DE2461543A1 - Verfahren zur entkristallisierung von zuckermaterial - Google Patents

Verfahren zur entkristallisierung von zuckermaterial

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DE2461543A1 DE19742461543 DE2461543A DE2461543A1 DE 2461543 A1 DE2461543 A1 DE 2461543A1 DE 19742461543 DE19742461543 DE 19742461543 DE 2461543 A DE2461543 A DE 2461543A DE 2461543 A1 DE2461543 A1 DE 2461543A1
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Description

Verfahren zur Entkristallisierung von Zuckermaterial
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entkristallisierung von Zuckermaterialien für die Herstellung von Confiserie- bzw. Zuckerwaren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Confiserieprodukte bzw. Zuckerwaren werden normalerweise ausgehend von Zucker, G]ucose und "Wasser hergestellt. Das Wasser dient dabei lediglich zur Auflösung des industriell in kristallinem Zustand erhaltenen Zuckers, um dessen Entkristallisierung zu bewirken. Im allgemeinen wird dabei zunächst auf der Basis von Glucose und Wasser ein Sirup in einem Rezipienten hergestellt, der zur Erleichterung der Auflösung des Zuckers erwärmt ist; der Sirup wird anschließend zur Verdampfung überflüssigen Wassers gekocht. Bei den alteingeführten verfahren geschieht die Herstellung diskontinuierlich in verschiedenen Rezipienten und unter Vakuum. Es sind indessen auch kontinuierliche Verfahren angegeben worden, bei denen der Koch- bzw. Verdampfungsvorgang im Dünnschichtverfahren vorgenommen wird,
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wobei die Siedetemperatur sehr rasch erreicht und daher auch höher als bei den früheren Verfahren gelegt werden kann. Dabei wird beispielsweise eine sich im Inneren eines Hohlzylinders drehende Schraube bzw. Schnecke verwendet, wobei zwischen dem äußeren Teil der Schraube und dem Zylinder Spiel besteht, das die Erzeugung der erwünschten Dünnschicht erlaubt.
Bei allen bisher angegebenen Verfahren ist man allerdings gezwungen, den kristallisierten Zucker zunächst in Wasser zu lösen und das Wasser anschließend wieder zu entfernen. Die verwendung von Wasser als 'Lösungsmittel, das anschließend wieder entfernt werden muß, ist verständlicherweise nicht sehr rationell, wurde jedoch bisher als unerläßlich angesehen, da sich die Entkristallisierung von Zucker auf andere Weise als außerordentlich schwierig erwies.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe die Entkristallisierung von Zucker ohne vorhergehendes Auflösen in einer beträchtlichen Wassermenge, die anschließend entfernt werden müßte, möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gemisch von kristallisiertem Zucker und flüssiger Glucose ohne vorherige Auflösung des Zuckers in einer Extrusionsvorrichtung gekocht wird, die mindestens zwei im Inneren eines Mantels ineinandergreifende Schrauben bzw. Schnecken, mindestens eine Ausgangsöffnung am äußersten unteren Ende sowie eine Heizvorrichtung für den Mantel besitzt.
Die verwendete flüssige Glucose ist ein Handelsprodukt
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das zuweilen auch als "Kristallglucose" bezeichnet wird. Das Produkt enthält im allgemeinen etwa 20 % wasser.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer besonderen Ausführungsform sowie der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben;
Fig. 2 einen Querschnitt an der in Fig. 1 mit II bezeichneten Stelle;
Fig. 3 einen Querschnitt an der in Fig. 1 mit III bezeichneten Stelle.
In der dargestellten Ausführungsform besitzt die Vorrichtung einen Mantel 1, der zwei ineinandergreifende Schnecken 2 und 3 umschließt, jede Schnecke ist aus einer bestimmten Zahl verbundener Teilstücke zusammengesetzt, die auf einer geriffelten Welle aufeinandergesetzt und gegeneinander gedrückt sind. Das Spiel zwischen den Schnecken ist sehr gering, und die Profile sind so ausgeführt, daß die Schnecken sich ständig gegenseitig reinigen..
Bei jeder Schnecke wird dabei von oben nach unten ein Teilstück 21, 31 mit relativ weitem Gang,, ein Teilstück 22, 32. mit engerem Gang,· ein Teilstück 23, 33 mit weiterem Gang sowie ein Teilstück 24, 34 mit engem Gang unterschieden. Jede Schnecke endet mit einer Spitze; der Mantel ist am Ende mit einem konischen Teil 11 versehen, der ein Düsenstück 12 trägt, das die Austrittsöffnung umschließt.
Am anderen Ende der Vorrichtung ist eine Zuführungs-
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öffnung l4 (vgl. Fig. 2) angebracht, in die ein Trichter zur Einführung der Substanzen mündet.
