DE2127643C3

DE2127643C3 - Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter

Info

Publication number: DE2127643C3
Application number: DE2127643A
Authority: DE
Inventors: Peter 2820 Bremen Hubert; Wilhelm Dr.-Ing. 2820 Bremen Roselius; Otto Dr.Rer.Nat. 2800 Bremen Vitzthum
Original assignee: TUDIENGESELLSCHAFT KOHLE MBH 4330 MUELHEIM
Current assignee: TUDIENGESELLSCHAFT KOHLE MBH 4330 MUELHEIM
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1974-01-24
Also published as: NL180375B; AT321085B; IT1048941B; NL180375C; FR2140099A1; CH565237A5; NL7207533A; BE784225A; FR2140099B1; DE2127643A1; DE2127643B2; GB1356750A

Description

Die heute üblichen Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter lassen sich wie folgt einteilen:

1. Abpressen der Kakaobutter aus der Kakaomasse;

2. Abpressen der Kakaobutler aus Kakaokernen;

3. Extrahieren der Kakaobutter aus Kakaomasse, -kernen, -preßkuchen oder -pulver mit organischen Lösungsmitteln.

In Ländern mn. besonders hohen Qualitätsansprüchen sind nur Preßverfahren möglich, nicht dagegen Extraktionsverfahren. Der Grund liegt vor allem darin, daß in letzterem Fall die relativ tiocl siedenden Lösungsmittel sowohl aus der Kakaobutter als 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 Extraktbutter analytisch erfassen zu können (E. Lauber, A. F i η c k e, H. Meyer, J. 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 Gewinnung von Kakaobutter aus Kernen in kontinuierlich arbeitenden Expellerpressen neueren Datums ist. Der Einsatz von Schnecken- oder Expellerpressen führt, verglichen mit der Pressung der Kakaomasse, zu einem Produkt mit besonders viel Trübstoffen, die hier wie dort entfernt werden müssen. Die Verarbeitung der anfallenden Preßrückstände zu Kakaopulver ist schwierig, ebenfalls das Erreichen eines konstanten Fettgehalts im Rückstand.

Den Preßvetfahren 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 Verfugung, wobei es prinzipiell gleichgültig ist, ob die Kakaokerne geröstet oder unceröstet. 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 von Kakaobutter aus Kakaomasse oder untsröstetem oder geröstetem Kakaokernbruch durch Extraktion mit Lösungsmitteln ist dadurch gekennzeichnet, dal.1

ίο man das Ausgangsmaterial mit in bezug auf Druck und Temperatur überkritischem CO₂ oder vorgereinigtem N₂O, SF₆, CHF₃, Äthan, Äthylen, CF₃Cl, CHF₂CI, CF₂ = CH₂ oder C₃F₈ extrahiert und aus der erhaltenen Lösung durch Druck- und/oder Temperatur- änderung die Kakaobutter abscheidet.

Die Erfindung wird nachstehend an CO₄ als besonders bevorzugtem Extraktionsmittel beschrieben, jedoch werden die gleichen Ergebnisse erhalten, wenn man an Stelle von CO₂ die gesundheitlich unbedenk liehen Gase N₂O, SF„, CF₃CI, CHF₂Cl, CF₂ = CH₂, C₃F₈, CHF₃, Äthan, Äthylen einsetzt. Sofern man nicht mit einem CO₂ arbeitet, das bezüglich der Reinheit für die Lebensmittelindustrie zugelassen ist, werden die anderen genannten Lösungjmedien vor dem

Einsatz destilliert.

Arbeitet man mit den letzteren, so sind die in den nachfolgenden Fällen 1 bis 4 genannten Grenzen bezüglich der Drücke und Temperaturen sinngemäß aus den in der Literatur beschriebenen kritischen Daten zu übertragen.

