DE1792564C2

DE1792564C2 - Verfahren zum Abtrennen der Isohumulone von Lupulonen und sonstigen Hopfenbestandteilen

Info

Publication number: DE1792564C2
Application number: DE1792564A
Authority: DE
Inventors: William Clarence Milwaukee Wis. Herwig; Donald Herbert Brookfield Wis. Wetermann
Original assignee: Miller Brewing Co
Current assignee: Miller Brewing Co
Priority date: 1967-09-22
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1982-12-02
Also published as: US3759999A; DE1792564A1; GB1183669A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen der Isohumulone von Lupulonen und sonstigen Hopfenbe$t.mdteilen aus einer Lösung von Hopfenextrakt in einem organischen Lösungsmittel.

Hopfen wird seit Jahrhunderten zum Bierbrauen verwendet, um dem Bier einen angenehm bitteren Geschmack, ein mildes Hopfenaroma und einen sahnigen Schaum zu verleihen.

Der bittere Geschmack des Bieres hängt bei Verwendung von frischem Hopfen in erster Linie vom Gesamtgehalt des Hopfens an Weichharz und insbesondere von seinem Gehalt an Λ-Säuren ah. Die wirksamste An der Hcpfenverwendung im Braupro/.elJ ist der Zusatz von Hopfenextrakten, wobei man insbesondere die erforderlichen Komponenten eines Hopfenextraktes in verschiedenen Stufen des Brauprozesses zu$e»»i. um die gewünschten Ergebnisse /u erzielen.

Lösungsmittelextrakte von Hopfen halten sich über mehrere Jahre, selbst wenn sie unter ungünstigen Bedingungen gelagert werden, jedoch müssen die meisten heuzutage gehandelten technisch hergestellten Extrakte den Braubottichen zugesetzt werden, um die Λ-Säuren, d. h. Humulone, in die besser wasserlöslichen bitteren Isohumulone zu überführen. Bei dieser Verwendung der Extrakte werden im fertigen Bier aber nur 25 bis 33% der theoretisch verfügbaren Isohumulone gefunden. Die übrigen Isohumulone fallen beim Kochen und Abkühlen mit den Würzproteinen aus oder werden durch den pH-Abfall beim Fermentieren aus dem Bier ausgefällt oder beim Sieden im Kessel oxydiert oder von der Hefe adsorbiert. Während der weiteren Verarbeilung des fertigen Bieres gehen nur unwesentliche Mengen verloren.

Die technischen Verfahren zur Herstellung von isornerisiertem Hopfenextrakt für Bier ergeben im allgemeinen eine Mischung von Isohumulonen, Lupulo-

nen, ätherischen ölen, Weichharzen und geringen Mengen verschiedener anderer Komponenten. In dieser Mischung haben nur die isohumulone einen wirklichen Wert für das Bier. Die übrigen Bestandteile tragen wenig zum Geschmack des Bieres und den Eigenschaftens des Schaumes bei.

Zum Abtrennen von Isohumulonen von den genannten anderen Bestandteilen eines isomerisierten Hopfenextraktes sind verschiedene Verfahren bekannt. Im allgemeinen sind diese Verfahren jedoch teuer und

JO umständlich, da sie mehrstufige Lösungsmittelextraktionen erfordern und im allgemeinen keine annähernd IOO°/oigen Ausbeuten an von anderen Hopfenbestandteilen des Ausgangsextraktes freien Isohumulonen ergeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Abtrennen von Isohumulonen von den übrigen Hopfenbestandteilen aus einer Lösung von Hopfenextrakt in einem organischen Lösungsmittel bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Abtrennen der Isohumulone von Lupulonen und sonstigen Hopfenbestandteilen in einem isomerisierten Hopfenextrakt aus einer Lösung in einem inerten organischen Lösungsmittel durch in Kontakt bringen der Lösung mit einem stark basischen, mit Anionen einer schwachen Säure vorbehandelten lonenaustauscherharz, Eluieren des Austauscherharzes mit einer wäßrigen Lösung, die ein Salz mit einem das Isohumulatanion verdrängenden Anion und ein mit Wasser mischbares Lösungsmitte' für Isohumulone enthält, und Abtrennen der Isohumulone aus dem Eluat. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß '.nan als inertes organisches Lösungsmittel ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel verwendet und einen Austauscher einsetzt, dessen Harzteilchen vor ihrer Verwendung mit einer wäßrigen Lösung aufgequollen worden sind, die 50 bis 95 Vol.-°/o eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels enthält und daß man vor dem Eluieren das Harzbett mit einer wäßrigen Lösung wäscht, die 50 bis 95 Vol.-% eines mit Wasser mischbaren inerten organischen Lösungsmittels enthält.

Es ist bereits bekannt, Humulon und I upulon an ein stark basisches lonenaustauscherharz wie »Amberlite IRA 400« aus alkoholischen Medien zu adsorbieren.

So beschreiben Howard und Slater, J. Inst. Brew. 66, 305—312 (1960) ein Verfahren zur Abtrennung von Humulonen aus einem nicht isomerisierten Hopfenex-

trakt. Die sauren Hopfenbestandteile wurden aus einer methanolischen Lösung an ein basisches Ionenaustauschharz in der Acetatform adsorbiert und die Komponenten durch ein Methanolessigsäuregefälle eluiert. Die sauren Komponenten konnten von den übrigen Hopfenkomponenten durch Eluieren mit wäSrig methanolischer Natriumchloridlösung getrennt werden. Simmonds und Wilson, J. Inst. Brew. 68, 495-503 (1962), konnten Isohumulon, Isocohumulon, Lupulon, Colupulon, Humulon und Cohumulon durch Verwendung einer basischen lonenaustauschersäule (»Dowex 1 · 4«) in der Acetatform mit einer Lösung von 20% 2molarem wäßrigen Natriumacetat in Methanol bei 40°C voneinander trennen. Mit einem ähnlichen System konnte auch ein vorisomerisierter Extrakt in seine Bestandteile getrennt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird jedoch für die Ausgangslösung ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel wie beispielsweise Hexan verwendet. Hierbei muß das Basenaustauschharz in Form eines Salzes einer schwächten Säure, z. B. in der Acetatform, voriiegen und die Karztcüchen müssen mit einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel wie einem Alkanol, beispielsweise Methanol, aufgequollen sein, während die Zwischenräume zwischen den Teilen vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, mit einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Flüssigkeit, welche ein Lösungsmittel für Isohumulone darstellt, z. B. einem Kohlenwasserstoff wie Hexan, gefüllt sind.

