Zucker und Zuckererzeugnisse und alkaloidhaltige Lebensmittel

Zucker und Zuckererzeugnisse und alkaloidhaltige Lebensmittel
Dozent	Engel Karl-Heinz, Weiss Walter
Vorlesung	Dienstag, 13 - 15 Uhr
Prüfung	Dienstag 13.07.2010, 16 - 17.30 Uhr, H 14

Fragensammlung

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Kaffee

Es gibt zwei Sorten Kaffeebohnen: Robusta (kraftiger, mehr Koffein, geringere Qualität, widerstandsfähiger), Arabica (milder, weniger Koffein, höhere Qualität, Schädlingsanfällig)

1. Zeichnen Sie den Aufbau einer Kaffeekirsche

2. Welche Arten von Fehlbohnen kennen Sie? Auswirkungen?

Grasbohne:

• Ist eine unreife Frucht, die schlecht entwickelt ist. Sie ist grün bis grasgrün schillernd und hat ein fest aufsitzendes Silberhäutchen. Sie hat einen herben, saueren oder grasig-erbsigen Geschmack und Geruch.

Stinkerbohne:

• Durch Überfermentierung in Fäulnis übergehend, gefährlichster Fehler im Kaffe. Gelblich bis braunes, oft mit gesprenkelter Oberfläche, glasiges Aussehen. Wiederlich, ranziger und fauler Geruch und Geschmack. Selektion: Photometrisch (Fluoreszenz)

Frostbohnen (auch als Stinker bezeichnet):

• Durch Frost geschädigt. Fleckig oder schwarzes, etwas schwammiges Aussehen. Scharfer und stinkender Geschmack und Geruch.

Bruchbohnen:

• Beschädigung bei der Aufbereitung oder beim Transport. Normaler Geschmack und Geruch,

Insektengeschädigte Bohnen:

• Insektenstiche und Fraß. Löcher und Fraßränder zu sehen. Normaler Geschmack und Geruch.

Ohren- und deformierter Bohnen:

• Beim schälen beschädigte Bohnen. Ohrenförmig oder hohl. Schwaches Aroma.

Terzen:

• Dreisamige Bohnen. Flachseiten abgeschrägt. Normaler Geschmack und Geruch.

Elefantenbohnen:

• Mehrere bohnen verwachsen.

3. Unterschied zwischen Trocken- und Naßaufbereitung

Trockenaufbereitung:

Trocknen an der Sonne evtl. nach vorheriger Haufenfermentation. Dann wird Bohne + Silberhäutchen + Pergamentschicht + getrocknetes Fruchtlfleisch in trommelartigen Maschinen, den Schneckenwalzen, geschält. Das Produkt ist Rohkaffe.

Vorteile:

• Preiswert

Nachteile:

• Bei mehreren Schichten: Schimmelgefahr
• Mehrfaches Wenden nötig
• trockenes, warmes Klima nötig
• Dauer (mehrere Wochen)

Nassaufbereitung:

• Ernte (möglichst nur reife Bohnen)
• Schlämmen (einfache Abtrennung der unreifen Bohnen, schwimmen auf)
• Pulpen
• Fermentieren
• Waschen
• Trocknen (Sonne oder Heißluft)

Dann mit Bohne + Silberhäutchen + Pergamentschicht (= gewaschener Kaffee) gleiches weiteres Vorgehen und Produkt wie bei Trockenaufbereitung.

Vorteile:

• Duft und Geschmack der Bohne kommen besser zur Geltung
• Bessere Qualität
• unreife Bohnen werden aussortiert

Nachteile:

• teurer
• klares Quellwasser nötig
• 130 bis 150 Liter pro Kilo marktfertiger Rohkaffee

4. Nennen Sie Entkoffeinierungsverfahren

• Mit organischen Lösungsmitteln:
  • Methylenchlorid
  • Trichlorethylen
  • 1,1 Dichlorethylen
  • Essigester : Definition

• Mit Wasser:

a) Wasser, gesättigt mit löslicher Rohkaffeesubstanz
b) Secoffex-Verfahren: Extraktion mit reinem H₂O; entcoffeinierter Extrakt auf vorgetrocknete Bohnen (Rückführung!)

• Mit überkritischem CO₂

a) Rohkaffee und CO₂
b) Rohkaffee und Aktivkohle und CO₂

Wer's genauer wissen will: http://de.wikipedia.org/wiki/Entkoffeinierung

5. Röstverfahren: Grundprinzipien, Parameter, Beispiele, Skizze

trockenes Erihitzen bei 200-250 ° C, Ziel: Aromaentwicklung

• Reine Kontaktröstung (Gefahr: Überröstung)
• Reine Konvektionsröstung (Aerothermverfahren, Nachteil: nur kleine Mengen)
• Kontakt/Konvektionsröstung (schnell: ca. 10 min., Schnellverfahren: 3-4 min: Wirbelschichtröster)
• Strahlenröstung

Die Parameter der Kaffeeröstung sind die Art der Röstung (s.o.), sowie die Zeit und die Temperatur der Röstung.

