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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft die Nahrungsmittel-, Kosmetik-, Arzneimittel-
und Textilindustrie und kann zur Herstellung von alkoholischen und
alkoholfreien Getränken,
Süßwaren,
Produkten aus Sauermilch, zum Färben
von Tablettenkapseln, zum Färben
von Kinderunterwäsche,
Spielzeug, usw. verwendet werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es
ist von Anthocyanfarbmitteln bekannt, dass sie aus Maulbeeren, Trauben,
schwarzen Johannisbeeren, schwarzen Eschenbeeren, Malven, Zellgewebe
von Karotten hergestellt werden (
UK-Patentanmeldung Nr.
8612587 , eingereicht 1986; RF-Patent Nr. 2057153, 1996;
Nahrungsmittelbestandteile, Primärmaterialien und
Nahrungsmittelzusatzstoffe Nr. 1, 2000). Außerdem gibt es Verfahren zur
Herstellung von Anthocyanfarbmitteln aus verschiedenen Pflanzen,
zum Beispiel roten Trauben, Kuchen von schwarzen Eschenbeeren, Malvenblütenblättern, usw.
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Derartige
Farbmittel haben die folgenden Nachteile: niedriger Gehalt an Färbemittel,
geringe Wärme- und
Photostabilität,
begrenztes Farbspektrum. Gleichzeitig werden, wie es aus dem Vorstehenden
ersichtlich ist, die Anthocyanfarbmittel aus Beeren und ihrem Kuchen
gefertigt, d.h. aus saisonalen und verderblichen Materialien, und
dadurch wird die Farbmittelherstellung zu einem mehrstufigen und
technologisch komplizierten Verfahren, das kostspielig ist. Somit
besteht der Nachteil der vorstehend erwähnten Verfahren darin, dass
die Farbmittelherstellung auf Grund eines niedrigen Pigmentgehalts
in dem Primärmaterial
ein mehrstufiges Verfahren ist, und außerdem ist das Verfahren für andere
Arten von Primärmaterialien
nicht effizient (RF-Patent Nr. 2099376 von V. M. Bolotov et al.,
1995).
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Ein
natürliches
essbares Farbmittel aus Malvenblütenblättern ist
der dem vorgeschlagenen nächstkommende
Prototyp (Internationale Anmeldung PCT/SU88/00009, Stufe C 09 B
61/00, vom 12.01.88, Internationale Veröffentlichung
WO-89/06671 vom 27.07.89). Dieses
Farbmittel ist ein Extrakt aus Anthocyan-Primärmaterial, das die folgenden
Komponenten einschließt:
Glycoside von Cyanidin, Peonidin, Delphinidin, Petunidin und/oder
Malvidin. Das dem vorgeschlagenen Verfahren nächstkommende Verfahren ist
die Farbmittelherstellung aus pflanzlichen Materialien, die die
Extraktion von Anthocyanmaterialien durch eine wässrige Lösung aus Säure und/oder Alkohol in einem
Ultraschall-Vibrationsfeld, Trennung des Extrakts und Konzentration
des Extrakts, um das fertige Produkt zu erhalten, einschließt (RF-Patent
Nr. 2077543, Stufe C 09 B 61/00, 1994). Der Nachteil dieses Farbmittels
besteht darin, dass es bei der Lagerung sowohl in reiner Form als
auch in Produkten, in denen es verwendet wird, eine geringe Stabilität aufweist,
außerdem
hat das erwähnte
Farbmittel ein begrenztes Farbspektrum, was seinen Anwendungsbereich
einschränkt.
Nachteile des vorstehenden Verfahrens umfassen die Unmöglichkeit,
ein konzentriertes Farbmittel zu erhalten, einen hohen Verbrauch
an Extraktionsmittel und eine geringe Ausbeute aus Primärmaterialien,
die Anthocyan enthalten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein natürliches rotes Anthocyanfarbmittel
zu erhalten, welches ein breites Farbspektrum, eine hohe Wärme- und
Photostabilität
und ein einfaches Herstellungsverfahren aufweist, das auf der Verwendung
von neuen Primärmaterialien
basiert, die die Herstellung des Farbmittels in jedem Volumen, unabhängig von
der Jahreszeit und irgendwelchen anderen Faktoren, ermöglicht.
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Die
Erfindung basiert auf der Aufgabe, durch Ändern und Auswählen von
bestimmten Komponentenverhältnissen
sowie durch Ändern
der Bedingungen des Extraktionsverfahrens aus pflanzlichen Primärmaterialien
ein essbares Farbmittel aus pflanzlichen Primärmaterialien herzustellen sowie
ein Verfahren zu dessen Herstellung zu entwickeln. Das Farbmittel
soll von guter Qualität
und Stabilität
sein und ein breites Farbspektrum und einen breiten Anwendungsbereich
aufweisen, einschließlich
der Herstellung von alkoholfreien Stärkungsmitteln von guter Qualität und stabiler
Farbe.
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Die
spezifizierte Aufgabe wird durch ein Anthocyanfarbmittel nach Anspruch
1 und ein Herstellungsverfahren hierfür nach Anspruch 5 gelöst.
