DE60011890T2

DE60011890T2 - Kristallisation von glucopyranosylalditol, kristallines glucopyranosylalditol und seine verwendung

Info

Publication number: DE60011890T2
Application number: DE60011890T
Authority: DE
Inventors: Heikki Heikkilä; Johanna Nygren; Marja-Leena Sarkki; Hakan Gros; Olli-Pekka Eroma; Julita Pearson; Tammy Pepper
Original assignee: Danisco Sweeteners Oy
Current assignee: Danisco Sweeteners Oy
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP2002543087A; DE60011890D1; EP1173453B1; FI990924A0; FI990924A; ATE270300T1; EP1173453A1; AU4122000A; WO2000064916A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Kristallisation von Glucopyranosylalditolen, auf ein teilchenförmiges Glucopyranosylalditol-Produkt mit neuen Eigenschaften, auf die Verwendung desselben in Konfekt, Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten und auf spezielle Produkte, die dasselbe enthalten. Die vorliegende Erfindung stellt insbesondere ein Produkt bereit, das kristallines Glucopyranosylalditol enthält, wobei die Kristalle durch Mikrokristallisation von Glucopyranosylalditol aus einer flüssigen Glucopyranosylalditol-Lösung hergestellt werden.
Die Glucopyranosylalditole der vorliegenden Erfindung sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM), 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) und 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,1-GPS).
Die Glucopyranosylalditole werden im allgemeinen durch Hydrierung von Isomaltulose und Trehalulose produziert, welche wiederum durch Isomerisierung von Saccharose durch spezifische Bakterienstämme oder Enzyme produziert werden. Die am besten bekannten der isomerisierenden Bakterienstämme sind Protaminobacter rubrum (CBS 574,77) und Erwinia rhapontici (NCPPB 1578), die vornehmlich Isomaltulose aus Saccharose produzieren, während von einigen Bakterienstämmen, z.B. Pseudomonas mesoacidophila MX-45 (FERM BP 3619) und Agrobacterium radiobacter MX-232 (FERM BP 3620) bekannt ist, daß sie einen größeren Verhältnisanteil an Trehalulose bei der Isomerisierung von Saccharose produzieren, wie es z.B. im US-Patent 5 578 339 (Südzucker Aktiengesellschaft) beschrieben wird. Das Verhältnis zwischen Isomaltulose kann auch durch Kontrolle der Umwandlungsbedingungen eingestellt werden.
Die Isomaltulose und Trehalulose können auch als Gemisch hydriert werden oder sie können vor einer Hydrierung voneinander getrennt werden, z.B. durch Kristallisation, Chromatographie, usw. Die Hydrierung von reiner Isomaltulose produziert ein Gemisch aus 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) und 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM). Obgleich die Hydrierung theoretisch zu einem äquimolaren Gemisch der zwei Glucopyranosylalditole führen sollte, wurde gezeigt, daß der Anteil jedes Isomers zwischen z.B. 43 % und 57 % variieren kann. Die Hydrierung von Trehalulose produziert ein Gemisch aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM) und 1-O-α-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,1-GPS).
Das Verhältnis der verschiedenen Glucopyranosylalditole kann eingestellt werden, indem die Verhältnisanteile von Isomaltulose und Trehalulose vor einer Hydrierung z.B. durch Kristallisation von Isomaltulose aus Gemischen der beiden, durch Auswahl der Bakterienstämme, wie es im US-Patent 5 578 339 gezeigt wird, oder durch Einstellung der Hydrierungsbedingungen, wie es in EP-A-1-0854148 gezeigt ist, eingestellt werden.
Die Glucopyranosylalditole können auch als einzelne Verbindungen produziert werden oder sie können in solche aus Gemischen derselben in einer Art, die dem Fachmann bekannt ist, z.B. durch Kristallisation, aufgetrennt werden. So können beliebige Verhältnisse der drei Glucopyranosylalditole nach Wunsch erhalten werden.
Sowohl 1,6-GPS als auch 1,1-GPM haben einen süßen Geschmack, der etwa die Hälfte der Süße von Saccharose ist. Ihr im wesentlichen äquimolares Gemisch ist als Isomalt oder Palatinit^R bekannt und hat als handelsüblicher Süßstoff Anwendung gefunden. 1,1-GPS hat ebenfalls einen süßen Geschmack, allerdings wurde nicht gefunden, daß es im Gegensatz zu 1,1-GPM und 1,6-GPS aus Wasser leicht kristallisiert.
Die Glucopyranosylalditole sind in Verbindung mit Lebensmittel attraktive Zuckerersatzstoffe, und zwar infolge ihrer metabolischen, dentalen und technischen Charakteristika. Die Glucopyranosylalditole haben etwas weniger als die Hälfte der Süße von Zucker und einen Kaloriengehalt, der kleiner ist als der von Zucker. Durch Kombination der Glucopyranosylalditole mit anderen Zuckeralkoholen, z.B. Xylit, Sorbit, Maltit oder intensiven Süßstoffen kann eine synergistische Wirkung erzielt werden, der die Süße des Produktes in einfacher Weise auf die von Saccharose erhöhen kann, wie es in Carbohydrates in Industrial Synthesis, herausgegeben von M.A. Clarke, Verlag D. Albert Bartens KG, Berlin, 1992, Seiten 37 bis 55 beschrieben ist.
Die Glucopyranosylalditole, speziell Isomalt wurden als Süßstoffe, die Zucker ähneln, verwendet. Beispielsweise wurde Isomalt in Konfekt, Backwaren, Desserts, Marmeladen, Schokoladen, Kaugummis und in verschiedenen dietätischen Produkten verwendet. Die Glucopyranosylalditole werden mit großem Umfang unabhängig von Insulin metabolisiert, so daß sie in sicherer Weise von nicht-insulinabhängigen Diabetikern verzehrt werden können.
Die Produktion und Eigenschaften der Glucopyranosylalditole wurden von M. Munir et al. in Carbohydrate Res. 164 (1987), Seiten 477–475 beschrieben. Verwiesen wird auch auf das US- Patent Nr. 5 578 339. Allerdings ist die vorliegende Erfindung auf keinen spezifischen Weg zur Herstellung der Glucopyranosylalditole einzeln oder als Gemisch beschränkt.
Isomalt wurde industriell in kristalliner Form durch Kristallisation in einer speziellen Vorrichtung, die eine Kombination aus Vakuumverdampfung, Kristallisation und Trocknung bereitstellt, produziert (Carbohydrates in Industrial Synthesis, herausgegeben von M.A. Clarke, Verlag Dr. Albert Bartens KG, Berlin, 1992, S. 48). Nach US-Patent 5 578 339 (Südzucker Aktiengesellschaft) kann eine Flüssigkeit, die die drei Glucopyranosylalditole wie auch Mannit und Sorbit enthält, in trockener Form durch Verdampfung des wäßrigen Lösungsmittels erhalten werden. Eine steigende Anteilsmenge an 1,1-GPS im Glucopyranosylalditol-Gemisch reduziert die Tendenz der Glucopyranosylalditole in Süßwaren und Marmeladen aus zu kristallisieren.
1,6-GPS und 1,1-GPM wurden durch fraktionierte Kristallisation, wie es im GB-Patent 1 483 998 beschrieben ist, aus ihren Gemischen getrennt. Eine derartige Kristallisation der Glucopyranosylalditole aus einer Flüssigkeit, z.B. aus einer wäßrigen Lösung, erfordert spezifische Kristallisationsbedingungen und ziemlich lange Kristallisationszeiten. Infolge der Natur herkömmlicher Kristallisationsverfahren können nicht alle Glucopyranosylalditole in der Lösung in kristalliner Form erhalten werden. Ein Teil der Glucopyranosylalditole wird immer in der Mutterlauge zurückbleiben und wird selbst nach wiederholten Kristallisationsreihen mit der Mutterlauge verworfen werden. Dies liefert eine vergleichsweise niedrige Ausbeute des Verfahrens. Ein mögliches Vorliegen von 1,1-GPS kompliziert die Kristallisation weiter.
Somit besteht ein Bedarf zur Verbesserung der Produktion von festen Glucopyranosylalditol-Produkten und die vorliegende Erfindung zielt auf eine Befriedigung dieses Bedarfs ab.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Kristallisation von Glucopyranosylalditol(en).
