DE2127643B2

DE2127643B2 - Verfahren zur gewinnung von kakaobutter

Info

Publication number: DE2127643B2
Application number: DE19712127643
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr.-Ing. 2820 Bremen; Vitzthum Otto Dr.rer.nat. 2800 Bremen; Hubert Peter 2820 Bremen Roseüus
Original assignee: Hag Ag, 2800 Bremen
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1973-05-03
Also published as: NL180375B; NL180375C; GB1356750A; IT1048941B; FR2140099B1; DE2127643A1; BE784225A; NL7207533A; CH565237A5; FR2140099A1; DE2127643C3; AT321085B

Description

Die heute üblichen verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter lassen sich wie Γο·!;..Ί einteilen:

1. Abpressen der Kakaobutter au··, der Kakaomasse:

2. Abpressen der Kakaobutter aus Kakaokernen;

3. Extrahieren der Kakaobutter aus Kakaomas-e. -kernen, -preükuchen oder -pulver mit organischen Lösungsmitteln.

In Ländern mit besonders hoheiiQualitätsansprüehen sind nur Preßverfahren möglich, nicht dagegen Extraktions.erfahren. Der Grund liegt ve, allem darin, daß in letzterem Fall die relativ hochsiedenden Lösungsmittel sowohl aus der Kakaobutter ;..s auch aus dem Extraktionsrückstand entfernt werden müssen, was insbesondere in bezug auf die Reste bzw. Spuren zweifelhaft ist. Außerdem wird bei der Extraktion meist der gesamte Fettgehalt dem Kakao entzogen, so daß das zurückbleibende Kakaopulver nahezu wertlos ist. Die Extraktionsverfahren werden darüber hinaus auf Havariekakaos sowie auf Kakao- und Schokoladenabfälle angewendet,was ebenfalls zu einer Diskreditierung des Verfahrens führte, weil die dabei anfallende, minderwertige Kakaobutter häufig hochwertiger Kakaobutter als Verschnittmaterial zugesetzt wird. So sind z. B. aus diesem Grunde Nachweisverfahren entwickelt worden, um einen Zusatz von Extraktbuttcr analytisch erfassen zu können (E. Limber. A. Fi ncke, H. M e y ι ;. .1. Wurziger u. a., Lti. Übersicht dazu, s. J. Kleinen. Gordian 64. S. 174 bis 189 [1964]).

Zur Bearbeitung von Kakaomasse sind die Preßverfahren bereits seit langer Zeit eingeführt, während die Cewinnung von Kakaobutter aus Kernen in kontinuierlich arbeitenden Expellerpressen neueren Datums ist. Der Einsatz von Schncjken- oder Expellerpressen führt, verglichen mil der Pressung der Kakaomasse, zu einem Produkt mit besonders viel Trübstoffen, die hier wie dort entfer it werden müssen. Die Verarbeitung der anfallenden Preßrück>tände zu Kakaopulver ist schwierig, ebenfalls das Erreichen eines konstanten Fettgehalts im Rückstand.

Den Preßverfahren ist gemeinsam, daß sie einen hohen technischen Aufwand und damit hohe Kosten mit sich bringen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter aus Kakaokernen oder Kakaomasse zur Verfügung, wobei es prinzipiell gleichgültig ist, ob die Kakaokerne geröstet oder untu'-östet. das Material alkalisiert oder nicht alkalisiert ist. Das Verfahren basiert auf der Beobachtung, daß verschiedene, in bezug auf Druck und Temperatur überkritische Gase für das Kakaofett ein ausgezeichnetes und darüber hinaus gesundheitlich völlig unbedenkliches Lösungsmittel darstellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung \on Kakaobutter aus Kakaomasse oder ungeröstetem oder geröstetem Kakackernbruch durch E.vrakiion mit Lösungsmitteln ist dadurch gekennzeichnet, dal'.

ίο man das Ausgangsmaterial mit in bezug auf Druck und Temperatur überkritischem CO₂ oder \ orgereinigtem N₂O, SF₀. CHF,. Äthan. Äthylen, CF₁₁Cl. CHF₂Cl. CI-- -" CH., oder C₁F., extrahiert und aus der erhaltenen Lösung durch Druck- und/oder Temperatur-

änderung die Kakaobutter abscheidet.