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Aufgrund
der Tatsache, dass die Farbmittellösung neben Cyanidin und Peonidinglycosiden
Pelargonidinglycosid enthält,
hat das vorgeschlagene Farbmittel ein erweitertes Farbspektrum,
denn es ist ja bekannt, dass Cyanidin karmesinfarben, Peonidin pink
und purpurn und Pelargonidin scharlachrot ist. Die Kombination dieser
drei Anthocyane in dem vorgeschlagenen Farbmittel soll das reichhaltigste
Spektrum an roten Farben bereitstellen. Zur gleichen Zeit muss das
Verhältnis
von Pelargonidinglycosid : Peonidinglycosid : Cyanidinglycosid 1
: 1,5 : 2 sein, und es sieht die Herstellung eines Farbmittels mit
einer Reihe von wichtigen physikalischen Eigenschaften vor. Das
Farbmittel bleibt nämlich
rot, wenn der pH-Wert der Umgebung nicht mehr als 7 beträgt, es ist
wärmebeständig, photobeständig und
behält
seine Eigenschaften über
2 (zwei) Jahre, außerdem
ist seine relative optische Dichte am höchsten, wenn es Licht mit einer
Wellenlänge
von 505–515
nm ausgesetzt wird. Das Farbmittel, das mit dem folgenden Komponentenverhältnis hergestellt
wird, hat die Form einer transparenten dicken Flüssigkeit von Murrey-Farbe bzw.
dunkelroter Farbe, die in Wasser und wässrigen Lösungen von Ethylalkohol vollkommen
löslich
ist und einen Geruch des Primärmaterials
und einen sauren Geschmack aufweist. Der Prozentsatz der Trockensubstanzmasse
ist mindestens 20, der Masseanteil des Färbemittels beträgt mindestens
40 g/l. Das vorgeschlagene Farbmittel ist ein Extrakt aus pflanzlichen
Materialien, die Anthocyan enthalten. Die Vielfalt seines Farbspektrums
soll durch verschiedene Arten von Anthocyanen, ihr Volumen und ihren
Anteil bereitgestellt werden. Eine chromatographische Untersuchung
bestätigte,
dass das Farbmittel drei grundlegende Anthocyanide enthielt, nämlich Cyanidin
(karmesinfarben), Peonidin (pink und purpurn) und Pelargonidin (scharlachrot).
Organische Substanz und Mineralsalze wurden ebenfalls in der Farbmittellösung gefunden.
Das vorgeschlagene Farbmittel wurde an Labortieren auf dessen Toxizität getestet.
Die Testergebnisse beweisen, dass das Farbmittel keine toxische
Materie enthält
und den Zustand der Labortiere nicht verändert. Außerdem ist das vorgeschlagene
Farbmittel ein Extrakt aus pflanzlichen Materialien, es enthält bioaktive
Verbindungen, die aus Primärmaterial
extrahiert wurden. Die Verfügbarkeit
von bioaktiver Materie soll die Qualität des vorgeschlagenen Farbmittels
erhöhen.
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BEISPIELE FÜR DIE FARBMITTELZUSAMMENSETZUNG
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Beispiel Nr. 1
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- Primärmaterial:
pflanzliche Maispulpe, die Anthocyan enthält
-
Farbmittelzusammensetzung,
%:
| Cyanidinglycosid | 4,4 |
| Peonidinglycosid | 3,3 |
| Pelargonidinglycosid | 2,2 |
| organische
Substanz und Mineralsalze | der Rest |
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Das
hergestellte Farbmittel wurde auf seine Beständigkeit gegenüber verschiedenen
ungünstigen Faktoren
getestet, wie: saure Umgebung, Gefrieren während 30 Tagen, Kochen während 3
Stunden, Aussetzen an direktes Sonnenlicht während 3 Monaten. In diesem
Fall schwankte der pH-Wert der Farbmittellösung zwischen 2,0 bis 10,0.
Außerdem
wurde das Absorptionsspektrum des sichtbaren Spektrumteils unter
Verwendung eines Spektrophotometers untersucht. Siehe Tabelle Nr.
1 für die
Ergebnisse der durchgeführten
Tests. Wie aus den dargestellten Daten ersichtlich ist, soll das
vorgeschlagene Farbmittel die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- – es
hat eine maximale relative optische Dichte bei einer Wellenlänge von
515 nm
- – es
behält
seine natürliche
rote Farbe, wenn es einer Umgebung mit einem pH-Wert zwischen 2,0
bis 7,0 ausgesetzt ist
- – beständig gegenüber Gefrieren,
d.h. es behält
95% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 30 Tage gefroren wurde
- – es
behält
90% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Stunden gekocht wurde
- – es
behält
98% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Monate direktem Sonnenlicht ausgesetzt
wurde
- – der
Gehalt an Anthocyanen in dem Farbmittel entspricht dem folgenden
Verhältnis,
nämlich
Pelargonidinglycosid : Peonidinglycosid : Cyanidinglycosid muss
jeweils 1 : 1,5 : 2 entsprechen.
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Beispiel Nr. 2
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- Primärmaterial:
pflanzliche Maispulpe, die Anthocyan enthält.
