DE19643472C2 - Verfahren zur Konditionierung von feinvermahlenem Zucker durch Mahlraumbefeuchtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von konditioniertem Puder aus grob­ körnigen oder kristallinen Stoffen, insbesondere zur Herstellung von konditioniertem Puderzucker.

Puderzucker ist ein durch Zerkleinerung von kri­ stallinem Zucker hergestelltes Produkt, dessen Korngröße im allgemeinen unter 0,1 mm liegt. Die große Oberfläche des gemahlenen Zuckers beeinflußt in Verbindung mit der guten Wasserlöslichkeit der Saccharose die Lagerfähigkeit des Puderzuckers stark. So weist in trockener Atmosphäre gemahlener Puderzucker durch den Mahlvorgang und das damit verbindende Aufschmelzen des Zuckers an der Bruch­ fläche und die rasche Abkühlung im Luftstrom glas­ artige Strukturen an seiner Oberfläche auf. Bei der Aufnahme von Adsorptions-Isothermen zeigt sich, daß dieser Puderzucker hohe Mengen an Wasser zu adsor­ bieren vermag. Durch die Aufnahme des Wassers wird ein Rekristallisationsvorgang an der Oberfläche der Puderzuckerkörner eingeleitet. Das aufgenommene Wasser wird dabei rasch wieder abgegeben. Wenn die­ ser Vorgang der Wasseraufnahme beziehungsweise -abgabe im Puderzuckersack auftritt, wird der Pu­ derzucker an der Oberfläche feucht und verklebt. Der Puderzucker wird hart (Roth, Dissertation 1976, Universität Karlsruhe, "Amorphisierung bei der Zer­ kleinerung und Rekristallisation als Ursachen der Agglomeration im Puderzucker").

Bekannt ist es, durch die der Puderzuckermühle nachgeordnete Installation von Konditionierungsan­ lagen, das heißt von Anlagen, die die Lagerfähig­ keit des Puderzuckers durch Einstellen von be­ stimmter Temperatur und Luftfeuchte erhöhen, wurde erreicht, daß der Vorgang der Wasseraufnahme und -abgabe in den Bereich der Konditionierungsanlage verschoben wurde und lagerfähiger Puderzucker er­ zeugt werden konnte.

Als nachteilig erweist sich, daß im Anschluß an die Puderzuckermühle Konditionierungsanlagen instal­ liert werden müssen, die kosten- und raumaufwendig sind. Zudem ist die dem Vermahlen anschließende Konditionierung zeitaufwendig.

Die DE 33 45 974 A1 beschreibt ein Mahlverfahren zum Mahlen von zum Beispiel Saccharose, wobei diese während des Mahlprozesses mit Dämpfen bestimmter Flüssigkeiten beaufschlagt und konditioniert wird. Offenbart werden dafür organische Lösungsmittel.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem liegt also darin, ein Verfahren zur Herstellung von konditioniertem Puder aus grob­ körnigem oder kristallinem Zucker, bereitzustellen, welches in möglichst kurzer Zeit und ohne großen baulichen Aufwand die Erzeugung gut lagerfähigen, das heißt konditionierten Puders ermöglicht.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Pro­ blem wird gemäß Anspruch 1 gelöst, indem ein Verfahren zur Herstel­ lung von konditioniertem Puder, insbesondere kondi­ tioniertem Puderzucker, bereitgestellt wird, wobei der oder die eingesetzten Zucker vermahlen und kon­ ditioniert wird und wobei die Konditionierung des Zuckers während des Vermahlens erfolgt. Die Erfin­ dung sieht also vor, daß die Konditionierung, das heißt die Behandlung von Zucker in einer Art und Weise, daß er während der Lagerung nicht mehr hart wird, nicht in einem separaten, an den Mahlvorgang anschließenden Konditionierschritt durchgeführt wird, sondern gleichzeitig mit der Vermahlung. Die Erfindung weist demgemäß den Vorteil auf, daß kon­ ditionierter Zucker bereits nach dem Vermahlen vor­ liegt, so daß eine zeitaufwendige Nachbehandlung wegfällt. Zudem ist es nicht notwendig, im Anschluß an die Pudermühle separate Konditionieranlagen vor­ zusehen, da die Konditionierung im Mahlraum selbst stattfindet.

