CH647654A5 - Verfahren zur herstellung von aromakonzentraten aus pflanzlichen und/oder tierischen stoffen. - Google Patents
Verfahren zur herstellung von aromakonzentraten aus pflanzlichen und/oder tierischen stoffen. Download PDFInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aromareichen Extrakten aus pflanzlichen und/oder tierischen Stoffen. Die aromareichen Extrakte verbleiben in einem essbaren, lipophilen Extraktionsmittel, und die erhaltenen Produkte können als Halbfabrikate weiterverarbeitet oder als Fertigfabrikate verzehrt werden.
Es ist bekannt, dass Aromen aus pflanzlichen und tierischen Stoffen durch Destillation der darin vorhandenen aromareichen Bestandteile gewonnen werden, siehe z. B. Fena-roli's Handbook of Flavor Ingrédients (The Chemical Rubber Co., Cleveland 1970). Dazu wird normalerweise durch Pressen des Stoffes der darin enthaltene Saft gewonnen. Um die im Saft gelösten Aromen abzudestillieren, verdampft man den Saft in meist im Unterdruck arbeitenden Verdampfern. Die dabei entstehenden Brüden werden dann einer Aromarückgewinnung mittels Destillierapparaturen zugeführt. Da die Aromakomponenten nur in geringer Konzentration in diesen Brüden enthalten sind, ist es notwendig, entweder mit sehr grossen Rücklaufverhältnissen oder mit sehr grossen Bodenzahlen zu arbeiten. Ersteres bewirkt hohe Kosten durch geringe Leistung des Verfahrens, letzteres bedingt höhere Investitionskosten. Nachteile dieses Verfahrens sind die schlechte Extraktion der im Stoff enthaltenen Aromakomponenten bei der Saftgewinnung, negative Veränderung empfindlicher Aromakomponenten während der Saft-gewinnung, schlechte Aromaausbeute bei der Verdampfung des Saftes, Schädigung der Aromen durch die starke thermische Belastung während der Destillation. Weiterhin ist es bekannt, dass hochkonzentrierte Aromen, wie sie als Kopfprodukt bei der Destillation anfallen, sehr reaktiv sind und damit sehr leicht zerfallen.
Alle genannten Nachteile können zwar mit Hilfe zusätzlicher verfahrenstechnischer Schritte weitgehend behoben werden, doch wird das Verfahren dadurch wesentlich komplizierter und teurer.
Als weitere Nachteile kommen die physikalisch-chemi-schen Eigenschaften von Aromen in Betracht, wie Azeotrop-Bildung und ähnlicher Verlauf der Siedekurven von Wasser und Aromabestandteilen. Diese Eigenschaften machen es notwendig, den Brüden für die Destillation weitere Stoffe hinzuzufügen (siehe z.B. DE-AS 2 327 477 und US-PS 3 819 737). Solche Stoffe sind oftmals gesundheitlich nicht unbedenklich, und da eine vollständige Trennung dieser zugesetzten Stoffe vom Aroma nicht möglich ist, werden damit gewonnene Aromen von manchen Spezialisten recht skeptisch betrachtet. Einige Länder erlauben ihren Einsatz in Nahrungsmitteln überhaupt nicht.
Weiterhin ist bekannt, dass man Aromen auch durch direkte Extraktion aus vorzerkleinerten Rohmaterialien oder, wie im ersten Verfahren, aus den kondensierten Brüden vom Verdampfer gewinnen kann (Siehe AT-PS 276 041 und DE-OS 2 429 509). Zu diesem Zweck werden dem zu behandelnden Produkt Lösungsmittel zugesetzt, deren absolutes Lösungsvermögen für die zu extrahierenden Aromen sehr viel höher ist als das des Wassers. Meist haben diese Lösungsmittel mit Wasser eine Mischungslücke, die man nützt, um nach erfolgter Extraktion die aromaarme Wasserphase und die aromareiche Lösungsmittelphase voneinander zu trennen. Da die dazu benutzten Lösungsmittel meist ebenfalls gesundheitlich nicht unbedenklich sind, wird die Lösungsmittelphase im allgemeinen durch Destillation in reines Aromagemisch und reines Lösungsmittel getrennt. Auch diese Trennung führt zu nicht absolut lösungsmittelfreien Aromen, deshalb gelten hier die gleichen Bedenken wie bei der reinen destillativen Gewinnung von Aromen.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Nachteile der bisherigen Verfahren auf einfache Weise zu lösen und ein nur aus physiologisch unbedenklichen Komponenten bestehendes Aromakonzentrat zu schaffen, das als Halbfabrikat in der Lebensmittelindustrie verwendet wie auch als Fertigfabrikat für den Konsumenten in den Handel gebracht werden kann.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Aroinakonzentraten aus pflanzlichen und/oder tierischen Stoffen durch Extraktion mit Fetten oder fettähnlichen Lösungsmitteln in Gegenwart von Wasser ist dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsgut mit dem Extraktionsmittel in einem geschlossenen Druckbehälter einer Temperaturbehandlung unterzogen wird mit der Massnahme, dass die Wassermenge so bemessen wird, dass die Wasseraktivität einem aw-Wert von mindestens 0,5 entspricht.
