DE69830669T2

DE69830669T2 - Hochtemperaturextraktion von gewürzen und kräutern

Info

Publication number: DE69830669T2
Application number: DE69830669T
Authority: DE
Inventors: N. George TODD
Original assignee: Kalamazoo Holdings Inc
Current assignee: Kalamazoo Holdings Inc
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2018-12-12
Also published as: DE69830669D1; ATE298203T1; WO1999029184A1; ES2243014T3; EP1037538A4; CA2314274A1; US5985352A; EP1037538A1; US5985345A; ZA9811336B; CA2314274C; EP1037538B1

Description

Bereich der Erfindung
Extraktion der maßgeblichen Hauptbestandteile von Kräutern und Gewürzpflanzen, die Farb-, Geschmacks- und Geruchsstoffe enthalten, sowie, wenn im pflanzlichen Ausgangsgut vorkommend, Antioxidantien.
Von besonderem Interesse ist die Extraktion der maßgeblichen Hauptbestandteile von Gewürzen und Kräutern der Familie Umbelliferae, namentlich Sellerie, Liebstöckel, Dill, Karotte, Fenchel, Kreuzkümmel, Kümmel, Petersilie, Koriander, Angelika und Anis; der Familie Myrtaceae, namentlich Piment und Gewürznelke; der Gattung Myristica, namentlich Muskatblüte und Muskatnuss; der Gattung Piper, namentlich schwarzer und weißer Pfeffer; der Gattung Sesamum, namentlich Sesamsamen. Das definierende Merkmal ist, dass es sich um ein solches Gewürz- oder Kräutergut handelt, aus dem Geschmacks-, Geruchs- und Farbstoffe und/oder Antioxidantien extrahiert und dazu verwendet werden können, Speisen oder Getränke zu färben und/oder zu würzen oder auf andere Weise geschmacklich zu verbessern.
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
Getrocknete Kräuter und Gewürze werden, zumeist in ihrer gemahlenen Form, bei der Zubereitung von Speisen und Getränken verwendet, um ihnen Geschmack, Geruch, Farbe und konservierende Eigenschaften zu verleihen, die die Speise oder das Getränk schmackhafter und ansprechender machen. Die getrockneten Gewürze werden üblicherweise in gemahlener oder ungemahlener Form der Speise oder dem Getränk während der Zubereitung in einem Stadium der Zubereitung zugesetzt, so dass genügend Zeit zur Verfügung steht, damit die relevanten Hauptbestandteile in die Speise oder das Getränk extrahiert werden und auf diese Weise der Speise oder dem Getränk die gewünschte Kombination von Eigenschaften verleihen. Da Gewürze und Kräuter für ihre schwankenden Konzentrationen an Geschmacks-, Geruchs- und Farbstoffen sowie Antioxidantien berüchtigt sind, muss man üblicherweise Gewürze mit unterschiedlichen Konzentrationen der relevanten Hauptbestandteile mischen, um ein Endprodukt herzustellen, das im Hinblick auf seine relevanten Hauptbestandteile gleichbleibend ist, um auf diese Weise vorhersehbare und reproduzierbare Eigenschaften im Hinblick auf die Freisetzung von Geschmacks-, Geruchs- oder Farbstoffen oder Antioxidantien in das Nahrungs- oder Getränkesystem, in dem sie verwendet werden, zu erreichen. Dies ist ein kostspieliger und zeitaufwändiger Prozess.
Wie im Stand der Technik beschrieben, wird ein großer Teil der Geschmacks-, Geruchs- und/oder Farbstoffe oftmals nicht effektiv in die Speise oder das Getränk übertragen. Das US-Patent 2,507,084 überwindet dieses Hindernis der ungenügenden Nutzung der relevanten Hauptbestandteile, indem man zuerst die relevanten Hauptbestandteile extrahiert und anschließend das verbrauchte Gewürz aus dem Extraktionsprozess mit einem Teil des ursprünglich entfernten Extraktes überzieht, wodurch die nutzbare Menge an Geruchs- und Geschmacksstoffen ausgedehnt wird, die aus einer gegebenen Gewürzmenge gewonnen werden kann. Es wird ebenfalls beschrieben, dass in diesem Prozess der Gewürz-Extraktionsrückstand, dem Geruchs-, Geschmacks- und Farbstoffe oder Antioxidantien entzogen worden sind und der sonst Abfall wäre, einen Wertstoff darstellt. Dies ist ein kompliziertes und teures Verfahren zur bestmöglichen Ausbeutung der relevanten Hauptbestandteile.
Traditionelle Methoden zur Sterilisierung gemahlener Gewürze und Extrakte umfassen die Verwendung extrem giftiger Substanzen wie beispielsweise Ethylenoxid oder Methylbromid, nicht verzehrbarer Lösungsmittel, deren Entfernung vom Pflanzenfestgut per se schwierig ist, Bestrahlung oder Behandlung mit Dampf und Feuchtigkeit, um die Keimzahlen auf ein für die Verwendung in Speisen und Getränken geeignetes Maß zu senken. Chemische Sterilisierung, Bestrahlung und Extraktion mit nicht verzehrbaren Lösungsmitteln werden vom Verbraucher auf Grund der anerkannten Risiken durch die im Pflanzengut zurückgebliebene Spuren von Chemikalien und/oder Strahlung abgelehnt. Daher sind als Alternativen mehrere Prozesse entwickelt worden, die sich der Zufuhr von Feuchtigkeit, wie Wasser oder Wasserdampf, bei erhöhten Drücken bedienen. Typische Sterilisationsverfahren sind in den US-Patenten 4,210,678, 4,790,995 und 4,910,027 dargelegt. Alle Sterilisationsverfahren sind per se kostspielig, da sie einen getrennten Bearbeitungsschritt oder getrennte Bearbeitungsschritte zur Durchführung der Sterilisation erfordern, und es besteht außerdem die Möglichkeit der weitergehenden Zersetzung der weniger stabilen Inhaltsstoffe. Die Zugabe von Wasser oder Wasserdampf vor oder während des Erhitzungs- und Sterilisationsprozesses, wie in den US-Patenten 4,210,678 und 5,910,027 beschrieben, führt zu einem kochbedingten Aroma, das nicht dem des frischen, getrockneten Gewürzes entspricht, und führt auch zu Wasserdampfdestillation und Verlust einiger der flüchtigen Geschmacks- und Geruchsstoffe.
Herkömmliche Extraktionsverfahren für die Herstellung konzentrierter Extrakte (mehrfach konzentriert gegenüber dem Ausgangsgut) erfordern nicht nur die Verwendung verschiedener nicht verzehrbarer Lösungsmittelsysteme, sondern auch einen großen Lösungsmittelanteil in Bezug auf die relevanten Verbindungen. Viele erfordern die Verwendung von Mineralöl-Destillaten, chlorierten Lösungsmitteln oder hochentzündlichen Lösungsmitteln, die fast vollständig aus den fertigen Produkten entfernt werden müssen, um sie für den Verzehr sicher zu machen. Diese Systeme erfordern teure Destillationsanlagen, und besondere Sicherheitsmaßnahmen müssen ergriffen werden, um die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten und den Einfluss auf die Umwelt zu begrenzen. Die notwendige intensive Bearbeitung führt oftmals zur Zerstörung, Veränderung oder zum Verlust eines Teils der weniger stabilen Verbindungen, der empfindlichen Geruchs-, Geschmacks- oder Farbstoffe. Vor allem aber sind die letzten Spuren unerwünschter, nicht verzehrbarer Lösungsmittel sehr schwierig von dem konzentrierten Extrakt abzutrennen. Die festen Rückstände müssen notwendigerweise die gleichen Rückstände der nicht verzehrbaren Lösungsmittel enthalten, die sich nur mit Schwierigkeiten entfernen lassen. Solche Lösungsmittelrückstände begrenzen die mögliche Verwendung des Restfestguts für den menschlichen Verzehr und sind mögliche Umweltgifte.
