DE3907427A1 - Verfahren zur schonenden herstellung von pflanzenextrakten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schonenden Herstellung von Pflanzenextrakten durch Kaltextraktion zerkleinerter Pflanzenteile. Das Verfahren ist insbesondere geeignet, Pflanzenteile, die herkömmlicherweise zur Gewinnung von Getränken, Genußmitteln oder Duftstoffen dienen, sowie Heil­ oder Würzkräuter zu extrahieren, um durch schnelle und schonende Behandlung hochwertige Extrakte ohne Verlust oder Veränderung der gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Herstellen von Pflanzenextrakten bekannt.

Als Extraktionsmittel werden im allgemeinen Wasser oder organische Lösungsmittel oder Mischungen derselben verwendet. Die wäßrige Extraktion wird gewöhnlich bei erhöhter Temperatur und verhältnismäßig langen Einwirkungszeiten durchgeführt. Dies gilt beispielsweise für die Extraktion verschiedener Teepflanzen, wie Schwarztee, Pfefferminz, Kamille und sonstige Heiltees liefernde Pflanzen.

Häufig wird zur Erreichung einer möglichst weitgehenden Extraktion der Inhaltsstoffe eine kombinierte Hochdruck- und Hochtemperaturbehandlung angewendet. Bei derartigen Verfahren werden naturgemäß die temperaturempfindlichen Duft- und Aromastoffe geschädigt oder sie gehen gänzlich verloren.

Wenn hohe Temperaturen vermieden werden sollen, so wird die Extraktion oftmals mit organischen Lösungsmitteln vorgenommen. Sie kann auf diese Weise beschleunigt und die Stabilität der Extrakte gegen mikrobielle Einflüsse verbessert werden. Organische Lösungsmittel reagieren jedoch vielfach mit den Extraktinhaltsstoffen und führen zu unerwünschten Veränderungen derselben. Ferner bleiben häufig Spuren gesundheitsschädlicher Lösungsmittel in den Extrakten zurück und es müssen zudem große Mengen organischer Lösungsmittel als Abfallstoffe beseitigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein schonendes Verfahren zur Herstellung von Pflanzenextrakten auf wäßriger Basis zu schaffen, welches schnell und wirtschaftlich durchgeführt werden kann und auch extrem empfindliche Inhaltsstoffe, wie insbesondere Duft- und Aromastoffe, unverändert liefert.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Die Ansprüche 2 bis 17 betreffen bevorzugte Ausführungsformen.

Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren dienen Pflanzenteile, die eine Größe von 2 bis 3 cm nicht überschreiten sollten.

Die Pflanzenteile können frisch, d.h. wasserhaltig oder samentrocken sein. Sie können ferner getrocknet, geröstet oder gefriergetrocknet vorliegen und falls erforderlich, zunächst einer Grobzerkleinerung unterworfen werden, um die oben angegebene Größe der Pflanzenteile zu erreichen. Zu diesem Zweck können beispielsweise Mühlen, wie Zahnscheibenmühlen, Korundscheibenmühlen oder Schlagkreuzmühlen zum Einsatz kommen.

Das Ausgangsmaterial wird nun in Stufe a) einer Feinmühle zugeleitet und bis zu einer Partikelgröße von 1 bis 10 mm, vorzugsweise von 2 bis 8 mm vermahlen. Vorzugsweise findet die Vermahlung in wäßriger Aufschlämmung statt, um Aromastoffe sofort zu binden und eine gute Durchmischung zu gewährleisten.

Der Trockenstoffgehalt der Mischung ist in erster Linie von der Konsistenz des Ausgangsmaterials abhängig, die Mischung muß jedoch gut dosierbar und homogen sein. Im allgemeinen beträgt das Verhältnis von Pflanzenmaterial, bezogen auf das Trockengewicht, zu Wasser in dieser Stufe 1:1 bis 5:1 und vorzugsweise 2:1 bis 3:1.

Die Temperatur des Wassers kann ebenfalls in Abhängigkeit von der Natur des Ausgangsmaterials 5 bis 25°C betragen, und sie liegt vorzugsweise zwischen 10 bis 20 und in besonders bevorzugter Weise bei 15°C.

Für die Feinvermahlung sollten demgemäß Mühlen zur Anwendung kommen, die zu keiner oder nur zu geringer Temperaturerhöhung des Mahlguts führen und die eine hohe Leistung bei niedrigem spezifischen Energiebedarf aufweisen.