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Farbmittelzusammensetzung,
%:
| Cyanidinglycosid | 0,1 |
| Peonidinglycosid | 0,08 |
| Pelargonidinglycosid | 0,05 |
| organische
Substanz und Mineralsalze | der Rest |
-
Das
hergestellte Farbmittel wurde auf seine Beständigkeit gegenüber verschiedenen
ungünstigen Faktoren
getestet, wie: saure Umgebung, Gefrieren während 30 Tagen, Kochen während 3
Stunden, Aussetzen an direktes Sonnenlicht während 3 Monaten. In diesem
Fall schwankte der pH-Wert der Farbmittellösung zwischen 2,0 bis 10,0.
Außerdem
wurde das Absorptionsspektrum des sichtbaren Spektrumteils unter
Verwendung eines Spektrophotometers untersucht. Siehe Tabelle Nr.
1 für die
Ergebnisse der durchgeführten
Tests. Wie aus den dargestellten Daten ersichtlich ist, soll das
vorgeschlagene Farbmittel die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- – es
hat eine maximale relative optische Dichte bei einer Wellenlänge von
512 nm
- – es
behält
seine natürliche
rote Farbe, wenn es einer Umgebung mit einem pH-Wert zwischen 2,0
bis 7,0 ausgesetzt ist
- – es
ist beständig
gegenüber
Gefrieren, d.h. es behält
80% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 30 Tage gefroren wurde
- – es
behält
80% seiner natürlichen
Farbdichte nachdem es 3 Stunden gekocht wurde
- – es
behält
80% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Monate direktem Sonnenlicht ausgesetzt
wurde
- – der
Gehalt an Anthocyanen in dem Farbmittel entspricht dem folgenden
Verhältnis,
nämlich
Pelargonidinglycosid : Peonidinglycosid : Cyanidinglycosid muss
jeweils 1 : 1,5 : 2 entsprechen.
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Beispiel Nr. 3
-
- Primärmaterial:
pflanzliche Maispulpe, die Anthocyan enthält.
-
Farbmittelzusammensetzung,
%:
| Cyanidinglycosid | 8,6 |
| Peonidinglycosid | 6,45 |
| Pelargonidinglycosid | 4,3 |
| organische
Substanz und Mineralsalze | der Rest |
-
Das
hergestellte Farbmittel wurde auf seine Beständigkeit gegenüber verschiedenen
ungünstigen Faktoren
getestet, wie: saure Umgebung, Gefrieren während 30 Tagen, Kochen während 3
Stunden, Aussetzen an direktes Sonnenlicht während 3 Monate. In diesem Fall
schwankte der pH-Wert der Farbmittellösung zwischen 2,0 bis 10,0.
Außerdem
wurde das Absorptionsspektrum des sichtbaren Spektrumteils unter
Verwendung eines Spektrophotometers untersucht. Siehe Tabelle Nr.
1 für die
Ergebnisse der durchgeführten
Tests. Wie aus den dargestellten Daten ersichtlich ist, soll das
vorgeschlagene Farbmittel die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- – es
hat eine maximale relative optische Dichte bei einer Wellenlänge von
513 nm
- – es
behält
seine natürliche
rote Farbe, wenn es einer Umgebung mit einem pH-Wert zwischen 2,0
bis 7,0 ausgesetzt ist
- – es
ist beständig
gegenüber
Gefrieren, d.h. es behält
90% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 30 Tage gefroren wurde
- – es
behält
95% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Stunden gekocht wurde
- – es
behält
100% seiner natürlichen
Farbdichte nachdem es 3 Monate direktem Sonnenlicht ausgesetzt wurde
- – der
Gehalt an Anthocyanen in dem Farbmittel entspricht dem folgenden
Verhältnis,
nämlich
Pelargonidinglycosid : Peonidinglycosid : Cyanidinglycosid muss
jeweils 1 : 1,5 : 2 entsprechen
-
Vergleichsbeispiel Nr. 4
-
- Primärmaterial:
Pflanzen, die Anthocyan enthalten – Malvenblütenblätter und Moosbeeren.
-
Das
Farbmittel wurde unter Verwendung des bekannten Verfahrens (5) hergestellt
und hatte die folgende Zusammensetzung, %:
| Cyanidinglycosid | 8,6 |
| Peonidinglycosid | 0,08 |
| Pelargonidinglycosid | 3,6 |
| organische
Substanz und Mineralsalze | der Rest |
-
Das
hergestellte Farbmittel wurde auf seine Beständigkeit gegenüber verschiedenen
ungünstigen Faktoren
getestet, wie: saure Umgebung, Gefrieren während 30 Tagen, Kochen während 3
Stunden, Aussetzen an direktes Sonnenlicht während 3 Monaten. In diesem
Fall schwankte der pH-Wert der Farbmittellösung zwischen 2,0 bis 4,0.
Außerdem
wurde das Absorptionsspektrum des sichtbaren Spektrumteils unter
Verwendung eines Spektrophotometers untersucht. Siehe Tabelle Nr.