Die Erfindung betrifft in besonders bevorzugter Weise die Herstellung von konditioniertem Puder­ zucker aus Zucker, beispielsweise Galaktose oder vorzugsweise Saccharose, die beispielsweise als Raffinade (EG-Qualität I) oder Kristallzucker (EG- Qualität II) vorliegen kann. Selbstverständlich kann die Erfindung jedoch auch bei Zuckern anderer Zusammensetzung, aber gleicher oder ähnlicher phy­ sikalischer Eigenschaften, eingesetzt werden. Er­ findungsgemäß können auch Gemische von Zuckern un­ terschiedlicher Zusammensetzung in einem einzigen Verfahrensschritt gemeinsam vermahlen und konditio­ niert werden.

Die Erfindung betrifft in bevorzugter Ausführungs­ form das vorgenannte Verfahren, das bei einer abso­ luten Luftfeuchtigkeit (in g Wasser pro kg trocke­ ner Luft) von mindestens 17 g/kg, bevorzugt von 17 g/kg bis 30 g/kg und besonders bevorzugt bei 25 bis 26 g/kg, durchgeführt wird.

Die Erfindung betrifft auch ein vorgenanntes Ver­ fahren, wobei die Konditionierung bei Temperaturen von mindestens 25°C, bevorzugt von 25°C bis 70°C, besonders bevorzugt bei 40°C bis 48°C, insbesondere 45°C, durchgeführt wird.

Die Erfindung beschränkt sich ausdrücklich jedoch nicht auf die genannten Mindestwerte für Luftfeuch­ tigkeit und Temperatur. Entscheidend für den erfin­ dungsgemäßen Erfolg ist insbesondere die Gleichzei­ tigkeit von Vermahlen und Konditionieren, wobei die zur Konditionierung einzustellenden Parameter in einfacher und bekannter Weise festgestellt werden können, indem die Konditionierung mittels Bestim­ mung des a_W-Wertes (Wasseraktivität), der Klumpen­ anzahl oder des Invertzucker-Anteils beurteilt wird und die Parameter entsprechend angepaßt werden.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit während des Konditionie­ rens und Vermahlens konstant, beispielsweise mit­ tels elektronischer Regelvorrichtungen, zu halten.

Schließlich betrifft die Erfindung auch ein vorge­ nanntes Verfahren, wobei im Anschluß an die gleich­ zeitig erfolgende Vermahlung und Konditionierung eine Zwischenlagerung angeschlossen wird, deren Dauer im wesentlichen von den verfahrenstechnischen Parametern des Umfelds bestimmt wird.

Die der erfindungsgemäß vorgesehenen Konditionie­ rung nachgeschaltete optionale Zwischenlagerung kann durchgeführt werden, indem ein einfacher Rühr­ behälter gleichsam als Pufferbehälter zwischen Mühle und Abpackanlage installiert wird, der eine definierte Zwischenlagerzeit des Puderzuckers ge­ währleistet. Dieser Pufferbehälter ermöglicht eine ständige Bewegung des Puderzuckers.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Figuren näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anla­ ge zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des a_W-Wertes von bei unter­ schiedlichen Luftfeuchtigkeiten vermah­ lenen Puderzuckerproben,

Fig. 3 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des a_W-Wertes in Abhängigkeit von der Dauer einer nachgeschalteten Zwi­ schenlagerung und

Fig. 4 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des a_W-Wertes in Abhängigkeit von der Dauer einer nachgeschalteten Zwi­ schenlagerung ohne Zufuhr von Konditio­ nierungszuluft.

Beispiel 1 Herstellung von konditioniertem Puder­ zucker aus Saccharose

Die Fig. 1 stellt schematisch den Aufbau einer er­ findungsgemäß zu verwendenden Mahlraumanlage 100 dar. Diese umfaßt einen Mahlraum 1, einen Abführ­ schacht 2, eine Zellradschleuse 3 sowie eine Trans­ portschnecke 5. Der Mahlraum 1 weist eine Mühle 7 mit einem Zuckerzuführschacht 9 und eine Ansaugöff­ nung 8 auf. Der Mahlraum 1 weist ferner einen Fil­ ter 11 sowie einen Ventilator 13 auf. Schließlich ist im Mahlraum 1 eine Befeuchtungsanlage 19 vor­ handen, die zwei parallel zueinander angeordnete Düsen 21 aufweist. Diese werden bei Unterschreiten eines Sollwertes der Luftfeuchtigkeit von einem elektronischen Regler 15 aktiviert, der eine Soll- Ist-Digitalanzeige zur Anzeige der absoluten Luft­ feuchtigkeit im Mahlraum 1 aufweist. Die Fig. 1 stellt ferner eine Heizeinrichtung 23 dar.