Nach der Feinzermahlung läßt man das Wasser auf die festen Bestandteile einwirken und führt die Mischung anschließend der ersten Trennungsstufe zu. Die Einwirkungszeit des Wassers sollte etwa 5 bis 30 und vorzugsweise 10 bis 20 Min. betragen.

Zur Trennung der wäßrigen Phase von den festen Bestandteilen wird vorzugsweise eine Zentrifuge, wie beispielsweise eine Siebschneckenzentrifuge verwendet. Der erhaltene Extrakt (Extrakt I) wird gesondert gelagert und der Rückstand wird in Stufe b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erneut mit Wasser der oben angegebenen Temperatur aufgeschlämmt. Die Aufschlämnung in Stufe b) kann einen Trockenstoffgehalt von etwa 15 bis 25 Gew.-% und vorzugsweise von 20 Gew-% aufweisen.

Die Mischung wird nunmehr zur kolloidalen Vermahlung einer Vorrichtung zugeführt, in der eine Partikelgröße von etwa 200 bis 500 µm erreicht werden kann. Vorzugsweise wird eine Kolloidmühle, wie eine Zahnkolloidmühle verwendet, und die Pflanzenteile werden bis zu einer Partikelgröße von durchschnittlich etwa 200 bis 300 µm, vorzugsweise 200 µm zerkleinert. Anschließend an die Vermahlung kann die Mischung direkt zu einem Ultraschall-Desintegrator geleitet werden, unter dessen Einwirkung das Gewebe weiter aufgeschlossen wird.

Nach einer Einwirkungszeit des Wassers von 5 bis 30, und vorzugsweise 10 bis 10 Min. wird wiederum die wäßrige Phase von den festen Bestandteilen getrennt. Vorzugsweise wird auch in dieser Stufe die Trennung durch Zentrifugation, beispielsweise in einer Siebschneckenzentrifuge durchgeführt. Die wäßrige Phase (Extrakt II) wird ebenfalls gesondert gelagert.

Erfindungsgemäß kann, falls gewünscht, der Vorgang gemäß Stufe b) in einer an diese anschließenden Stufe c) wiederholt werden, wobei jedoch die Partikelgröße auf etwa 80 bis 120 µm, vorzugsweise auf 100 µm gesenkt wird. Zu diesem Zweck wird der Rückstand aus Stufe b) wie oben beschrieben erneut mit Wasser aufgeschlämmt, in einer geeigneten Zerkleinerungsvorrichtung wie einer Zahnkolloidmühle auf eine Partikelgröße von durchschnittlich etwa 100 µm vermahlen und nach einer Ultraschallbehandlung die flüssige Phase von den festen Bestandteilen abgetrennt.

Die Trennung in wäßrige Phase und feste Bestandteile erfolgt wie oben für die Stufen in a) und b) beschrieben. Die wäßrige Phase (Extrakt III) kann ebenfalls gesondert gelagert werden.

In der nächsten Stufe können die Extrakte I bis III getrennt oder vereinigt von den Schwebstoffen befreit werden. Zu diesem Zweck eignet sich beispielsweise eine Dekantierzentrifuge.

Der von Schwebstoffen befreite Extrakt wird nunmehr vorzugsweise durch Ultrafiltration auf die gewünschte Konzentration gebracht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Extrakt durch Gefriertrocknen eingeengt. Ferner kann zum Aufkonzentrieren mit Unkehrosmose gearbeitet werden.

Auch in dieser Stufe sollten vorzugsweise Vorrichtungen zum Einsatz kommen, die keine oder nur eine geringe Temperaturerhöhung des bearbeiteten Extraktes bewirken. Falls erforderlich können geringe Temperaturerhöhungen durch Kühlen ausgeglichen werden und der Extrakt kann anschließend einer Gefriertrocknung bis zu einem Wassergehalt von etwa 2 bis 4 Gew.% zugeführt werden.

Zur weiteren Ausbeutesteigerung kann der Rückstand aus der Stufe b) bzw. gegebenenfalls aus der Stufe c) sowie die aus den Extrakten I bis III abgetrennten Schwebstoffe einer weiteren Extraktion durch Ultrahocherhitzung bei 150 bis 200°C und 8 bis 14 bar, vorzugsweise bei 180°C und 10 bis 12 bar nach Zugabe von Wasser unterzogen werden. Es muß ausreichend Wasser vorhanden sein, um eine verhältnismäßig flüssige, gut pumpfähige Mischung zu bilden. Gewöhnlich beträgt der Trockenstoffgehalt einer derartigen Mischung etwa 5 bis 30 Gew.%. Für die Ultrahocherhitzung eignen sich übliche Anlagen, wie sie beispielsweise auch in der Milchverarbeitung zur Anwendung kommen. Geeignete Anlagen sind beispielsweise die Steritherm­ und Vitis-Anlagen von Alfa-Lavalle.