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines festen, teilchenförmigen Glucopyranosylalditol-Produktes.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines teilchenförmigen Glucopyranosylalditol-Produktes in einem Verfahren, das eine Glucopyranosylalditol-Lösung in einem Gesamtverfahren in ein festes Glucopyranosylalditol-Produkt überführt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch in der Bereitstellung eines neuen teilchenförmigen Glucopyranosylalditol-Produktes, das zur Verwendung in der Lebensmittelindustrie geeignet ist.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, ein neues Verfahren zur Herstellung eines festen teilchenförmigen Glucopyranosylalditol-Produktes bereit. Das Verfahren umfaßt Kontaktieren einer Flüssigkeit, die ein oder mehrere aufgelöste Glucopyranosylalditole, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM) und 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) und gegebenenfalls 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,1-GPS), enthält, mit gassuspendierten feinen Feststoffteilchen, die ein oder mehrere der Glucopyranosylalditole enthalten; Bewirken der weitgehenden Entfernung der Lösungsmittelkomponente aus der Flüssigkeit unter Ausbildung einer im wesentlichen festen Materialzusammensetzung aus dem resultierenden Glucopyranosylalditol-Material, das eine Vielzahl von Mikrokristallen aus dem/den Glucopyranosylalditol(en) umfaßt und Konditionierung der Glucopyranosylalditol-Zusammensetzung während eines weiteren Trocknungsschrittes, wodurch ein Produkt mit einer Vielzahl von mikrokristallinen Teilchen aus Glucopyranosylalditol(en), die in zufälliger Weise miteinander agglomeriert sind, bereitgestellt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bestehen die feinen festen Teilchen im wesentlichen aus Mikrokristallen aus einem oder mehreren der Glucopyranosylalditole, vorzugsweise aus Mikrokristallen von 1,6-GPS und 1,1-GPM (Isomalt). Eine speziell bevorzugtes Produkt dieses Verfahrens besteht im wesentlichen über seine gesamte Struktur aus einer Vielzahl von Mikrokristallen aus einem oder mehreren der in zufälliger Weise miteinander agglomerierten Glucopyranosylalditole, speziell Isomaltol.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine wäßrige Lösung von Glucopyranosylalditol(en) mit fluidisierten Partikeln, die mikrokristallines Glucopyranosylalditol (mikrokristalline Glucopyranosylalditole) enthalten, in Kontakt gebracht, die befeuchteten Teilchen werden in einem Strom aus warmen Gas getrocknet und das Glucopyranosylalditol (die Glucopyranosylalditole) an der Oberfläche wird/werden an der Oberfläche neue Mikrokristalle bilden gelassen.
Bei einer weiteren Konditionierung der Teilchen wird die Mikrokristallisation für einen ausreichenden Zeitraum ablaufen gelassen, um ein Endprodukt bereitzustellen, das im wesentlichen aus mikrokristallinem Glucopyranosylalditol (mikrokristallinen Glucopyranosylalditolen) besteht. In Fällen, in denen das Glucopyranosylalditol Isomalt oder 1,1-GPM oder 1,6-GPS allein ist, besteht das resultierende Produkt im wesentlichen über seine gesamte Struktur aus mikrokristallinem Glucopyranosylalditol (mikrokristallinen Glucopyranosylalditolen).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die befeuchteten Teilchen im wesentlichen getrocknet, während sie mit einem Luftstrom im Gleichstrom nach unten fallen und in einer porösen Schicht aus agglomeriertem mikrokristallisierendem Glucopyranosylalditol (agglomerierten mikrokristallisierenden Glucopyranosylalditolen) absetzen gelassen werden, welche dann konditioniert und gekühlt wird. Die Mikrokristallisationsbedingungen werden so ausgewählt, daß die gekühlte Schicht trocken, porös und brüchig ist. Wenn es gewünscht wird, kann die Schicht in kleinere Fraktionen gebrochen werden. Es ist nur eine milde Zerkleinerungswirkung von Nöten, um die agglomerierte Masse aus Mikrokristallen zu zerbrechen. Das agglomerierte Produkt wird in erster Linie an den Grenzflächen zwischen einzelnen Kristallen gebrochen anstatt durch Zerstörung der Kristalle selbst.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Teilchen in suspendiertem Zustand, z.B. in einem Luftstrom gehalten, während zusätzliche Lösung auf ihre Oberflächen gesprüht wird, bis die Teilchen zu einer vorbestimmten Größe oder einem vorbestimmten Gewicht gewachsen sind. Die Teilchen werden dann z.B. durch Schwerkraft, aus dem Luftstrom entfernt und wie oben beschrieben konditioniert.
Die gassuspendierten feinen festen Glucopyranosylalditol-Teilchen werden vorteilhafterweise durch Rezirkulierung eines Teils der Mikrokristalle, die das Produkt enthält, welches im Verfahren selbst produziert wird, bereitgestellt. Die Teilchen können Staub umfassen, der in zirkulierender Trocknungsluft mitgezogen wird oder es kann Staub oder feine Teilchen sein, die durch Vermahlen der agglomerierten Mikrokristalle enthaltenden Masse erhalten werden. Zu Beginn kann das feste Beschickungsgut des Verfahrens in Abwesenheit von Mikrokristalle enthaltendem Glucopyranosylalditol gemahlenes kristallines Glucopyranosylalditol aus einer anderen Quelle umfassen. Dieses feste Beschickungsgut sollte allerdings progressiv durch einen Recyclingteil des Mikrokristalle enthaltenden Produktes ersetzt werden, um dem Produkt eine insgesamt mikrokristalline oder in jedem Fall eine wesentlich kristalline Mikrostruktur zu verleihen.
Die Ausdrücke "mikrokristallin" und "Mikrokristall", wie sie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, sollten so verstanden werden, daß sie sehr kleine Kristalle bezeichnen, die eine Größe haben, welche durchschnittlich weniger als 50 μm ist und im allgemeinen im Durchschnitt in der Größenordnung von etwa 10 μm liegt. Im Gegensatz zu den vorliegenden Mikrokristallen sind die Kristalle, die durch Kristallisation von 1,6-GPS oder 1,1-GPM aus flüssigen Suspensionen durch Kristallisationstechniken des Standes der Technik erhältlich sind, getrennte Kristalle, deren Teilchengröße durchschnittlich in der Größenordnung von etwa 100 bis 1000 μ oder darüber liegt.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung ein neues teilchenförmiges Glucopyranosylalditol-Produkt bereit, worin jedes Produktteilchen eine Vielzahl von Mikrokristallen umfaßt, die Teilchen aus einem oder mehreren Glucopyranosylalditolen enthalten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM) und 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) und gegebenenfalls 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,1-GPS), die in zufälliger weise miteinander agglomeriert sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht jedes Teilchen über seine gesamte Struktur im wesentlichen nur aus einer Vielzahl von Mikrokristallen von Glucopyranosylalditol(en).
Obgleich die Größe der Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht kritisch ist und entsprechend der beabsichtigten Verwendung des Produktes variieren kann, ist die mittlere Teilchengröße des Glucopyranosylalditol-Produkts im allgemeinen zwischen etwa 0,05 und 2,0 mm. Die bevorzugte mittlere Teilchengröße ist im allgemeinen etwa 0,15–0,4 mm. Jedes Teilchen enthält eine Masse von winzigen Kristallen. Die Teilchengröße und -verteilung kann kontrolliert werden, damit sie für beabsichtigte Verwendung geeignet ist.
Das Glucopyranosylalditol-Produkt kann als solches, wie es direkt aus dem Verfahren erhalten wird, verwendet werden, es kann zerkleinert werden oder es kann sogar in die Form üblicher Zuckerklumpen oder -würfel gegossen werden.
Die einzelnen 1,6-GPS-Mikrokristalle umfassen im allgemeinen wasserfreies 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit, während die einzelnen 1,1-GPM-Mikrokristalle im allgemeinen 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit-dihydrat umfassen. Es wurde nicht festgestellt, daß 1,1-GPS einfach aus einer wäßrigen Lösung kristallisiert und folglich wird das gegebenenfalls im Produkt enthaltene 1,1-GPS bei Verdampfung des Lösungsmittel ohne Kristallisieren trocknen. Amorphes 1,1-GPS kann damit im Gemisch enthalten sein. Die Kristallmasse kann auch Teile an amorphen 1,1-GPM und/oder 1,6-GPS enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Mikrokristalle im wesentlichen aus einem äquimolaren Gemisch aus wasserfreiem 1,6-GPS und 1,1-GPM-Dihydrat, d.h. aus kristallinem Isomalt.