Die Isohumulone werden aus der Lösung an das Harz adsorbiert und verdrängen vermutlich das Anion der schwachen Säure, z. 3. das Acetatanion, worauf das verdrängte Anion zusammen mit dem Kation des Isohumulons in Form der schwachen Säure entfernt wird. Nach Entfernung des verdrängten Anions wird das Isohumulon mit einer wäßrigen Lösung eines Salzes, z. B. Natriumacetat, eluiert, so daß das Isohumulon in Form seines Salzes, z. B. als Natriumisohumulat, entfernt wird.

Das gewaschene Harzbett wird vorteilhaft mit einer wäßrigen Lösung eluiert, die IO bis 50Gew.-% eines Salzes mit einem das Isohumulation verdrängenden Anion und ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel für Isohumulone enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden in seiner bevorzugten Ausführungsform näher beschrieben und anschließend durch eine Reihe von Ausführungsbeispielen weiter erläutert.

Zunächst muß das basische Anionaustauschharz in eine zum Trennen der Isohumulate von den Lupulonen geeignete Form gebracht werden. Diese Harze liegen im allgemeinen in der Chloridform vor und müssen, wenn sie in dieser Form erhalten werden, in die Form eines Salzes einer schwachen Säure, zweckmäßig in die Acetatform, überführt werden. Hierzu wird das Harz in der Austauschsäule mit einer Ionen einer schwachen Säure enthaltenden wäßrigen Lösung, z. B. einer wäßrigen Essigsäure- oder Natriumacetatlösung (1 η), ausgewaschen. Anschließend wird das Harz mit Wasser frei von überschüssigen Acetationen oder entsprechenden anderen Ionen gewaschen. Das nun in der Form eines Salzes einer schwachen Säure, z. B. in der Acetatform, vorliegende Harz wird mit einer wäßrigen Lösung, die 50—95 Vol.-% eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels enthält (z. B. einer Lösung von 50 bis 90 Vol.-% Methanol) gewaschen, um das Lösungsmittel in die inneren Hohlräume der Harzperlen oder -teilchen einzubringen.

Die nachfolgend beschriebene Stufe kann wahlweise durchgeführt werden. Sie kann gegebenenfalls weggelassen werden (wie in Beispiel 1), wobei die Ausbeute nur geringfügig vermindert wird. In dieser Stufe wird das in den Zwischenräumen zwischen den Harzteilchen befindliche mit Wasser mischbare Lösungsmittel mit einem inerten mit Wasser nicht mischbaren flüssigen organischen Lösungsmittel für Isohumulone wie beispielsweise Hexan ausgewaschen. Hierbei wird die mit

ίο Wasser mischbare Flüssigkeit wie beispielsweise wäßriges Aikanol nicht aus den Innenräumen der Harzperlen, sondern nur aus den Zwischenräumen zwischen den Harzteilchen ausgewaschen. Das mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel wird vor der Verwendung in dieser Stufe vorzugsweise mit dem oben genannten mit Wassi r mischbaren Lösungsmittel gesättigt. Wenn man in dieser Stufe also beispielsweise Hexan als mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel und ein 50—95 vol.-%iges Methanol-Wasser-Gemisch als mit Wasser mischbares Lösungsmittel verwendet, sättigt man das Hexan vorzugsweise mit der Methanol-Wasser-Lösung, um die Extraktion der wäßrigen Phase aus den Innenräumen der Teilchen in die nicht-wäßrige Phase in den Harzzwischenräumen zu vermindern. Nach dieser wahlweisen Behandlung besteht das System also aus Harzteilchen, welche mit einer mit Wasser mischbaren Flüssigkeit aufgequollen sind, während die Zwischenräume zwischen den Harzfeilchen mit einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Flüssigkeit wie beispielsweise mit wäßrigem Alkohol gesättigtem Hexan ausgefüllt sind. Bei Nichtdurchführung dieser wahlweisen Behandlung sind die Zwischenräume zwischen den Harzperlen natürlich mit der mit Wasser mischbaren Flüssigkeit ausgefüllt. In beiden Fällen ist das Harzbett gebrauchsfertig für den im folgenden beschriebenen Extraktionsvorgang.

In die Austauschsäule wird ein isomerisierter oder isomerisierter und reduzierter Hopfenextrakt, welcher noch Lupulone und sonstige Hopfenbestandteile enthält, in einem inerten mit Wasser nich^! mischbaren flüssigen organischen Lösungsmittel, welches das gleiche wie das in den vorhergehenden Stufen verwendete mit Wasser nicht mischbare inerte Lösungsmittel sein kann (jedoch nicht zu sein braucht), eingeführt. In dieser Stufe hält das Harzbett die Isohumulatanionen und die Wasserstoffionen aus der Hopfensäure (den Isohumulonen) fest, während die Lupulone und sonstigen Hopfenbestandteile die Säule mit dem abfließenden Lösungsmittel verlassen. Die Acetatanionen oder entsprechenden sonstigen Anionen in den Harzteilchen werden nicht an das durchfließende Lösungsmittel abgegeben, sondern anscheinend innerhalb der Harzteilchen ausgetauscht, d. h. sie verbleiben in dieser Stufe in den Harzteilchen.

