DE2127643A1

DE2127643A1 - Verfahren zur gewinnung von kakaobutter

Info

Publication number: DE2127643A1
Application number: DE2127643A
Authority: DE
Inventors: Peter Hubert; Wilhelm Dr Ing Roselius; Otto Dr Rer Nat Vitzthum
Original assignee: Hag AG
Current assignee: Hag AG
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DE2127643B2; AT321085B; CH565237A5; FR2140099A1; FR2140099B1; IT1048941B; DE2127643C3; GB1356750A; NL180375B; NL7207533A; BE784225A; NL180375C

Description

Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter

Die heute üblichen Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter lassen sich wie folgt einteilen:

1. Abpressen der Kakaobutter aus der Kakaomasse;

2. Abpressen der Kakaobutter aus Kakaokernen;

3. Extrahieren der Kakaobutter aus Kakaomasse, -kernen, -presskuchen oder -pulver mit organischen Lösungsmitteln.

In Ländern mit besonders hohen Qualitätsansprüchen sind nur Pressverfahren möglich, nicht dagegen Extraktionsverfahren. Der Grund liegt vor allem darin, dass in letzterem Fall die relativ hochsiedenden Lösungsmittel sowohl aus der Kakaobutter als auch aus dem Extraktionsrückstand entfernt werden müssen, was insbesondere in bezug auf die Reste bzw. Spuren

- 1 ■ -

209881/01 15

210571-B

zweifelhaft ist. Ausserdem wird bei der Extraktion meist der gesamte Fettgehalt dem Kakao entzogen, so dass das zurückbleibende Kakaopulver nahezu vfertlos ist. Die Extraktionsverfahren werden darüber hinaus auf Havariekakaos sowie auf Kakao- und Schokoladenabfälle angewendet, was ebenfalls zu einer Diskreditierung des Verfahrens ., führte, weil die dabei anfallende, minderwertige Kakaobutter häufig hochwertiger Kakaobutter als Verschnittmaterial zugesetzt wird. So sind z.B. aus diesem Grunde Nachweisverfahren entwickelt worden, um einen Zusatz von Extraktbutter analytisch erfassen zu können (E. Lauber, A. Fincke, H. Meyer, J. Wurziger u.a., Lit. Übersicht dazu s. J, Kleinert, Gordian 64_, 174-189 (1964)).

Zur Bearbeitung von Kakaomasse sind die Pressverfahren bereits seit langer Zeit eingeführt, während die Gewinnung von Kakaobutter aus Kernen in kontinuierlich arbeitenden Expellerpressen neueren Datums ist. Der Einsatz von Schnecken- oder Expellerpressen führt, verglichen mit der Pressung der Kakaomasse, zu einem Produkt mit besonders viel Trübstoffen, die hier wie dort entfernt werden müssen. Die Verarbeitung der anfallenden Pressrückstände su Kakaopulver ist schwierig, ebenfalls das Erreichen eines konstanten Fettgehalts im Rückstand,

Den Pressverfahren ist gemeinsam, dass sie einen hohen technischen Aufwand und damit hohe Kosten mit sich bringen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter aus Kakaokernen oder Kakaomasse

209881 /0115

210571-B

zur Verfügung, wobei es prinzipiell gleichgültig ist, ob die Kakaokerne geröstet oder ungeröstet, das Material alkalisiert oder nicht alkalisiert ist. Das Verfahren basiert auf der Beobachtung,.dass verschiedene, in bezug auf Druck und Temperatur überkritische Gase für das Kakaofett ein ausgezeichnetes und darüber hinaus gesundheitlich völlig unbedenkliches Lösungsmittel darstellen. . ". ·

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Gewinnung von Kakaobutter aus Kakaomasse oder ungeröstetem oder geröstetem Kakaokernbruch durch Extraktion mit Lösungsmitteln ist dadurch gekennzeichnet, dass man das Kakaoprodukt mit einem in bezug auf Druck und Temperatur überkritischen, gesundheitlich unbedenklichen Gas extrahiert und aus der Lösung durch Druck- und/oder Temperaturänderung die Kakaobutter abscheidet.

Die Erfindung wird nachstehend an CO₂ als besonders bevorzugtem Extraktionsmittel beschrieben, jedoch werden die gleichen Ergebnisse erhalten, wenn man anstelle von CO₂ die gesundheitlich unbedenklichen Gase N₂O, SFg, CP,Cl, CHF₂Cl, CF₂=CH₂, C₅F₈, CHF₃, Äthan, Äthylen einsetzt. Sofern man nicht mit einem CO₂ arbeitet, das bezüglich der Reinheit für die Lebensmittelindustrie zugelassen ist, werden die anderen genannten Lösungsmedien vor dem Einsatz destilliert.

