DD214986A3

DD214986A3 - METHOD FOR PRODUCING POLYCONDENSES FROM CARBOHYDRATES

Info

Publication number: DD214986A3
Application number: DD82246413A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Rehfeld; Berthold Gassmann; Lothar Kumpfert; Manfred Reinhold; Guenter Wolf
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1984-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polykondensaten aus Kohlenhydraten. Ziel der Erfindung ist es, fuer die Polykondensation benoegte Reaktionszeit, den Temperatur- und Energieaufwand zu vermindern. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass die Polykondensationsreaktion unter Einfluss einer negativen Gleichspannung durchgefuehrt wird, indem das Reaktionsmedium mit Hilfe einer Elektrode unter Spannung gesetzt wird.The invention relates to a process for the preparation of polycondensates from carbohydrates. The aim of the invention is, for the polycondensation benoegte reaction time to reduce the temperature and energy expenditure. The object is achieved in that the polycondensation reaction is carried out under the influence of a negative DC voltage by the reaction medium is set by means of an electrode under tension.

Description

Erfinder: Dr. Gerhard RehfeldInventor: Dr. Gerhard Rehfeld

Prof. Dr. Berthold Gaßmann Dr. Lothar Kumpfert Prof. Dr. Manfred Reinhold Dr. Günter WolfProf. Dr. Berthold Gaßmann Lothar Kumpfert Manfred Reinhold Günter Wolf

Verfahren zur Herstellung; von Polykondensaten aus KohlenhydratenMethod of manufacture; of polycondensates from carbohydrates

Field of application of the invention;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eßbarer Polykondensate aus Sacchariden, die insbesondere als massegehende Zuckeraustauschstoffe für energiereduzierte Lebensrnittel einsetzbar sind. Die Süße wird durch Zusatz handelsüblicher Süßmittel erzielt. Darüber hinaus können die Polykondensate auch als Fettaustauschstoff verwendet werden. Auf Grund ihrer geschmacklichen und funktioneilen Eigenschaften sind die z. Б. für diätetische Füllungen, Schokoladenüberzüge, Karame!überzüge, Schlagkrem, Salatsoßen, Würzsoßen, Brühpasten, iliichmijxgetränke, Speiseeis, Puddings, Mayonnaise, Backwaren und Süßwaren einsetzbar. Wasserunlösliche Polykondensate sind als energiereduziertes Mehlsubstitut verwendbar.The invention relates to a method for producing edible polycondensates from saccharides, which can be used in particular as bulk sugar substitutes for energy-reduced Lebensrnittel. The sweetness is achieved by adding commercially available sweetener. In addition, the polycondensates can also be used as a fat substitute. Due to their taste and functional properties z. Б. for dietary fillings, chocolate coatings, caramel coatings, whipped cream, salad dressings, seasoning sauces, brew pastes, iliichmijx drinks, ice cream, puddings, mayonnaise, bakery and confectionery. Water-insoluble polycondensates can be used as an energy-reduced flour substitute.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß Saccharide im Vakuum unter Hitzeeinwirkung für sich allein oder gemeinsam mit Polyölen und schwerflüchtigen organischen Polycarbonsäuren zu Saccharid-It is known that saccharides in vacuum under heat alone or together with polyols and low-volatility organic polycarboxylic acids to saccharide

polykondensationsprodukten mit zuckerähnlichen Eigenschaften und reduziertem Energiegehalt kondensiert v/erden können. Die Kondensation erfolgt entweder in einer Schmelze des Reaktionsgemisches oder nach Lösen dar Reaktionspartner in V/asser und anschließendem Einengen der Lösung in Vakuum im erhaltenen Konzentrat. Während der Vakuumkonzentration treten keine meßbaren Veränderungen im Reaktionsgemisch ein. Die Qualität der erhaltenen Endprodukte ist abhängig von der Reaktionstemperatur und Reaktionszeit. Die Höhe.der angewendeten Temperatur und die Reaktionsdauer sind -voneinander abhängige Größen, d. h., je höher die Temperatur gewählt wird, desto kürzere Reaktionszeiten werden benötigt, und je niedriger die Temperatur ist, desto längere Reaktionszeiten sind notwendig.polycondensation products with sugar-like properties and reduced energy content can be condensed v /. The condensation takes place either in a melt of the reaction mixture or after dissolution of the reactant in water and subsequent concentration of the solution in vacuo in the concentrate obtained. During the vacuum concentration no measurable changes occur in the reaction mixture. The quality of the final products obtained depends on the reaction temperature and reaction time. The magnitude of the temperature used and the duration of the reaction are-dependent quantities, i. that is, the higher the temperature is chosen, the shorter the reaction times are needed, and the lower the temperature, the longer the reaction times are needed.

