JPH04312595A - パラチノース縮合物の製造法 - Google Patents

パラチノース縮合物の製造法

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JPH04312595A
JPH04312595A JP3101806A JP10180691A JPH04312595A JP H04312595 A JPH04312595 A JP H04312595A JP 3101806 A JP3101806 A JP 3101806A JP 10180691 A JP10180691 A JP 10180691A JP H04312595 A JPH04312595 A JP H04312595A
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JP
Japan
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palatinose
condensate
melting
screw
barrel
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Application number
JP3101806A
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English (en)
Inventor
Yoshikazu Nakajima
良和 中島
Takeo Mizutani
武雄 水谷
Kazuo Ogasa
一雄 小笠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui DM Sugar Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Sugar Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、押出機を用いてパラチ
ノース縮合物を連続的に製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】2糖類のパラチノースが2〜6個縮合し
たオリゴ糖であるパラチノース縮合物は、腸内のビフィ
ズス菌に選択的に利用されることや、食品のテクスチャ
ー改善効果があることから、その有用性が注目されてい
る。パラチノース縮合物の甘味はショ糖の約30%であ
り、良質の甘味を有している。
【0003】このようなパラチノース縮合物は、pH2
〜5に調整したパラチノース水溶液を約130 〜17
0 ℃の温度で加熱濃縮することによって得られる。縮
合反応には、パラチノース水溶液のpH、温度及び濃度
が大きく影響し、高温、低pH及び高濃度の条件で反応
は促進される。しかし、これらの因子が強い促進条件に
ある場合には、パラチノース縮合物の生成が増加すると
共に、パラチノースの分解反応が同時に起こり、パラチ
ノースの分解により生成する構造不明の分解物及び単糖
が増加する。パラチノース縮合物が無色で弱い甘味を有
するのに対し、これらの分解物は苦みを呈する。したが
って、パラチノース縮合反応生成物をそのまま(縮合物
を単離せず)食品に用いる場合には、分解物の生成を一
定量以下、好ましくは約0.45重量%以下に抑えるよ
う反応条件を設定する。または縮合反応生成物から交換
樹脂等により分解物を除去することが望ましい。
【0004】分解物の生成を抑制してパラチノース縮合
物を製造するためには従来、減圧条件下、特に約110
 mmHg(絶対圧)以下の圧力下で、パラチノース 
100重量部に対しクエン酸を0.02〜0.05重量
部添加したものを、比較的短時間に水分が1〜5重量%
になるように 130〜150 ℃で連続式真空濃縮缶
を用いて加熱濃縮し、次にスタンピングマシンを固形化
し、粉砕機で粉砕することが行われていた。このような
パラチノース縮合物の製造法については特開昭64−8
5202号公報に詳細に開示されている。
【0005】しかしながら、上記した従来の製造法にお
いては、一部の工程がバッチ式なので全行程を通じての
連続生産が不可能であり、しかも原料のパラチノースを
一度溶解した後再び濃縮するので、効率的な方法とは言
えない。また工程が複雑で熟練を要するなど製造工程に
問題がある。さらに、これらの製法ではパラチノース縮
合物含有生成物は粉末品として得られるので、これを食
品工業原料として扱いやすい液状製品にするには、粉末