Die Erfindune wird nachstehend an CO₂ als besonders bevorzugtem Extraktionsmittel beschrieben, jedoch werden"die gleichen Ergebnisse erhalten, wenn man an Stelle von"CO.. die aesundheitlich unbedenk-

liehen Gase N₂O. SF_G."CF_;1C1. CHF₂Cl. CF₂ - ClL. C₁F.. CIIF₃, Äthan. Äthylen einsetzt. Sofern man nicht mit einem CO₂ arbeitet, das bezüglich der Reinheit für die Lebensmittelindustrie zugelassen ist, werden die anderen genannten Lösungsmedien vor den

.--, Einsatz destilliert.

Arbeitet man mit den letzteren, so sind die in den naehfolaenden Fällen 1 bis 4 genannten Grenzen bezüglich der Drück? und Temperaturen sinngemäß auden in der l.iieraiur beschriebenen kritischen Daten zu

übertragen.

Wie gefunden wurde, löst z. B. CO₂ auch in flüssiger Phase Kakaofett, jedoch ändern sich die Eigenschaften des CO., beim Übergang in den überkritischen Zustand sprunghaft in Richtung eines erheblich größeren Lo-

sungsvermögens. Dies gilt auch für die wc.ier oben aufgeführten Gase.

Bei einer Ausführungsform der urfinduiiy. welche durch die beiliegende Zeichnung erläutert wird, .iibeitet man wie folgt (die Größen P₁ und r, beziehen -id auf die Druck- und Temperaturbedingungen in. Extraktionsbehälter .·(, P., und t₂ auf Extraktionsbehälter B):

Kakaomasse oder -kernbruch wird ohne besondere Vorbehandlung und ohne Zusätze (wie z. B. Lecithin bei Preßverfahren) in d.'s Druckrohr A gebracht, und die ganze Anlage wird zunächst mittels CO₂ von Luft l'reigespült. Man saugt nun das Extraktionsmittel aus den Flüssiggastanks an und drückt das zunächst noch flüssige Medium mit einer Pumpe in den Wärmetauscher K⁷I, in dem es auf überkritische Bedingungen bezüglich Druck und Temperatur gebracht wird. Es tritt dann in Druckrohr .-( ein. durchströmt den Inhalt und belädt sich dabei im Sinne einer überkritischen »Lösung« mit Kakaofett. Eintritts- und Austrittsöffnungen des Behälters sind mit MetalKilterscheiben (Filterschwelle 3 μ) verschlossen, so daß ein Mitreißen von Kakaoteilchen nicht möglich ist. Man entspannt nun mittels Drosselventil 5 die »beladene«, überkritische Gasphase in Behälter B hinein und sorgt dafür, daß der Druck auf Werte kleiner als /¹KrIt., < a₂ fällt. Dabei erfolgt eine Entmischung des Systems, d. h., die reine Kakaobutter scheidet sich ab. Beläßt man die Temperatur dabei auf Werten wenig oberhalb /krit., Co₂. so entmischt sich der vom Gas aus dem Kakao ebenfalls mitgeführte Wasseranteil nicht und wird vom nunmehr extraktfreien CO₂-Strom weiter mitgenommen. Die Kakaobutter ist damit nahezu wasserfrei. Grundsätzlich ist an dieser Stelle

7.U bemerken, daß Druckerniedrigung und/oder Temperaturerhöhung zum gleichen Effekt, nämlich der Svsiementmischimg, führen, so daß mehrere Verlahrensvarianten denkbar sind. Sind die gewünschten Druck- und Temperauirverhältnisse in den Behältern eingestellt, wird die Zufuhr aus den Fliissiggasianks gesperrt und der Kreislauf geschlossen. Die Ventile 1. 2. 3. 4, 5. 6 sind danei geöffnet, alle anderen geschlossen. Das den Behälter B verlassende Gas wird im Wärmetauscher ίΓ3 verflüssigt, durch die Pumpe :o in den Wärmeaustauscher ICl gefördert, hier wieder auf überkritische Bedingungen gebracht und tritt als reines Lösungsmittel in das Druckrohr A wieder ein usf. An Stelle der Flüssiggaspumpe kann auch ein Kompressor eingesetzt werden, wodurch sich die Verfiüssigung des Gases dann erübrigt. Welche Möglichkeit man wählt, hängt nur von den verfahrenstechnischen Gegebenenheiten ab. da in diesem Fall andere Wärmetauscher erforderlich sind.

