-
Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von in der Branntwein- und
Likörfahrikation zu verwendenden Geruchs- und Geschmacksstoen aus alkoholischen
Auszügen Die Irrfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um aus alkoholischen
Auszügen, aus denen bisher durch Destillation. mit oder ohne Vakuum, die in der
Branntwein- und Likörfabrikation zur Verwendung kommenden Aroma- und Geschmacksstoffe
enthaltenden Destillate gewonnen wurden, die Aroma- und Geschmacksstoffe in schonenderer
Weise als bisher zu erhalten.
-
Die Destillation derartiger Flüssigkeiten spielt sich bekanntlich
in der Weise ab, daß zunächst die niedrig siedenden Bestandteile aus der Destillierblase
übergehen und allmählich unter Steigen des Siedepunktes die höher siedenden. Die
einzelnen Fraktionen werden nacheinander getrennt aufgefangen, und eigentlich nur
mit Hilfe der Kostprobe ist es inF)glich, festzustellen, «-elche Fraktionen für
Getränkezwecke geeignet sind. In den meisten Fällen genügt, besonders wenn es sich
um die Herstellung hochfeiner Destillate handelt, nicht eine einmalige Destillation,
sondern die einzelnen Fraktionen müssen wiederholt der Destillation unterworfen
werden. Irn allgemeinen ist selbst eine Vakuumdestill@tion als nicht sehr schonende
Behandlung für die empfindlichen Geschmacks- und Aromastoffe anzusehen, die für
den Wert feiner Gärungsdestillate eine ausschlagbebende Rolle spielen, und ein Teil
dieser Stoffe geht immer verloren bzw. geht beim Destillieren überhaupt nicht mit
in das Destillat über.
-
Es ist nun bekannt, Gase zur Übertragung von Aroma- und Geschmacksstoffen
aus Flüssigkeiten zu benutzen. So hat man besonders die bei der Gärung von Weinen
aus dem Gärgut entweichende Kohlensäure, von der es bekannt ist, daß sie Aroma-
und Geschmacksstoffe mitnimmt, in Moste o. dgl. eingeleitet, um die Riech- und Geschmacksstoffe
wieder zu gewinnen. In ähnlicher Weise ist bei der Herstellung aromatischen Branntweins
aus vergorenen Würzen verfahren worden.
-
Bekannt sind auch Verfahren geworden, bei denen z. B. die Aromastoffe
aus der aus Keim- und Darrtrommeln entweichenden Luft mit Hilfe von Flüssigkeiten
ausgewaschen werden.
-
Auch Kaffee, Tee u. dgl. hat man schon nach dem Prinzip der »Enfleurage«
behandelt, um Aromastoffe zu gewinnen.
-
Man hat auch schon trockenen gemahlenen Kaffee bzw. Tee auf etwa 95
bis 98° C erhitzt und dabei einen langsamen Strom von indifferentem Gas (Kohlensäure,
Wasserstoff o..dgl.) durch das Material geleitet. Der mit Aroma geschwängerte Gasstrom
wurde durch
eine oder mehrere Schichten von grobkörnig gemahlenem,
trockenem oder mit Alkohol angefeuchtetem Zucker geleitet, wobei sich das Aroma
dem Zucker mitteilte.
-
Nach vorliegender Erfindung werden nun die bisher der sofortigen Destillation
unterworfenen Flüssigkeiten, die im Gegensatz zu den oben angeführten Flüssigkeiten,
wie Weinen u. dgl., keine Gährungskohlensäure und damit auch kein Gas zur Abführung
von Aroma- und Geschmacksstoffen bilden, zunächst durch Einleiten von unlöslichem
Gas, wie Luft, Stickstoff u. dgl., einer Waschung unterworfen, wobei die Aroma-
und Geschmacksstoffe unterhalb des Siedepunktes ausgewaschen und in an sich bekannter
Weise aus dein Gas durch Zusammenbringen mit einer Absorptionsflüssigkeit wieder
gewonnen werden. Man erhält so Flüssigkeiten von einer Feinheit des Geschmacks und
des Aromas in einem einzigen Arbeitsgang, wie sie bisher kaum und mit geringerer
Ausbeute bei mehrfacher fraktionierter Destillation erhalten werden konnten. Das
Auswaschen läßt sich so lange fortsetzen, bis keine Geschmacks- und Aromastoffe
mehr mit dem waschenden Gas übergehen, die Flüssigkeit also erschöpft ist. Will
man den Waschvorgang nicht bis zur Erschöpfung treiben bzw. auch noch solche Geschmacks-
und Aromastoffe gewinnen, die evtl. mit dem Waschgas nicht übergehen, so kann der
Waschung die bisher übliche ein- oder mehrmalige fraktionierte Destillation folgen.