品を水に溶解する必要があるが、この粉末は水に溶解し
にくく均一な製品を得ることが困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、パラ
チノース分解物の生成が抑制されて苦みのない、しかも
パラチノース縮合物を高含有率で含む縮合反応物を、効
率良く連続的に製造する方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、パラチノース
からパラチノース縮合物を製造する方法において、原料
供給部位及び溶融・反応部位を有する二軸押出機を使用
し、かつ、該溶融・反応部位のバレル温度を約170 
〜210 ℃に設定すること、該押出機の原料供給部位
に供給されるパラチノースが、パラチノースに対して約
0.01〜0.1 重量%の有機酸を含有すること、並
びに溶融・反応部位における反応物の滞留時間が約46
〜80秒間であることを特徴とする方法である。
【0008】本発明方法によって、高転化率で、しかし
苦みがないパラチノース縮合物を連続的に効率良く製造
でき、かつ所望により液状の縮合反応生成物を容易に得
ることができる。従来の最も優れた方法である連続式減
圧濃縮蒸発缶を用いた場合に高転化率で苦みがない縮合
物を得るためには 110mmHg以下の減圧にする必
要があり、かつ3分間以上の加熱濃縮を行う必要があり
、しかもその後に不連続工程で固形化及び粉砕を行う必
要があった。本発明方法においては、これらはもはや必
要ではない。
【0009】パラチノース縮合物とは、パラチノースが
2〜6個、特に2〜4個縮合したものをいい、単独の縮
合物から成るものであってもそれらの縮合物を2種以上
含む混合物であってもよい。このようなパラチノース縮
合物は、特開昭64−85202号公報に記載されてい
る。本発明方法においては、投入したパラチノースに対
して40〜70%、特に45〜70%の転化率で縮合物
が得られる。
【0010】本発明で用いられる二軸押出機は、二本の
スクリュー及びシリンダー(バレル)を有する押出機で
ある。送り込みスクリューに加えて、ニーディング用ス
クリュー、リバーススクリュー等を適宜使用することも
できる。各部位のバレルは、適宜加熱及び冷却を行うこ
とができるものであれば良く、その種類に特に制限はな
い。例として加熱オイル、水等により加熱・冷却を行う
ものを使用することができる。本押出機は、パラチノー
スを導入する原料供給部位、パラチノースを溶融させ、
かつ縮合反応を進行させる溶融・反応部位、及び、製品
を中和及び冷却する任意的な混合・冷却部位から成る。 溶融・反応部位は、好ましくは、リバーススクリューお
よび1〜3個のベントを有する。
【0011】以下、本発明の方法の好ましい態様を、押
出機の各部位の好ましい態様と併せて説明する。
【0012】初めに、結晶パラチノースを、原料供給部
位にフィーダーより連続的に導入する。原料パラチノー
スは、粉末もしくは結晶のまま使用することもでき、予
め加温もしくは溶融したもの、または高濃度の溶液とし
たものを使用することもできる。一方、パラチノースに
対し0.01〜0.1 重量%の有機酸を定量ポンプに
より原料供給部位に投入する。有機酸としては、クエン
酸、リンゴ酸、コハク酸、酒石酸等が挙げられるが、中
でもクエン酸が好ましい。他に、リン酸等の無機酸を使
用することもまた可能であり、二種以上の酸を併用する
こともできる。パラチノースと有機酸とは、投入に先立
って混合されていても良い。原料供給部のバレル温度は
冷却水により室温程度に保つのが好ましい。
【0013】次に、溶融・反応部位において、パラチノ
ースを融点以上まで加熱溶融し、縮合させる。パラチノ
ースの融点は約 125℃であり、溶融・縮合のために
はパラチノース(溶液)を約 130〜150 ℃に加
熱するのが好ましい。そのような縮合を進めるために、
十分な加熱が必要である。しかし、一方、高温による分
解物の生成(分解物が生成すると、製品に苦み、着色が
生じる)を防止するために、過度の加熱を行ってはなら
ない。このために、溶融・反応部位におけるバレルの温
度(被処理物に接する箇所の温度)を 170〜210
 ℃程度、特に約 200℃に設定すべきである。但し
、急激な加熱により蒸気が発生しての逆流することがな
いように、原料供給部バレルの直後の溶融・反応バレル
の温度は、約80〜170 ℃とするのが好ましい。パ
ラチノースは、一水和物であるので、供給部位に溶液の
形で導入された場合は勿論、粉末もしくは結晶のまま導