Verschiedene Kaffeeröster:

Trommelröster:

Kaffee wird in einer Trommel, die von außen beheizt wird, geröstet. Die Trommel dreht sich und somit haben die Bohnen teilweise direkten Kontakt und teilweise nicht. Die Trommelröstung ist somit eine Mischung aus Kontakt- und Konvektionsröstung.

Aerotherm-Röster:

Die Kaffeebohnen fallen von oben in den Röstraum und werden durch von unten entgegenkommende Heizluft zum Schweben gebracht. Es liegt eine reine Konvektionsröstung, mit einer Dauer von 4-5 Minuten und einer Temperatum von ca. 250°C, vor.

Zentrifugal-Kaffeeröster:

Das periodische Rösten geschieht in einer Schale, die um ihre vertikale Achse rotiert. Unter Einfluss der Zentrifugalkräfte wird der Kaffee in Form einer spiralenförmigen Flugbahn an einen feststehenden Lamellenring geführt und über Leitschaufeln zum Zentrum der Schale zurückgefördert. Das im Zentrum der Schale eingeführte Prozessgas wird intensiv mit dem Kaffee vermischt und im oberen Deckelbereich wieder abgesaugt. Die Röstphase endet durch dosiertes Einsprühen von Wasser an einem vorwählbaren Temperatur- oder Zeitpunkt. Die sich drehende Schale senkt sich nach unten ab, sodass der Kaffee durch einen Spalt in das ringförmige angeordnete Kühlsieb entleert wird.

6. Kaffeeextrakte: Herstellung, Vergleich der Verfahren

Kaffee-Extrakt-Herstellung (löslicher Kaffee)

EXTRAKTION:
a) Im Gegenstromprinzip: diskontinuierlich (Perkolatoren); kontinuierlich
b) Fraktionerte Extraktion: mit kaltem Wasser; oder Dampfdesstilation, dann weiter wie unter a)

EINDICKEN: Durch Steig- und Fallfilmeindampfer, aber vorallem durch Gefrierkonzentrierung.

TROCKNUNG:
a) Sprühtrocknung: Versprühen und Trocknen —> Agglomerieren —> Abfüllen
b) Gefriertrocknung: Gefrieren —> Verdampfen des Wassers durch Sublimation —> Abfüllen (hochwertigeres Verfahren)

7. Erläutern Sie den Begriff „Agglomerierung“

- Vergrößerung eines Partikels
- Kernvergrößerung; Stückigmachen
- Das Feingut entsteht durch Grenzflächenkräfte, die es zu Stücken unregelmäßiger Form und Größe zusammenballen : Definition

8. Unterschied Aromatisierung / Aromarückführung

Aromatisierung: Pressöl aus Röstkaffee (gesondert gewonnenes Aromakonzentrat) wird zugefügt
Aromarückführung: wässeriges Aromakonzentrat (vorher entzogen, dann wieder zugesetzt)

9. Veränderungen während des Röstvorganges

- Volumenzunahmen um 50 bis 100%
- Gewichtverlust (Einbrand) um 12 bis 24%
- Veränderung des spez. Gewichts
- Ausbildung der Farbe
- Ausbildung des Aromas

Tee

1. Unterschiede von grünem / schwarzem Tee

Grüner Tee = Unfermentierter Tee
Schwarzer Tee = Fermentierter Tee

2. Benennen Sie die wichtigsten Schritte bei der Herstellung von schwarzem Tee

• Welken: 55°C; 4-12h
  • Wasser-Verlust 30-50%
  • enzymatische Proteinhydrolyse —> Aminosäuren
  • Transaminierung —> Ketosäuren
    • (beide Säuren Vorläufer der Aromastoffe)
  • Chlorophyllabbau ca 15% (Chlorophyllase)
  • Atmung —> Kohlenhydratabbau
  • Aktivierung der Catecholoxidasen

• Rollen: 20-30 Minuten; 3-5 Gänge
  • Blatt wird maceriert
  • Freisetzung Substrate und Enzyme

• Fermentation: 35-40°C; 2-4 h
  • enzymatische Oxidationen: Flavanole —> o-Chinone —> Theaflavine —> polymere Theaflavine: Thearubigene
  • Bildung von Farb- und Aromastoffen
  • Fermentationsende: à point
  • Temperaturen > 45°C bakteriell bedingte Buttersäuregärung

