CH306984A - Verfahren zur Herstellung von Zuckercouleur. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Herstellung    von     Zuckercouleur.            Gegenstand    der Erfindung     ist    ein Ver  fahren     zur    Herstellung von     ZuekercOLlleur          (Ka.ramelfarbe)    von hoher Säurebeständig  keit., welches dadurch gekennzeichnet ist, dass  ein     Kohlehydratsirup    mit einem Gehalt an  reduzierenden Zuckern, als Dextrose berech  net und auf den gesamten     Kohlehydratgehalt     des Sirups bezogen,

   von 60 bis     100 /o    durch  Zusatz von Säure auf einen     pH-Wert        zwi-          sehen    0,2 und 4,0 eingestellt wird, der     ange-          säuerte    Sirup auf eine Temperatur von 93 bis  1.21  C erhitzt wird, bis der Gehalt an     redu-          zierenden        Zuckern        um        20        bis        60%        erniedrigt     ist und nur noch zwischen 30 und     601/o    be  trägt,

   .darauf ein alkalisches     Reagens    dem  Reaktionsgut zugesetzt wird,     zwecks    Herstel  lung eines     pH-Wertes    im Bereich von 3,0 bis  i,5, und der Sirup sodann     karamelisiert    wird.  



  Als Ausgangsmaterial des erfindungs  gemässen Verfahrens können durch Hydrolyse  von Kohlehydraten beispielsweise durch den  Abbau von Stärke aus Mais, Tapioka, Reis,  Sago oder Weizen erhaltene     Kohlehydrat-          sirupe    verwendet werden.  



  Von den     Stärkehydrolyseprodukten    sind  auch solche mit einem niedrigeren Gehalt an  reduzierenden Zuckern als die,     handelsübli-          ehen    Maiszucker brauchbar. Ferner können  auch Mutterlaugen, wie Melasse, verarbeitet  werden. Das     bevorzugte    Ausgangsmaterial ist  reine Glukose, welche durch Säurehydrolyse  von Stärke guter Qualität und geeignete       Raffiniermethoden    erhalten wurde.    Die bisher bekannten     Karamelfarben    ha  ben den Nachteil, in saurer Lösung eine unge  nügende Stabilität aufzuweisen.

   Wird ein Ge  tränk oder Konzentrat mit einer solchen  Zuckercouleur gefärbt, so wird durch die       Acidität    der Flüssigkeit die fein verteilte  Zuckercouleur (ein kolloides System) ver  hältnismässig rasch koaguliert. Die Neigung  der Farbe,     auszuflocken,    kann noch durch  andere Bestandteile des Getränkes, z. B.     Tan-          nin,    gefördert werden. Dadurch werden Aus  sehen und gewisse Qualitäten des Getränkes  nachteilig verändert.

   Nach der vorliegenden  Erfindung können Produkte erhalten werden,  welche nicht nur gegen Säuren, sondern auch  gegen andere, .die Koagulation der Farbe ver  ursachende Bestandteile des gefärbten Ge  tränkes beständig sind, und sich ferner beim       Lagern    nicht verdicken und mit dem Alter  kaum verändern.  



  Die Säurebeständigkeit, d. h. die Sta  bilität in saurer Lösung, kann .durch Labora  toriumsteste bestimmt werden, wobei die  Zuckercouleur gewöhnlich schwierigeren Be  dingungen hinsichtlich Temperatur und     Aci-          dität    unterworfen wird, als bei normalem  praktischem Gebrauch. Ein üblicher Säuretest  ist der folgende: 250     ml    einer     0,2o/oigen          wässrigen    Lösung der     Karamelfarbe    werden  mit Salzsäure in solcher Menge versetzt, dass  die Lösung hinsichtlich des Säuregehaltes  0,33-n ist.

   Die Lösung wird in eine Flasche  gefüllt, welche mit einem umgestülpten     Be-          cherglas    bedeckt wird, und 5 Minuten ge-    
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    Glanzhell <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Kochen <SEP> und <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> später <SEP> A
<tb>  Geringe <SEP> Trübung <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Kochen <SEP> B
<tb>  Geringer <SEP> Niederschlag <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Kochen <SEP> C       Eine erschwerte Variante dieses Tests besteht  im Kochen eines Teils der Lösung während  30 Minuten.  