入された場合でも、その溶融物は約5重量%以上の水分
を含んでいる。望ましい製品を得るためには、この溶融
物中の水分が1〜5重量%程度となるまで濃縮するのが
好ましい。
【0014】溶融・反応部位における反応物の滞留時間
は、製品中の縮合物含有量を高めて好ましくは約40重
量%以上とするために、46〜80秒間程度とすべきで
ある。
【0015】ここで、押出機のスクリュー回転速度が低
いと、パラチノースまたはその反応物が溶融・反応部位
のバレル表面に付着してその部分でパラチノースの分解
物が生成し、製品に苦み・着色の発生することがある。 かかる分解物の生成を(好ましくは押出物中のパラチノ
ース分解物の含有量が約0.45重量%以下となるよう
に)抑制するために、スクリュー回転速度を、スクリュ
ー外周の運動速度が30〜60m/分程度となるように
設定するのが好ましい。パラチノース分解物の生成量は
また、バレル温度や溶融・反応部位での滞留時間等にも
依存し、その観点からも溶融・反応部位におけるバレル
温度及び滞留時間を上記の範囲内とするのが望ましい。
【0016】溶融・反応部位では、ニーディングスクリ
ューを送り込みスクリューの30%程度使用するのが好
ましい。また、溶融が十分進行する箇所にリバーススク
リューを設置するのが好ましく、そのことによって、滞
留時間を延長することが可能となり、パラチノースを十
分に縮合することができる。リバーススクリューとして
は、溶融・反応部位におけるスクリュー長さ(以下Lと
言うことがある)とスクリュー径(以下Dと言うことが
ある)の比L/Dが0.5 程度のスクリューを使用す
るのが好ましい。
【0017】上記の溶融に続いてまたはそれと同時的に
、溶融・反応部位において縮合反応が進行する。反応が
進行する箇所のバレルにベントを備え、かつニーディン
グスクリューが組み込まれているのが好ましい。溶融部
位において前記の温度で溶融されたパラチノースの温度
は通常 130〜150 ℃程度となっており、ベント
口から水分を除去することにより縮合反応を促進できる
。さらに、ニーディングスクリューによって反応物の攪
拌及び滞留時間の延長が行われ、縮合反応が促進される
【0018】この反応段階でパラチノースの結晶水のほ
とんどが失われる。粉末状パラチノース縮合物を製造す
る場合には、この反応生成物をスティール製のコンベア
上に流し出し、冷却して粉砕すれば、目的物を得ること
ができる。
【0019】液状製品を製造する場合には、上記の部位
の後に任意的な混合・冷却部位を設け、そこで水または
水性液を添加・混合する方法を採るのが好ましい。ここ
で、生成した縮合物の分解を抑制するために、液状製品
のpHを 4.0〜6.0 程度、特に5.0 程度と
するのが好ましい。原料に酸を添加した上で溶融・縮合
させて得た生成物のpHは通常2〜5程度であるので、
押出物のpHを上記の好ましい範囲とするために、水性
液としてpH約4.0 以上の、特にpH約5.0 以
上のものを使用するのが好ましい。より好ましくは、p
Hを上記の好ましい範囲内に安定させるために、原料に
添加した酸の塩の水性液、例えばクエン酸三ナトリウム
水溶液を用いて、液状製品に緩衝作用を付す。あるいは
別途に調製したpH 4.0〜6.0 程度の緩衝液を
使用することも可能である。混合・冷却部位及びそこで
の操作に関する好ましい実施態様を例示すると、混合部
位の先頭に液添加ノズルを設置し、目的液状製品の濃度
に応じた所要の水または水性液を供給し、混合冷却しな
がら反応物を中和して、固形分濃度の調整を行う。水ま
たは水性液投入直後のバレル温度が約80℃以下の場合
はバレル壁面でキャンディ化が起こり、製品中にキャン
ディが混入することがあるので、直後のバレル温度の設
定値は80〜120 ℃程度とするのが好ましい。一方
、以後のバレル温度は、押出物の着色を抑えるために急
激に低下させ、例えば室温付近に設定するのが好ましい
【0020】本発明の方法によれば、パラチノース縮合
物を連続的な操作によって効率良く製造することができ
、それ故、時間と手間とを大幅に削減することができる
。これらの効果は特に、液状製品を製造する場合に顕著
である。
【0021】本発明の押出機によるパラチノース縮合物
の製造能力は、溶融反応部位の熱交換容量が主な制御因
子となり、スクリューの径及び長さ、工程の滞留時間、
並びに原料のpH等によって変化する。本発明のこれら
の及び他の特に好ましい条件を、以下の実施例により、
さらに詳しく説明する。
【0022】
【実施例】
【0023】
