DE2345789B2 - Verfahren zur Herstellung kalorienarmer streichfähiger Wasser-in-Öl-Emulsionen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung kalorienarmer streichfähiger Wasser-in-Öl-Emulsionen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kalorienarmer Wasser-in-Öl-Emulsionen mit Fettgehalten im Bereich von etwa 30 bis 60%, welche als Brotaufstrichmittel anstelle von Butter und Margarine geeignet sind.
Verglichen mit Margarine, welche aufgrund des Phasenverhältnisses Wasser zu öl von 20:80 ein verhältnismäßig stabiles W/Q-System darstellt, ist das W/O-System eines kalorienarmen Streichfetts mit beispielsweise einem Phasenverhältnis Wasser zu öl von 60 :40 instabil.
Bei der Herstellung kalorienarmer Streichfette vom Emulsionstyp Wasser-in-öl besteht die Schwierigkeit, daß mit zunehmendem Wassergehalt die Gefahr wächst, daß die Wassertröpfchen, welche die innere Phase bilden, zusammenfließen, womit eine Vergröberung der Emulsion verbunden ist.
Diesem Mangel kann man zwar durch erhöhten Emulgatorzusatz bzw. durch Umstellung auf stärker stabilisierende Emulgatorsyneme begegnen. Beide Maßnahmen führen jedoch zu einer unerwünscht hohen Emulsionsstabilität beim Schmelzen im Mund, wodurch ein dicker talgiger Geschmackseindruck entsteht.
In der Margarineindustrie ist es seit langem bekannt, Mono/Diglyceride als Emulgatoren einzusetzen, welche im allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 0,2%, bezogen auf die Margarineemulsion, verwendet werden, wobei die Mono/Diglyceride etwa 50% reines Monoglycerid enthalten.
Zur Stabilisierung fettarmer Wasser-in-Öl-Emulsionen sind die bekannten Monoglyceride ebenfalls geeignet. Bekannte Monoglyceride, die für diesen Zweck verwendet werden können, sind Glycerinmonostearat und Monoglyceride auf Basis von ölen und Fetten, welche auch ganz oder teilweise gehärtet sein können.
Bei Anwendung fester, verhältnismäßig hochschmelzender Monoglyceride ergibt sich jedoch folgende Schwierigkeit:
Bedingt durch die bei der Herstellung üblicherweise angewendete schockartige Unterkühlung und Kristallisation der Emulsion wird hierbei auch ein Teil der zugesetzten Monoglyceride kristallisiert, ohne uat3 diese
■Ti bereits ihren Platz an der Grenzfläche Öi/Wasser eingenommen haben.
Da für eine rasche Stabilisierung des Emulsionssystems aber eine minimale Grenzflächenadsorption vorliegen muß, ist man gezwungen, eine an sich unerwünschte Überdosierung an Monoglyceriden vorzunehmen. Dies hat wiederum zur Folge, daß während der Dauer der Lagerung derartiger kalorienarmer Brotaufstrichmittel durch Diffusion die adsorbierte Monoglyceridschicht allmählich verstärkt wird, was zu einer zu starken Stabilisierung der Emulsion und damit zu einem deutlich bemerkbaren »Dickwerden« der Emulsion im Munde führt
Flüssige, niedrig schmelzende Monoglyceride werden aufgrund ihrer größeren Mobilität sehr viel schneller an der Grenzfläche adsorbiert; jedoch wirkt sich beim Lagern des unter Verwendung solcher Monoglyceride hergestellten kalorienarmen Brotaufstrichmittels nachteilig aus, daß der Film, den sie um die Wassertröpfchen bilden, mechanisch nicht so stabil ist, wie derjenige fester Monoglyceride. Daher ist man auch in diesem Fall gezwungen, eine Überdosierung der Monoglyceride vorzunehmen, wenn man die Lagerstabilität der kalorienarmen Wasser-in-öl-Emulsion nicht gefährden will. Dafür muß dann der Nachteil in Kauf genommen werden, daß beim Schmelzen im Mund ein öliger Geschrr.ackseindruck entsteht.
