DE2733614C2 - Verfahren zur Herstellung eines festen, im wesentlichen freifließenden und nicht-zusammenbackenden wasserfreien Dextrosekonversionssirupprodukts - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festen, im wesentlichen freifließenden und nicht-zusammenbackenden wasserfreien Dextrosekonversionssirupprodukts aus einem Dextrosekonversionssirup mit einem Dextrosegehalt von mindestens 93% (bezogen auf das Gewicht der Trockensubstanz), wobei man aus einem Dextrosekonversionssirup ein geschmolzenes Dextrosekonversionssirupkonzentrat mit einer Temperatur von mehr als 110°C herstellt, dieses einer Scherung unterwirft, die fließfähige Masse in die gewünschte Form bringt, erstarren läßt und granuliert.
• Feste Dextrose wird üblicherweise hergestellt durch Kristallisieren übersättigter Sirupe mit hohem Dextrosegehalt und Abtrennen der Kristalle in der α-D-Dextrosemonohydrat- Kristallform (vgl. z. B. die US-PS 30 39 935). Die dabei erzielten Ausbeuten hängen von der Steuerung der Kühltemperaturen und Dextroseübersättigungsbedingungen ab. Dabei kann keine vollständige Abtrennung der Feststoffe aus dem Dextrosesirup erzielt werden, weil die wirksame Dextrosekristallisation und die Abtrennung davon übersättigte Dextroselösungen erfordert. Ein beträchtlicher Anteil der Dextrose bleibt daher in der Mutterlauge oder in dem Sirup auch nach Beendigung der Dextrosekristallisation zurück.
• Wasserfreie α-Dextrose wird im allgemeinen hergestellt durch Auflösung von α-D-Dextrosemonohydratkristallen in Wasser und Kristallisierenlassen bei Temperaturen von 60 bis 65°C in Vakuumpfannen unter sorgfältig gesteuerten Behandlungsbedingungen.
• Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die gesamten Konversionssirupfeststoffe erstarren zu lassen, ohne die Dextrose davon abzutrennen. So ist in der US-PS 31 97 338 ein Verfahren zur Herstellung eines kristallinen, nicht-zusammenbackenden Dextroseprodukts beschrieben, bei dem ein raffinierter Dextrosekonversionssirup bis auf einen Trockenfeststoffgehalt von mindestens 95 Gew.-% eingeengt, durch Durchkneten beispielsweise bei 77 bis 110°C zum Kristallisieren gebracht und in Form eines Bandes oder eines Stranges in eine Zone extrudiert wird, in der das Produkt schnell auf weniger als 66°C abgekühlt wird. Das dabei erhaltene Extrudat wird dann bis zur Erzielung der gewünschten Teilchengröße granuliert.
• In der US-PS 32 36 687 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Dextrosekonversionssirupfeststoffe in eine feste Form überführt werden, indem man ein Sirupkonzentrat (mit beispielsweise einem Feststoffgehalt von 93 bis 96 Gew.-%) bei 82 bis 104°C in Gegenwart eines Gases einer hohen Scherwirkung aussetzt, wobei winzige Glukosekristalle gebildet werden. Die mit Kristallisationskeimen versehene cremeartige, schaumige Dextrosemasse wird auf einem Förderband abgeschieden und in einer Reihe von Kühlzonen erstarren gelassen, die bei zunehmend niedrigeren Temperaturen gehalten werden (beispielsweise 82 bis 104°C in der ersten Zone, 60 bis 82°C in der zweiten Zone und unter 38°C in der dritten Zone). Die erstarrte Masse wird zu Schnitzeln zerkleinert, 2 bis 3 Stunden lang bei 49 bis 82°C konditioniert, gemahlen und erneut getrocknet.
• In den JP-PS 26 250/61 und 23 995/63 sind Verfahren beschrieben, bei denen zur Umwandlung von Dextrosekonversionssirupen in kristalline Dextrose eine Belüftung angewendet wird.
• Aus der DE-AS 12 99 260 ist ein Verfahren zur Herstellung eines freifließenden, nicht-zusammenbackenden wasserfreien Dextrosekonversionssirups mit einem Dextrosegehalt von über 93% bekannt, bei dem aus einem Dextrosekonversionssirup ein geschmolzenes Dextrosekonversionssirupkonzentrat mit einer Temperatur von mehr als 110°C hergestellt wird, die dabei erhaltene Schmelze einer Scherung unterworfen, geformt, erstarren gelassen und granuliert wird.
• Das bei diesem bekannten Verfahren erhaltene Produkt weist jedoch einen unerwünschten Beigeschmack auf und enthält färbende Verunreinigungen.
• Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines festen, im wesentlichen freifließenden und nicht-zusammenbackenden wasserfreien Dextrosekonversionssirupprodukts bereitzustellen, dessen Produkt keinen unerwünschten Beigeschmack besitzt und nicht verfärbt ist, so daß es als vollwertiger Ersatz für Saccharose und/oder Dextrosemonohydrat verwendet werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines festen, im wesentlichen freifließenden und nicht-zusammenbackenden wasserfreien Dextrosekonversionssirupprodukts aus einem Dextrosekonversionssirup mit einem Dextrosegehalt von mindestens 93% (bezogen auf das Gewicht der Trockensubstanz), wobei man aus einem Dextrosekonversionssirup ein geschmolzenes Dextrosekonversionssirupkonzentrat mit einer Temperatur von mehr als 110°C herstellt, dieses einer Scherung unterwirft, die fließfähige Masse in die gewünschte Form bringt, erstarren läßt und granuliert, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
  
• a) das geschmolzene Dextrosekonversionssirupkonzentrat einen Trockenfeststoffgehalt zwischen 85 und 93 Gew.-% aufweist,
• b) das Scheren unter gleichzeitiger Abkühlung des Konzentrats auf eine Temperatur unterhalb 93°C stattfindet,
• c) die Masse beim Verformen eine Temperatur oberhalb der Dextrosehydratkristallisationstemperatur aufweist und
• d) die granulierte Masse schließlich auf einen Wassergehalt unter 2 Gew.-% getrocknet wird.


• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man ein freifließendes, nicht-zusammenbackendes, wasserfreies Dextroseprodukt, das frei von einem unerwünschten Beigeschmack und von unerwünschten färbenden Verunreinigungen ist. Aufgrund seiner weißen Farbe und seines süßen Geschmacks kann es auf vielen Anwendungsgebieten als vollwertiger Ersatz für Saccharose und/oder Dextrosemonohydrat verwendet werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich wasserfreie Dextrosefeststoffe direkt aus einem Konversionssirup gewinnen, ohne daß die kristalline Dextrose von der Mutterlauge abgetrennt werden muß, so daß das erfindungsgemäße Verfahren ein wirksames und wirtschaftliches Verfahren zur Umwandlung von Stärkehydrolysat in ein festes, wasserfreies Dextroseprodukt darstellt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Scherung bis zu 5 Minuten.
• Damit lassen sich Konversionssirupe mit einem hohen Dextrosegehalt besonders gut in ein festes wasserfreies Dextroseprodukt umwandeln.
• Als Ausgangsmaterial werden erfindungsgemäß Konversionssirupe verwendet, die mindestens 93, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% Dextrose (bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenfeststoffe) enthalten. Konversionssirupe mit einem besonders hohen Dextrosegehalt von 96 bis 99 Gew.-%, die nur eine nominelle Menge an Nicht-Dextrosefeststoffen enthalten, können hergestellt werden durch Überführen eines verdünnten Stärkehydrolysats in Saccharose (vgl. z. B. die US-PS 37 83 100) mit Glukoamylase und Amylo-1,6-glukosidase (vgl. z. B. die US-PS 38 97 305).
• Es ist zweckmäßig, als Ausgangsmaterial einen raffinierten Dextrosekonversionssirup zu verwenden. Verbesserungen in bezug auf die Behandlung und das feste Dextroseprodukt werden erzielt, indem man zuerst die Asche, proteinhaltige, färbende und andere unerwünschte Geschmacksverunreinigungen aus dem Dextrosesirup entfernt. Unlösliche organische und anorganische Verunreinigungen können aus der Sirupbeschickung entfernt werden durch konventionelle Reinigungsverfahren (z. B. Filtrieren und Zentrifugieren). Unerwünschte Sirupgeschmacks- und -farbverunreinigungen, wie z. B. Hydroxymethylfurfural (HMF) können durch Behandlung mit Kohle entfernt werden (z. B. 1 bis 50, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 10 Gew.-Teile Kohle auf jeweils 500 Gew.-Teile Sirupfeststoffe). Asche- und Proteinverunreinigungen können zweckmäßig entfernt werden durch Anionen- und Kationenaustauscherharzbehandlung.
• Unter den erfindungsgemäß angewendeten Behandlungsbedingungen kann ein übermäßig hoher oder übermäßig niedriger Sirup- pH-Wert zu einer unerwünschten Farb- und/oder Geschmacksverunreinigung führen. Eine Farb- und Geschmacksverunreinigung wird im allgemeinen dadurch vermieden, daß man einen Ausgangsdextrosesirup verwendet, der einen pH-Wert zwischen 3,0 und 5,0, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 3,3 bis 4,2 hat.
• In der Stufe (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein geschmolzenes Dextrosesirupkonzentrat mit einem Feststoffgehalt zwischen 85 und 93% und einer Temperatur von mehr als 110°C hergestellt. Es ist jede Vorrichtung zum Einengen des Sirups auf diesen Feststoffgehalt und jede Temperatur anwendbar, welche seine Verarbeitbarkeit und das gewünschte Endprodukt nicht nachteilig beeinflußt. Das Verdampfen des Wassers aus dem Ausgangssirup mit turbulenten Hochgeschwindigkeits- Wärmeaustauschern, die bei kurzen Haltezeiten und hohen Wärmeübertragungsbedingungen (vorzugsweise im wesentlichen in Abwesenheit von molekularem Sauerstoff) betrieben werden, wie z. B. Wasserdampfplattenwärmeaustauscher, die mit einer Wasserdampffalle und Atmosphärensirupsammlern ausgestattet sind, ist besonders wirksam. Durch Wärmeaustauscher, die das Wasser auf wirksame Weise bei Arbeitstemperaturen zwischen etwa 113 und etwa 163°C innerhalb einer kurzen Verweilzeit (z. B. zwischen etwa 1 und etwa 3 s) entfernen können, wird der Sirupabbau (z. B. der chemische Abbau, wie z. B. die Oxydation und Karamelisierung) minimal gehalten.