Wie erwähnt, sind zur Extraktion Drücke oberhalb 75.3 at * Pkr\\., (-na und Tempera ι υ ren oberhalb ikiii., coo erforderlich. In praxi arbeite' man oberhalb 100 atü. bevorzugt zwischen 200 bis 400 aiii. Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist es. daß man bezüglich der Temperatur nur wenig oberhalb der kritischen Temperatur des CO₂ zu arbeiten braucht, d. h. >31.6 C, bevorzugt zwischen 40 und 60 C.

In praxi schaltet man die Wärmetauscher 1)1. (Γ2 und ΙΓ3 zusammen, was zu einer energetisch sehr günstigen und damit wirtschaftlichen Verfahren'weise führt.

Über die Ventile 3, 4 ist eine optische Sichtzelle in einen Bypaß geschaltet, die von einem Teil des beladenen Gasstroms durchflossen wird. Sie ist ausgerüstet mit Lichtquelle, UV-Detektor. Verstärker und Schreiber bzw. elek;r. Regler. Diese Vorrichtung ermöglicht es, den Extraktionsverlauf an Hand von Eichkiii \'cn genau zu verfolgen und die Anlage abzuschalten, sobald der gewünschte Fettanteil dem im Druckrohr A befindlichen Kakao entzogen ist. Auf diese Weise kann man jeden gewünschten Extraktionsgrad erreichen, und es werden sicher reproduzierbare Ergebnisse erzielt, die besser sind als die mit herkömmlichen Verfahren erreichten Werte,

Nach Ende der Bearbeitung wird Behälter B zunächst abgesperrt und das gesamte im übrigen Kreislauf befindliche Gas in die Tanks zurückgepumpl. Ventile 1, 5, 6. 8, 9 sind dabei geschlossen, alle anderen geöffi.et. Es treten daher praktisch kaum Verluste auf.

Man erhält eine leicht gelbe Kakaobutter, die vollkommen frei ist von Kakaoteilchen und ohne weitCiC Filtration oder sonstige Bearbeitung verwendbar ist und einem herkömmlichen Preßprodukt höchster Qualität in jeder Hinsicht gleichwertig ist, d. h. auch im Aroma. Ein hervorzuhebendes Merkmal des Verfahrens ist es, daß sich die Zusammensetzung der Kakaobutter auch dann nicht verschiebt, wenn nicht das gesamte, sondern nur ein Teil des Kakaofetts entzogen wird.

Wurde Kernbruch eingesetzt, so findet man in A als Rückstand ein in Farbe und Struktur unverändertes Material wieder, das sich leicht weilen erarbeiten läßt. Bei Einsatz von K.-'kaomasse erhält man ein pulveriges oder bröckliges, leicht hantierbares Material, dessen Farbe nur unwesentlich aufgehellt ist. Die extrahierten Kerne oder Mass.π können daher ohne weitere Behandlung direkt weiterverarbeitet werden.

Die oben und in der Tabelle erwähnten Ergebnisse werden in gleicher Weise auch mit weiteren Verfahreiisvarianten erhalten, wie sie im folgenden noch beschrieben sind. Eine Ausnahme bildet nur Fall 2. bei dem die Kakaobutter wegen der Verflüssigung de- CCL in Behälter B einen etwas höheren Wassergehalt hat.

I. Fördermittel Flüssiggaspumpe

Fall 1

Wie vorstehend bereits besehrieben, muli hier gelten:

/V-" /¹KrIi ' P\ Absolute, bevorzugte Werte:
I₁'S= I; > /ki-it. P\ --- 200 bis 400 atü

;, "■ 40 bis 60 C
Λ, — etwa 5 atü über P_K;.\.. ü:,- L₁ -- mind. 5 C > /:-_;1ii.. ιμ-

Fj" 2

Po ■"' /"kiii ■■■' P\ Absolute, bevorzugte Werte:
u< /krit. ^:- /, P₁. I₁. P-, s. I-all]

Λ, niinü. .^ C unter

Fall 3

Absolute, bevorzugte Werte:

P... P₁ s. Fall Γ

Λ, -■ 80 bis 150 C

/, ■- s. Fall 1

Hier werden, wegen 1., > I₁. noch zusätzliche Aromavarianten bei der Kakaobutter erhalten.

Fall 4

P_n < /\-rit. - P\ Absolute, bevor,..igte Werte:
t,"> Z₁ > /k,i.. P₁. P». /,' - s. Fall 1

1., = s. !-"all 3

Bezüglich des Aromas gilt das unter Fall 3 Gesagte.