Bd Verwendung von partiell hydrierten Monoglyceriden ergeben sich ähnliche Nachteile wie bei den festen Monoglyceriden, weil bei der Hydrierung ein beträchtlicher Anteil der nicht mit Wasserstoff abgesättigten ungesättigten Fettsäuren in die höherschmelzenden Transfettsäuren übergeht.
Aus der DE-OS 16 92 520 ist ein Verfahren zur Herstellung eines plastischen Nahrungsmittelaufstrichs mit niederem Fettgehalt bekannt, bei dem eine Emulgiermittelzusammensetzung, die aus 0,6 bis 10 Gew.-Teiien eßbarem Wachs und 1 bis 12 Gew.-Teilen an lipophilen und hydrophilen nicht-ionisiertem Emulgiermitteln besteht, die ein hydrophil-lipophiles Gleichgewicht von ungefähr 3 bis 6 (nach Beecher ACS Monograph 135, 1956) ergeben, wobei die Anteile an hydrophilem Emulgiermittel ungefähr 0 bis 75 Gew.-% und die Anteile an lipophilem Emulgiermittel ungefähr 100 bis 25 Gew.-% betragen und das lipophile Emulgiermittel eine jodzahl von über 8 aufweist, verwendet wird. Vorzugsweise besteht die Emulgiermittelzusammensetzung neben Wachs aus Glycerylmonooleat. Bei dem bekannten Verfahren werden die besonderen Probleme, die vorstehend erörtert wurden, nicht einwandfrei gelöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kalorienarme streichfähige Wasser-in-Öl-Emulsionen mit Fettgehalten im Bereich von etwa 30 bis 60%, vorzugsweise unter 50%, zu schaffen, weiche sowohl eine gute Emulsionsstabilität beim Herstellen und Aufbewahren als auch ein angenehmes Schmelzverhalten im Mund besitzen. Dies bedeutet, daß an derartige Streichfette die Forderung gestellt wird, daß einerseits eine gute Stabilisierung des ihnen zugrunde liegenden W/OSystems bei Temperaturen unterhalb 25°C gewährleistet ist, andererseits jedoch das W/O-System bei Körpertemperaturen so instabil sein soll, daß ein schneller F.mulsionszerfall erfolgt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung kalorienarmer streichfähiger Wasser-in-Öl-Emulsionen mit Fettgehalten im Bereich von 30 OiS 60%. vorzugsweise unier 50%,
wobei als Emulgier- und Stabilisiermittel Monoglyceridgemische verwendet werden, welche sowohl gesättigie ais auch ungesättigte Fettsäuren enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Monogl>ceridgemischen das Verhältnis von Gew.-% ungesättigter Fettsäuren zu Gew.-% gesättigter Fettsäuren etwa 1,5 :1 bis 10:1, vorzugsweise 1,6 :1 bis 8 :1 beträgt, wobei die Summe aus dem Verhältnis von Gew.-% Stearinsäure zu Gew.-% gesättigter Fettsäuren und dem Verhältnis von Gew.-°/o Linolsäure zu Gew.-% ungesättigter Fettsäuren eine Kennzahl darstellt, welche mit 100 multipliziert einen Zahlen wert ergibt, der mindestens 110 ist
Es wurde gefunden, daß man eine genügend rasche Stabilisierung ier kalorienarmen Wasser-in-Öl-Emulsion während ihrer Herstellung sowie eine gute Stabilisierung ohne eine zu starke Nachstabilisierung während ihrer Lagerung erzielen kann, wenn man als Emulgier- und Stabilisiermittel Monoglyceridgemische verwendet, in denen erfindungsgemäß das Verhältnis von Gew.-% ungesättigter zu Gew.-% gesättigter Fettsäuren etwa 1,5:1 bis 10:1 beträgt und im ungesättigten Fettsäureanteil die mehrfach ungesättigten Fettsäuren überwiegen.
In der DE-OS 16 92 520 wird auf Seite 4 auf die US-PS 32 23 532 verwiesen und ausgeführt, daß Beispiele für verwendbare hydrophile Emulgiermittel in der genannten US-PS beschrieben sind. Dies^ Beispiele befinden sich insbesondere in der Tabelle III in Spalten 5/6 der US-PS und berühren nicht die Erfindung.