1 für die
Ergebnisse der durchgeführten
Tests. Wie aus den dargestellten Daten ersichtlich ist, soll das
vorgeschlagene Farbmittel die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- – es
hat eine maximale relative optische Dichte bei einer Wellenlänge von
525 nm
- – es
behält
seine natürliche
rote Farbe, wenn es einer Umgebung mit einem pH-Wert zwischen 2,0
bis 4,0 ausgesetzt ist
- – es
ist beständig
gegenüber
Gefrieren, d.h. es behält
40% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 30 Tage gefroren wurde
- – es
behält
35% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Stunden gekocht wurde
- – es
behält
50% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Monate direktem Sonnenlicht ausgesetzt
wurde
- – der
Gehalt an Anthocyanen in dem Farbmittel entspricht dem folgenden
Verhältnis,
nämlich
Pelargonidinglycosid : Peonidinglycosid : Cyanidinglycosid muss
jeweils 1 : 0,002 : 2,3 entsprechen.
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Vergleichsbeispiel 5
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- Primärmaterial:
Trauben und Erdbeeren, die Anthocyan enthalten.
-
Das
Farbmittel wurde unter Verwendung des bekannten Verfahrens (5) hergestellt
und hatte die folgende Zusammensetzung, %:
| Cyanidinglycosid | 0,1 |
| Peonidinglycosid | 0,05 |
| Pelargonidinglycosid | 9,0 |
| organische
Substanz und Mineralsalze | der
Rest |
-
Das
hergestellte Farbmittel wurde auf seine Beständigkeit gegenüber verschiedenen ungünstigen Faktoren
getestet, wie: saure Umgebung, Gefrieren während 30 Tagen, Kochen während 3
Stunden, Aussetzen an direktes Sonnenlicht während 3 Monaten. In diesem
Fall schwankte der pH-Wert der Farbmittellösung zwischen 2,0 bis 5,0.
Außerdem
wurde das Absorptionsspektrum des sichtbaren Spektrumteils unter
Verwendung eines Spektrophotometers untersucht. Siehe Tabelle Nr.
1 für die
Ergebnisse der durchgeführten
Tests. Wie aus den dargestellten Daten ersichtlich ist, soll das
vorgeschlagene Farbmittel die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- – es
hat eine maximale relative optische Dichte bei einer Wellenlänge von
540 nm
- – es
behält
seine natürliche
rote Farbe, wenn es einer Umgebung mit einem pH-Wert zwischen 2,0
bis 5,0 ausgesetzt ist
- – es
ist beständig
gegenüber
Gefrieren, d.h. es behält
30% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 30 Tage gefroren wurde
- – es
behält
25% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Stunden gekocht wurde
- – es
behält
60% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Monate direktem Sonnenlicht ausgesetzt
wurde
- – der
Gehalt an Anthocyanen in dem Farbmittel entspricht dem folgenden
Verhältnis,
nämlich
Pelargonidinglycosid : Peonidinglycosid : Cyanidinglycosid muss
jeweils 1: 0,006 : 0,01 entsprechen.
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Vergleichsbeispiei Nr. 6
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- Primärmaterial:
Erdbeeren, die Anthocyan enthalten
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Das
Farbmittel wurde unter Verwendung des bekannten Verfahrens (5) hergestellt
und hatte die folgende Zusammensetzung, %:
| Cyanidinglycosid | 0,15 |
| Peonidinglycosid | 0,1 |
| Pelargonidinglycosid
organische Substanz und | 0,05 |
| Mineralsalze | der
Rest |
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Das
hergestellte Farbmittel wurde auf seine Beständigkeit gegenüber verschiedenen
ungünstigen Faktoren
getestet, wie: saure Umgebung, Gefrieren während 30 Tagen, Kochen während 3
Stunden, Aussetzen an direktes Sonnenlicht während 3 Monaten. In diesem
Fall schwankte der pH-Wert der Farbmittellösung zwischen 2,0 bis 6,0.
Außerdem
wurde das Absorptionsspektrum des sichtbaren Spektrumteils unter
Verwendung eines Spektrophotometers untersucht. Siehe Tabelle Nr.
1 für die
Ergebnisse der durchgeführten
Tests. Wie aus den dargestellten Daten ersichtlich ist, soll das
vorgeschlagene Farbmittel die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- – es
hat eine maximale relative optische Dichte bei einer Wellenlänge von
516 nm
- – es
behält
seine natürliche
rote Farbe, wenn es einer Umgebung mit einem pH-Wert zwischen 2,0
bis 6,0 ausgesetzt ist
- – es
ist beständig
gegenüber
Gefrieren, d.h. es behält
90% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 30 Tage gefroren wurde
- – es
behält
50% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Stunden gekocht wurde
- – es
behält
60% seiner natürlichen
Farbdichte, nachdem es 3 Monate direktem Sonnenlicht ausgesetzt
wurde
- – der
Gehalt an Anthocyanen in dem Farbmittel entspricht dem folgenden
Verhältnis,
nämlich
Pelargonidinglycosid : Peonidinglycosid : Cyanidinglycosid muss
1 : 2 : 3 entsprechen.