• Die nachfolgenden Bearbeitungsschwierigkeiten (z. B. die Erstarrung, das Mahlen und das Trocknen bis auf weniger als 1% Feuchtigkeit) können auftreten, wenn der Trockenfeststoffgehalt des geschmolzenen Sirups auf weniger als 88 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des Sirups) fällt. Oberhalb eines Gehaltes von 93% Trockenfeststoffen treten eine vorzeitige Erstarrung, eine nachteilige Geschmacks- bzw. Geruchs- und Farbbildung, eine ungleichmäßige Trocknung, übermäßige Viskositäten und eine übermäßige Endproduktwirksamkeit auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Sirup auf einen Sirupfeststoffgehalt von mehr als 89, vorzugsweise von mehr als 91% Trockenfeststoffe eingeengt, wobei der Sirup (vor der Erstarrung) bei einer Temperatur oberhalb der Dextrosemonohydratkristallisationstemperatur gehalten wird. Wasserdampfplattenverdampfer oder Wärmetauscher, die bei einer Verdampfungstemperatur zwischen etwa 121 und etwa 138°C bei einer Verweilzeit von weniger als 10 Sekunden (vorzugsweise von weniger als 5 Sekunden) betrieben werden, sind besonders wirksam bei der Herstellung des geschmolzenen Sirupkonzentrats und in bezug auf die Erzielung eines qualitativ hochwertigen festen Dextroseprodukts.
• Das geschmolzene Sirupkonzentrat der Stufe (a) wird einer gleichzeitigen Scherung und allmählichen Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb 93°C unterworfen. (Stufe (b)). Das geschmolzene Dextrosesirupkonzentrat enthält genügend Wasser, um eine Dextrosemonohydratkristallisation herbeizuführen. Dementsprechend wird die Kühltemperatur notwendigerweise oberhalb der Dextrosemonohydratkristallisationstemperatur des Sirups gehalten. Bekanntlich hängt die Dextrosemonohydratkristallisationstemperatur von dem Dextrosefeststoffgehalt des Sirups und seiner Temperatur ab (vgl. z. B. "Critical Data Tables", 3. Auflage, 1969, publiziert von Corn Refiners Association Inc., Washington, D. C., und "National Bureau of Standards Circular" 440, 1942).
• Die Scher- und Kühlstufe erhöht die Viskosität des Sirups unter Aufrechterhaltung einer ausreichenden Fließfähigkeit, so daß er in der Begrenzungszone abgelagert und geformt werden kann. Zum gleichzeitigen Scheren und Abkühlen des geschmolzenen Sirupproduktes können mit Erfolg entweder Hochgeschwindigkeits-Mischvorrichtungen (z. B. Scher-Mischer, die bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden, Abkratzer- Oberflächenwärmeaustauscher, die bei einer Spitzengeschwindigkeit von 75 bis 172,5 m/min betrieben werden) oder Niedriggeschwindigkeits-Mischvorrichtungen, die mit Kühleinrichtungen (Flüssigkeitsextrudern) ausgestattet sind. Eine übermäßige und lange Scherung (Einwirkung von Scherkräften) des geschmolzenen Sirupkonzentrats bei erhöhten Temperaturen (z. B. mehr als 1 Stunde bei 88°C) kann die Dextrose physikalisch und chemisch abbauen.
• Dadurch werden sowohl ihre Verarbeitbarkeit als auch der Charakter des Endproduktes nachteilig beeinflußt. Um den nachteiligen Effekt des Wärmeabbaus minimal zu halten, wird die Scher- und allmähliche Abkühlungsstufe mäßig innerhalb eines Zeitraumes von weniger als etwa 5 Minuten beendet, wobei man eine fließfähige Dextrosemasse mit einer Temperatur zwischen etwa 66 und etwa 90°C erhält. Beispiele für eine gleichzeitige Scherung (unter hoher Scherwirkung) und Abkühlungstemperaturen sind etwa 66°C bei 90% (bezogen auf das Gewicht der Trockenfeststoffe), etwa 74°C bei 91% und etwa 88°C bei 92% innerhalb eines bevorzugten Zeitraumes von etwa 1 bis etwa 2 Minuten (z. B. bei Verwendung eines Abkratzer- Wärmeaustauschers). Diese Arbeitsbedingungen sind besonders wirksam bei der Herstellung einer fließfähigen Masse, die anschließend in ein qualitativ hochwertiges festes, im wesentlichen nicht-zusammenbackendes, freifließendes, wasserfreies, teilchenförmiges Dextroseendprodukt umgewandelt werden kann. Durch das gleichzeitige Scheren und allmähliche Abkühlen (d. h. in der Stufe (b)) werden die Dextrosefeststoffe vorübergehend vorkonditioniert zu einer Form, die für eine wasserfreie Dextroseverfestigung gut geeignet ist. Es scheint, als ob der Sirupfeststoffgehalt in Kombination mit seiner gleichzeitigen Scherung und Abkühlung die fließfähige Masse in eine opake Masse umwandeln würde, die winzige Feststoffe oder mikrokristalline Feststoffe enthält, die gleichmäßig innerhalb einer fließfähigen wäßrigen äußeren Phase, die aus dem gelösten Sirup und Wasser besteht, dispergiert sind.