Selbst eine Kombination der DE-OS 16 92 520 und der US-PS 32 23 532 gibt dem Fachmann keinen Hinweis, daß für die Herstellung von kalorienarmen Streichfetten Monoglyceridemulgatoren mit einem kritischen Verhältnis zwischen dem gesättigten und dem ungesättigten Teil gewählt werden müssen, wobei die Summe aus dem Verhältnis von Gewichtsprozent Stearinsäure zu Gewichtsprozent gesättigten Fettsäuren und dem verhältnis von Gewichtsprozent Linolsäure zu Gewichtsprozent ungesättigter Fettsäuren eine Kennzahl darstellt, welche mit 100 multipliziert einen Zahlenwert ergibt, der mindestens 110 ist.
Die US-PS 32 23 532 schreibt demgegenüber eine Kombination von nichtionogenen hydrophilen und lipophilen Emulgatoren und einem genießbaren Wachs vor, wobei die lipophilen Monoglyceride zum Beispiel aus einem Gemisch von ungesättigten und gesättigten Monoglyceriden bestehen können, wie aus der Tabelle in Spalte 7 der US-PS hervorgeht. Es befindet sich in der US-PS kein Hinweis darauf, daß ein derartiges Gemisch von lipophilen Emulgatoren für die Herstellung von kalorienarmen Streichfetten geeignet ist. Wie Versuche gezeigt haben, ist dies tatsächlich auch nicht der Fall.
Es handelt sich demnach bei dem Verfahren gemäß der Erfindung bezüglich der als Emulgier· und Stabilisiermittel einzusetzenden Monoglyceridgemische um eine erfinderische Auswahl spezifischer Gemische, die durch den Stand der Technik nicht nahegelegt sind.
Die Monoglyceridgemische, welche et findungsgemäß verwendet werden, können beispielsweise durch Verestern entsprechender Fettsäuregemische mit überschüssigem Glycerin und anschließender destillativer Anreicherung der Monoglyceride erhalten werden, aber auch durch entsprechendes Mischen hochkonzentrierter Monoglyceride, zum Beispiel Glycerinmonostearat, Palihölmonoglycerid, ganz oder teilweise gehärtetem Palinölmonoglycerid und Monoglyceriden auf Basis pflanzlicher öle, zum Beispiel Sonnenblumenöl, Baumetwa 0,05 bis 0,5%, vorzugsweise 0,08 bis 0,16% gesättigte Monoglyceride, bezogen auf die Fettmenge und 0,15 bis 1 %, vorzugsweise 0,25 bis 0,5% ungesättigte Monoglyceride, bezogen auf die Fettmenge, bei d^m Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt.
Insgesamt wird eine um so größere Menge an Monoglyceridgemisch benötigt, je höher der Prozentsatz des Wassergehalts des kalorienarmen Streichmittels gewählt wird.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen streichfähigen kalorienarmen Wasser-in-Öl-Emulsionen können alle zur Bereitung von Margarine geeigneten öle und Fette bzw. Fettansätze verwendet werden.
Vorzugsweise sollen die Dilatationen der Fettkompositionen solche Werte aufweisen, daß die aus ihnen hergestellten kalorienarmen Brotaufstrichmittel bei Kühlschranktemperaturen eine gute Streichfähigkeit besitzen und Ausölerscheinungen bei Temperaturen bis etwa 23°C nicht auftreten.
Es ist aber auch möglich, das kalorienarme Streichfett lediglich auf Butterbasis herzustellen. Obwohl Butter hierfür verwendet werden kann, empfiehlt es sich, von einem nicht raffinierten, eiweißfreien Eutterfett auszugehen. Ein geeignetes eiweißfreies Butterfett kann dadurch erhalten werden, daß die Butter aufgeschmolzen und die hierbei erhaltene flüssige Mischung aus Fett, Wasser und Eiweiß mit heißem Wasser versetzt wird. Nachdem die Mischung durch Zentrifugieren von jo Wasser befreit worden ist, wird das Fett im Vakuum getrocknet.