Tabelle 1 | Beispiel
Nr. | λ, nm | Beständigkeit gegenüber pH-Wert
der | Beständigkeit gegenüber Gefrieren,
% | Beständigkeit gegenüber Kochen,
% | Beständigkeit gegenüber Sonnenlicht,
% |
| 1 | 515 | 2–7 | 95 | 90 | 98 |
| 2 | 505 | 2–7 | 80 | 80 | 80 |
| 3 | 513 | 2–7 | 90 | 95 | 100 |
| 4 | 525 | 2–4 | 40 | 35 | 50 |
| 5 | 540 | 2–5 | 30 | 25 | 60 |
| 6 | 516 | 2–6 | 90 | 50 | 60 |
- λ – Länge der
Lichtwelle, wenn die relative optische Dichte der Farbmittellösung am
höchsten
ist.
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BESTE FARBMITTELZUSAMMENSETZUNG
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Die
in Tabelle 1 angegeben Ergebnisse beweisen, dass das vorgeschlagene
Farbmittel gegenüber
ungünstigen
Faktoren, wie Gefrieren, Kochen und Aussetzen an direktes Sonnenlicht,
beständig
ist. Die Beispiele Nr. 1–Nr.
3 sind die optimalsten Beispiele, da sie auf Basis des vorgeschlagenen
Verfahrens hergestellt werden, welches die Herstellung von konzentrierteren
und stabileren Farbmitteln in Form einer transparenten dicken Flüssigkeit
von Murrey-Farbe bzw. dunkelroter Farbe ergibt, die in Wasser und
in wässrigen
Lösungen von
Ethylalkohol vollkommen löslich
ist. Es hat einen schwachen speziellen Geruch, der für das Primärmaterial typisch
ist. Es hat einen sauren Geschmack, der Trockensubstanzgehalt beträgt 35% und
der Gehalt des Färbemittels
beträgt
70 g/l. Das Farbmittel behält
seine rote Farbe, wenn der pH-Wert der Umgebung 6 beträgt. Das
Farbmittel ist wärmebeständig und
photobeständig,
und derartige Eigenschaften erweitern die Möglichkeiten für dessen
Verwendung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES HERSTELLUNGSVERFAHRENS
FÜR DAS
FARBMITTEL
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In
einer anderen Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Farbmittels
bereit, das Anthocyan enthält,
das das Züchten,
Mahlen, die Extraktion von Färbemittel
in saurer wässriger
Lösung,
die in ein Ultraschall-Vibrationsfeld gegeben wird, das Filtrieren
und Konzentrieren, wenn eine vorgetrocknete pflanzliche, das Anthocyan
enthaltende Maispulpe, verwendet wird. Die Extraktion erfolgt durch
eine gemischte Lösung
aus Chlorwasserstoffsäure
und Zitronensäuren,
und das Färbemittel
wird in Vakuum konzentriert. Um ein konzentrierteres und stabileres
Farbmittel zu erhalten, kann das pflanzliche Primärmaterial
durch Infusion von gemahlenem Primärmaterial in einer Lösung aus
Extraktionsmittel während
6–8 Stunden
bei einer Temperatur von 35–40°C hergestellt
werden.
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Für eine bessere
Farbmittelqualität
und -Konzentration muss es unter ständiger Temperaturregelung bei
35–40°C extrahiert
werden. Die Extraktion erfolgt durch aufeinanderfolgendes Verarbeiten
von drei abgeteilten Mengen von pflanzlichem Primärmaterial,
wobei jede abgeteilte Menge während
30–40
Minuten bei 35–40°C verarbeitet
wird, jede abgeteilte verarbeitete Menge entfernt wird und eine
neue abgeteilte Menge von Primärprodukt
in den vorbereiteten Extrakt gegeben wird, und dann das Farbmittel
in Vakuum bei 50–60°C und mit
einem Unterdruck von 750–800
mm der Quecksilbersäule
konzentriert wird. Dadurch wird ein stabiles Farbmittel mit einer
Konzentration von 60–70
g/l und 30–35%
Trockensubstanz hergestellt.
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Das
vorgeschlagene Verfahren erhöht
die Qualität
von Anthocyanfarbmittel auf Grund einer höheren Extraktion von Anthocyanen
aus Primärmaterial
und der Verwendung von pflanzlicher Maispulpe als das Primärmaterial.
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Das
Verfahren wird wie folgt realisiert: um Anthocyan-Primärmaterial
zu erhalten, werden Maissamen im Frühling ausgesät und müssen die
folgenden elektrophoretischen Spektren von überschüssigen Proteinen haben: Rf
0,42; 0,44; 0,48; 0,54; 0,56; 0,6; 0,62; 0,66; 0,72; 0,81; 0,88;
0,9; 0,94; 0,96.
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Mais
wird unter Verwendung von Standardtechnologie bis zur völligen Reife
gezogen. Nach dem Reifen wird der Mais geerntet und es wird eine
pflanzliche Pulpe als das Primärmaterial
zur Herstellung des Farbmittels verwendet. Die pflanzliche Pulpe
von Maispflanzen wird im Schatten bei Temperaturen von 15–20°C und unter
natürlicher
Belüftung
getrocknet.
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Primärmaterial,
das auf diese Weise getrocknet wird, sollte die Anthocyane während eines
Jahres behalten, wenn es im Dunkeln aufbewahrt wird, so dass das
Primärmaterial
während
eines Jahres verarbeitet werden kann.
