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Verfahren zur Herstellung eines Zuckerersatzmittels
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Monosaccharideinheiten, enthalten, während freie Monosaccharide, z. B. Glukose oder Disaccharide überhaupt nicht oder nur in begrenztem Umfang gebildet werden. Gemäss der Erfindung wird die Hy- drolyse so durchgeführt, dass die Poly- oder Oligosaccharide im Durchschnitt ungefähr 3-5 Mono- saccharideinheiten, z. B. 4 Monosaccharideinheiten, enthalten, wobei der Gehalt an reduzierenden
Gruppen geringer ist als einem 15% igen Dextroseäquivalentwert entspricht.
Wenn der gewünschte Abbau erreicht ist, wird die Hydrolyse unterbrochen, was im Falle der Durch- führung der Hydrolyse in saurem Milieu und bei erhöhter Temperatur durch Neutralisierung der Säure und/oder Herabsetzung der Temperatur geschieht, während im Fall der enzymatischen Hydrolyse die
Unterbrechung durch Erhöhung der Temperatur zwecks Zerstörung des Enzyms geschieht.
Die durch die partielle Hydrolyse von Stärke erhaltenen Dextrine und niedrigeren Poly- oder Oligo- saccharide werden dann in bekannter Weise einer vollständigen Hydrierung unterworfen, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, unter Anwendung von beispielsweise Raney-Nickel als Katalysator.
Durch die Hydrierung werden alle reduzierenden Monosaccharidgruppen, die in Endposition der
Dextrine oder Poly- oder Oligosaccharide vorhanden sind, in vollständig hydrierten Zustand überge- führt, d. h. es erfolgt die Bildung einer Polyolverbindung. Hiedurch wird die Gärbarkeit des Materials sehr erheblich herabgesetzt.
Die hydrierte Mischung von Dextrinen und Poly- oder Oligosacchariden, die wie vorstehend an- gegeben erhalten wird, und die im Durchschnitt 3 - 5 Monosaccharideinheiten per Molekül enthält, hat einen niedrigeren Süssigkeitsgrad als Saccharose, u. zw. auf Grund der Tatsache, dass Mono- oder
Disaccharide in der Hydrolysierungsstufe nicht oder nur in einem geringen Grad gebildet worden sind oder dass diese in der fakultativen Fermentationsstufe entfernt worden sind.
Aus diesem Grund wird, falls gewünscht, das in der Hydrierungsstufe erhaltene Produkt mit einem künstlichen Süssstoff, wie Saccharin oder Natriumcyclamat, in einer solchen Menge gemischt, dass ein
Süssigkeitsgrad erzielt wird, der dem von Saccharose entspricht. Auf diese Weise erreicht man, dass die erhaltene Mischung eine entsprechende Menge Saccharose bei der Herstellung von Lebens- und Ge- nussmitteln verschiedenster Art einschliesslich Bonbons u. a. Süssigkeiten ersetzen kann.
Das erfindungsgemässe Produkt kann als viskoser Sirup, d. h. in Lösung, erhalten werden, aber es ist auch möglich, die Lösung einer Trocknung zu unterwerfen, so dass ein weisses Pulver mit einem nur geringen Grad an Hygroskopizität erhalten wird. Das Trocknen kann in üblicher Weise, z. B. durch Zer- stäubungstrocknung, Walztrocknung oder Gefriertrocknung, durchgeführt werden.
Die Erfindung wird weiter durch die folgenden spezifischen Beispiele erläutert, in denen die Teilund Prozentangaben sich auf das Trockengewicht beziehen, falls nichts anderes angegeben ist, und in de- nen die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben sind.
Beispiel l : Saure Hydrolyse :
Eine Aufschlämmung von Kartoffelstärke, die 45% Trockensubstanz (2000 kg Kartoffelmehl, das
1800 kg trockene Stärke enthält und 2000 I Wasser) enthält, wurde mit 5 37%figer technischer Chlorwasserstoffsäure gemischt. Der PH-Wert der Mischung war 2,2. Die Verzuckerung wurde in 30 min bei
1300 und einem Überdruck von 3 at durchgeführt, um die Stärke in ein dextrinhaltiges Abbauprodukt überzuführen. Die Menge reduzierender Substanzen, berechnet als Dextrose, war 12ça. Der Ansatz wurde mit 20 l einer 15% gen Natriumcarbonatlösung bis auf einen pH-Wert von 6, 5 neutralisiert. Die Lösung wurde mit Hilfe von Aktivkohle entfärbt und die festen Substanzen wurden durch Zentrifugieren entfernt.
