DE2139752A1

DE2139752A1 - Verfahren zur herstellung von invertierten zuckern

Info

Publication number: DE2139752A1
Application number: DE19712139752
Authority: DE
Inventors: Peter Kuhnert; Geb Ullrich Doris Luetz-Binder
Original assignee: Joh A Benckiser GmbH
Current assignee: Joh A Benckiser GmbH
Priority date: 1971-08-07
Filing date: 1971-08-07
Publication date: 1973-02-15

Description

Verfahren zur Herstellung von invertierten Zuckern Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von invertierten Zuckern mit Säure.
Zur Herstellung von Invertzucker bzw. den Handelsprodukten wie Flüssiginvertzucker, Kristallinvertzucker, Kunsthonig und ähnlichen Produkten sind verschiedene Wege möglich. Die bekannteste Herstellungsmethode ist das Invertieren von Zucker durch Erhitzen konzentrierter Saccharose-Lösungen mit geringem Zusatz von Säuren. Meist werden kleine Mengen Salzsäure oder Schwefelsäure zugesetzt, die nach kurzer Einwirkungsdauer bei erhöhter Temperatur wieder durch Laugenzusatz neutralisiert werden müssen. Daneben können auch organische Säuren verwendet werden. In der Kunsthonig-Verordnung vom 21.3.1930 sind Ameisensäure, Milch, Wein und Citronensäure genannt. Auch bei diesen Säuren besteht jedoch, ebenso wie mit Mineralsäuren, die Gefahr, daß bei zu langer und zu heißer Reaktionsführung Nebenreaktionen auftreten. Insbesondere wird die bei der Inversion entstandene Fruktose durch die Säuren gespalten zu lIydroxymethylfurfurol, Laevulinsäure, Ameisensäure und schließlich zu undefinierten Bräunungsprodukten von hoher Farbintensität. Daneben können in der sogenannten "Reversions-" Reaktion Oligosaccharide gebildet werden.
Es wurden deshalb in neuerer Zeit zum Invertieren von Zucker auch speziell wirksame Enzyme eingesetzt oder die Invertierung mit sauer aufgeladenen Ionenaustauschern durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur erstellung von invertierten Zuckern besteht nun darin, daß man den Zuckerlösungen 0,01 bis 0,5 % Gluconsäure, bezogen auf den Trockensubstanzgehalt, zusetzt, und gegebenenfalls das Festprodukt daraus gewinnt.
Mit Gluconsäure treten die geschilderten Nachteile nicht auf.
Es wurde festgestellt, daß Gluconsäure eine für den oben genannten Prozeß ausreichende Inversionswirkung hat, die auf Grund der für den Prozeß positiven Reaktionsgeschwindigkeit dessen Steuerung ermöglicht, so daß den praktischen Anforderungen entsprechende Teilinversionen (Handelsprodukte haben Inversionsgrade von 50, 75 oder 90 %) gezielt eingestellt werden können. Überraschend ist dabei, daß auch bei langer Reaktionsdauer bei hohen Temperaturen sich praktisch keine Spalt-oder Reversionsprodukte bilden und somit keine Verfärbungen auftreten. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber allen anderen organischen und anorganischen Säuren. Gluconsäure ist außerdem ein verdauliches Sohlehydrat und somit lebensmittelrechtlich kein Fremdstoff und kann deshalb nach vollendeter Invertierung im Zuckersirup verbleiben. Da Gluconsäure eine schwache Säure ist, sinkt erst bei Einsatzmengen von über 0,1 % der pH-Wert eines 65%igen Zucker- oder Invertzuckersirups unter den nach den Richtlinien für flüssige Zucker und verwandte Erzeugnisse von 1970 erforderlichen pH-Wert von 4. Ein nachträghohes Neutralisieren, um den pH-Wert anzuheben und damit eine Weiterreaktion zu vermeiden, ist deshalb beidem erfindungsgemäßen Einsatz von Gluconsäure im Gegensatz zu den anderen Säuren nicht notwendig.
Das unterschiedliche Verhalten der erfindungsgemäß eingesetzten Gluconsäure gegenüber anderen organischen Säuren ist aus den folgenden Tabellen zu ersehen.
Tabelle 1 zeigt die Inversionsgeschwindigkeit bei Gluconsäure im Vergleich zu anderen Säuren sowie die pH-Werte der Zucker lösungen nach Säurezusatz. Dazu wurde eine 65%ige Saccharoselösung mit Zusatz von jeweils 0,1 % verschiedener Säuren im siedenden Wasserbad invertiert (tatsächliche Temperatur der Lösungen 97,5 + 1°C). Nach bestimmten Zeiten-wurden Proben gezogen und deren Invertzuckergehalt nach Fehling bestimmt.