Andere Konzentrationstechniken verwenden Hochdruckextraktionsanlagen, um gute Lösungseigenschaften mittels Gasen zu erlangen, zum Beispiel flüssigem oder überkritischem CO₂ (US-Patent Nr. 4,490,398). Hochdruckextraktion mit flüssigem oder überkritischem Gas erfordert teure Anlagen und hat nur begrenztes Lösungsvermögen für manche Verbindungen, was den Zusatz von Lösungsvermittlern oder von Lösungsmitteln wie Propan und Butan erfordert, deren Handhabung ebenfalls schwierig ist und die unter Gesichtspunkten des Umweltschutzes problematisch oder in einem Fertigprodukt unerwünscht sein können.
Im Anschluss an Extraktion und Lösungsmittelentzug wird der konzentrierte Extrakt oftmals mit verzehrbaren Lösungsmitteln und Emulgatoren standardisiert, um ein Konzentrat mit reproduzierbaren Konzentrationen der für den Anwender relevanten Aktiv- oder Hauptbestandteile herzustellen.
Im Bemühen, die Schwächen und Risiken zu überwinden, die mit den oben beschriebenen Prozessen einhergehen, wurde eine Extraktion unter Verwendung von verzehrbaren Lösungsmitteln, wie z. B. Pflanzenölen oder Schmalz, durchgeführt. Typische Extraktionsverfahren sind in den US-Patenten 3,732,111, 2,571,867 und 2,571,948 beschrieben. Diese Methoden erfordern ein relativ großes Lösungsmittelvolumen im Verhältnis zu den relevanten Verbindungen und führen zu einem verdünnten Extrakt, dessen Anwendungen beschränkt sind und der wenige der Vorteile der Konzentrate aufweist, die unter Verwendung flüchtiger Lösungsmittel hergestellt werden können.
Das US-Patent 4,681,769 beschreibt eine Methode zur gleichzeitigen Extraktion und Konzentration in einer Reihe mechanischer Hochdruck-Gegenstrom-Pressen unter Verwendung relativ kleiner Mengen von Pflanzenöl als Lösungsmittel als Versuch, das früheren Verfahren innewohnende Verdünnungsproblem zu überwinden. Die Nachteile dieser Methode umfassen gravierende Beschränkungen in den Temperatur- und Druckbereichen im Bemühen, inakzeptable oxidative Beeinträchtigung, Farbverlust, Ausbeuteverluste und Geschmacksveränderungen zu vermeiden. Das Endergebnis ist hierbei, dass die Kontaktzeiten auf bis zu 16–24 Stunden übermäßig verlängert werden müssen, wodurch die Verfahrenskosten erheblich steigen. Die Dauer der Extraktionszyklen für einen Pressgang gegebener Größe ist übermäßig lang, und das Verfahren erlaubt keine Kontrolle des Bräunungsgrades oder eine Sterilisierung des Extraktes oder des Restfestguts. Es ist darüber hinaus auf Temperaturen von weniger als 100°F beschränkt. Es werden maximale Drücke von bis zu ungefähr 500 psi (Konusdruck) beansprucht; dies begrenzt erheblich die Effizienz und den Durchsatz für einen Pressgang gegebener Größe, wie in der Offenbarung dieses Patentes gezeigt.
Die US-Patente 4,790,995 und 4,910,027 erfordern die Beigabe einer Beschichtung mit tierischem Protein, um das Gewürz vor dem Verlust flüchtiger Aromastoffe während des Sterilisationsverfahrens mit Wasserdampf zu schützen. Das US-Patent 4,210,678 erfordert eine Anhebung des Feuchtigkeitsgehalts des Gewürzes auf über 8 bis 14%, in einigen Fällen auf 16 bis 20%, und eine längere Lagerung des Gewürzes vor der Sterilisation zur Äquilibrierung des Feuchtigkeitsgehaltes. Dieser Zusatzschritt ist teuer und zeitaufwändig.
Vor allem existiert das ungelöste Problem, befriedigende Ausbeuten, Qualitäten und Durchsätze akzeptabler Extrakte und Gewürz- und Kräuterfestbestandteile mit einem akzeptab len Gehalt an Wirkprinzip ohne unerwünschte oxidative Beeinträchtigung und reduzierte Stabilität der relevanten Hauptverbindungen zu erhalten, und zugleich für Sterilisierung sowohl des Gewürz- oder Kräuterfestguts und des Extraktes zu sorgen.
Es ist bekannt, dass Sesamöl eine einzigartige Kombination von Antioxidantien besitzt, die γ-Tocopherol, Sesamol und seine Vorläufer und/oder Reaktionsprodukte wie Sesamolin und Sesamolinol, und Sterole mit einer Ethylidien-Seitenkette, wie δ-5-Avenasterol und Citrostadienol umfasst, siehe die EP 0477825 A2 . Daher ist es, wie in der EP 0477825 A2 beansprucht, als Stabilisator in anderen pflanzlichen Ölen verwendbar. Jedoch wird im genannten Patent offenbart, dass "kaltgepresstes" Sesamöl weniger stabil ist als mit Lösungsmitteln extrahiertes Sesamöl und daher für den beabsichtigten Verwendungszweck nicht verwendbar ist.
In der EP 0477825 A2 ist ausgeführt, dass durch "Kaltpressung" erhaltenes Sesamöl gegenüber oxidativer Schädigung nicht hinreichend stabil ist und "sich für die vorliegende Erfindung als unwirksam herausstellte; in einer typischen Situation wurde gefunden, dass es einen Rancimat-Wert von nur 3,4 Stunden besitzt", verglichen mit einem RBD-Sesamöl mit "einem Rancimat Wert von 30,7 Stunden". Dies würde die Brauchbarkeit eines nach dem Stand der Technik gepressten Öls ernsthaft beschränken, aber nicht eines solchen, das den wirtschaftlichen Vorteil besitzt, mittels des vorliegenden Verfahrens hergestellt worden zu sein, in dem keine nicht verzehrbaren Lösungsmittel verwendet werden und die zurückbleibenden festen Presskuchen erhebliche wirtschaftliche Bedeutung besitzen, da sie einen Teil der relevanten Hauptbestandteile in standardisierten Konzentrationen besitzen und nicht verfälscht worden oder mit irgendeiner Substanz ohne Nahrungsmittelqualität in Kontakt gekommen sind.
Ersichtlich lassen die zum Stand der Technik gehörenden Verfahren viel zu wünschen übrig, und es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung von Gewürz- und Kräuterprodukten, die erheblich reduzierte Keimzahlen sowohl im Extrakt als auch im Restfestgut besitzen, zur Verfügung zu stellen, ohne die Anwendung unerwünschter Chemikalien, Bestrahlung oder hoher Feuchtigkeitsgehalte, die mit unkontrollierter Bräunung und dem Verlust flüchtiger Substanzen einhergehen. Es ist weiterhin ein Ziel dieser Erfindung, ein Gewürz- oder Kräuterfestgut herzustellen, das schnell und effizient standardisierte Mengen der relevanten Hauptbestandteile in die Speise oder das Getränk, in welchem es verwendet wird, freisetzt. Es ist ebenfalls ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Gewürz- und Kräuterprodukten mit verbesserter Stabilität bereitzustellen, das die übrigen Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Zielsetzung der Erfindung
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur gleichzeitigen und schnellen Extraktion und Konzentration der relevanten Hauptbestandteile eines Gewürz- oder Kräuterpflanzenguts bei Temperaturen von mindestens 130°F, vorzugsweise 130 bis etwa 450°F, in einem Verfahren bereitzustellen, das vollständig frei von Mineralöl, chlorierten oder leicht entzündlichen Lösungsmitteln ist, keine Anlage zur Handhabung von Hochdruckgasen er fordert, kein Lösungsmittel und keine Destillation zur Lösungsmittelentfernung benötigt, und sowohl einen Extrakt als auch ein Restfestgut liefert, die jeweils erheblich reduzierte mikrobielle Aktivität aufweisen und von Verfälschungen und Verunreinigungen frei sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen festen Rückstand oder Presskuchen herzustellen, der bezüglich der relevanten Hauptbestandteile standardisiert ist, so dass er nach erneutem Mahlen einer Speise oder einem Getränk, worin er verwendet wird, schnell und wirksam Geschmacks-, Geruchs-, Farbstoffe und/oder andere relevante Hauptbestandteile verleiht; all dies soll ohne Verwendung unerwünschter nicht verzehrbarer Lösungsmittel, deren Entfernung aus dem Gewürzfestgut, das nach der Extraktion zurückbleibt bevor es bezüglich der relevanten Inhaltsstoffe standardisiert wird, per se schwierig ist, und sogar ohne das Erfordernis, überhaupt irgendein Lösungsmittel zu verwenden, erfolgen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren verfügbar zu machen, wie im Einzelnen unter der Kurzfassung der Erfindung beschrieben, bei dem das Gewürz- oder Kräuterpflanzengut Lipide, Öle, Terpene oder andere verzehrbare "Lösungsmittel" in hinreichenden Mengen enthält, um eine Extraktion der relevanten Hauptbestandteile ohne die Verwendung zusätzlicher Lösungsmittel zu erreichen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnung veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich der verschiedenen Verfahrensschritte, die an der gleichzeitigen Hochtemperaturextraktion und Konzentration des Gewürz- oder Kräuterpflanzenfestguts beteiligt sind, um den gewünschten Extrakt und das sterilisierte Restfestgut herzustellen, die beide einen verringerten Bakteriengehalt besitzen und ohne Weiteres auf die gewünschten Konzentrationen der relevanten Hauptbestandteile standardisiert werden können. Obwohl das dargestellte Verfahren drei Pressschritte umfasst, beträgt die Anzahl der erfindungsgemäßen Pressschritte mindestens einen, und zusätzliche Pressschritte sind optional, wobei die genaue Anzahl der Pressschritte so gewählt wird, dass die gewünschte relative Konzentration der Hauptbestandteile im Extrakt und dem Restfestgut erreicht wird.