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Das
Primärmaterial
wird gemahlen (Teilchengröße 1–2 mm),
in einen Extraktor gegeben und mit Extraktionsmittel bedeckt: Wasser
+ HCl 10% + 0,1% Zitronensäure.
Die Mischung wird gerührt
und zur Infusion für
6–8 Stunden
stehen gelassen. Dann wird das Material auf 35–40°C erwärmt. Während des Extraktionsverfahrens
wird die Mischung unter Verwendung von bekannten Verfahren einer
Ultraschallvibration unterworfen. Die Kavitationsänderung
des Drucks auf Grund der Ultraschallbehandlung des Primärmaterials
bricht die Zellschalen und die Anthocyane kommen aus dem Cytoplasma
heraus und gelangen in die extrahierte Mischung. Als Folge der Ultraschallvibration,
der das Extraktionsmittel unterworfen wird, erhöht sich die Löslichkeit
der Anthocyane in Wasser, und ein anschließendes Vermischen schafft ein
Höchstmaß an Anthocyanextraktion. Die
Temperatur der Extraktion ist der wichtigste Bestwert zum Bewahren
von Anthocyanmolekülen
im nativen Zustand. Die erste abgeteilte Menge an Primärmaterial
wird für
30–40
Minuten verarbeitet. Dann wird der Kuchen aus dem Extraktor entfernt
und eine neue abgeteilte Menge von hergestelltem Primärmaterial
wird in den Extrakt gegeben und die Verarbeitung wird wiederholt.
Ein derartiger Vorgang wird dreimal durchgeführt und trägt dazu bei, die Kosten der
Farbmittelkonzentration zu senken. Am Ende der Verarbeitung wird
der Kuchen von dem Extrakt getrennt. Der hergestellte Extrakt wird
für 24
Stunden zum Setzen stehen gelassen. Dann wird der Überstand
zentrifugiert und filtriert. Das Farbmittel wird durch Verdampfung
in Vakuum bei 50–60°C konzentriert.
Das hergestellte Farbmittel wird in dunklen verschlossenen Gefäßen gelagert.
Das Farbmittel, das durch ein derartiges Verfahren hergestellt wird,
hat die Form einer transparenten dicken Flüssigkeit von Murrey-Farbe bzw.
dunkelroter Farbe, die in Wasser und in wässrigen Lösungen von Ethylalkohol vollständig löslich ist.
Es hat einen speziellen Geruch des Primärprodukts und schmeckt sauer.
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BEISPIELE FÜR DAS HERSTELLUNGSVERFAHREN
FÜR FARBMITTEL
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Beispiel Nr. 7
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Maispflanzen
werden unter Verwendung von Standardtechnologie gezüchtet, und
ihre pflanzliche Pulpe ist eine Quelle für Anthocyane. Nach der vollständigen Reife
wird Mais geerntet und die pflanzliche Pulpe (Stiele und Blätter) wird
als Primärmaterial
für die
Herstellung von Anthocyanfarbmittel verwendet.
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Die
pflanzliche Pulpe von Maispflanzen wird im Schatten bei Temperaturen
von 15–20°C und unter
natürlicher
Belüftung
getrocknet. Das getrocknete Material muss eine maximale Feuchtigkeit
von 7–10%
aufweisen. Das Primärmaterial
wird gemahlen (Teilchengröße 1–2 mm),
in einen Extraktor gegeben und mit Extraktionsmittel bedeckt: Wasser
+ HCl 10% + 1% Zitronensäure.
Während
des Extraktionsverfahrens wird die Mischung einer Ultraschallvibration
unterworfen. Dann wird das verarbeitete Primärmaterial von dem Extrakt getrennt
(Lösung
von Färbemittel),
der Extrakt kann sich während
24 Stunden bei t = 20–30°C setzen.
Dann wird er bei 2.000 U/Min zentrifugiert. Das Farbmittel wird
durch Verdampfung in Vakuum bei Temperaturen von 50–60°C und einem
Unterdruck von 750–800
mm der Quecksilbersäure
konzentriert.
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Beispiel Nr. 8
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Das
Verfahren wird wie in Beispiel Nr. 7 definiert durchgeführt, aber
vor der Extraktion wird das gemahlene Primärmaterial, das Anthocyan enthält, in einen
Extraktor gegeben, die Mischung wird gerührt und zur Infusion für 8 Stunden
bei Raumtemperatur gehalten. Ein derartiges Verfahren schafft eine
bessere Extraktion von Färbemittel
aus Primärmaterialien,
die Anthocyan enthalten.
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Beispiel Nr. 9
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Das
Verfahren wird wie in Beispiel Nr. 7 definiert durchgeführt, aber
vor der Extraktion wird das extrahierbare Material auf t = 40°C erwärmt, und
das Extraktionsverfahren wird bei dieser Temperatur und unter einer
strikten Temperaturregelung durchgeführt.
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Beispiel Nr. 10
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Das
Verfahren wird wie in Beispiel Nr. 7 definiert durchgeführt, aber
die Extraktion erfolgt in drei Schritten, wobei die Dauer jedes
Schrittes 30–40
min beträgt.
