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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Zuckerformlingen wie Stücken, Broten,
Platten usw., wobei kristallisierter Zucker mit Wasser gemischt, das Gemisch verformt und verpresst und danach getrocknet wird.
Unter der Bezeichnung"kristallisierter Zucker"soll hier streufähiger Kristallzucker, Würfelzucker und
Hutzucker verstanden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, das a) bei der Fabrikation von Zucker in Form von Würfeln, Tafeln und Hüten durch Giessen und Pressen, wenn Erzeugnisse erhalten werden sollen, deren mechanische Stabilität derjenigen von Produkten gleich ist, die nach dem Adant-Verfahren hergestellt worden sind, bei welchen mechanischen
Eigenschaften es sich um die Härte, die Abriebfestigkeit, die Porosität, die Auflösungsgeschwindig- keit und die Dichte handelt, und b) bei der Herstellung von Zucker in Form von Würfeln, Täfelchen und Hüten nach dem
Adant-Verfahren anwendbar ist, um die mechanischen Eigenschaften solcher Zuckerprodukte noch weiter zu verbessern, eingesetzt wird.
Bei den bekannten Verfahren zum Trocknen von Zucker wird der Zucker in eine Umgebung gebracht, deren Temperatur möglichst hoch ist und die eine verhältnismässig geringe Feuchtigkeit aufweist. Infolgedessen verdampft das Wasser des Sirups, der die Kristalle umgibt, sehr schnell, was zu einer übersättigung des Sirups an
Zucker führt, so dass eine sehr schnelle Kristallisation stattfindet. Als Folge davon kristallisiert der Zucker des
Sirups zum grössten Teil in ungeordneter Weise in Form sehr feiner Körnchen, welche die mechanischen
Eigenschaften des Endproduktes nachteilig beeinflussen, wie beispielsweise die Härte, die Abriebfestigkeit, die
Porosität, die Lösungsgeschwindigkeit und die Dichte, anstatt sich an bereits existierenden Kristallen abzuscheiden.
Wenn es sich beim Endprodukt um Würfelzucker, Zucker in Form von Täfelchen oder Hutzucker handelt, haften die sehr feinen Körnchen an den vorhandenen Kristallen nur sehr schlecht an, so dass die
Kristalle sich nur sehr schlecht miteinander verbinden. Ausserdem verstopfen die feinen Körnchen die
Zwischenräume zwischen den Kristallen.
Zwar sind schon verschiedentlich, z. B. gemäss der österr. Patentschrift Nr. 71817 und der österr. Patentschrift Nr. 252151 Verfahren zur Trocknung von Zuckerformstücken vorgeschlagen worden, doch ist bei diesen
Verfahren auf die nachstehend auseinandergesetzten Phasengleichgewichte nicht Bedacht genommen worden ; auf die Erkenntnis von deren Bedeutung gründet sich aber die Erfindung.
Diese besteht somit in einem Verfahren zur Herstellung von Zuckerformlingen, wie Stücken, Broten, Platten usw., wobei kristallisierter Zucker mit Wasser gemischt, das Gemisch verformt und verpresst und danach getrocknet wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zucker und das Wasser auf die Trocknungstemperatur gebracht werden und das Verformen, Verpressen und Trocknen des Zuckers bei dieser gewählten Trocknungstemperatur erfolgen, und das Trocknen in einem Milieu vorgenommen wird, welches die genannte Temperatur sowie eine relative Feuchtigkeit von mehr als 85% der relativen Gleichgewichtsfeuchtigkeit des zu trocknenden Zuckers bei der Trocknungstemperatur besitzt.