Im internationalen Schrifttum und in der Patentliteratur wurden andererseits Verfahren beschrieben, bei denen chemische Reaktionen durch hohe elektrische, meist elektrostatische Felder und durch StromfluB (Elektrolyse, Elektrophorese) beeinflußt werden. Die Beinflussung der chemischen Reaktionen durch elektrische Felder erfolgt in einer kondensatorähnlichen Reäktionszelle in der Gasphase, sie benötigt extrem hohe Felder in der Größenordnung von 10 bis 10^ V/cm· Weiterhin wird in der DS-OS 2 721 141 eine technische Lösung zur .Oxydation von Arenen zu Chincnen und Epoxiden unter Feldeinfluß beschrieben. Die Oxydation erfolgt in einer Lösung von z. B. Essig-, Ameisen- oder Propionsäure bei Feldstärken in der Größenordnung von 30 bis 100 kV/cm bei 16 2/3 bis 500 Hz.In international literature and patent literature, on the other hand, methods have been described in which chemical reactions are influenced by high electrical, mostly electrostatic fields and by current flow (electrolysis, electrophoresis). The influencing of the chemical reactions by electric fields takes place in a condenser-like reaction cell in the gas phase, it requires extremely high fields in the order of 10 to 10 ^ V / cm · Furthermore, in DS-OS 2 721 141 a technical solution for .Oxydation from arenes to chincnes and epoxides under field influence. The oxidation takes place in a solution of z. As acetic, formic or propionic acid at field strengths in the order of 30 to 100 kV / cm at 16 2/3 to 500 Hz.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, durch Anwendung eines die Reaktionsbedingungen verbessernden Verfahrens qualitativ hochwertige Produkte bei Anwendung kürzerer Reaktionszeiten und/oder niedriger Temperaturen zu erhalten, wobei die eingesetzten Kohlenhydratkomponenten weitgehend polykondensiert v/erden und gleichseitig der notwendige Energie-The aim of the invention is to obtain high-quality products using shorter reaction times and / or lower temperatures by using a process which improves the reaction conditions, wherein the carbohydrate components used are largely polycondensed and, on the equilateral side, the energy required.

bedarf für die Herstellung der Polykondensate gesenkt wird.required for the production of polycondensates is lowered.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, spezielle Verfahrensbedingungen aufzuzeigen, die die obige Zielstellung zu realisieren gestatten.The invention has for its object to identify special process conditions that allow to realize the above objective.

Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung von Polykondensaten aus Kohlenhydraten, vorzugsweise Glucose, Maltose oder Stärkeabbauprodukten in Gegenwart von Polyolen, vorzugsweise Sorbitol oder Glycerol und genießbaren mehrbasischen Säuren, z. B. Apfelsäure, Zitronensäure, in dein die Polykondensation bei Temperaturen zwischen 150 und 200 ⁰C, vorzugsweise bei 16O C, und einem Vakuum kleiner als 13 330 Pa, vorzugsweise von 2000 bis 4000 Pa unter Rühren im Stickstoffstrom 1/2 bis 2 Stunden durchgeführt wird, wobei erfindungswesentlich eine Einwirkung einer hohen Gleichspannung von 0,1 bis 50,0 kV, vorzugsweise 10 kV, vorgenommen wird. Dazu sind mittels einer Elektrode das Reaktionsmedium an den negativen Pci einer Gleichspannungsquelle zwischen 0,1 und 50 kV angeschlossen.According to the invention, the production of polycondensates from carbohydrates, preferably glucose, maltose or starch degradation products in the presence of polyols, preferably sorbitol or glycerol and edible polybasic acids, eg. Example, malic acid, citric acid, in which the polycondensation at temperatures between 150 and 200 ⁰ C, preferably at 16O C, and a vacuum less than 13,330 Pa, preferably from 2000 to 4000 Pa while stirring in a stream of nitrogen 1/2 to 2 hours is, with essential to the invention, an action of a high DC voltage of 0.1 to 50.0 kV, preferably 10 kV, made. For this purpose, the reaction medium is connected to the negative Pci of a DC voltage source between 0.1 and 50 kV by means of an electrode.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird eine wesentliche Verkürzung der Reaktionszeit erreicht. Bei Reaktion mit Glucose sinkt, bezogen auf die Restglucose, durch die Polung des Reaktionsmediums mit einer Gleichspannungsquelle die Reaktionszeit bei gleichem ümsetzungsgrad auf die Hälfte. Hierbei verringert sich gleichzeitig die benötigte thermische Energie für die Polykondensation um 50 %j während die zusätzlich aufgewendete Energie zur Erzeugung der Hochspannung demgegenüber vernachlässigt werden kann. Der bei den Versuchen fließende Strom für die chemische Reaktion konnte mit üblichen Meßgeräten (Vielfachmesser Z 4313) nicht gemessen werden. Sr ist demnach kleiner als ЛУ^ A.By the procedure according to invention a substantial shortening of the reaction time is achieved. When reacting with glucose, based on the residual glucose, the poling of the reaction medium with a DC voltage source reduces the reaction time to half at the same degree of conversion. At the same time, the required thermal energy for the polycondensation is reduced by 50 %, while the additional energy used to generate the high voltage can be neglected. The current flowing through the experiments for the chemical reaction could not be measured with conventional measuring instruments (multimeter Z 4313). Sr is therefore smaller than ЛУ ^ A.