Als nächstes wird eine wäßrige Lösung, die 50—95 Vol.-% eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels enthält, z. B. eine Lösung von 50 bis 90 Vol.-% Methanol, durch das Harzbett geschickt, um den Säurewasserstoff, d. h. die Wasserstoffionen, zusammen mit den Acetatanionen als Essigsäure zu eluieren. Hierbei werden auch zurückgebliebene geringe Mengen an Lupulon, Abbaustoffen und dergleichen mit ausgewaschen.
Anschließend wird durch das Harzbett eine Lösung eines Salzes geschickt, dessen Anionen das Isohumulatanion ersetzen können, d. h. eines Alkalisalzes wie beispielsweise eine Lösung von 1 bis 5 g Natriumacetaf in 100 ml wäßrigem Alkanol. Hierdurch werden die

laohumulaianionen gegen die Aüionen des Aücalisalzes, ζ. B. die Acetatanionen, ausgetauscht, wobei das Harz gleichzeitig regeneriert wird, in diesem Fall zur Acetatform, und die ausgetauschten IsoInimultUionen eluiert. Das Eluat, welches im wesentlichen au:, Alkaliisohumulaten (z. B. Natriumisohumulaten) in wäßrigem \lkanol mit geringen Mengen Natriuniiicttat(bci Verwendung dieses Salzes) besieht und praktisch frei von Lupulonen und sonstigen Hopfenbestandteilen ist, wird aufgefangen und kann dann zur Gewinnung von reinen Isohumulaten nach bekannten Verfahren weiter bciiandcii werden.

Das regenerierte Harzbett kann nun erneut verwendet werden, d. h. der Extraktionsvorgang kann wiederholt werden, wobei man es gegebenenfalls zunächst mit Hexan oder dergleichen auf die oben beschriebene Weise auswäscht, um das wäßrige Alkanol aus den Zwischenräumen zwischen den Harzteilchen auszutauschen oder direkt mit der Einführung des Hopfenextraktes wie in Beispiel 1 beginnt.

Das basische lonenaustauscherharz wird vorzugsweise in der Acetatform verwendet. Es können aber auch andere Formen verwendet werden mit \nionen einer relativ schwachen Säure, d. h. einer Säure, welche nicht wesentlich stärker als Ameisensäure ist

Als mit Wasser mischbares Lösungsmittel wird vorzugsweise ein niederes Alkanol, wie beispielsweise Methanol, Ethanoi und Isopropanol verwendet. Jedoch kann im allgemeinen praktisch jede neutrale inerte, mit Wasser mischbare Flüssigkeit wie beispielsweise Aceton und Dimethylsulfoxid verwendet werden. Wie bereits erwähnt wurde, werden diese Flüssigkeiten in wäßriger Lösung eingesetzt, und zwar in Mengen von 50 bis 95 VoI.-%. Der bevorzugte Bereich liegt bei 67 bis 80 Vol.-°/o.

Gegebenenfalls können auch zwei oder drei verschiedene Flüssigkeiten in den einzelnen Stufen verwendet werden, z. B. wäßriges Methanol zum Einschluß in der ersten Stufe, wäßriges Ethanol zum Eluieren des Säurewasserstoffes und wäßriges Isopropanol zum Eluierei. des Isohumulons in der letzten Stufe; es kann auch jede Permutation von mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln in diesen Stufen verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch der Einfachheit halber und zur leichteren Rückgewinnung und Wiederverwendung das gleiche Lösungsmittel durchgehend durch das ganze Verfahren verwendet.

Bei Durchführung der wahlweisen Stufen, in welcher das Harzbett mit einem inerten, mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel behandelt wird, um die Zwischenräume zwischen den Harzteilchen zu füllen, ist die Art des verwendeten Lösungsmittels nicht kritiscw; sie muß lediglich den Anforderungen genügen, daß sie nicht mit Wasser mischbar und ein Lösungsmittel für isomerisierten Hopfen ist. Die gleichen Kriterien gelten für das Lösungsmittel für den Ausgangsextrakt. Für beide Zwecke stehen zahlreiche Lösungsmittel zur Verfugung; insbesondere eignen sich Kohlenwasserstoffe und chlorierte Kohlenwasserstoffe.

Es wird zwar bevorzugt, daß das Lösungsmittel für die Ausgangslösung der Hopfenbestandteile und das zum Füllen der Zwischenräume zwischen den Harzperlen verwendete Lösungsmittel das gleiche ist, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Wenn zwei verschiedene Lösungsmittel verwendet werden, müssen diese aber miteinander mischbar sein. So kann beispielsweise zum Füllen der Harzzwischenräume Benzol und zr.in Lösen des Hopfeti.xtraktes Cyclohexan verwendet werden, Un dit..,e beiden Kohlenwasserstoffe in jedem Verhältnis inejnaprirr 'ösüch sind. Darüber hinaus gibt es noch viele aiicWr. ge.:ienere ! ÖLuns-.iniaelpaare, deren Wahl dem Fachmann überlasten bleibi. Vo/swgsweise werden für beide Zwecke inerte Kohlenwasserstoffe verwendet, wie flüssige Alkane und aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B, Benzol, Toluol und Xylol, sowie Mischungen derselben, z. B. P^trolether. Andere geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Tetrachlorkohlenstoff, Trichlorethylen und Methylendichlorid.

Wie allgemein üblich, bezieht sich auch in der vorliegenden Beschreibung die Bezeichnung »!sohumulone« auf die durch Isomerisierung der «-Säuren des Hopfens gebildete Gruppe von Humulonen und deren reduzierte Formen. Die Bezeichnung schließt also Isohumulone, lsocohumulone, Isoadhumulone, Isoprehumulone und Isoposthumulone sowie die reduzierten Formen dieser Verbindungen ein. Die reduzierten Formen werden bekanntlich durch Reduktion der Ausgangshumulone mit Borhydriden oder Wasserstoff oder dergleichen erhalten. Die Isohumulone als solche sind schwache Säuren. Die Bezeichnung schließt im allgemeinen und auch in der vorliegenden Beschreibung die Säure- und die Salzformen ein, wie beispielsweise in dem Fall, daß die Säuren mit Natriumhydroxid oder einer sonstigen Base neutralisiert wurden. In der Saizform oder ionischen Form werden die Isohumulone häufig auch als Isohumulate, z. B. Natriumisohumulat, bezeichnet.

