DD277176A3

DD277176A3 - Verfahren zur herstellung von trockensorbit mit einem definierten anteil an weiteren zuckeralkoholen

Info

Publication number: DD277176A3
Application number: DD31116187A
Authority: DD
Inventors: Heinz Aring; Horst Foerster; Wolfgang Hoehne; Guenter Kaczmarek; Hans-Joachim Siebert; Detlef Stanneveld
Original assignee: Hydrierwerk Rodleben Veb
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1990-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einem speziellen Trockensorbit mit Anteilen an isomeren Zuckeralkoholen und/oder hydrierten Oligosacchariden in Mengen bis zu 12%, der sowohl als Zuckeraustauschstoff, als auch fuer die Einarbeitung in Lebensmittel und zur Tablettierung geeignet ist. Er wird durch gemeinsames Verspruehen einer 65-75%igen Sorbitloesung mit einer Temperatur von 80-110C und Sorbitkristallen in einem Spruehturm und anschliessende Kristallisation bei einer Temperatur 80-90C hergestellt. Die fuer die Verspruehung eingesetzten Sorbitpartikel muessen vorher voellig oder teilweise einer Prallzerkleinerung unterworfen werden. Die prallzerkleinerten Teilchen duerfen einen maximalen Teilchendurchmesser von 0,1 mm besitzen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trockensorbi'.s. der neben Sorbit andere Hexite und/oder hydrierte Oligosaccharide enthält und dadurch gut für den Einsatz in solchen Zuckererzeugnissen geeignet ist, bei denen das Auskristallisieren der Zuckermasse unterbunden werden soll. Der Trockensorbit wird durch Sprühtrocknung hergestellt und hat damit die Instant-Eigenschaften sprühgetrockneter Produkte und läßt sich ausgezeichnet tablettieren.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Sorbit wird in verschiedenen Erzeugnissen als Saccnarosesubstitut für Diabetiker, in Gebäck als Frischhaltemittel, in Hartkaramellen, Pralinen, gefüllten Schokoladeerzeugnissen mit hohem Alkoholanteil, Geleeartikeln, Erzeugnissen auf Fondant-Basis oder Kaugummi eingesetzt. In den letzten Jahren findet Sorbit in steigendem Maße Anwendung für die Herstellung von Lutschtabletten und für die Tablettierung pharmazeutischer Wirkstoffe.

Sorbit wird durch katalytische Druckhydrierung von Glucose in wäßriger Lösung bei Temperaturen unterhalb von 170⁰C gewonnen (1).

Bei Einsatz reiner Glucose wird in Gegenwart eines hochselektiven Katalysators ein 99-100%iger Sorbit erhalten, der maximal 1 % Mannit als Nebenprodukt enthält. Wird die Hydrierung bei höheren Temperaturen durchgeführt, entstehen neben Sorbit durch Isomerisierung größere Mengen an Mannit und Idit, in geringeren Mengen auch Dulcit und Taut. Aus einem solchen Produkt war bisher Trockensorbit durch Sprühtrocknung nicht herstellbar und es war für eine Tablettierung völlig ungeeignet. Ähnlich negativ wirkte sich das Vorhandensein von hydrierten Oligosacchariden in Sorbit auf die Herstellung von Trockensorbit duich Sprühtrocknung und auf das Tablettieren des Sorbits aus. Sorbit mit einem Anteil an hydrierten Oligosacchariden wie Mallit, Isomaltit oder Maltotriit wird z. B. erhalten, wann zur Hydrierung Glucoselösung eingesetzt wird, die aus der Stärkespaltung stammt und nicht einer anschließenden Kristallisation unterworfen wurde. Sorbit gehört zu den schwer kristallisierenden Substanzen.

Die Anwesenheit von Nichtsorbitanteilen setzt die Kristallisiergeschwinrligkeit weiterhin stark herab. Das ist ein wesentlicher Grund dafür, daß die bisher beschriebenen Herstellungverfahren auf den Einsatz besonders reiner Sorbitqualitäten orientieren.

Für die Herstellung von festem Sorbit ist eine Vielzahl von Verfahren entwickelt worden, die sich in drei Grundverfahrensprinzipien einteilen lassen.