Wie gefunden wurde, löst z. B. CO₂ auch in flüssiger Phase Kakaofett, jedoch ändern sich die Eigenschaften des CO₂ beim Übergang in den überkritischen Zustand sprunghaft in Richtung eines erheblich größeren Lö sungsvermögens. Dies gilt auch für die weiter oben aufgeführten Gase.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, welche durch die beiliegende Zeichnung erläutert wird, arbeitet man wie folgt (die Größen P₁ und /, beziehen sich auf die Druck- und Temperaturbedingungen im Extraktionsbehälter A, P₂ und I₁ auf Extraktionsbehälter B):

Kakaomasse oder -kernbruch wird ohne besondere Vorbehandlung und ohne Zusätze (wie z. B. Lecithin bei Preßverfahren) in das Druckrohr A gebracht, und die ganze Anlage wird zunächst mittels CO₁ von Luft freigespült. Man saugt nun das Extraktionsmittel aue den FlUssiggastanks an und drückt das zunächst noch flüssige Medium mit einer Pumpe in den Wärme tauscher Wl, in dem es auf überkritische Bedingungen bezüglich Druck und Temperatur gebracht wird. Es tritt dann in Druckrohr A ein, durchströmt den Inhalt und belädt sich dabei im Sinne einer überkritischen »Lösung« mit Kakaofett. Eintritts- und Austritts-

SO öffnungen des Behälters sind mit Metallfilterscheiben (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 /Vn., co« fällt. Dabei erfolgt eine Entmischung des Systems, d. h., die reine Kakaobutter scheidet sich ab. Beläßt man die Temperatur dabei auf Werten wenig oberhalb fkrit.. co«, ^so entmischt sich der vom Gas aus

6j dem Kakao ebenfalls mitgeführte Wasseranteil nicht und wird vom nunmehr extraktfreien CO.-Strom weiter mitgenommen. Die Kakaobutter ist damit nahezu wasserfrei. Grundsätzlich ist an dieser Stelle

zu bemerken, daß Druckerniedrigung und/oder Temperaturerhöhung zum gleichen Effekt, nämlich der Systementmischung, führen, so daß mehrere Verfahrensvarianten denkbar sind. Sind die gewünschten Druck- und Temperaturverhältnisse in den Behältern eingestellt, wird die Zufuhr aus den Flüssiggastanks gesperrt und der Kreislauf geschlossen. Die Ventile I, 2, 3, 4, 5, 6 sind dabei geöffnet, alle anderen geschlossen. Das den Behälter B verlassende Gas wird im Wärmetauscher Wi verflüssigt, durch die Pumpe in den Wärmeaustauscher WX 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 Verflüssigung 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 Ürücke oberhalb 75,3 at ^A /"krit., CO2 und Temperaturen oberhalb /krit.. CO2 erforderlich. In praxi arbeitet man oberhalb 100 atü, bevorzugt zwischen 200 bis 400 atü. Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist es, daß man bezüglich der Temperatur nur wenig oberhalb der kritischen Temperatur des CO₂ zu aibeiten braucht, d.h. >31,6°C, bevorzugt zwischen 40 und 60^cC.

In praxi schaltet man die Wärmetauscher WX. Wl und Wi zusammen, was zu einer energetisch sehr günstigen und damit wirtschaftlichen Verfahrensweise 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. elektr. Regler. Diese Vorrichtung ermöglicht es, den Extraktionsverlauf an Hand von Eichkurven 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 zurückgepumpt. Ventile 1,5,6,8, 9 sind dabei geschlossen, alle anderen geöffnet. Es treten daher praktisch kaum Verluste auf.

Man erhält eine leicht gelbe Kakaobutter, die vollkommen frei ist von Kakaoteilchen und ohne weitere 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 wiede-, das sich leicht weiterverarbeiten läßt. Bei Einsatz von iCakaomasse erhält man ein pulveriges oder bröckliges, leicht hantierbares Material, dessen Farbe nur unwesentlich aufgehellt ist. Die extrahierten Kerne oder Massen können daher ohne weitere Behandlung direkt weiterverarbeitet werden.

Die ob'en und in der Tabelle erwähnten Ergebnisse werden in gleicher Weise auch mil weiteren Verfahrensvarianten erhalten, vwe sie im folgenden noch beschrieben sind. Eine Ausnahme bildet nur Fall 2, hei dem die Kakaobutter wegen der Verflüssigung des CO, in Behälter h einen eiwas höheren Wassergehalt hat

I. Fördermittel Flüssiggaspumpe

Fall 1

Wie vorstehend bereits beschrieben, nuiü hier gelten:

P-, ■■" /Ί,τίΐ · Λ Absolute, bevorzugte Werte: /,"> /, > i_kri, P₁ 200 bis 400 atü

" /, 40 bis 60 C

F., etwa 5 atü über Pum . c.i-/., mind. 5 C > 'krit.. n-

/Vit ■ P\
/km. ^;- /,

P_n -■ P₁ > Pk

Fall 2

Absolute, bevorzugte Werte:

P₁. /„ P., s. Fall 1

/, mind. 5 C unter

/krii.. ü;i-

Fall 3

Absolute, bevorzugte Werte:

/>„, P_x - s. Fail I

Λ, 80 bis 150 C

f. s. Fall 1

Hier werden, wegen I₂ > /,, noch zusätzliche Aromavarianten bei der Kakaobuttei erhalten.