Es sollte betont werden, daß der Ausdruck "äquimolares" Gemisch in diesem Zusammenhang auch solche Gemische abdecken soll, in denen die Glucopyranosylalditol-Isomere in einem Gemisch von bis zu etwa 57 % des einen und entsprechend etwa 43 % des anderen vorliegen; ein solches Gemisch ist im Ausdruck Isomalt enthalten.
Wenn das flüssige (und feste) Beschickungsgut nur die eine oder die andere Substanz von 1,1-GPM und 1,6-GPS enthält, dann werden die resultierenden Produktteilchen 1,1-GPM-Dihydrat bzw. wasserfreies 1,6-GPS enthalten.
Das Mikrokristalle enthaltene Glucopyranosylalditol-Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Massesüßstoff für den vollständigen oder teilweisen Austausch von Sucrose oder anderen Süßstoffen verwendet werden. Somit ist es in dietätischen Produkten, in Konfekt, Backwaren, Cerealien, Dessert, Eiscreme, Marmeladen, Getränken, usw., speziell in Schokolade, Marzipan, Hartsüßwaren und granulierten oder tablettierten Tischsüßmittel einsetzbar.
Das Glucopyranosylalditol-Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch in pharmazeutischen Produkten einsetzbar, wo es vorzugsweise als Süßstoff, Exzipienz, Verdünnungsmittel und/oder Träger enthalten ist. Das Mikrokristalle enthaltende Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung kann zu einer Tablette tablettiert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen speziellen Süßstoff, der Mikrokristalle aus Glucopyranosylalditol(en) umfaßt. Ein solcher Süßstoff kann andere Komponenten wie z.B. Exzipientien, Bindemittel und/oder andere Süßstoffe enthalten.
Solche anderen Süßstoffe sind vorzugsweise auch nicht-kariogene Süßstoffe, z.B. intensive Süßstoffe, die aus der Gruppe, umfassend die Peptidsüßstoffe, Saccharin, Acesulfam K, Aspartam, Polyole, Steviosid, Cyclamat, Sucralose und Neohesperidindihydrochalcon, usw. ausgewählt werden. Eine Kombination des erfindungsgemäßen Glucopyranosylalditol-Produktes mit solchen Süßstoffen liefert einer synergistische Süßungswirkung, die die inhärente Süßkraft des Glucopyranosylalditols (der Glucopyranosylalditole) verstärkt. So liefert beispielsweise eine Kombination aus Isomalt und etwa 10 bis 25 % Polyolen, z.B. Xylit, Maltit, Lactit und/oder Sorbit ein Produkt, das eine Süße hat, die ähnlich der von Saccharose bzw. Sucrose ist.
Der bevorzugte nicht-kariogene Süßstoff gemäß der vorliegenden Erfindung besteht im wesentlichen aus mikrokristallinem Isomalt oder aus mikrokristallinem Isomalt in Kombination mit Xylit, Maltit, Lactit und/oder Sorbit.
Andere Komponenten, die bei Süßstoff- und/oder anderen Anwendungen wie z.B. pharmazeutischen Präparaten verwendet werden können, umfassen z.B. mikrokristalline Cellulose, Carboxymethylcellulose, Polydextrose, Dextrose, Maltodextrin, Lactose, Zucker usw. wie auch andere Zuckeralkohole.
Das Mikrokristalle enthaltende Glucopyranosylalditol-Produkt der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in reiner Isomaltform produziert, d.h. enthält im wesentlichen mikrokristallines Isomalt.
Das erfindungsgemäße Mikrokristalle enthaltende Glucopyranosylalditol kann allerdings auch mit anderen Verbindungen mikrokristallisiert sein. Wenn das feste und/oder flüssige Beschickungsgut demnach andere Komponenten, z.B. einen oder mehrere der oben genannten Süßstoffe oder Exzipienten, Bindemittel, aktiven Ingredienzien, usw. umfaßt, wird das Produkt, das aus der Mikrokristallisationsapparatur entnommen wird, diese andere Komponente (diese anderen Komponenten) enthalten. Ein sekundäres Aufsprühen einer weiteren festen oder flüssigen Komponente kann in die Mikrokristallisationsapparatur in Kontakt mit dem mikrokristallisierenden Glucopyranosylalditol (den mikrokristallisierenden Glucopyranosylalditolen) zugeführt werden.
Es kann nur eine solche zusätzliche Komponente verwendet werden, die mit der Mikrokristallisation gemäß der vorliegenden Erfindung nicht merklich und nachteilig wechselwirkt. Es ist spezifischerweise notwendig, daß die zusätzlichen Komponenten und die Mengen davon so gewählt werden, daß die mikrokristallisierenden Teilchen durch die Zeit, die sie im suspendierten Zustand bleiben, im wesentlichen getrocknet werden. Wenn die ursprünglich getrockneten Teilchen zu viel Feuchtigkeit enthalten, werden sie zusammenklumpen, große kompakte Strukturen bilden, in denen die Mikrokristallisation durch das Produkt nicht sichergestellt werden kann.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Produkte, die aus den neuen Mikrokristalle enthaltenden Glucopyranosylalditol-Teilchen hergestellt sind. Solche Produkte sind typischerweise eßbare Produkte, pharmazeutische Produkte und/oder Mundhygieneprodukte, z.B. die oben genannten. Das Mikrokristalle enthaltende Glucopyranosylalditol der vorliegenden Erfindung kann z.B. vorteilhafterweise bei der Herstellung von Hartsüßwaren und Kaugummi oder bei der industriellen Verwendung eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter beschrieben. Diese Beschreibung sollte allerdings nicht zur Beschränkung der Erfindung auf den genauen Wortlaut derselben genommen werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird fähig sein, zahlreiche Modifikationen und Veränderungen des Verfahrens vorzunehmen, ohne von der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Mikrokristalle enthaltenden Glucopyranosylalditol-Teilchen werden in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wobei
1 ein SEM-Photo ist, das die Mikrokristalle enthaltende Glucopyranosylalditol-Struktur in 200-facher Vergrößerung zeigt ist;
2 ein SEM-Photo ist, das die Mikrokristalle enthaltende Struktur in 1000-facher Vergrößerung zeigt;
3 ein SEM-Photo ist, das herkömmliches kristallines 1,6-GPS in 200-facher Vergrößerung zeigt;
4 ein SEM-Photo ist, das herkömmliches kristallines 1,1-GPM in 200-facher Vergrößerung zeigt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Flüssigkeit bereitgestellt, die aufgelöstes Glucopyranosylalditol (aufgelöste Glucopyranosylalditole) enthält. Die Lösungsmittelkomponente der Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser, obgleich das Glucopyranosylalditol (die Glucopyranosylalditole) auch aus anderen Lösungsmitteln, z.B. Alkoholen wie Ethanol oder Isopropanol, mikrokristallisiert werden können.
Die Glucopyranosylalditol-Konzentration der wäßrigen Beschickungslösung sollte zwischen etwa 30 Gew.-% und etwa 80 Gew.-% liegen, um schnell eine Übersättigung für die Kristallisation bereitzustellen. Die Konzentration ist vorzugsweise etwa 50 bis 70 Gew.-%.
Vor Einführung der Lösung in eine Mikrokristallisationsapparatur wird die Lösung vorzugsweise erwärmt, um die anschließende Entfernung der Lösungsmittelskomponente zu erleichtern und um schnell geeignete Kristallisationsbedingungen in der Apparatur bereitzustellen. Eine wäßrige Lösung wird vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 45 bis 95°C, vorzugsweise etwa 60 bis 80°C erwärmt, bevor sie in die Apparatur eingefüllt wird.
Speziell in Fällen, in denen die Lösung eine ziemlich niedrige Konzentration hat, sollte die Temperatur im unteren Bereich gehalten werden, um ein Auflösen der festen feinen Glucopyranosylalditol-Teilchen zu vermeiden.
Die Lösung sollte vorzugsweise in Form kleiner Tröpfchen in der Mikrokristallisationsapparatur verteilt werden. Zu diesem Zweck wird die Lösung vorzugsweise bei einem Druck durch eine Düse in die Apparatur eingeführt. In der Apparatur wird die Lösung in Kontakt mit festen Teilchen, die mikrokristallines Glucopyranosylalditol enthalten und die gleichzeitig in Luft fluidisiert oder suspendiert in die Apparatur eingeführt werden, kontaktiert.