• Trocknen: 85-88°C; 20 Minuten
  • zunächst Steigerung der Enzymaktivitäten
  • dann Inaktivierung aller Enzyme
  • Chlorophyll —> Phäophytin (schwarz)
  • weitere Aromastoffe (Zucker + Aminosäuren)

Ergebnis: "Rohtee" -> Sieben auf Blattgrade

3. Chemische Umsetzung von Phenolen (ohne Strukturformeln)

Im intakten Teeblatt befindet sich die Polyphenoloxidase im Chloroplasten, während die Polyphenole in den Vakuolen angereichert sind. Durch das Rollen werden die semipermeablen Membranen der Zellen beschädigt, wodurch Enzyme freigesetzt werden. In der anschließenden Fermentierung können auf diesen Weise beide miteinander reagieren. Der Zellsaft wird durch den Rollprozess freigesetzt und geht mit dem Luftsauerstoff eine oxidative Verbindung ein. Beim Fermentieren wirkt sich die durch das Rollen ermöglichte Oxidation der verschiedenen Polyphenole voll aus. Dabei bilden sich äußerst aktive o-Quinone, die nicht enzymatische Reaktionen auslösen, wodurch sich der herbe Geschmack verliert. Die als Theaflavine und Thearubigene bezeichneten Oxidationsprodukte bestimmen weitgehend die Teequalität.

4. Nennen Sie Schnellverfahren zur Herstellung von „Broken Teas“! Vor- / Nachteile!

• CTC Verfahren

(crushing = zerbrechen, tearing = zerreißen, curling = rollen)
Fermentationsvorgang wird verkürzt. Leicht gerollte und gewelkte Teeblätter werden mittles gegenläufiger Riffelwalzen aufgebrochen und zerissen
—> Broken-Grades, Fannings & Dust

• LTP Produktion

Hauptsächlich für Teebeutelproduktion verwendet. Keine Blattgrade, kaum Brokengrade - fast ausschließlich Fannings und Dust. Benannt nach seinem Erfinder: Lawrie Tea Processor. Kombinierte Hammer-Scheide-Mühle, in die der Tee durch rasch umlaufende Messer und Hämmer auf eine einheitliche Größe (> 90% Fannings & Dust) zerkleinert wird. Durch das Einblasen von Kaltluft wird die Dauer der Fermentation verkürzt. Teequalität: mittelmäßig.

• Tobacco- oder Legg-Cut-Verfahren

Ist eigentlich eine Tabakschneidemaschine. Grüne, ungewelkte Blätter werden zu einem festen Kuchen gepresst und von einem senkrecht laufenden Messer in schmale Streifen geschnitten. Anschließend mit Ballbreaker aufgebrochen und fermentiert. Heute nur noch selten angewandt. (nur Fannings und Dust) Zeit auf 1/3 verkürzt

• Rotorvane

Blattgut wird mit einer Schnecke durch einen Zylinder (20-40 cm Durchmesser) gepresst und von rotierenden Messern zerschnitten. Blattsaft tritt aus und wieder ein.

Es sind verschiedene Kombinationen zwischen Rotorvane, CTC-Maschinen und/oder LTP und CTC in Gebrauch.

5. Kurzfrage: Instant Teas

Kakao

1. Wie läuft die Kakaofermentation ab? Ziele?

Es gibt verschiedene Arten der Fermentation: Haufenfermentation, Korbfermentation und Kastenfermentation

Fermentationsverlauf: 4-5 Tage

• Vergärung des Pulpazuckers mit Hefe zu Alkohol
• Verflüssigung der Pulpa, dadurch Luftzutritt
• Alkoholabbau zu Essigsäure
• Temperaturanstieg auf 45-50°C
• Zellwände werden permeabel, Diffusion der Gärsäfte der Pulpa in die Kakaokerne (Austauschreaktionen)
• Bildung von Aromavorstufen
• Kern wird zerbrechlicher, nimmt rötlich-braune Farbe an durch Spaltung der Anthocyane in Glucose und Anthocyanidine (Kakaorot)
• Oxidation und Kondensation der Polyphenole zu Phlobaphenen (Kakaobraun)
• Abnahme des adstringierenden Geschmacks
• Wassergehalt der Kakaobohne von 30% auf 70% angestiegen

2. Warum Alkaliprozess? Ablauf?

Zweck des Alkalisierens:

• adstringierender Geschmack verschwindet
• sauer reagierende Bestandteile werden neutralisiert
• Farbe wird vertieft
• Zellgefüge wird gelockert
• Stärke verquillt
• Kakaopulver wird netzbar und bleibt im Kakaogetränk suspenionsfähig ohne Bodensatzbildung

Ablauf des Alkaliprozess:
Der Kakaobruch wird mit einer Alkalilösung, überwiegend Kaliumcarbonat, unter Wärmeeinwirkung bei 60-90°C und eventuell unter Druck behandelt.