Fall

Pi < Pyrit. < P₁ Absolute, bevorzugte Werte: /₂ > /, > /krii. P₁, P₂, /, ---■ s. Fall I

I₂ = s. Fall 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 Fördermittel ein Kompressor ist. Daher muß der Gasstrom vor Eintritt in den Kompressor im Wärmeaustauscher Wi auf überkritische Temperaturen gebracht werden, während im Wärmeaustauscher WX nur die überschüssige

S^ Kompressionswärme abgeführt wird. Die Fälle 1 bis 4 sind ebenfalls durchführbar, nur haben die Wärmelauscher hier andere Funktionen, In praxi sind sie zusammengeschaltet, so daß z. B. die Kompressionswärme zum Teil benutzt wird, um die Verdampfungs-

wärme in den Behälter B bzw. den Wärmeaustauscher WS zuzuführen usw. Dies gilt entsprechend auch Tür den Betrieb mit Flüssiggaspumpe.

Die Bearbeitungszeiten liegen je nach den angewandten Verfahrensparametern zwischen 0,5 und

βο 7 Stunder.

Die Entnahme der Kakaobutter aus dem Behälter B gestaltet sich besonders einfach, wenn man die Temperatur von B etwa auf dem Klarschmelzpunkt der Butter oder leicht darüber hält, den Druck desGases 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-

in, daß es mit Ausnahme der Pumpe und der automaischen Ventile ohne bewegte Teile auskommt. Die icinigungclcr Anlage von Feltrcslen in den Leitungen Λ. falls nötig, dadurch möglich, daß man den Kreisuif ohne Füllung des Rohres A fährt und die Reste so in Uehäller B ansammelt und dort entnimmt.

H e i s ρ i e I c

I. 2 kg Kakaokernbruch wurden in der Anlage gemäß Zeichnung, l-'all I, wie folgt bearbeitet: Dauer: 5 Stunden.
Kxtraktionsdruek /', 320 aiii.
Exlraklionstcmperalur /, 45 C,
F.nlmischungsdruck P₁ 56 aiii.
Knlmisdningslempcratur/.. 38 C. Ergebnis: F.s wurden 83Og ( * 74 "Z_n des enthaltenen Fctlanteils) leicht gelber Kakaobutter 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/', -·- 350 atü,
Extraktionsteniperatur/, = 60° C,
Entmischungsdruck P₁ ~ :53 atü,
F.nlmischungstemperatur /, -= 25°C.
Ergebnis: Es wurden 1160' g (^. 99% des'extrahierbaren Fettanteils) 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 Lebensmittelsrechts, insbesondere durch die Kakao-Verordnung, beschränkt sein.

	Fettgehalt	lixtr.-Cirad	Tabelle	Jnd/ahl	Süiirczahl	*to"*	Klarschmelz punkt
Material	55.7 24.3	74%	Vcrscifungs- /ahl	36	3,3	1,4572	33 C
Jcispiel 1: Kakaokernbruch. unbearbeitet, °/„... Kakaobutter hieraus cxtr. Kernbruch	58.5 1.2	99%	183	36	3,3	1,4571	34,4^CC
icispiel 2: Kakaomasse, unbearbeitet. % Kakaobutter hieraus Kakaopulver. Rückstand. % ....			181	32 bis 42	0,9 bis 3,4	1,4565 bis 1,4580	33 bis 35⁰C
landesübliche Kakao butter		192 bis 197

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter aus Kakaomasse oder ungeröstetem oder geröstetem Kakaokernbruch durch Extraktion mit Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsmaterial mit in bezug auf Druck und Temperatur überkritischem CO₂ oder vorgereinigtem NoO, SF₆, CHF₃, Äthan, Äthylen, CF₃Cl, CHF₂Cl, CF₂ = CH, oder C₃F₈ extrahiert und aus der erhaltenen Lösung durch Druck- und/oder Temperaturänderung die Kakaobutter abscheidet.