• Die gescherte und abgekühlte Dextrosemasse aus der Stufe (b) wird dann in einer Begrenzungszone bei einer Temperatur oberhalb der Dextrosehydratkristallisationstemperatur abgelagert (Stufe (c)). Die gescherte und gekühlte Masse hat ein ausreichendes Fließvermögen, so daß sie in üblicher Weise überführt und dann in eine Form gebracht werden kann, die für die nachfolgende Bearbeitung höchst geeignet ist. Die abgeschiedene fließfähige Masse (z. B. in einer Dicke von 0,16 cm verliert in der Regel ihren fließfähigen Charakter innerhalb von etwa 2 Minuten oder weniger, vorzugsweise innerhalb von etwa ½ bis etwa 1½ Minuten. Es können konventionelle Vorrichtungen zum mechanischen Verformen der fließfähigen Masse zu der gewünschten Form, wie z. B. in Abteile unterteilte Behälter oder Tröge einer solchen Größe und Form, die ihre gleichmäßige Nivellierung ermöglichen, zum Ablagern der fließfähigen Masse auf einem Förderband in Form von kontinuierlichen Bändern, Strängen oder Filmen u. dgl. verwendet werden. Aufgrund ihrer Viskosität und Leichtigkeit, mit der die Masse der Stufe (b) kristallisiert, ist es schwierig, die abgelagerte Masse im direkten Kontakt mit mechanischen Verteilungsvorrichtungen, wie z. B. Klingen, Verteilern oder Walzen, zu formen oder zu glätten.
• Eine besonders geeignete Vorrichtung zur Formgebung und Formung der abgelagerten fließfähigen Masse ist eine pneumatische Vorrichtung, z. B. mit einem Luftmesser (vgl. z. B. "Pulp and Papier Manufacture", Band 2, Control Secondary Fibre Structural Board Coating, McGraw-Hill Book Company, 1969, Seiten 503-504). Die Formgebung der fließfähigen Masse mittels einer pneumatischen Vorrichtung ergibt verschiedene Vorteile: (a) eine gleichmäßige Ausbreitung und Nivellierung der fließfähigen Masse, (b) eine bessere Verarbeitungskontrolle in bezug auf die Einheitlichkeit, Homogenität und den Charakter des erstarrten Dextroseprodukts, (c) eine Verbesserung in bezug auf die Mahl-und Trocknungseigenschaften des erstarrten Dextroseprodukts und (d) eine Möglichkeit zur einfachen, wirksamen und schnellen Ablagerung der fließfähigen Masse in einer großtechnisch arbeitenden Anlage. Bei einem kontinuierlichen Betrieb können zum kontinuierlichen Ablagern, Aufnehmen, Transport und Verfestigen der fließfähigen Masse kontinuierliche Förderbänder in Kombination mit den pneumatischen Nivellierungsvorrichtungen zum gleichmäßigen Ausbreiten der fließfähigen Masse auf dem sich bewegenden Band in einer geeigneten erstarrungsfähigen Form verwendet werden. Ein Luftmesser, ein endloses Band, auf dem das erstarrte Dextroseprodukt nicht haftet (z. B. ein mit Polytetrafluoräthylen beschichtetes Förderband) und eine Einrichtung zum kontinuierlichen Ablagern der fließfähigen Masse auf einem sich bewegenden Band mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit ergibt eine kontinuierliche Produktion von erstarrten Dextrosefolien.
• Die Dicke der abgelagerten Masse beeinflußt ihre Verarbeitbarkeit und den Charakter des Endprodukts. Eine übermäßig dicke Masse kann zu Schwierigkeiten bei der Erzielung der geeigneten Teilchengröße und Trocknung führen. Übermäßig dicke Ablagerungen (z. B. mit einer Dicke von mehr als 1,90 cm) können auch zu Komplikationen bei der Herstellung einer homogenen und gleichmäßig erstarrten Dextrosemasse innerhalb einer vernünftigen Verweilzeit (z. B. zur Bildung von feuchten Flecken, zur Bildung eines plastischen, nicht- spröden Produkts, das beim Zerkleinern oder Mahlen Klumpen oder ein gummiartiges Material bildet anstatt gleichmäßig zu zerbrechen, zu nachfolgenden Schwierigkeiten beim Trocknen des teilchenförmigen Produktes bis auf einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt) führen. Wenn die abgelagerte Masse zu dünn ausgebreitet wird, kann die Produktionskapazität beträchtlich herabgesetzt werden. Diese Schwierigkeiten werden leicht vermieden durch gleichmäßiges Ausbreiten der fließfähigen Masse auf dem Band oder einem anderen Trägerelement in Form einer kontinuierlichen Schicht einer Dicke von etwa 0,08 bis etwa 1,27 cm, vorzugsweise von etwa 0,16 bis etwa 0,64 cm.
• Vor und während der Erstarrung innerhalb der umgrenzten Zone sollte auf eine geeignete Regulierung der Temperatur (beispielsweise der Temperatur, bei der die Masse abgelagert wird) geachtet werden. Wenn die fließfähige Masse in einer geeigneten Dicke und bei einer geeigneten Temperatur abgelagert wird, kann sie leicht erstarren, ohne daß eine Zusatz-Heizvorrichtung erforderlich ist, um ihre Temperatur zu steuern. Bei einer Dicke von etwa 0,16 bis etwa 0,64 cm kann die fließfähige Masse auf wirksame Weise auf einem offenen sich bewegenden Band erstarren gelassen werden (z. B. auf einem Band, das die umgebende Atmosphäre von 20°C durchläuft), wobei die Temperatur der abgelagerten geschmolzenen Masse ausreichend hoch ist, um sie oberhalb ihrer Dextrosekristallisationstemperatur zu halten. Eine geeignete Erstarrung der ausgebreiteten Masse innerhalb der umgrenzten Zone unter den obengenannten Bedingungen erfolgt im allgemeinen innerhalb von weniger als etwa 5 Minuten, vorzugsweise innerhalb von etwa 2 bis etwa 4 Minuten. Unter diesen Erstarrungsbedingungen bleibt der Feuchtigkeitsgehalt zwischen der abgelagerten fließfähigen Masse und dem erstarrten Produkt im wesentlichen unverändert. Es können längere Verweilzeiten innerhalb der Begrenzungszone angewendet werden, sie sind jedoch nicht erforderlich.