Die Vorrichtung wird erfindungsgemäß mit einem Gemisch von kristallinem Zucker und flüssiger Glucose beschickt, die bei Raumtemperatur in den Trichter 15 getrennt eingebracht werden. Der kristallisierte Zucker wird normalerweise aus einer Beschickungseinrichtung eingebracht, die auf einem Vorratsbehälter aus rostfreiem Stahl besteht, auf dessen Boden sich eine Archimedesschnecke mit konstanter Ganghöhe mit variabler Geschwindigkeit dreht, wodurch eine genaue volumetrische Dosierung des Zuckers ermöglicht wird. Die flüssige Glucose wird aus einem mit einem Hahn versehenen Reservoir direkt in den Trichter eingeführt,· wobei das Innere des Reservoirs vorzugsweise so unter Druck gesetzt wird, daß die Durchflußmenge an Glucose leicht einzustellen ist.
Auf diese Weise können die Mengenverhältnisse von Zucker und flüssiger Glucose nach Bedarf eingestellt werden.
Die gesamte Vorrichtung wird mit einer Vorrichtung 4 geheizt, die den Mantel umgibt. Man verwendet vorzugsweise mehrere Heizeinrichtungen, die längs des Mantels 1 angeordnet sind und deren Temperaturen getrennt so einreguliert werden können, daß jeder Teil der Vorrichtung auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann. Auf diese Welse kann eine progressive Heizung der Substanzen und zugleich eine genaue Temperaturkontrolle an allen Punkten der Vorrichtung erreicht werden. Die Einrichtungen zur Temperaturregulierung werden üblicherweise am oberen Teil (41) zwischen 50 und 100 0C, im Mittelteil (45) zwischen 150 und
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und im unteren Teil (43) zwischen ΐβΟ und l80 0C gehalten, so daß das Material fortschreitend auf eine Temperatur von 1^0 - 14O °C im Mittelteil der Vorrichtung gebracht werden kann und beim Austritt aus der Vorrichtung I50 0C erreicht.
Der Mantel wird im Bedarfsfall mit Entgasungsöffnungen 16 (vgl. Fig. 3) versehen, die ggf. an eine Vakuumpumpe angeschlossen werden können.
Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecken von 80 - 120 U/min und unter Verwendung von Extruderdüsen von 1,5 mm Durchmesser kann eine Menge von 70 - 80 kg/h an Ausgangssubstanzen verarbeitet werden, die im wesentlichen aus kristallisierter Saccharose und flüssiger Glucose mit 20 <fo Wasser in gleichen Mengen besteht.
Wie bereits erwähnt, besteht ein charakteristisches Merkmal der Vorrichtung darin, daß der Zucker nicht durch vorheriges Auflösen im Wasser entkristallisiert wird, sondern die Entkristallisierung im Gegenteil im Inneren der Vorrichtung vor sich geht. Aus diesem Grund werden in den Trichter I5 bei Umgebungstemperatur der kristallisierte Zucker und die flüssige Glucose getrennt eingeführt, die in der Zuführungszone 21 ein viskoses Gemisch bilden. Die viskose Mischung könnte in einer Vorrichtung mit nur einer Schnecke nicht weiterbewegt werden. In einer Vorrichtung mit mehreren Schrauben wird jedoch eine Art Pumpeffekt bei dem Material erzielt, was eine Vorwärtsbewegung auch sehr viskoser Materialien ermöglicht. Darüber hinaus bewirkt das Ineinandergreifen der beiden. Extruderschnecken ein intensives Kneten der beiden Mischungsbestandteile längs der Vorrichtung. Die Entkristallisierung des Zuckers wird so durch kombinierte Einwirkung des Knetens, der Temperaturerhöhung sowie durch den Druckeinfluß erreicht.
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Der Beschickungsζone 21 folgt eine Drosselzone 22, die sich aus einem Schneckenteilstück mit engem Gewinde zusammensetzt, das ggf. auch entgegengesetzte!Schraubensinn aufweisen kann. Das Material wird also in dieser Zone gebremst und muß zur Überwindung des dadurch hervorgerufenen Beschickungsverlustes oben unter Druck gesetzt werden, d,h, in der Beschickungszone. Darauf beruht darüber hinaus eine noch intensivere Knetwirkung. Am Ende dieser Zone hat das Material eine Temperatur von etwa 130 C erreicht und tritt in eine Ausdehnungs- bzw. Entspannungszone 23 (33) ein, in der die Schnecken einen weiteren Gang besitzen.
