DEP0033290DA - Verfahren zur Verzuckerung von Aldehyden - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzuckerung von Aldehyden.

Von jeher war die Technik bestrebt, den für die menschliche Nahrung so wichtigen Zucker auch aus anderen Rohmaterialien zu gewinnen. So wird bereits Zucker aus Holz durch Einwirkung von Säure hergestellt und dadurch ein wertvolles Futtermittel gewonnen.

Ein anderes bekanntes Verfahren besteht im chemischen Abbau von Stärke, eines reichlich vorhandenen pflanzlichen Rohstoffes, mittels verdünnter Säure. Die Spaltprodukte sind Stärkezucker, auch Traubenzucker (Dextrose, Glykose) genannt, und Dextrin. Dieses Gemisch schmeckt jedoch nicht süss, sondern infolge der zugesetzten Säure sauer. Die Isolierung des reinen süssen Zuckers aus dieser sauren Flüssigkeit ist möglich und wird auch industriell im Grossen zur Gewinnung von Stärkezucker und Stärkezuckersirup durchgeführt. Nach einem anderen Verfahren erfolgt der Abbau der Stärke auf biochemischem Wege durch das Ferment Diastase, welches in keimender Gerste vorhanden ist. Bei dieser biochemischen Hydrolyse werden aus der Stärke fast ausschliesslich Maltosemoleküle, Malzzucker, gewonnen.

Während die vorstehend genannten Verfahren von Rohstoffen mit fertig durch die Natur gebildetem Zucker oder durch Abbau von komplizierten chemischen Verbindung im Holz, in den Kartoffeln und dem Getreide ausgehen, ist man in letzter Zeit bestrebt gewesen, den umgekehrten Weg zu verfolgen, nämlich die Synthese des Zuckers aus einfachen chemischen Bausteinen. Hierbei hat man auf den Vorgang der Stärkebildung in den grünen Pflanzen zurückgegriffen, welche die Fähigkeit besitzen, aus der Kohlensäure der Luft in Verbindung mit Wasser unter dem Einfluss des Sonnenlichtes Stärke zu bilden, wobei das in den grünen Pflanzen enthaltene Chlorophyll als Katalysator eine Rolle spielt. Es ist ferner bekannt, dass der Prozess der Stärkebildung über Traubenzucker führt und dass - nach Bayer - sehr wahrscheinlich die erste Phase dieses Prozesses die Reduktion der Kohlensäure (CO(sub)2) zur Formaldehyd (CH(sub)2O) ist. Aus Formaldehyd kann sich dann durch Kondensation Zucker bilden. Eine ähnliche Kondensation findet auch statt, wenn man auf Formaldehyd Kalkwasser oder Soda einwirken lässt.

Mit dieser Synthese des Zuckers, die von Formaldehyd ausgeht, haben sich verschiedene Chemiker, wie Loew,E. Fischer, Euler und andere schon zu Beginn dieses Jahrhunderts befasst. Die Kondensationsprodukte ihrer Forschungen sind unter den

Bezeichnungen Formose, Methose und Akrose in den Literaturschatz der Zuckersynthese eingegangen. Doch sind Versuche, diese künstlichen Zuckerarten auch im Grossen herzustellen, der Darstellung im Laboratorium bisher nicht gefolgt, zumal den nach den bisherigen Verfahren dargestellten Zuckerpräparaten ein noch herber, leicht kratzender, manchmal auch "medizinischer" Beigeschmack anhaftete, der die Schmackhaftigkeit und Genussfähigkeit nicht unwesentlich beeinträchtigte.

Der Erfindung des vorliegenden Anmeldungsgegenstandes at sich nun die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Verzuckerung von Aldehyden zu entwickeln, durch welches die vorstehend genannten Mängel der bisher bekannten Verfahren beseitigt werden und ein für die menschliche Ernährung einwandfreies Produkt gewonnen wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Aldehyde, insbesondere Formaldehyd, mit ein- oder mehrwertigem Alkohol im Verhältnis von 1 Teil einwertigem zu 3 Teilen zwei- und 3 Teilen dreiwertigem Alkohol, bzw. im Verhältnis von 1 Teil einwertigem zu 1 Teil zwei- und 1 Teil dreiwertigem Alkohol gemischt und nach Zusatz von rund 1% der Gesamtmenge der vorgenannten Rohstoffe an Alkalien (Kalk, Soda oder dgl.), und eines Katalysators im Wasserbade auf Siedetemperatur erhitzt, zu einem Gemenge zuckerähnlicher Stoffe, Formose genannt, kondensiert werden.

Es können aber auch andere Mischungsverhältnisse als die vorstehend angegebenen verwendet werden, doch muss auf alle Fälle wenigstens ein Teil Methanol benützt werden. Falls kein Methanol als Alkohol zugesetzt wird, so verläuft die Kondensation nicht so energisch.

Die Kondensation (Polymerisation) erfolgt im heissen Wasserbad in einem Kolben mit aufgesetztem Rückflusskühler; sie dauert rund eine halbe Stunde, wobei sich die ursprünglich farblose Flüssigkeit von hellgelb nach honigbraun bis dunkelbraun verfärbt. Das Kondensat wird heiss filtriert, auf dem Wasserbad oder besser im Vakuum bis zur Sirupkonsistenz (etwa zur Hälfte des ursprünglichen Volumens) eingedickt, und ergibt so einen dickflüssigen, honigartigen, zuckersüssen Sirup, "Formose-Sirup", der an Süsskraft und Kalorienwert dem natürlichen Rohrzucker und Rübenzucker gleichkommt.

