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Verfahren zur Herstellung einer bei normaler Temperatur praktisch
stabilen, stark gashaltigen Zuckermasse, insbesondere für Lebensmittelzwecke Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einschließen eines Gases in einer Zuckermasse.
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Die am meisten übliche Technik der Gaslagerung besteht in der Verwendung
von Behältern, in denen die Gase unter Druck gehalten werden. Der Fachwelt ist bekannt,
daß diese Technik, wenn sie leistungsfähig sein soll, hohe Drücke und entsprechende
starke Behälter erfordert. So bestehen z. B. typischerweise die Gasbehälter aus
Stahl und stehen unter einem Innendruck von 49,2 bis 140,6 kglcm2. Andererseits
können Gase unter Verflüssigung oder Verfestigung gelagert werden. Diese Verfahrensweisen
sind aber nicht zufriedenstellend, da sie tiefe Temperaturen und gleichzeitig hohe
Drücke verlangen.
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Die Erfindung bezweckt in erster Linie ein Verfahren zum Einschließen
von Gas in eine Zuckermasse. Weitere Erfindungsziele sind für den Fachmann aus der
nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
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Es ist zwar bereits ein Verfahren zum Einpressen von Luft in eine
geschmolzene Masse von Rohrzucker und Glukose beschrieben worden, wodurch die Bonbons
eine zellenartige Struktur bekommen und gleichzeitig einen doppelt so großen Umfang
annehmen, doch wird hierdurch kein Stoff erzeugt, der merkliche Gasmengen enthält.
Falls in den nach dem bekannten Verfahren hergestellten Bonbons überhaupt Gas eingeschlossen
ist, steht dieses jedenfalls unter Atmosphärendruck. Auch ist es bereits bekannt,
bei der Herstellung von Bonbons dafür Sorge zu tragen, daß die normalerweise anwesende
Luft durch ein steriles oder inertes Gas ersetzt wird.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer bei normaler Temperatur praktisch stabilen, stark gashaltigen Zuckermasse,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß in einen geschmolzenen, nahezu wasserfreien
Zucker unter einem Druck von 3,5 bis 70,3 kglcm2 Gas eingepreßt und die gasgefüllte
Schmelze bei Überdruck unter ihren Schmelzpunkt abgekühlt wird.
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Zu den für die Erfindungsdurchführung brauchbaren Zuckern gehören
solche, die unter den Arbeitsbedingungen bei einer mindestens etwas über Raumtemperatur
liegenden Temperatur schmelzen und daher leicht durch Schmelzen oder Verflüssigen
in eine Flüssigkeit verwandelt werden, die leicht durch Wiedereinstellung und Aufrechterhaltung
der Raumtemperatur in eine Festsubstanz zurückverwandelt werden kann.
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Wie dem Fachmann klar ist, beziehen sich die Ausdrücke »Schmelzen«
und »Verflüssigen« nicht auf genau definierte Schmelz- oder Verflüssigungspunkte
des Materials, sondern umfassen einen ganzen Bereich oder sogar eine Situation,
bei der die Materialien überhaupt keinen Schmelzpunkt in streng physikalisch-chemischem
Sinne haben. Die Ausdrücke umfassen also den Übertrag vom festen in den flüssigen
Zustand und auch die Bildung einer lösungsflüssigen Phase infolge Auflösung der
Festsubstanz in etwa vorhandenem Wasser.
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Zu den bevorzugten schmelzbaren Zuckern gehören solche, die beim Abkühlen
aus der flüssigen Phase durch Unterkühlung in die feste Phase übergehen. Ohne damit
eine Beschränkung zu verursachen, scheinen einige der bevorzugten Zucker in fester
Form als unterkühlte Flüssigkeiten ohne scharfen Schmelzpunkt zu existieren.
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Ersichtlich besitzen die eventuell benutzten Zukker einen über ihrer
Zersetzungstemperatur liegenden Schmelz- oder Verflüssigungspunkt und erleiden bei
der Schmelz- oder Verflüssigungstemperatur keine das Schmelzen, Verflüssigen oder
Verfestigen beim Abkühlen störende Zersetzung.