Kurzfassung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Hochdruckpress- und -extraktionsverfahren zur Herstellung eines konzentrierten verzehrbaren Extrakts und eines schnell freisetzenden verzehrbaren Restfestgutes beschrieben, die jeweils einen verringerten Bakteriengehalt aufweisen und Farb-, Geschmacks- und Geruchsstoffe sowie, sofern im Ausgangsgut enthalten, Antioxidantien enthalten, aus einem Ausgangsmaterial in Form eines Festgutes einer Kräuter- oder Gewürzpflanze, die unter Umbelliferae, Myrtaceae, Myristica, Piper und Sesamum ausgewählt ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Das Kräuter- oder Gewürzpflanzenfestgut wird einem Extraktionsprozess unterworfen, der mindestens einen Pressschritt umfasst, um einen Extrakt und ein Restfestgut herzustellen; der Extrakt wird vom Pressschritt abgetrennt; fakultativ wird das Restfestgut einem weiteren Pressschritt unterzogen.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Pressschritte bei Temperaturen von mehr als 82°C (180°F) ausgeführt werden, und dass das Kräuter- oder Gewürzpflanzenfestgut im Pressschritt oder in den Pressschritten inneren Drücken von mindestens 41 mPas (6.000 Pfund pro Quadratzoll) ausgesetzt wird.
Es ist bevorzugt, wenn die Presstemperatur 232°C (450°F) nicht überschreitet, und besonders bevorzugt, wenn sie nicht über 113°C (235°F) liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beträgt der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsfestgutes weniger als 10 Gew.-%, wodurch bei diesem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt eine Verringerung der Bakterienzahl erreicht wird, während zugleich unerwünschter Verlust flüchtiger Geschmacks- und Geruchsstoffe und die Entwicklung eines kochbedingten Fehlgeschmacks und Fehlaromen, die bei höheren Feuchtigkeitsgehalten eintreten, vermieden werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das Ausgangsfestgut, das im Verfahren extrahiert wird, unter Sellerie, Kümmel, Schwarzpfeffer, Sesam, Muskat, Gewürznelke, Koriander und Petersilie ausgewählt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden feine partikuläre Feststoffe durch Filtration oder Zentrifugation aus dem Extrakt entfernt und verworfen, in einen Misch- oder Pressschritt des Verfahrens zurückgeführt oder dem fertigen Restfestgut einverleibt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung umfasst das Verfahren weiterhin die Zugabe von Wasser zum fertigen Extrakt auf einen Gehalt von 5 Gew.-% bis 200 Gew.-%, bezogen auf die Pflanzengummen und feinen partikulären Feststoffe, und eine Filtration oder Zentrifugation des hydratisierten Extrakts zur Entfernung der Gummen und Feststoffe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung umfasst das Verfahren weiterhin die Zugabe der entfernten hydratisierten Gummen und Feststoffe zum fertigen Restfestgut.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird eine stabilisierend wirkende Menge eines verzehrbaren Antioxidans oder Chelators in das Verfahren eingebracht. Das verzehrbare Antioxidans ist bevorzugt unter Lecithin, Ascorbinsäure, Citronensäure, Tocopherol, Ethoxyquin, BHA, BHT, TBHQ, Teecatechinen, Sesam und der Antioxidans-Aktivität einer Kräuterpflanze aus der Familie der Libiatae ausgewählt. Besonders bevorzugt umfasst es Ascorbinsäure in Pulverform oder die natürlich vorkommende Antioxidans-Aktivität einer Libiatae-Kräuterpflanze, die unter Rosmarin, Thymian und Salbei ausgewählt ist.
Die Erfindung umfasst weiterhin einen Extrakt eines Kräuter- oder Gewürzpflanzenfestguts, der durch die oben beschriebene Ausführungsform des Verfahrens erhältlich ist, wobei der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsguts weniger als 10% beträgt, der Extrakt eine hohe Konzentration der relevanten Hauptgeschmacks-, -geruchs- und -farbstoffe und/oder Antioxidantien und eine niedrige Keimzahl in Folge der bei der Herstellung angewandten hohen Temperaturen und Drücke und des unter 10% liegenden Wassergehalts des Ausgangsguts aufweist. Vorzugsweise enthält der Extrakt außerdem auch ein stabilisierendes verzehrbares Antioxidans, das während des Prozesses zugesetzt wird.
Weiterhin beschrieben wird ein Gewürz- oder Kräuterpflanzenrestgut, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist und auf Grund der bei der Herstellung angewandten hohen Temperaturen und Drücke eine niedrige Keimzahl aufweist und dessen Gewebe außerdem aufgeschlossen ist und so eine schnelle Freisetzung der darin enthaltenen Geschmacks-, Geruchs-, Farbstoffe und/oder Antioxidanskomponenten zu erreichen und das im Hinblick auf die relevanten Hauptgeschmacks-, -geruchs- und -farbstoffe und/oder Antioxidanskomponenten standardisiert ist.
Die vorliegende Erfindung
Allgemeines
Das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus rohen Gewürzen, die entweder gemahlen (üblicherweise so, dass sie durch ein 40-mesh-Filter, vorzugsweise ein 20-mesh-Filter gehen) oder, wenn im Restfestgut oder Presskuchen grobe Partikel erwünscht sind, ungemahlenen sind, beispielsweise Gewürzfestgut mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0,15 Gew.-% bis 16 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 12 Gew.-%, und besonders bevorzugt 1,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% (ASTA Methode 2.0).
Typische Kräuter- und Gewürzpflanzenausgangsmaterialien umfassen Umbelliferae, namentlich Sellerie, Liebstöckel, Dill, Karotte, Fenchel, Kümmel, Kreuzkümmel, Petersilie, Koriander, Angelika und Anis; Myrtaceae, namentlich Piment und Gewürznelke; aus der Gattung Myristica, namentlich Muskatblüte und Muskatnuss; aus der Gattung Piper namentlich Schwarzen und Weißen Pfeffer; aus der Gattung Sesamum namentlich Sesamsamen. Das wesentliche Merkmal ist, dass es sich um ein Kräuter- oder Gewürzpflanzengut handelt, aus dem Geschmacks-, Geruchs-, Farbstoffe und/oder ein Antioxidans extrahiert werden und dazu verwendet werden kann, Speisen und Getränke zu würzen und/oder zu färben oder auf andere Weise geschmacklich zu verbessern.
Das zerkleinerte oder unzerkleinerte Pflanzengut wird einem oder mehreren mechanischen Pressschritten unterzogen, wobei ein konzentrierter Extrakt der relevanten Hauptbestandteile erhalten und ein fertiges, verwendbares und vorzugsweise standardisiertes Restfestgut hergestellt wird.