Die genaue Innehaltung der Wasseraktivität (aw-Wert) ist von sehr grosser Bedeutung.
Das zu behandelnde tierische oder pflanzliche Extraktionsgut wird in einen Druckbehälter, z. B. einen Autoklaven, zusammen mit einem, Wasser im allgemeinen nur wenig aufnehmenden Extraktionsmittel, eingefüllt. Als Extraktionsmittel eignen sich z. B. physiologisch unbedenkliche Öle und Fette jeder Art, wie essbare Fettsäureglyceride, genussfähige Paraffine, usw.
Das Gewichtsverhältnis von Extraktionsmittel zu tierischem oder pflanzlichem Extraktionsgut beträgt im allgemeinen je nach erwünschter Aromakonzentration 1:2 bis 30:1, bezogen auf den Trockensubstanzgehalt des Rohstoffes. Zur Extraktion von Huhn beträgt dieses Gewichtsverhältnis z. B. 1:2 bis 4:1. Für an sich stark aromatisches Extraktionsgut, wie Kräuter und Gewürze, kann dieses Verhältnis 10:1 bis 100:1 betragen.
Als Extraktionsgut eignen sich vor allem folgende Stoffe:
Gewürze, Kräuter, Samen, Pilze, Nüsse, Früchte, Gemüse sowie Fett, Fleisch, Knochen, Innereien und Haut vom Rind, Schwein, Schaf, Lamm, Huhn, Truthahn und weiteren Tieren, die üblicherweise dem menschlichen Verzehr dienen. Fett und Fleisch lässt sich in roher oder evtl. vorbehandelter Form, z. B. gepökelt, geräuchert, gebeizt, usw. verwenden. Ausserdem eignen sich Meerestiere, wie Muscheln, Krebse, Fische u.dgl.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Wassergehalt des Extraktionsgutes in engen Grenzen voreingestellt bzw. durch die im folgenden beschriebenen Massnahmen beeinflusst wird, so dass die Wassermenge während der Extraktionsbehandlung einer Wasseraktivität mit einem aw-Wert von mindestens 0,5 entspricht.
Unter Wasseraktivität, ausgedrückt durch den aw-Wert, versteht man das Verhältnis des Dampfdruckes des in einem Feststoff enthaltenen Wassers zum Dampfdruck von freiem Wasser bei der gleichen Temperatur (siehe z. B. M. Loucin: Die Grundlagen der Verfahrenstechnik in der Lebensmittelforschung, Verlag Sauerländer, Aarau und Frankfurt/Main, 1969, Seiten 601 ff; in dieser Veröffentlichung ist auch die Bestimmungsmethode für den aw-Wert oder die damit identische «relative Gutsfeuchtigkeit» beschrieben).
Zur Messung der Wasseraktivität im Überdruckbereich bedient man sich mit Vorteil eines adiabatisch, isothermen Autoklaven. Die Messung wird z. B. durchgeführt, indem man den luftfreien Autoklaveninhalt auf die zu messende Temperatur erwärmt, den isotherm adiabatischen Zustand abwartet und dann eine Druckmessung im Dampfraum und eine Temperaturmessung in der Flüssigphase bzw. Dampfphase durchführt.
Mit Hilfe einer Dampftafel für Wasserdampf lässt sich dann der zur Temperatur der Flüssigphase gehörige Sattdampfdruck ermitteln, und man erhält nach der Formel
Pß ■ P[> = Druck im Dampfraum ctw — mit _„ . , ,
Ps Ps = Sättigungsdruck den Wert für die Wasseraktivität.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass das Resultat der Extraktion sehr stark vom aw-Wert abhängt und durch genaue Einstellung und Steuerung dieses Wertes weitgehend beeinflusst werden kann. So ergibt sich z.B. bei der Extraktion von Huhn bei einem aw-Wert von höchstens 0,8 und vorzugsweise höchstens 0,7, insbesondere höchstens 0,6, im Konzentrat ein eindeutiges Brataroma, während ein gleiches Huhn unter denselben Temperatur- und Druckbedingungen, aber bei einem aw-Wert von mindestens 0,9 und vorzugsweise mindestens 0,95, ein typisches Kocharoma entwik-kelt.