Unter »Lupulone und sonstige Hopfenbestandteile« werden in der vorliegenden Beschreibung andere im isomerisierten Hopfenextrakt enthaltene Stoffe als die Isohumulone bezeichnet. Diese Stoffe bestehen meistens aus den Lupulonen einschließlich ihrer reduzierten

Formen, ätherischen Ölen, Weichharzen und geringen Mengen anderer Komponenten. In der folgenden Übersicht werden typische Analysenwerte für einen isomerisierten, durch Extraktion mit einem Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis gewonnenen Hopfenextrakt und die relativen typischen Mengenbereiche der genannten Komponenten gegeben.

	Isohumulone	Californischer	Isomerisierter Ex
	so Lupulone	samenloser Hopfen	trakt aus anderen
45	Weichharze		Hopfensorten
	Wachse	typischer Gehalt	Bereich
Öl	40%	15-50%
25%	10-25%
25%	ca. 25%
5%	ca. 5%
4%	1- 5%

Die für die vorliegende Erfindung erforderlichen stark basischen Ionenaustauschharze sind beknnnt und in ihrer Herstellung und ihren Eigenschaften ausführlich in der Literatur beschrieben: siehe hierzu Nachod und Schubert, Ion Exchange Technology, Academic Press

jo (1956);Osborr Synthetic Ion Exchangers,Chapman and Hall, Lts. (1955; Kunin, Elements of Ion Exchange, Reinhold (1960); US-Patentschrift 25 91573; Clamon und Kressman, Ion Exchangers in Organic and Biochemistry. Inierscience Publishers, Inc. (1957). Sie sind im Hsndel vnter verschiedenen Markennamen wie beispielsweise ( Dowex 1«, »Dov.ex 21K« (Dow Chemical Co.), »Amberlite IRA 400« (Rohm & Η·"¹«) utid dergleichen erhältlich.

Stark basische Ionenaustauschharz^ sind im allgemei nen in schwach bis mittelstark vernetzten Formen mit etwa 2—4% Vernetzung (z. B. mit Divinylbenzol) erhältlich und werden in diesen Formen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Stärker vernetzte Harze, z. B. um 8% und darüber, erfordern mehr Adsorptions- und Eluierungsstufen und führen zu geringeren Ausbeuten.

Zur Verwendung des gewonnenen Extraktes zum Würzen von Bier kann die Lösung angesäuert und beispielsweise mit Petroläther extrahiert werden. Hierdurch werden die Isohumiilone in den Petrolälhcr aufgenommen und die Salze in der wäßrigen Phase zurückgelassen. Von der Pctroläthcrlösung der Isohumulone wird das Lösungsmittel dann abgedampft, so daß praktisch reine Isohumulone als Rückstand zurückbleiben.

Es wurde also ein neues Verfahren zum Isolieren der sauren Komponenten nines isomerisierten Hopfenextraktes unter Verwendung von stark basischem Ionenaustauscherharz gefunden. Die Erfindung eignet sich insbesondere zuri Abtrennen von reduziertem Isohumulon aus einem nach der US-Patentschrift 30 44 879 gewonnenen 'fxtrakt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die mit 50—95 vol.-°/oigem wäßrigem Methanol aufgequollene Acetatform eines stark basischen vernetzten lonenaustauschharzes verwendet, um Isohumulon oder reduzierte Isohumulone, z. B. katalytisch hydriertes Isohumulon oder mit Borhydrid reduziertes Isohumulon quantitativ aus einem Hexanextrakt von Hopfen zu entfernen, in dem mit Lösungen von Natriumacetat in wäßrigem Methanol eluiert wird. Eine geeignete Verfahrensweise wird nachstehend beschrieben.

Etwa 50 ml nasses, stark basisches, zu 4% vernetztes Ionenaustauschharz (»Dowex I ■ 4«, Siebfraktion 0,84 bis 0,297 mm Maschenweite) in der handelsüblichen Chloridform wurde über Nacht in Wasser aufgeschlämmt. Dann wurde das Harz in eine 1,1 · 60 cm große Säule gegossen und mit 1 n-Natriumacetatlösung gewaschen, bis die aus der Säule abfließende Flüssigkeit frei von Chloridionen war. Anschließend wurde die Säule mit entionisiertem Wasser und danach mit 50—95 vol.-%igem wäßrigem Methanol frei von Natriumacetat gewaschen. (In den folgenden Beispielen wird der bevorzugte Bereich der Alkoholkonzentration im wäßrigen Methanolsystem gezeigt.) Die Wasser-Methanol-Phase in den Zwischenräumen zwischen den Harzteilchen wurde durch absteigendes Auswaschen der schwereren Phase mit mit wäßrigem Methanol gesättigtem Hexan durch Hexan ersetzt. (Diese letzte Stufe kann wahlweise durchgeführt und gegebenenfalls auch fortgelassen werden, jedoch ist im letzteren Fall die Ausbeute häufig geringer.) Durch die Säule wurde dann eine Isohumulon oder reduziertes Isohumulon enthaltende Lösung von Hopfenextrakt geschickt, wobei die im Extrakt enthaltenen Isohumulone von dem Ionenaustauschharz adsorbiert wurden. Das in den Zwischenräumen befindliche Hexan wurde mit wäßrigem Methanol aufsteigend aus der Säule ausgetrieben. Di? adsorbierten Hopfensäuren, d. h. die Isohumulone, wurden mit einer Methanol-2 n-Natriumacetat-Lösung (4:1} aufsteigend aas der Säule eluiert Das Eluat aus der Kolonne enthielt praktisch alle reinen Isohumulone aus dem Ausgangsextrakt, welche praktisch frei von Lupulone« und sonstigen Hopfenbestandteilen waren. Zur Gewinnung der sauren Komponenten aus dem Eluat wurden das Wasser und das Methanol verdampft oder die Isohumulone nach einem der dem Fachmann auf dem Gebiet der llopfenchemie bekannten Verfahren extrahiert.

