DE102011009781A1

DE102011009781A1 - Substanz auf der Basis von Hopfenharz

Info

Publication number: DE102011009781A1
Application number: DE102011009781A
Authority: DE
Inventors: Josef Schulmeyr; Michael Dresel; Thomas Hofmann
Original assignee: Technische Universitaet Muenchen; JOH BARTH and SOHN GmbH and Co KG
Current assignee: Joh Barth & Sohn & Co Kg De GmbH
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-02
Also published as: US20140255586A1; WO2012100953A1; EP2668256A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem eine Substanz auf der Basis von Hopfenharz, bei der das Weichharz, zumindest im Wesentlichen, entfernt ist so dass das Hartharz angereichert vorliegt, das Hartharz hinsichtlich der wasserunlöslichen Bestandteile desselben angereichert ist und das Xanthohumol, zumindest im Wesentlichen entfernt ist. Die neuartige Substanz ermöglicht zum einen die Einstellung einer sehr ausgewogener Bitterkeit Abstufungen im Brauprozess ferner begründet sie zum anderen keinerlei optische Beeinträchtigung von Bier aufgrund von Xanthohumol bedingten Unlöslichkeiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Substanz auf der Basis von Hopfen, ein Verfahren zur Herstellung einer Substanz auf der Basis von Hopfenharz sowie unterschiedliche Verwendungen derselben.
Technischer Hintergrund
Hopfen findet vor allem in der Brauereiindustrie als Mittel zur Einstellung des Bittergehalts in Bier Verwendung. Der natürliche Hopfen wird heutzutage zur Gewinnung der Bitterstoffe des Hopfen zu Hopfenpellets oder Hopfenextrakten weiterverarbeitet. Die Hopfenpellets oder der Hopfenextrakt werden im Brauprozess der Würze hinzugegeben, um hierdurch den Bittergehalt des Bieres einzustellen. Hopfen umfasst sowohl Weichharze als auch Hartharze. In der Praxis werden für den Brauprozess bis heute die Weichharze des Hopfens wie z. B. Humolone (auch Alphasäuren genannt) eingesetzt. Diese werden durch Extraktion der Dolden des Hopfens gewonnen. Hartharze werden demgegenüber weitgehend als wertlos angesehen, siehe z. B. DE PS 941 966 oder DE 37 43 058 A1 . Ein Hartharz enthaltender Extraktionsrückstand (auch „Treber” genannt) stellt aus heutiger Sicht ein Abfallprodukt dar und wird derzeit entweder als Viehfutter oder Brennstoff verwendet.
Stand der Technik
Aus der DE OS 2 223 698 ist ein Verfahren zur Reinigung von Hopfenextrakten bekannt, bei dem unerwünschtes Xanthohumol entfernt wird, indem eine Lösung des Hopfenextrakts in einem geeigneten Lösungsmittel mit einem Polyamid in Kontakt gebracht wird. Der von Xanthohumol befreite Hopfenextrakt kann sowohl Weich- als auch Hartharze umfassen.
Die DE 33 46 776 C2 betrifft ein Verfahren zur Extraktion von Hopfeninhaltsstoffen mit überkritischem Kohlendioxid bei Drücken bis zu 300 bar und Temperaturen von 110°C bis 150°C, wodurch eine Ausbeutesteigerung der Gesamtharze aufgrund einer vermehrten Extraktion der Hartharze zurückzuführen ist.
Aus der EP 1 424 385 B1 ist ein Verfahren eines Xanthohumol angereicherten Hopfenextrakts bekannt, bei dem der Hopfen in einem ein- oder zweistufigen CO₂ Extraktionsverfahren bei hohen Drücken gewonnen wird.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine neuartige Substanz auf Hopfenbasis sowie deren Verfahren zur Herstellung davon zur Verfügung zu stellen, welcher zu einer verbesserte Ausbeute an nutzbaren Inhaltsstoffen des Hopfens für den Brauprozess führt sowie weitere Anwendungen ermöglicht.