Erfindungsgemäß enthält das Kräuter- oder Gewürzpflanzengut Lipide, Öle, Terpene oder andere verzehrbare "Lösungsmittel" in genügenden Mengen, um eine Extraktion der relevanten Hauptbestandteile ohne die Verwendung zusätzlicher Lösungsmittel zu erreichen. Das Ausgangsgewürz oder -kraut enthält somit im ursprünglichen Pflanzengut per se Pflanzenöle in genügender Menge, um die wirksame Extraktion der relevanten Hauptbestandteile einfach durch Pressen zu erreichen, so dass die Zugabe eines verzehrbaren Lösungsmittels zur Sterilisation nicht erforderlich ist; man kann das Kräuter- oder Gewürzpflanzenmaterial einfach einem oder mehreren Pressschritten unterziehen, wobei der fertige Extrakt bei jedem Schritt entfernt und nicht im Gegenstrom zurückgeführt wird. Somit werden alle Pressschritte im Wesentlichen in Abwesenheit zusätzlicher Lösungsmittel durchgeführt, obgleich es bei Zugabe eines Antioxidans in das Verfahren jedoch oftmals wünschenswert ist, zugunsten einer besseren Verteilung des Antioxidans im Pflanzenfestgut das Antioxidans unter gleichzeitigem Mischen in einem verzehrbaren Lösungsmittel zuzugeben, insbesondere unmittelbar vor einem oder mehreren Pressschritten. Wenn verwendet, beträgt die Menge des verzehrbaren Lösungsmittels nur einen kleinen Gewichtsprozentsatz bezogen auf das Ausgangspflanzengut, und seine Mitverwendung beeinträchtigt somit nicht die Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung.
Durch Veränderung von Druck, Temperatur, Zufuhr des Gewürzfestguts und der Anzahl der Misch- und Pressschritte kann die Konzentration der relevanten Hauptbestandteile sowohl im Extrakt als auch im Restfestgut gesteuert werden.
Für den Fachmann ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren variiert werden kann, um das Ergebnis zu variieren. Am vorteilhaftesten ist die Herstellung sowohl eines Extraktes mit marktfähigem Gehalt als auch eines verzehrbaren Gewürz-Restfestgutes, das ebenfalls durch einen marktfähigen Gehalt und schnelle Freisetzung der Hauptbestandteile gekennzeichnet ist.
Wenn man zum Beispiel gemahlenen Selleriesamen mit etwa 9% Feuchtigkeit, 22% extrahierbarem Inhalt und 3% flüchtigem Öl verwendet und einen extrahierbaren Inhalt von 11 Gew.-% des Ausgangsgewürzguts zurücklässt, erhält man einen Extrakt, dessen Geschmacksstärke mit der eines Hexanextraktes gleichwertig ist, sowie einen Presskuchen, dessen Geschmacksgehalt für viele Lebensmittelanwendungen ausreichend ist, ohne die unerwünschten Lösungsmittelrückstände, die typisch sind für ein mittels organischer Lösungsmittel, wie etwa Hexan, gewonnenes Restfestgut. Durch Veränderung der Anzahl der Pressschritte und der inneren Drücke der Pressschritte kann das Restfestgut in Hinblick auf die relevanten Hauptbestandteile standardisiert werden, während gleichzeitig ein Extrakt von marktfähigem Gehalt erhalten wird, wobei sowohl der Extrakt als auch das Restfestgut erheblich reduzierte mikrobiologische Aktivität aufweisen. Die hohen Drücke und Scherkräfte bei den Pressschritten schließen das Zellgewebe des Pflanzenguts auf, wodurch sie eine schnelle Freisetzung der im Restfestgut zurückgebliebenen relevanten Hauptbestandteile bewirken und die Nutzung der Geschmacks- und anderen Hauptbestandteile des Gewürzes erheblich verbessern, obwohl ihre Konzentration deutlich unter dem eines unbehandelten Gewürzes liegt.
Obwohl ein verzehrbares Lösungsmittel in der angegebenen Weise und Menge verwendet werden kann, betragen die extrahierbaren Ausbeuten im Allgemeinen mehr als 5%, und pflanzliche Öle liegen von Natur aus in genügenden Mengen vor, um eine Extraktion der relevanten Hauptbestandteile zu bewirken, und im ursprünglichen Gewürz oder Kraut liegt genügend Öl vor, um ohne Zusatz verzehrbaren Lösungsmittels eine wirtschaftliche Extraktion der relevanten Hauptbestandteile und Gewinnung des Extraktes zu erlauben.
In Folge der Anwendung von Hochdruck und Entspannung, wobei die Drücke während der Pressphasen des Verfahrens von 6.000 bis 30.000 psi reichen, und aufgrund der Reibungs hitze, die in diesen Hochdruckzonen erzeugt wird, haben sowohl das Restfestgut als auch der Extrakt beim Verlassen der Presse erstaunlicherweise eine – verglichen mit dem Ausgangsmaterial – wesentlich verringerte Keimbelastung, selbst bei Feuchtigkeitsgehalten, die erheblich unter den im Stand der Technik als notwendig bezeichneten liegen. Außerdem kann der feste Presskuchen überraschenderweise und unerwartet in vielen Fällen direkt und in gleicher Menge an Stelle des ursprünglichen Gewürzes verwendet werden, ohne dass man eine Minderung der Geruchs- und Geschmacksintensität (oder anderer relevanter Hauptbestandteile) wahrnimmt, obgleich er erheblich geringere Konzentrationen dieser Bestandteile besitzt. Vermutlich schließen die zwangsläufig hohen Drücke, Temperaturen und Scherkräfte in diesem Verfahren das Zellgewebe auf, wodurch sie die relevanten Verbindungen für die Extraktion und Dispersion aus dem Restfestgut in das Nahrungs- oder Getränkesystem wesentlich leichter zugänglich machen.
Der Extrakt aus dem ersten oder einem beliebigen nachfolgenden Pressschritt kann zentrifugiert oder filtriert werden, um einen von partikulären Feststoffen freien fertigen Extrakt zu erhalten. In einigen Fällen können die feinen partikulären Feststoffe und Gummen im Extrakt vor der Zentrifugation oder Filtration auf etwa 5% bis 200%, bezogen auf das Gewicht der Gummen und Feststoffe, hydratisiert werden, um einen kristallklaren Extrakt zu erhalten. Wird kein Wasser zur Hydratisierung der Feststoffe und Gummen verwendet, können die feinen partikulären Feststoffe aus dem Extrakt bequem mit dem Restfestgut kombiniert werden, in eine Pressstufe des Verfahrens zurückgeführt, oder alternativ aus dem Verfahren entfernt werden. Wird Wasser verwendet, um die Feststoffe und Gummen zu hydratisieren, ist es bevorzugt, dass die Feststoffe und Gummen dem Restfestgut der letzten Pressung zugesetzt oder aus dem Verfahren entfernt werden.
Bei der kleinen Menge eines verzehrbaren Lösungsmittels zur Dispersion von Antioxidantien – falls verwendet – kann es sich um ein beliebiges verzehrbares Lösungsmittel handeln, insbesondere um eines, das unter Sojaöl, Maisöl, Baumwollsamenöl, Rapsöl, Erdnussöl, Mono-, Di- oder Triglyceriden, Lecithin, verzehrbaren ätherischen Ölen, Sesamöl, verzehrbaren Alkoholen, Benzylalkohol, Propylenglykol, Glycerin, gehärteten oder teilgehärteten Fetten oder Ölen, Polyoxyethylensorbitanestern, Limonen, verzehrbaren tierischen Fetten oder Ölen, Gemischen der genannten Lösungsmittel und verzehrbaren Derivaten der genannten Lösungsmittel ausgewählt ist, wobei die wesentlichen Aspekte des Lösungsmittels, falls verwendet, darin bestehen, dass es zum Verteilen des Antioxidans dient und verzehrbar ist.