In dieser Zone kann das Wasser, das anfänglich in der flüssigen Glucose in einem Mengenanteil von etwa 20 % enthalten war und den Beginn der Entkristallisierung des Zuckers in der vorhergehenden Zone ermöglichte, in Form von Dampf durch die Entgasungs.öffnungen 16 entweichen, wobei die Entgasung ggf. durch ein angelegtes Vakuum von beispielsweise 20 Torr begünstigt werden kann. Auf diese weise wird am Ende der Ausdehnungszone ein praktisch wasserfreies Produkt erhalten. Das Produkt wird anschließend in der Kompressionszone 24 mit engem Schneckengang einem stärkeren Druck unterworfen und tritt durch die Düsenöffnung 13 hindurch, wobei der Druck 200 bar erreichen kann. Die Kompressionszone 24 kann vorteilhaft einen Vorkompressionsabschnitt 241 mit engerem Schneckengang als der Ausdehnungsabschnitt 23 enthalten, wobei dem Abschnitt 241 ein Pumpabschnitt 242 mit sehr engem Schneckengang folgt, um den Durchtritt des Materials in die Ausgangsdüse sicherzustellen.
Ein Siebeinsatz YJ und ein Filter 19, die sich oberhalb der Austrittsöffnung I3 befinden, hemmen den Produktausfluß
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und steigern dadurch den Druck in der Kompressionsζone 24, -wodurch ein abschließender Kneteffekt durch die Einwirkung der Scherkräfte sowie das Umwälzen der Substanz bewirkt wird. Diese Entkömpression des Produkts mit einem besonders intensiven Kneten sichert eine vollständige Homogenisierung, wobei im wasserfreien Produkt noch vorhandene Kristalle eliminiert werden und man am Ausgang der Vorrichtung ein geschmolzenes Produkt erhält, das vollkommen entkristallisiert und zur Verwendung in der Confiserie geeignet ist.
Bei Betrachtung mit unbewaffnetem Auge sind die erfindungsgemäß erhältlichen gekochten Zucker vollkommen durchsichtig und farblos. Die mikroskopische Untersuchung sowie die Polarisationsmikroskopie erweisen die Abwesenheit von Kristallen. Lediglich einige in der Masse verteilte Punkte von einigen ,um Größe konnten an einigen Proben sichtbar gemacht werden.
Die Vorrichtung erlaubt darüber hinaus eine besonders leichte Regulierung, und durch entsprechende Einstellung der verschiedenen Parameter wie Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecken, des Profils, des Durchsatzes sowie des Mengenverhältnisses der Ausgangsstoffe kann der Entkristallisierungsvorgang entsprechend kontrolliert werden; der Prozeß ist ferner vollkommen reproduzierbar, wie sich aus zu verschiedenen Zeiten durchgeführten Versuchen ergab.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Entgasungsöffnungen 16, die sich im Mittelteil der Vorrichtung befinden, weggelassen werden. Ebenso entfällt die Ausdehnungszone 23 mit weitem Schneckengang, wobei die Kompression des Produkts in der
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Vorrichtung von oben nach unten kontinuierlich vor geht. Auf diese Weise verbleibt die ursprünglich in der flüssigen Glucose enthaltene Wassermenge in Form von überhitztem Dampf im viskosen Produkt. Der intensive Knetvorgang, der durch die Vorrichtung bewirkt wird, erlaubt dabei die Erzielung einer gleichmäßigen verteilung des Dampfs, der an der Austrittsöffnung der Vorrichtung austritt und eine Expansion des Produkts bewirkt. Auf diese Weise werden zelluläre bzw. zellartige Zuckerprodukte erhalten.
Die Erfindung ist allerdings nicht auf die im einzelnen beschriebene Ausführungsform und die genannte Weiterbildung beschränkt. Sie umfaßt .darüber hinaus auch andere Weiterbildungen, insbesondere solche, die sich nur durch die Anwendung äquivalenter Mittel bzw. Maßnahmen unterscheiden.
Da ein typisches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin besteht, daß sie getrennt mit kristallisiertem zucker und flüssiger Glucose ohne vorheriges Auflösen des Zuckers beschickt wird, kann es ggf. günstig sein, in die Zuflußöffnung in gleicher Weise eine bestimmte Menge Wasser zusätzlich zu der in der flüssigen Glucose enthaltenen Wassermenge zuzugeben. Diese Menge kann beispielsweise etwa 15 Vol.-$ der Glucose betragen.
Die erzielte Knet- und Homogenisierungswirkung begünstigt darüber hinaus das Vermischen des Zuckermaterials mit anderen Produkten wie Aromastoffen, Farbstoffen bzw. Färbemitteln oder Expansionsmitteln, die durch den Trichter am oberen Teil der Vorrichtung eingebracht werden können.