3. Conchieren (3 Stufen), Durchführung, Ziele

Conchieren: Intensive mechanische Behandlung (Reiben, Rühren und Kneten)

1. Phase: "Trockenconchieren"

• Bewegung des krümelig-trockenen Walzguts ohne Kakaobutterzusatz (Dauer: mehrere Stunden)
• große Oberfläche —> Aufnahme erheblicher Mengen an Luft
• Austreiben von Feuchtigkeit und unerwünschten Aromastoffen (u.a. flüchtige Säuren, z.B. Essigsäure)
• Temperatur 60°C-85°C (Milchschokolade: max. 75°C)

2. Phase: "Flüssigconchieren" durch Zusatz von Kakaobutter

• Ausbildung des späteren Schmelzes der Schokolade
• Aromaabrundung: Fixierung / Verbesserung der wertvollen Aromastoffe sowie Neubildung von Aromastoffen
• Conchierdauer: 24-72 h

3. Phase: Lecithinzugeabe ("Endverflüssigung")

• Kurz vor Beendigung des Conchierprozesses: Zugabe von Lecithin zur Schokoladenmasse

—> Viskositätssenkung, Verbesserung der rheologischen Eigenschaften

Ziel: Entfernung saurer und unerwünschter Stoffe

• Entwicklung angenehmer Aromakomponenten
• Disaggregierung nicht-fetthaltiger Anteile
• Ausbildung einer kontinuierlichen Fettphase nach Zugabe von Kakaobutter ("Versalben")
• Schokoladenmasse geht in einen fließfähigen Zustand über
• Ausbilden eines zarten Schmelzes
• Abnahme der Herbheit

4. Wie und warum wird temperiert/Vorkristallisiert?

Das Vorkristallisieren wird durch eine Art mechanische Behandlung und eine bestimmte Temperaturführung erreicht (3 Stufen):
50°C —> 28°C (18°C) —> 32°C —> stabile beta-Modifikation der Kakaobutter. Ziel ist es also die stabile beta-Form der Kakaobutter zu bekommen und nicht die weniger stabileren alpha- und gamma-Formen (Schmelzpunkt < 34°C).
Alternativen: Beimengen zerkleinerter, erstarrter Schokolade zur geschmolzenen Kakaomasse oder Impfen mit beta-Kakaobutter-Kristallen (teuer!)

Ziele:

• Gute Viskositäts- und Fließeigenschaften bei der Verarbeitung —> bessere Formbarkeit
• Volumenkontraktion bei der Erstarrung —> gutes Ausformen
• Einwandfreier äußerer Glanz
• Knackiger Bruch, Sprödigkeit, Härte
• Angenehme Textur, zarter Schmelz
• Fettreifbeständigkeit und gute Lagerfähigkeit

5. Dünnschichtrösten von Kakaobohnen

Röstprozess ganzer Bohnen:

• Temperaturgradient zwischen Oberfläche und Zentrum der Bohnen; ungleichmäßiger Röstgrad
• Lässt sich Vermeiden durch Rösten von Kakaobruch oder Kakaomasse

Meist in zwei Schritten:

1. Thermische Vorbehandlung zur besseren Trennung der Kerne von den Schalen
2. Anschliessend eigentliche Röstung

• Rösten des Kernbruchs: Ähnliche Anlagen wie beim Rösten ganzer Bohnen, aber nur ca. 15 min
• Rösten flüssiger Kakaomasse: in Dünnschichtröstern (z.B. Petzomat; ca. 125°C; Zeit: wenige Minuten)
• Zusätzlich möglich: Vorveredelung flüssiger Kakaomassen (bei 90°C entgasen und vorveredeln)

Ziele:

• Entfernung der restlichen Essigsäure und anderer leichtflüchtiger (unerwünschter) (Aroma-)Stoffe
• Verfeinerung des Geschmacks
• Abkürzen des späteren Conchierprozesses

6. Herstellung von Krustenpralinen. Was ist eine Mogulanlage?

Krustenpralinen werden in sogenannten "Mogulanlagen" hergestellt. Ablauf:

• Getrocknetes Stärkemehl gleichmäßig in flachen Kästen verteilen (—> Stärkepuderkästen)
• In dieses Bett aus Stärkepuder Formen eindrücken und wieder herausziehen —> Vertiefungen für die Füllung
• Befüllen mit heißer, gesättigter Zucker-Spirituosenlösung
• Oberfläche mit Stärkepuder abdecken; Kästen 1-2 Tage bei mäßiger Wärme lagern —> Ausbildung einer Zuckerkruste, die den flüssigen Kern umschließt
• Kerne durch Rütteln vom restlichen Stärkemehl befreien
• Überziehen mit Schokoladenmasse