Die während des Verfahrens und insbesondere während der Pressschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens einzuhaltende Temperatur kann in weiten Grenzen variiert werden, aber im Allgemeinen wird das Verfahren bei einer Temperatur von weniger als etwa 450°F ausgeführt, bevorzugt von etwa 130°F bis 325°F, besonders bevorzugt mehr als 180°F und insbesondere von 180°F bis 235°F. Temperaturen von mehr als 130°F werden vorteilhaft eingesetzt, um akzeptable Ausbeuten und gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Durchsätze zu errei chen. Wichtig ist, dass höhere Temperaturen eingesetzt werden, um die Keimbelastung sowohl der Festphase als auch des Extraktes zu verringern.
Wenn zum Schutz des zu verarbeitenden Gewürzes ein Antioxidans oder Komplexbildner in das Verfahren eingebracht wird, entstammt dieses bevorzugt der Familie der Libiatae, etwa Rosmarin, Thymian oder Salbei, dessen antioxidative Schutzwirkung (US-P 5,209,870) bekannt ist, oder Sesam oder Teecatechine, kann aber alternativ auch ein geeigneter verzehrbarer und bevorzugt zugelassener Zusatzstoff sein, wie etwa Ethoxyquin, BHA, BHT, TBHQ, Tocopherol, Vitamin C (wie z. B. in US-5,290,481, 5,296,249 oder 5,314,686), Citronensäure, EDTA oder dergleichen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere angepasst werden an die Extraktion eines beliebigen Gewürzes oder Krautes, das Farb- und/oder Geschmacksstoffe, Schärfe, Geruchsstoffe oder Antioxidantien enthält, die diese Charakteristika auf ein Nahrungsmittel übertragen, mit welchem es kombiniert wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung veranschaulichen.
Beispiel 1 – Sellerieextraktion, Geschmacksaktivierung und Pasteurisierung
Getrockneter Selleriesamen wird in einer Hammermühle gemahlen, und das erhaltene Selleriemehl (95% gehen durch ein 40-Mesh-Sieb) wird in einem Hochdruckextraktionssystem mit einem Pressschritt verarbeitet, wobei eine Egon Keller Modell KEK-100 Schneckenpresse verwendet wird. Man fügt kein verzehrbares Lösungsmittel zu. Das Selleriesamen-Rohmaterial wird mit einer Rate von etwa 300 Pfund pro Stunde kontinuierlich eingespeist, wobei die gesamte Kontaktzeit während der Pressschritte etwa 15 bis 120 Sekunden beträgt. Der Pressschritt wird mit etwa 20.000 psi Innendruck und etwa 215 bis 235°F betrieben, wobei die Temperatur gegebenenfalls durch Wasserkühlung oder Dampfheizung über die Bohrung des Pressenschafts aufrechterhalten wird.
Der Ausgangsgehalt des Selleriemehls an extrahierbaren Bestandteilen beträgt etwa 23,7% gemäß erschöpfender Soxhlet-Extraktion mit Hexan, der Gehalt an flüchtigem Öl beträgt etwa 1,7% gemäß ASTA Methode 5.0. Die aerobe Koloniezahl des rohen Gewürzes beträgt 63.000.000 (Analyse gemäß Bacterial Analytical Manual von ADAC, 8. Aufl., 1995, und ISOGRIDS Manual, 3. Aufl., 1989), und der Feuchtigkeitsgehalt beträgt 9,7% gemäß ASTA Methode 2.0.
Die relevanten Hauptbestandteile sowohl im Extrakt als auch im Restfestgut sind Phthalide (Sedanenolide und N-Butylphthalide) und flüchtige Öle, die einen wesentlichen Teil des Geruchs und Geschmacks des Gewürzes ausmachen. Die Phthalid-Flächenmessung durch HPLC (unter Verwendung einer "Reverse Phase" C-18-Säule und eines isokratischen Lösungsmittelgemischs aus 47% Acetonitril/53% Wasser) des Soxhlet-Extraktes aus dem rohen Gewürz ergibt 131.682. Der aus dem Pressvorgang resultierende fertige Extrakt ergibt eine Phthalid-Flächenmessung von 127.248 und einen Gehalt von etwa 7,3% flüchtigen Ölen. Das erneut gemahlene Sellerie-Restfestgut hat einen durch Soxhlet extrahierbaren Anteil von 11% und einen Anteil flüchtiger Öle von etwa 0,68%. Dies belegt eindeutig, dass die Geschmacks- und Geruchsbestandteile des rohen Gewürzes durch mechanisches Pressen bei hohem Druck und hoher Temperatur ohne ein anderes Lösungsmittel als die natürlich im Gewürz vorkommenden Öle wirksam extrahiert werden können.
Die aerobe Koloniezahl des Extraktes beträgt 1.200, und 200.000 für das fertige Restgut, das die Presse verläßt. Dies beweist eindeutig, überraschenderweise und im Widerspruch zum Stand der Technik, dass die Koloniezahlen eines Gewürzes und seiner Extrakte bei solch niedrigem Feuchtigkeitsgehalt sehr wesentlich verringert werden können.
Das Geschmacksprofil des resultierenden Sellerierest-Presskuchens wurde mit einer Probe gemahlenen Selleriesamens, (hergestellt von McCormick & Co. Inc. (extrahierbarer Anteil 28,3%), verglichen. Jeweils 4 g des Ftestfestguts und des gemahlenen Selleriesamens wurden 20 min in 100 ml Ethanol in einem 100 ml-Erlenmeyerkolben, der in Wasser in einem Ultraschallbad getaucht war, extrahiert, um die Freisetzung der Hauptgeschmacksstoffe des Gewürzes in einem Nahrungsmittelsystem nachzubilden. Die filtrierten Ethanolextrakte wurden zur Geschmacksauswertung in Wasser weiter auf 1:5.000 verdünnt. Mit den Proben wurden Dreiecksvergleiche angestellt. Die Proben wurden mit dreistelligen Zufallszahlen markiert, und 12 erfahrene Testpersonen wurden aufgefordert, die Probe auszuwählen, die sich vom McCormick-Selleriesamenmehl unterschied. Sechs der 12 Testpersonen waren nicht imstande, den Sellerierest-Presskuchen bezüglich Profil und Intensität des Geschmacks von dem unbehandelten Selleriesamenmehl zu unterscheiden. An Hand statistischer Analyse (gemäß Methoden beschrieben in Sensory Evaluation Techniques, Vol. II, von Morton Meilgaard, 1987, S. 133) zeigt dies klar und unerwartet, dass es keinen wesentlichen Unterschied in Intensität und Profil des Geschmacks gibt zwischen dem handelsüblichen, unextrahierten Selleriesamenmehl und dem Presskuchen, dem mehr als die Hälfte der extrahierbaren Bestandteile bereits entzogen sind. Dies beweist, dass das hohe Scherkräfte und hohe Temperaturen verwendende Verfahren der vorliegenden Erfindung eine schnelle und erheblich wirksamere Freisetzung von Geschmacksstoffen in ein Nahrungsmittelsystem bewirkt, wodurch es wirksam und drastisch die Nutzung der Geschmackskomponenten des Gewürzes verbessert, obwohl ihre Konzentration erheblich unter denen unbehandelten Gewürzes liegen. Dies ist völlig unerwartet und überwindet durch ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren die im Stand der Technik beschriebenen Hindernisse.
Beispiel 2 – Kreuzkümmelextraktion, Geschmacksstoffaktivierung und Pasteurisierung
Kreuzkümmelsamen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 8% wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 verarbeitet. Das ursprüngliche Kreuzkümmelmehl hatte einen Anteil extrahierbarer Bestandteile von 28,5%, einen Anteil an flüchtigem Öl von 2,0% und eine aerobe Koloniezahl von 9.000.000. Der Extrakt, der die Presse verließ, wurde zentrifugiert, um die letzten Spuren fester Schwebstoffe zu entfernen, wobei die Feststoffe zurückgeführt und mit dem Presskuchen, der die Presse verließ, vereinigt wurden. Das erneut gemahlene Restfestgut hatte einen Anteil extrahierbarer Bestandteile von 11,5%, einen Anteil an flüchtigem Öl von 0,41% und eine aero be Koloniezahl von 85.000. Das Restfestgut wurde Dreieckstests unterzogen wie im Beispiel 1, mit dem Unterschied, dass das ursprüngliche Kreuzkümmelmehl als Vergleich diente. Sieben der 12 Testpersonen konnten den Kreuzkümmel-Presskuchen nicht von dem unbehandelten gemahlenen Ausgangsmaterial unterscheiden. Dies beweist deutlich, dass das hohe Scherkräfte und hohe Temperaturen verwendende Verfahren der vorliegenden Erfindung eine schnelle und erheblich wirksamere Freisetzung von Geschmacksstoffen in ein Nahrungsmittelsystem bewirkt, auf eine gleichbleibende und vorhersehbare Weise, während es gleichzeitig bei Feuchtigkeitsgehalten, die unter den im Stand der Technik erforderlichen liegen, die Keimzahlen erheblich reduziert.