Lösung gemäß der Erfindung
Die vorstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Substanz auf der Basis von Hopfenharz, wobei das Weichharz, zumindest im Wesentlichen, entfernt ist und das Hartharz, zumindest im Wesentlichen, als Hauptharzkomponente vorliegt, das Hartharz hinsichtlich der wasserunlöslichen Bestandteile desselben angereichert ist und das Xanthohumol, zumindest im Wesentlichen, entfernt ist.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Substanz werden in den Unteransprüchen beansprucht.
Es hat sich gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Substanz eine sehr ausgewogene Bitterkeit des Bieres beim Brauprozess ohne (einer bei Xanthohumol häufig sich ergebenden) Beeinträchtigung der optischen Qualität (Klarheit, Homogenität) einstellbar ist. Die Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung kann aus dem Hopfentreber gewonnen werden, der bisher als Abfallstoff bei der Extraktion der Weichharze anfällt. Insofern kann nunmehr somit auch der Hopfentreber als Ausgangsprodukt für eine daraus erzeugte Substanz dienen, die dem Brauprozess zugeführt wird. Die Nutzbarkeit einer Gewichtseinheit des Hopfens im Brauprozess kann durch die Erfindung somit erheblich gesteigert werden. Erfindungsgemäß ist das Hartharz, zumindest im Wesentlichen frei von Xanthohumol. Es handelt sich also um eine nahezu Xanthohumol freie sowie nahezu wasserunlösliche Hartharzfraktion. Diese ermöglicht die Einstellung einer besonders angenehmen, milden Bitterkeit des Bieres bei guter optischer Qualität. Gerade die Xanthohumol freie Fraktion des Hartharzes bietet somit zwei Vorteile zum einem, eine sehr ausgewogene Bitterkeit zum anderen keinerlei optische Beeinträchtigung des im Brauprozesses erzeugten Bieres.
Zweckmäßigerweise ist der Anteil an Xanthohumol kleiner als 50 mg/g, vorzugsweise kleiner als 25 mg/g Hartharz.
Der Anteil an wasserlöslichen Bestandteilen des Hartharzes in der erfindungsgemäßen Substanz ist zweckmäßigerweise kleiner als 100 mg/g vorzugsweise kleiner als 50 mg/g Hartharz.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer vorgenannten Substanz ist gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Zurverfügungstellung eines Hopfenprodukts, bei dem das Hartharz, zumindest im Wesentlichen, als Hauptharzkomponente vorliegt, Entfernen der wässerlöslichen Bestandteile des Hartharzes, so dass das Hartharz hinsichtlich der wasserunlöslichen Bestandteile derselben angereichert ist und Entfernen des Xanthohumols, so dass die Substanz, zumindest im Wesentlichen frei von Xanthohumol ist.
Gemäß der Erfindung kann als Ausgangspunkt des Verfahrens ein Hopfenausgangsprodukt, welches sowohl Weichharz als auch Hartharz umfasst, vorgesehen sein, bei dem anschließend die Weichharzbestandteile aus dem Hopfenausgangsprodukt entfernt werden, so dass ein Hopfenprodukt entsteht und zur Verfügung gestellt wird, bei dem Hartharz, zumindest im Wesentlichen, als Haupthartharzkomponente vorliegt.
Alternativ kann hierzu auch der sogenannte CO₂-Hopfenextrakt-Treber bereit gestellt werden, bei dem die Weichharzbestandteile bereits entfernt worden sind.
Das Entfernen der wasserlöslichen Bestandteile des Hartharzes erfolgt zweckmäßigerweise durch Extrahieren des Hopfens z. B. in Form von Hopfenpellets mit, vorzugsweise überkritischem, CO₂ bei einem Druck von mehr als 500 bar bis hin zu einem Druck von 1000 bar, vorzugsweise bei einem Druck von 500.–1000 bar. Hierbei wird eine nahezu wasserunlösliche Hartharzfraktion erhalten.