  Die Beständigkeit der Zuckercouleur ge  gen     Tannin    kann durch den sogenannten       Ta.nnintest    ermittelt werden. Häufig wird ein  neutraler und ein saurer     Tannintest    gemacht.  Diese sind beschrieben in Anal.     Ed.    of     Ind.      &  Eng.     Chem.    10. 349 (1936).  



  Die erfindungsgemäss hergestellte Zucker  couleur liefert meistens glanzhelle Lösungen  und gewöhnlich sind alle Resultate A. Die  bisher bekannten Zuckercouleurs liefern nur  etwa zwei     A-Resultate    bei den     erwähnten     vier Testen. Die erfindungsgemässe     Karamel-          farbe    wird,     wie    sich gezeigt hat, auch durch  Phosphorsäure nicht     ausgefällt;    ferner ist sie  in hohem Masse gegen Alterung beständig.  



  Die erfindungsgemäss hergestellte Zucker  couleur vergrössert beim Lagern ihre Visko  sität in der Hegel nur sehr langsam. Eine An  zahl von Mustern mit einer Konzentration von  28      Be    zeigte nach zweijähriger Lagerung bei  einer Durchschnittstemperatur von 32  ("  Leichtflüssigkeit. Ferner ist die erfindungs  gemäss hergestellte Zuckercouleur im allge  meinen in hohen Alkoholkonzentrationen sehr  stabil, bei niedrigen Temperaturen leichtflüs  sig, ferner     meistens    frei von     Kohlenstoffteil-          chen    und von Charge zu Charge sehr gleich  mässig in der Färbekraft.

   Nach dem erfin  dungsgemässen Verfahren     können    Produkte  erhalten werden, die praktisch frei von dem  unangenehmen Geruch und dem bitteren Ge  schmack sind, die für bisherige Zucker  couleurs charakteristisch sind. Ferner erwie  sen sich die     erfindungsgemäss    hergestellten  Erzeugnisse als mit andern Farben von     guter     Qualität verträglich und gegen Gärung be  ständig.    Vorausgesetzt, dass die     andern    Eigen  schaften     zufriedenst.ellend    sind, ist die Färbe  kraft der     Zuekercouleur    von grösster Bedeu  tung.

   Die Färbekraft wird gewöhnlich als       Lovibond-Wert    einer     0,11/eigen    Lösung der       Karamelfarbe    in einer     2,5-em-Zelle    bestimmt.  Gemäss vorliegender Erfindung kann eine       Karamelfarbe    von erhöhter Färbekraft, ohne  Verlust an Stabilität oder andern erwünsch  ten Eigenschaften, hergestellt werden.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist     Fig.l     ein Diagramm, welches zeigt, wie die Tempe  ratur und die     Acidität,    eines behandelten Si  rups sich mit der Zeit beim erfindungs  gemässen Verfahren verändern können.     Fig.    2  ist ein Fliessdiagramm einer Arbeitsweise ge  mäss der     Eifindung.     



  Wie in     Fig.        \?    dargestellt, wird z. B. ein  Maissirup mit, einem Gehalt von 60 bis     1001/o     reduzierendem Zucker zunächst auf' den     pH-          Wert    0,2 bis 4,0     angesäuert    und dann wäh  rend     1/,1    bis 2 Stunden auf 93 bis 121  C  erhitzt. Diese     Vorbehandlung    vermindert das  D. E.

   (Gehalt an reduzierenden Zuckern) um       20        bis        65%        auf        einen        Wert        zwischen        30        und          60"/o,    nach der     Munson     &      Walker-Methode     bestimmt.. Die     Vorbehandlung    bei einem  niedrigen PH verursacht eine chemische  Reaktion, die sich durch eine starke Vermin  derung des     Dextroseäquivalents    (D. E.) bzw.

    des Gehalts an reduzierenden Zuckern, als  Dextrose berechnet,     bemerkbar    macht. An  scheinend handelt es sich hierbei um eine Art.       Kondensation    oder     Polymerisation,    wodurch  die einfachen Zucker in grössere Einheiten  übergeführt werden, z. B. in     Polysaecharide.     In einer verhältnismässig dünnen Stärke  suspension dagegen     beträgt    das Ausmass der  Umkehrung nach Vervollständigung der     Hy-          drolyse        nur        etwa        8%        der        vorhandenen    Trok-    kocht.

