DE3407364A1

DE3407364A1 - Naturbelassener vollrohrzucker und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3407364A1
Application number: DE19843407364
Authority: DE
Inventors: geb. Zeuner Herta 5050 Frechen Benecke; Udo Dipl.-Ing. 5014 Kerpen Breithaupt; Arnold Dipl.-Chem. 5013 Elsdorf Langen
Original assignee: Pfeifer and Langen GmbH and Co KG
Current assignee: Pfeifer and Langen GmbH and Co KG
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-02-29
Publication date: 1985-08-29
Also published as: DE3478311D1; EP0153448A3; EP0153448A2; EP0153448B1; US4627880A; ATE43360T1

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

RÄDERSCHEIDTSTRASSE 1, D-5000 KÖLN 41

Köln, den 27.02.1984 Nr. 14

Pfeifer & Langen, Linnicher Straße 48, 5000 Köln 41

Naturbelassener Vollrohrzucker und Verfahren zu seiner Herstellung

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

RÄDERSCHEIDTSTRASSE 1, D-5000 KÖLN 41 - · -■ ■"·-"·■"""· -^'- Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung

. eines naturbelassenen Vollrohrzuckers aus Zuckerrohrsaft und das dadurch gewonnene neue Produkt.

Der normale, handelsübliche Weißzucker ist bekanntlich eine aus Zuckerrüben- bzw. Zuckerrohrsaft über zahlreiche Reinigungsoperationen isolierte, von allen pflanzlichen Begleitstoffen befreite, reine Saccharose. Die organischen und anorganischen Begleitstoffe des Pflanzensaftes finden sich in der Melasse, die als Viehfutter bzw. zur Erzeugung von Fermentationsprodukten wie Alkohol und Zitronensäure verwendet wird.

Der Weißzucker wird seit Jahren als leerer Kalorien- und Energieträger und wegen angeblich gesundheitsgefährdender Wirkungen angegriffen. Die Anschauung vieler Ernährungsphysiologen tendiert heute immer stärker dahin, die natürlichen Erfordernisse menschlicher Ernährung in den Mittelpunkt zu stellen und den Verbrauchern die Verwendung von nichtisolierten, in ihrem natürlichen Zustand belassenen Nahrungsmitteln zu empfehlen, die neben den energetisch nutzbaren Nährstoffen als Begleitsubstanzen auch noch essentielle Substanzen enthalten.

Der im Handel befindliche Rohrrohzucker ist ein Zwischenprodukt bzw. Halbfertigungserzeugnis der Rohrzuckerfabrikation. Die Zuckerkristalle sind nur zum Teil vom anhaftenden Sirup, der aus pflanzlichen Begleitstoffen

und zahlreichen technisch bedingten Verunreinigungen besteht, befreit und daher braun gefärbt. Den Rohzuckern fehlt lediglich die letzte Reinigungsstufe, die Affination bzw. Raffination. Dennoch werden sie aufgrund der 5 Begleitstoffe im Vergleich zu Weißzucker trotz zahlreicher Verunreinigungen und eines oft schlechten mikrobiellen Zustandes als weniger denaturiert und ^: damit fälschlich als "natürlich" angesehen.

!10 In den Anbaugebieten des Zuckerrohrs gibt es darüber

; hinaus die sog. Primitivzucker, die aus Zuckerrohrsaft

; durch mehrstündiges, manchmal tagelanges Einkochen in

_; offenen Töpfen.bis zum Erstarren der Zuckermasse beim

: Abkühlen hergestellt werden. Diese Primitivzucker ent-

i 15 halten üblicherweise noch Sand- und Cellulosereste und erweisen sich aus recht bakterienreich. Das lange Ein-

! kochen bei hohen Temperaturen bis zu 13O⁰C führt zu

ί einem strukturverändernden Prozeß mit massiver Zerstörung

ί der Saccachose und der Bildung von bis zu etwa 17 % In⁴-

j 20 vertzucker. Ohne Bleichmittel hergestellte Primitivzucker

: sind dunkelbraun, teils mit adstringierend strengen

i Karamelgeschmack, der den Anwendungsbereich erheblich

; einschränkt. Man ist aber auch schon dazu übergegangen,

S durch den Zusatz von Flockungshilfsmitteln, insbesondere

j 25 Pflanzensäften, wie z.B. Kokosmilch, einen Teil der

: Eiweißstoffe abzutrennen und den Sirup durch Zusatz von

I schwefeldioxidhaltxgen Bleichmitteln zu bleichen, um

'. hellere Primitivzucker zu erzeugen, die einen weniger

j starken Eigengeschmack besitzen.