• Nach Beendigung der Verfestigung (Erstarrung) handelt es sich bei der erstarrten Dextrosemasse im allgemeinen um eine weiße, selbsttragende, harte, feste Dextrosemasse. Der Wassergehalt der erstarrten Masse (bezogen auf das Gewicht der Trockenfeststoffe) liegt im allgemeinen innerhalb des Bereiches von etwa 88 bis etwa 93, vorzugsweise bei etwa 91±1%. Ihr Dextrosegehalt hängt von dem Dextrosegehalt des Ausgangssirups ab und übersteigt vorzugsweise 95% ihres gesamten Trockenfeststoffgewichtes (d. h. ausschließlich ihres Wassergehaltes).
• Die erstarrte Dextrosemasse wird dann zu einer Vielzahl von Dextroseteilchen granuliert und die Teilchen werden schließlich bis auf einen Wassergehalt von weniger als 2% (bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktes) entwässert unter Bildung eines teilchenförmigen, im wesentlichen freifließenden, nicht-zusammenbackenden wasserfreien Dextroseprodukts (Stufe (d)). Anders als die konventionellen Zucker kann das in der Stufe (c) erhaltene erstarrte Dextroseprodukt nicht direkt bis auf eine einheitliche und feine Teilchengröße (beispielsweise auf einheitliche Teilchen innerhalb der Größe von 40 bis 850 µm granuliert werden. Eine gleichmäßige, feinkörnige Granulierung wird verhindert durch das Zusammenballen und Zusammenklumpen und die Neigung der Masse, ungleichmäßig zu brechen. Offensichtlich wirkt der hohe Wassergehalt der erstarrten Masse als innerer Weichmacher und inneres Schmiermittel, welches das gleichmäßige Zerbrechen der Teilchen zu einer gleichmäßigen und geringen Teilchengröße verhindert. Durch Alterung (z. B. 1 Tag oder mehr bei 55% relativer Feuchtigkeit oder weniger) und/oder Abkühlung (z. B. unterhalb 38°C) werden die Granulierungseigenschaften der Masse verbessert. Die Alterung hat eine ausgeprägtere Wirkung auf die Granulierung als die Kühlung. Die Alterung ist ein begrenzender Produktionsfaktor, wenn es erwünscht ist, das wasserfreie Dextroseprodukt kontinuierlich herzustellen.
• Die Unmöglichkeit, die erstarrte Masse zu einer gleichmäßigen und geringen Teilchengröße zu granulieren, kann auf wirksame Weise dadurch überwunden werden, daß man die erstarrte Masse zu verhältnismäßig großen, unregelmäßig geformten Stücken oder Chips zerkleinert (z. B. mit einer Größe von weniger als 1,90 cm, die Chips teilweise trocknet (beispielsweise bis auf weniger als etwa 5% Feuchtigkeit) und dann die Chips zu kleineren Teilchen granuliert, bis die gewünschte Korngröße erreicht ist. Durch Zerstoßen zerbricht die feste Masse ungleichmäßig und uneinheitlich analog zum Zerbrechen von Glas, wobei sowohl grobe als auch feine Teilchen entstehen. Die durch Zerstoßen erzeugten Feinteile (beispielsweise in der Regel weniger als 5% Feinteile) können direkt durch Trocknen (d. h. in der Stufe (d)) in das Endprodukt umgewandelt werden. Zerkleinerungseinrichtungen mit geringer Scherwirkung (z. B. Fingerzerkleinerungseinrichtungen mit geringer Drehzahl), welche die erstarrte Masse hauptsächlich (einen größeren Gewichtsanteil) zu zerstoßenen Teilchen einer Größe von etwa 0,64 bis etwa 1,27 cm zerbrechen, wobei weniger als etwa 5 Gew.-% Teilchen eine Größe von 0,83 mm oder kleiner haben, liefern auf wirksame Weise ein grobes Produkt, das teilweise getrocknet und dann zu einer feinen Teilchengröße granuliert werden kann.
• Die zerstoßenen Teilchen sollten teilweise getrocknet werden, bevor sie zu einer Vielzahl von feinen Teilchen oder kleineren Körnchen granuliert werden, um ein Zusammenballen oder Zusammenklumpen zu vermeiden. Durch das Trocknen muß der Feuchtigkeitsgehalt auf nicht weniger als 2% herabgesetzt werden, er sollte jedoch ausreichen, um die Neigung der Dextrosemasse, sich in der Mahlvorrichtung zusammenzuballen oder zusammenzuklumpen, zu überwinden. Wenn mehr als eine Granulierungsstufe (eine stufenförmige Teilchenzerkleinerung) angewendet wird, ist das Trocknen des fertigen granulierten Produktes wesentlich, um ein nichtzusammenbackendes Produkt zu erhalten.