【実施例1】同一の二軸押出機におけるスクリューのL
を変化させ、それに伴うパラチノース縮合物の生成量の
変化を調べた。
【0024】日本製鋼(株)社製の二軸押出機 TEX
38F(スクリュー径38mm、スクリュー全長155
8mm)を組み、パラチノース結晶を30Kg/時で、
酸触媒としての50%クエン酸水溶液を 24g/時(
パラチノースに対してクエン酸0.04重量%)で供給
した。尚、本実施例のシリンダー組み及び各バレルの設
定温度は以下の通りである。
【0025】                          
   ベント    ベント            
溶融・反応部位                  
            |      |  |  
          L値  滞留時間シリンダー組み
  [1|2|3|4|5|6|7|8|9]    
    (秒間)設定温度(℃)(1)     80
 200 200 100  30  30  30 
 30     380     27       
                a  a  a  
b  b  b  b  b            
  (2)     80 200 200 200 
200 100  30  30     760  
   53                    
   a  a  a  a  a  b  b  b
              (3)    160 
200 200 200 200 200 140  
30    1140     80        
               a  a  a  a
  a  a  b  b上記で、バレル1は原料投入
バレル、バレル4、6及び7はベント付バレルであり、
aは溶融・反応部を示す。 bは混合・冷却部位であり、ここで 6.5%のクエン
酸三ナトリウム水溶液を 4.7Kg/時で添加して反
応を停止した。
【0026】上記により得られた押出物について縮合物
含有率を求めたところ、夫々約(1)22重量%、(2
) 46重量%、(3) 69重量%であり、押出物中
の縮合物の含有率は、Lに比例していた。
【0027】尚、(3)(L=1140)の場合には、
溶融・反応部位での滞留時間の延長によって製品に苦み
と着色が発生したが、原料の供給量を40Kg/時に増
加させ、滞留時間を60秒間へと低下させることによっ
て苦み及び着色の発生が改善された。
【0028】
【実施例2】日本製鋼(株)社製の二軸押出機 TEX
−38F(スクリュー径38mm、スクリュー全長/D
=41)及び東芝機械(株)社製の二軸押出機 TEM
−70 (スクリュー径73mm、スクリュー全長/D
=37.8)を用いて、パラチノース縮合物の製造を行
った。ここで、TEX−38F は溶融・反応部位のL
/D を27.6と設定し、一方、TEM−70は溶融
・反応部位のL/D を22.0(TEX−38F の
L/D に最も近い値である)と設定した。
【0029】上記のTEX−38F に、パラチノース
を40Kg/時で、クエン酸をパラチノースに対して0
.04重量%の量にて供給して縮合反応を行った。また
、上記のTEM−70に、パラチノースに対して0.0
4重量%のクエン酸と共に、パラチノースを夫々 15
0Kg/時、 200Kg/時、 250Kg/時、 
300Kg/時で供給して縮合反応を行った。尚、夫々
の場合において、押出物の固形分がBx86となるよう
に、クエン酸三ナトリウム溶液(クエン酸三ナトリウム
:水=3:500)を混合・冷却部位に添加した。
【0030】夫々の場合において得られた押出物の組成
は以下の通りである。
【0031】     押出機           TEX−38F
   TEM−70    TEM−70    TE
M−70    TEM−70    供給量(Kg/
時)      40       150     
  200       250       300
    組  成(%)       パラチノース    52.6     
 52.7      58.2      65.8
      74.1      縮合物      
    46.4      46.3      4
1.0      33.6      25.5  
    単糖・分解物     0.5       
0.5       0.4       0.3  
     0.2      その他        
   0.5       0.5       0.