Der frische Zuckerrohrsaft von heller Farbe und sehr angenehmem Geschmack verfärbt sich schon wenige Minuten nach seiner Gewinnung dunkel und es wurde angenommen, daß das nicht nur auf die Oxydation durch Luft, sondern hauptsächlich auf die Berührung mit Eisenmetallen zurückzuführen ist und dementsprechend vorgeschlagen, die Rohrstengel zur Entfernung der anhaftenden Verunreinigungen in einen Behälter mit Seifenlösung zu legen, abzubürsten, mit kaltem Wasser zu spülen, in einer hochprozentigen Chlorlösung oder kochendem Wasser zu sterilisieren und erst dann zu Saft zu verarbeiten. Beim Zerschneiden der Stengel sowie bei der Saftgewinnung sollten nur Werkzeuge und Maschinen aus rostfreiem Material verwendet werden (DE-OS 22 15 196).

Es ist ferner vorgeschlagen, die Oxydation des in üblicherweise mit Eisen- oder Stahlmühlen hergestellten Zuckerrohrsaftes durch Zusatz ausreichender Mengen Ascorbinsäure unmittelbar nach der Gewinnung zu verhindern. In beiden Fällen kann der erhaltene Zuckerrohrsaft durch Eindampfen kristallisiert oder einer Gefriertrocknung unterworfen werden (DE-OS 22 32 949).

Für die Herstellung von normalem weißem Rohrzucker ist es ferner bekannt, den Rohrzuckersaft nach Entfernung der darin suspendierten Anteile durch Zentrifugieren, zum Sieden zu erhitzen und dann erneut zu zentrifugieren, wodurch stickstoffhaltige Nichtzuckerverbindungen, Metalloxide und Kieselsäure entfernt werden (Pieter Honig: Principles of Sugar Technology, S. 494 ff).

Die Aufgabe bestand nun darin, einen tatsächlichen naturbelassenen Zucker zu entwickeln, der den heutigen Marktbedürfnissen entspricht, d.h. er sollte trocken, rieselfähig und damit allgemein verwendbar sein. Es war naheliegend, vom frischen Zuckerrohrsaft auszugehen, der bereits im Altertum neben dem Honig als wohlschmeckendes Süßungsmittel Verwendung fand. Der Pflanzensaft selbst ist allerdings schwer als zeitgemäßes Süßungsmittel anzubieten: Durch die Transportkosten wäre er viel zu teuer, durch die unvermeidliche Konservierung gerade nicht mehr naturbelassenen und darüber hinaus würde er eine zu starke Umstellung der Verzehrgewohnheiten erfordern. Es galt deshalb, den Pflanzensaft so schonend wie möglich unter weitestgehender Beibehaltung seiner Originalzusammensetzung, d.h. der in der Pflanze normalerweise vorkommenden Begleitstoffe in eine Pulver- oder Granulatform zu überführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines naturbelassenen Vollrohrzuckers aus Zuckerrohrsaft besteht darin, daß man aus reifem, entblättertem, sauberem Zuckerrohr mit hohem Saccharosegehalt den Zuckerrohrsaft nur bis zu 50 % des Rohrgewichts abpreßt, den erhaltenen Saft bei einer Temperatur über dem zweiten Flockpunkt der Wachse, Fette, Eiweißstoffe und Pentosane pasteurisiert, die Flockung abtrennt, den gereinigten Saft unter der Pasteurxsierungstemperatur schonend eindickt und den erhaltenen Sirup durch plötzlichen Entzug des restlichen Wassers in ein trockenes, rieselfähiges Produkt überführt.