Beispiel 3 – Extraktion von Schwarzem Pfeffer, Geschmacksaktivierung, Pasteurisierung und Standardisierung
Ungemahlene Schwarzpfefferschoten mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3%, einem extrahierbaren Anteil von 21%, 12% Piperin und 5% flüchtigem Öl wurden in einem zweistufigen Pressverfahren extrahiert. Die aerobe Koloniezahl betrug 68.000.000. Die Piperinkonzentrationen wurden unter Verwendung der ASTA Methode 12.1 bestimmt. Die Pressen wurden bei einem Innendruck von 30.000 psi und einer Temperatur von 250 bis 255°F betrieben, wobei die Temperatur gegebenenfalls durch Wasserkühlung oder Dampfheizung durch die Bohrung des Pressenschafts aufrechterhalten wurde. Der Extrakt jeden Pressschritts wurde aufgefangen und zentrifugiert, um die festen Schwebstoffe zu entfernen, wobei die Feststoffe in das fertige Restfestgut zurückgeführt wurden.
Der Piperingehalt des fertigen Presskuchens betrug 6,1%, der Gehalt an flüchtigem Öl betrug 3,25% und die aerobe Koloniezahl betrug 1.800.000. Der aus beiden Pressschritten kombinierte Fertigextrakt enthielt 52% Piperin, 11,6% flüchtiges Öl und hatte eine aerobe Koloniezahl von 230.
Durch Variation des Druckes in den Pressschritten zwischen 10.000 und 30.000 psi wurde der Piperingehalt des Presskuchens zwischen 10,5% und 6,0% eingestellt, was zeigt, dass der Piperingehalt des Restfestgutes auf bestimmte Konzentrationen des relevanten Hauptinhaltsstoffs eingestellt werden kann, in diesem Fall Piperin, das verantwortlich für den scharfen Geschmack des Schwarzen Pfeffers ist. Dies löst das Problem, ein Gewürzfestgut mit gleichbleibenden und vorhersagbaren Konzentrationen der relevanten Hauptinhaltsstoffe zu erlangen, ohne den komplizierten Prozess eines Extraktionsverfahrens mit nicht verzehrbaren Lösungsmitteln, Befreiung des Gewürzfestguts und -extrakts vom Lösungsmittel und Rückverteilung eines Teils des fertigen Extrakts auf das Restfestgut, wie im Stand der Technik beschrieben.
Das Restfestgut mit 6% Piperin, das erneut auf eine Größe von 20 mesh gemahlen war, wurde mit gemahlenem, nicht extrahierten handelsüblichen Schwarzpfeffer mit 6% Piperin verglichen, indem beide Proben 20 min in Ethanol extrahiert wurden unter Anwendung der Vorgehensweise aus Beispiel 1. Der Anteil des in dieses Nahrungsmittelmodellsystem aus jeder Probe extrahierten Piperins wurde an Hand der Absorption der filtrierten ethanolischen Lösung je der Probe gemessen. 85% des Piperins wurden aus dem Presskuchen extrahiert, und nur 45% wurden aus dem nicht extrahierten handelsüblichen Schwarzpfeffer extrahiert.
Dies belegt eindeutig, dass der Presskuchen die relevanten Hauptbestandteile erheblich schneller und wirksamer in ein Nahrungsmittelsystem freisetzt, wodurch die Nutzung des Gewürzes erheblich verbessert wird. Weiterhin wurden, unerwartet und im Widerspruch zum Stand der Technik, die Keimzahlen sowohl des Festguts als auch des Extrakts bei diesem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt in sehr erheblichem Maße reduziert.
Beispiel 4 – Extraktion, Zusatz von Antioxidantien und Pasteurisierung von Sesamkernen
Es ist bekannt, dass Sesamöl eine einzigartige Kombination von Antioxidantien besitzt, die γ-Tocopherol, Sesamol und seine Vorläufer und/oder Reaktionsprodukte wie Sesamolin und Sesamolinol, und Sterole mit einer Ethylidien-Seitenkette, wie δ-5-Avenasterol und Citrostadienol umfasst, siehe EP 0477825 A2 . Daher ist es, wie in EP 0477825 A2 beansprucht, als Stabilisator in anderen pflanzlichen Ölen verwendbar. Jedoch wird im genannten Patent offenbart, dass "kaltgepresstes" Sesamöl weniger stabil als mit Lösungsmitteln extrahiertes Sesamöl und daher für den beabsichtigten Verwendungszweck nicht verwendbar ist.
Geschälte ganze Sesamkerne mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 6%, einem extrahierbaren Anteil von 48% und einer aeroben Koloniezahl von 2.500.000 werden in einem zweistufigen Pressverfahren extrahiert, wobei die Pressen mit Innendrücken von etwa 6.000 bzw. 20.000 psi betrieben werden und die Temperatur des die Presse verlassenden Kuchens bei etwa 225°F gehalten wird, wobei man die in den vorigen Beispielen beschriebenen Methoden anwendete, mit dem Unterschied, dass vor dem Pressen ein Antioxidantiengemisch aus 29% Lecithin, 20% Ascorbinsäurepulver, 5% Citronensäure, 15% Tocopherol und 1% Rosmarinextrakt (gemäß Chang und Wu, US-Patent Nr. 5,077,069) über die Sesamkörner verteilt wurde, und zwar in einer Menge von 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Ausgangsgut. Vor dem Verteilen über die Sesamkörner wird das Antioxidantiengemisch in einem gleichen Volumen verzehrbarem Öl dispergiert, in diesem Fall Sesamöl aus einer vorhergehenden Extraktion. Dies unterstützt die Dispersion des Antioxidans.
Die Extrakte aus beiden Pressschritten werden vereinigt und mit einer Menge destilliertem Wasser, die etwa 75 Gew.-% des Aceton-unlöslichen Materials in dem kombinierten Extrakt entspricht, hydratisiert. Das hydratisierte Gemisch wird anschließend zentrifugiert, um die Gummen und Schwebstoffe zu entfernen, wobei die Gummen und Schwebstoffe dem Presskuchen, der den zweiten Pressschritt verläßt, hinzugefügt werden.
Am Ende des letzten Pressschritts hatte der Kuchen einen extrahierbaren Anteil von 15% und eine aerobe Koloniezahl von 15.000. Das fertige Öl war kristallklar und hatte eine aerobe Koloniezahl von 500. Dies belegt eindeutig die Wirksamkeit der Extraktion und eine sehr erhebliche Verringerung der Keimzahl bei niedriger Feuchtigkeit, im Widerspruch zum Stand der Technik.
Der Test wurde unter vollständig identischen Bedingungen wiederholt, mit der Ausnahme, dass kein Zusatz von Antioxidantien in das Verfahren eingeschlossen wurde. Das auf diese Weise erhaltene unkonservierte Sesamöl wurde, zusammen mit einer Probe eines handelsüblichen Hexan-extrahierten RBD-Sesamöls, unter Verwendung eines 679 Rancimat^TM mit Öl verglichen, das mit dem Antioxidantiengemisch hergestellt wurde. Bei diesem Prüfverfahren wird die Stabilität des jeweiligen Öls mit der Stabilität einer unbehandelten Kontrolle verglichen, die bei konstanter Temperatur gehalten wird, während Luft mit einer Rate von 18 l/min die Probe durchströmt. Die Induktionszeit wird an Hand einer scharfen Veränderung der Leitfähigkeit einer Lösung bestimmt, in welche die durch die Ölprobe geblasene Luft eingeleitet wird. Das Öl wird auf 120°C gehalten. Durch graphisches Auftragen der Leitfähigkeit über die Zeit läßt sich ein scharfer Knickpunkt erhalten, der die rapide Verschlechterung des Öls und seine Neigung zum Ranzigwerden kennzeichnet.