Die Funktion der Anlage 100 stellt sich wie folgt dar.

Mittels der Heizeinrichtung 23 wird im Mahlraum 1 eine Temperatur von 40°C mit einer Schwankungs­ breite von ±1°C konstant eingestellt. Die Befeuch­ tungsanlage 19 wird so ausgelegt, daß eine Wasser­ beladung der Mahlraumluft von 18 g Wasser pro kg trockener Luft möglich ist. Dazu dienen die Düsen 21, die bei der Verdüsung Wasserpartikel mit einem Durchmesser von 5 µm erzeugen. Sobald das ge­ wünschte Klima im Mahlraum 1 eingestellt ist, wird über den Zufuhrschacht 9 kristalliner Zucker Z in die Mühle 7 eingefüllt und gemahlen. Der Mahlvor­ gang findet also in einem temperierten und befeuch­ teten Mahlraum 1 (Volumen des Mahlraumes 1: 193 m²) statt. Die Luftansaugung der Mühle 7 durch die An­ saugöffnung 8 beträgt 2.300 m³/h. Die Spülluftmenge SL dient zur Abreinigung des Filters 11. Die Durch­ satzleistung des Ventilators 13, der dem Filter 11 nachgeschaltet ist, beträgt 2.520 m³/h. Der Venti­ lator 13 führt sowohl die Spülluft SL als auch die Ansaugluft AL der Mühle 7 ab. Die Ansaugluft AL für die Mühle 7 stammt direkt aus dem Mahlraum 1, wäh­ rend die Spülluft SL trockene Steuerluft ist, die von außen in den Mahlraum 1 gelangt.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage 100 wurde ver­ wendet, um verschiedene Einstellungen der Feuchte- Beladung der Mahlraumluft von 12 bis 26 g/kg troc­ kener Luft zu untersuchen, wobei die Mahlraumtempe­ ratur bei 40°C lag. Die durch die Heizeinrichtung 23 erzielte Temperatur muß mittels einer in dieser Einrichtung integrierten Regeleinrichtung konstant gehalten werden.

Die Fig. 2 stellt den zeitlichen Verlauf des a_W- Wertes von Puderzuckerproben (Saccharose) - gemessen bei 40°C - dar, wobei die Proben bei unterschiedli­ chen Feuchte-Beladungen der Mahlraumluft vermahlen wurden.

Unter dem a_W-Wert (Wasseraktivität) ist diejenige relative Feuchte definiert, die in der eine Probe umgebenden Atmosphäre herrschen muß, um jeden Was­ seraustausch zwischen Probe und Luft zu vermeiden. Sie wird in Einheiten von 0 bis 1 angegeben und be­ sagt demgemäß, welche relative Feuchte sich in ei­ nem geschlossenen Raum über einer Substanzprobe bei einer definierten Temperatur einstellt.

In Fällen, in denen Puderzucker nicht konditioniert ist, beobachtet man, daß ab einem bestimmten Zeit­ punkt nach Entnahme der Probe aus dem Mahlraum eine rasche Desorption der im Puderzucker gespeicherten Feuchtigkeit eintritt. Der zeitliche Verlauf des a_W-Wertes zeigt eine S-förmige Charakteristik. Ist der Puderzucker konditioniert, so tritt dieser S- förmige Kurvenverlauf nicht auf. Anerkanntermaßen besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem Ver­ halten des a_W-Werts über einen bestimmten Zeitraum nach Probeentnahme und dem Lagerungsverhalten des Puderzuckers.