Beim Einbringen von nassem Zucker in eine mehr oder weniger feuchte Atmosphäre stellen sich gleichzeitig zwei Gleichgewichte zwischen den drei vorliegenden Phasen ein, nämlich den Kristallen, dem Sirup und der Luft. Ein Gleichgewicht besteht zwischen den Kristallen und dem die Kristalle bedeckenden Sirup. Je höher die Temperatur des Sirups, um so reicher ist der Sirup an Zucker. Der Sirup hält sich stets im Zustand der Sättigung, sei es durch Auflösen kristallisierten Zuckers, sei es, dass er einen Teil seines Zuckers zum Auskristallisieren freigibt. Das zweite Gleichgewicht besteht zwischen dem Wasser des Sirups, der die Kristalle bedeckt, und dem Wasser, das in der die Kristall-Sirup-Mischung umgebenden Luft enthalten ist. Dieses Gleichgewicht ist das bei weitem wichtigste, denn es ist dieses Gleichgewicht, das letztlich das erste bestimmt.
Dieses zweite Gleichgewicht ist erreicht, wenn der Dampfdruck des Wassers im Sirup gleich dem Dampfdruck des Wassers in der Luft ist, mit der der Sirup in Berührung steht.
Bei der Untersuchung dieses Gleichgewichtes kann von dem Begriff "relative Feuchtigkeit" Gebrauch gemacht werden, bei der es sich um den tatsächlichen Dampfdruck bei der betrachteten Temperatur, ausgedrückt als Prozentsatz des Sättigungsdampfdruckes bei der gleichen Temperatur handelt. Der Wert bei Gleichgewicht wird dann als "relative Feuchtigkeit bei Gleichgewicht" bezeichnet. Wenn die relative Feuchtigkeit der Luft kleiner ist als diejenige bei Gleichgewicht, trocknet der Zucker. Im umgekehrten Fall wird der Zucker feucht. Diese relative Feuchtigkeit bei Gleichgewicht hängt vornehmlich von der Reinheit des eingesetzten Zuckers und von der Temperatur ab.
Um die Nachteile zu vermeiden, welche den bekannten Trockenverfahren anhaften, findet nach dem erfindungsgemässen Verfahren das Trocknen bei einer relativen Feuchtigkeit statt, die bei der herrschenden Umgebungstemperatur zwar kleiner ist als die relative Feuchtigkeit bei Gleichgewicht mit dem Zucker, dieser relativen Feuchtigkeit aber doch sehr nahe ist. Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Zucker und das Wasser auf die Trocknungstemperatur gebracht werden und das Verformen, Verpressen und Trocknen des Zuckers bei dieser gewählten Trocknungstemperatur erfolgen und das Trocknen in einem Milieu vorgenommen wird, welches die genannte Temperatur sowie eine relative Feuchtigkeit
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von mehr als 85% der relativen Gleichgewichtsfeuchtigkeit des zu trocknenden Zuckers bei der Trocknungstemperatur besitzt.
Durch diese Massnahme wird die übersättigung des Sirups, der die Kristalle umgibt, in einem Bereich gehalten, der eine Kristallisation in Form feinster Körnchen verhindert und statt dessen zu einer Abscheidung des Zuckers auf bereits existierenden Kristallen führt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist zur Herstellung von Zuckerformlingen, wie beispielsweise Stücken, Broten, Platten usw. geeignet, die durch Verformen und Pressen hergestellt werden. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Mischung aus kristallisiertem Zucker und Wasser auf die Trockentemperatur gebracht und es findet das Verformen und Pressen in einer Umgebung statt, in der im wesentlichen die gleichen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen herrschen wie beim Trocknen. Bei einem solchen Vorgehen wird die Notwendigkeit vermieden, die bei Umgebungstemperatur verformten und gepressten Teile wieder zu erwärmen, wodurch auch jegliche Verdampfung von Wasser vermieden wird.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens hervor, die mittels der in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtungen durchgeführt werden. Die Zeichnungen zeigen in den Fig. 1 bis 3 schematisch je eine andere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Jede der drei in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtungen weist einen Trockenkessel-l-auf, in den der schüttfähige Kristallzucker oder granulierte Zucker nach dem Zentrifugieren oder Zuckerkörper in Form von Würfeln, Plättchen oder Hüten, die durch Verformen und Pressen oder nach dem Adant-Verfahren hergestellt worden sind, eingebracht werden.