Arbeitet man mit den letzteren, so sind die in den Fällen 1 bis *1 genannten Grenzen bezüglich der Drucke und Temperaturen sirmgemäss aus den in der Literatur beschriebenen kritischen Daten zu übertragen.

209881/0115

21O571~B

Wie gefunden wurde, löst z.B. CO₂ auch in flüssiger Phase Kakaofett, jedoch ändern sich die Eigenschaften des COp beim übergang in den überkritischen Zustand sprunghaft in Richtung eines erheblich grösseren Lösungsvermögens. Dies gilt auch für die weiter oben aufgeführten Gase.

. i

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung, welche durch die beiliegende Zeichnung erläutert wird, arbeitet man wie folgt (die Grossen P-, und t-, beziehen sich auf die Druck- und Temperaturbedingungen im Ext-raktionsbehälter A, Pg und tn auf Extraktionsbehälter B):

Kakaomasse oder -kernbruch wird ohne besondere Vorbehandlung und ohne Zusätze (wie z.B. Lecithin bei Pressverfahren) in das Druckrohr A gebracht, und die ganze Anlage wird zunächst mittels COp von Luft freigespült. Man saugt nun das Extraktionsmittel aus den Flüssiggastanks an und drückt das zunächst noch flüssige Medium mit einer Pumpe in den Wärmetauscher Wl, in dem es auf überkritische Bedingungen bezüglich Druck und Temperatur gebracht wird. Es tritt dann in Rohr A ein, durchströmt den Inhalt und belädt sich dabei im Sinne einer überkritischen "Lösung" mit Kakaofett. Eintritts- und Austrittsöffnungen des Behälters sind mit Metallfilterscheiben (Filterschwelle 3 /a) verschlossen, so dass ein Mitreissen von Kakaoteilchen nicht möglich ist. Man entspannt nun mittels Drosselventil 5 die "beladene", überkritische Gasphase in Behälter B hinein und sorgt dafür, dass der Druck auf Werte kleiner

als P₁, ·4_ _nn fällt. Dabei erfolgt eine Entmischung des Kritoup

2 0 9 8 8 1/0115

210571-A

Systems, d.h. die reine Kakaobutter scheidet sich ab. Belässt man die Temperatur dabei auf Werten wenig oberhalb t_k .. _Cq , so entmischt sich der vom Gas aus dem Kakao ebenfalls mitgeführte Wasseranteil nicht und wird vom nunmehr extraktfreien COp-Strom weiter mitgenommen. Die Kakaobutter ist damit nahezu wasserfrei. Grundsätzlich ist an dieser Stelle zu bemerken, dass Druckerniedrigung und/oder Temperaturerhöhung zum gleichen Effekt, nämlich der Systementmischung, führen, so dass mehrere Verfahrensvarianten denkbar sind. Sind die gewünschten Druck- und Temperaturverhältnisse in den Behältern eingestellt, wird die Zufuhr aus den Flüssiggastanks gesperrt und der Kreislauf geschlossen. Die Ventile.1, 2, 3, 4, 5, 6 sind dabei geöffnet, alle anderen geschlossen. Das den Behälter B verlassende Gas wird im Wärmetauscher W3 verflüssigt, durch die Pumpe in den Wärmeaustauscher Wl gefördert, hier wieder auf überkritische Bedingungen gebracht und tritt als reines Lösungsmittel in das Rohr A wieder an usf. Anstelle der Flüssiggaspumpe kann auch ein Kompressor eingesetzt werden, wodurch sich die Verflüssigung des Gases dann erübrigt. Welche Möglichkeit man wählt, hängt nur von den verfahrenstechnischen Gegebenenheiten ab, da in diesem Fall andere Wärmetauscher erforderlich sind.

Wie erwähnt, sind zur Extraktion Drucke oberhalb 75,3 at = ^Pkrit.,CO₂ ^und Temperaturen oberhalb t_krit^_C02 erforderlich. In praxi arbeitet man oberhalb 100 atü, bevorzugt zwischen 200 bis ¹IOO atü. Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist es, dass man bezüglich der Temperatur nur wenig oberhalb der kritischen Temperatur des COp zu arbeiten braucht, d.h. "^31»6 C, bevorzugt zwischen 40 und 60 ⁰C.