Das Extraktionsgut kann je nach seiner natürlichen Beschaffenheit bis zu einem gewissen Grad vorzerkleinert werden. Wesentlich ist jedoch, dass diese Vorzerkleinerung nicht zu weit durchgeführt wird. Die zerkleinerten Stückchen sollten im allgemeinen eine Dicke von 3 mm nicht unterschreiten, es sei denn, es handle sich, wie z.B. bei Kräutern, um Blätter, deren Dicke an sich schon geringer ist. Die übrigen geometrischen Abmessungen, wie Länge und Breite der so entstehenden Blättchen, sind für die Erfindung nicht wesentlich.
Die Zerkleinerung des Extraktionsgutes erfolgt bevorzugterweise bereits im Extraktionsmittel, um Aromaverluste zu vermeiden. Ausserdem kann zur Erleichterung des Stoffaustausches bei der späteren Extraktion das Extraktionsgut vor der Extraktion tiefgefroren werden. Andere Vorbereitungen, wie Marinieren und ähnliches, sind ebenfalls möglich.
Je nachdem, ob bei der folgenden Extraktion Reaktionen zur Entwicklung spezieller Noten von Aromen erwünscht sind, die Sauerstoff benötigen oder nicht, kann der Kopfraum des Autoklaven einfach unter Luft belassen oder mit reinem Sauerstoff gefüllt werden, oder im anderen Falle kann die Luft durch Stickstoff ersetzt werden, oder man kann den Kopfraum evakuieren. Der Dampfraum kann auch durch einen Dampfstoss von Sauerstoff befreit werden.
Daran anschliessend wird der Autoklav zweckmässig beheizt. Die Heizung kann beim Kochen direkt oder indirekt erfolgen; beim Braten wird im allgemeinen indirekt geheizt. Beim Anfahren kann die Kombination von Druck und direkter Dampfheizung lokale Überhitzungen vermeiden.
Die Aufheizgeschwindigkeit, die höchste erreichte Temperatur, die Haltezeit bei dieser Temperatur sowie die anschliessende Abkühlung sind für jedes Material und jeden Zweck verschieden und können vom Fachmann durch einfache Versuche ermittelt werden.
Die Temperaturen liegen im allgemeinen zwischen 100 C und der Temperatur, welche die eingesetzten Stoffe ohne Beeinträchtigung vertragen, im allgemeinen nicht über 250 C; vorzugsweise beträgt sie 100 C bis 180 C, insbesondere 120 C bis 160 C.
Durch bekannte verfahrenstechnische Massnahmen, wie dem Einbau eines Kondensators in den Dampfraum im Au: toklav, durch ein Rührwerk, durch Umpumpen, usw., lässt sich ein ständiges Ungleichgewicht einstellen. Dadurch wird bewirkt, dass verdampftes Wasser und auch verdampfte Aromabestandteile wieder in die Flüssigphase zurückgeführt und erneut dem Stoffaustausch mit dem Extraktionsmittel unterworfen werden.
Die Geschwindigkeit der Aromaübertragung ist durch die Anwendung des beschriebenen Verfahrens verblüffend hoch. Man erreicht allgemein eine nahezu vollständige Aro-matisierung des Extraktionsmittels innerhalb höchstens 90 Minuten, wie dies aus den folgenden Beispielen ersichtlich ist. Üblicherweise ist die Verfahrensdauer kürzer.
Wie schon erwähnt, spielt der Wassergehalt des Extraktionsgutes eine bedeutende Rolle. Erstens verändern viele Nahrungsmittel durch Trocknen ihren Geschmack. Als Beispiel hierfür seien Pilze genannt, die durch Trocknung ein wesentlich typischeres Pilzaroma entwickeln als frische Pilze.
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Ferner lässt sich die Extraktion durch Steuerung des Wassergehaltes mit einer Veränderung des Aromas in Richtung Koch- oder Brataroma kombinieren. Es ist nämlich bekannt, dass Stoffe, die gleichzeitig Wasser, Kohlehydrate und Proteine enthalten, unter thermischer Belastung eine sogenannte Maillard-Reaktion erleiden, d.h. eine bekannte Reaktion von Zuckern mit Aminen. Darauf beruht auch die bekannte Bräunung von Nahrungsmitteln beim Fritieren. Wegen der hohen Temperatur des Fritiergutes verdampft an der Oberfläche des Fritiergutes sehr viel Wasser, so dass die Wasseraktivität dort absinkt und eine oberflächliche Bräunung eintritt.