• Sowohl das grob gemahlene als auch das fein gemahlene Dextroseprodukt werden getrocknet. Es ist deshalb vorteilhaft, sowohl die groben Teilchen als auch die feinen Teilchen gemeinsam durch den Trockner zu schicken, die getrockneten Feinteilchen auszusieben und abzutrennen und die teilweise getrockneten groben Teilchen in die Feinmahlvorrichtung zurückzuführen. In der Regel entsteht beim Feinmahlen ein Gewichtsverhältnis von Feinteilen zu groben Teilchen von 1 : 2. Dementsprechend ist eine Vielzahl von Durchgängen durch die Feinmahlvorrichtung (z. B. 2 oder mehr) und durch den Trockner normalerweise erforderlich, um praktisch die gesamte feste Dextrose in die gewünschte feinteilige Form zu überführen. Die nicht-zusammenbackenden wasserfreien Dextrosefeinteile mit einer Teilchengröße innerhalb des Bereiches zwischen etwa 50 und etwa 5000 µm (vorzugsweise zwischen etwa 100 und etwa 3000 µm) können auf wirksame Weise hergestellt werden durch stufenförmiges Zerkleinern der Teilchen zu einer geringeren Teilchengröße, bis die gewünschte Teilchengröße erreicht ist, wobei eine partielle Trocknungsstufe nach jeder Granulierung durchgeführt wird. Ein Produkt mit einer praktisch einheitlichen Teilchengrößenverteilung (z. B. unterhalb 850 µm) wird durch Sieben erhalten. Die übergroßen Teilchen werden für die weitere Zerkleinerung zurückgeführt und getrocknet. Die gewünschten getrockneten Endproduktteilchen werden vorzugsweise bis auf weniger als 1% Feuchtigkeit (beispielsweise bis auf eine Feuchtigkeit innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 1%) getrocknet.
• Die nicht getrockneten Teilchen haben im allgemeinen einen Zusammenbackwert (Verdichtungsverhältnis) von mehr als 7, während die getrockneten Teilchen einen Wert haben, der in der Regel weniger als 5,0, vorzugsweise weniger als 2,0, beträgt. Ein Produkt mit einem hohen Zusammenbackwert (Verdichtungsverhältnis) ist im allgemeinen ungeeignet, weil sich die Teilchen zusammenlagern und Klumpen bilden, wenn sie unter Druck gelagert werden, wie dies normalerweise im Lagerhaus und bei ihrem technischen Versand vorkommt.
• Die Tablettierungseigenschaften des getrockneten, wasserfreien Dextroseproduktes unterscheiden sich sowohl von denjenigen des teilweise getrockneten Produktes (z. B. mit etwa 5% Feuchtigkeit) als auch von denjenigen des kristallinen Dextrosemonohydrats mit einer äquivalenten Teilchengröße. So haben beispielsweise Tabletten, die aus dem getrockneten wasserfreien Dextroseprodukt (mit einer Größe von beispielsweise 150 bis 1500 µm) hergestellt worden sind, eine Tablettenhärte von weniger als 15 (die beispielsweise in der Regel zwischen etwa 8 und etwa 12 kg liegt). Im Vergleich zu den getrockneten wasserfreien Dextroseteilchen ist die Härte des teilweise getrockneten Produktes (z. B. mit 4 bis 5% Feuchtigkeit) mit einer äquivalenten Teilchengröße in der Regel mehr als etwa zweimal härter (z. B. mehr als 20 kg) als dienenigen, die bis auf weniger als 1% Feuchtigkeit getrocknet worden sind. Die getrockneten wasserfreien Tabletten können normalerweise im Mund zerkaut werden, während die teilweise getrockneten tablettierten Produkte zu hart zum Zerkauen sind. Die tablettierten, getrockneten wasserfreien Dextroseteilchen sind jedoch im allgemeinen mindestens 2- bis etwa 3mal härter als diejenigen, die aus kristallinem Dextrosemonohydrat mit einer äquivalenten Teilchengröße hergestellt worden sind.
• Bei einer relativen Feuchtigkeit von 55% oder weniger (z. B. bei 24°C) sind die getrockneten wasserfreien Dextroseprodukte nicht-hygroskopisch. Die getrockneten wasserfreien Dextroseprodukte (z. B. mit einer Teilchengröße von 150 bis 1500 µm), die in der Stufe (d) erhalten wurden, lösen sich viel leichter in Wasser als Dextroseteilchen aus kristallinem Dextrosemonohydrat oder aus dem teilweise getrockneten Produkt mit einer äquivalenten Teilchengröße. Im Vergleich zu den kristallinen Dextrosemonohydratteilchen mit einer äquivalenten Teilchengröße benötigt das erfindungsgemäße getrocknete wasserfreie Dextroseprodukt in der Regel nur 50% oder weniger der Zeit zum Auflösen (z. B. < 5 Minuten gegenüber > 8 Minuten). Wie in dem weiter unten folgenden Beispiel näher erläutert, weist das getrocknete Produkt (d. h. das Produkt der Stufe (d)) in der Regel Lösungsgeschwindigkeiten auf, die um etwa das 3- bis etwa 5fache größer sind als diejenigen von handelsüblichen kristallinen Dextrosemonohydraten und die etwa um das 2- bis 3fache höher sind als diejenigen der teilweise getrockneten wasserfreien Dextroseteilchen.
• Die getrockneten Produkte enthalten in der Regel zwischen etwa 15 und etwa 60% &beta;-Dextrose und zwischen etwa 40 und etwa 85% &alpha;-Dextrose, wobei die meisten Produkte ein Gewichtsverhältnis von &beta;-Dextrose zu &alpha;-Dextrose innerhalb des Bereiches von 1 : 2 bis 1 : 1 haben. Die &beta;-Dextrose trägt zweifellos zu den hohen Auflösungsgeschwindigkeiten der wasserfreien Dextrose bei, die ein wichtiger Brauchbarkeitsfaktor sein können.