- 5 -•2 09881/0115

210571-B

In praxi schaltet man die Wärmetauscher Wl, W2 und W3 zusammen, was zu einer energetisch sehr günstigen und damit wirtschaftlichen Verfahrensweise führt.

Über die Ventile 3, ¹J ist eine optische Sichtzelle in einen Bypass, geschaltet, die von einem Teil des beladenen Gasstroms durchflossen wird. Sie ist ausgerüstet mit Lichtquelle, UV-Detektor, Verstärker und Schreiber bzw. elektr. Regler. Diese Vorrichtung ermöglicht'es _s den Extraktionsverlauf an hand von Eichkurven genau zu verfolgen und die Anlage abzuschalten, sobald der gewünschte Pettanteil dem in Behälter A befindlichen Kakao entzogen ist. Auf diese Weise kann man jeden gewünschten Extraktionsgrad erreichen, und es werden sicher reproduzierbare Ergebnisse erzielt, die besser sind als die mit herkömmlichen Verfahren erreichten Werte.

Nach Ende der Bearbeitung wird Behälter B zunächst abgesperrt und das gesamte im übrigen Kreislauf befindliche Gas in die Tanks zurückgepumpt. Ventile 1, 5, 6, 8, 9 sind dabei geschlossen, alle anderen geöffnet. Es treten daher praktisch kaum Verluste auf.

Man erhält eine leicht gelbe Kakaobutter, die vollkommen frei ist von Kakaoteilchen und ohne . weitere Filtration oder sonstige Bearbeitung verwendbar ist und einem herkömmlichen Pressprodukt höchster Qualität in jeder Hinsicht gleichwertig ist, .d.h. auch im Aroma. Ein hervorzuhebendes Merkmal des Verfahrens ist es, dass sich die Zusammensetzung der Kakaobutter auch dann nicht verschiebt, wenn nicht das gesamte, sondern nur ein Teil des Kakaofetts entzogen wird.

"" 6 "
209881/01 15

210571-B

Wurde Kernbruch eingesetzt, so findet man in A als Rückstand ein in Farbe und Struktur unverändertes Material wieder, das sich leicht weiterverarbeiten lässt. Bei Einsatz von Kakaomasse erhält man ein pulveriges oder bröckliges, leicht hantierbares Material, dessen Farbe nur unwesentlich aufgehellt ist. Die extrahierten Kerne oder Massen können daher ohne weitere Behandlung direkt vielterverarbeitet werden.

Die oben und in der Tabelle erwähnten Ergebnisse werden in gleicher Weise auch mit weiteren Verfahrensvarianten erhalten, wie sie'im folgenden noch beschrieben sind. Eine Ausnahme bildet nur Fall 2, bei dem die Kakaobutter wegen der Verflüssigung des COp in Behälter B einen etwas höheren Viassergehalt hat.

Fall 1: Wie vorstehend bereits beschrieben, muss hier gelten:

Absolute, bevorzugte Werte: P₁ = 200-400 atü t„ = 40-60 ⁰C

'krit.

P₂ = ca. 5 atü über P_krit._>gas .t₂ = mind. 5 C>t_krit>>gas

Fall_2: P₂ <Pfa.it. < P₁ ^t2^<tkrit. ^<fcl

Absolute, bevorzugte Werte:

P₁, tp P₂ = siehe Fall 1

tp = mind. 5 °C unter

krit.,gas

- 7 0 9 8 8 1/0115

210571-B

Absolute	, bevorzugte V/erte
P₂, P₁ =	siehe Fall 1
t₂	80-150 °c
	siehe Fall 1

^P2 = ^Pl>^Pkrit.
t₂>t₁>t_kriti

Hier werden, wegen tp/^>"t₁, noch zusätzliche Arornavarianten bei der Kakaobutter erhalten. ■ · '

P₂ ⁴CP, -_fc < P₁ Absolute, bevorzugte Werte: «.-,.-.·_ P₁, P₉, t, : siehe Fall 1

^ ^{Λ KriT;}· t₂ = siehe Fall 3

Bezüglich des Aromas gilt das urber Fall 3 Gesagte.