Es ist nur die Leistung für die Hochspannungserzeugung aufzuwenden. Verwendet wurde der Generator GS 90 - 09,1It is only the power to spend for the high voltage generation. The generator GS 90 - 09,1 was used

vom YEB Steremat, Berlin.from YEB Steremat, Berlin.

Die Leistungsaufnahme beträgt bei Vollast 0,07 к VA (90 kV Ausgangsspannung, 2 raA Beiastungsstrora), bei Leerlauf 0,03 kVA. Hieraus ergibt sieb, für den vorgeschlagenen Arbeitsbereich von 10 kV (bei I- O A) eine abgeschätzte Leistung von maximal 40 VA.The power consumption at full load is 0.07 к VA (90 kV output voltage, 2 raA load current), at idle 0.03 kVA. This gives sieve, for the proposed working range of 10 kV (for I-O A), an estimated maximum output of 40 VA.

Die Erfindung wird durch das folgende Ausführungsbeispiei näher erläutert.The invention will be explained in more detail by the following Ausführungsbeispiei.

Ausführmigsbeispiel

200 g Glucose, 30 g Sorbit und 2 g Zitronensäure werden in 100 g V/asser unter Erwärmen gelöst. Die Lösung wird im Rotationsverdampfer bei 60 ⁰C Badtemperatur im Vakuum (ca. 3330 Pa) bis auf einen Restwassergehalt von 4 70 konzentriert. Der erhaltene Sirup wird unter Rühren nach Anlegen des negativen Pols einer Gleichspannungsquelle von 10 kV mit Hilfe einer in das Reaktionsmedium reichenden Elektrode eine halbe Stunde im Vakuum (ca. 3330 Pa) im Stickstoffstrom auf einer Temperatur von ΙδΟ ⁰C erhitzt. Hach Ablauf dieser Reaktionszeit wird das viskose Produkt ausgetragen und nach Erstarren pulverisiert. Das Reaktionsprodukt ist weitgehend wasserlöslich. Die Einsteilung des Säßegrades erfolgt mit handelsüblichen Süßmixteln. In der Tab. 1 und 2 sind Stoffumsetze, wiedergegeben als % Restglucose, % Reduktionsvermögen, pH und Verbrauch an n/10 HaOH in Abhängigkeit von Temperatur, Reakxionszeix und angelegter Spannung wiedergegeben. Aus den Tabellen geht hervor, da£ die benötigte Reaktionszeit bei Anlegen einer Gleichspannung um die Hälfte geringer ist als unter gleichen Bedingungen ohne Gleichspannung.200 g of glucose, 30 g of sorbitol and 2 g of citric acid are dissolved in 100 g of water with heating. The solution is concentrated in a rotary evaporator at 60 ⁰ C bath temperature in vacuo (about 3330 Pa) to a residual water content of 4 70 . The resulting syrup is heated with stirring after applying the negative pole of a DC voltage source of 10 kV with the aid of an electrode reaching into the reaction medium for half an hour in vacuo (about 3330 Pa) in a nitrogen stream at a temperature of ΙδΟ ⁰ C. Hach expiration of this reaction time, the viscous product is discharged and pulverized after solidification. The reaction product is largely water-soluble. The classification of Säßegrades done with commercial Süßmixteln. In Table 1 and 2 are Stoffumsetze reproduced as % residual glucose, % reducing power, pH and consumption of n / 10 HaOH as a function of temperature, Reakxionszeix and applied voltage reproduced. It can be seen from the tables that the required reaction time when applying a DC voltage is lower by half than under the same conditions without DC voltage.