-
Im Gegensatz zu den bekannten, auf anderen Gebieten angewendeten Verfahren
ist das vorliegende Verfahren unabhängig von der Gärungskohlensäure; es findet das
Auswaschen der Flüssigkeiten mit den Gasen unterhalb des Siedepunktes statt, wobei
die Bewegung der Aroma- und Geschmacksstoffe von Flüssigkeit zu Flüssigkeit geschieht.
-
Es handelt -sich bei der vorliegenden Erfindung um den Ersatz der
fraktionierten Destillation durch eine Luftdestillation bei solchen Flüssigkeiten,
bei denen die erstere bisher nur zur Anwendung kam.
-
Der zur Waschung erforderliche Gasstrom wird zweckmäßig in feinster
Verteilung z. B. durch eine Düse aus keramischem Material oder gesintertem Glas
in die zu behandelnde 1.,' lüssigl;eit eingeleitet. Das Auswaschen der in das Gas
aufgenommenen Geschmacks- und Aromastoffe geschieht vorteilhaft in der Weise, daß
das mit :den Stoffen beladene Gas ebenfalls in feinster Verteilung durch die Waschflüssigkeit
gesaugt oder gedrückt wird. Die Waschflüssigkeit, z. B. Wasser, eine wäßrige alkoholische
Lösung oder reiner Alkohol o. dgl., nimmt so lange Geschmacks- und Aromastoffe auf,
als noch ein Konzentrationsunterschied bezüglich dieser Stoffe zwischen der waschenden
und .der Absorptionsflüssigkeit besteht.
-
Der durch die Extraktionsflüssigkeit streichende Gasstrom nimmt außer
den Geschmacks- und Aromastoffen natürlich auch Flüssigkeit, also z. B. Alkohol,
mit sich, so daß es sich bei dem Verfahren tatsächlich um eine Gasdestillation handelt.
Im extremsten Falle kann allmählich alle Flüssigkeit aus der Blase fortgeführt werden.
Man erspart mindestens zum Teil die spätere Entgeistung der Extraktionsflüssigkeit
durch Wärme.
-
Um möglichst hoch konzentrierte Flüssigkeiten zu erhalten, hat es
sich als vorteilhaft erwiesen, die Absorptionsflüssigkeit möglichst tief zu kühlen
und die Temperatur der zu waschenden Flüssigkeit so hoch zu halten, als das ohne
Schädigung der empfindlichen' Geschmacks- und Aromastoffe möglich ist. Bei alkoholischen
Absorptionsflüssigkeiten z. B. ist es möglich, diese weit unter o° C zu kühlen,
während man auf der anderen Seite zweckmäßig nicht über 2o bis 30° C geht. Wenn
man nicht genügend tief kühlen kann, ist es vorteilhaft, hinter die eigentliche
Absorptionsflasche o. dgl. noch weitere Waschgefäße zu schalten, um die aus dem
Absorptionsgefäß mitgerissenen wertvollen Stoffe aufzunehmen. Besonders zu empfehlen
ist es, die Absorption nach dem Gegenstromprinzip durchzuführen, indem auf der einen
Seite in einem Austauschapparat die hoch mit Aromastoffen gesättigte Luft und auf
der anderen Seite die reine Waschflüssigkeit eintritt, die in .dem Apparat aneinander
vorbeiströmen. Auch das Auswaschen der Extrakte kann nach diesem Verfahren durchgeführt
werden.
-
Das Arbeiten mit immer der gleichen Gasmenge im geschlossenen Kreislauf,
indem z. B. Luft fortwährend durch einen Ventilator o. dgl. umgepumpt wird, hat
große Vorteile, da dann überhaupt kein Verlust an wertvollen Stoffen eintreten kann.
