DE4226811A1

DE4226811A1 - Verfahren zur Stabilisierung von Hopfenprodukten

Info

Publication number: DE4226811A1
Application number: DE4226811A
Authority: DE
Inventors: Paul Kluesters; Jan Dr Cully
Original assignee: SKW Trostberg AG; Fromm Mayer-Bass GmbH
Current assignee: Fromm Mayer-Bass GmbH; Evonik Operations GmbH
Priority date: 1992-08-13
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1994-02-17
Also published as: GB2269599B; AU4461493A; CN1088613A; AU669188B2; GB9316748D0; GB2269599A; CZ166493A3; US5358726A; NZ248406A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung von Hopfenprodukten im Anschluß an den herkömmlichen Trocknungsvorgang.

Hopfen sowie Hopfenprodukte werden seit ca. 2000 Jahren zum Bittern von Bier verwendet. Als hauptsächliche Vermittler des bitteren Hopfenprinzips wirken als Bestandteile des Hopfenharzes α-Bittersäuren, die sogenannten Humulone. Diese in speziellen Zellkompartimenten der Fruchtstände von Hopfendolden vorkommenden Cyclohexadienonderivate stellen natürliche Antibiotika dar und dienen der Hopfenpflanze als Fraßschutz.

Die Hopfenverarbeitungsindustrie bedient sich in neuer Zeit, nicht zuletzt aus Rationalisierungsgründen für die Brauereien, Verfahren zur selektiven Isolierung und Anreicherung dieser speziellen Hopfeninhaltsstoffe. Vor allem Entwicklungen auf dem Gebiet der Hopfenverarbeitung wie Trocknen und Pelletverpressen haben die Grundlagen geschaffen für die Herstellung von Hopfenextrakten mittels überkritischem Kohlendioxid.

Dabei bedingen die wenig schonenden Aufarbeitungsverfahren der Hopfenpulverherstellung im Vorfeld der sich anschließenden Extraktionsverfahren unter anderem die Zerstörung der natürlichen Kompartimentierung von verschiedensten Zellinhaltsstoffen. Beim Hopfen hat dies vor allem eine gravierende, zum Teil enzymatisch bedingte Abnahme des Humulongehaltes zur Folge, die selbst unter Inertgasdeckung bis zu 40% betragen kann. Neben den bekannten Humulonverlusten durch Luftsauerstoff-bedingte Oxidationsvorgänge bereiten vor allem die letztgenannten aufarbeitungsbedingten Verluste unter Schutzgas sowie damit verbundene verkürzte Lagerzeiten nach wie vor Probleme.

So wird in DE-OS 28 08 981 ein Verfahren zur Herstellung von Hopfenpellets mit erniedrigtem Wassergehalt gelehrt, bei dem in einem Nachtrocknungsprozeß die Pellets mit einem Luftstrom von 2-7% Feuchtigkeit und maximal 50°C überstrichen werden. Ziel des Verfahrens ist, durch Senkung des Wassergehaltes der Pellets die spezifischen Inhaltsstoffe des Hopfens zu stabilisieren; bei der abschließenden Kühlung der Pellets auf Umgebungstemperatur nehmen die Pellets allerdings wieder Luftfeuchtigkeit auf, was einen Teil des vorausgegangenen Stabilisierungsprozesses zunichte macht. Auch die DE-OS 26 27 534 beschreibt den Vorteil des Hopfenextraktes als einen gegenüber anderen Aufarbeitungsmethoden auf 0 bis 10% gesenkten Wassergehalt. Allerdings bedient sich diese Trocknungsmethode des umstrittenen Verfahrens der Lösungsmittelextraktion (Methylenchlorid) mit all seinen bekannten Nachteilen. Beim üblicherweise angewendeten Verfahren des schonenden Hopfentrocknens mit dem Ziel einer optimalen Ausbeute an α-Bittersäuren werden die Hopfendolden bei 60 bis 80°C Umlufttemperatur auf eine durchschnittliche Restfeuchte von 12 bis 14% getrocknet. Die so gewonnenen α-Bittersäuren sind aufgrund ihrer natürlichen Mikrobizidwirkung einer Destruktion durch Mikroorganismen weitgehend entzogen und sollten demnach unter luftsauerstofffreien Bedingungen lagerstabil sein.