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Obwohl aus diesem Hinweis ersichtlich ist, daß die erfindungsgemäß
verwendbaren schmelzbaren
Zucker innerhalb weiter Grenzen liegende
Schmelz-oder Verflüssigungspunkte besitzen können, verdienen jedoch diejenigen Stoffe
den Vorzug, deren Schmelzpunktzwischen 25 und l,50°oder 200°°C liegt.
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Zu den erfindungsgemäß verwendbaren Zuckerarten gehören außer den
eigentlichen Zuckern auch die Zuckeralkohole und Zuckersäuren. Zu den typischen
schmelzbaren Monosaccharid-Zuckem gehören Glukose, Fructose; Arabiüose usw. Als
typische schmelzbare Disaccharid-Zucker seien Rohrzucker, Laktose Maltose, Fruktosan
usw. genannt. Typische schmelzbare Polysaccharid-Zucker umfassen Gentiobiöse, Cellöbiose,
°Panose, Maltotriose, Maltotetrose usw. Zu den- -typischen Beispielen für Zuckeralkohole
gehören Sorbitol und Manitol und für Zuckersäuren Glukonsäure und-Saccharinsäure.
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Die erfindungsgemäß verwendeten schmelzbaren Zucker' befinden sich
vorzugsweise in fast wasserfreiem Zustand. Wenn auch beispielsweise wasserfreier
Rohrzucker mit einem Schmelzpunkt von 186° C verwendbar ist, können erfahrungsgemäß
die gewünschten Resultate auch bei Anwesenheit einiger Prozente Wasser erzielt werden.
Bei 1% Wassergehalt liegt der tatsächliche Schmelz- oder Verflüssigungspunkt bei
etwa 127° C und bei 2% Wassergehalt bei etwa 118° C. Demgemäß kann Wasser in einer
Menge von etwa 1 bis 5 % zugegen sein, und schmelzbare Zucker mit solchem Wassergehalt
gelten als praktisch wasserfrei.
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Wenn auch einzelne Zucker, wie z. B. Rohrzucker, allein verwendet
werden können, besteht eine Erfindungsbesonderheit darin, daß eine Zuckerkombination
aus z. B. Rohrzucker und Laktose bevorzugte Resultate ergibt. Eine Mischung aus
301/o Laktose und 70% Rohrzucker gibt ein ausgezeichnetes, karbonisiertes, hartes
Erzeugnis., das sich besonders durch niedrige Hygroskopizität und geringe Klebrigkeit
bei - der - Lagerung - auszeichnet.- -Auch eine Mischung aus Rohrzucker und Kornsirup,
der bekanntlich Glukose, Maltose und Dextrin enthält, ist zufriedenstellend.
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Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß mehr Gas- vbn der
Zuckermasse festgehalten wird, wenn sie aus einer schmelzbaren Mischung aus Zucker
und Dextrin, Stärke, Gelatine oder einem Pflanzengummi, wie z. B. Agar-Agar, Carraghenin,
Alginaten und Pektin; besteht. Beispielsweise können Rohrzucker und Dextrin gemeinsam
verwendet werden. In allen Fällen ist die gewünschte Mischung -in vorstehend definiertem
Sinn schmelzbar.
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Die durch- Druckbegäsung eines schmelzbaren Zuckers gewonnene gashaltige
Zuckermasse besitzt ein klares, transparentes Aussehen und einen Gasgehalt von beispielsweise`
0,5 bis 4;5 bis 5,0 cm3/g C02, löst sich schnell in Wasser auf und ist schwerer
als Wässer. Die aus- ihm entweichenden Gasblasen haben eine -ziemliche Größe. -Wenn
andererseits die gashaltige Zuckermasse durch Druckbegasung einer Mischung aus einem
schmelzbaren Zucker und den übrigen, früher angegebenen Stoffen gewonnen wird, besitzt
sie ein opakes oder durchscheinendes Aussehen und einen Gasgehalt von beispielsweise
5 bis 15 cm3lg C02,' löst sich langsam in 'Wasser auf und ist leichter- als Wasser.
Die aus ihr entweichenden Gasblasen sind anfangs groß; späterhin aber wesentlich
kleiner. Bei diesem Produkt scheint also das Gas fester in molekularer Einkapselung
gebunden zu sein. Dem schmelzbaren Zucker können insbesondere bei zum Verzehr bestimmten
Endprodukten weiterhin folgende Stoffe zugesetzt werden: eßbare Säuren, wie z. B.