Tabelle 1 % Invertzucker nach: Säure pIS 30' 1 h 2 h 4 h 8 h Fumarsäure 2,65 83 100 97,5 97,5 94 Citronensäure 2,6 83 92 97,5 99,8 93 Apfelsäure 2,65 75,5 89,5 99,3 100 94 Milchsäure 2,75 57 79,5 97 99,3 97,6 Schleimsäure 54,7 88 100 99,3 94 Gluconsäure 4,1 37 53 81,5 95,5 99,5 Blindlösung 7,0 1,4 3,7 3,7 3,7 9,55 Das Verhalten der einzelnen Säuren in Bezug auf Verfärbung (Zersetzung) im Verlauf der Inversion ist in der Tabelle 2 zu sehen. Es wurde die Verfärbung einer 65%igen SaccharoSelösung nach 8 Stunden und 24 Stunden Lagerung bei 1000C und Säurezusätzen von 0,1 % bestimmt.
Tabelle 2 Säure 8 h 24 h Fumarsäure ++ +++ Citronensäure ++ +++ Äpfelsäure ++ Milchsäure ++ EDTA + Gluconsäure - + Blindlösung - = keine Verfärbung + = schwach gelblich ++ = gelb +++: = stark gelb bis braun Wie aus den Tabellen zu ersehen ist, besitzen Citronensäure, Äpfelsäure, Milchsäure und Weinsäure ungefähr die gleiche Inversionswirkung; nach 2 bis 4 Stunden ist ein Maximum erreicht, danach fallen die mit Fehling feststellbaren Zuckeranteile wieder ab und Zersetzung und Reversionsreaktionen treten auf.
Gluconsäure zeigt dagegen eine deutlich langsamere Wirkung und läßt keine Abbaureaktion und keine Bräunung erkennen.
Die Inversionsgeschwindigkeit bei einer 65%igen Saccharoselösung von 980C nach Zusatz verschiedener Mengen Gluconsäure zeigt Tabelle 3.
Tabelle 3 Einsatzmenge an H Reaktionsdauer in Stunden Gluconsäure P 1/2 1 2 4 8 24 0,025 6,4 11 22 37 7 65 92 100 0,05 5,8 22 42 68 87 98 99 0,1 4,1 36 64 82 95 99,5 -0,2 3,4 54 80 95 99 - -Blindlösung 7,3 1,2 1,7 2,2 2,3 7,6 7,2 Ein wesentlicher Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung von invertierten Zuckern besteht auch darin, daß es durch die langsame Reaktion der Gluconsäure möglich ist, die in der Zuckerfabrikation anfallenden heißen Zuckerlösungen und Zuckerabläufe gleich in ihre normalen Lagertanks überzuführen, hier die Gluconsäure zuzusetzen und die Mischung allmählich auskühlen zu lassen. Das nach den bekannten Verfahren erforderliche Neutralisieren, Abkühlen, Absaugen der ausgefallenen Salze und nachträgliches Umfüllen in die Lagertanks ist nicht erforderlich. Die zuzusetzende Menge an Gluconsäure sollte bei vorzugsweise 0,01 bis 0,1 %, bezogen auf Trockensubstanz, erfolgen. Man erhält erfindungsgemäß haltbare und lagerfähige Lösungen von reproduzierbarem Inversionsgrad, bei denen keine Verfärbungen auftreten.
An Art, Größe und Wandmaterial der Tanks müssen keine speziellen Anforderungen gestellt werden, da Gluconsäure nicht korrosiv wirkt, sondern ein starker Komplexbildner ist, der eventuell vorhandene oder hinzukommende Schwermetallspuren binden und unschädlich machen kann.
Falls aus verfahrenstechnischen Gründen die Invertierung im Durchlauf erfolgen soll, wobei die Reaktionszeit geringer ist und infolgedessen die kleinen Gluconsäuremengen von 0,01 bis 0,1 % mitunter zum Invertieren nicht ausreichend sind, ist es vorteilhaft, den Zusatz an Gluconsäure bis zu 0,5 % zu erhöhen. Auch in diesem Falle werden im Gegensatz zu anderen Säuren stabile Lösungen erhalten, die sich nicht verfärben. Soll eine solche Zuckerlösung längere Zeit aufbewahrt werden, so ist nach einiger Zeit eine geringe pH-Korrektur auf etwa pH 4 erforderlich, um eine Nachinversion zu verhindern.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man Invertzuckersirup, Kristallinvertzucker, Kunsthonig und ähnliche Produkte herstellen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von invertierten Zuckern mit Hilfe von Säure, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zuckerlösungen 0,01 bis 0,5 % Gluconsäure, bezogen auf deren Feststoffgehalt, zusetzt und gegebenenfalls das Festprodukt daraus gewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,01 bis 0,1 % Gluconsäure den heißen Zuckerlösungen zusetzt und diese Mischung auskühlen läßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Invertierung im Durchlaufverfahren mit 0,1 bis 0,5 % Gluconsäure durchführt und gegebenenfalls den pH-Wert des invertierten Produktes auf etwa 4 einstellt.