Anstelle von Methanol können auch andere niedere Alkanole wie beispielsweise Ethanol, Isopropanol und dergleichen verwendet werden.

Zum Verdrängen der Isohumulatanionen können beliebige wasserlösliche Verbindungen, deren Anionen eine größere Affinität als die Isohumulatanionen zum

ίο Ionenaustauschharz haben, wie beispielsweise Chloride, Hydroxide, Acetate, Formiate und dergleichen, verwendet werden. Von diesen Verbindungen werden insbesondere Niitriuniiicctüt. Kaliumacetat und Ammoniumacetat sowie die entsprechenden Chloride zum ['.!nieren

Γι von Isohumulon. katalytisch hydriertem Isohumulon oder mit Natriumborhydrid reduziertem Isohumulon bevorzugt. Das Eluicren kann je nach Zweckmäßigkeit aufsteigend oder absteigend bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur erfolgen. Die Wasser-Alkohol-Phase im Harz enthält vorzugsweise iniriuesicns 50 Vol.-%< Alkohol und mindestens 5 Vol.-% Wasser. Die Erfahrung hat gezeigt, daß innerhalb dieser Bereiche die Kapazität der Säule mit zunehmender Alkoholkonzeniration ansteigt.

Es ist für den Fachmann leicht ersichtlich, daß innerhalb der gegebenen Beschreibung der Erfindung zahlreiche Modifikationen möglich sind. So kann beispielsweise das Lösungsmittel für die Ausgangslösung der Kopfenbestandteile aus einem beliebigen

jo organischen Lösungsmittel bestehen, welches mit dem zum Aufquellen des Harzes verwendeten Lösungsmittelsystem nicht mischbar ist.

Das zum Aufquellen des Harzes verwendete Lösungsmitteisystem muß aus Wasser und aus 50—95 Vol.-°/o eines mit Wasser mischbaren inerten organischen Lösungsmittels besteh?·'-·

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Etwa 50 ml »Dowex I ■ 4« (Siebfraktion 0.S4 mm bis 0,297 mm Maschenweite), ein stark basisches, schwach vernetztes Ionenaustauschharz in der Chloridform, wurden mit Wasser aufgeschlämmt und in eine 1,1 -60 cm große Säule gegossen, wo sie durch Durchieiten von 250 m! ri-Natriumacetatlösung in dip Acetatform überführt wurden. Die Säule wurde dann mit 100 ml einer Methanol-Wasser-Lösung 3 : I gewaschen; anschließend wurden 20 ml einer Lösung ^von isomerisiertem und mit Natriumborhydrid reduziertem Hopfenextrakt in Hexan, welche nach dem in Beispiel 5 der US-PS 30 44 879 beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt worden war und 2,876 g reduziertes Isohumulon enthielt, direkt durch die Säule geschickt, worauf diese mit Hexan gewaschen wurde bis die abfließende Flüssigkeit praktisch farblos war (40 ml).

Das in den Zwischenräumen befindliche Hexan wurde mit 75 ml Methanol-Wasser-Gemisch 3 :1 aufsteigend aus der Säule ausgetrieben und die reduzierten Isohumulone wurden mit einer Methanol-2 n-Natrium- acetat-Lösung 4 : i aus der Säule eluiert, wobei 2,831 g reduziertes Isohumulon in 200 ml Eluat erhalten wurden, welches frei von Lupulonen etc. war.

Beispiel 2

Etwa 50 ml »Dowex 2!K« (Siebfraktion 0,84 mm bis 0,297 mm Maschenweite) ein stark basisches, schwach vernetztes Ionenaustauschharz in der Chloridform,

wurden in Wasser aufgeschlämmt und in eine 1.1 · 60cm große Säule gegossen, wo sie durch Durchleiten von 250 ml n-Natriumacetatlösung in die Acetatform überführt wurden. Das zurückgebliebene Natriumacetat wurde mit 100 ml entionisiertem Wasser und anschließend mit 100 ml Methanol-Wasser-Gemisch 1 : 1 aus der Säule ausgewaschen. Die Wasser-Methanol-Phase in den Zwischenräumen wurde durch Hf * in ersetzt. Dann wurden 10 ml einer Lösung von isomerisiertem und mit Natriumborhydrid reduziertem vollständigen Hopfenextrakt in Hexan, welche nach dem in Beispiel 5 der US-PS 30 44 879 beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt worden war und etwa 1.094 g reduziertes Isohumulon mit 2.0g Lupulon und sonstigen Hopfenbestandteilen enthielt, durch die Säule geschickt. Nach dem Auswaschen des Hexans aus den Zwischenräumen mit Methanol : Wasser 2 : 1 wurde das adsorbierte reduzierte Isohumulon mit M'-thanol-n-Natriumchlorid-Lösung 4 : 1 eluiert. wobei KwI ρ Isohumulone in 250 1'¹I Eluat erhalten wurden, welche frei von Lupulonen etc. waren.