Zitronensäure, Weinsäure, Adipinsäure, Milchsäure, Fumarsäure usw., und zwar in
so geringer Menge, daß Inversion vermieden oder so klein wie möglich gehalten wird,
Puffersalze, wie z. B. Zitrate, Tartrate usw., Aromastoffe, wie z. B. Kirsch, Limone,
Cola, Wurzelextrakt (root beor) usw., oder beispielsweise rote, braune, gelbe usw.
Farbstoffe.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die gashaltige
Zuckermasse entweder in fortlaufendem Prozeß oder chargenweise hergestellt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, den schmelzbaren Zucker und die Zusätze,
wie z. B. gewünschte Säuren, Puffersalze, Aromastoffe, Farbstoffe usw., in eine
Apparatur einzubringen, die die verschiedenen, im Laufe des Prozesses auftretenden
Temperaturen und Drücke auszuhalten vermag. Dann wird die Temperatur des schmelzbaren
Zuckers so weit erhöht, daß er schmilzt.
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Das gewünschte Gas, das aus Stickstoff oder Luft, aber auch aus anderen
Gasen, wie Äthylenoxyd, oder inerten Gasen, wie z. B. Helium, bestehen kann, kann
dem System zugeführt werden. Vorzugsweise wird aber Kohlendioxyd verwendet, das
in fester oder flüssiger Form oder vorzugsweise als Gas zugesetzt wird.
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Die Einverleibung des Gases in den schmelzbaren Zucker unter schmelzerzeugenden
Bedingungen kann in verschiedener Weise erfolgen. Hierzu gehören Strangverpressung
mit anschließender Härtung und Druckentlastung, Preßverformung und sonstige Agglomerierungsverfahren,
bei denen das Schmelzen durch Druck bewirkt wird. Vorzugsweise erfolgt die Begasung
durch Einmischen des -Gases in eine umgerührte Zuckerschmelze.
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Bei chargenweiser Verfahrensdurchführung und Zugabe gasförmigen Kohlendioxyds
wird der auf über seinen Schmelzpunkt erhitzte schmelzbare Zucker umgerührt und
das Kohlendioxydgas unter dem gewünschten Druck in das Reaktionsgefäß eingeleitet.
Der Gasdruck wird zweckmäßigerweise zwischen wenigstens 3;5 und höchstens 70,3 kg/cm2
und vorzugsweise zwischen 28,1 und 56,2 kg/cm2 gehalten; er variiert etwas je nach
den herrschenden Betriebsbedingungen.
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Je nach Eigenart des Systems, in dem die Reaktion vor sich-geht, sind
die Kontaktzeit zwischen der Flüssigkeit und dem Gas und die übrigen angegebenen
Bedingungen etwas variabel. Insbesondere wird jedoch die Reaktionszeit so geregelt,
daß der gewünschte, zwischen z. B. 0,5 und 2,5 und etwa 15 cm3/g Zuckermasse liegende
Gasgehalt erzielt wird. So kann die Reaktionszeit beispielsweise zwischen 2 und
6 Minuten liegen und etwa 3,5 Minuten betragen. Bei Reaktionsende wird die Reaktionsmischung
unter Druck auf eine Temperatur unter der Schmelztemperatur der Mischung abgekühlt.
Dies geschieht vorzugsweise so schnell, daß das Auskristallisieren des Zuckers möglichst
klein gehalten wird. Erfahrungsgemäß wird durch rasches Abkühlen die Zerbrechbarkeit
erhöht, die Inversion zurückgedrängt und die hygroskopische Tendenz des Endprodukts
vermindert.
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Das erfindungsgemäße Produkt kann bei niedriger relativer Feuchtigkeit
über lange Zeit, beispielsweise 1 Jahr lang, bei Temperaturen bis zu beispielsweise
37,8° C aufbewahrt werden. Trotz des hohen Gasgehalts im Innern des Produkts und
der Tatsache,
daß Einzelstücke beim Explodieren infolge Stoßes ein
lautes Geräusch erzeugen, kann das Material ohne Explosionsgefahr gelagert werden.