Nach zuerst entwickelten Verfahren wird Sorbitlösung bis zur fast wasserfreien Schmelze im Vakuum eingedampft. Die Schmelze wird - eventuell unter Zugabe von kristallinem Sorbit - in Formen abgekühlt und nach dem Erstarren gebrochen und gemahlen (2,3,4). Der so hergestellte Sorbit besteht aus einem Gemisch von glasigem Sorbit und dei α-, β- und γ-Modifikation. Bei Lagerung zieht er in starkem Maße Feuchtigkeit an i^|r;d erstarrt dann zu harten Massen, die eine weitere Verarbeitung erheblich erschweren.

Eine wesentliche Verbesserung stellen die Verfahren dar, bei denen hochkonzentrierte Sorbitlösungen oder Schmelzen auf Sorbitkristalle aufgetragen werden, die sich in bewegten Betten befinden. Bei einigen Verfahren wird zum Verdampfen der fiestfeuchtigkeit und zum Abführen der Kristallisationswärme Luft oder Inertgas durch das Gemisch geleitet. Nach beendeter Kristallisation wird das Produkt gemahlen (5,6,7,8,9). Im Gegensatz zu dem Sorbit aus der ersten Verfahrensform enthält ein nach einem solchen Verfahren hergestelltos Produkt nur geringe Anteile an glasigem Sorbit und einen hohen Anteil an y-Sorbit. Nachteilig ist, daß diese Produkte sehr kompakt sind, d. h. eine kleine spezifische Oberfläche besitzen. Dadurch ist die Lösezeit im Wasser hoch. Bei der Mahlung entsteht ein Produkt, das sich schlecht dosieren und tablettieren läßt.

Eine Abwandlung dieser Verfahrensnorm ist das gemeinsame Verkneten von Kristallen und Schmelze oder hochkonzentrierten Lösungen. Der bei dieser Verfahrensvariante anfallende Kristallbrei wird in Form von Strängen aus dem Mischaggregat gepreßt, abgekühlt und gemahlen (10, 11).

Das modernste Verfahrensprinzip ist die Sprühtrocknung. Bei ihr werden lockere Agglomerate mit großer Oberfläche, und damit ausgezeichnet kurzen Lösezeiten in Wasser, einer guten Rieselfähigkeit und neuerdings auch einer guten Tablettierbarkeit

erhalten. Nach der dänischen Patentschrift 133 603 (12) werden wäßrige Sorbitlösungen von etwa 67% und eine 3-4fache Menge Sorbitpulver gemeinsam in einen Warmluftstrom von 150-155⁰C eingesprüht, wobei die Luftmenge so hoch gewählt wird, daß die Sorbitkristalle auf maximal 65°C erwärmt werden. In einer nachgeschalteten Kühltrommel werden sie auf 45⁰C abgekühlt, wobei ein Sorbit mit einem Wassergehalt von 1-2% und einem Schüttgewicht von etwa 0,4g/cm³ erhalten wird. Sorbit, hergestellt nach diesem Verfahre - besitzt Instantcharakter und löst sich leicht im Wasser. Für ein Tablettieren ist er wenig jeeignet. Mit dieser Arbeitsweise können Sorbite mit einem Sorbitgehalt von 96-100% und einem Mannitgehalt von 0-4% verarbeitet werden. Mit steigendem Mannitgehalt sinkt die Leistung der Anlage stark ab. Bei 4% Mannit beträgt sie nur noch 50 Vo des Durchsatzes, der mit einer 99% Sorbit enthaltenen Qualität erreichbar ist. Bei noch höheren Mannitgehalten ist ein kontinuierliches Betreiben des Verfahrens nicht mehr möglich, da das Zwischen- und Fertigprodukt in einem solchen Maße klebt, daß es zu Anbackungen und Verstopfungen im Umlaufsystem kommt.