Vor allem die Extraktion der bitteren Hopfeninhaltsstoffe mittels überkritischem Kohlendioxid hat wesentlich zur lebensmittelgerechten Behandlung des Hopfens, gefolgt von erhöhten Extraktausbeuten, geführt. Die Vorteile der CO₂-Extraktion, wie die um ein Vielfaches gesteigerte Aufnahme an zu extrahierendem Stoff durch das selektive Inertgas Kohlendioxid oder die vereinfachte und rückstandsfreie Trennung von extrahiertem Stoff und Trägergas werden ausführlich in der DE-PS 14 93 190 beschrieben.

Dennoch hat sich gezeigt, daß die Humulongehalte in den Hopfenpellets wie auch in den Extrakten einer zum Teil nicht- bzw. indirekt-oxidativen, temperaturabhängigen Abnahme unterliegen.

Es werden zwar Verfahren beschrieben, die Hopfenprodukte vor allem vor Humulonverlusten schützen sollen, doch beruhen diese Methoden ausnahmslos auf dem Zusatz von Hilfsstoffen. Gemäß der DE-OS 28 33 589 werden α-Säuren durch Versetzen der Hopfenextrakte mit 1 bis 3 Gew.-% Metalloxiden wie Calcium- und/oder Magnesiumoxid vor Zersetzung geschützt, wobei dieses Hopfengemisch eine gleichzeitige Temperatur- und Druckerhöhung erfährt. Verbunden mit dieser Vorgehensweise ist das Zusetzen von kleinen Mengen niederer Alkohole oder Gemischen davon. Die DE-PS 31 39 541 lehrt ein Verfahren zum Schutz von Hopfen durch Zugabe von 0,4‰ der antioxidativ wirkenden Ascorbinsäure.

Aus den Nachteilen der zitierten Verfahren hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein schonendes Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe es möglich ist, Humulone in Hopfendolden und Hopfenprodukten wie Pulver, Pellets oder Extrakt nichtinvasiv vor Abbauprozessen zu schützen.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Hopfenmaterial nach der Trocknung einer kurzzeitigen thermischen Bestrahlung oder einer Temperaturbehandlung bei 60 bis 90°C unter Inertgas- Bedingungen unterwirft.

Überraschenderweise hat sich beim erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt, daß die kurzzeitige Nachbehandlung des in üblicher Weise vorgetrockneten Hopfenmaterials die Restfeuchte von bislang bestenfalls ca. 12% auf nunmehr nur noch 3 bis 5% sinken läßt, was zusätzlich eine deutlich bessere Qualität und Stabilität der Hopfenprodukte mit sich bringt.

Die US-PS 5 002 784 beschreibt zwar bereits ein Verfahren zur Naturstoffextraktion, das mit einer gleichzeitigen Mikrowellenbestrahlung gekoppelt ist. Die Mikrowellen dienen hierbei jedoch der verbesserten und somit gesteigerten Freisetzung von Pflanzeninhaltsstoffen aus inneren Drüsen- oder Gefäßsystemen während des Extraktionsvorganges; als Grund für das so verbesserte Extraktionsergebnis wird die damit einhergehende Temperaturerhöhung im Inneren des zu extrahierenden Materials gesehen.

Beim vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren hat sich gezeigt, daß durch die zusätzliche Behandlung im Innern der Hopfendolden ebenfalls kurzzeitig erhöhte Temperaturen auftreten. Bei den bisher angewandten Trocknungsvorgängen liegt die Temperatur im Innern der Hopfendolden bei max. 50°C; das vorliegende Verfahren erreicht in Abhängigkeit von der Behandlungsdauer und der zugrunde liegenden "Restfeuchte" bei der thermischen Bestrahlung wie Mikrowellen- oder Infrarotbehandlung Temperaturen von 40 bis 90°C, vorzugsweise 45 bis 60°C.