Der geschlossene Kreislauf der Luft kann natürlich auch noch mit dem Gegenstromprinzip
kombiniert werden.
-
Die Wahl des Gases zum Auswaschen hängt ganz davon ab, ob die Aroma-
und Geschmacksstoffe z. B. sauerstoffempfindlich sind oder nicht. Im ersteren Falle
verbietet sich die Verwendung von Luft, und es muß z. B. Stickstoff gewählt werden.
-
Bei kleinen Apparaturen kann man das Gas bzw. die Luft z. B. mit einer
Wasserstrahlpumpe durch die zu behandelnde Flüssigkeit und auch durch die Absorptionsflüssigkeit
hindurchsaugen, während bei größeren Apparaten im allgemeinen das Arbeiten mit Druck
empfehlenswerter ist.
Die Abb. i bis 3 veranschaulichen beispielsweise
Ausführungsformen von für die Ausübung des Verfahrens geeigneten Apparaturen.
-
Abb. t ist eine laboratoriumsmäßige Apparatur oder eine solche für
kleinen Bedarf. Die Destillierblase 1 ist in bekannter Weise in einem Wasserbad
2 untergebracht, das durch die Rohrstutzen 3 mittels Dampf auf beliebiger Temperatur
gehalten «-erden kann. An dein Deckel d. sind die herkömmlichen Armaturen , wie
Thermometer, Manometer usw., angebracht. Außerdem ist durch den Deckel das bis auf
den Boden der Blase reichende Gaszuleitungsrohr 5 hindurchgeführt, das mittels Hahns
7 gegen das zweckmäßig mit einem Luftfilter versehene Rohr ti abgeschlossen «-erden
kann. Am unteren Ende des Rohres 5 ist ein Verteilerkörper 8 aus porösem Material,
z. B. aus gesintertem Glas oder keramischer Masse, vorgesehen, der eine diffuse
Verteilung des zugeführten Gases in der Blasenfüllung bewirkt. In dem Rohrflansch
9 am Blasendeckel 5 mündet das Ableitungsrohr to sowie der mit Hahn abschließbare
Einfülltrichter i i. Das Ableitungsrohr to wird zunächst durch einen Liebig- oder
ähnlichen Kühler hindurchgeführt und mündet in das Absorptionsgefäß 13, das zur
Durchleitung von Kühlwasser mit einem Mantelgefäß id. umgeben ist. Das Ableitungsrohr
to setzt sich in dem Absorptionsgefäß 13 in dem Rohr 15 bis auf den Boden fort und
trägt am Ende wieder einen porösen Verteiler 16. Aus dem Deckel des Absorptionsgefäßes
wird das erschöpfte Gas durch die Rohrleitung 17 nach dem Waschgefäß i8 durch das
Rohr 19 bis auf den Boden geführt, um evtl. mitgerissene Spuren von Absorptionsflüssigkeit
aufzunehmen. Von dein Waschgefäß führt die Rohrleitung 2o zum Saugstutzen einer
Wasserstrahlpumpe 21. Dieser Wasserstrahlpumpe wird das Wasser entweder direkt von
der Wasserleitung zugeführt oder aus wirtschaftlichen Gründen vorher mittels der
Rohrleitung 22, durch den I,iebig-Kiililer i-2, weiter durch Rohrleitung 23, durch
den Wassermantel 14 und schließlich durch das Rohr 2,4 zur Wasserstrahlpunipe geleitet.
-
- Die Arbeitsweise des Apparates ist folgende. ach Füllung der Blase
1 mit der zu waschenden Flüssigkeit, nach Füllung des Absorber, 13 mit der zu sättigenden
Flüssigkeit und der Waschflasche 18 mit Wasser wird die Wasserstrahlpumpe 2i bei
offenem Hahn 7 angestellt. Durch das Rohr(-) wird gefilterte Luft durch den Verteiler
8 in die Flüssigkeit eingesaugt und mit den Extraktstoffen beladen, gibt diese im
Absorptionsgefäß wieder ab und verläßt nach Passieren der Waschflasche die Apparatur
durch die Vakuumpumpe.