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Während des
ersten Schritts wird das hergestellte Primärmaterial mit Extraktionsmittel
bedeckt, 6 Stunden bei Raumtemperatur belassen, auf 40°C erwärmt, dann
während
30–40
Minuten in einem Ultraschall-Vibrationsfeld extrahiert. Wenn die
Extraktion abgeschlossen ist, wird das verarbeitete Material aus
dem Extraktor entfernt und eine neue abgeteilte Menge von gemahlenem
Material wird in den Extraktor gegeben. Die Verarbeitung wird wiederholt,
und wenn die Extraktion der zweiten abgeteilten Menge abgeschlossen
ist, wird das verarbeitete Material von dem Extrakt getrennt, und
eine neue abgeteilte Menge an Primärmaterial wird geladen. Ein
derartiges Verfahren in mehreren Schritten schafft eine Farbmittelkonzentration
in der Extraktionsphase.
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BESTE OPTIONEN DER AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Optimale
Farbmittelzusammensetzungen, wie sie in den Beispielen 1, 2, 3 beschrieben
wurden, wurden erhalten, wenn die Verfahren, wie sie in den Beispielen
7–10 spezifiziert sind,
verwendet wurden.
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Für physikalische
und chemische Parameter dieser Farbmittel siehe Tabelle Nr. 2. Die
in Tabelle Nr. 2 dargestellten Daten beweisen, dass die Verwendung
des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung von Anthocyanfarbmitteln
aus pflanzlicher Maispulpe, die Anthocyane enthält, die Herstellung eines Farbmittels
bietet, das physikalische und chemische Eigenschaften aufweist,
die den Anforderungen an essbare Farbmittel entsprechen.
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Es
ist anzumerken, dass das vorgeschlagene Verfahren die Herstellung
eines Anthocyanfarbmittels von hoher Qualität bietet, das gegenüber den
folgenden ungünstigen
Faktoren beständig
ist: saure Umgebung, Gefrieren, Kochen und Aussetzen an direktes
Sonnenlicht. Das Farbmittel wird aus pflanzlicher Maispulpe, die Anthocyane
enthält,
hergestellt, die bisher nicht zur Herstellung von natürlichen
Farbmitteln verwendet worden war.
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Tabelle 2
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Grundlegende
physikalische und chemische Parameter von Farbmitteln, die unter
Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens hergestellt wurden
| Parameter | Beispiel
7 | Beispiel
8 | Beispiel
9 | Beispiel
10 |
| 1. Physikalische Form | Transparente
dicke Flüssigkeit
von Murrey-Farbe bzw. dunkelroter Farbe | Transparente
dicke Flüssigkeit
von Murrey-Farbe bzw. dunkelroter Farbe | Transparente
dicke Flüssigkeit
von Murrey-Farbe bzw. dunkelroter Farbe | Transparente
dicke Flüssigkeit
von Murrey-Farbe bzw. dunkelroter Farbe |
| 2.
Löslichkeit
in Wasser und in wässrigen
Lösungen
von Ethylalkohol | Vollständig, Lösung ist
transparent | Vollständig, Lösung ist
transparent | Vollständig, Lösung ist
transparent | Vollständig, Lösung ist
transparent |
| 3.
Dichte, g/Dezi-meter–3 | 1,045 | 1,107 | 1,128 | 1,35 |
| 4.
Prozentsatz von Trockensubstanzmasse, % | 10 | 30,5 | 24 | 35 |
| 5.
Aktive Säure,
pH | 3,45 | 4,55 | 4,96 | 4,9 |
| 6.
Konzentration von Färbemittel,
g/l | 20 | 38 | 50 | 70 |
-
Farbmittel,
die durch das vorgeschlagene Verfahren hergestellt worden sind,
sind in den Beispielen 1, 2, 3 beschrieben und haben die Form einer
transparenten dicken Flüssigkeit
von Murrey-Farbe bzw. dunkelroter Farbe, die in Wasser und in wässrigen
Lösungen
von Ethylalkohol vollständig
gelöst
werden kann. Es hat einen schwachen speziellen Geruch, der für das Primärmaterial
typisch ist. Es hat einen sauren Geschmack, der Trockensubstanzgehalt
ist 35% und der Gehalt an Färbemittel
beträgt
70 g/l. Das Farbmittel behält
seine rote Farbe, wenn der pH-Wert der Umgebung 6 beträgt. Das
Farbmittel ist wärmebeständig und
photobeständig
und derartige Eigenschaften erweitern die Möglichkeiten für dessen
Verwendung.