Sowohl die thermische Behandlung bei 60 bis 90°C mit trockenem Inertgas als auch die Bestrahlung mit Mikrowellen bzw. Infrarotlicht haben im vorliegenden Fall eine Steigerung der Lagerfähigkeit von Hopfenprodukten zur Folge, die auf einer signifikanten Stabilitätserhöhung der Humulone beruht. Dabei liegen die erfindungsgemäßen Behandlungszeiten vorzugsweise zwischen 30 Sekunden und 10 Minuten, insbesondere bei 2 bis 5 Minuten. Versuche zur Festlegung der optimalen Bestrahlungsbedingungen haben gezeigt, daß im Fall der Mikrowellenbehandlung wie auch der Bestrahlung mit Infrarotlicht Frequenzbereiche zwischen 1500 und 30 000 MHz, vorzugsweise bei 2000 bis 20 000 MHz, am geeignetsten sind. Für die thermische Behandlung mit trockenem Inertgas sollte der Feuchtigkeitsgehalt des Behandlungsstromes zwischen 1 und 3 Gew.-% liegen und 5 Gew.-% nicht überschreiten.

Die nachfolgenden Versuche sollen die Behandlungsparameter des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die sich daraus ergebende gesteigerte Stabilität der Humulone veranschaulichen.

Beispiel

Jeweils 50 g Hopfendolden der Ernte 1991 - nach herkömmlicher Methode bei einer Temperatur von 70°C auf das handelsübliche Niveau von ca. 12 Gew.-% Restfeuchte getrocknet - wurden einer zusätzlichen thermischen Behandlung unterzogen:

Beispiel 1

Behandlungsart: Mikrowelle
Frequenz f: 2 450 MHz
Behandlungsdauer: 2 Minuten
Wärmestrom Φ: Probe A 90 Watt
Probe B 360 Watt
Proben C bzw. D je 600 Watt.

Beispiel 2

Behandlungsart: trockener Stickstoffstrom
Temperatur: 70°C
Behandlungsdauer: 4 Minuten
Luftfeuchtigkeit des Behandlungsstromes: 5 Gew.-%
Probe E, F.

Anschließend wurden die so behandelten Hopfenproben sowie die nicht nachbehandelten Kontrollproben bei konstant 60°C Umlufttemperatur und unter Luftabschluß gelagert. Zu den angegebenen Lagerzeiten wurden die Humulongehalte mittels HPLC und unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalte bestimmt.

Claims

1. Verfahren zur Stabilisierung von Hopfenprodukten durch Trocknen bei erhöhter Temperatur, wobei die Umlufttemperatur 60 bis 80°C beträgt und die Restfeuchte des getrockneten Hopfenmaterials zwischen 12 und 14 Gew.-% liegt, dadurch gekennzeichnet, daß man das Hopfenmaterial nach der Trocknung einer kurzzeitigen thermischen Bestrahlung oder einer Temperaturbehandlung bei 60 bis 90°C unter Inertgasbedingungen unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungszeit 30 Sekunden bis 10 Minuten, insbesondere 2 bis 5 Minuten, beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Bestrahlung aus einer Mikrowellen- oder Infrarotbehandlung besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Bestrahlung bei Temperaturen erfolgt, die im Hopfenprodukt bei 40 bis 90°C, vorzugsweise zwischen 45 und 60°C, liegen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f bei der Mikrowellen- bzw. Infrarot-Behandlung in einem Bereich von 1500 bis 30 000 MHz, vorzugsweise bei 2000 bis 20 000 MHz, liegt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit des Inertgasstromes 5 Gew.-% nicht überschreitet und vorzugsweise zwischen 1 und 3 Gew.-% liegt.