Beispiel 3

Es wurde wie in Beispiel I eine Säule mit »Dowex I · 4« (Siebfraktion 0.84 bis 0.297 mm Maschenweite), einem stark basischen Ionenaustauschharz mit etwa 4% Vernetzung, vorbereitet. Durch diese Säule wurden 10 ml einer Lösung von mit Natriumbornydrid reduziertem vollständigen Hopfcnextrakt in Hexan geschickt, welche 1,146 g reduziertes Isohumulon enthielt und wie oben hergestellt worden war. Anschließend wurde die S^:"\ile mit 40 ml Methanoi : Wasser 2:1 durchgewaschen und dann bei Raumtemperatur mit Methanol-2 n-Natriumacetatlösung 4 : 1 absteigend eluiert, wobei 1.195 g reduziertes Isohumulon in 250 ml Eluat erhalten wurde, welches praktisch frei von Lupulon und sonstigen Hopfenbestandteilen war.

Beispiel 4

Die Säule aus Beispiel 3 wurde mit 100 ml Methanol : Wasser 3 : 1 gewaschen und dann die interstitielle wäßrige Phase durch Hexan ersetzt. Durch die so vorbereitete Säule wurden dann 20 ml einer Lösung von mit Natriumborhydrid reduziertem vollständigen Hopfenextrakt in Hexan geschickt, welche wie oben hergestellt worden war und 2,260 g reduziertes Isohumulon enthielt, und mit 40 ml Hexan nachgewaschen. Die Hexanphase wurde dann durch aufsteigendes Waschen mit 75 ml Methanol : Wasser 3 : 1 ersetzt, worauf mit Methanol : 2 n-Natriumacetatlösung 4:1 eluiert wurde. Es wurden 2,254 g Isohumulcn in 250 ml Eluat erhalten, welches praktisch frei von Lupulonen etc. war.

Beispiel 5

Durch die wie in Beispiel 4 vorbereitete Säule wurden 10 ml einer Lösung von mit Natriumborhydrid reduziertem vollständigen Hopfenextrakt in Hexan geschickt, welche wie oben hergestellt worden war und 0550 g reduzier _-■■ ' ^t.nmulnn enthielt, und mit 50ml Hexan nachgewaschen. Das .u.^rstitieile Hexan wurde mit 75 ml Methanol: Wasser 3 :1 aus der Säule ausgewaschen und das adsorbierte Material mit Methanol: 2 n-Natriumacetatlösung 2 :1 eluiert, wobei 0591 g reduziertes Isohumulon erhalten wurde, welches praktisch frei von Lupulon und sonstigen Hopfenbestandteilen war.

Beispiel 6

Die mit »Dowex I · 4« gefüllte Säule aus Beispiel 3, welche durch vorhergehendes Eluieren eines Extraktes

■> mit einer Methanol: 2 n-Natriumacetatlösung 4 : I regeneriert war, wurde mit 100 ml Methanol : Wasser 3 : I gewaschen und die interstitielle wäßrige Phase durch Hexan, welches mit der Lösung der wäßrigen Phase (Methanol : Wasser 3:1) gesättigt war, ersetzt.

Dann wurden durch die Säule 20 ml einer Lösung von isomerisiertem Hopfenextrakt in Hexan geschickt, welche 2,28 g Isohumulone und 6,124 g Gesamtweichh;:r/ enthielt, und mit JO ml Hexan nachgewaschen. Das die Zwischenräume füllende Hexan wurde aufsteigend

i"> mit 75 ml Methanol : Wasser J : 1 ausgewaschen. Das adsorbierte Isohumulon wurde mit Methanol : 2 n-Natriiimacctatlösung 4 : I eluiert, wobei 2.013 g Isohumulon in 250 ml Eluat erhalten wurde, welches praktisch frei von Lupulon und sonstigen Hopfenbestandteilen

:n war.

Beispiel 7

Die Säule aus Beispiel 6 wurde mit 100 ml Aceton : Wasser 3 : 1 gewaschen und die interstitielle

2) wäßrige Phase durch mit der wäßrigen Phase gesättigtes Hexan ersetzt. Dann wurden 20 ml einer Lösung von isomerisiertem und mit Natriumborhydrid reduziertem Hopfenextrakt in Hexan, welche 2,818 g reduziertes Isohumulon enthielt, durch eine Säule

in geschickt und diese mit Hexan nachgewaschen, wobei die ersten 10 ml der abfließenden Flüssigkeit zurückgeführt wurden. Das interstitielle Hexan wurde dann aufsteigend mit Aceton : Wasser 3 : 1 und anschließend mit Methanol : Wasser 3 : 1 aus der Säule verdrängt. Die

!> reduzierten Isohumulone wurden mit Methanol : 2 n-Natriumacetatlösung 4 : 1 aus der Säule eluiert, wobei 2.026 g reduziertes Isohumulon in 250 ml Eluat erhalten wurde. ·

Beispiel 8

Die Säule aus Beispiel 7 wurde mit 100 ml Dimethylsulfoxid : Wasser 3 : 1 gewaschen und die interstitiel'c wäßrige Phase durch mit der wäßrigen Phase gesättigtes Hexan ersetzt. Dann wurden 20 ml einer

Lösung von isomerisiertem und mit Natriumborhydrid reduziertem Hopfenextrakt in Hexan, welche 2,920 g reduziertes Isohumulon enthielt, durch die Säule geschickt und mit Hexan nachgewaschen, wobei die ersten 10 ml der abfließenden Flüssigkeit zurückgeführt wurden. Das interstitielle Hexan wurde aufsteigend mit Methanol : Wasser 3 : 1 aus der Säule verdrängt, bis 50 ml der wäßrigen Phase die Säule passiert hatten. Das reduzierte Isohumulon wurde mit Methanol : 2 n-Natriumacetatlösung 4 : 1 aus der Säule eluiert, wobei 2312 g reduziertes Isohumulon in 200 ml Eluat erhalten wurde.