Ein Vorteil dieser Erfindung ist es, diesen Bräunungsschritt mittels geeigneter Massnahmen zu steuern. Dazu wird die Behandlung des Extraktionsgutes nicht in einem offenen Behälter durchgeführt, sondern in einem Druckbehälter.
Das Fritieren von Geflügel in Druckbehältern wurde in mehreren Varianten bereits patentiert. Beispiele hierfür sind: US-PS 3 194 662 sowie US-PS 3 245 800. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es jedoch nicht, wie in diesen Patenten beschrieben, die Zeit für das Fritieren zu verkürzen, sondern während des Verfahrens dafür zu sorgen, dass das Extraktionsgut ganz bestimmte, vorher gewählte Wasseraktivitäten erreicht. Damit wird es nämlich ermöglicht, bei allen Stoffen, die den genannten Bedingungen in ihrer Zusammensetzung entsprechen, durch Voreinstellen des Wassergehaltes des Gutes Maillard-Reaktionen zu erreichen oder diese zu verhindern. Natürlich sollten dabei weitere Parameter berücksichtigt werden, die sich auf die Wasseraktivität des Gutes auswirken. Diese sind: Wasseraktivität des Gutes in Abhängigkeit von Druck und Temperatur, Wasseraktivität des Extraktionsmittels unter Druck und Temperatur, Füllgrad des Autoklaven, Verhältnis Extraktionsgut: Extraktionsmittel, Volumenveränderungen aufgrund von Wärmedehnung und elastischer Verformung unter Druck und Temperatur. Lässt sich die Wasseraktivität mit Hilfe der genannten Parameter nicht genügend beeinflussen, so kann man, falls die Wasseraktivität zu hoch ist, das Gut schonend graduell entwässern oder, falls sie zu niedrig ist, die benötigte Menge Wasser in den Autoklaven zufügen.
Überraschenderweise erzielt das erfindungsgemässe Verfahren einen vollständigen Übergang des Aromas in das Extraktionsmittel. Das extrahierte Gut ist im allgemeinen ohne jeden Geschmack. Falls dieses Gut weiterverwertet werden soll, lässt sich das Verfahren derart steuern, dass ein gewisses Mass an Aromen im Gut verbleibt.
Im folgenden wird das Verfahren anhand einiger Beispiele erläutert. Sofern nichts anderes vermerkt, wird das Gut nach der Behandlung im Autoklaven mittels mehrstufiger Zentrifugation in feste Phase (teilweise entwässertes Gut), Wasser und aromatisiertes Extraktionsmittel getrennt. Das aromatisierte Extraktionsmittel kann als aromagebende Substanz bei der Herstellung von Suppen, Saucen oder anderen, dafür geeigneten Nahrungsmitteln eingesetzt, als Würzmittel direkt verkauft oder gemischt mit Salz, Glutamat, usw. als pulverförmiges Würzmittel in den Handel gebracht werden.
Durch die Kombination des Extraktionsgutes mit antioxidativ wirkenden Kräutern (siehe P.A. Dewdney: Natural Fat-Soluble Antioxidants, Leatherhead Survey No. 96, 1977) lässt sich ein ausgezeichneter Schutz des aromatisierten Extraktionsmittels vor oxidativem Verderb erreichen. Die Haltbarkeit des Produktes beträgt dann unter Lichtaus-schluss zwei Jahre und mehr.
Vergleichsversuch 70 g handelsübliche Lorbeerblätter (Wassergehalt 6,8%) werden mit 3,3 kg Erdnussöl und 3,3 kg gehärtetem Erd-nussfett in den Autoklaven gefüllt. Die Fette und der Auto-s klav werden vorher auf 60 "C erhitzt. Danach schliesst man den Autokalven und heizt diesen indirekt auf, bis die Temperatur im Fett 120 C erreicht. Der Druck steigt dabei auf 0,20 bar Überdruck. Nach 40 Minuten bei 120 C wird der Autoklav wieder abgekühlt.
io Die Untersuchung zeigt:
Fett:
schwacher Geruch nach Lorbeer Lorbeerblätter:
fast unverändert gegenüber dem Anfang aw = 0,051
15
Beispiel 1
70 g handelsübliche Lorbeerblätter (Wassergehalt 6,8%) werden in 630 g Wasser 16 Stunden eingeweicht. Danach 20 werden die eingeweichten Lorbeerblätter samt dem Einweichwasser in den Autoklaven gegeben, mit der selben Menge Fett wie im Vergleichsbeispiel. Die Mischung wird wie vorerwähnt behandelt. Der Druck steigt jetzt auf 1,0 bar Überdruck.