Die feinen festen Glucopyranosylalditol-Teilchen, die als trockenes Beschickungsmaterial verwendet werden, sollten mikrokristallines Glucopyranosylalditol enthalten. Vorzugsweise bestehen die Teilchen im wesentlichen aus mikrokristallinem Glucopyranosylalditol (mikrokristallinen Glucopyranosylalditolen). Diese Teilchen können durch Rezirkulierung aus der Mikrokristallisationsapparatur bereitgestellt werden. Am vorteilhaftesten wird eine feine Fraktion des Produkt rezirkuliert. Eine solche feine Fraktion hat typischerweise eine mittlere Teilchengröße unter etwa 0,2 mm, vorzugsweise unter etwa 0,1 mm. Wenn allerdings große einzelne Produktteilchen gewünscht werden, können entsprechende größere Glucopyranosylalditol-Teilchen rezirkuliert werden oder aus einer anderen Quelle in die Apparatur eingeführt werden. Die trockenen festen Teilchen können auch Staub oder feine Teilchen, die in der Trocknungsluft mitgezogen werden und als feste Beschickung zurück in die Apparatur geführt werden, sein.
Die Lösung wird im allgemeinen mit den gassuspendierten festen Teilchen in einem oberen Teil der Mikrokristallisationsapparatur kontaktiert. Hier treffen die benetzten Teilchen und freie Teilchen der Glucopyranosylalditol-Lösung auf ein Trocknungsgas, z.B. erwärmte Luft, die in die Apparatur eingeführt wird, um eine Entfernung der Lösungsmittelkomponente der Lösung zu erreichen. Die Trocknungsluft wird vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 45 bis 250°C, vorzugsweise etwa 70 bis 160°C erwärmt.
Die Trocknung sollte derart durchgeführt werden, daß das Lösungsmittel im wesentlichen entfernt wird, während das Glucopyranosylalditol-Material noch in einem gassuspendierten Zustand ist. wenn das Lösungsmittel Wasser ist, sollte die Trocknung ein suspendiertes Glucopyranosylalditol-Material bereitstellen, das zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0,1 bis 2 %, vorzugsweise unter 1 % getrocknet ist. Die freie Feuchtigkeit wird als Wasser berechnet, das in dem mikrokristallisierenden Glucopyranosylalditol nicht als Kristallwasser gebunden ist.
Wenn die Trocknung nicht ausreichend ist oder zu viel Flüssigkeit in die Apparatur eingeführt wurde, wird das Glucopyranosylalditol-Material zu naß sein, und die Kristalle werden unter Bildung einer dichten oder sirupartigen Struktur aneinander kleben, worin getrennte Mikrokristalle nicht erkannt werden können.
Es ist eine wesentliche Menge an festem Glucopyranosylalditol-Beschickungsgut notwendig, um ein zufriedenstellendes teilchenförmiges Mikrokristalle enthaltendes Produkt zu erhalten. Das geeignete Verhältnis von flüssiger Glucopyranosylalditol-Beschickung zur fester Glucopyranosylalditol-Beschickung variiert mit den Mikrokristallisationsbedingungen. Das Verhältnis sollte so gewählt werden, daß eine Benetzung der Oberflächen der festen Teilchen erreicht wird, ohne daß der Kern der Impfteilchen aufgelöst wird. Die Menge an flüssiger Komponente hängt auch von der Leichtigkeit der Verflüchtigung des Lösungsmittels und von der Temperatur der flüssigen Beschichtung wie auch von der Temperatur und der Menge des Trocknungsgases ab.
Die suspendierten befeuchteten Teilchen können durch Trocknungsluft im Gleichstrom oder im Gegenstrom getrocknet werden. Luft im Gleichstrom wird mit den fallenden Teilchen nach unten strömen, während Luft im Gegenstrom die Teilchen für längere Zeit in einem gassuspendierten oder fluidisierten Zustand halten wird.
Die Teilchen, die mit dem Luftstrom im Gleichstrom in einer Mikrokristallisationsapparatur nach unten getragen werden, sollten nach der Zeit, wenn sie den Bodenteil der Apparatur erreichen, im wesentlichen trocken sein und werden dort absitzen gelassen. Die Absetzoberfläche ist vorzugsweise ein Mittel, das die Bildung einer geeigneten Schicht und eine Einstellung der Reaktionszeit in der Schicht erlaubt. Ein Band, das sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die ausreicht, daß sich eine agglomerierte, poröse Schicht aus Glucopyranosylalditol(en) bilden kann, ist im allgemeinen geeignet. Die Schicht hat typischerweise eine Dicke von etwa 0,5 bis 15 cm, vorzugsweise etwa 3 bis 7 cm. Die Schicht sollte vorzugsweise so porös sein, daß Luft in einfacher Weise hindurchpenetriert.
Die agglomerierte Schicht aus verfestigtem Glucopyranosylalditol sollte außerdem konditioniert werden, damit eine Mikrokristallisation in der Schicht ablaufen kann. Diese Konditionierung umfaßt vorzugsweise zwei oder mehrere getrennte Schichte oder Phasen mit unterschiedlichen Temperaturen. Die Schicht wird vorzugsweise behandelt, indem z.B. heißes Trocknungsgas hindurchgeblasen wird. Die Temperatur und die Menge des Trocknungsgases werden so gewählt, daß geeignete Mikrokristallisationsbedingungen in der Schicht bereitgestellt werden. Die Temperatur des Trocknungsgases ist typischerweise 40 bis 150°C, vorzugsweise etwa 50 bis 90°C.
Die Konditionierung kann vorzugsweise in verschiedenen sukzessiven Schritten beispielsweise unter Senkung der Temperaturen des Trocknungsgases erfolgen, um so eine geeignete Trocknung und Mikrokristallisation des Glucopyranosylalditols sicherzustellen.
Die Konditionierung sollte für eine ausreichende Zeit fortgesetzt werden, damit eine Mikrokristallisation eines flüssigen Glucopyranosylalditols in der Schicht stattfindet. Typischerweise sollte die Konditionierung für eine Zeit von etwa 10 bis 180 Minuten oder mehr, vorzugsweise etwa 20 bis 40 Minuten fortgesetzt werden. Nach Konditionierung wird ein stabiles Produkt erhalten.
Die agglomerierte Teilchenschicht wird nach einer Konditionierung vorteilhafterweise nach nachkonditioniert, während sie vollständig trocknen gelassen wird. Wenn mikrokristallisiertes Glucopyranosylalditol in dem Verfahren rekzirkuliert werden soll, sollte darauf geachtet werden, daß nur im wesentlichen trockene Teilchen rezirkuliert werden. Es können Probleme auftreten, wenn das trockene Beschickungsmaterial recycletes Material umfaßt, das feucht ist. Die mikrokristallisierte Schicht sollte demnach vor einer Zerkleinerung geeigneterweise getrocknet werden.
Wenn die Oberfläche, auf welche die Schicht absetzen gelassen wird, flach ist, wird das Resultat eine im wesentlichen flache, poröse und brüchige Platte sein, die mikrokristallines Glucopyranosylalditol (mikrokristalline Glucopyranosylalditole) umfaßt. Allerdings kann das mikrokristallisierende Glucopyranosylalditol-Produkt auch in Formen aufgenommen werden, die eine beliebige gewünschte Form haben, z.B. normalem Würfelzucker oder Platten, Fäden, Würfeln, Spaten, Herzen, Blumen, usw. ähneln.
Wenn das Mikrokristalle enthaltende Produkt in Form einer kontinuierlichen Schicht vorliegt, ist es im allgemeinen wünschenswert, die agglomerierte Schicht zu brechen, um getrennte Teilchen bereitzustellen. Es ist nur eine milde Zerkleinerungswirkung erforderlich, um die Bindungen zwischen einzelnen Mikrokristallen zu brechen. Das Glucopyranosylalditol-Produkt wird vorzugsweise in der Wärme zerkleinert.
Die resultierenden Mikrokristalle enthaltende Glucopyranosylalditol-Teilchen werden vorzugsweise nach einem eventuellen Vermahlen fraktioniert und ein Teil davon wird unter Bereitstellung eines Beschickungsguts aus festen Teilchen, die mikrokristallines Glucopyranosylalditol enthalten, in die Mikrokristallisationsapparatur rezirkuliert.
Im allgemeinen werden die Mikrokristalle enthaltenden Glucopyranosylalditol-Teilchen zerkleinert, um Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 0,05 bis 2,0 mm, vorzugsweise etwa 0,15 bis 0,4 mm bereitzustellen. Es ist im allgemeinen wünschenswert, feine Teilchen zu rezirkulieren, die eine mittlere Teilchengröße unter etwa 0,2 mm, vorzugsweise unter etwa 0,1 mm haben, obgleich größere Teilchen rezirkuliert werden können, speziell in Fällen, in denen das gewünschte Produkt größere Teilchen umfaßt.