Beispiel 9

Die Säule aus Beispiel 8 wurde in die Propionatform des Harzes Oberführt, wozu sie mit 250 ml n-Natriumhydroxid, anschließend mit 100 ml entionisiertem Wasser und schließlich mit 250 ml n-Natriumpropionatlösung durchgewaschen wurde. Danach wurde die Säule mit entionisiertem Wasser frei von Natriumpropionat gewaschen und schließlich mit 100 ml Methanol: Wasser 3:1 gewaschen. Die interstitielle wäßrige Phase wurde durch mit der wäßrigen Phase gesättigtes Hexan ersetzt Dann wurden 20 ml einer Lösung von

isomerisiertem und mit Natriumborhydrid reduziertem Hopfenextrakt in Hexan, welche 2,974 g reduziertes Isohumulon enthielt, durch die Säule geschickt und mit 30 ml Hexan nachgewaschen, wobei die ersten 10 ml der abfließenden Flüssigkeit in die Säule zurückgeführt wurden. Das interstitieile Hexan wurde aufsteigend mit Methanol : Wasser Z : 1 verdrängt, bis 50 ml der wäßrigen Phase die Säule passiert hatten. Das adsorbierte reduzierte Isohumulon wurde mit Methanol :2 n-Natriumpropionai 4 : 1 eluiert, wobei 2,875 g Ausbeute in 200 ml Eluat erhalten wurden.

Beispiel 10

Die Säule aus Beispiel 9 wurde durch Waschen mit 250 ml n-Natriumformiatlösung in die Formiatform des Harzes überführt, mit 100 ml entionisiertem Wasser nachgewaschen und schließlich mit 100 ml Metha-

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IIUI . VVitSSci' J '. I gl. *V(1.1VII»_I|. IVlL in»»-, .n..1^n^ · · « ~ ■ ■;, ■-Phase wurde durch mit der wäßrigen Phase gesättigtes Hexan ersetzt. Dann wurden 20 ml einer Lösung von isomerisiertem und mit Natriumborhydrid reduziertem Hopfenextrakt in Hexan, welche 2.876 g reduziertes Isohumulon enthielt, durch die Säule geschickt und mit 30 ml Hexan nachgewaschen. wobei die ersten 10 ml der abfließenden Flüssigkeit in die Säule zurückgeführt wurden. Das interstitieile Hexan wurde mit Methanol : Wasser 3 : I aus der Säule verdrängt, bis 50 ml der wäßrigen Phase die Säule passiert hatten. Das adsorbierte reduzierte Isohumulon wurde mit Methanol : 2 n-Natriumformiatlösung 4:1 aus der Säule eluiert. wobei 2,216 g Ausbeute in 200 ml Eluat erhalten wurden.

Beispiel 13

Die Säule aus Beispiel 11 wurde mit Methanol : Wasser 3 : I gewaschen und die interstitieile wäßrige Phase durch Trichlorethylen ersetzt. Dann wurden 7,25 ml einer 0,648 g Isohumulün enthaltenden Trichlorcthylcnlösung durch die Säule geschickt und die Säule mit etwa 30 ml Trichlorethylen nachgewaschen. Das interslitielle Trichlorethylen wurde absteigend mit Methanol : Was-

to ser 3 : I verdrängt, bis 50 ml der wäßrigen Phase die Säule passiert hatten. Das adsorbierte Isohumulon wurde absteigend mit Methanol : 2 n-Natriumacetatlösung 4 : I aus der Säule eluiert. wobei 0.634 g isohumulon in 240 ml I'Uiat erhalten wurden.

'·"> Die auf obige Weise eluienen Isohumulone können nach (lein Konzentrieren oder Kristallisieren /u jedem Zeitpunkt des Brauvorganges ungehopftem Bier zugesetzt werden, wobei eine wesentlich bessere '\usnut-/img des Hopfens er/ieli wird und gleichzeitig die

ϊ.. ..l).._nr>,..;.A fi,c ..in nMrmil.'t 1 I r Wif|i nhipr tJPU. iinil'hlf'll

Beispiel 11

Es wurde eine Säule wie in Beispiel 1 unter Verwendung von »Dowex I · 4« (Siebfraktion 0,84 bis 0.297 mm Maschenweite) hergestellt. Durch diese Säule wurden dann absteigend 10 ml einer Lösung von 1.246 g Tetrahydroisohumulon in Hexan, welches nach dem Verfahren von Brown et al ().Chcm. Soc. 1959. 545) hergestellt worden war, geschickt und die Säule mit Hexan nachgewaschen. Das interstitieile Hexan wurde aufsteigend mit Methanol : Wasser 3 : I aus der Säule verdrängt, bis 50 ml der wäßrigen Phase aufgefangen waren. Das adsorbierte Tetrahvdroisohumulon wurde aufsteigend mit Methanol : 2 n-Natriumacetatlösung 4 : 1 aus der Säule eluiert, wobei eine Ausbeute von 1,250 g in 200 ml Eluat erhalten wurde.

Beispiel 12

Die Säule aus Beispiel 11 wurde mit Methanoi: Wasser 3 : 1 gewaschen und die interstitieile wäßrige Phase durch Tetrachlorkohlenstoff ersetzt. Dann wurden 9 ml einer 0,794 g Isohumulon enthaltenden Tetiochlorkohlenstofflösung durch die Säule geschickt und die Säule mit etwa 30 ml Tetrachlorkohlenstoff nachgewaschen. Der interstitieile Tetrachlorkohlenstoff wurde absteigend mit Methanol: Wasser 3 :1 aus der Säule ausgewaschen, bis 50 ml wäßrige Phase die Säule passiert hauen. Das adsorbierte Isohumulon wurde absteigend mit Methanol: 2 n-Natriumacetatlösung 4 :1 eluiert, wobei eine Ausbeute von 0,798 g in 250 m! Eluat erhalten wurde.

Eigenschaften erzielt werden und erhalten bleiben.