Die Temperatur im Kessel-l-liegt gewöhnlich zwischen 75 und 85 C. Wenn mit Sicherheit eine Verfärbung des Zuckers vermieden werden soll, wird die Temperatur vorzugsweise unter 800C gehalten. Wenn die Reinheit des zu trocknenden Zuckers bekannt und die Trockentemperatur fixiert ist, wird die relative Feuchtigkeit bei Gleichgewicht bestimmt und anschliessend die relative Feuchtigkeit gewählt, bei der das Trocknen im Kessel--l--stattfinden soll. Diese relative Feuchtigkeit muss kleiner sein als 100% und sollte vorzugsweise mehr als 85% der relativen Feuchtigkeit bei Gleichgewicht betragen.
Es ist auf verschiedene Weise möglich, im Kessel--l--die gewählten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen aufrechtzuerhalten. Bei der Vorrichtung nach Fig. l wird durch den Kessel--l--
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den gewählten Werten gehalten wird. In Umlaufrichtung vor der Konditionierungseinrichtung--3--ist ein Einlass --4-- für Frischluft vorgesehen, der mögliche Luftverluste beim Umwälzen der Luft auszugleichen gestattet.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 ist im Kessel --1-- ein Ventilator --5-- angeordnet, der durch einen
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verlassen kann.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 wird die den Kessel-l-durch den Auslass --9-- verlassende Luft teilweise über eine Leitung --10-- ins Freie abgelassen und teilweise über eine Leitung-11-umgewälzt. Die abgelassene Luft wird durch Frischluft ersetzt, die eine Konditionierungseinrichtung-12-durchströmt und an der Verzweigung --13-- mit dem nicht freigelassenen Teil der umgewälzten Luft gemischt wird. Die Mischung wird dann über die Leitung--14--wieder in den Kessel--l--eingegeben.
Zum Trocknen von Teilen wie Würfeln, Täfelchen und Hüten, die durch Verformen und Pressen hergestellt worden sind, findet das Verformen und das Pressen der Mischung von Zucker und Wasser unter den gleichen Bedingungen der Temperatur und relativen Feuchtigkeit statt, wie sie im Trockenkessel--l--herrsehen. Das Verformen und Pressen kann entweder in einer Zone stattfinden, die zu diesem Zweck im Kessel--l-- vorgesehen ist, oder in einer zwar getrennten, jedoch mit dem Kessel--l--verbundenen Kammer.
Diese Art des Vorgehens hat gewisse Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren des Verformens und Pressens von Zucker, die unter den üblichen Trockenbedingungen ausgeführt werden. Die warme Mischung aus Zucker und dem zum Befeuchten dienenden Wasser ist weniger viskos als die gleiche Mischung im kalten Zustand, was für das Verformen eine erhebliche Erleichterung darstellt. Darüber hinaus ist der Sirup, der die Kristalle umgibt, reicher an Zucker und infolgedessen dichter, so dass er seine Rolle als Schmiermittel besser erfüllt und den Kristallen das Aneinandervorbeigleiten erleichtert, wodurch das Pressen verbessert und eine grössere Dichte des Endproduktes erreicht wird.
Beispiel : Bei diesem Beispiel wurde ein granulierter Zucker mit einer Reinheit von 99, 95% verwendet, dessen relative Feuchtigkeit bei Gleichgewicht und einer Umgebungstemperatur von 800C 82% betrug. Der Zucker und das zum Befeuchten erforderliche Wasser wurden getrennt auf eine Temperatur von 80 bis 820C gebracht und in einem Verhältnis von 2 kg Wasser auf 100 kg Zucker vermischt. Die auf 800C gehaltene Mischung wurde dann in einer Atmosphäre mit einer Temperatur von 800C und einer relativen Feuchtigkeit von 72% in Formen gegossen und komprimiert. Anschliessend wurden die Produkte unter einer gleichen Atmosphäre, wie sie beim Verformen und Pressen vorhanden war, ausgeformt und getrocknet.