In diesem Beispiel hatte das unbehandelte gepresste Öl eine Induktionszeit von 3,5 h. Eine Probe des unter Verwendung des Antioxidantiengemischs gewonnenen Pressöls hatte eine Induktionszeit von 32 h. Eine Probe des Hexan-extrahierten RBD-Öls (RBD = refined, bleached and deodorized = raffiniert, gebleicht und gedämpft) hatte eine Induktionszeit von 30 h. Dies belegt klar, dass die Zugabe von Antioxidantien die Stabilität sowohl des durch das vorliegende Verfahren hergestellten Extrakts als auch des Presskuchens, verbessern kann, was zu einem Sesamöl führt, dessen Stabilität gleich oder größer ist als diejenige von RBD-Sesamöl und erheblich größer als die eines Kontrollprodukts ohne Zusatz von Antioxidantien. Dies widerspricht dem Stand des Wissens, wie in EP 0 477 825 A2 offengelegt.
Als teilweiser oder vollständiger Ersatz für das spezifische Antioxidationsgemisch können mit ähnlich erwünschten Schutzwirkungen andere geeignete Antioxidantien eingesetzt werden, z. B. Lecithin, butyliertes Hydroxyanisol (BHA), butyliertes Hydroxytoluol (BHT), tertiäres Butylhydroxychinon (TBHQ), Teecatechine, Libiatae-Antioxidantien, feinverteilte Ascorbinsäure, Tocopherol und Citronensäure, bevorzugt ein natürlich vorkommendes Antioxidans aus einer Krautpflanze der Familie der Libiatae, z. B. Rosmarin, Salbei oder Thymian, oder Ascorbinsäurepulver.
Beispiel 5 – Extraktion, Aktivierung und Pasteurisierung von Muskat
Muskat, in einer Hammermühle auf eine Siebgröße von 20 mesh gemahlen, mit 8% Feuchtigkeit, einem extrahierbaren Anteil von 55%, einem Gehalt an flüchtigen Ölen von 8% und einer aeroben Koloniezahl von 99.000.000 wurde in einem zweistufigen Pressverfahren unter Verwendung der in Beispiel 4 dargestellten Vorgehensweise extrahiert. Die Extrakte beider Pressschritte wurden vereinigt, und die feinen partikulären Feststoffe wurden durch Zentrifugation entfernt. Die feinkörnigen Feststoffe wurden dem Presskuchen nach Verlassen des zweiten Pressschrittes zugeführt. Der fertige Extrakt hatte eine aerobe Koloniezahl von 1.500, wodurch abermals bewiesen wurde, dass in Widerspruch zum Stand der Technik bei diesen niedrigen Feuchtigkeitsgehalten eine erhebliche Reduktion der Keimzahl erreicht werden kann.
Das fertige Restfestgut hatte einen extrahierbaren Anteil von 20%, einen Anteil flüchtiger Öle von 2% und eine aerobe Koloniezahl von 15.000, wodurch eindeutig gezeigt wurde, dass im Widerspruch zum Stand der Technik die Keimzahl bei solch niedrigen Feuchtigkeitsraten reduziert werden kann.
Ein Dreieckstest wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, wobei der Presskuchen mit gemahlenem Muskat von Einzelhandelsqualität, einem extrahierbaren Anteil von 35% und einem Gehalt flüchtiger Öle von 6% verglichen wurden. Sieben von 12 geschulten Testpersonen konnten die festen Pressrückstände nicht an Hand der Geschmacksintensität von dem käuflichen gemahlenen Muskat unterscheiden, obwohl der verkäufliche Muskat erheblich mehr extrahierbare Bestandteile und flüchtiges Öl enthielt. Dies beweist, dass das erfindungsgemäße Pressverfahren unter Verwendung hoher Scherkräfte und hoher Temperaturen die Eigenschaften der Geschmacksstofffreisetzung des Gewürzes wesentlich verbessert, und dass auf diese Weise eine erheblich bessere Nutzung der Hauptgeschmackstoffe erreicht werden kann.
Beispiel 6 – Extraktion, Aktivierung, Standardisierung und Pasteurisierung von Gewürznelken
Gewürznelken, gemahlen auf eine Siebweite von 20 mesh, mit einem Wassergehalt von 9%, einem extrahierbaren Anteil von 22%, einem Anteil flüchtigem Öl von 18% und einer aeroben Koloniezahl von 95.000.000 werden in einem einstufigen Pressverfahren unter Verwendung der Vorgehensweise aus Beispiel 1 extrahiert.
Die feinen partikulären Feststoffe werden durch Zentrifugation aus dem Extrakt entfernt. Die feinen partikulären Feststoffe wurden dem Kuchen, der die Presse verließ, hinzugefügt. Der fertige Extrakt hatte eine aerobe Koloniezahl von 1.000, wodurch abermals belegt wurde, dass im Widerspruch zum Stand der Technik bei diesen niedrigen Feuchtigkeitsgehalten eine erhebliche Verringerung der Bakterienzahl erreicht werden kann.
Die fertigen Presskuchen haben einen extrahierbaren Anteil von 12%, einen Anteil flüchtiger Öle von 12% und eine aerobe Koloniezahl von 15.000, wodurch klar belegt wird, dass im Widerspruch zum Stand der Technik bei diesen niedrigen Feuchtigkeitsgehalten die Bakterienzahl reduziert werden kann.
Ein wie in Beispiel 1 beschriebener Dreieckstest wurde durchgeführt, und das Restpressgut wurde mit nicht extrahierten gemahlenen Gewürznelken mit einem extrahierbaren Anteil von 17% und einem Anteil an flüchtigem Öl von 12% verglichen. Sechs von 12 geschulten Probanden waren nicht imstande, die festen Pressrückstände von den nicht extrahierten gemahlenen Gewürznelken zu unterscheiden, obwohl die nicht extrahierten Gewürznelken erheblich mehr extrahierbare Anteile enthalten. Dies demonstriert eindeutig, dass das erfindungsgemäße Pressverfahren unter Verwendung hoher Scherkräfte und hoher Temperaturen die Eigenschaften der Geschmacksstofffreisetzung des Gewürzes verbessert und hierdurch eine erheblich höhere Nutzung der Hauptgeschmacksstoffe erreicht werden kann.
Beispiel 7 – Extraktion, Aktivierung, Standardisierung und Pasteurisierung von Petersilie
Petersiliensamen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 8% wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben verarbeitet, wobei jedoch der Pressschritt mit 10.000 psi erfolgt. Die gemahlene Ausgangspetersilie hat einen extrahierbaren Anteil von 22,5%, einen Anteil flüchtiger Öle von 2,2% und eine aerobe Koloniezahl von 25.000.000. Der die Presse verlassende Extrakt wird zentrifugiert, um die letzten Spuren fester Schwebstoffe zu entfernen, wobei die Feststoffe zurückgewonnen und dem Restfestgut, das die Presse verläßt, zugefügt werden. Das neu gemahlene Restfestgut hat einen extrahierbaren Anteil von 14%, einen Anteil an flüchtigem Öl von 1,2% und eine aerobe Koloniezahl von 500.000. Der Extrakt hat eine aerobe Koloniezahl von 1.500. Das Restfestgut wurde auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, einem Dreieckstest unterzogen, mit der Ausnahme, dass der gemahlene Ausgangspetersiliensamen als Vergleich diente. Sechs von 12 Probanden konnten den Petersilien-Presskuchen nicht vom unbehandelten gemahlenen Ausgangsgut unterscheiden. Dies belegt eindeutig, dass das Verfahren unter Verwendung hoher Scherkräfte und hoher Temperaturen eine schnelle und erheblich wirksamere Freisetzung von Geschmacksstoffen aus einem Kraut in ein Nahrungsmittelsystem auf gleichmäßige und vorhersagbare Weise bewirkt, während gleichzeitig bei einem Feuchtigkeitsgrad unterhalb dem im Stand der Technik für nötig gehaltenen die Bakterienzahl reduziert wird.