Die Wasserphase, welche den Hauptbestandteil der kalorienarmen Streichfette ausmacht, wird vorzugsweise eiweißfrei hergestellt. Wenn erwünscht, können derselben aber auch Proteine, wie beispielsweise Milchprotein und Sojaprotein in Mengen von etwa 0,5 bis 5%, bezogen auf das Endprodukt, einverleibt werden. Vorzugsweise wird mit H ilfe von Genußsäuren, zum Beispiel Milchsäure und Zitronensäure, ein pH-Wert von etwa 4,1 bis 4.4 eingestellt. Kochsalz wird etwa in Mengen von 0 bis 1%, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5%, bezogen auf das Endprodukt zugefügt.
Die Herstellung der kalorienarmen Brotaufstrichmittel kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen. Ein geeignetes Verfahren ist beispielsweise ein solches, bei dem die den Emulgator enthaltende flüssige Fettphase, welche eine Temperatur von mindestens 28°C aufweisen soll, mit einer Wasserpl.ase, welche eine Temperatur von höchstens 8°C aufweisen soll, vereinigt wird, wonach die erhaltene teilweise kristallisierte Mischung, deren Temperatur etwa im Bereich von 5 bis 200C liegt, emulgiert, bearbeitet und abgepackt wird. Die für ein derartiges Verfahren dienende Vorrichtung besteht im Prinzip aus einer Emulgiereinheit und einer Bearbeitungseinheit. Für die Herstellung der Emulsion kann irgendeine Vorrichtung verwendet werden, die eine Zerteilung der wäßrigen Phase in der gewünschten Feinheit gewährleistet, die jedoch andererseits kein solches Ausmaß an Energie erfordert, daß die Stabilität bo der Emulsion infolge der durch das Emulgierverfahren erzeugten Energie thermisch gefährdet wird. Bei diesen Verfahren können Emulgierung und Bearbeitung der Emulsion ohne oder mit externer Kühlung ausgeführt werden. Eine nähere Beschreibung des Verfahrens ohne bi Kühlung befindet sich in der DE-OS 21 10 575.
Die Zerteilung der dispersen Phase wird erfindungsgemäß vorzugsweise bis /u einer Wassertröpfchengrößc von 3 bir, 5 ι Durchmesser d'irr'htT<if'ihri
Die Herstellung der erfindungsgemäßen kalorienarmen Brotaufstrichmittel kann aber auch auf nachstehende Weise erfolgen:
Die den Emulgator enthaltende flüssige Fettphase und die die wasserlöslichen Ingredienzien enthaltende Wasserphase werden, getrennt oder kurz davor vereinigt, einem Kratzbürster (Votator) zugeführt und unter intensiver mechanischer Bearbeitung stark gekühlt Die unterkühlte Emulsion gelangt danach in einen ungekühlten sogenannten Kristallisator, in dem sie unter Rühren eine zeitlang verweilt und kristallisiert.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden kalorienarme Wasser-in-Öl-Emulsionen erhalten, welche beim Herstellen und Lagern eine gute Emuisionsstabiiität aufweisen, ferner eine solche Konsistenz besitzen, daß sie pack- und streichfähig sind und ein angenehmes Schmelzverhalten im Mund aufweisen. Auch in bakteriologischer Hinsicht besitzen die Produkte eine gute Haltbarkeit.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
4000 g einer Pflanzenfettkomposition aus 35% Sonnenblumenöl, 5% Cocosfett, 60% eines corandomisierten Gemisches aus 40% Cocosöl und 60% Palmöl mit den Dilatationswerten D]0 = 570, D30 = 90, D35 = 30 werden aufgeschmolzen und nach Zusatz von 3,2 g eines molekulardestillierten Monoglycerides auf Basis vollständig gehärteten Sonnenblumenöls sowie 15,0 g eines molekulardestillierten ungehärteten Sonnenblumenöl-Monoglycerids mit 6000 g Wasser, das 0,8% Kochsalz enthält und mit Milchsäure und Zitronensäure im Gewichtsverhältnis 1 :1 auf einen pH-Wert von 4,2 eingestellt ist, unter Kühlung intensiv gerührt und nach js dem Durchlaufen eines Kristallisationszylinders bei einer Emulsionstemperatur von 2O0C abgepackt. Die Kennzahl des verwendeten Monoglyceridgemisches beträgt 143.