G( maß DD-PS 215079 (13,14) wird eine 60-75%ige Sorbitlösung in einen Luftstrom von 140-170⁰C eingesprüht, wobei Sorbitlösi'ng und Heißluftmenge so aufeinander abgestimmt werden, daß die Sorbitteilchen auf eine Temperatur von 50-70°C erwärmt werden und ein Endprodukt mit einer Feuchtigkeit < 1 % rssultiert. In der Patentschrift wird darauf verwiesen, daß die Reinheit des Sorbits mindestens 98% betragen muß, da die Nebenprodukte die Verpreßbarkeit stark beeinträchtigen. Ein Sorbit mit einem Sorbitgehalt von 95,9% wird für die Verpressung als ungeeignet bezeichnet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines speziellen Trockensorbits mit erhöhtem Gehalt an isomeren Zuckeralkoholen und/oder hydrierten Oligosacchariden unter Nutzung der verfahrenstechnisch günstigen Sprühtrocknung, der als Zuckeraustauschstoff für Diabetiker, als Zusatzstoff für Lebensmittel und auch für die Tablettierung geeignet ist und eine gute Rieselfähigkeit besitzt.

Die Aufgabe besteht folglich darin, solche Verfahrensbedingungen für die Sprühtrocknung von Sorbit zu finden, bei denen ein Sorbit verarbeitet werden kann, der isomere Zuckeralkohole und/oder hydrierte Oligosaccharide in Mengen von 4-12% enthält, ohne daß die bei den bekannten Verfahren störenden Nachteile wie hoher Anteil an glasigem Produkt, Verstopfen der Herstellungsapparatur und Kleben beim Transport und beim Verpressen, auftreten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Gegensatz zu den üblichen Sprühtrockenverfahren, die normaltemperierte Sorbitlösungen und -kristalle einsetzen, die zu versprühende Sorbitlösung mit einer Temperatur von 80-110⁰C in den Trocksnturm eingespeist wird. Menge und Temperatur der Warmluft werden so gewählt, daß ein lockeres Granulat mit einer Restfeuchte von 2-3% den Turm verläßt. Dieses Granulat wird in einem nachgeschalteten Schwebebett 20-60 Minuten bei 80-90⁰C zur Kristallisation gebracht. Dabei vollzieht sich die Kristallisation ohne Bildung von glasigem Sorbit und der Wassergehalt wird auf 0,1 % herabgesetzt. Nach Abkühlen auf Temperaturen unter 30⁰C wird dieses Granulat mit einer Geschwindigkeit von 30 -50m/sec pneumatisch durch Rohre gefördert, in denen die Geschwindigkeit und Richtung der Partikel durch geeignete Vorrichtungen ständig stark geändert werden. Hierbei kommt es zu einer Kornzerkleinerung und Veränderung des Kristallgefüges, was sich positiv auf das Tablettierverhalten auswirkt. Von dem so anfallenden Produkt wird die Fraktion <0,1 mm in den Rezirkulationsprozeß zurückgeführt.

Dieses Produkt dient im Sprühturm als Kristallisationskeim für die eingesprühte Sorbitlösung. Die bei der oben genannten pneumatischen Förderung durch Prallzerkleinerung erfolgende Gefügeveränderung ist eine wesentliche Voraussetzung für Keime, an denen Sorbitlösungen mit höheren Anteilen an isomeren Zuckeralkoholen und/oder hydrierten Oligosacchariden gut kristallisieren. Das Verfahren ist geeignet für den Einsatz von Sorbitlösungen, die bis zu 12% isomere Zuckeralkohole oder Gemische von Zuckeralkoholen und hydrierten Oligosacchariden enthalten. Bei Produkten mit geringem Anteifan anderen Zuckeralkoholen kann auch ein Teil des Rezirkulationsproduktes aus dem Anfallprodukt des Trockenturms bestehen, wenn dieses einer zusätzlichen Mahlung unterzogen wird.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

Eine 70%ige wäßrige Sorbitlösung mit einer Temperatur von 3O⁰C und einem Sorbitgehalt von 98% im Faststoff wird in einem Sprühturm durch einen mechanischen Zerstäuber fein versprüht und innig mit in einem Luftstrom feinverteilien kristallisierten Sorbitpartikeln vermischt. In den Sprühturm wird gleichzeitig zur Wasserverdampfung ein Warmluftstrom von 120-155⁰C so eingeblasen, daß die Restfeuchte des entstehenden Sorbits < 1 % beträgt. Zur Nachkristallisation wird der Sorbit 40 Minuten bei etwa 50⁰C belassen und danach in einer Kühltrommel auf 25⁰C abgekühlt. Ein Teil des Trockensorbit^c wird wieder in der beschriebenen Weise mit dem Luftstrom in den Sprühturm zurückgeführt, während der andere Teil ausgekreist wird. Das Produkt besitzt folgende Eigenschaften:

Schmelzpunkt	(⁰C)	95,5
Restfeuchte	(%)	0,5
Schüttdichte	(g/ml)	0,3
Schüttwinkel	(Grad)	37
Fließgeschwindigkeit	(g/s)	8
TableKiereigenschaften
Biegefestigkeit	(N/mm²)	7,3
Bruchfestigkeit	(N)	118

Die Tabletten werden mit einem Preßdruck von 120MPa hergestellt.

Die Eigenschaften wurden wie folgt bestimmt:

- Schmelzpunkt mittels Heizmikroskop nach AB der DDR

- Restfeuchte mit Feuuhte-Absolutbestimmer FAB 1/2 des VEB Mytron

- Schüttdichte nach DIN 53912

- Schüttwinkel nach R.Voigt, Lehrbuch der pharmazeutischen Technologie, 5.Auflage, Berlin 1984

- Fließgeschwindigkeit nach C. Schaffner,'Diplomarbeit, Halle 1981

- Biegefestigkeit nach P. H. List, Arzneiformenlehre, 3.Auflage, Stuttgart 1982 nach Beyer, B. und Weiß, G. Diplomarbeit, Halle 1980

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Nach Beispiel 1 wird eine Sorbitlösung, die 93% Sorbit, 3,5% Mannit und 1,5% Idit im Feststoff enthält, versprüht. Nach 12 Stunden haben sich starke Ablagerungen im Sprühturm und in den Fördereinrichtungen gebildet, so daß der Herstellungsprozeß unterbrochen und Turm und Förderaggregate gereinigt werden müssen. Das Produkt läßt sich nicht tablettieren.

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)

Nach Beispiel 1 wird eine Sorbitlösung, die 93% Sorbit, 3,5% Mannit, 1,5% Idit und 2% hydrierte Oligosaccharide im Feststoff enthält, versprüht. Bereits nach 4h müssen die Fördereinrichtungen gereinigt werden. Die Herstellung muß abgebrochen werden. Das Produkt ist zum Tablettieren ungeeignet.

Beispiel 4

Eine 70%ige wäßrige Sorbitlösung, die 94,9% Sorbit, 2,1 % Mannit 1,3% Idit, und 1,7% hydrierte Oligosaccharide im Feststoff enthält, wird mit einer Temperatur von 8O⁰C in einem Sprühturm durch einen mechanischen Zerstäuber fein versprüht und innig mit in einem Luftstrom feinverteilten kristallisierten Sorbitpartikeln vermischt. In den Sprühturm wird gleichzeitig zur Wasserverdampfung ein Warmluftstrom von 120-135X so eingeblasen, daß eine Restfeuchte von 2-3% resultiert. Die vollständige Kristallisation erfolgt in einem Fließbett bei 85⁰C. Anschließend wird der Sorbit auf 3O⁰C abgekühlt. 70% des anfallenden Produktes werden nach einer Kornzerkleinerung in den Kreislauf zurückgeführt, die Restmenge wird pneumatisch durch eine mit Prallvorrichtu igen ausgerüstete Förderstrecke mit einer Luftgeschwindigkeit von 40 m/sec in einen Kornfraktionierapparat gefördert. Die abgetre inten Teilchen mit einer Korngröße <0,1 mm werden in den Kreislauf zurückgeführt. Die Teilchen mit der Korngröße >0,1 mm werden ausgekreist.

Beispiel 5

Gemäß Beispiel 4 wird eine Lösung mit 91,6% Sorbit, 3,8% Mannit, 2,5% Idit und 2,1 % hydrierten Oligosacchariden im Feststoff mit einer Temperatur von 90°C versprüht. Es werden 35% des nach der Kristallisation anfallenden Produktes zerkleinert und in den Kreislauf zurückgeführt, die Restmenge wird pneumatisch durch eine mit Prallvorrichtungen ausgerüstete Förderstrecke mit einer Luftgeschwindigkeit von 40 m/sec. in einen Kornfraktionierapparat gefördert. Die abgetrennten Teilchen mit einer Korngröße <0,1 mm werden in den Kreislauf zurückgeführt. Die Teilchen mit der Korngröße >0,1 mm werden ausgekreist.

