt auch zugesetzt werden, nachdem er konzentriert
ist, wodurch ein konzentriertes Erfrischungsgetränk gewonnen wird. Es ist ferner
ohne weiteres möglich, ein kohlensäurehaltiges Getränk durch Sättigung des Extraktes
mit Kohlendioxyd herzustellen. Durch Zusatz eines beliebigen natürlichen Fruchtsaftes
in gewünschter Menge zudem säure- und zuckerhaltigen Extrakt wird ein Erfrischungsgetränk
mit Fruchtgeschmack gewonnen. Wenn der Flüssigkeit Nährstoffe, wie Vitamine und
Aminosäuren bei der Verfeinerung zugesetzt werden, kann ein Erfrischungsgetränk
mit erhöhtem Nährwert gewonnen werden.
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Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die Erfindung ein neues vorteilhaftes
Verfahren zur Herstellung eines Erfrischungsgetränkes mit vielseitiger Anwendungsmöglichkeit
aus ölfreiem Sojabohnenmaterial.
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Nachstehend folgen Beispiele Beispiel 1 1 kg ölfreie Sojabohnenflocken
(Gesamtstickstoff 8,20"/o, Asche 5,8 °/o) wird in ein Extraktionsgefäß gebracht,
und 700 ml Kationenaustauschharz werden getrennt davon in ein gesondertes Gefäß
gefüllt. Die beiden Gefäße werden durch eine Leitung miteinander verbunden und 51
Wasser zur Extraktion umgepumpt. Nach etwa 1stündiger Extraktion bei Zimmertemperatur
werden die Feststoffe aus der Extraktionsflüssigkeit abgetrennt und 705 g gereinigte,
durch Extraktion gereinigte, ölfreie Sojabohnen (Gesamtstickstoff 11,3 "/a)
durch Trocknen der abgetrennten Feststoffe erhalten. Die 41 betragende Extraktionsflüssigkeit
ist leicht gefärbt und enthält 2,5 g/dl Zucker, 0,5 g/dl organische Säuren (als
Citronensäure) und 0,025 g/dl Gesamtstickstoff. Ihr pfi beträgt 3,2. Dieser Extrakt
wird 30 Minuten lang durch Erhitzen auf 80° C pasteurisiert und dann durch eine
Säule geleitet, welche mit 400 ml entfärbendem Harz gefüllt ist. Es wird eine farblose
durchsichtige geruchlose Flüssigkeit von angenehm saurem Geschmack erhalten. Wenn
dieser sauren Flüssigkeit 200 g Zucker, 4 g Natriumcyclosulfamat, ferner Farb- und
Aromastoffe, z. B. Orangenaroma zugesetzt sind, werden nach sorgfältigem Mischen
zur Angleichung des Aromas 41 hochwertiger Orangensaft erhalten.
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Beispiel 2 1 kg ölfreie Sojabohnenflocken werden in einem Extraktionsgefäß
1 Stunde lang durch Zusatz von 51 Wasser bei Zimmertemperatur extrahiert. Beim Abtrennen
der Feststoffe durch Zentrifugieren werden 41 Extrakt erhalten.
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Wenn die Flüssigkeit leicht mit 600 ml Kationenaustauschharz gerührt
wird, werden Kationen von dem Harz adsorbiert und dementsprechend organische Säuren
frei; das pH wird herabgesetzt, wodurch das Protein koaguliert und ausgefällt wird.
Das gefällte Protein wird durch Zentrifugieren und Absetzen abgetrennt und die erhaltene
saure wäßrige-Lösung einer Wärmebehandlung unterworfen. Danach wird sie entfärbt
und durch Aktivkohle von Geruch befreit; es werden ferner 200 g Zucker, 4 g Natriumcyclosulfamat
sowie Aroma- und Farbstoff zugesetzt. Abschließend werden 5 g Lysinhydrochlorid
und 1,6g Vitamin C zugesetzt und das Aroma angepaßt, wobei 41 eines Erfrischungsgetränkes
mit erhöhtem Nährwert erhalten werden.