Diese Emulsion mit einem mittleren Tröpfchendurchmesser von 4 μ zeichnet sich durch gute Kühlschrank-Streichfähigkeit, eine hohe Elastizität und physikalische Stabilität gegenüber mechanischer Bearbeitung (keine Wasserlässigkeit) sowie ausgezeichnetes Schmelzverhalten im Munde aus.
Bei Verwendung ausschließlich hochgesättigter Monoglyceride gleicher Gesamtkonzentration mit der Kennzahl 60 wird ein sehr stabiles Produkt von »kaugummiähnlichem« Verhalten im Munde erhalten.
Beispiel 2
1200 g eiweißfreies Butterfett, in dem 1,2 g vollständig gehärtetes Palmöl-Monoglycerid und 5 g destilliertes Sonnenblumen-Monoglycerid gelöst worden waren, wurden mit 2500 ml Leitungswasser, das 0,4% NaCl enthielt, analog zu den Bedingungen nach Beispiel 1 emulgiert und abgepackt Das Produkt war bereits bei 80C Streicher und wies eine gute bakteriologische Haltbarkeit sowie ein hervorragendes Schmelzverhalten auf.
Die Kennzahl des eingesetzten Monoglyceridgemisches betrug 122.
Beispiel 3
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet jedoch mit dem Unterschied, daß als Emulgier- und Stabilisiermittel ein Gemisch aus 80% Baumwolisaatöl-Monoglycerid und 20% Stearin-Monoglycerid mit der Kennzahl 130, in einer Menge von 0,6%, berechnet auf den Fettanteil, der Fettphase zugesetzt wurde. Die so erhaltene W/O-Emulsion mit 40% Fettgehalt besaß eine ausreichende Emulsionsstabilität sowie ein ausgezeichnetes Schmelzverhalten im Mund.
Beispiel 4
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet jedoch mit dem Unterschied, daß für 4000 g Fettkomposition 3,2 g eines synthetischen Stearinsäuremonoglycerids sowie 15 g eines synthetischen Linolsäuremonoglycerids eingesetzt wurden. Dieses Gemisch weist eine Kennzahl von 200 auf. Das Endprodukt hatte die gleichen guten Eigenschaften wie das nach Beispiel 1 erhaltene Produkt.
Zu Vergleichszwecken wurden verschiedene Wasserin-Öl-Emulsionen mit 40 Gew.-% Fett hergestellt.
Die angewendete Fettphase bestand aus:
40,0 Gew.-% Sonnenblumenöl
16,5 Gew.-% gehärtetem Sojaöl, Schmelzpunkt 29°C 433 Gew.-% umgeestertem Gemisch aus Kokosfett,
Palmöl, gehärtetem Sojaöl 43°C im
Verhältnis2:2:l.
Die Wasserphase, welche 0,7% NaCl enthielt war mit Zitronensäure auf einen pH-Wert von 4,2 gebracht
In der Fettphase wurden folgende Emulgatoren dispergiert:
Versuch 1: 1% Monostearin und 2% Bienenwachs (bezogen auf die Emulsion).
Versuch 2: 1% Myverol® 18/98 und 2% Bienenwachs.
(Myverol 18/98 enthält Monoglyceride der folgenden Fettsäurezusammensetzung:
Stearinsäure 3%
Palmitinsäure 7%
Linolsäure 65%
ölsäure 25%)
Versuch 3: 0,1% Monostearin und 03% Myvenol 18/98.
Versuch 4: 0,3% Monostearin, 0,8% Myverol 18/98, 2,0% Bienenwachs und 0,2% Di-acetylweinsteinsäureester von Monoglycerid.
Art und Menge Emulgator waren, wie beschrieben in:
DE-OS 16 92 520 (Anspruch 1): Versuch 1 und 2 Patentanspruch (Erfindung): Versuch 3 US-PS 32 23 532
(Seite 7, Zeilen 35 bis 40,
Mittelwerte): Versuch 4.