Formose-Sirup reagiert neutral (p(sub)H-Wert = 7) gibt mit Fehlingscher Lösung und mit Phenylhydrazin die typischen Zuckerreaktionen, ist mit Hefe vergärbar und ist - ohne zu karamelisieren - unbegrenzt haltbar. Er eignet sich besonders zur Herstellung von Feingebäck, wie Honigschnitten, Lebkuchen, Pfefferkuchen, Plätzchen, Magenbrot und dgl., auch als Zusatz zu Mehl oder Teig für Kuchenunterlagen, Zuckerbrezeln, Hefegebäck u.dgl.

Als Katalysator verwendet man vorzugsweise Ferrichlorid (FeCl(sub)3) in etwa 20%iger Lösung, es eignen sich aber auch nichtlösliche Metalloxyde hierzu (z.B. Fe(sub)2O(sub)3).

Ausführungsbeispiele:

1. 150 ccm einer 35 - 40%igen Formaldehydlösung mit einem Zusatz von

50 ccm Methanol (= einwertiger Alkohol)

50 ccm Glycol (= zweiwertiger Alkohol)

50 ccm Glycerin (= dreiwertiger Alkohol) und einer weiteren Zugabe von

5 g Kalkhydrat (fest) = Ca (OH)(sub)2 sowie 2 Tropfen FeCl(sub)3-Lösung (20%ig) als Katalysator.

2. 200 ccm einer 35 - 40%igen Formaldehydlösung mit einem Zusatz von

50 ccm Methanol,

150 ccm Glycol oder

150 ccm Glycerin und einer weiteren Zugabe von

6 g Kalkhydrat (fest) = Ca (OH)(sub)2,

sowie 2 - 3 Tropfen FeCl(sub)3-Lösung (20%ig) als Katalysator.

Jedes Gemisch nach einem der beiden Beispiele wird auf dem Wasserbade mit aufgesetztem Rückflusskühler rasch auf Siedetemperatur (ca. 96°) erhitzt; nach Abkühlung auf 90-85° tritt stürmische Kondensation mit starker Schaumbildung ein, die etwa 3 Min. dauert, wobei sich die Flüssigkeit auf ca. 80° abkühlt. Nach Beruhigung wird das Gemisch im Wasserbade wieder langsam auf Siedetemperatur gebracht und weiterhin auf dieser Temperatur gehalten. Die erforderliche Zeitdauer des Erhitzens vom Beginn der Kondensation an gerechnet beträgt etwa 30 Min.

Hierauf wird heiss filtriert, auf dem kochenden Wasserbade oder besser im Vakuum bis zur Sirupkonsistenz (etwa zur Hälfte des ursprünglichen Volumens) eingedickt und erkalten lassen.

Man erhält auf diese Weise z.B. beim Ausführungsbeispiel 1 rd. 150 ccm, beim Ausführungsbeispiel 2 rd. 200 ccm eines dickflüssigen Sirups.

Eine Isolierung des Zuckers oder der Zucker aus dem Sirup ist wohl möglich, wie z.B. bei der Gewinnung von Stärkezucker aus dem Hydrolysat , aber infolge des hohen Wärmeaufwandes nicht wirtschaftlich. Uebrigens wird auch bei Stärkezucker in der Praxis (von Bäckereien, Konditoreien, Likörfabriken u.dgl.) der Bezug von Särkezuckersirup bevorzugt.

Erfindungsgemäss kann die chemische Zuckersynthese aus einfachsten und billigsten Rohstoffen hergestellt werden.

Formaldehyd z.B., das Hauptausgangsprodukt, kann technisch in grossem Masstab durch Oxydation von Methanol (Methylalkohol) gewonnen werden.

Methanol wiederum wird grosstechnisch nach einem eleganten Verfahren aus Kohlensäure und Wasserstoff bei Gegenwart von Metalloxyden als Kontaktkatalysator hergestellt.

Kalk und Soda endlich, unter deren Einfluss sich Formaldehyd zu Formose (Zucker) kondensiert, sind leicht erhältliche und billige chemische Produkte.

Der Verzuckerungsprozess ist, wie bei den Ausführungsbeispielen bereits bemerkt, in rund 30 Min. beendet. Die Eindickung bis zur Sirupkonsistenz erfordert im Vakuumapparat 2 - 2 1/2 Stunden, sodass bis zur Herstellung des Endproduktes ein Zeitaufwand von nur rund 3 Stunden erforderlich ist.

Claims (1)

1. Verfahren zur Verzuckerung von Aldehyden, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch von Aldehyden, insbesondere Formaldehyd, mit natürlichen oder synthetischen ein- oder mehrwertigen Alkoholen nach Zusatz von Alkalien und eines Katalysators auf Siedetemperatur erhitzt, worauf man nach beendeter Kondensation die erhaltene Zuckerlösung bis zur Sirupkonsistenz eindickt und die Zucker gegebenenfalls aus der erhaltenen Lösung isoliert.