7. Haltbarkeit von Kakaoerzeugnissen

• Haltbarkeit: groß wegen der antioxidativen Stoffe der fettfreien Kakaomasse und aufgrund des geringen Wassergehalts
• Lagertemperatur: am günstigsten bei 10°C (bis 20°C); RL <75%
• Haltbarkeit von Kakao in gasdichter Verpackung: mehrere Jahre
• Kakaobutter (Preßbutter): bei 10°C und Lichtabschluss: mehrere Jahre
• Schokolade ohne Milch: mindestens 1 Jahr
• Milchschokolade: abhängig von der Qualität des Milchpulvers sowie vom Wassergehalt
  • Geschmacksabfall durch Maillard-Reaktion und Ranzigwerden des Milchfettes
  • Lagerung: 9-12 Monate (günstige Bedingungen)
• gefüllte Schokolade: je nach Füllung große Unterschiede:
  • fetthaltig: autoxidativer Verderb; mikrobieller Verderb
  • flüssige Füllungen: Austrocknen; Einfallen des Überzugs

8. Schokoladenfehler

Fettreifbildung (Fat-Bloom):

• Bläulicher Schimmer an der Oberfläche von Schokoladen und Pralinen; in schweren Fällen: graue bis weiße Schicht
• Geruch und Geschmack nicht beeinträchtigt, nur das Aussehen
• Verwechslung mit Schimmelrasen (vom Verbraucher abgelehnt)
• Vermutliche Ursache: ungenügende Vorkristallisation (Polymorphie der Kakaobutter: Umwandlung instabiler Modifikationen in stabile ß-Form unter Fettreifbildung) sowie durch Einwirkung höherer Temperaturen
• Oft ein Hinweis auf unsachgemäße Lagerung

Zuckerreif (Sugar-Bloom):

• Kleine, runde Flecken, die wie Schimmel aussehen: tritt auf, wenn Wasser auf das Produkt tropft; Kondenswasser

9. Alternativen zur Kakaobutter

CBA (Cacao Butter Alternatives)

• Kakaobutteraustauschfett, -alternative
• Oberbegriff aller Fette, die die Funktionen von Kakaobutter voll oder teilweise erfüllen

CBE (Cacao Butter Equivalents)

• nicht-laurische Pflanzenfette
• der Kakaobutter so ähnlich, dass sie mit Kakaobutter in beliebiger Menge mischbar sind

CBI (Cacao Butter Improvers)

• Kakaobutterverbesserer
  • weiche Kakaobutter fester machen (einstellen)
  • Schokolade tropenfest machen
  • Wärmebeständigkeit stark milchfetthaltiger Produkte verbessern

CBS (Cacao Butter Substitutes)

• Kakaobutteraustauschfette
  • keine Beimischung möglich, sondern nur völliger Austausch
  • laurische Fette C₁₂ (Palmkernöl, Kokosfett, Samen)
  • Physikalische Ähnlichkeit, Chemisch völlig anders als Kakaobutter

CBR (Cacao Butter Replacers)

• Kakaobutterersatzfette
  • teilkompartibel mit Kakaobutter
  • ähnliche Fettsäurezusammensetzung, aber andere Triglyceridstruktur

Zuckertechnologie

1. Geben Sie die Temperatur- und pH-Stabilität von Zucker und Zuckeralkoholen an!

reduzierende Zucker sind nicht sehr stabil (Aldehyd-, Keto-Gruppe)

Monosaccharide:

• Am stabilsten in schwach sauren Lösungen (pH 3-4)
• pH < 3 —> Dehydratisierungsreaktion
• pH > 7 —> wenig stabil ( Maillard-Reaktion)
• Glucose: thermisch stabil bis 100 °C bei neutralem pH
• Fructose: thermisch stabil bis 60 °C

Disaccharide:

• am stabilsten bei pH = 7
• pH < 5 —> Hydrolyse zu Monosacchariden
• Saccharose am stabilsten bei pH > 5 (alkalisch) bis 100°C

Zuckeralkohole:

• immer stabil, sowohl pH - und temperaturunabhängig

2. Unterschiede von Nichtzuckerstoffen in Zuckerrübe / -rohr.

Nichtzuckerstoffe:

• Raffinose (Galactose-Glucose-Fructose)
• Betain (Trimethylglycin: Pflanzenbase, melassebildend)
• Saponine (Steroidglykoside verringern die Oberflächenspannung —> Schäumen von Zuckerfabriksäften)
• Rohprotein, Rohfett, Rohfaser, Mineralstoffe

Zuckerrübe:

• wenig Invertzucker (0,1 %)
• Raffinose (0,3 - 0,5 %)
• Betain (0,3 %)
• Saponine (0,14 %)

Zuckerrohr:

• mehr Invertzucker (Glucose / Fructose, 0,3 - 0,8 %), sonst keine störenden Nichtzuckerstoffe

3. Wichtigste Schritte bei der Gewinnung von Zucker aus der Zuckerrübe

1. Waschen und Zerkleinern (evtl. Brühen)

2. Rohsaftgewinnung:

• Diffusion, Extraktion
  • —> Rohsaft: 15° Brix (= % Tr.S.); Q= 85-90 (= % Saccharose i.Tr. = Reinheitsquotient)

3. Reinigung des Rohsaftes:

• Vorscheidung: pH 6 -> 11 "Kalkung"
  • Ausflockung der Kolloide (Pektine, Proteine)
  • Fällung unlöslicher Ca-Salze
• Hauptscheidung: pH 11 -> 12
  • Zerstörung des Invertzuckers
  • Spaltung der Säureamide (Glutamin, Asparagin)
• I. Saturation: pH 12 -> 11
  • Bildung von kristallinem CaCO₃ , umhüllt Kolloide und unlösliche Ca-Salze, macht sie filtrationsfähig
  • adsorbiert nicht-fällbare Nichtzuckerstoffe
  • -> Klarsaft und Dickschlamm
• II. Saturation: pH 11 -> 9
  • vollständige Entkalkung des Saftes, Filtration
  • Bilanz: 30 - 40 % der Nichtzuckerstoffe entfernt
  • nicht entfernt: Aminosäuren, Betain, K⁺
  • -> Dünnsaft: 14 ° Brix, Q = 94-95

4. Eindicken des Dünnsaftes:

• mehrstufige Umlauf - und Durchflussverdampfer —> Dicksaft: 65 ° Brix, Q= 94-95

5. Kristallisation:

• Kornbildung
• weitere Verkochung (Kristallwachstum)
• Fertigkochen der Füllmasse
• Endkristallisation

6. Zuckerabtrennung:

• Rohzucker & Melasse

7. Affination und Raffination

4. Nennen Sie den Unterschied von Affinade und Raffinade

Affinade:

• Rohzucker + Affinationssirup (=Deckkläre) = reiner Zuckerlösung —> künstliche Füllmasse, zentrifugieren
• Affinade = Weißzucker / Industriezucker

Raffinade:

• Affinade in heißem Wasser lösen —> Dicksaft (Kochkläre)
• Scheidung und Saturation
• Kläre und Niederschlag
• Vakuumkochen
• Raffinadefüllung
• Zentrifugieren
• Raffinade und Grünsaft (Verkochen —> gelber Farin)
• weitere Verkochung (5-6 mal) —> ca. 99,5 % Saccharose

Raffinade = üblicher Handelszucker

5. Was ist Melasse? Unterschiede zwischen Melasse aus Zuckerrohr / Zuckerrübe

Zuckerrübenmelasse: Nicht zum Verzehr geeignet (Grund: Nichtzuckerstoffe, s.h. 2. Unterschiede von Nichtzuckerstoffen in Zuckerrübe / -rohr)

• Ablausirup der letzten Stufe der Kristalisation aus dem kein kristalisierter Zucker mehr erziehlt werden kann = hochviskose, braune Flüssigkeit mit
  • ~ 50 % Zucker
  • ~ 30 % Nichtzuckerstoffen
  • ~ 20 % Wasser

Verwendung: Gärsubstrat (Gewinnung von Ethanol, Citronensäure, Glutaminsäre, ) oder Futtermittelproduktion

Rohrzuckermelasse: zum Verzehr geeignet

Verwendung: Herstellung von Trinkalkoholen:

• Rum: Rohrzuckersirup + Melasse
• Arrak: Reis + Melasse

Betandteile wie bei Rübenmelasse, jedoch ohne unerwünschte Nichtzuckerstoffe

6. Herstellung Stärkesirup

1.Säureprozesse:

• Stärkemilch: 35 - 40 % Tr.S.
  • pH 1,8 - 2,0, 2,3 Bar
  • 120 - 130° C, 15 - 20 min
  • neutralisation (pH 4 - 5)
• Dünnsaft
  • Zentrifuge
  • Aktivkohle
  • evtl. Ionenaustauscher
  • Vakuumverdampfer
• Dicksaft: 50- 60 % Tr.S.
  • Endverdampfer, Vakuum
• Sirup: 80 - 84 % Tr.S.
  • klar, farblos