4       0.3       0.2    
pH                5.2    
   5.2       4.9       5.
1       5.1    上記の表に示されたように、TEX−38F にお
いて供給量を40Kg/時とした場合に得られた押出物
と、TEM−70において供給量を 150Kg/時と
した場合に得られた押出物とがほぼ同一の組成を有する
【0032】同一組成の押出物を得ようとする場合に投
入し得る原料の量(以下、処理量と言うことがある)は
、スクリュー径D及びそれに応じた溶融・反応部位での
スクリュー長さLの増大に伴って増加することが判る。
【0033】
【実施例3】東芝機械(株)製の、スクリュー径38m
mの二軸押出機 TEM−38 を用いて、パラチノー
ス液状縮合物の製造を行った。ここで、スクリュー全長
/D=41となるように二条式のスクリューを組んだ。 9個のバレルを用い、バレルの設定温度を、原料投入バ
レルの次のバレルから順に、 150℃、 200℃、
 200℃、 200℃、 200℃、 200℃、 
100℃、30℃とし、かつスクリュー回転数を400
rpmに設定した。
【0034】原料のパラチノース結晶を50Kg/時で
、クエン酸を 25g/時で供給し、パラチノースを縮
合させた。ここで、溶融・反応部位での滞留時間は80
秒間であった。また、8番目のバレルより、6.5 %
のクエン酸三ナトリウム水溶液を 7.8Kg/時で供
給した。得られた押出物の組成等の物性を以下に示す。
【0035】     組成       水分                 
 14.4重量%      パラチノース縮合物  
  45.8重量%      パラチノース    
      39.0重量%      その他   
              1.2重量%    p
H                      5.
0     温度                 
   95℃押出物は僅かに黄色味を帯び、微かな甘み
が感じられた。尚、本押出物をそのまま温度の高い状態
で放置した場合は激しく増色したが、急速に冷却した場
合には、ほぼ無色に近い液状製品が得られた。
【0036】
【実施例4】東芝機械(株)製のスクリュー径38mm
の二軸押出機 TEM−38 を用いて、パラチノース
液状縮合物の製造を行った。押出機のスクリューをスク
リュー全長/D=41になるように組み、9個のバレル
を用い、バレルの設定温度を、原料投入バレルの次のバ
レルから順に、 150℃、 200℃、 200℃、
 200℃、 200℃、 100℃、30℃、30℃
とし、かつスクリュー回転数を400rpmに設定した
【0037】原料のパラチノース結晶を30Kg/時で
、クエン酸を9g/時で供給した。溶融・反応部位での
滞留時間は59秒間であった。また、7番目のバレルよ
り、6.5 %のクエン酸三ナトリウム水溶液を 4.
7Kg/時で供給した。得られた押出物の組成等の物性
を以下に示す。
【0038】     組成       水分                 
 13.8重量%      パラチノース縮合物  
  46.0重量%      パラチノース    
      38.9重量%      その他   
              1.3重量%    p
H                      5.