-
GEWERBLICHE ANWENDUNG
-
1. Farbmittelverwendung in
der Süßwarenindustrie
-
Um
die Ausführbarkeit
der Verwendung des natürlichen
Farbmittels in der Süßwarenindustrie
zu untersuchen, wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt, um
die Möglichkeit
zu untersuchen, das Farbmittel bei der Herstellung von Zuckerkaramell,
Pomade, Lippenstift, Fruchtgelee und Creme zu verwenden. Siehe Tabelle
Nr. 3 für
die Ergebnisse dieses Experiments. Tabelle Nr. 3
| Produkt | Anteil
von rotem Farbmittel, Gramm in 1 kg des fertigen Produkts gemäß Formulierung | Gewicht
des Färbemittels,
Gramm in 1 kg des fertigen Produkts | Produktfarbe |
| Zuckerkaramell | 0,750 | 0,625 | Volles
Pink mit einer Cremenuance |
| Pomade,
Lippenstift | 0,260 | 0,250
0,375 | Weiches
Pink
Schönes
Pink |
| Fruchtgelee | 0,750 | 0,750 | Schönes Pink |
| Creme | – | 0,375–1,500 | Von
blassem Pink mit einer Cremenuance bis zu vollem Pink |
-
Die
durchgeführte
Untersuchung zeigte, dass das Farbmittel zur Herstellung von Süßwaren,
einschließlich
Karamell, Pomade, Lippenstift, Gelee, Creme, mit dem Zweck verwendet
werden kann, diesen eine schöne
Pinke Farbe zu verleihen. Die Fülle
einer derartigen Farbe hängt
von der Zusammensetzung und dem Anteil der Anthocyane in dem Farbmittel
ab. Das natürliche
Farbmittel kann zur Verwendung im großen Umfang in der Süßwarenindustrie
empfohlen werden.
-
2. Farbmittelverwendung zur
Herstellung von alkoholfreien Getränken
-
Für die Ergebnisse
der Untersuchung der Möglichkeit,
das natürliche
Farbmittel zur Herstellung von alkoholfreien Getränken zu
verwenden, siehe Tabelle Nr. 4. Tabelle Nr. 4
| Getränkename | Anteil
von rotem Farbmittel, ml in 1 Liter des fertigen Produkts | Produktfarbe |
| „Kirsche" | 25 | Murrey-
bzw. dunkelrote Farbe mit Kirschnuance |
| „Waldbeere" | 20 | Murrey- bzw. dunkelrote
Farbe mit einer Nuance von roten Heidelbeeren |
| „Himbeere" | 15 | Volles
Pink mit Himbeemuance |
-
Wie
durch die Ergebnisse des Experiments gezeigt wurde, hängt die
Farbe des alkoholfreien Getränks von
dem Volumen der zugegebenen Farbmittellösung ab. Die Fülle der
Farbe hängt von
der Zusammensetzung und dem Anteil an Anthocyanen in dem Farbmittel
ab. Die Farbe des Getränks
kann durch Verändern
der Zusammensetzung geändert
werden. Das natürliche
Farbmittel kann zur Verwendung in großem Umfang bei der Herstellung
von alkoholfreien Getränken
empfohlen werden.
-
3. Verwendung von Farbmittel
bei der Herstellung von alkoholischen Getränken
-
Es
wurde eine Untersuchung durchgeführt,
um die Möglichkeit
der Verwendung des natürlichen
Farbmittels bei der Herstellung von alkoholischen Getränken zu
untersuchen: Wodkas, Weine, Liköre.
Für die
Ergebnisse der Untersuchung der Verwendung des natürlichen
Farbmittels zur Herstellung von alkoholischen Getränken siehe
Tabelle Nr. 5. Tabelle Nr. 5
| Likörname | Anteil
von rotem Farbmittel, ml in 1 Liter des fertigen Produkts | Produktfarbe |
| „Moosbeere" | 30,5 | Murrey-
bzw. dunkelrote Farbe mit Moosbeerennuance |
| „Himbeere" | 28,4 | Volles
Pink mit Himbeerennuance |
| „Brombeere" | 21,5 | Volles
Pink mit lila Nuance |
-
Wie
durch die Ergebnisse des Experiments gezeigt wurde, hängt die
Farbe des alkoholischen Getränks
von dem Volumen der zugegebenen Farbmittellösung ab. Die Fülle der
Farbe hängt
von der Zusammensetzung und dem Anteil an Anthocyanen in dem Farbmittel
ab. Die Farbe des Getränks
kann durch Verändern
der Zusammensetzung geändert
werden. Das natürliche
Farbmittel kann zur Verwendung in großem Umfang bei der Herstellung
von alkoholischen Getränken
empfohlen werden.
-
4. Verwendung des Farbmittels
bei der Herstellung von Speiseeis
-
Es
wurde eine Untersuchung durchgeführt,
um die Möglichkeit
der Verwendung des Farbmittels bei der Herstellung von Speiseeis
zu untersuchen. Die Ergebnisse des Experiments haben gezeigt, dass
das Farbmittel zur Herstellung von zwei Arten von Speiseeis verwendet
werden kann: Brombeere und schwarze Johannisbeere. Zur Herstellung
von schwarzer Johannisbeer-Eiscreme wird das Farbmittel mit dem
Hauptbestandteil (weißes
Speiseeis ohne Füllmittel)
in einem Verhältnis
von 1 : 1 gemischt, und die Farbe ist ein warmes volles Pink. Wenn
das Farbmittel in einem Verhältnis
von 1 : 20 mit dem Hauptbestandteil gemischt wird, wird die Farbe
zu einem kühlen
lila Pink, welches für
schwarze Johannisbeer-Eiscreme typisch ist.