DE1567290C - Verfahren zur Verarbeitung von Saccharoselosungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Saccharoselösungen, insbesondere Dicksaft, durch Sprühtrocknung von vorkristallisierter, pumpfähiger Füllmasse.

Die für ein technisches Erzeugnis hohe Reinheit von affiniertem und insbesondere von raffiniertem Rohrzucker (Saccharose) ist für seine Verwendung als Nahrungsmittel nicht unbedingt notwendig, ja sogar manchmal unerwünscht, da eine Reihe wertvoller Inhaltsstoffe des gereinigten Dicksaftes ungenutzt bleiben.

Gewöhnlich will man jedoch Zucker erzeugen, der wenig zum Zusammenbacken neigt und gut gelagert, transportiert und verbraucht werden kann.

Bis heute hatte man als praktische Möglichkeit zur Erreichung dieses Zieles im wesentlichen nur die Herstellung von Kristallzucker. Die zu dessen Gewinnung dienenden Kristallisations- und Reinigungsverfahren sind nun aber sehr umständlich, zeitraubend und teuer. Sie bedingen die Entfernung der die Kristallisation störenden Nichtzucker, die sich in den Abläufen immer mehr anreichern, bis deren Aufarbeitung nicht mehr möglich ist; die so entstehende Melasse enthält unter anderem noch viel Saccharose, die wirtschaftlich nicht gewonnen werden kann. Schließlich ist auch eine homogene Einverleibung von Zusätzen in den Kristallzucker ausgeschlossen, was bei der Herstellung mancher Lebens-, Genuß- und Arzneimittelzubereitungen hinderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens, das es gestattet, Saccharoselösungen, insbesondere Dicksaft, gegebenenfalls mit Zusätzen, schnell und vollständig in ein Produkt überzuführen, das den obigen Bedingungen genügt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß für die Fließfähigkeit bzw. das Zusammenbacken von körnigem Material der Zustand der Kornoberflächen wesentlich ist: Wenn die Moleküle an den Oberflächen beweglich sind, werden die Körner an den Kontaktstellen miteinander in Wechselwirkung treten. Das Vorhandensein eines flüssigen Filmes von homogener konzentrierter Lösung auf den Oberflächen behindert ein gegenseitiges Verschieben der Körner, so daß das Material nicht mehr gut fließt oder sogar klumpt. Erstarren dann die Oberflächenfilme, so verkleben die Körner weiter miteinander, bis schließlich eine feste Masse entstanden ist.

Um das Zusammenbacken zu verhindern, muß man also die Oberflächen der Körner genügend trokken halten, und selbst wenn eine flüssige Phase existiert, stört diese solange nicht ,als sie auf das Korninnere beschränkt bleibt und nicht an die Kornoberfläche tritt. .

Die unmittelbare Zerstäubungstrocknung von technischen Zuckerlösungen, wie sie aus der schweizeri sehen Patentschrift 38 491, der französischen Patentschrift 1186 993 und der USA.-Patentschrif; 2 526 111 bekannt ist, führt nicht zur Bildung der gewünschten klebfreien Körner, sondern zu hygroskopischen Massen, die überwiegend aus fester Lösung bestehen, da die Begleitstoffe die Kristallisation de: Saccharose stören oder verhindern. Wirner und Menzel, die die Zerstäubungstrocknung von Saccharose lösungen untersucht haben und mit sehr reinen Lö sungen ein kristallisiertes Trockengut erhielten, bestätigen diese Erfahrung (Z. Zuckerind. 12 (1962) 123 bis 131). Bezüglich einer Zerstäubungstrocknung saccharosehaltiger Flüssigkeiten bestand deshalb nach den genannten Autoren seitens der Industrie weder Interesse noch Erfahrung:

Während man bisher annahm, die Anwendung de: Zerstäubungstrocknung auf Saccharose sei haupt sächlich ein Problem adäquater Temperaturführung wurde nun überraschenderweise gefunden, daß ein ι Kombination von Kristallisation und Sprühtrocknei unter bestimmten Bedingungen die Bildung von Par tikeln aus Saccharoselösung, insbesondere Dicksaft ermöglicht, die durch gezielte Reifung und Nach trocknung in die gewünschten Körner umgewandei werden können.

"Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, daß die durch die Sprühtrocknung ent stehenden kugelförmigen, 2 bis 5 °/o Feuchtigkeit ent haltenden Teilchen einige Stunden nachkristallisier und erst dann vollständig getrocknet werden.

Die bei der Zerstäubungstrocknung entstehende; kugelförmigen Teilchen sind, wie gesagt, Aggregat von Mikrokristallen, die durch Mutterlauge zusam mengehalten werden. Gleichwohl sind sie rieselfähi und nicht klumpend, da die flüssige Phase an einer Hervortreten an die Oberfläche der Körner gehindei ist und die Agglomerate kugelförmig sind, so daß di Reibungsoberfläche nur gering ist. Solange di Menge der kristallisationshemmenden Stoffe in de Zuckerlösung nicht zu groß ist, lassen sich die ge wünschten Kügelchen leicht herstellen, wenn die Zu sammensetzung der zu verstäubenden Mischung ge eignet gewählt wird.

Beim Zerstäuben nehmen die Teilchen in der Lu: auf Grund der Oberflächenspannung der flüssige Phase kugelförmige Gestalt an, und ihr Volumen ve· ringert sich in dem Maße, wie die Flüssigkeit konzer triert wird. Die Partikeln sind kurze Zeit nach dt Ablagerung noch etwas wasserhaltig, aber der Kr stallisationsprozeß schreitet in den Teilchen sehne fort, und die Agglomerate werden um so fester, mehr sich der flüssige Anteil verringert. Die flüssk Phase wird durch ihre Oberflächenspannung dan gehindert, an die Oberfläche der Agglomerate ζ wandern; die gleiche Wirkung hat das Bestreben d Mikrokristalle, sich in Richtung auf das Zentrum d Teilchen zusammenzuziehen. Dadurch wird auch d Kugelgestalt bedingt, die die Teilchen stets zeigen.

Die Feststoff-Konzentration der zu versprühend* Zweiphasenmischung richtet sich nach dem Reinheit grad des Gelösten. Als Faustregel gilt, daß sie höc stens 75 bis 85° Brix betragen soll. Wenn eine Flüssi keit dieser Konzentration verhältnismäßig schnell einem kontinuierlich arbeitenden Vorkristallisiera

parat unter dauerndem Rühren gekühlt wird, steigt ihre Viskosität zunächst an, fällt aber dann bald mit dem fortschreitenden Ausfallen der Kristalle aus der konzentrierten Lauge auf etwa 5000 bis 10 000 cP, kann also leicht zerstäubt werden.

Wenn es gewünscht wird, können der Zweiphasenmischung die verschiedensten Zusätze beigegeben werden, bevor sie versprüht wird. Über die Bedingungen des Zerstäubens lassen sich keine festen Angaben machen, da sie sich nach den apparativen Gegebenheiten richten, aber die besten Bedingungen können entsprechend dem stündlichen Luftdurchsatz, der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit, der Menge und dem Feuchtigkeitsgehalt der Sprühmischung, der gewünschten Teilchengröße, dem Abstand und der Schwebezeit in der Luft und anderen Faktoren vom Fachmann leicht bestimmt werden. Wesentlich ist nur, daß man nicht versuchen darf, das vollständige Trocknen der Körner zu bewirken. Bei zu schneller Wasserentziehung bildet die Flüssigkeitsphase der Mischung nämlich eine feste Lösung, was dazu führt, daß die Körner zur Aufnahme von Feuchtigkeit neigen und während der Lagerung zusammenbacken. Es ist daher v/ichtig, die Zerstäubungstrocknung nur so weit zu führen, daß in jedem Körnchen einige Feuchtigkeit verbleibt und allmählich eine Nachkristallisation eintreten kann.

Nach dieser Alterung kann die kleine Restmenge Wasser leicht mit Hilfe eines Trockners üblicher Bauart entfernt werden, am besten mit einer Apparatur, welche kontinuierliches Arbeiten gestattet.