Die vorgenannte CO₂-Extraktion erfolgt zweckmäßigerweise in einem Temperaturbereich von 50°C bis 120°C, vorzugsweise 70°C bis 120°C.
Während der CO₂ Extraktion der wasserunlöslichen Harzbestandteilen kann zweckmäßigerweise ein Lösungsmittel, für polare Verbindungen, hinzudosiert werden, beispielsweise in einer Menge von 1–20 Gew.-%. Hierdurch ist es möglich polare Bestandteile im Hopfen zu lösen und im Extrakt anzureichern. Besonders geeignet hierfür ist Ethanol oder Methanol.
Die Anteile an Xanthohumol können aus dem Extrakt dadurch entfernt werden, indem der erhaltene Extrakt in einer alkalischen Lösung, vorzugsweise Natronlauge gelöst oder aufgeschlämmt wird. Anschließend erfolgt eine Neutralisierung und Ausfällung des gelösten Xanthohumols mit einer Säure, vorzugsweise Salzsäure, wie dies in dem deutschen Patent DE 10 2006 018 988 B3 beschrieben ist. Alternativ könnte das Xanthohumol auch in der in der eingangs genannten DE-OS 2 223 698 beschriebenen Art und Weise entfernt werden.
Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein als Abfallprodukt im Hopfenverarbeitungsprozess anfallendes CO₂ Hopfenextrakt-Trebers als Ausgangsprodukt des Verfahrens bereit gestellt wird und dieser dann in einem Nachextraktionsschritt mit, vorzugsweise überkritischem, CO₂ bei einem Druck von 500 bar bis 1000 bar, vorzugsweise 700 bis 1000 bar nachextrahiert wird.
Während der CO₂ Extraktion bzw. CO₂ Nachextraktion des Hopfens kann bei diesen hohen Drücken zweckmäßigerweise ein Lösungsmittel für polare Verbindungen, z. B. Ethanol, hinzudosiert werden, beispielsweise in einer Menge von 1–20 Gew.-%. Hierdurch ist es möglich polare Bestandteile aus dem Hopfen zu lösen und im Extrakt anzureichern.
Die Anteile an Xanthohumol können auch hier aus dem Extrakt in der vorher beschriebenen Art und Weise entfernt werden,
Ausführungsbeispiel 1
10 kg Hopfenpellets werden bei überkritischen CO₂-Bedingungen bei 300 bar und 60°C mit CO₂ extrahiert. Hierbei werden zunächst Weichharze gelöst. Der Extraktionsrückstand wird dann in einem zweiten Schritt (in derselben Anlage oder in einer separaten Anlage) mit CO₂ bei 700 bar und 85°C nachextrahiert. Während dieser Extraktion wird Ethanol in einer Menge von 4 Gew.-% hinzudosiert. Hierbei werden polare Verbindungen sowie wasserlösliche Bestandteile, letztere zumindest weitgehend, gelöst. Der bei der Nachextraktion gewonnene Extrakt enthält Xanthohumol. Ausgehend vom Extrakt wird das Xanthohumol durch Aufnahme in Ethanol und anschließender Behandlung mit Natronlauge sowie nachträglicher Neutralisierung und Ausfällung mittels Salzsäure abgetrennt. Die Hartharzfraktion wird aus der neutralisierten Lösung zurückgewonnen, so dass hierdurch eine wasserunlösliche, im Wesentlichen Xanthohumol freie Hartharzfraktion erzeugt werden kann.
Ausführungsbeispiel 2
10 kg eines CO₂-Trebers werden mit CO₂ bei 700 bar und 85°C extrahiert. Während dieser Extraktion wird Ethanol in einer Menge von 4 Gew.-% hinzudosiert. Hierbei werden polare Verbindungen sowie wasserlösliche Bestandteile, letztere zumindest weitgehend, gelöst. Der bei der Extraktion gewonnene Extrakt enthält Xanthohumol. Die Entfernung des Xanthohumols erfolgt gemäß der im Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Art.