Wenn die Trocknungsluft im Gegenstrom zu der nach unten gerichteten Bewegung der befeuchteten Teilchen in der Mikrozirkulationsapparatur geblasen wird, werden die Teilchen darin fluidisiert. Durch eine geeignete Fluidisierungswirkung werden die Teilchen in der Apparatur rezirkulieren gelassen. In der Apparatur werden gleichzeitig ein Befeuchten, ein Trocknen und eine Mikrokristallisation von Teilchen erfolgen. Jedes Teilchen wird durch verschiedene Befeuchtungs- und Trocknungs/Mikrokristallisationsstufen gehen, wobei es mit anderen Teilchen kollidiert und sogar wächst, bis die Teilchengröße die Größe und das Gewicht erreicht, bei dem die fluidisierende Luft es nicht länger in einem fluidisierten Zustand halten kann. In diesem Zustand fallen die Teilchen zum Boden der Apparatur und können daraus entfernt werden, um dann konditioniert zu werden, z.B. wie es oben beschrieben wurde.
Das feste Beschickungsgut in die Mikrokristallisationsapparatur im Fall eines Gegenstroms umfaßt vorzugsweise Staub und feine Teilchen, die aus der Zirkulation von Trocknungsluft wiedergewonnen wurden.
Im teilchenförmigen Mikrokristalle enthaltenden Glucopyranosylalditol-Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt jedes Teilchen im wesentlichen über seine gesamte Struktur eine Vielzahl von Mikrokristallen aus Glucopyranosylalditol, die in zufälliger Weise miteinander agglomeriert sind. Die Gesamt-Glucopyranosylalditol-Reinheit des Produktes ist vorzugsweise mehr als 80 % vorzugsweise mehr als 90 %, am vorteilhaftesten bis zu 98 % oder mehr.
In bevorzugten Verfahren stammen etwa 10 bis 90 %, vorzugsweise etwa 30 bis 70 %, am vorteilhaftesten etwa 40 bis 60 % der trockenen Substanz aus einem Beschickungsgut aus festen Mikrokristallen enthaltenden Teilchen, die vorzugsweise aus der Produktionslinie oder aus der Trocknungsluft rezirkuliert wurden. Eine wesentliche Menge des festen Beschickungsguts ist in der Glucopyranosylalditol-Mikrokristallisation essentiell. Das Gleichstromsystem erfordert oft etwas mehr festes Beschickungsgut als das Gegenstromsystem. Für das Gleichstromtrocknungssystem ist somit die bevorzugte Menge der Trocknungssubstanz, die aus den festen Teilchen stammt, 50 bis 80 %.
Die Mikrokristalle in jedem Produktteilchen der vorliegenden Erfindung sind im Vergleich zu den Kristallen, die durch Kristallisationsverfahren des Standes der Technik gebildet werden, individuell sehr klein. Im allgemeinen ist die Größe der Mikrokristalle in jedem Teilchen im Durchschnitt unter 50 um, vorzugsweise durchschnittlich etwa 10 μm.
Obgleich 1,6-GPS vornehmlich in der wasserfreien Kristallform kristallisiert und 1,1-GPM als ein Dihydrat kristallisiert, kann im erfindungsgemäßen Verfahren auch etwas amorphes Glucopyranosylalditol (amorphe Glucopyranosylalditole) vorliegen. Der Kristallinitätsgrad eines mikrokristallinen Isomalt-Produktes ist allerdings im allgemeinen hoch, im allgemeinen in der Höhe von 90 % oder mehr.
Der Wassergehalt des bevorzugten mikrokristallinen Isomalt-Produktes variiert entsprechend den Produktionsparametern im Bereich von etwa 3 bis 7 %. Das Produkt umfaßt Dihydrat- und wasserfreie Kristalle, obgleich einige der Dihydratkristalle teilweise oder vollständig dehydratisiert sein können.
Die Erfindung wird nun anhand von einigen Beispielen erläutert. Diese Beispiele sollten in keiner Weise als beschränkend für die Erfindung angesehen werden.
Beispiel 1
Mikrokristallisation von Isomalt
Eine Isomalt-Lösung (Trockensubstanzgehalt 54,1 Gew.-%, Reinheit über 98 % bei einer Trockensubstanz mit einem 1,1-GPM- zu 1,6-GPS-Verhältnis von etwa 1:1) wurde in einen erwärmten Beschickungstank eingeführt. Die Temperatur der Lösung im Beschickungstank wurden bei 65 bis 68°C gehalten. Aus dem Tank wurde Lösung mit einer Geschwindigkeit von 36,9 kg/h zu einer Sprühdüse geführt. Der Beschickungsdruck der Lösung variierte von 100 bis 140 bar.
Gleichzeitig mit der Lösung wurden kleine Teilchen aus trockenem kristallinem Isomalt mit einer Rate von 19,3 kg/h zu der Mikrokristallisationsappratur geführt. Trocknungsluft wurde ebenfalls in die Apparatur geführt, um die aufgesprühte Lösung und die befeuchteten Teilchen zu trocknen. Die Temperatur der Luft wurde auf etwa 90 bis 112°C eingestellt. Das teilweise getrocknete Gemisch aus Flüssigkeit und trockenem Beschickungsgut fiel im Gleichstrom mit dem Luftstrom zu einem Sieb mit einer Temperatur von 55 bis 72°C.
Die Apparatur wurde für 9 Minuten unter diesen Bedingungen betrieben. Während dieser Zeit bildete sich auf dem Sieb eine agglomerierte, poröse, flauschige Schicht mit einer Dicke von etwa 5 cm. Die Isomaltschicht wurde für etwa 30 Minuten auf dem Sieb konditioniert und die Temperatur langsam von 67°C auf 45°C gesenkt. Das mikrokristallisierte Produkt wurden vom Sieb gesammelt, einem milden Vermahlen bei etwa 40°C unterzogen und gesiebt.
Der Wassergehalt des mikrokristallinen Isomalt-Produktes wurde durch das Karl-Fischer-Verfahren mit etwa 6,2 Gew.-% festgestellt.
Beispiel 2
Mikrokristallisation von Isomalt
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mehrmals unter variierenden Testbedingungen wiederholt. Das feste Beschickungsgut umfaßte rezirkuliertes mikrokristallines Isomalt aus Beispiel 1. Die Testbedingungen sind in Tabelle 1 angegeben.
Trockenes Beschickungsgut ist der bei der Isomalt-Mikrokristallisation essentiell. Probleme traten auf, wenn das trockene Beschickungsgut ein recycletes Material war, das feucht war. Ein Kühlen der Schicht, wenn sie feucht war, machte diese hart. Die mikrokristallisierte Schicht war beim Vermahlen warm.
Beispiel 3
Mikrokristallisation von 1,6-GPS
Eine 1,6-GPS-Mikrokristallisation im kontinuierlichen Fließbett wird in einer Apparatur durchgeführt, die eine Fließbetttrocknungskammer hat, welche mit einem Sprühdüsensystem im Inneren in der Mitte der Kammer ausgestattet ist. Die Apparatur umfaßt ein Bodensieb mit einem Loch für die Entnahme der schwersten Teilchen und einen Zyklon zur Gewinnung leichter Teilchen.
Die Kammer wird mit 1 kg pulverförmigem 1,6-GPS beschickt, das das Impfmaterial für die Mikrokristallisation von 1,6-GPS dient. Das pulverförmigen 1,6-GPS wird mit einem Luftstrom (Temperatur 55–85°C) durch das Bodensieb fluidisiert. Eine 1,6-GPS-Lösung (Konzentration 60 %, Reinheit über 99 % TS (Trockensubstanz)) mit einer Temperatur von 70°C wird mit einer Pumpe in die Kammer geführt, mit Hilfe einer Düse atomisiert und über das fluidisierte Isomalt-Pulver gesprüht.
Die Lösung wird mit einer Rate von 1 kg/h bei einem Druck von 1,5 bar dem fluidisierten 1,6-GPS-Pulver zugeführt. Die Luftströmungsgeschwindigkeit wird so eingestellt, daß das 1,6-GPS fluidisiert wird und Wasser mit einer ausreichenden Geschwindigkeit verdampft wird, so daß das 1,6-GPS-kristallisiert. Es wird ein mikrokristallines Agglomerat gebildet, wenn das 1,6-GPS um die Pulverleilchen kristallisiert. Die Agglomerate bleiben in einem fluidisierten Zustand, bis sie nach unten fallen, wenn ihr Gewicht hoch genug ist. 1,6-GPS-Agglomerate werden kontinuierlich durch die Bodenöffnung ausgetragen.
In der Trocknungskammer werden die leichtesten, nicht-agglomerierten 1,6-GPS-Teilchen aus dem oberen Teil der Kammer entfernt, die im Ausgangsluftstrom mitgezogen werden. Dieses feine 1,6-GPS-Material wird in einem Zyklon wiedergewonnen und zurück zu der Kammer geführt, um als kontinuierlicher Impfstrom zu wirken.
Das ausgetragene agglomerierte Produkt wird für 30 Minuten bei einer Temperatur von 45 bis 50°C konditioniert, um ein Gleichgewicht bei der Mikrokristallisation herzustellen.
Stationierzustandsbedingungen werden erreicht, wenn das gesamte pulverförmige 1,6-GPS, das als Ausgangsimpfmaterial verwendet wird, aus dem Verfahren entnommen ist. Das danach erhaltene Produkt ist ein vollständig mikrokristallines Produkt, das über seine gesamte Struktur aus mikrokristallinem 1,6-GPS besteht.
Beispiel 4
Kaugummi
Ein mikrokristallines Isomalt-Produkt, das nach dem Verfahren von Beispiel 1 mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 200 μm hergestellt worden war, wurde in einer Standardherstellung für Stick-Kaugummi beurteilt und es wurde ein Vergleich mit einem Kaugummi angestellt, der aus handelsüblichem Isomalt mit einer Teilchengröße, bei der 90 % < 100 μm war, hergestellt worden war, angestellt.