Die
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Trockenzeit betrug für Zuckerstücke mit einem Gewicht von 5 bis 6 g und einer anfänglichen Feuchtigkeit von 2% etwa 2 h. Die getrockneten Produkte konnten nach dem Abkühlen unmittelbar verpackt werden.
Unter diesen Bedingungen wird Würfel-, Plättchen-oder Hutzucker erhalten, dessen machanische Eigenschaften denjenigen von Adant-Zucker vergleichbar sind. Nachstehend sind die mittleren Ergebnisse von Versuchen aufgeführt, die an Hand einer Vielzahl von Proben gemacht worden sind. Bei den Proben A handelt es sich um zuckerwürfel, die nach dem Adant-Verfahren hergestellt und auf bekannte Weise getrocknet worden sind. Bei den Proben B handelt es sich um Stücke von Würfelzucker, die gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren verformt, gepresst und getrocknet worden sind. Bei den Proben C handelt es sich endlich um nach einem bekannten Verfahren verformten, gepressten und getrockneten Würfelzucker.
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<tb>
<tb>
Proben
<tb> ABC
<tb> Auflösezeit <SEP> 4 <SEP> min <SEP> 4 <SEP> min <SEP> 14 <SEP> min
<tb> Saugwiderstand <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 2
<tb> Abriebfestigkeit <SEP> 93% <SEP> 93% <SEP> 85%
<tb> Dichte <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 05 <SEP>
<tb>
Zur Messung der Auslösezeit wurde ein Stück Würfelzucker auf ein feines Siebgewebe gelegt und zusammen mit dem Siebgewebe in destilliertem Wasser von 200C aufgehängt. Die Auflösezeit wird festgestellt, indem die Zeit gemessen wird, die erforderlich ist, um das Gewicht des eingetauchten Zuckerstückes auf Null zu reduzieren.
Bei gepressten Stücken wurde die vom Stempel belastete Seite nach oben gelegt.
Zur Ermittlung des Saugwiderstandes wird ein Zuckerstück in ein Gummi-Mundstück gelegt, das an Vakuum angeschlossen ist. Das Zuckerstück wird in destilliertes Wasser mit einer Temperatur von 200C eingetaucht, aus dem Wasser entnommen und dann durch Absaugen getrocknet. Diese Operation wird wiederholt, bis das Zuckerstück zerfällt. Das Resultat der Prüfung ist die Anzahl der Eintauch- und Trocknungsvorgänge, denen das Zuckerstück widersteht, bevor es zerfällt.
Die Prüfung auf Abriebfestigkeit besteht darin, dass vier Stücke Würfelzucker in einen zylindrischen Behälter von 25 cm3 Inhalt gebracht werden, der um eine zu seiner Symmetrieachse schräggestellte Achse mit einer Geschwindigkeit von 45 Umdr/min eine Stunde lang gedreht wird. Das Resultat der Prüfung ist der Prozentsatz des Gewichtes der dem Versuch unterworfenen Zuckerstücke in bezug auf deren Ausgangsgewicht.
Die Dichte wurde an Hand des Gewichtes und des Volumens der untersuchten Zuckerstücke ermittelt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Zuckerformlingen, wie Stücken, Broten, Platten usw., wobei kristallisierter Zucker mit Wasser gemischt, das Gemisch verformt und verpresst und danach getrocknet wird,
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werden und das Verformen, Verpressen und Trocknen des Zuckers bei dieser gewählten Trocknungstemperatur erfolgen und das Trocknen in einem Milieu vorgenommen wird, welches die genannte Temperatur sowie eine relative Feuchtigkeit von mehr als 85% der relativen Gleichgewichtsfeuchtigkeit des zu trocknenden Zuckers bei der Trocknungstemperatur besitzt.
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