Ausführungsbeispiel 3
Die gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2 gewonnene Hartharzfraktion wird der Würze im Rahmen eines Brauverfahrens zur Einstellung des Bittergehalts eines Brauereierzeugnisses zugegeben.
Ausführungsbeispiel 4
Die gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2 gewonnene Hartharzfraktion wird mit einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Ethylacetat oder Ethanol) gelöst und als Lösung auf Lebensmittel oder dergleichen aufgesprüht, um die Bildung von Mikroorganismen sowie Schimmelpilzen zu verhindern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 941966 [0002]
DE 3743058 A1 [0002]
DE 2223698 A [0003, 0018]
DE 3346776 C2 [0004]
EP 1424385 B1 [0005]
DE 102006018988 B3 [0018]

Claims

Substanz auf der Basis von Hopfenharz, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichharz, zumindest im Wesentlichen, entfernt ist und das Hartharz angereichert vorliegt, das Hartharz hinsichtlich der wasserunlöslichen Bestandteile desselben angereichert ist und das Xanthohumol, zumindest im Wesentlichen, entfernt ist.
Substanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Xanthohumol kleiner ist als 50 mg/g, vorzugsweise kleiner als 25 mg/g Hartharz.
Substanz nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an wasserlöslichen Bestandteilen des Hartharzes kleiner ist als 100 mg/g, vorzugsweise kleiner als 50 mg/g Hartharz.
Verfahren zur Herstellung einer Substanz auf der Basis von Hopfenharz, insbesondere eine Substanz gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte Zurverfügungstellung eines Hopfenprodukts, bei dem das Hartharz, zumindest im Wesentlichen, als Hauptharzkomponente vorliegt, Entfernen der wässerlöslichen Bestandteile des Hartharzes, so dass das Hartharz hinsichtlich der wasserunlöslichen Bestandteile derselben angereichert ist und Entfernen des Xanthohumols, so dass die Substanz, zumindest im Wesentlichen frei von Xanthohumol ist.
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte Einsatz eines Hopfenausgangsprodukts, welches sowohl Weichharz als auch Hartharz umfasst und Entfernen der Weichharzbestandteile aus dem Hopfenausgangsprodukt, so dass ein Hopfenprodukt entsteht und zur Verfügung gestellt wird, bei dem Hartharz, zumindest im Wesentlichen, als Hauptharzkomponente vorliegt,
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte Zurverfügungstellung eines Hopfenprodukts, bei dem das Hartharz, zumindest im Wesentlichen, als Hauptharzkomponente vorliegt durch Bereitstellung eines CO₂ Hopfenextrakt-Trebers.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der wasserlöslichen Bestandteile des Hartharzes durch Extrahieren des Hopfenprodukts mit CO₂, vorzugsweise mit überkritischem CO₂ _, in einem Druckbereich von 500 bar–1000 bar, vorzugsweise von 700bar–1000 bar erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die CO₂ Extraktion in einem Temperaturbereich von 50°C bis 120°C, vorzugsweise von 70°C bis 120°C erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass während der CO₂ Extraktion des Hopfenprodukts ein Lösungsmittel für polare Verbindungen hinzugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lösungsmittel für polare Verbindungen um einen Alkohol, insbesondere um Ethanol oder um Methanol handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der wasserlöslichen Bestandteile des Hartharzes anstatt einer CO₂ Extraktion durch Extrahieren des Hopfenprodukts mit einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise mit Ethanol oder Methanol erfolgt.
Verwendung eines CO₂ Hopfenextrakt-Trebers als Ausgangsstoff zur Herstellung einer Substanz nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Verwendung der Substanz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Brauen von Bier.
Verwendung der Substanz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Vermeidung bzw. Beeinflussung der Bildung von Mikroorganismen.
Brauereierzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Substanz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 enthält.
Mittel zur Vermeidung bzw. Beeinflussung der Bildung von Mikroorganismen dadurch gekennzeichnet, dass es eine Substanz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 enthält.