Die folgenden Ingredienzien wurden verwendet:

Ingredienz	% frische Grundlage
Gummigrundlage, Nova Base (Dreyfus)	25,0
Sorbitsirup, Sorbifin LS (Xyrofin)	7,2
a) Isomalt PF (Südzucker AG)	47,0
b) Mikrokristallines Isomalt	47,0
Mannit, gemahlen (Cerestar)	8,0
Glycerin (Henkel)	10,0
Flüssiges Pfefferminzaroma (Peppermint Flavour liquid = IFF)	1,2
Pulverförmiges Pfefferminzaroma (Peppermint Flavour powder = IFF)	1,6
Aspartam (Nutrasweet)	q.s. (0,059)

Das Isomalt a) war im Handel verfügbares kristallines Isomalt und Isomalt b) war mikrokristallines Isomalt, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden war.
Die Kaugummis wurden hergestellt, indem das Isomaltpulver in einen Mischer mit Z-Schaufel gegeben wurde und die erweichte Gummigrundlage bei einer Mischertemperatur von 40°C gemischt wurde. Die Ingredienzien wurden jeweils gründlich kombiniert, bevor das nächste Ingredienz zugesetzt wurde. Dann wurde die Sorbitflüssigkeit zugesetzt, gefolgt von Mannit und dem pulverförmigen Aroma.
Das Glycerin wurde mit dem flüssigen Aroma und Aspartam kombiniert und in den Mischer gegeben. Sobald eine homogene Paste gebildet worden war, wurde diese aus dem Mischer entfernt und mit vermahlenem Mannit verstäubt. Die Paste wurde zu der erforderlichen Dicke laminiert und geschnitten.
Der handelsübliche kristalline Isomaltgummi war in etwa 12 Minuten gut verarbeitet. Der fertige hatte einen gute Biß und machte während der Verarbeitung keine Probleme. Der mikrokristalline Isomaltgummi wurde etwas schneller verarbeitet, und zwar in etwa 10 Minuten. Die produzierte Paste war sehr weich und der fertige Gummi hatte eine weichere Textur als die Charge, die mit dem handelsüblichen kristallinen Isomalt produziert worden war. Dies kann der größeren Teilchengröße des Materials zugeschrieben werden. Beim Kauen der Probe wurde keine Sandigkeit festgestellt.
Wie aus den obigen Resultaten zu ersehen ist, ist der mikrokristalline Isomalt zur Verwendung in einem Stick-Kaugummi geeignet.
Beispiel 5
Bonbon
Das nach dem Verfahren von Beispiel 1 produzierte mikrokristalline Isomaltprodukt wurde bei einer Standardbonbonproduktion beurteilt und es wurde ein Vergleich mit einem Bonbon durchgeführt, das aus handelsüblichen Isomalt (Isomalt Typ PF, Südzucker AG) hergestellt worden war.
Eine 1,5 kg-Charge (Trockensubstanz) von 1) 100 % Isomalt Typ PF und 2) mikrokristallinem Isomalt wurde mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 85 % verdünnt und in eine Soßenpfanne gegeben. Die Charge wurde zuerst auf einer Heizplatte erhitzt, bis das gesamte Material solubilisiert war. Die Charge wurde dann in einen Vakuumkocher transferriert und auf etwa 160 bis 165°C erwärmt, bevor ein Vakuum von 0,3 bar für 10 Minuten angelegt wurde. Der Sirup wurde dann aus dem Kocher auf eine Platte transferriert und getempert, bis eine geeignete Textur für ein Tropfwalzen erreicht war. Die getemperte Masse wurde durch eine Tropfwalze geführt und die fertigen Bonbons wurden nach eine Abkühlzeit von einigen Minuten in Cellophan eingewickelt und einige der Bonbons aus jeder Charge blieben nicht eingewickelt. Die Sirupviskosität, die Temperzeit, die Handhabungscharakteristika der Masse, die Temperatur der Masse vor dem Tropfwalzen und die Qualität des fertigen Bonbons wurden aufgezeichnet.
Die Feuchtigkeitsgehalte der fertigen Proben wurden unter Verwendung eines Mettler Toledo DL35-Karl Fischer-Titraotrs gemessen.
Bei einer relativen Feuchtigkeit von 55 % bei 20°C wurden Tests der beschleunigten Lagerung durchgeführt und bei nicht-eingewickelten Proben wurden die Tests bei einer relativen Feuchtigkeit von 70 % bei 20°C durchgeführt. Die Proben wurden periodisch gewogen und für jedes Produkt wurde eine durchschnittliche prozentuale Gewichtszunahme errechnet. Am Ende des Testzeitraums wurde die Gesamtqualität der Bonbons beurteilt. Die Resultate sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2. Analysenresultate
Beide Proben wurden sehr ähnlich in der Tropfwalze behandelt. Bei den Lagerungsversuchen bei 55 % RF bei 20°C sahen beide Proben nach 76 Tagen gleich aus. Beide waren klar und zeigten keine Veränderung im Vergleich zu ihrem ursprünglichen Aussehen. Die Gewichtszunahmen der Proben waren tatsächlich die gleichen. Allerdings zeigten die Proben, die bei 75 % RF gelagert worden waren, einige Unterschiede. Beide Proben wurden matt und trübe und hatten eine wachsartige Schicht an den äußeren Oberflächen, wobei die Proben von Isomalt PF einige weiße Flecken um die Ränder hatten. Die Isomalt PF-Proben zeigten eine Gewichtszunahme von 2,9 %, wohingegen das mikrokristalline Isomalt nur eine Gewichtszunahme von 2,2 Gew.-% zeigte.
Der Gesamteindruck war, daß das mikrokristalline Isomalt sehr ähnliche Leistungseigenschaften wie Isomalt Typ PF zeigte.
Beispiel 6
Schokolade
Ein Gemisch aus mikrokristallinem 1,6-GPS und 1,1-GPS (Isomalt), das nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt worden war, wurde in einer Standardschokoladenherstellung beurteilt und es wurde ein Vergleich mit Schokolade angestellt, die aus handelsüblichem Isomalt vermahlener Qualität hergestellt worden war.
Es wurden die folgenden Ingredienzien verwendet:

a) Mikrokristallines Isomalt 46,0 %

b) Isomalt PF (Südzucker AG) 46,0 %

Kakao-Liquor (BCM) 42,0 %

Kakaobutter (BCM) 11,8 %

Lecithin (Lucas Myer) 0,2 %
Die Süßstoffe a) und b) wurden jeweils mit dem Kakao-Liquor vermischt. Das resultierende Gemisch wurde dann unter Herstellung von Flocken durch einen Dreiwalzen-Refiner geführt. Die Flocken wurden erneut vermischt und es wurde ein Teil der Kakaobutter zugesetzt. Das Gemisch wurde dann mit erhöhten Drücken erneut raffiniert, um Flocken mit einem Fettgehalt von 32 % herzustellen. Die resultierenden Flocken wurden vor dem Conchieren gelagert.
Beide Flockenchargen wurden auf 40°C erwärmt. Die Temperatur erwärmte die Flocken ausreichend für eine leichte Verarbeitung ohne Überhitzung. Die Chargen wurden in eine Conche gefüllt und die restliche Kakaobutter wurde zugesetzt, um so eine fertige Schokolade mit 35 % Fett zu produzieren. Das gesamte Lecithin wurde eine Stunde vor Entfernung der Charge aus der Conche zugesetzt. Beide Chargen hatten ähnliche Leistungseigenschaften.
Beispiel 7
Physikalische Eigenschaften von Isomalt
Eine Charge von mikrokristallinem Isomalt, das entsprechend dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt worden war, wurde bezüglich seiner physikalischen Eigenschaften analysiert und mit denen von Isomalt handelsüblicher Qualität (Isomalt F, Südzucker AG) verglichen.
Es wurden die folgenden Analysenmethoden angewendet:

Feuchtigkeit wurde unter Verwendung der coulometrischen Karl Fischer-Titration gemessen.
Eine DSC-Analyse wurde mit einer Geschwindigkeit von 10°C/Minute durchgeführt.
Fließfähigkeit: Eine 500 g-Probe wurde in einem trockenen Trichter gegossen, dessen Bodenöffnung blockiert war. Die Bodenöffnung wurde geöffnet und Zeit, die benötigt wurde, bis die gesamte Probe aus dem Trichter geflossen war, wurde gemessen.
Schüttdicht: Die Probe wurde in einen 500 ml Meßzylinder gegossen. Die Probe wurde 10-mal geklopft, egalisiert und die Menge der Probe wurde gewogen.
Hygroskopizität: 10 g Probe wurden in eine Petrischale abgewogen. Die offene Schale wurde in eine Feuchtigkeitskammer gestellt. Die Gewichtsänderung wurde gemessen. Es wurden Feuchtigkeitskammern mit 25°C und 60 % relativer Feuchtigkeit und mit 40°C und 70 % relativer Feuchtigkeit verwendet.
Teilchengrößenverteilung: Zur Bestimmung der Teilchengröße wurde eine Siebanalyse angewendet.
Auflösungsgeschwindigkeit: 100 g der Probe wurden in 100 g Wasser mit 20°C und 40°C gegeben. Es wurde ein kleiner Paddelmischer mit 250 Upm verwendet, um die Lösung zu mischen. während der Auflösung wurde der Brechungsindex gemessen und die Zeit zur Auflösung wurde aufgezeichnet.
Lösungswärte: 40 g der Probe wurden in 670 g destilliertem Wasser mit 25°C aufgelöst. Die Lösungswärme wurde mit einem Kalorimeter gemessen, das in einer Umgebung mit konstanter Temperatur betrieben wurde.

Die Analysenresultate sind in Tabelle 3 angegeben
Tabelle 3: Isomalt:
Die Gesamtkristallinität des mikrokristallinen Isomalt, bestimmt aus DSC-Diagrammen, lag über 65 %. Die Differenz in der Hygroskopizität zwischen dem mikrokristallinen Isomalt und dem handelsüblichen Produkt war deutlich.
Beispiel 8
Kristalline Struktur der mikrokristallinen
Glucopyranosylalditole
Von dem gemäß Beispiel 1 hergestellten mikrokristallinen Isomalt wurden SEM-Photos aufgenommen, ebenso von kristallinen 1,6-GPS und 1,1-GPM, die aus einer wäßrigen Lösung in herkömmlicher Weise kristallisiert worden waren.
Das mikrokristalline Isomalt zeigte in den SEM-Photos mit 200-facher Vergrößerung (1) einen Myriade an kleinen Kristallen, die wie normale Kristallklumpen aussahen, aber kleiner waren. Die mikrokristalline Struktur wurde bei der 1000-fachen Vergrößerung sehr deutlich (2).
Vergleichbare SEM-Photos von herkömmlichem kristallinem 1,6-GPS und 1,1-GPM in 200-facher Vergrößerung (3 bzw. 4) zeigen die Differenz in der Kristallgröße.