• Im allgemeinen enthalten die freifließenden, nicht-zusammenbackenden Produkte kristalline wasserfreie Dextrose als hauptsächlichen trockenen Feststoff und eine geringere Menge amorphe Dextrose. Der Gehalt des Produktes an kristalliner Dextrose liegt in der Regel zwischen etwa 60 und etwa 90%, wobei eine Kristallinität von 70 bis 80% besonders bevorzugt ist. Die festen Dextroseprodukte sind süß ohne einen Karamelgeschmack und ohne einen anderen Beigeschmack.
• Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.
Beispiel
• Maissirup, der 64,8% Trockensubstanz und 97,1% Dextrose (bezogen auf die Trockensubstanz) enthielt, wurde in einem Plattenverdampfer, der bei einer Austragstemperatur von 132 bis 135°C arbeitete, bis auf einen Gehalt von 92 bis 92,5% Trockensubstanz eingeengt. Das verdampfte Wasser wurde aus dem eingeengten Sirup in einem Abscheider bei Atmosphärendruck abgetrennt. Mit einer Getriebepumpe wurde der heiße konzentrierte Sirup sofort und kontinuierlich durch einen Abkratzer-Wärmeaustauscher gepumpt. Der Abkratzer-Wärmeaustauscher mit einem Durchmesser von 7,62 cm wurde bei 450 UpM mit einer Austragstemperatur von 79 bis 85°C betrieben, die durch Einregulieren der Kühlwasserdurchlaufgeschwindigkeit durch den Abkratzer-Wärmeaustauschermantel erzielt wurde. Bei einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 24,9 bis 27,2 kg pro Stunde (bezogen auf die Trockensubstanz) betrug die Verweildauer in dem Wärmeaustauscher etwa 1,9 Minuten.
• Die den Abkratzer-Wärmeaustauscher verlassende opake, teilweise kristallisierte Flüssigkeit wurde auf ein mit Polytetrafluoräthylen beschichtetes endloses Förderband ausgetragen. Mit einem Luftmesser wurde die fließfähige Masse bis auf eine Breite von etwa 20,3 cm und eine Dicke von etwa 0,16 cm ausgestrichen. Nach etwa 2½ Minuten auf dem Band wurde das Material in Form von harten und spröden Platten von dem Band heruntergenommen. In einer Finger-Zerkleinerungsvorrichtung, die mit 120 UpM betrieben wurde, wurden am Ende des Bandes die Platten zu Bruchstücken einer Größe von etwa 0,64 bis etwa 1,27 cm zerbrochen.
• Die groben Bruchstücke wurden in einen Rotations-Heißlufttrockner eingeführt, der mit einer Lufteinlaßtemperatur von 88 bis 90°C betrieben wurde und eine solche Größe hatte, daß die Verweilzeit 4 Stunden betrug. Die groben, teilweise getrockneten Bruchstücke, die den Trockner verließen, wurden zum feinen Vermahlen in eine Hammermühle befördert und dann zusammen mit frischer Beschickung (groben Bruchstücken) in den Einlaß des Trockners eingeführt. Das den Trockner verlassende Material stellt ein Gemisch aus teilweise getrocknetem grobem Material und trockenem, fein gemahlenem Material dar. Das trockene fein gemahlene Material wurde als Produkt entfernt durch Sieben durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,83 mm. Der Rückstand wurde in die Mahlvorrichtung und in den Trockner zurückgeführt, um die Teilchenzerkleinerung und Trocknung zu vervollständigen. Das Verhältnis von zurückgeführtem Material zu frischer Beschickung oder getrocknetem Produkt betrug etwa 3 : 1.
• Eine zusammengesetzte Probe aus 590 kg Produkt hatte die folgenden Eigenschaften: 99,2% Trockensubstanz, 79% Kristallinität, 56% &alpha;-Dextrose, 44% &beta;-Dextrose, Zusammenbackbewertung 1,2, 8 ppm Fremdmaterial und einen guten Geschmack (keinen Karamel- oder Beigeschmack). Die getrocknete Teilchengrößenverteilung (bezogen auf das Gewicht) betrug etwa 10% weniger als 88 µm, 10% zwischen 88 und 140 µm, 14% zwischen 150 und 250 µm, 26% zwischen 250 und 420 µm und 40% mehr als 420 µm.
• Zu Vergleichszwecken wurden teilweise getrocknete wasserfreie Dextroseteilchen mit einer äquivalenten Teilchengrößenverteilung hergestellt durch Sieben des grob gemahlenen Produktes vor der vollständigen Trocknung. Zu Vergleichstestzwecken wurden handelsübliche Sorten von kristallinem Dextrosemonohydrat, hergestellt nach der US-PS 30 39 935, verwendet.
• Die vergleichenden Unterschiede zwischen den Zusammenbackeigenschaften der nicht-getrockneten (hergestellt durch 24 stündige Alterung der erstarrten Dextrosemasse bei 23°C und anschließendes feines Mahlen ohne weitere Trocknung) und der getrockneten wasserfreien Dextrose-Testproben wurden bestimmt unter Verwendung einer Test-Vorrichtung, in der eine zylindrische Form (Innendurchmesser 2,86 cm und Höhe 7,62 cm) und eine passende Prägeform verwendet wurden.