Beispiel 8 – Extraktion, Aktivierung, Standardisierung und Pasteurisierung von Koriander
Koriandersamen, gemahlen auf eine Siebgröße von 20 mesh, mit 7% Feuchtigkeit, einem extrahierbaren Anteil von 19%, einem Anteil an flüchtigem Öl von 6% und einer aeroben Koloniezahl von 16.000.000 wurde in einem einstufigen Pressverfahren extrahiert, wobei die Vorgehensweise wie in Beispiel 1 war.
Das fertige Presskuchen hatte einen extrahierbaren Anteil von 10%, einen Gehalt an flüchtigem Öl von 3% und eine aerobe Koloniezahl von 45.000. Nach Zentrifugation zur Entfernung feiner partikulärer Feststoffe hatte der fertige Extrakt eine aerobe Koloniezahl von 1.000. Dies beweist wiederum eindeutig, dass bakterielle Koloniezahlen bei einem Feuchtigkeitsgehalt unter dem im Stand der Technik beschriebenen sehr erheblich reduziert werden können.
Durch Veränderung des Druckes im Pressschritt zwischen 6.000 und 30.000 psi wurde der extrahierbare Anteil im fertigen Presskuchen von 12% bis hinab zu 5% variiert, was beweist, dass der Gehalt des Presskuchens ohne Weiteres auf gleichförmige Konzentrationen eingestellt werden kann, obwohl die Konzentrationen im nicht extrahierten Ausgangsgut erheblich schwanken können, wodurch ein Gewürz mit gleichbleibender Geschmacksintensität der eines nicht extrahierten gemahlenen Gewürzes vergleichbar ist, für den Endverbraucher zur Verfügung steht. Dies erlaubt es dem Nahrungsmittelhersteller oder Endverbraucher, ein vorhersagbares Maß der Geschmacksstofffreisetzung in einem Speise- oder Getränkesystem zu erreichen, was das bislang von Gewürzen im Allgemeinen gestellte Problem überwindet, bei denen die Konzentrationen der relevanten Hauptinhaltsstoffe mit den Wetterbedingungen des jeweiligen Erntejahres, Quelle, Herkunft, Lagerungsbedingungen und Lagerungsdauer beträchtlich schwanken.
Es ist hieraus ersichtlich, dass ein verbessertes Verfahren zur Extraktion und Sterilisation von Kräuter- und Gewürzpflanzenfeststoffen bereitgestellt wurde, durch welches verbesserte Ausbeuten sowohl des Extraktes als auch des Restfestguts erhalten werden, durch welches sowohl der Extrakt als auch das Restfestgut verbesserte Farbstabilität und Freiheit von bakterieller Verunreinigung in Folge der verwendeten höheren Temperaturen besitzen, durch welches ein Extrakt in der Form einer klaren Lösung durch die Entfernung von Gummen und partikulären Feststoffen in Gestalt ihrer unlöslichen Hydrate erhalten werden kann, durch welches noch höhere Farbstabilität durch den Zusatz von verzehrbaren Antioxidantien erreicht werden kann, ohne die erwarteten Nachteile durch die Anwendung höherer Temperaturen und eines niedrigeren Wassergehalts, die im Stand der Technik klar beschrieben sind, und durch welches alle erfindungsgemäß gestellten Aufgaben gelöst werden.

Claims

Hochdruckpress- und -extraktionsverfahren zur Herstellung eines konzentrierten verzehrbaren Extrakts und eines schnell freisetzenden verzehrbaren Restfestgutes, die jeweils einen verringerten Bakteriengehalt aufweisen und Pigment, Geschmacksstoffe, Aroma und, falls im Ausgangsmaterial enthalten, Antioxidans enthalten, aus einem Ausgangsmaterial in Form eines Festguts einer Kräuter- oder Gewürzpflanze, die unter Umbelliferae, Myrtaceae, Myristica, Piper und Sesamum ausgewählt ist, wobei man das Kräuter- oder Gewürzpflanzenfestgut einem Extraktionsverfahren unterzieht, das wenigstens einen Pressschritt umfasst, um einen Extrakt und ein Restfestgut herzustellen; den Extrakt aus dem Pressschritt abtrennt; das Restfestgut aus dem Pressschritt abtrennt; und das Restfestgut gegebenenfalls einem weiteren Pressschritt unterzieht; dadurch gekennzeichnet, dass alle Pressschritte bei einer Temperatur von mehr als 82°C (180°F) durchgeführt werden und das Kräuter- oder Gewürzpflanzenfestgut bei dem (den) Pressschritten) einem inneren Druck von wenigstens 41 MPa (6000 lb/sqin) ausgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur beim Pressen 232°C (450°F) nicht übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Temperatur beim Pressen 113°C (235°F) nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterialfestguts weniger als 10 Gew.-% beträgt, wobei durch diesen geringen Feuchtigkeitsgehalt eine Verringerung der Bakterienzahl herbeigeführt wird, während ein unerwünschter Verlust flüchtiger Geschmacksstoffe und Aromabestandteile sowie die Entwicklung eines kochbedingten Fehlgeschmacks und Fehlaromen, die bei höheren Feuchtigkeitsgehalten auftreten, vermieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in dem Verfahren extrahierte Ausgangsmaterialfestgut unter Sellerie, Cumin, schwarzem Pfeffer, Sesam, Muskatblüte, Gewürznelke, Koriander und Petersilie ausgewählt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man feine, partikuläre Feststoffe aus dem Extrakt abfiltriert oder abzentrifugiert und verwirft, in einen Misch- oder Pressschritt des Verfahrens zurückführt oder in das fertige Restfestgut aufnimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man außerdem den fertigen Extrakt unter Zugabe von Wasser auf einen Gehalt von 5 bis 200 Gew.-%, bezogen auf die darin enthaltenen Pflanzengummis und feinen partikulären Feststoffe, hydratisiert und den hydratisierten Extrakt zur Entfernung der Gummis und Feststoffe filtriert oder zentrifugiert.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem man außerdem die entfernten hydratisierten Gummis und Feststoffe zu dem fertigen Restfestgut gibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man eine wirksame, stabilisierende Menge eines verzehrbaren Antioxidans oder Komplexbildners in das Verfahren einbringt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das verzehrbare Antioxidans unter Lecithin, Ascorbinsäure, Citronensäure, Tocopherol, Ethoxyquin, BHA, BHT, TBHQ, Tee-Catechinen, Sesam und der Antioxidans-Aktivität einer Kräuterpflanze aus der Familie der Labiatae ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das verzehrbare Antioxidans pulverförmige Ascorbinsäure oder die natürlich vorkommende Antioxidans-Aktivität einer Kräuterpflanze der Labiatae, die unter Rosmarin, Thymian und Salbei ausgewählt ist, umfasst.
Extrakt eines Kräuter- oder Gewürzpflanzenfestgutes, der durch das Verfahren gemäß Anspruch 4 erhältlich ist und einen hohen Gehalt an wertbestimmenden Komponenten in Form der wesentlichen Geschmacksstoffe, Aromen, Farbbestandteile und/oder Antioxidantien und aufgrund der bei seiner Herstellung verwendeten hohen Temperatur und Drucks eine geringe Bakterienzahl und weniger als 10% Wassergehalt, bezogen auf das Ausgangsmaterial in Form des Kräuter- oder Gewürzfestguts, aufweist.
Extrakt nach Anspruch 12, der zusätzlich ein stabilitätsverbesserndes, verzehrbares Antioxidans enthält und nach dem Verfahren gemäß Anspruch 9 erhältlich ist.
Gewürz- oder Kräuterpflanzenrestfestgut, das durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 erhältlich ist und aufgrund der bei seiner Herstellung verwendeten hohen Temperatur und Drucks eine geringe Bakterienzahl aufweist, wobei der Restfeststoff weiterhin ein aufgeschlossenes Gewebe aufweist, das eine schnelle Freisetzung einer oder mehrerer darin enthaltener Geschmacksstoff-, Aroma-, Farb- und/oder Antioxidanskomponenten herbeiführt und hinsichtlich des (der) wertbestimmenden Komponenten in Form der wesentlichen Geschmacksstoffe, Aromen, Farbbestandteile und/oder Antioxidantien standardisiert ist.