Vorzugsweise wird das Zuckerrohr lediglich einmal gepreßt und hierbei so schonend behandelt, daß nur 40 bis 50 % Saft, bezogen auf das rohe Gewicht anfallen. Dadurch ist es möglich, daß der abgepreßte Zuckerrohrsaft Über 20, insbesondere über 22 Gew.% Saccharose enthält, und der Saccharose-Gehalt, bezogen auf den Gesamttrockenstoffgehalt, im Saft über 90 % liegt.

üblicherweise wird das Zuckerrohr zu 80 bis 83 % abgepreßt und der Saccharosegehalt beträgt häufig nur etwa 12 %. Wegen der erfindungsgemäßen schonenden, d.h. partiellen Abpressung des Zuckerrohrs empfiehlt es sich, das noch beträchtliche Zuckermengen enthaltene Rohr im Rahmen einer normalen Zucker fabrikation weiter zu verarbeiten.

Der durch die schonende Abpressung erhaltene Saft wird dann vorzugsweise über dem zweiten aber unter dem dritten Flockpunkt der im Zuckerrohrsaft enthaltenden Wachse, Fette, Eiweißstoffe und Pentosane pasteurisiert. Das entspricht einer Temperatur von 65 bis 8O⁰C, vorzugsweise 75 bis 78°C. Der Zuckerrohrsaft wird möglichst schnell auf die Pasteurisierungstemperatur gebracht und dann zur Stabilisierung der Flockung etwa 5 bis 15 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wird die Flockung zusammen mit Fasern und anderen unlöslichen Begleitstoffen mit Separatoren abgetrennt. Eine zusätzliche Reinigung des pasteurisierten teilgeflockten Saftes mit Filtern oder keimreduzierenden Filterschichten kann sich anschließen.

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Aufgrund der unterschxedlichen chemischen Natur der natürlichen Begleitstoffe des Zuckerrohrsaftes kann man drei Flockpunkte feststellen. Den ersten bei 48 bis 55°C, den zweiten bei 58 bis 65⁰C und den dritten ab 85°C bis zum Sieden des Saftes. Indem erfindungsgemäß die Pasteurisierung über dem zweiten aber unter dem dritten Flockpunkt vorgenommen wird, werden nur die ernährungsphysiologisch unbedeutenden Wachse zusammen mit einigen Eiweißstoffen durch die Flockung abgetrennt. Ohne die vorherige Abtrennung dieser besonders hitzeempfindlichen Wachse und Eiweißstoffe würde der rohe Saft nach der Trocknung nur zu einem wenig ansehnlichen Produkt ohne guten Geschmack führen.

Nicht erfaßt wird bei der erfindungsgemäßen Pasteurisierung der dritte große Flockpunkt, so daß ein wesentlicher Anteil an Eiweißstoffen im Produkt verbleibt. Es hat sich überraschend gezeigt, daß die Erhitzung des Saftes auf eine Temperatur zwischen dem zweiten und dritten Flockpunkt optimal ist und zwar nicht nur hinsichtlich der Forderung, daß der zu gewinnende Vollrohrzucker möglichst "naturbelassen" bleibt und eine gute mikrobiologische Qualität hat, sondern auch im Hinblick auf ein Maximum ein Geschmack bei gerade noch akzeptabler technologischer Verarbeitbarkeit mit modernen Anlagen. Der nach schonender Eindickung in ein trockenes rieselfähiges Produkt überführte, gereinigte Saft, d.h. der naturbelassene Vollrohrzucker gemäß der Erfindung, enthält noch bei höheren Temperaturen flockende Wachse, Proteine und Pentosane, was für den Verbraucher erkennbar wird, wenn er den Zucker in heißen, klaren Lösungen, z.B. in Tee verwendet.

Nach der beschriebenen Pasteurisierung und der Abtrennung der Flockung wird der gereinigte, klare Zuckerrohrsaft schonend eingedickt, was vorzugsweise im Vakuum bei einer maximalen Produkttemperatur von 6O⁰C, in der Praxis meist nur 56°C geschieht. Dadurch wird der klare Zuckerrohrsaft auf einen Trockensubstanzgehalt (TS) von 70 bis 75 % eingedickt.