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Das erfindungsgemäße Produkt ist vielseitig verwendbar. Es kann beispielsweise
für Gaslagerungszwecke verwendet werden, wenn Kohlendioxyd über längere Zeit unter
atmosphärischem Druck und bei Raumtemperatur aufbewahrt werden soll. Es ist fernerhin
als Karbonisierungsmittel für Getränke, als Treibmittel beim Backen usw. brauchbar.
Weitere Verwendungszwecke sind für den Fachmann ersichtlich.
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Ein Erfindungsmerkmal besteht darin, daß der gashaltige Zucker als
»karbonisierte Bonbons« verwendbar ist. In seinem Aussehen ähnelt er einem typischen
Hartzuckerkandis, zerfällt aber beim Einbringen in den Mund mit einem leichten Pufflaut
und gibt beim Inkontaktbringen mit einer Flüssigkeit und unter Druck beim Auflösen
Gas frei. Diese Bonbons erzeugen also im Mund ein Gefühl, das von dem für andere
Produkte charakteristischen Gefühl völlig verschieden ist. Beispiel 1 70 Gewichtsteile
Rohrzucker wurden mit 30 Gewichtsteilen 42-DE-Komsirup (auf Trockengewicht berechnet)
gemischt. Diese Mischung wurde bei 160° C bis auf 2% Feuchtigkeit eingekocht, danach
in ein dickwandiges, mit Rührwerk versehenes Druckgefäß eingegeben und hierin bei
über 100° C in geschmolzenem Zustand gehalten. In die Mischung wurde unter Umrühren
6 Minuten lang Kohlendioxyd unter 42,2 kg/cm2 Druck eingeleitet.
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Danach wurde das Druckgefäß schnell auf 25° C abgekühlt und geöffnet.
Der Gefäßinhalt war hart und brüchig; er enthielt im Gramm 4,5 cm3 Kohlendioxyd.
Beispiel 2 210 Gewichtsteile Rohrzucker, 90 Gewichtsteile Laktose und 60 Gewichtsteile
Wasser wurden in einen Druckreaktor eingegeben und hierin unter Umrühren auf 160°
C eingekocht. Die flüssige Mischung enthielt etwa 1 bis 2 % oder noch weniger Feuchtigkeit
und wurde in ein dickwandiges, mit Rührwerk versehenes Druckgefäß eingebracht. In
die Mischung wurde unter Umrühren 6 Minuten lang Kohlendioxyd unter 42,2 kg/cm-
Druck eingeleitet.
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Das Druckgefäß wurde anschließend schnell auf Raumtemperatur abgekühlt,
der Druck abgelassen und die Zuckermasse herausgeholt. Das Produkt enthielt im Gramm
4,5 cm3 Kohlendioxyd und war weniger hygroskopisch als das Produkt gemäß Beispiel
1. Beispiel 3 300 Gewichtsteile kristallisiertes Sorbit wurden auf l10° C erhitzt,
wo sie schmolzen. Der nicht mehr als 1 bis 21/o Feuchtigkeit enthaltende geschmolzene
Stoff wurde in ein dickwandiges, mit Rührwerk versehenes Druckgefäß eingebracht
und unter Umrühren 6 Minuten lang mit Kohlendioxyd unter einem Druck von 42,2 kg/cm'
begast. Das Druckgefäß wurde schnell auf 25° C abgekühlt und dann geöffnet. Das
in ihm enthaltene karbonisierte Produkt erwies sich als glasig, hart und brüchig
und enthielt im Gramm 4 em3 Kohlendioxyd.
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Das Produkt war schwerer als Wasser und löste sich unter Puffen ziemlich
schnell in Wasser auf. Die beim Auflösen in Wasser frei werdenden Gasblasen besaßen
eine ziemliche Größe. Beispiel 4 300 Gewichtsteile Glukose wurden mit 60 Gewichtsteilen
Wasser vermischt. Die Mischung wurde auf 150°C erhitzt, wo sie schmolz. Die nur
2% Feuchtigkeit enthaltende Schmelze wurde in ein dickwandiges, mit Rührwerk versehenes
Druckgefäß eingebracht und unter Umrühren 6 Minuten lang mit Kohlendioxyd unter
einem Druck von 42,2 kg/em2 begast.