Tabt. 1 Die Produktcharakteristik in Abhängigkeit von der Reaktionszeit und Temperatur nach Reaktion ohne und bei 20 kV TABT. 1 The product characteristic as a function of the reaction time and temperature after reaction without and at 20 kV

TempeTempe Zei-newspaper t Reaktions- % t reaction % Glucoseglucose % Reduk- pH % Reduc- pH 5 %ige5% VerVer raturture bedingungenconditions (i.T.)(I.t.) tions- (tion ( Lösung)Solution) brauchcustom . (enzym., (enzyme. vermögenbe able mlml Best.)Spec.) (i.T.)(I.t.) n/10n / 10 nach Luff-after luffing NaOHNaOH SchoorlSchoorl pro gper g ber. alsas FestFirmly Glucose)Glucose) 2,92.9 stoffmaterial 150150 0,50.5 ohne Spannungwithout tension 29,529.5 59,959.9 3,13.1 1,601.60 150150 0,50.5 20 kV20 kV 7,17.1 40,940.9 3,03.0 1,351.35 160160 0,50.5 ohne Spannungwithout tension 5,05.0 33,633.6 3,03.0 1,551.55 160160 0,50.5 20 kV20 kV 3,13.1 27,327.3 3,03.0 1,501.50 170170 0,50.5 ohne Spannungwithout tension 4,54.5 30,930.9 3,03.0 1,451.45 170170 0,50.5 20 kV20 kV 0,50.5 17,117.1 2,92.9 1,301.30 150150 1,01.0 ohne Spannungwithout tension 8,78.7 42,642.6 3,03.0 1,501.50 150150 1,01.0 20 kV20 kV 3,53.5 28,228.2 3,03.0 1,401.40 160160 1,01.0 ohne Spannungwithout tension 3,23.2 28,728.7 3,13.1 1,501.50 160160 1,01.0 20 kV20 kV 1,71.7 23,223.2 2,92.9 1,451.45 170170 1,01.0 ohne Spannungwithout tension 1,11.1 21,821.8 3,03.0 1,401.40 170170 1,01.0 20 kV20 kV 0,60.6 20,120.1 Reaktionszeit und SpannungReaction time and voltage 1,351.35 Tab. 2Tab. 2 Zusammenhang zwischenlink between

% Glucose (i.T.) (enzym.Best.) % Glucose (iT) (enzyme.

Reduktionsvermögen (i.T.) (nach Luff-Schoorl ber. als Glucose)Reducing power (i.T.) (according to Luff-Schoorl ber. As glucose)

150150 0,50.5 20 kV20 kV 7,17.1 150150 1,01.0 ohne Spannungwithout tension 8,78.7 160160 0,50.5 20 kV20 kV 3,13.1 160160 1,01.0 ohne Spannungwithout tension 3,23.2 170170 0,50.5 20 kV20 kV 0,50.5 170170 1,01.0 ohne Spannungwithout tension 1,11.1

40,9 42,6 27,3 23,7 17,1 21,840.9 42.6 27.3 23.7 17.1 21.8

Claims

Srfindungsanspruch

1. A process for the preparation of polycondensates from carbohydrates, preferably glucose, maltose, or starch degradation products in the presence of polyols, preferably sorbitol or glycerol and edible polybasic acids, characterized in that the polycondensation is carried out when a high DC voltage is applied between the reaction mixture and the reaction vessel, wherein the reaction mixture is connected to the negative pole of a DC voltage source and the voltage is between 0.1 and 50.0 kV, preferably at 10 kV.

2. The method according to item 1, characterized in that a temperature in the range of 150 to 200 ⁰ C, preferably 1bO ⁰ G, is set.

3 · Method according to item 1 and 2, characterized in that the reaction time is 1/2 to 2 hours, preferably 1/2 hour.

4. Method according to item 1 to 3>, characterized in that a vacuum of less than 13,330 Pa, preferably 2000 to 4000 Pa is applied.