Um den so erhaltenen Sirup schließlich in ein trockenes, rieselfähiges Produkt zu überführen, ist es jgr£©3?der-3:ich, ihm das restliche Wasser plötzlich zu entziehen. Das geschieht vorzugsweise dadurch, daß der eingedickte Sirup durch eine kurzzeitige Erhitzung in weniger als 60 Sekunden auf 142 bis 155°C gebracht wird und daß man dann durch geeignete Entspannung dafür sorgt, daß das restliche Wasser verdampfen kann. Durch diese Kurzzeithocherhitzung,*' verbunden mit einem Entweichenlassen der Brüden, z.B. in einem Trennraum bei Atmosphärendruck, wird der Sirup "auf 92 bis 97 % Trockensubstanz gebracht. , «|^r$ Anschließend wird zur Kristallisation um mindestens 10⁰C abgekühlt. Hierfür kann man den auf 92 bis 97 % Trockensubstanz eingedickten Sirup aus dem Brüdentrennraum frei auf bzw. in ein geeignetes Aggregat laufenlassen, in dem spontan die exotherme Kristallisation einsetzt. Ein derartiger geeigneter Kristallisator kann ein im Übergabebereich erhitztes und anschließend gekühltes Stahlband oder ein offener Schneckenförderer sein. Es ist auch möglich, den derart eingedickten kristallisationsfähigen Sirup zwecks feinerer Verteilung nach geeigneter Förderung auf das erhitzte Stahlband oder in einen offenen Kristallisator zu versprühen.

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Andere Möglichkeiten, den eingedickten Sirup in ein trockenes rieselfähiges Produkt zu überführen, sind die Vakuum-Walzentrocknung oder die Vakuum-Bandtrocknung.
5

Erforderlichenfalls kann das getrocknete Produkt noch einer Nachtrocknung auf einen Feuchtigkeitsgehalt unter 1 %, insbesondere gleich verbunden mit einer Agglomeration in einem Fließbett unterworfen werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, den Saft von reifem Zuckerrohr ohne strukturverändernde Erhitzungsprozesse und die dabei üblicherweise auftretenden Färb- und Karamelisierungsreaktionen sowie ohne nennenwerte Inversion der Saccharose in eine trockene Form zu überführen, in der die im Zuckerrohrsaft vorkommenden Vitamine, insbesonde die B-Vitamine und die wünschenswerten Eiweißstoffe noch enthalten und nachweisbar sind. Der erfindungsgemäß hergestellte naturbelassene Vollrohrzucker hat etwa die Farbe und den Geschmack von frischgepreßtem Zuckerrohrsaft und enthält in 100 g Trockensubstanz folgende Bestandteile:

89 bis 93 g Saccharose
1 bis 5 g Invertzucker

1 bis 4 g Mineralstoffe und Spurenelemente 1 bis 2 g Eiweißstoffe
200 bis 800 mg freie Aminosäuren 1 bis 5 mg B-Vitamine

Beispiel

Aus entblättertem, sauberem Zuckerrohr wurden auf einer Mühle 40 % des Rohrgewichtes als Saft abgepreßt. Der erhaltene Saft mit einem Zuckergehalt von 20 % und einem pH-Wert von 5,3 wurde zur Pasteurisierung über einen Wärmeaustauscher auf 78⁰C erhitzt.

Nach 10 Minuten Stanzeit ohne weitere Wärmezufuhr und Ausbildung einer stabilen Flockung wurde der Saft über einen Klär-Separator und ein nachgeschaltetes Schichtenfilter geleitet und anschließend im Vakuum bei einer maximalen Produkttemperatur von 56⁰C auf 70 % Trockensubstanz eingedickt. Der eingedickte Sirup wurde über einen Spiralrohrverdampfer innerhalb von 45 Sekunden auf 142°C gebracht und durch Dampfabscheidung auf 95 % Trockenstoffgehalt konzentriert und anschließend mit einem Druck von 2 bis 3 bar auf ein Stahlband dosiert, das im Bereich der Aufgabe beheizt und im weiteren Verlauf gekühlt war.

