DE1567290B1 - Verfahren zur Verarbeitung von Saccharoseloesungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Saccharoselösungen, insbesondere Dicksaft, durch Sprühtrocknung von vorkristallisiertej, pumpfähiger Füllmasse.

Die für ein technisches Erzeugnis hohe Reinheit von affiniertem und insbesondere von raffiniertem Rohrzucker (Saccharose) ist für seine Verwendung als Nahrungsmittel nicht unbedingt notwendig, ja sogar manchmal unerwünscht, da eine Reihe wertvoller Inhaltsstoffe des gereinigten Dicksaftes ungenutzt bleiben.

Gewöhnlich will man jedoch Zucker erzeugen, der wenig zum Zusammenbacken neigt und gut gelagert, transportiert und verbraucht werden kann.

Bis heute hatte man als praktische Möglichkeit zur Erreichung dieses Zieles im wes_entlichea ^nur die Herstellung von Kristallzucker. Die zu dessen Gewinnung dienenden Kristallisations- und Reinigungsverfahren sind nun aber sehr umständlich, zeitraubend und teuer. Sie bedingen die Entfernung der die Kristallisation störenden Nichtzucker, die sich in den Abläufen immer mehr anreichern, bis deren Aufarbeitung nicht mehr möglich ist; die so entstehende Melasse enthält unter anderem noch viel Saccharose, die wirtschaftlich nicht gewonnen werden kann. Schließlich ist auch eine homogene Einverleibung von Zusätzen in den Kristallzucker ausgeschlossen, was bei der Herstellung mancher Lebens-, Genuß- und Arzneimittelzubereitungen hinderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens, das es gestattet, Saccharoselösungen, insbesondere Dicksaft, gegebenenfalls mit Zusätzen, schnell und vollständig in ein Produkt überzuführen, das den obigen Bedingungen genügt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß für die Fließfähigkeit bzw. das Zusammenbacken von körnigem Material der Zustand der Kornoberflächen wesentlich ist: Wenn die Moleküle aa ü&n Oberflächen beweglich sind,, werden die Körner an den Kontaktstellen, miteinander in Wechselwirkung treten. Das Vorhandensein eines flüssigen Filmes von homogener konzentrierter Lösung auf den Oberflächen behindert ein- gegenseitiges Verschieben der Körner, so daß das Material nicht mehr gut fließt oder sogar klumpt. Erstarren dann die Oberflächenfilme, so verkleben die Körner weiter miteinander, bis schließlich eine feste Masse entstanden ist.

Um das Zusammenbacken zu verhindern, muß man also die Oberflächen der Körner genügend trokken halten, und selbst wenn eine flüssige Phase existiert, stört diese solange nicht ,als sie auf das KornDie unrmttelbare; Zerstäubungstrocknung von technischen Zuckerlösungen, wie sie aus der schweizerisehen Patentschrift 38 491, der französischen Patentschrift 1 186 993 und der USA.-Patentschrift 2 526 111 bekannt ist, führt nicht zur Bildung der gewünschten klebfreien Körner, sondern zu hygroskopischen Massen, die überwiegend aus fester Lösung bestehen, da die Begleitstoffe die Kristallisation der Saccharose stören oder verhindern. Wirner und, Menzel;, die die Zerstäubungstrocknung von Saceharoselösungen untersucht haben und mit sehr reinen Lösungen ein kristallisiertes Trockengut erhielten, bestätigen diese Erfahrung (Z. Zuckerind. 12 (1962), 123 bis 131). Bezüglich einer Zerstäubungstrocknung saccharosehaltiger Flüssigkeiten bestand deshalb nach den genannten Autoren seitens der Industrie weder Interesse noch Erfahrung.

Während man bisher annahm, die Anwendung der Zerstäubungstrocknung auf Saccharose sei hauptsächlich ein Problem adäquater Temperaturführung, wurde nun überraschenderweise· gefunden, daß eine Kombination von Kristallisation und Sprühtrocknen unter bestimmten Bedingungen die Bildung von Partikeln aus Saccharoselösung, insbesondere Dicksaft, ermöglicht, die durch gezielte Reifung und Nachtrocknung in die gewünscht« Körner umgewandelt werden können.

"Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Sprühtrocknung entstehenden kugelförmigen, 2 bis 5 «/o Feuchtigkeit enthaltenden Teilchen einige Stunden nachkristallisiert und erst dann vollständig getrocknet werden.

Die bei der Zerstäubungstrocknung entstehenden kugelförmigen Teilchen sind, wie gesagt, Aggregate von Mikrokristallen, die durch Mutterlauge zusammengehalten werden. Gleichwohl sind sie rieselfähig und nicht klumpend, da die flüssige Phase an einem Hervortreten an die Oberfläche der Körner gehindert ist und die Agglomerate kugelförmig sind, so daß die Reiforagsoberfläche nur gering ist. Solange die Menge der kristallisationshemmenden Stoffe in der Zuckerlösung nicht zu groß ist, lassen sich die gewünschten Kügelchen leicht herstellen, wenn die Zusammensetzung der zu verstäubenden Mischung geeignet gewählt wird.

Beim Zerstäuben nehmen die Teilchen in der Luft auf Grund der Oberflächenspannung der flüssigen Phase kugelförmige Gestalt an, und ihr Volumen verringert sich in dem Maße, wie die Flüssigkeit konzentriert wird. Die Partikeln sind kurze Zeit nach der Ablagerung noch etwas wasserhaltig,, aber der Kristallisationsprozeß schreitet in den Teilchen schnell

55i fort,, und die Agglomerate werden um so fester, je mehr sich der flüssige Anteil verringert. Die flüssige Phase wird durch ihre Oberflächenspannung daran gehindert, an die Oberfläche der Agglomerate zu wandern; die gleiche Wirkung hat das Bestreben der Mikrokristalle, sich iß Richtung auf das Zentrum der Teilchen zusammenzuziehen. Dadurch wird auch die Kugelgestalt bedingt, die die Teilchen stets zeigen.

Die Feststoff-Konzentration der zu versprühenden Zweiphasenmischung richtet sich nach dem Reinheitsgrad des Gelösten. Als Faustregel gilt, daß sie höchstens 75 bis 85° Brix betragen soll. Wenn eine Flüssigkeit dieser Konzentration verhältnismäßig schnell in einem kontinuierlich arbeitenden Vorkristallisierap-

parat unter dauerndem Rühren gekühlt wird, steigt ihre Viskosität zunächst an, fällt aber dann bald mit dem fortschreitenden Ausfallen der Kristalle aus der konzentrierten Lauge auf etwa 5000 bis 10 000 cP, kann also leicht zerstäubt werden.

Wenn es gewünscht wird, können der Zweiphasenmischung die verschiedensten Zusätze beigegeben werden, bevor sie versprüht wird. Über die Bedingungen des Zerstäubern lassen sich keine festen Angaben machen, da sie sich nach den apparativen Gegebenheiten richten, aber die besten Bedingungen können entsprechend dem stündlichen Luftdurchsatz, der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit, der Menge und dem Feuchtigkeitsgehalt der Sprühmischung, der gewünschten Teilchengröße, dem Abstand und der Schwebezeit in der Luft und anderen Faktoren vom Fachmann leicht bestimmt werden. Wesentlich ist nur, daß man nicht versuchen darf, das vollständige Trocknen der Körner zu bewirken. Bei zu schneller Wasserentziehung bildet die Flüssigkeits- ao phase der Mischung nämlich eine feste Lösung, was dazu führt, daß die Körner zur Aufnahme von Feuchtigkeit neigen und während der Lagerung zusammenbacken. Es ist daher wichtig, die Zerstäubungstrocknung nur so weit zu führen, daß in jedem Körnchen einige Feuchtigkeit verbleibt und allmählich eine Nachkristallisation eintreten kann.

Nach dieser Alterung kann die kleine Restmenge Wasser leicht mit Hilfe eines Trockners üblicher Bauart entfernt werden, am besten mit einer Apparatur, welche kontinuierliches Arbeiten gestattet.