1     温度                 
   59℃押出物は僅かに黄色味を帯び、微かな甘み
が感じられた。
【0039】
【実施例5】実施例4の操作を繰り返した。但し、3番
目のバレルと4番目のバレルの中間に、L/D=0.5
 のリバーススクリューを設置した。得られた押出物中
の縮合物は、実施例の場合よりも多かった。
【0040】また、上記のリバーススクリューに加えて
、4番目のバレルと5番目のバレルの中間、または4番
目のバレルと5番目のバレルの中間に二本目のリバース
スクリューを設置した二つの態様においては、いずれも
サージング現象が生じ、望む反応が得られなかった。
【0041】
【実施例6】実施例4の操作を繰り返した。但し、スク
リューの回転数を 100〜450 rpm の間で種
々に変化させ、得られた各押出物におけるパラチノース
縮合物の含有率、苦み及び着色の有無を測定した。その
結果を、スクリューの回転速度と共に、以下に示す。
【0042】     スクリュー  スクリュー外     の回転速度  周の運動速度    縮合率 
 苦み  着色      (rpm)     (m
/分)      (%)       100   
       11.93        47.0 
  +    +       200       
   23.88        48.8   + 
   +       300          3
5.81        50.5   ±    ±
       400          47.75
        53.3   ±    ±    
   450          53.72    
    53.0   ±    ±回転数を400r
pmとした場合に最高の縮合率が得られた。 それ以上の回転数では縮合率は上昇しなかった。また、
回転数を 100〜200 rpm に設定した場合に
は、押出物に苦み及び着色が生じた。
【0043】
【実施例7】東芝機械(株)製の、スクリュー径73m
mの二軸押出機 TEM−100を用いて、パラチノー
ス液状縮合物の製造を行った。押出機のスクリューを全
長/D=38となるように組み、12個のバレルを用い
、バレルの設定温度を、原料投入バレルの次のバレルか
ら順に、 150℃、 200℃、 200℃、 20
0℃、 200℃、 200℃、 150℃、100 
℃、30℃、30℃、30℃とし、かつスクリュー回転
数を200rpmに設定した。
【0044】原料のパラチノース結晶を 150Kg/
時で、クエン酸を60g/時で供給した。溶融・反応部
位での滞留時間は60秒間であった。また、8番目のバ
レルより、6.5%のクエン酸三ナトリウム水溶液を1
8Kg/時で供給した。得られた押出物の組成等の物性
を以下に示す。
【0045】     組成       水分                 
 13.9重量%      パラチノース縮合物  
  42.5重量%      パラチノース    
      42.3重量%      その他   
              1.2重量%    p
H                      5.
1     温度                 
   69℃押出物は僅かに黄色味を帯び、微かな甘み
が感じられた。尚、この押出物をこのまま放置すると、
温度が低下するまで増色する傾向を示した。
【0046】尚、バレルの設定温度を、原料投入バレル
の次のバレルから順に150℃、 200℃、 210
℃、 210℃、 200℃、 200℃、 150℃
、 100℃、30℃、30℃、30℃とした以外は上
記と同じ操作を行い得られた押出物には、着色及び苦み
が発生していた。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  パラチノースからパラチノース縮合物
    を製造する方法において、原料供給部位、及び溶融・反
    応部位を有する二軸押出機を使用し、かつ、該溶融・反
    応部位のバレル温度を約170 〜210 ℃に設定す
    ること、該押出機の原料供給部位に供給されるパラチノ
    ースが、パラチノースに対して約0.01〜0.1 重
    量%の有機酸を含有すること、並びに溶融・反応部位に
    おける反応物の滞留時間が約46〜80秒間であること
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項2】  溶融・反応部位が、リバーススクリュ
    ー及び1〜3個のベントを有する、請求項1記載の製造
    方法。
  3. 【請求項3】  押出機のスクリュー外周の運動速度が
    約30〜60m/分である、請求項1または2に記載の
    製造方法。
  4. 【請求項4】  溶融・反応部位の後に、混合・冷却部
    位を有し、かつ混合・冷却部位のバレル温度が約80〜
    170 ℃に設定された押出機を使用する、請求項1〜
    3記載のいずれか1項に記載の製造方法。
  5. 【請求項5】  混合・冷却部位より水または水性液を
    添加して液状製品を得る、請求項4記載の製造方法。
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