Claims

Verfahren zur Kristallisation von Glucopyranosylalditolen, das folgendes umfasst: – Kontaktieren einer Flüssigkeit, die ein oder mehrere aufgelöste Glucopyranosylalditole, ausgewählt aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM) und 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) und gegebenenfalls 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,1-GPS), enthält, mit gassuspendierten feinen Feststoffteilchen, die ein oder mehrere der Glucopyranosylalditole enthalten, zur Benetzung der Teilchen; – Bewirkung der weitgehenden Entfernung der Lösungsmittelkomponente aus der Flüssigkeit und Ausbildung einer im wesentlichen festen Materialzusammensetzung aus dem resultierenden Glucopyranosylalditol-Material, das eine Vielzahl von Mikrokristallen aus dem/den Glucopyranosylalditol(en) umfasst; und – Konditionierung der Glucopyranosylalditol-Zusammensetzung während eines weiteren Trocknungsschrittes, wodurch ein Produkt mit einer Vielzahl von mikrokristallhaltigen Teilchen aus Glucopyranosylalditol(en), die in zufälliger Weise miteinander agglomeriert sind, bereitgestellt wird, wobei die Mikrokristalle eine Durchschnittsgrösse von weniger als 50 μm aufweisen.
Verfahren gemäss Anspruch 1, worin die gassuspendierten feinen Feststoffteilchen im wesentlichen aus Mikrokristallen aus einem oder mehreren der Glucopyranosylalditole bestehen.
Verfahren gemäss Anspruch 2, worin das Produkt im wesentlichen über seine gesamte Struktur aus einer Vielzahl von Mikrokristallen aus einem oder mehreren der in zufälliger Weise miteinander agglomerierten Glucopyranosylalditole besteht.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, worin das Glucopyranosylalditol 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM) oder 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) oder eine Mischung daraus ist, vorzugsweise eine äquimolare Mischung daraus (Isomalt).
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Flüssigkeit eine wässrige Lösung eines oder mehrerer Glucopyranosylalditol(s/e) mit einer Glucopyranosylalditol-Konzentration von etwa 30–80 Gew.%, vorzugsweise etwa 50–70 Gew.%, ist.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, das die Erwärmung der Flüssigkeit auf eine Temperatur von etwa 45–95°C, vorzugsweise etwa 60–80°C, vor der Kontaktierung umfasst.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Kontaktierung das Einsprühen der Flüssigkeit in Kontakt mit den gassuspendierten feinen Feststoffteilchen umfasst.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Flüssigkeit eine geringe Menge eines Verdünnungsmittels, eines Bindemittels, eines aktiven Bestandteils und/oder anderer Süssstoffe als Glucopyranosylalditol enthält.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein Sekundärspray einer anderen Flüssigkeit, die ein Verdünnungsmittel, ein Bindemittel, einen aktiven Bestandteil und/oder anderen Süssstoff enthält, gleichzeitig bereitgestellt wird.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Entfernung des Lösungsmittels durchgeführt wird durch Einführung eines Trocknungsgases, wie beispielsweise Luft, das auf eine Temperatur von etwa 45–250°C, vorzugsweise etwa 70–160°C, erwärmt ist.
Verfahren gemäss Anspruch 10, worin das Lösungsmittel Wasser ist, und die Entfernung des Lösungsmittels liefert ein Glucopyranosylalditol-Material, das einen freien Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0,1–2 %, vorzugsweise unter 1 %, aufweist, während das Glucopyranosylalditol-Material noch im gassuspendierten Zustand vorliegt.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Konditionierung so gehalten wird, dass die Glucopyranosylalditol-Mikrokristallisation in der Zusammensetzung ablaufen kann.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin sich die Glucopyranosylalditol-Zusammensetzung auf einem Förderband absetzen kann und darauf eine im wesentlichen kontinuierliche, agglomerierte, poröse Schicht mit einer Dicke von etwa 0,5–15 cm, vorzugsweise etwa 3–7 cm, bildet.
Verfahren gemäss Anspruch 13, worin die Konditionierung die Behandlung der Zusammensetzung in der agglomerierten Schicht mit einem Trocknungsgas mit einer Temperatur von etwa 40–100°C für eine Zeit von etwa 10–180 Minuten oder mehr einschliesst.
Verfahren gemäss Anspruch 14, worin die Konditionierung in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten mit abnehmender Trocknungsgastemperatur durchgeführt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 14 oder 15, das ferner die Abkühlung der konditionierten, agglomerierten Schicht unter Bereitstellung einer flachen porösen und brüchigen Platte, die mikrokristalline s) Glucopyranosylalditol(e) enthält/enthalten, umfasst.
Verfahren gemäss Anspruch 15 oder 16, das die Ausübung von Reibwirkung auf die Platte zum Zerbrechen der agglomerierten Schicht und gegebenenfalls Zerkleinern des Produkts umfasst.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner die Fraktionierung der mikrokristallinen Teilchen und Rezirkulierung zumindest eines Teils davon zur Bereitstellung eines Zufuhrmaterials aus den feinen Feststoffteilchen, die mikrokristalline s) Glucopyranosylalditol(e) enthalten, umfasst.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin etwa 30–70 %, vorzugsweise etwa 40–60 %, der Trockensubstanz aus einem Zufuhrmaterial aus festen mikrokristallinen Teilchen stammen.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die Feststoffteilchen in fluidisiertem Zustand gehalten werden, bis sie auf ein vorherbestimmtes Gewicht angewachsen sind.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, das die Rezirkulierung von mikrokristallinen Glucopyranosylalditol-Teilchen mit einer mittleren Teilchengrösse von weniger als etwa 0,2 mm, vorzugsweise weniger als etwa 0,1 mm, umfasst.
Verfahren gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das mikrokristalline Glucopyranosylalditol ein mikrokristallines Dihydrat von 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM) oder wasserfreies 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) oder eine Mischung daraus ist, vorzugsweise eine im wesentlichen äquimolare Mischung daraus (Isomalt).
Teilchenförmiges Glucopyranosylalditol-Produkt, worin jedes Produktteilchen eine Vielzahl von Mikrokristallen umfasst, die Teilchen aus einem oder mehreren Glucopyranosylalditolen enthalten, ausgewählt aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM) und 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) und gegebenenfalls 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,1-GPS), die in zufälliger Weise miteinander agglomeriert sind, wobei die Mikrokristalle eine durchschnittliche Grösse von weniger als 50 μm aufweisen.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss Anspruch 23, worin das Produktteilchen im wesentlichen über seine gesamte Struktur aus einer Vielzahl von Mikrokristallen aus einem oder mehreren der in zufälliger Weise miteinander agglomerierten Glucopyranosylalditole besteht.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss Anspruch 23 oder 24, worin die Mikrokristalle aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit-dihydrat oder wasserfreiem 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit oder einer Mischung daraus, vorzugsweise einer äquimolaren Mischung daraus (Isomalt), bestehen.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss Anspruch 23 oder 24, worin die Mikrokristalle im wesentlichen aus wasserfreiem 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit bestehen.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss Anspruch 23 oder 24, worin die Mikrokristalle im wesentlichen aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit in Form des Dihydrats oder in einer teilweise oder vollständig dehydratisierten Form bestehen.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss Anspruch 23 und 24, worin die Produktteilchen amorphes 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit enthalten.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss Anspruch 23, das einen Gesamtgehalt an 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit, 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit und 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit von mehr als 80 % aufweist, vorzugsweise mehr als 90 %, am meisten bevorzugt 98 % oder mehr.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss Anspruch 24, worin die Produktteilchen hergestellt wurden durch Mikrokristallisation einer Flüssigkeit, die aufgelöste s) Glucopyranosylalditol(e) enthält, zusammen mit feinen gassuspendierten Feststoffteilchen, die mikrokristalline s) Glucopyranosylalditol(e) enthalten.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss Anspruch 23, worin etwa 10–90 %, vorzugsweise etwa 30–80 %, weiter bevorzugt 40–60 %, der Trockensubstanz des Endprodukts aus einem Zufuhrmaterial aus festen mikrokristallinen Teilchen erhalten werden.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 31, das Produktteilchen mit einer mittleren Teilchengrösse von etwa 0,1–2 mm, vorzugsweise etwa 0,15–0,4 mm, umfasst.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 32, worin die Grösse der Mikrokristalle in jedem Teilchen im Durchschnitt unter 50 μm, vorzugsweise etwa 10 μm, liegt.
Glucopyranosylalditol-Produkt gemäss mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 33, worin das Produktteilchen zusätzlich weitere Komponenten, wie beispielsweise Verdünner, Bindemittel, aktive Bestandteile und/oder andere Süssstoffe, in seiner Struktur integriert aufweist.
Verwendung des Mikrokristalle enthaltenden Glucopyranosylalditol-Produkts gemäss Anspruch 23 als Massesüssstoff für den vollständigen oder teilweisen Austausch von Sucrose.
Verwendung des Mikrokristalle enthaltenden Glucopyranosylalditol-Produkts gemäss Anspruch 23 in Konfekt, Backwaren, Cerealien, Desserts, Marmeladen, Getränken, Schokolade, Marzipan, Tischsüssmitteln, Kaugummi, Eiscreme und diätetischen Produkten sowie in pharmazeutischen Produkten.
Verwendung gemäss Anspruch 36, worin das Glucopyranosylalditol-Produkt in Hartsüsswaren verwendet wird.
Verwendung des Mikrokristalle enthaltenden Glucopyranosylalditol-Produkts gemäss Anspruch 23 in einem nicht-kariogenen Kaugummi.
Spezialsüssstoff, der mikrokristallhaltiges Glucopyranosylalditol gemäss Anspruch 23 umfasst.
Spezialsüssstoff gemäss Anspruch 39, der hauptsächlich zusammengesetzt ist aus mikrokristallinem Dihydrat von 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit (1,1-GPM) oder wasserfreiem 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit (1,6-GPS) oder einer Mischung daraus, vorzugsweise einer im wesentlichen äquimolaren Mischung daraus (Isomalt).
Spezialsüssstoff gemäss Anspruch 39, der ferner andere Süssstoffe, ausgewählt aus Xylit, Maltitol, Lactitol und Sorbit, enthält.
Glucopyranosylalditol-Kaugummi, dadurch gekennzeichnet, dass es ein oder mehrere Glucopyranosylalditol(e) enthält, ausgewählt aus mikrokristallinem 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit-dihydrat, mikrokristallinem wasserfreien 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit und 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit, wobei die Mikrokristalle eine Durchschnittsgrösse von weniger als 50 μm aufweisen.
Kaugummi gemäss Anspruch 42, worin das mikrokristalline Glucopyranosylalditol hergestellt wurde durch Kontaktieren suspendierter mikrokristalliner Glucopyranosylalditol-Teilchen mit einer Glucopyranosylalditol-Lösung, Trocknen der resultierenden Zusammensetzung zur Bewirkung der Glucopyranosylalditol-Mikrokristallisation und Konditionierung der Zusammensetzung zur Bereitstellung eines Produkts, das im wesentlichen über seine gesamte Struktur aus einer Vielzahl von Mikrokristallen aus in zufälliger Weise miteinander agglomerierten Glucopyranosylalditol-Mikrokristallen besteht.
Glucopyranosylalditol-Hartsüsswaren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie aus einem Glucopyranosylalditol-Produkt hergestellt sind, das nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 erhältlich ist und hergestellt wird durch Kontaktieren von gassuspendierten Teilchen, die ein oder mehrere mikrokristalline s) Glucopyranosylalditol(e) umfassen, ausgewählt aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit-dihydrat und wasserfreiem 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit, mit einer Lösung eines oder mehrerer Glucopyranosylalditole, ausgewählt aus 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-mannit, 6-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit und/oder 1-O-α-D-Glucopyranosyl-D-sorbit, Trocknen der resultierenden Zusammensetzung zur Bewirkung der Glucopyranosylalditol-Mikrokristallisation und Konditionierung der Zusammensetzung zur Bereitstellung eines Produkts mit einer Vielzahl von Mikrokristallen, die Teilchen aus in zufälliger Weise miteinander agglomerierten Teilchen aus Glucopyranosylalditol(en) enthalten.