Unter dem Mikroskop sind die erhaltenen Körner transparent, glänzend und kugelförmig. Sie können rasch in Wasser aufgelöst werden, wahrscheinlich deshalb, weil jedes Körnchen ein Aggregat von Mikrokristallen ist und in Wasser leicht zerfällt und sich darin schnell verteilt.

Das Verfahren nach der Erfindung hat vor allem folgende Vorteile:

1. Es läßt sich leichter und schneller durchführen als die herkömmlichen Verfahren der Zuckerkristallisation und erfordert im Gegensatz zu diesen keine langen Erfahrungen und komplizierten Apparaturen.

2. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die kontinuierliche großtechnische Produktion und läßt sich weitgehend automatisieren.

3. Anders als bei den üblichen Verfahren entstehen keine Abläufe, die aufgearbeitet werden müßten,

. und daher fällt auch keine Melasse als Nebenprodukt an. Ferner erübrigt sich bei dem Verfahren nach der Erfindung eine umständliche Filtrierung.

4. Die erfindungsgemäß hergestellten Zuckerkörner haben verschiedene wertvolle, bisher nicht erzielbare Eigenschaften. Schließlich können homogene Kristallmischungen von Saccharose mit verschiedenen Zusätzen, wie Pharmazeutika, synthetischen Süßstoffen, Aromastoffen, Nahrungsmittelfarben, anderen Zuckerarten, organischen Säuren, Pflanzenextrakten u. dgl. hergestellt werden.

Die Erfindung ist im Nachstehenden an Hand von Beispielen erläutert:

Beispiel 1

Gereinigter Dicksaft von 85° Brix wird zum Animpfen in einen Kristallisierapparat unter Kühlen und Rühren mit 5 % Füllmasse vermischt. Mit dem Ausscheiden der mikrokristallinen Saccharose geht die Mischung in einen magmaförmigen Zustand über. Die Zeit, die bis zum Abschluß der Kristallisation benötigt wird, ist eine Funktion der Kühlwirkung, der Zahl der benutzen Keime und anderer Faktoren, aber im ganzen gesehen werden gewöhnlich bis zur vollständigen Kristallisation etwa drei bis sechs Stunden gebraucht. Die Viskosität der so erhaltenen Mischung beträgt ungefähr 5000 cP bei 20° C, so daß sie leicht durch Rohrleitungen transportiert und in geeigneten Düsen zerstäubt werden kann. Die Sprühmischung bestent aus etwa gleichen Teilen von fester und flüssiger Phase. Die dabei gebildeten Teilchen enthalten noch 2 bis 5% Feuchtigkeit. Die eingeschlossene Mutterlauge kann deshalb bei geeigneten Temperaturen nach und nach kristallisieren, so daß keine feste Lösung entsteht. Das Wachsen der Kristalle oder das Altern der Körner ist im allgemeinen in zwei bis fünf Stunden beendet, wenn auch die benötigte Zeit von der Reinheit der Saccharose, dem Feuchtigkeitsgehalt der Körner und anderen Bedingungen abhängt. Nach der Alterung werden die kugelförmigen Körnchen in üblicher Art fertiggetrocknet und lassen sich dann abpacken und versandfertig machen.

Beispiel 2

Eine Füllmasse wird wie in Beispiel 1 hergestellt. Gegen Ende der Kristallabscheidung werden auf je 1000 kg Saccharose in dem Kristallisierapparat folgende Stoffe zugesetzt: 100 kg konzentrierter Apfelsaft, 15 kg Orangenöl, 0,2 kg Lebensmittel-Orange Nr. 2.

Diese Mischung wird wie im Beispiel 1 der Sprühkristallisation unterworfen. Man erhält ein homogenes Produkt in Form von Kügelchen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Verarbeitung von Saccharoselösungen, insbesondere Dicksaft, durch Sprühtrocknung von vorkristallisierter, pumpfähiger Füllmasse, dadurchgekennzeichnet, daß die durch die Sprühtrocknung entstehenden kugelförmigen, 2 bis 5 °/o Feuchtigkeit enthaltenden Teilchen einige Stunden nachkristallisiert und erst dann vollständig getrocknet werden.