Aus der Beschreibung geht hervor, daß einer der Vorteile der Vorrichtung darin besteht, daß die Gesamtheit
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der Herstellungsschritte eines entkristallisierten geschmolzenen Produkts in einer einzigen Vorrichtung von relativ kleinen äußeren Abmessungen vorgenommen werden kann, wobei man von den getrennt im oberen Teil der Vorrichtung zugegebenen Materialien ausgeht und diese nach der Behandlung direkt für Confiseriezwecke verwendbar sind. Der Hauptvorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Entkristallisierung des Zuckers durch vorheriges Auflösen einer beträchtlichen Wassermenge, die im Anschluß daran wieder entfernt werden müßte, durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden wird und die Entkristallisierung in der Vorrichtung selbst stattfindet.
Ein weiterer, nicht außeracht zu lassender Gesichtspunkt ist die Schnelligkeit des Verfahrens; die mittlere Verweilzeit der Stoffe in der Vorrichtung beträgt 1-2 min.
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Claims (13)

  1. Patentansprüche
    Q) Entkristallisi'erungsverfahren für Zuckermaterialien für Confiseriezwecke, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von unverdünntem kristallisiertem Zucker und flüssiger Glucose in einer Extrusionsvorrichtung fortschreitend gekocht wird, die mindestens zwei im Inneren eines Mantels (1) ineinandergreifende Schnecken (2, 3), mindestens eine Austrittsöffnung (13) am äußersten unteren Ende sowie eine Heizvorrichtung (4) für den Mantel besitzt.
  2. 2. Entkristallisierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zunächst im oberen Teil (21, 31) der Vorrichtung unter Druck gesetzt, anschließend im Mittelteil (23, 33) entspannt und durch Eliminierung des Wasserdampfs dehydratisiert wird und schließlich im unteren Teil (24, 34) wiederum unter Druck gesetzt wird, wobei das Gemisch längs der Vorrichtung fortschreitend geknetet und bis auf eine Temperatur von etwa 130 0C erhitzt wird und praktisch wasserfrei am äußersten unteren Ende der Vorrichtung austritt.
  3. 3. Entkristallisierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch geknetet und bis auf etwa 130 0C erhitzt wird, wobei es längs der Vorrichtung unter Druck gehalten ist, wobei der Wasserdampf im Inneren des Materials in überhitztem Zustand gehalten wird und unter Expansion des Materials nach dem Austritt aus der Vorrichtung entweicht.
  4. 4. Entkristallisierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch
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    - 31 -
    gekennzeichnet, daß die flüssige Glucose etwa 20 % Wasser enthält.
  5. 5. Entkristallisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, gekennzeichnet durch Zusatz einer bestimmten Menge Wasser zum Gemisch aus Zucker und flüssiger Glucose am Eintritt der Vorrichtung.
  6. 6. Entkristallisierungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kristallisierte Zucker und die flüssige Glucose bei Raumtemperatur in die Vorrichtung eingebracht werden.
  7. 7. Entkristallisierungsvorrichtung für Zuckermaterialien, gekennzeichnet durch zumindest zwei ineinandergreifende Gewindeschrauben bzw. Schnecken (2, j5) mit parallelen Achsen, die von einem Mantel (1) umgeben.sind, der an seinen Enden eine obere Zuführungsöffnung (14) und eine untere Austrittsöffnung (13) für das Material besitzt und eine Heizvorrichtung (4) aufweist, wobei die Vorrichtung mit einem Gemisch von kristallisiertem Zucker und flüssiger Glucose beschickt wird.
  8. 3. Vorrichtung zur Entkristallisierung nach Anspruch 6,. gekennzeichnet durch ein im mittleren Teil des Mantels angebrachtes Dampfableitungsrohr (16).
  9. 9. Vorrichtung zur Entkristallisierung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Anschluß des Dampfableitungsrohrs (16). an
    eine Vakuumpumpe.
  10. 10. Vorrichtung zur Entkristallisierung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch derart aus Schrauben- bzw. Schneckenelementen mit unterschiedlichen Gewinden zusammengesetzte Schnecken,
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    daß sich, von oben nach unten, eine Materialbeschickungsund Druckzone (31), eine Abbremszone (32) mit engem Gang zur Druckerzeugung, eine Kochzone (33) mit weitem Gang und eine End-Druckzone (34) mit engem Gang ergeben.
  11. 11. Vorrichtung zur Entkristallisierung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie jede zone mit einer besonderen Heizeinrichtung des Mantels versehen ist, mit deren Hilfe die Temperatur längs der Zone auf einem bestimmten Wert gehalten werden kann.
  12. 12. Vorrichtung zur Entkristallisierung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen in der Austrittsöffnung angebrachten Siebeinsatz (17).
  13. 13. Vorrichtung zur Entkristallisierung nach einem der Ansprüche und 11, gekennzeichnet durch ein in der Austrittsöffnung angebrachtes Filter (l8).
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