-
Fach der Luftdestillation kann die Apparatur in bekannter Weise nach
Schließen des Hahnes 7 mit oder ohne Wasserstrahlpumpe zur normalen Destillation
mit oder ohne Vakuum benutzt «erden.
-
Abb.2 veranschaulicht eine beispielsweise Ausführung einer Apparatur
für größere Leistungen, und zwar unter Benutzung des Gegenstromprinzips im Absorber
und mit geschlossenem Kreislauf des Extraktionsgases.
-
Die übliche Destillationsblase ist im vorliegenden Falle als Turm
25 ausgebildet. Durch die Rohrstutzen 26 kann der im Innern liegenden Spirale
27 Warmwasser oder Dampf zugeführt werden. Der Deckel 2,9 trägt die Einfüll- und
Ableitungsarmatur 29, die mittels Dreiwegeliahn gesteuert wird. Von hier führt die
Rohrleitung 30 zu dem Absorber .4o. Das zur Extraktion erforderliche Gas,
z. B. Luft, wird von dem Kompressor 31 in verdichteter Form geliefert. Lm Verunreinigung
der Luft .durch Schmieröl oder Kondenswasser zu verhüten, wird zweckmäßig ein kolbenloser
Membrankompressor verwendet. Dieser saugt die Luft oder das Gas, mit dem vorher
die Apparatur gefüllt «-orden ist, durch das Saugventil 32 an und drückt sie durch
das Druckventil 33 und die Rohrverbindung 34 nach dem Windkessel 35; von
hier wird sie durch das Rohr 36 nach dem Boden 37 des Destillierturmes gepreßt
und steigt in diesem nach feinster Verteilung durch den Verteiler 38 durch die zu
extrahierende Flüssigkeit hoch.
-
Die mit Geschmacks- und Aromastoffen beladene Luft wird mit Rohrleitung»
wieder einem Verteiler 41 zugeführt, der im unteren Ende einer weiten Rohrspirale
d.3 liegt. Dieser wird die Absorptionsflüssigkeit von bben her durch Rohrleitung
4.2 kontinuierlich zugeleitet und verläßt den Absorber durch Rohr 44 mit den Geschmacks-
und Aromastoffen beladen. Die von diesen Stoffen befreite Luft verläßt die Spirale
durch die Rohrleitung d.5, mündet in den Gasdom 4% und gelangt durch Rohrleitung
.47 wieder zum Saugventil 32 des Kompressors 31, von wo der Kreislauf von vorn beginnt.
Der Austausch im Absorber findet, wie ersichtlich, nach dem Gegenstromprinzip statt.
Die Imprägnierspirale 43 im Absorber .4o kann durch Hindurchleiten von Kaltwasser
oder Kühlsole durch die Rohre .48, d.9 unterkühlt werden. Die Strömungsrichtung
der einzelnen Medien ist durch Pfeile angedeutet und die Arbeitsweise des Apparates
ohne «eitere Erläuterung verständlich.
-
Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform des Absorbers, bei der immer Frischgas
verwendet
wird, bei der ferner die Absorption in zerstäubter Absorptionsflüssigkeit
erfolgt und der Absorptionsvorgang wahlweise fortlaufend von einem Vorratsgefäß
für Absorptionsflüssigkeit gespeist wird oder eine Absorberfüllung im Flüssigkeitsumlauf
wiederholt imprägniert werden kann.
-
Die Extraktion erfolgt bei vorliegender Apparatur wie in der Anordnung
nach Abb. 2. Das mit den Extraktstoffen beladene Gas gelangt durch die Rohrleitung
30 in den Absorber 50 und wird der Ejektordüse 55 zugeführt. Dem Absorber
wird die Absorptionsflüssigkeit aus dem Vorratsgefäß 51 und die Rohrleitung 52 am
Boden zugeführt, gelangt durch das Mantelrohr 54 an die Ejektordüse 55 und wird
durch die mit Extrakt- und Aromastoffen beladene Luft nach dem Dom 57 hin zerstäubt.
Dieser Raum ist durch den zentral durchbohrten kegelförmigen Zwischenboden 56 gegen
den die Absorptionsflüssigkeit enthaltenden unteren Teil des Absorbers abgegrenzt.