II. Fördermittel Kompressor

Die Apparatur unterscheidet sich von jener der Zeichnung nur dadurch, daß hier das Fordermittel ein Kompressor ist. Daher muß der Gasstrom vor Eintritt in den Kompressor im Wärmeaustauscher M'3 auf überkritische Temperaturen gebracht werden, während im Wärmeauslauscher 1)1 nur die überschüssige Kompressionswärme abgeführt wird. Die Fälle 1 bis 4 sind ebenfalls durchführbar, nur haben die Wärmetauscher hier andere Funktionen. In praxi sind sie zusammengeschaltet, so daß ζ. B. die Kompressionswärme zum Teil benutzt wird, um die Verdampfungsvvärmc in den Behälter B bzw. den Wärmeaustauscher H'3 zuzuführen usw. Dies gilt entsprechend auch für den Betrieb mit Flüssiggaspumpe.

Die Bearbeitungs/eiten liegen je nach den angewandten Verfahrensparamete.n zwischen 0.5 und 7 Stunden.

Die Entnahme der Kakaobutter aus dem Behälter B gestaltet sich besonders einfach, wenn man die Temperatur von B etwa auf dem Klarschnielzpunkt der Butter oder leicht darüber hält, den Druck des Gases bis auf einige atü senkt und nun die flüssige Kakaobutter durch Ventil 8 abläßt, wobei gleichzeitig eine Entgasung erfolgt.

Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist weiter-

hin, daß es mit Ausnahme der Pumpe und der automatischen Ventile ohne bewegte Teile auskommt. Die Reinigung der Anlage von Fettresten in den Leitungen ist, falls nötig, dadurch möglich, daß man den Kreislauf ohne Füllung des Rohres A fährt und die Reste so im Behälter B ansammelt und dort entnimmt.

Beispiele

J. 2 kg Kakaokernbruch wurden in der Anlage gemäß Zeichnung, Fall 1, wie folgt bearbeitet: Dauer: 5 Stunden,
Extraktionsdruck P₁ — 320 aiii,
Extraktionstcmperatur f, = 45°C,
Entmischungsdruck P₂ — 56 atü,
Entmischungstemperatur I₂ — 38⁰C. Ergebnis: Es wurden 830 g (λ74% des enthaltenen Fetlanteils) leicht gelber Kakaobutler mit mildem Aroma gewonnen.
Analytische Daten s. Tabelle.

2. 2 kg Kakaomasse wurden in der Anlage gemäß Zeichnung, Fall 2, wie folgt bearbeitet:
Dauer: 4 Stunden,
Extraktionsdruck P₁ -■= 350 atü,
Extraktionslemperatur/, -- 60 C,
Entmischungsdruck P₂ == 53 atü,
Entmiscliungstemperatur I₂ -= 25 C.
Ergebnis: Es wurden 1160g (i99% des extrahierbaren Fcttantcils) hellgelber Kakaobutter mit kräftigem Aroma gewonnen. Als Rückstand verblieb ein pulveriges Material mit leicht aufgehellter Farbe gegenüber dem Ausgangsmaterial und ebenfalls noch gutem Aroma.
Analytische Daten s. Tabelle.

Die Verwertung der Erfindung kann durch gesetzliche Bestimmungen des Lebensmittclsrechts, insbesondere durch die Kakao-Verordnung, beschränkt sein.

Tabelle

Material	Fettgehalt	Extr.-Grad	Vcrscifungs- zahl	Jodzahl	Säurezahl	ιι_υ'°	Klarschmelz- punkt
Beispiel 1: Kakaokernbruch, unbearbeitet, %... Kakaobutter hieraus extr. Kernbruch	55,7 24,3	74%	183	36	3.3	1,4572	33 ° C
Beispiel 2: Kakaomasse, unbearbeitet, % .. Kakaobutter hieraus Kakaopulver, Rückstand, %	58,5 1,2	99%	181	36	3,3	1,4571	34.4 X
Handelsübliche Kakao butter			192 bis 197	32 bis 42	0,9 bis 3,4	1.4565 bis	33 bis
						1,4580	35 = C

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter aus Kakaomas:;·? oder ungerösietcm oder geröstetem Kakaokenibruch durch Extraktion mit Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsmaterial mit in bezug auf Druck Lind Temperatur überkritischem CO₂ oder voraereinigtem N.,O. SF₀. CHF₃, Äthan. Äthylen, CF^CI. CHFXl. 'C CH₂ oder C_;)F_S extrahiert und aus der erhaltenen Lösung durch Druck- und oder Teinperaturünderimg die Kakaobutter abscheidet.