Beispiel 6

Gemäß Beispiel 4 wird eine Lösung mit 88% Sorbit und 12% Mannit im Feststoff mit einer Temperatur von 110⁰C versprüht. Es wird ausschließlich Produkt mit einer Korngröße < 1 mm aus dem Kornfraktionierapparat in den Rezirkulationsprozeß zurückgeführt. Die Teilchen mit der Korngröße > 0,1 mm werden ausgekreist.

Beispiel 7

Gemäß Beispiel 4 wird eine Lösung mit 92% Sorbit, 1,5% Mannit, 0,5% Idit und 6% hydrierten Oligosacchariden im Feststoff mit einer Temperatur von 100°C versprüht. Es werden 25% des nach der Kristallisation anfallenden Produktes zerkleinert in den Kreislauf zurückgeführt, die Restmenge wird pneumatisch durch eine mit Prallvorrichtungen ausgerüstete Förderstrecke mit einer Luftschwindigkeit von 40 m/sec. in einen Kornfraktionierapparat gefördert. Die abgetrennten Teilchen mit einer Korngröße <0,1 mm werden in den Kreislauf zurückgeführt. Die Teilchen mit der Korngröße > 0,1 mm werden ausgekreist. Die im Beispiel 4 bis 7 angefallenen Produkte besitzen folgenden Eigenschaften:

Produkt nach Beispiel	4	8,5	49322	5	6	S. 773	7
Schmelzpunkt (⁰C)	94	125	76487	92	91		92,6
Restfeuchte (%)	0,6		243254	0,5	0,3		0,4
Schüttdichte (g/ml)	0,54	1. Ullmanns Enzyklopädie der Techn. Chemie, 4.	69360	0,55	0,58		0,52
Schüttwinkel (Grad)	33	2. DD-PS	83341	33	32		33
Fließgeschwindigkeit (g/s) 11,1	3. DD-PS	3009875	10	12,2		10,2
Tablettiereigenschaften	4. US-P	3330874
Bruchfestigkeit (N)	5. DD-PS	2594863	8,8	9,0		8,6
Biegefestigkeit (N/mm²)	6. DD-PS	4252794	131	135		127
Benutzte Literatur	7. DE-OS	2059246;
	8. US-P	133603	Auflage Bd.21,
9. US-P	215079
10. US-P	3245170
11. DE-OS
12. Dan. Pat.
13. DD-PS
14. DE-OS

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Trcckensorbites, der neben Sorbit andere Hexite und/oder hydrierte Oligosaccharide enthält und charakterisiert ist durch

- einen Gehalt an anderen Hexiten und/oder hydrierten Oligosacchariden von 4 bis 12%

- einen Schüttwinkel §33°

- eine Biegefestigkeit der aus dem Sorbit bei einem Preßdruck von 120MPa hergestellten Tabletten von mind. 8N/mm²

- einer Bruchfestigkeit der aus dem Sorbit bei einem Preßdruck von 120MPa hergestellten Tabletten von mind. 120N

durch Sprühtrocknung in einem Sprühturm, in den gleichzeitig eine 65 bis 75%ige Sorbitlösung eingesprüht und Sorbitkristalle und erwärmte Luft in einem solchen Verhältnis eingeblasen werden, daß ein Sorbit mit einem Wassergehalt von 2 bis 3% den Turm verläßt, der in einem nachgeschalteten Schwebebett in 20 bis 60 Minuten auf eine Restfeuchte vom <0,1% gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorbitlösung eine Temperatur von 80 bis 110⁰C besitzt, die Kristallisation bei einer Temperatur von 80 bis 90⁰C durchgeführt wird, die Kristalle für die Versprühung völlig oder teilweise durch Prallzerkleinerung vorbehandelt werden und die vorbehandelten Kristalle einen Teilchendurchmesser von <0,1 mm besitzen.