25 Die Untersuchung zeigt:
Fett:
' intensiver Lorbeergeschmack, ca. zehnmal stärker als im Vergleichsbeispiel Lorbeerblätter:
kein Lorbeergeschmack mehr
30
aw = 0,99
Beispiel 2
4 kg handentbeintes, rohes Hühnerfleisch (Wassergehalt 35 60%, Fettgehalt 20%) werden mit 4 kg Rinderfett von 65 C in den Autoklaven eingefüllt. Das Hühnerfleisch wurde vorher gewolft. Ausserdem fügt man dem Autoklaven 50 g Wasser hinzu. Dann wird der Autoklav geschlossen und aufgeheizt, bis der Inhalt kocht. Über eine Kühlfalle werden die 40 vorher zugesetzten 50 g Wasser wieder aus dem Autoklaven herauskondensiert, um sicherzustellen, dass der Kopfraum keine Luft mehr enthält. Dann wird der Autoklav völlig geschlossen und der Inhalt auf 120 "C erwärmt. Der Druck steigt dabei auf 1,0 bar Überdruck. Nach 60 Minuten wird 45 der Autoklav wieder abgekühlt.
Die Untersuchung von Fleisch, Fett und Wasserphase zeigt:
aw = 0,99
50
Geschmack
Geruch
Aussehen
Fleisch
55
Ol
60
Brühe typisch nach Kochhuhn intensiv nach Kochhuhn unangenehm, nicht nach Huhn typisch nach Kochhuhn wie gekochtes Huhn intensiv nach wie Hühner-Kochhuhn kochfett, etwas heller unangenehm, nicht nach Huhn bräunlich s
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von Aromakonzentraten aus pflanzlichen und/oder tierischen Stoffen durch Extraktion mit Fetten oder fettähnlichen Lösungsmitteln in Gegenwart von Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsgut mit dem Extraktionsmittel in einem geschlossenen Druckbehälter einer Temperaturbehandlung unterzogen wird mit der Massnahme, dass die Wassermenge so bemessen wird, dass die Wasseraktivität einem aw-Wert von mindestens 0,5 entspricht.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsgut in Scheiben, deren mittlere Dicke etwa 3 mm beträgt, zerkleinert und/oder tiefgefroren wird.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung des Extraktionsgutes im Extraktionsmittel vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Extraktionsmittel Fettsäu-reglyceride oder Paraffinöle und -wachse sind.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Extraktionsgut Gewürze, Kräuter, Samen, Pilze, Nüsse, Früchte, Gemüse oder Fett, Fleisch, Knochen, Innereien, Haut vom Rind, Huhn und Truthahn, oder anderen, dem menschlichen Konsum dienenden Tieren verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis Extraktionsmittel: Extraktionsgut 1:2 bis 30:1 beträgt, bezogen auf den Trockensubstanzgehalt des Extraktionsgutes.
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsgut Huhn ist und das Gewichtsverhältnis Extraktionsmittel: Extraktionsgut 1:2 bis 4:1 beträgt.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsgut Kräuter oder Gewürze sind, und das Gewichtsverhältnis Extraktionsmittel : Extraktionsgut 10:1 bis 100:1, insbesondere 10:1 bis 30:1, beträgt.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-8 zur Herstellung von Aromakonzentraten mit Röst- oder Bratgeschmack, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassergehalt so eingestellt wird, dass während des Prozesses die Wasseraktivität einem aw-Wert von höchstens 0,8 und vorzugsweise höchstens 0,7, insbesondere höchstens 0,6, entspricht.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-8 zur Herstellung von Aromakonzentraten mit Kocharoma, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohstoff durch vorheriges Konditionieren in seinem Wassergehalt so eingestellt wird, dass während des Prozesses die Wasseraktivität einem aw-Wert von mindestens 0,9, vorzugsweise mindestens 0,95, entspricht, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser in den Druckbehälter.
11. Aromakonzentrat, hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 10.
12. Verwendung des Aromakonzentrates nach Patentanspruch 11 als Halbfabrikat zur Herstellung von Lebensmitteln.
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