   Sodann wird beobachtet, ob eine Trü  bung eintritt oder sich ein Niederschlag  bildet.    Die Resultate werden z. B. folgender  massen klassifiziert:           kensubstanz.    Wird die Reaktion jedoch in  konzentrierten Lösungen von Dextrose oder  von     Stärkehydrolyseprodukten    vorgenom  men, so ist die Verminderung der reduzie  renden Zucker und die Bildung von nicht  reduzierenden     Verbindungen    erheblich stär  ker. Sie kann durchgeführt werden, bis die  Reduktionskraft     verschwunden    ist, was durch  Prüfung mit     Fehlings        Lösung    oder einer ihrer  Modifikationen festgestellt werden kann.

   Es  kann so leicht kontrolliert werden, ob das     ge-          wünsehte    Ausmass der     Kondensation,    Umkeh  rung oder Degradation der reduzierenden  Zucker erreicht ist.  



  Die Säurebehandlung in konzentrierter  Lösung verwandelt die Kohlehydrate jeden  falls in solche Stoffe, welche die nachfolgende       Karamelisation    erleichtern und verbessern.  



  Sodann wird ein Neu     tralisiermittel,    vor  zugsweise wasserfreies Ammoniak, dem vor  behandelten Zuckersirup     zugesetzt,    um den       PH-Wert    auf 3,0 bis 7,5     zu    bringen. Anstatt  Ammoniak kann auch ein     Alkalimetall-    oder       Erdalkalimetalloxyd    oder     -hydroxyd,    oder ein       Alkalimetallkarbonat    oder     -phosphat,    oder  eine Mischung derselben als     Neutralisiermittel     verwendet. werden.

   Zweckmässig wird wasser  freies Ammoniak benutzt, weil dadurch weder  Nasser noch andere Fremdstoffe zugeführt  werden, und ferner, weil Ammoniak auch als  Förderungsmittel der     Farbstoffbildung    bei  der     Karamelisation    der Zuckerlösung wirkt.  



  Nach dem Zusatz von Ammoniak wird die  Flüssigkeit zweckmässig für eine Periode zwi  schen. 15 Minuten und 2 .Stunden auf eine       Temperatur    von etwa 110 bis l32  C erhitzt.  Diese Erhitzung ist von Vorteil, weil dadurch  die Säurebeständigkeit der     Karamelfarbe     erhöht wird, doch ist sie nicht absolut not  wendig.  



  Nach dieser Behandlung wird die Real       tionsmischiung    zweckmässig auf etwa. 88 bis  110  C abgekühlt.. Es ist unwirtschaftlich und  unnötig, die Lösung weiter abzukühlen. So  dann werden der Lösung vorteilhaft     Ammo-          niumsalze    zugesetzt.  



  'Wie     Fig.    1 zeigt und zu erwarten ist,  fällt der     p11--Wert    des Sirups mit dem Fort-         gang    der     Karamelisierung.    Wenn der     pH-          Wert    vor dem Erhitzen auf     Karamelisierungs-          temperatur    auf 6 bis 7 erhöht wird, bleibt der  PH-Wert des     ,Sirups    für eine     ausreichende     Zeit zur Vervollständigung der     Karamelisie-          rung    über 2,0.

   Wird jedoch der,     pH-Wert    nur  auf etwa 3,0 erhöht, so besteht die Notwendig  keit, öfters Ammoniak oder Alkali zwecks  Verhütung des Absinkens des     pH-Wertes    auf  2,0 oder weniger     zuzusetzen.     



  Bei Verwendung von Ammoniak wird     die-          ses        zweckmässig        in        Mengen        von        0,4        bis        3,0        %.,     berechnet von der     Trockemubstanz,    zugesetzt,  wobei ein Teil in der Form von     Ammonium-          sulfat        beigegeben    werden kann.

       Im.        Ausfüh-          rungsbeispiel        werden        0,82%-        Ammoniak        als          I\Teutralisierungsmittel    und nachher     zusätz-          liche        0,16%        Ammoniak        in        Form        von        Ammo-          niumsulfat        zugesetzt,

          also        zusammen        0,98%     Ammoniak. Im folgenden Beispiel ist das Ver  hältnis von freiem Ammoniak zu gebundenem       Ammoniak    (als Sulfat) 5:1, doch kann dies  Verhältnis bis auf 3:1 ermässigt werden.  