Unter dem Mikroskop sind die erhaltenen Körner transparent, glänzend und kugelförmig. Sie können rasch in Wasser aufgelöst werden, wahrscheinlich deshalb, weil jedes Körnchen ein Aggregat von Mikrokristallen ist und in Wasser leicht zerfällt und sich darin schnell verteilt.

Das Verfahren nach der Erfindung hat vor allem folgende Vorteile:

1. Es läßt sich leichter und schneller durchführen als die herkömmlichen Verfahren der Zuckerkristallisation und erfordert im Gegensatz zu diesen keine langen Erfahrungen und komplizierten Apparaturen.

2. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die kontinuierliche großtechnische Produktion und läßt sich weitgehend automatisieren.

3. Anders als bei den üblichen Verfahren entstehen keine Abläufe, die aufgearbeitet werden müßten, und daher fällt auch keine Melasse als Nebenprodukt an. Ferner erübrigt sich bei dem Verfahren nach der Erfindung eine umständliche Filtrierung.

4. Die erfindungsgemäß hergestellten Zuckerkörner haben verschiedene wertvolle, bisher nicht erzielbare Eigenschaften. Schließlich können homogene Kristallmischungen von Saccharose mit verschiedenen Zusätzen, wie Pharmazeutika, synthetischen Süßstoffen, Aromastoffen, Nahrungsmittelfarben, anderen Zuckerarten, organischen Säuren, Pflanzenextrakten u. dgl. hergestellt werden.

Die Erfindung ist im Nachstehenden an Hand von Beispielen erläutert:

Beispiel 1

Gereinigter Dicksaft von 85° Brix wird zum Animpfen in einen Kristallisierapparat unter Kühlen und Rühren mit 5 % Füllmasse vermischt. Mit dem Ausscheiden der mikrokristallinen Saccharose geht die Mischung in einen magmaförmigen Zustand über. Die Zeit, die bis zum Abschluß der Kristallisation benötigt wird, ist eine Funktion der Kühlwirkung, der Zahl der benutzen Keime und anderer Faktoren, aber im ganzen gesehen werden gewöhnlich bis zur vollständigen Kristallisation etwa drei bis sechs Stunden gebraucht. Die Viskosität der so erhaltenen Mischung beträgt ungefähr 5000 cP bei 20° C, so daß sie leicht durch Rohrleitungen transportiert und in geeigneten Düsen zerstäubt werden kann. Die Sprühmischung bestellt aus etwa gleichen Teilen von fester und flüssiger Phase. Die dabei gebildeten Teilchen enthalten noch 2 bis 5% Feuchtigkeit. Die eingeschlossene Mutterlauge kann deshalb bei geeigneten Temperaturen nach und nach kristallisieren, so daß keine feste Lösung entsteht. Das Wachsen der Kristalle oder das Altern der Körner ist im allgemeinen in zwei bis fünf Stunden beendet, wenn auch die benötigte Zeit von der Reinheit der Saccharose, dem Feuchtigkeitsgehalt der Körner und anderen Bedingungen abhängt. Nach der Alterung werden die kugelförmigen Körnchen in üblicher Art fertiggetrocknet und lassen sich dann abpacken und versandfertig machen.

Beispiel 2

Eine Füllmasse wird wie in Beispiel 1 hergestellt. Gegen Ende der Kristallabscheidung werden auf je 1000 kg Saccharose in dem Kristallisierapparat folgende Stoffe zugesetzt: 100 kg konzentrierter Apfelsaft, 15 kg Orangenöl, 0,2 kg Lebensmittel-Orange Nr. 2.

Diese Mischung wird wie im Beispiel 1 der Sprühkristallisation unterworfen. Man erhält ein homogenes Produkt in Form von Kügelchen.

Claims (1)

1. ί 567 290

   Patentanspruch:

   Verfahren zur Verarbeitung von Saccharoselösungen, insbesondere Dicksaft, durch Sprühtrocknung von vorkristallisierter, pumpfähiger Füllmasse, dadurchgekennzeichnet, daß die durch die Sprühtrocknung entstehenden kugelförmigen, 2 bis 5 % Feuchtigkeit enthaltenden Teilchen einige Stunden nachkristallisiert und erst dann vollständig, getrocknet werden.

   innere beschränkt bleibt und nicht an die Kornober-