2.Säure - Enzym - Prozess

• Vorverzuckerung: mit verdünnter Säure
  • Neutralisieren, Abkühlen
• Nachverzuckerung: mit Enzymen
  • Malzenzyme —> Maltose, Glucose
  • Pilzenzymen —> viel Glucose
• Aufkochen: Inaktivierung des Enzyms
• Eindampfen auf Sirupkonsistenz

Beispiele für Stärkesirupe
	niederverzuckert % i.Tr.S.	hochverzuckert % i.Tr.S.
Glucose	20	50
Maltose	30	30
Oligosaccharide + Dextrine	50	20

7. Was ist bei Säurehydrolisierung zu beachten?

Sekundärreaktionen (Wasserabspaltung)

• intermolekulare H₂O-Abspaltung
• -> Reversionprodukte: schwächt die Ausbeute, kein reiner Glucosesirup
  • Gentiobiose
  • Isomaltose
  • Isomaltosido-Glucose
• intramolekulare H₂O-Abspaltung
• -> Hydroxymethylfurfural (HMF)

Bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn man Säure- und Enzymhydrolysierung kombiniert.

• Vorverzuckerung mit Säuren
• Nachverzuckerung mit Enzymen
• —> Zusammensetzung des Endprodukts ist steuerbar

8. Glucosesirupherstellung und -verwendung

Herstellung s.h. Frage 6. Herstellung Stärkesirup (Glucosesirup)
DE (= Dextrose equivaletn): Gehalt an reduzierenden Zucker, berechnet als Glucose in der Trockensubstanz

1. Glucosesirup (Stärkesirup)	flüssig	DE > 20
2. Stärkezucker	kristallin + Mutterlauge	DE > 80
3. Dextrose	kristallin	DE > 99

Verwendung: Allgemein

• geringere Süße
• hygroskopisch (Feuchthaltemittel)
• Verhinderung des Auskristallisierens von: Saccharose, Glucose, Lactose
• hohe Viskosität —> Zähigkeit
• Vollmundigkeit
• mehr "Körper"

Glucosesirup (Stärkesirup) wird verwendet in: Hart-/Weichkaramellen, Fondant, Kaugummi, Speiseeis, Liköre, Erfrischungsgetränken, Obstkonserven, Marmeladen, Invertzuckercreme, kandierte Früchte, tiefgefrorenem Obst, tiefgefrorenem Fisch

9. Herstellung von Isoglucose aus Stärke

Isoglucose = fructosehaltiger Glucosesirup (erhöhte Süßkraft = high fructose corn syrup (HFCS))
wird hauptsächlich in der Getränkeindustrie eingesetzt

Herstellung:

• Stärkemilch 38 Gew.% Tr.S.
• Verzuckerung —> Glucose
• Reinigung
• Eindampfen
• Isomerisierung: Fructose + Glucose
• Reinigung
• Eindampfen
• Isoglucosesirup (70 % Tr.S.)

10. Herstellung von Lactose

Lactose wird aus der in der Käse- / Milchindustrie anfallenden Labmolke gewonnen. Labmolke enthält Lactose und Albumin.

Herstellung:

A: Enteiweißen, eindampfen, kristallisieren
Labmolke

• mit Formalin oder Wasserstoffperoxid konservieren
• mit Soda auf pH 4,8-5,0 einstellen —> p.I. des Milchalbumins
• Erhitzen mit Wasserdampf, 90-9°C —> Milchalbumin flockt aus
• Filtrat im Vakuum eindampfen, 60-70°C, Zwei- bzw. Mehrstufenverdampfer
• ausgeschiedene Stoffe (z.B. Milchsalze) abfiltrieren
• weiter eindampfen —> 56-66 % i.Tr.S.
• Abkühlen —> $\alpha$-Lactose kristallisiert aus
• Zentrifugieren —> Rohzucker + Mutterlauge (= Melasse)
• Raffination des Rohzuckers -> Pharmaqualität
• anders Enteiweißungsverfahren:
  • Ultrafiltration
  • Umkehrosmose
  • Fällung mit CaCl₂, Fe- oder Cu-Hydroxid, Tannin

B: Eindampfen, kristallisieren
Labmolke

• Entfetten
• Aufkonzentrieren, 65°C im Vakuum im Fallstromverdampfer auf 60 % i.Tr.S.
• Kühlen, 20°C, 50-60 % der Lactose kristallisieren aus ($\alpha$-Lactose)
• Dekanteur —> Roh-Milchzucker +Mutterlauge (= Melasse)
• Rohzucker waschen mit kaltem (15°C) Wasser —> Entfernen der anhaftenden Mutterlauge
• Trocknen im Fleißbetttrockner, 100°C
• Zusammensetzung:
  -99 % $\alpha$-Lactose-Monohydrat
  -0,5 % Molkenproteine —> Lebensmittelqualität
  -0,1 % freies H₂O

Verwendung: ist zwar hier nicht gefragt, aber man kann ja nie zu viel wissen!