Oben ist der Absorber 5o mit einem hohlen, kugelförmigen Gefäß 58 verschlossen,
in dessen Hohlraum durch Rohrleitung 59 Kühlsole zugeführt wird, die zunächst den
ins Absorberinnere ausgebauchten Boden des Deckels 58 trifft und sodann durch die
Rohrleitung 6o nach der Kühlspirale 61 und dem Abführrohr 62 gelangt.
-
Die zerstäubte Absorptionsflüssigkeit prallt auf den stark unterkühlten
Absorberdeckel und sammelt sich in dem ringförmigen Raum um den kegelförmigen Zwischenboden
56. Von hier wird sie durch Rohrleitung 58 abgeleitet.
-
Statt des kontinuierlichen Durchlaufs der Absorptionsflüssigkeit kann
es unter Umständen zweckmäßig sein, ein und dieselbe Absorberfüllung durch mehrmaliges
Zerstäuben einem besonders intensiven Imprägnierungsprozeß zu unterziehen. Zu diesem
Zwecke ist bei vorliegender Apparatur die Einrichtung getroffen, daß durch Umsteuerung
der beiden Dreiwegehähne 66 und 67 eine Kurzschließung des Abflußrohres 58 mit dem
Zuflußrohr 52 durch das Verbindungsrohr 70 vorgenommen werden kann. Die beiden
Hahnküken der Dreiwegehähne 66 und 67 sind durch Steuerhebel und die Schubstange
69 miteinander verbunden, so daß nach Umlegung des Hahngriffes eine Abschaltung
des Vorratsgefäßes 51 und des Ausflußrohres 71 stattfindet.
-
Die aus dem Absorber austretende Luft gelangt durch Rohrleitung 63
in die Waschbatterie 6.1. und v erläßt diese durch das Abzugsrohr 65. Auch in diesem
Falle kann die Luft, wenn erwünscht, wieder zum Kompressor 31 zurückgeführt werden.
-
Die Arbeitsweise ergibt sich aus der vorliegenden apparativen Beschreibung.
Ebenso wie der Absorber läßt sich auch in ganz ähnlicher Weise das die zu extrahierende
Flüssigkeit enthaltende Gefäß mit Ejektord.üse ausgestalten, wodurch die Auswaschung
der Geschmacks- und Aromastoffe besonders intensiv wird.
-
Die Wirkungsweise des Verfahrens zeigt sich an folgenden Beispielen.
Beispiel I 20o g Lavendelblüten wurden mit 800 ccm 8o °/oigem Alkohol etwa
q. Stunden bei Zimmertemperatur mazeriert. Das Mazerat wurde in einen Laboratoriumsapparat
nach Abb. i gegeben und ein Luftstrom hindurchgeleitet. Schon nach etwa 'J_ Minute
hatte der mit Wasser beschickte Absorber den Duft der Lavendelblüte in reiner Form
aufgenommen, während die Waschflasche noch praktisch geruchfrei war. Beispiel II,
III Thvmiankraut und Coriander wurden in denselben Mengenverhältnissen wie in Beispiel
I der gleichen Behandlung unterworfen. Auch hier trat in dem Absorber in kurzer
Zeit in reinster Form das Aroma der Kräuter auf. Beispiel IV Zoo g zerkleinerte
Vanilleschoten wurden mit 8oo ccm 8o °[oigem Alkohol etwa .I Stunden bei Zimmertemperatur
mazeriert und das Mazerat wieder in dem Laboratoriumsapparat nach Abb. i behandelt.
Nach einigen Minuten zeigte das Absorptionsgefäß feinstes, starkes Vanillearoma.
-
Vanille gehört bekanntlich zu den Stoffen, die sich nur schwer destillieren
lassen; besonders das Aroma leidet sehr bei der Hitzedestillation, während es bei
der Kaltlüftung unverändert erhalten bleibt. Beispiel V iooo ccm Wacholderrauhbrand
wurden im Laboratoriumsapparat nach Abb. i gelüftet. Auch hier wurde im Absorber
eine Flüssigkeit mit ausgesprochen feinblumigem Wacholderaroma erhalten.
-
Es sei noch darauf hingewiesen, daß sich gewisse Aromastoffe in geringer
Ausbeute durch Durchleiten von Gas auch über die trockenen Kräuter gewinnen lassen.