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Das Druckgefäß wurde schnell auf 25° C abgekühlt und dann geöffnet.
Das in ihm enthaltene karbonisierte Produkt war hart und brüchig und enthielt im
Gramm 4 em3 Kohlendioxyd.
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Das Produkt war schwerer als Wasser und löste sich unter Puffen in
Wasser ziemlich schnell auf. Die beim Auflösen in Wasser frei werdenden Gasblasen
waren ziemlich groß. Beispiel 5 69 Gewichtsteile Rohrzucker wurden mit 30 Gewichtsteilen
42-DE-Kornsirup, 41 Gewichtsteilen Agar-Agar und 40 Gewichtsteilen Wasser vermischt.
Die Mischung wurde auf 160° C erhitzt, wo sie schmolz. Die nur 2 bis 3 % Feuchtigkeit
enthaltende Schmelze wurde in ein dickwandiges, mit Rührwerk versehenes Druckgefäß
eingebracht und unter Umrühren 6 Minuten lang mit Kohlendioxyd unter einem Druck
von 42,2 kglcm2 begast.
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Das Gefäß wurde schnell auf 25° C abgekühlt und dann geöffnet. Das
in ihm enthaltene karbonisierte Produkt war hart und brüchig und enthielt im Gramm
12 cm3 Kohlendioxyd.
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Das Produkt war leichter als Wasser und löste sich unter Puffen in
Wasser ziemlich langsam auf. Die beim Auflösen in Wasser frei werdenden Gasblasen
waren anfangs groß, später aber kleiner. Beispiel 6 70 Gewichtsteile Rohrzucker
wurden mit 30 Gewichtsteilen 42-DE-Kornsirup und 12 Gewichtsteilen Wasser vermischt.
Die Mischung wurde auf 160° C erhitzt, wo sie schmolz. Die 2 bis 3 % Feuchtigkeit
enthaltende Schmelze wurde in ein dickwandiges, mit Rührwerk versehenes Druckgefäß
eingegeben und unter Umrühren 6 Minuten lang mit Kohlendioxyd unter einem Druck
von 28.1. kg/cm2 begast.
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Das Druckgefäß wurde schnell auf 25° C abgekühlt und dann geöffnet.
Das in ihm enthaltene karbonisierte Produkt war hart und brüchig und enthielt im
Gramm 2,8 cm3 Kohlendioxyd.
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Das Produkt war schwerer als Wasser und löste sich unter Puffen ziemlich
schnell in Wasser auf. Die beim Auflösen in Wasser frei werdenden Gasblasen besaßen
eine ziemliche Größe. Beispiel 7 Eine Mischung aus 210 Gewichtsteilen Rohrzucker,
90 Gewichtsteilen 42-DE-Kornsirup, 40 Gewichtsteilen Wasser, 0,2 Gewichtsteilen
Kirscharoma und 0,1 Gewichtssteil Erdbeerfarbe wurde auf 160° C erhitzt, wo sie
schmolz. Die 2 bis 31/o Feuchtigkeit enthaltende Schmelze wurde in ein dickwandiges,
mit Rührwerk versehenes Druckgefäß eingegeben und unter Umrühren 6 Minuten lang
mit Kohlendioxyd unter einem Druck von 28,1 kg/cm2 begast.
Das Druckgefäß
wurde schnell auf 25° C abgekühlt und dann geöffnet. Das in ihm enthaltene karbonisierte
Produkt war hart und brüchig und enthielt im Gramm 2,8 cm3 Kohlendioxyd.
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Das Produkt war schwerer als Wasser und löste sich unter Puffen ziemlich
schnell in Wasser auf. Die beim Auflösen in Wasser frei werdenden Gasblasen besaßen
eine ziemliche Größe.
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Wenn ein solcher Bonbon in den Mund gesteckt wurde, entstand bei der
Gasfreigabe ein ganz ungewöhnliches Mundgefühl, nämlich ein Kitzelgefühl, und der
Gesamteindruck war völlig anders als bei jedem anderen Bonbon oder Konfekt. Beim
Auflösen des Bonbons entstand ein leichter Pufflaut.
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Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren
im Rahmen der vorliegenden Erfindung verschiedenartig abgewandelt werden kann.