• 21-g-Testzylinder der oben angegebenen Proben wurden hergestellt durch portionsweise Zugabe und Pressen von drei 7-g-Anteilen jeder Testprobe, um sie unter den folgenden Preßbedingungen zu formen: (a) zu Beginn wurden 7 g gepreßt bei einem Druck von 2,32 bar für 5 Sekunden, (b) es wurde ein weiterer 7-g-Anteil plus die anfänglich gepreßte 7-g-Probe bei 2,32 bar 5 Sekunden lang gepreßt und (c) der letzte 7-g-Anteil plus der vorher gepreßte Anteil (b) wurden bei 7,03 bar 5 Minuten lang gepreßt. Die gepreßten zylindrischen 21-g-Proben wurden dann in eine aufrechte Position gebracht (d. h. flach hingelegt). Die zum Zerbrechen jedes gepreßten Testprobenzylinders erforderliche Kraft wurde mit der Testvorrichtung bei einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 0,127 cm/min und bei voller Skaleneinstellung (d. h. 27,2 kg) bestimmt. Die Zusammenbackwerte (Verdichtungswerte) wurden wie folgt errechnet:
  @W:Zusammenbackwerte¤(Verdichtungswert)¤=¤27,2¤kg¤ó¤%¤Skalaablesung¤bei¤Bruch:¸¸100¸¸&udf54;&udf53;zl10&udf54;
• Der Zusammenbackwert (Verdichtungswert) für die ungetrockneten Teilchen lag innerhalb des Bereichs von etwa 7 bis etwa 30 im Gegensatz zu einem Wert von 0 bis 1,5 für die getrockneten Teilchen.
• Getrocknete wasserfreie Dextroseteilchen, teilweise getrocknete wasserfreie Dextroseteilchen und kristalline Dextroseproben wurden mit einer Presse mit vier Stationen unter Verwendung von Napf-Prägestempeln mit einem Durchmesser von 0,95 cm und Formen bei einem maximalen Preßdruck von 527 bar tablettiert. Mit einer Tablettenhärte- Testvorrichtung wurde die Tablettenhärte bestimmt. Die Härte wurde aus der maximalen Ablesung an dem Meßgerät unter Anwendung der folgenden Gleichung errechnet:
  Maximale Meßgerät-Ablesung × 0,78 = Härte in kg Kraft.
  
• Die Lösungsgeschwindigkeiten (bis zur vollständigen Auflösung) wurden mit Testproben bestimmt, die aus 150 g Wasser und 50 g einer Dextroseprobe bestanden, die mit einem Magnetrührer bei 19°C gerührt wurden.
• Die Vergleichsdaten für die oben angegebenen Tests sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Tabelle &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz30&udf54; &udf53;vu10&udf54;

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines festen, im wesentlichen freifließenden und nicht-zusammenbackenden wasserfreien Dextrosekonversionssirupprodukts aus einem Dextrosekonversionssirup mit einem Dextrosegehalt von mindestens 93% (bezogen auf das Gewicht der Trockensubstanz), wobei man aus einem Dextrosekonversionssirup ein geschmolzenes Dextrosekonversionssirupkonzentrat mit einer Temperatur von mehr als 110°C herstellt, dieses einer Scherung unterwirft, die fließfähige Masse in die gewünschte Form bringt, erstarren läßt und granuliert, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das geschmolzene Dextrosekonversionssirupkonzentrat einen Trockenfeststoffgehalt zwischen 85 und 93 Gew.-% aufweist,

b) das Scheren unter gleichzeitiger Abkühlung des Konzentrats auf eine Temperatur unterhalb 93°C stattfindet,

c) die Masse beim Verformen eine Temperatur oberhalb der Dextrosehydratkristallisationstemperatur aufweist und

d) die granulierte Masse schließlich auf einen Wassergehalt unter 2 Gew.-% getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherung bis zu 5 Minuten lang durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dextrosekonversionssirup einen Dextrosegehalt von mindestens 95 Gew.-% aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Dextrosekonversionssirupkonzentrat einen Trockenfeststoffgehalt zwischen 90 und 92 Gew.-% aufweist und daß es gleichzeitig unter Abkühlung auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 66 bis 88°C geschert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichzeitig gescherte und gekühlte fließfähige Dextrosekonversionssirupkonzentrat in einer umgrenzten Zone bis auf eine Dicke innerhalb des Bereiches von 0,08 bis 1,27 cm abgeschieden wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erstarrte Dextrosekonversionssirupmasse granuliert wird, indem man zuerst die erstarrte Masse zu groben, unregelmäßig geformten Stücken zerkleinert, den Wassergehalt der zerkleinerten Stücke so weit verringert, daß die Stücke bis auf eine geringere Teilchengröße gemahlen werden können, und die zerkleinerten Stücke granuliert bis zur Erzielung einer Teilchengröße innerhalb des Bereiches von 50 bis 5000 µm.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch alle granulierten Dextroseteilchen eine Teilchengröße von weniger als 1700 µm haben.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die granulierten Dextrosekonversionssirup- Teilchen bis auf einen Wassergehalt von unter 1% entwässert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Dextrosekonversionssirupmasse in einer Vielzahl von Granulierstreifen stufenweise zerkleinert wird zu wasserfreien Dextrosekonversionssirupteilchen mit einer geringeren Teilchengröße.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sirupkonzentrat zwischen 88 und 93 Gew.-% Trockenfeststoffe enthält und daß die gescherte und gekühlte Masse innerhalb der umgrenzten Zone bis zu einer Dicke von 0,16 bis 0,64 cm kontinuierlich erstarren gelassen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dextrosegehalt des Sirupkonzentrats mindestens 95 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Trockensubstanz) beträgt und daß das gleichzeitig gescherte und gekühlte Konzentrat bei einer Temperatur von mehr als 66°C mindestens 90% Trockenfeststoffe enthält und daß die granulierten Dextroseteilchen bis auf einen Wassergehalt von unter 1 Gew.-% getrocknet werden.