• für industrielle Milchsäuregärug
• Kindernährmittel:
  • Energieträger, gesunde Darmflora
  • Einziges Kohlenhydrat der Milch
• Milchschokolade
  • Aromaverstärkung
• Trockensuppe
  • Geschmacksverstärker
  • verhindert Verklumpen
• Gewürzmischungen
  • bindet flüchtige Aromen
  • erhöht Rieselfähigkeit
  • begünstigt Dosierbarkeit
• Süßstoff
  • Trägerstoff
• Pharmazeutika
  • Trägerstoff für Tabletten

Eigenschaften

• geringe Süße
• Löslichkeit temperaturunabhängig
• Aromaträger, Geschmacksverstärker
• verbesserte Rieselfähigkeit
• leicht zu Milchsäure vergärbar
• nicht für Diabetiker geeignet (Glucose + Galactose)

11. Wie wird Zuckeralkohol aus z.B. Glucose hergestellt?

Herstellung:

durch katalytische Hydrierung H₂ + Nickel-Katalysator (Raney), 100°C, 25 min

• Sorbit aus Glucose
• Mannit aus Invertzucker
• Dulcit aus Galactose
• Xylit aus Xylose

Beispiel: Herstellung von Sorbit und Mannit aus Invertzucker

• Invertzucker —> Fructose —> Sorbit + Mannit (25 %) —> Sorbit (75 %)
• Invertzucker —> Glucose —> Sorbit —> Sorbit (75 %)

Trennung:

• Mannit kristallisiert aus wässriger Alkohollösung aus
• Sorbit bleibt in Lösung

Eigenschaften und Verwendung:

farblose Kristalle von süßem Geschmack, je nach Zuckeralkohol unterschiedliche Lößlichkeit
A: Zuckeraustauschstoff

• verzögerte Resorption
  • für Diabetiker

B: Weichmacher / Frischhaltemittel

• hygroskopisch (Sorbit)
  • für Tabak
  • viele Lebensmittel
  • Weichkaramellen
  • flüssige und halbfeste Füllungen
  • Fondant
  • Geleeartikel
  • Schaumzuckererzeugnisse
  • Marzipan, Persipan
  • Kokosflocken
  • Lebkuchen

allgemeine technologisch günstige Eigenschaften:

• säure-, alkalien-, hitzebeständiger als Monosaccharide
• koch-, backfest
• nicht vergärbar
• widerstandsfähig gegen bakterielle Zersetzung
• keine Maillard-Reaktion (keine unerwünschte Bräunung)
  • Stabilität: sehr gut
  • Süßkraft: < 1
  • Diabetikergeeignet
  • Kariongenität: nein (macht keine Löcher in die Zähne; Xylit sogar karieshemmend)

12. Was versteht man unter Zucker? Definition!

Zucker:

• Kohlenhydrate, die im Körper energetisch voll verwertet und in der Regel insulinabhänig metabolisiert werden
• z.B.: Saccharose, Glucose, Maltose, Lactose, Stärkeverzuckerungsprodukte

Zuckeraustauschstoffe:

• energetisch verwerteter, aber insulinunabhängig metabolisierte Stoffe, die für Diabetiker geeignet sind
• Fructose und Zuckeralkohole (Sorbit, Mannit, Xylit etc.)

Süßstoffe:

• Stoffe mit weitaus intensiverer Süße als Saccharose, die nicht metabolisiert werden oder aufgrund kleiner Einsatzkonzentrationen zum Brennwert von Lebensmitteln nicht wesentlich beitragen
• z.B.: Saccharin, Cyclamat, Acesulfam, Aspartam

Synergismen:

• In Mischungen süßschmeckender Stoffe treten oft synergistische Geschmacksverstärkungen auf, z.B. bei Acesulfam-Aspartam-Mischungen, dei durch stärkere als die rechnerisch ermittelte Süße auszeichnen

13. Unterschiede von Zucker / Zuckeraustauschstoffen / Süßstoff!

s.h.: 12. Was versteht man unter Zucker? Definition!

Saccharose		Süßstoffe	Zuckeralkohole	Fructose
Energiezufuhr	4 kcal/g	praktisch keine Kalorien	2,4 kcal/g	4 kcal/g
Süßkraft	1	30 - 3000	0,5 - 1,0	1,7
Einfluß auf Insulinspiegel	stark	kein Einfluß	gering	gering
Einfluß auf Verdauungssystem	neutral	kein Einfluß	evtl. abführend	neutral
Einfluß auf Zahngesundheit	Karies fördernd	kein Einfluß	kein Einfluß	weniger als Saccharose