  Nachdem noch     gegebenenfalls    Kataly  satoren zugesetzt sind, wird die Lösung z. B.  auf eine Temperatur zwischen 127 und 160  C  erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten,  bis der gewünschte     Karamelisierungsgrad     erreicht, oder die gewünschte Färbekraft  erhalten wurde. Die Lösung wird     z.    B. sodann  rasch durch     Kühlwasser    im Mantel des Reak  tionsgefässes auf etwa 65 bis 66  C abgekühlt  und durch Zusatz von kaltem Wasser die  Konzentration des Produktes auf etwa 38  B6  gebracht.  



  <I>Beispiel:</I>  6000 Liter     Maiszuckersirup    von 62 D. E.       (Dextroseäquivalent)    mit einem     pH    von etwa  4,5 wurden mit 41 Liter Schwefelsäure von       50%        versetzt,        wodurch        der        pH-Wert        auf        1,0     gebracht wurde. Die Mischung wurde eine  Stunde auf 110  C erhitzt, wodurch der D.     E.-          Wert    auf 42 erniedrigt wurde.

   Sodann     wur-          den        0,82%        wasserfreies        Ammoniak,        berech-          net    auf die     Zuckertrockensubstanz,    zugesetzt.  Der     pH-Wert    wurde dadurch auf 6,7 gebracht.  



  Der Sirup wurde darauf für 15 Minuten  auf eine Temperatur von 93 bis 121  C erhitzt      (vergleiche Temperaturkurve der     Fig.    1) und  dann auf 99  C abgekühlt, worauf Katalysa  toren, bestehend aus einer Mischung von Na  triumbisulfit (Reduktionsmittel) und     Ammo-          niumsulfat,    zugesetzt wurden.

   Vom     Trocken-          gewicht        des        Zuckers        wurden        etwa        2,7%        Na-          triumbisulfit        und        0,12%        Ammoniak        in        Form     von     Ammoniumsulfat    verwendet.  



  Der Sirup wurde schliesslich auf die     Kara-          melisierungstemperatur    von 138  C erhitzt.  Wie     Fig.    1 zeigt, wird der     pH-Wert    während  der     Karamelisierung    allmählich erniedrigt.  Es     wurde    etwa 2 Stunden auf 138  C gehalten  und die Lösung dann abgekühlt. Die     Kara-          melisierung    wurde in einem offenen Kessel  durchgeführt.  



  Man erhält so eine Zuckercouleur, welche  sieh besonders gut für gesäuerte karbonisierte       Getränke    .eignet.  



  Nach dem     erfindungsgemässen    Verfahren  können die Verluste     an;    Trockensubstanzen  bei der     Karamelisierung    gering gehalten wer  den. Die minimalen Mengen an kohlenstoff  haltigen Rückständen können mittels     schnell-          laufender    Zentrifugen beseitigt werden.  



  Das bevorzugte Ausgangsmaterial sind Lö  sungen von reiner Dextrose oder Maiszucker  sirupe mit 80 bis 85 D. E.     (Dextroseäqui-          valente).    Diese Lösungen werden zweck  mässig auf etwa     4511B6    konzentriert..

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Zucker couleur von hoher Säurebeständigkeit, da durch gekennzeichnet, dass ein Kohlehydrat- Sirup mit einem Gehalt an reduzierenden Zuckern, als Dextrose berechnet und auf den gesamten Kohlehy dratgehalt des Sirups bezogen, von 60 bis 100% durch Zusatz von Säure auf einen PH-Wert zwischen 0,2 und 4,0 eingestellt wird.,

   der angesäuerte Sirup auf eine Temperatur von 93 bis 121 C erhitzt wird, bis der Gehalt. an reduzie renden Zuckern um 20 bis 601/a erniedrigst ist und nur noch zwischen 30 und 60% be- trägt., darauf ein alkalisches Reagens dem Reaktionsgat zugesetzt wird, zwecks Herstel lung eines pH-Wertes im Bereich von 3,0 bis 7,5,

   und der Sirup schliesslich karamelisiert wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der pH-Wert des Sirups während der Karamelisierung auf über 2,0 gehalten wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Karamelisierung in Gegenwart eines Reduktionsmittels .durchgeführt wird. 3.

   Verfahren. nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Karamelisierung in Gegenwart von Natriumbisulfit durchgeführt wird. 4. Verfahren nach Patentanspi-Lich und den Unteransprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalisches Reagens Ammoniak verwendet wird.