Die getrocknete schaumig-poröse Masse wurde nach Vermahlung im Wirbelbett auf einen Wassergehalt unter 1 % nachgetrocknet und gesiebt. Das resultierende Produkt war ein freifließendes Pulver, das hinsichtlieh Farbe und Geschmack frischgepreßtem Zuckerrohrsaft gleicht.

Analyse: 91,2 % Saccharose,

2,5 % Invertzucker,

2,5 % Asche (Mineralstoffe, Spurenelemente), 1,1 % Eiweißstoffe

340 mg freie Aminosäure und 2,6 mg B-Vitamine
pH-Wert 5,3

Claims

Patentansprüche

1. Naturbelassener Vollrohrzucker, dadurch gekennzeichnet, daß er in 100 g Trockensubstanz folgende Bestandteile enthält;

89 bis 93 g Saccharose

1 bis 5 g Invertzucker

und daß er etwa die Farbe und den Geschmack von frisch gepreßtem Zuckerrohrsaft hat.

2. Verfahren zur Herstellung eines naturbelassenen

Vollrohrzuckers aus Zuckerrohrsaft, dadurch gekenn-

j zeichnet, daß man aus reifem, entblättertem, saube-

rem Zuckerrohr mit hohem Saccharosegehalt den

Zuckerrohrsaft nur bis zu 50 % des Rohrgewichts j 20 abpreßt, den erhaltenen Saft bei einer Temperatur j über dem zweiten Flockpunkt der Wachse, Fette,

! Eiweißstoffe und Pentosane pasteurisiert, die

' Flockung abtrennt, den gereinigten Saft unter der

Pasteurisierungstemperatur schonend eindickt und

j 25 den erhaltenen Sirup durch plötzlichen Entzug des restlichen Wassers in ein trockenes, rieselfähiges

Produkt Überführt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuckerrohr lediglich einmal gepreßt und

hierbei so schonend behandelt wird, daß nur 40 bis 50 Gew.% Saft anfallen.

I I I

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Saccharosegehalt des abgepreßten Zuckerrohrsaftes über 20, insbesondere über 22 Gew.%, und bezogen auf den Gesamttrockenstoffgehalt über I 5 90 % liegt.

! 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 j bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pasteurisie-I rung bei einer Temperatur unter dem dritten Flock-I 10 punkt der im Zuckerrohrsaft enthaltenden Wachse, Fette, Eiweißstoffe und Pentosane vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pasteurisie-15 rung bei Temperaturen von 65 - 80⁰C vorgenommen

! wird.

j

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch

ι gekennzeichnet, daß der Zuckerrohrsaft möglichst

j 20 schnell auf die Pasteurisierungstemperatur gebracht

i wird und dann zur Stabilisierung der Flockung, ins-

j besondere für die Dauer von 5 bis 15 Minuten bei

; dieser Temperatur gehalten wird.

I
I

25

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flockung, Fasern und andere unlösliche Begleitstoffe mit Separatoren abgetrennt werden.

30

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuckerrohrsaft nach der Flockung über keimreduzierende Filterschichten geleitet wird.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der klare Zuckerrohrsaft im Vakuum bei einer maximalen Produkttemperatur von 60⁰C eingedickt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der klare Zuckerrohrsaft auf 70 bis 75 % Trockensubstanz eingedickt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der eingedickte Sirup durch eine Kurzzeithocherhitzung auf 142 bis 155°C erhitzt wird.

j 15 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch j gekennzeichnet, daß der eingedickte Sirup durch die j Kurzzeithocherhitzung und anschließendes Entweichenlassen der Brüden auf 92 bis 97 % Trockensubstanz gebracht wird.
20
! 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch

gekennzeichnet, daß der eingedickte Sirup zur ! Kristallisation um mindestens 10^eC abgekühlt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch

j gekennzeichnet, daß man den eingedickten Sirup aus j dem Brüdentrennraum zur Kristallisation in einen geeigneten Kristallisator überführt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man den eingedickten Sirup auf ein erhitztes j Stahlband ablaufen läßt oder unter Druck aufsprüht ! und das kristallisierte Produkt anschließend kühlt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der eingedickte Sirup einer Sprühtrocknung unterworfen wird.