Das Verhältnis von ungesättigten zu gesättigter Fettsäuren in den angewendeten Monoglyceriden und die Kennzahl (berechnet gemäß Patentanspruch) warer wie folgt:
ungesättigt: gesättigt
Kennzahl
Versuch 1
Versuch 2
Versuch 3
Versuch 4
0 9 2 *)
80 102 148 *)
*) = nicht bestimmt; Einfluß des DATA-Esters war nichl bekannt
Alle Emulsionen wurden hergestellt, wie in Beispiel 1 (Erfindung) beschrieben.
Die erhaltenen Produkte wurden beurteilt nach:
a) Wasserlässigkeit bei 5° C.
Eine gute Emulsion soll bei Kühlschranktemperatur derart stabil sein, daß unter Einfluß normaler mechanischer Bearbeitung Destabilisierung der Emulsion nicht oder kaum eintritt. Das Austreten von Wasser unter diesen Verhältnissen könnte ja Anlaß zum mikrobiologischen Verderben geben.
Der Test war wie folgt:
Ein auf 5°C temperiertes Muster wurde mit einem Messer mehrfach oberflächlich überstrichen. Die dann beobachtete Wasserlässigkeit wurde nach Skalenwerten plus 2 (sehr stabil, kein sichtbares loses Wasser) bis minus 3 (sehr instabil, große Wassertröpfchen sichtbar) bewertet.
b) Schmelzverhalten.
Die Anforderung, welche an kalorienarme Brotaufstriche hinsichtlich des Schmelzverhaltens im Munde gestellt wird, ist, daß beim Verzehr das Produkt nicht einen kaugummiartigen oder fettigen Eindruck hinterlassen darf.
Dieser Test wurde von einer Gruppe von Prüfern durchgeführt, die Ziffern zwischen 2 und 8 gaben.
Je nachdem das Schmelzverhalten besser beurteilt wurde, wurden höhere Ziffern gegeben (8: sehr gut schmelzend; 1: wie Kaugummi, dick im Munde),
c) Thermostabilitätbei40°C.
Es ist wünschenswert, daß bei höheren Temperaturen ein gewisser Grad von Destabilisierung der Emulsionen eintritt, um zu bewirken, daß in der Wasserphase gelöste Geschmacksstoffe im Munde frei werden.
Die Thermostabilität wurde wie folgt bestimmt:
In einem 100 ml Meßzylinder wurden ca. 100 g Emulsion von 20°C eingefüllt, dann wurde im ι iici muslin aim uci tu \s Site tu iviiiiuicn uic Menge abgeschiedenen Wassers abgelesen. Eine gute Emulsion soll nach 30 Minuten zerfallen sein.
Die Ergebnisse der Prüfung gehen aus der Zeichnung hervor.
Das gemäß der Erfindung hergestellte Muster 3 erwies sich in jeder Hinsicht besser als die gemäß dem Stand der Technik hergestellten Muster 1,2 und 4.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung kalorienarmer streichfähiger Wasser-in-Öl-Emulsionen mit Fettgehalten im Bereich von 30 bis 60%, vorzugsweise unter 50%, wobei als Emuigier- und Stabilisiermittel Monoglyceridgemische verwendet werden, welche sowohl gesättigte als auch ungesättigte Fettsäuren enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß in den Monoglyceridgemischen das Verhältnis von Gew.-% ungesättigter Fettsäuren zu Gew.-% gesättigter Fettsäuren 1,5 :1 bis 10 :1, vorzugsweise 1,6 11 bis 8 :1 beträgt, wobei die Summe aus dem Verhältnis von Gew.-% Stearinsäure zu Gew.-% gesättigter Fettsäuren und dem Verhältnis von Gew.-% Linolsäure zu Gew.-% ungesättigter Fettsäuren eine Kennzahl darstellt, welche mit 100 multipliziert einen Zahlenwert ergibt, der mindestens 110 ist.
DE2345789A 1972-09-15 1973-09-11 Verfahren zur Herstellung kalorienarmer streichfähiger Wasser-in-Öl-Emulsionen Expired DE2345789C3 (de)

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