Die Apparatur unterscheidet sich von oener der Zeichnung nur dadurch_s dass hier das Fördermittel ein Kompressor ist. Daher muss der Gasstrom vor Eintritt in den Kompressor im Wärmeaustauscher W3 auf überkritische Temperaturen gebracht werden, während im Wärmeaustauscher Wl nur die überschüssige Kompressionswärme abgeführt wird. Die Fälle 1 bis 4 sind ebenfalls durchführbar, nur haben die Wärmetauscher hier andere Funktionen. In praxi sind sie zusammengeschaltet, so dass z.B. die Kompressionswärme z.T. benutzt wird, um die Verdampfungswärme in den Behälter B bzw. den Wärmeaustauscher W3 zuzuführen usw. Dies gilt entsprechend auch für den Betrieb mit Flüssiggaspumpe.

- 8 209881 /0115

210571-B

Die Bearbeitungszeiten liegen je nach den angewandten Verfahrensparametern zwischen 0,5 und 7 Stunden.

Die Entnahme der Kakaobutter aus dem Behälter B gestaltet sich besonders eiifach, wenn man die Temperatur von B etwa auf dem Klarschmelzpunkt der Butten/Seicht darüber hält, den Druck des Gases bis auf einige atü senkt und nun die flüssige Kakaobutter durch Ventil 8 ablässt, wobei gleichzeitig eine Entgasung erfolgt.

Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist weiterhin, dass es mit Ausnahme der Pumpe und der automatischen Ventile ohne bewegte Teile auskommt. Die Reinigung der Anlage von Pettresten in den Leitungen ist, falls nötig, dadurch möglich, dass man den Kreislauf ohne Füllung des Rohres A fährt und die Reste so im Behälter B ansammelt und dort entnimmt.

Beispiele

1. 2 kg Kakaokernbruch wurden in der Anläge gemäss Zächnung, Pall I wie folgt bearbeitet:

Dauer: 5 Stunden
Extraktionsdruck P₁ = 320 atü; Extraktionstemperatur t* = 45 ⁰C; Entmischungsdruck P₂ = 56 atü Entmischungstemperatur tg = 38 C.

Ergebnis: Es wurden 83O g ( = 74 % des enthaltenen Fett-

- 9 209881 /0115

210571

anteils) leicht gelber Kakaobutter mit mildemAroma gewonnen.

Analytische Daten siehe Tabelle.

2. 2 kg Kakaomasse wurden in der Anlage gemässZeichnung, Fall 2 wie folgt bearbeitet:

Dauer: h Stunden
Extraktionsdruck P₁ = 350 atü; Extraktionstemperatur t« - 60 C; Entmischungsdruck P₂ = 53 atü Entinischungsteraperatur t~ = 25 ⁰C.

Ergebnis: Es wurden llöO g ( '= 99 % des extrahierbaren Fettanteils) hellgelber Kakaobuttermit kräftigem Aroma gewonnen. Als Rückstand verblieb ein pulveriges Material mit leicht aufgehellter Farbe gegenüber dem Ausgangsmaterial und ebenfalls noch gutem Aroma.

Analytische Daten siehe Tabelle.

- 10 209881 /0115

Tabelle

Material	Fett gehalt	Extr,- Grad	Verseifungs- sahl	Jod- Zahl	Säure zahl	40 Klarschmelz- D pimkt	33° C
Beisriel l!	55,7 24,3	74 %	183	36	3,3	1,4572
Kakaokern- bruch, unbe arbeitet % Kakaobutter hieraus e:ctr .Kernbr.	58,5 1,2				3,3	1,4571	34,4° C
Beispiel 2:		99 %	181	3.6	0,9-3,4	1,4565- 1,4580	33-35° C
Kakaomasse, unbearb. % Kakaobutter hieraus Kakaopulver, Rückst. %		I92-197	32-42
handels übliche Kakaobutter

[VJ

h->-O

UI

CO

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gev/innung von Kakaobutter aus Kakaomasse oder ungeröstetem oder geröstetem Kakaokernbruch durch Extraktion mit Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kakaoprodukt mit einem in bezug auf Druck und Temperatur überkritischen, gesundheitlich unbedenklichen Gas extrahiert und aus der Lösung durch Druek- und/oder Temperaturänderung die Kakaobutter abscheidet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass man die Entmischung durch Druckentspannung auf Werte

C bei Temperaturen/^t, -_t erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Entmischung durch Druckentspannung auf Werte <^p, ^, bei Temperaturen<t_k-_t erreicht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Extraktionsrnittel CO₂ einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Extraktionsmittel die vorgereinigten Gase N₂O, SF₆, CHF₅, Äthan, Äthylen, CF₃Cl, CHF₂Cl, CF₂=CH₂, C₅Fg einsetzt.

- 12 2 0 9 8 8 1/0115