Dann wurde ein Raney-Nickel-Katalysator in einer Menge von 2%, d. h. 36 kg, zugesetzt. Die Hydrierung wurde bei einem Wasserstoffdruck von 75 at und bei einer Temperatur von 1450 durchgeführt. Der Wasserstoffverbrauch war 30 cm3 Wasserstoff, berechnet auf Normal-Druck -Temperatur.
Die Hydrierung wurde in üblicher Weise durchgeführt und bis zur Erreichung eines Gleichgewichtes fortgesetzt, d. h. alle reduzierenden Substanzen wurden hydriert. Der Katalysator wurde durch Filtrieren, Zentrifugieren oder auf sonstige Weise entfernt.
Zwecks Entfernung vonMetall- undSäureionen wurde die Lösungdurch ein Kationenaustauscherharz und durch ein Anionenaustauscherharz hindurchgeleitet, danach wurde die Lösung durch Vakuumverdampfung konzentriert und zwecks Erhalt eines nicht hygroskopischen Pulvers sprühgetrocknet.
Wenn man beabsichtigt, ein Produkt herzustellen, das direkt als Saccharoseersatz angewendet werden kann, versetzt man die konzentrierte Lösung vor der Zerstäubungstrocknung mit Natriumcyclamat in einer Menge, die 10 g/kg Trockensubstanz entspricht.
Beispiel 2 : Enzyma tische Hydrolyse :
Die 45% ige Stärkesuspension gemäss Beispiel 1 wurde mit 3 kg Enzym (bakterielle alpha - Amyla- se, z. B. von Novo A/S, Kopenhagen, Dänemark) gemischt. Der PH-Wert der Lösung war 6, 2. Durch
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Zusatz von Natriumcarbonatlösung wurde der pH-Wert auf 7, 5 eingestellt. Die Suspension wurde für 15 min auf eine Temperatur von 900 erhitzt. Dann wurde das Enzym durch Erhitzung während 5 min auf eine
Temperatur von 1100 inaktiviert. Das Endprodukt war eine Lösung, die hauptsächlich dextrinhaltige Ab- bauprodukte enthielt. Der Gehalt an reduzierender Substanz, berechnet als Dextrose, war 4, 6%.
Die Lö- sung wurde entfärbt, abgetrennt und. wie im Beispiel 1 beschrieben, hydriert. In der Hydrierungsstufe wur- den 26 cm3 Wasserstoff bei Normal-Druck-Temperatur verbraucht.
Beispiel 3 : Zwischengeschaltete Fermentation der Mono-und Disaccharide :
Um einen möglichst geringen Gehalt anMono-und Disacchariden zu erhalten, wurde folgende zwi- schengeschobene Stufe bei dem Verfahren gemäss Beispiel 1 angewendet.
Durch Erhöhung der Verzuckerungszeit im Beispiel 1 von 30 auf 60 min (oder von 15 min gemäss
Beispiel 2 auf 60 min) wurde ein Reduzierungswert von 27% erzielt. Die Lösung wurde unter Anwendung von 181 einer 15% gen Natriumcarbonatlösung zwecks Erhalt eines pu-Wertes von 5, 0 neutralisiert. Die
Temperatur wurde auf 300 eingestellt und 10 kg Brauereihefe (Saccharomycetes cerevisiae) wurden zu- gefügt. Die Fermentation wurde in üblicher Weise durchgeführt und war nach etwa 48h abgeschlossen, als die Kohlensäurebildung beendet war. Die Menge reduzierenden Zuckers wurde dadurch auf etwa 1, 2% herabgesetzt. Die Lösung wurde mit Hilfe von Aktivkohle entfärbt und filtriert. Die erhaltene kla- re Lösung wurde wie früher beschrieben hydriert.
Die verwendete Wasserstoffmenge war 12 m3 bei Normal-Druck-Temperatur.
Die hydrierte Lösung wurde von dem Katalysator getrennt, filtriert und mit Ionenaustauscherharzen behandelt. In der anschliessenden Verdampfungsstufe wurde der gebildete Alkohol entfernt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Zuckerersatzmittels, vorzugsweise zur Verwendung in Bonbons, Konfekt u. a. Süsswaren, dadurch gekennzeichnet, dass man polysaccharidhaltiges Ausgangsmaterial, vorzugsweise Stärke, zu einem Produkt hydrolysiert, das aus Dextrinen und/oderniedrigeren Poly- oder Oligosacchariden besteht, die 2 - 20 Monosaccharideinheiten, vorzugsweise 3 - 10 Monosaccharideinheiten, enthalten, bei denen der Mittelwert an Monosaccharideinheiten per Molekül 3 bis 5 und vorzugsweise 4 ist, wobei der Gehalt an reduzierenden Gruppen geringer ist als einem 15 % igen Dextroseäquivalentwert entspricht, und dass man anschliessend das Dextrine und/oder niedrigere Polyoder Oligosaccharide enthaltende Produkt hydriert.