Die Fig. 2 zeigt Proben des frisch gemahlenen Pu­ derzuckers, die jeweils bei unterschiedlichen Ein­ stellungen der Mahlraumbefeuchtung erzeugt wurden. Man findet einen S-förmigen Verlauf der Kurven bei den Puderzuckerproben, die bei 12 bis 15 g/kg Feuchte-Beladung erzeugt wurden und einen stetigen Verlauf bei den Proben, die bei 17 bis 26 g/kg Feuchte-Beladung erzeugt wurden. Frisch gemahlener Puderzucker, der mit einer Feuchte-Beladung der Mahlraumluft von über 17 g/kg trockener Luft er­ zeugt wurde, ist daher konditioniert. Eine nachträgliche, im Anschluß an die Vermahlung stattfin­ dende Konditionierung erübrigt sich daher.

Schließlich läßt sich auch feststellen, daß der er­ findungsgemäß vermahlene Puderzucker auch nach län­ gerer Zeit eine ausgezeichnete Qualität aufweist. Diese kann zum Beispiel quantitativ nachgewiesen werden, indem mit einer Maschenweite von 0,300 mm gesiebt wird und kein Rückstand verbleibt.

Konditionierter Zucker weist auch nach jahrelanger Lagerung unter definierten Bedingungen keine Klum­ penbildung auf.

Beispiel 2 Konditionierung von Puderzucker mit an­ schließender Zwischenlagerung

Um eine standardisierte Produktqualität zu errei­ chen, kann es vorteilhaft sein, einen Behälter zur Zwischenlagerung des vermahlenen Puderzuckers vor­ zusehen. Dazu kann die Anlage 100 gemäß Fig. 1 da­ hingehend modifiziert werden, daß zwischen der Mühle 7 und der nicht dargestellten Abpackanlage, beispielsweise im Anschluß an die Schnecke 5, ein Rührbehälter, der als Umwälzbehälter ausgeführt ist, vorgesehen wird, der als Puffer- beziehungs­ weise Zwischenbehälter dient. Die Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf des a_W-Wertes von vermahlenem Puderzucker während einer solchen Zwischenlagerung in Abhängigkeit von der Dauer der Zwischenlagerung (gemessen bei 40°C). Die Feuchte-Beladung der Mahl­ raumluft betrug 25 bis 26 g/kg trockener Luft (bei 40°C Temperatur im Mahlraum), während die Feuchte- Beladung der während der Zwischenlagerung im Kopf­ raum des Rührbehälters (Umwälzung) ausgetauschten Konditionierungsluft 11 bis 12 g/kg trockener Luft betrug. Gemäß dem zeitlichen Verlauf der a_W-Werte sind die Puderzuckerproben vom Beginn bis zum Ab­ schluß der Zwischenlagerung als konditioniert ein­ zustufen.

Die Fig. 4 stellt den zeitlichen Verlauf des a_W- Wertes von Puderzucker während der Konditionierung in Abhängigkeit von der Dauer der Zwischenlagerung (gemessen bei 40°C) dar. Die Feuchte-Beladung der Mahlraumluft betrug 17 g/kg trockener Luft (40°C), während die Zwischenlagerung ohne Zufuhr von tempe­ rierter oder befeuchteter Luft erfolgte. In dem zur Zwischenlagerung verwendeten Pufferbehälter findet also lediglich eine Umwälzung, jedoch keine Kondi­ tionierung durch Zugabe von temperierter oder be­ feuchteter Luft statt. Gemäß dem zeitlichen Verlauf der a_W-Werte sind die Puderzuckerproben vom Beginn bis zum Abschluß der Zwischenlagerung als konditio­ niert einzustufen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von konditioniertem Puder aus Zucker, wobei der Zucker vermahlen und konditioniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierung des Zuckers während des Vermahlens bei einer absoluten Luftfeuchtigkeit von mindestens 17 g/kg trockener Luft erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zucker Saccharose ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Konditionierung des Zuckers durch dessen Vermahlen bei einer absoluten Luft­ feuchtigkeit von mindestens 20 g/kg trockener Luft, erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditio­ nierung des Zuckers durch dessen Vermahlen bei ei­ ner Temperatur von mindestens 25°C erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionie­ rung des Zuckers durch dessen Vermahlen bei einer Temperatur von 40°C bis 45°C erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die während des Vermahlens erfolgende Konditionierung eine Zwischenlagerung erfolgt.