Die Mischung wird erneut dem oben beschriebenen Trennverfahren, vorzugsweise in einer Siebschneckenzentrifuge unterzogen, um die wäßrige Phase von den festen Bestandteilen abzutrennen. Der Extrakt kann beispielsweise in einem Fallstromverdampfer thermisch aufkonzentriert und anschließend gefriergetrocknet werden. Der so erhaltene Extrakt IV enthält keine wesentlichen Mengen an Geschmacks-, Geruch- oder Duftstoffen, er eignet sich jedoch als Träger für die in den vorangegangenen Stufen gewonnenen hochwertigen Extrakte beispielsweise bei der Herstellung von Instant-Tee.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert innerhalb eines außerordentlich kurzen Zeitraums einen hochkonzentrierten Pflanzenextrakt mit weitgehend unveränderten Bestandteilen. Die Kontaminationsgefahr durch Mikroorganismen wird durch die geringe Verweilzeit der Pflanzenteile in der Extraktionsanlage minimiert. Gegenüber den bekannten Verfahren wird somit nicht nur eine deutliche Qualitätssteigerung des erhaltenen Produkts erreicht, sondern es tritt auch eine beträchtliche Senkung der Herstellungskosten und eine Steigerung der Produktions­ effektivität ein.

Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von löslichen Tee-Extrakten, wie Extrakten aus Hagebutten, Pfefferminz, Kamille, Malve, Melisse und Fenchel. Ferner können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lösliche Kräutertee- Extrakte aus Brennesselblättern, Lindenblüten, Baldrianwurzeln, Weißdorn oder Spitzwegerich hergestellt werden.

Claims (15)

1. Verfahren zur schonenden Herstellung von Pflanzenextrakten durch

• a) Aufschlämmen von zerkleinertem Pflanzenmaterial in kaltem Wasser und Abtrennen des wäßrigen Extrakts von den festen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man
• b) die festen Bestandteile aus Stufe a) in kaltem Wasser aufschlämmt, anschließend bis zum Erreichen einer Partikelgröße von 200 bis 500 µm kolloidfein vermahlt und nach Extraktion der löslichen Bestandteile die wäßrige Phase von den festen Bestandteilen abtrennt und sammelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße des Pflanzenmaterials in Stufe a) 1 bis 10 mm beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des zum Aufschlämmen verwendeten Wassers in den Stufen a) und b) 5 bis 25, vorzugsweise 10 bis 20 und in besonders bevorzugter Weise 15°C beträgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Wasser zu Pflanzenmaterial, bezogen auf das Trockengewicht, in Stufe

• a) von 1:1 bis 5:1, vorzugsweise 2:1 bis 3:1 beträgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser in Stufe a) vor dem Abtrennen 5 bis 30 und vorzugsweise 10 bis 20 Minuten lang auf die festen Bestandteile einwirken läßt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Partikel in Stufe b) 200 bis 300 µm beträgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung in Stufe b) einen Trockenstoffgehalt von 15 bis 25, vorzugsweise 20 Gew.% aufweist.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser in Stufe b) vor dem Abtrennen 5 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20 Minuten lang auf die festen Bestandteile einwirken läßt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man im Anschluß an die Stufe b) die festen Bestandteile in einer Stufe c) nochmals in Wasser aufschlämmt, auf eine Partikelgröße von 80 bis 120 µm vermahlt und nach Extraktion der löslichen Bestandteile die wäßrige Phase von den festen Bestandteilen abtrennt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Extraktion bei Temperaturen unterhalb Raumtemperatur durchführt.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die festen Bestandteile aus den Stufen b) oder gegebenenfalls c) in Wasser aufschlämmt, bei Temperaturen von 150 bis 200°C bei 8 bis 14 bar hydrolisiert und die wäßrige Phase von den festen Bestandteilen abtrennt und sammelt.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrigen Phasen von den festen Bestandteilen jeweils durch Zentrifugieren abtrennt.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrigen Phasen getrennt oder vereinigt bis zu einem Wassergehalt von 2 bis 4 Gew.% einengt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrigen Phasen gefriertrocknet.

15. Verwendung der nach den Ansprüchen 1 bis 14 gewonnenen Pflanzenextrakte zur Herstellung oder zum Aromatisieren von Lebensmitteln oder Getränken oder als Duftstoff.