Beispiel 14 (Vergieiehsbeispiel)

Das Verfahren nach Howard und Slater wurde auf einen isomerisierten und reduzierten, gemäß der I¹S-PS 30 44 879 hergestellten I lopfenextrakt angewendet. EtV, a 60 ml »Dowex I ■ 4« (Siebfraktion etwa 0.3 bis

in 0.8 mm Maschenwe te. 20 bis 50 mesh) wurden in die Aceiatform überführt und in eine 500 ■ 12 mm große Säule gegeben. 24 ml einer in absolutem Methanoi gelösten, ¹^bO mg Feststoffe enthaltenden Probe von isomerisiertem und reduziertem Hopfenextr.ikt wurde

)■■- durch die Säule geschickt. Die Probe enthielt 475 mg reduzierte Isohumulone. IbI mg Lupulone und 260mg unwesentliches, im Ultravioletten absorbierendes Material. Die Probo wurde mit 100 ml absolutem Methanol über die Säule gewaschen. Das methanolische Eluat

Jf wurde vorschriftsgemäß mit alkalisalzhaUigen Methanol verdünnt und das UV-Spektrum wurde im Bereich von 2 30 bis 400 nm gemessen. Das adsorbierte Material wurde mit etwa 2(X) ml einer Lösung von 20% zweimolarem wäßrigen Natriumacetat in Methanol und

4i anschließend mit etwa 100 ml 80%igem Methanol eluiert. Die F.luate wurden vorschrif'.sgemäß mit alkalisalzhaltigem Methanol verdünnt und die UV-Spektren wurden im Bereich von 230 bis 400 nm gemessen. Auf der Säule blieb dunkles, adsorbiertes

w Material zurück. Die Säule wurde daraufhin mit weiteren etwa 200 ml einer Lösung von 20% molarem wäßrigen Natriumchlorid in Methanol gewaschen. Das Eluat wurde wie oben verdünnt und die UV-Spcktren wurden im Bereich von 230 bis 400 nm gemessen. Das Harzbett schrumpfte auf etwa 90% des anfänglichen Volumens zusammen und wurde nach dem von Howard und Slater beschriebenen Verfahren regeneriert.

Das methanolische Eluat enthielt bei 288 nm absorbk^re-.de Materialien und umfaßte die nichtsauren Hoptenkorpponen'en. F)as methanolische Natriumacetateluat enthielt d.e reduzierten, bei 253 pst-, ήήκτοϋ-renden !sohumulone. die bei 355 nm absorbierenden Lupulone und andere bei 272 nm absorbierende saure Abbauprodukte. Die methanolischen Natriumchlorid-

eluate enthielten einige über 355 nm absorbierende Substanzen, die beim Analysieren zur Verdünnung zugesetzt wurden. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse ist in der folgenden Tabelle gegeben.

iäbelle

Eluierte Materialien
Einsstzprodiikt + Eluat

reduzierte
Uohumuione

(absorbieren
bei 255 nm)

Lupulone

(absorbieitri bei 355 nm)

Abbau- Reinheit der-jdü-

produkte zierten Isohumulone

Säuieneinsatzprodukt 475 mg 161 mg 260 mg 49,5

(Ausgangsmaterial)

Eluat vom Eluieren mit

Methanol/Natriumacetal-Lösung

- erstes Eluat 390

- zweites Eluat 94

Eluat mit 80%igem 8

Methanol

Natriumchlorid-Lösung - lässigbar lässigbar

erstes + zweites Eluat

Gesamtausbeute 472 141 161

120	67
37	49.2
4	-
Vcmac¹-
lässigbar

Aus den obigen Ergebnissen gehl hervor, daß beim Verfahren nach Howard und Slater alle sauren Komponenten des Hopfcnextrak'cs abgetrennt werden, während beim erfindungsgemäßen Verfahren nur die gewünschten Isohumulone. !Möglicherweise zusammen mit Humulinsäurcn. abgetrennt werden. Die unerwünschten Lupulone werden beim crfindungsgemäßeii Verfahren nicht zusammen mit den Isohumulonen erhalten. Darüber hinaus ergibt das Verfahren nach Howard und Slater ein zu 67 und 49% reines Mischprodukt der sauren Hopfkomponenten, während das crfindungsgcmäße Verfahren 98 bis 100% eines bei 255 nm absorbierenden Materials ergibt, das frei von über 300 nm absorbierenden Komponenten ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtrennen der Isohumulone von Lupulonen und sonstigen Hopfenbestandteilen in einem isomerisierten Hopfenextrakt aus einer Lösung in einem inerten organischen Lösungsmittel durch in Kontakt bringen der Lösung mit einem stark basischen, mit Anionen einer schwachen Säure vorbehandelten lonenaustauscherharz, Eluieren des Austauscherharzes mit einer wäßrigen Lösung, die ein Salz mit einem das Isohumulatanion verdrängenden Anion und ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel für Isohumulone enthält, und Abtrennen der Isohumulone aus dem Eluat, dadurch gekennzeichnet, daß man als inertes organisches Lösungsmittel ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel verwendet und einen Austauscher einsetzt, dessen Harzteilchen vor ihrer Verwendung mit einer wäßrigen Lösung aufgequollen worden sind, die 50 bis 95 Vol.-°/o eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels enthält und daß man vor dem Eluieren das Harzbett mit einer wäßrigen Lösung wäscht, die 50 bis 95 Vol.-% eines mit Wasser mischbaren inerten organischen Lösungsmittels enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein s'.ark basisches lonenaustauscherharz verwendet wird, dessen Teilchen zuvor mit einer Methanol-Wasser-Lösung mit 50 bis 95 Vol.-% Methanol aufgequollen worden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslösung mit einem Alkan, insbesondere Hexan, hergestellt worden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Austauscherharz verwendet, dessen Zwischenräume zwischen den Harzteilchen mit einem inerten, mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel, das die Isohumulone löst, gefüllt worden sind, bevor die Hopfenextraktlösung mit dem Austauscherharz in Kontakt gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete mit Wasser nicht mischbare organische Lösungsmittel in den Zwischenräumen zwischen den Harzteilchen mit einer mit Wasser mischbaren, die Teilchen aufquellenden Flüssigkeit gesättigt worden ist.