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Kurzdarstellung
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Die Erfindung beschreibt ein neues, technisch und wirtschaftlich einfaches Verfahren zur Herstellung von Rübenrohzucker. Dieser beinhaltet im Gegensatz zu Raffinadezucker viele gesunde Inhaltsstoffe wie Mineralien, Vitamine und Spurenelemente, was von Verbrauchern aller Art in zunehmendem Maße geschätzt und nachgefragt wird. Der entstehende, braune Rohzucker ist von gleichbleibend hoher Güte, ähnlich dem Raffinadezucker, und hat einen guten Geschmack.
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Beschreibung
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Einstufiges Verfahren zur Gewinnung von konsumfertigen Rohzucker (Vollzucker) aus Rüben.
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Zweck
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Zweck der Erfindung ist die einfache Gewinnung eines hochwertigen, gesunden Roh- oder Vollzuckers, der die nicht unerheblichen Mengen gesunder Inhaltsstoffe der Rübe noch in sich trägt und gleichzeitig angenehm ist im Hinblick auf Oberflächenbeschaffenheit, Textur und Geschmack. Dennoch weist er überwiegend die Vorzüge guter technologischer Weiterverwendbarkeit auf, ebenso wie raffinierter (Weiß-)Zucker.
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Der entstehende Rohzucker eignet sich unmittelbar für Endverbraucher, sei es für die Süßung von Getränken und Speisen oder zum Backen und Kochen. Gleichzeitig bewahrt er nahezu alle dem Raffinadezucker eigenen, vorteilhaften Eigenschaften und ist daher für die weiterverarbeitende Lebensmittelbranche ebenso gut nutzbar wie herkömmlicher Raffinadezucker. Der Rübenrohzucker weist im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie Rohzucker aus Rohr auf, der seit langem im Handel ist. Die Vorzüge des Rohzuckers aus Rüben sind dabei die überwiegend inländische Verfügbarkeit der Ausgangsstoffe, sein hoher Gehalt an wertvollen Inhaltsstoffen, sowie der kleinere „ökologische Fußabdruck“, da die Rüben sozusagen „vor der Haustür“ wachsen. Rohzucker aus Rüben enthält zudem Betain, welches in Rohzucker aus Rüben nicht vorkommt. Ein Sekundärvorteil von Rohzucker aus Rüben erwächst geradezu im wörtlichen Sinn daraus, daß Zuckerrüben deutlich mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre umwandeln als andere heimische oder exotische Pflanzen wie Zuckerrohr; insofern könnte das Verfahren indirekt dem Klimaschutz dienen, wenn es zur großflächigen Anwendung kommt und da, wo klimatisch möglich, weltweit den Rübenanbau gegenüber dem Zuckerrohranbau begünstigt.
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Stand der Technik
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Es gibt seit mehr als hundert Jahren verschiedene Verfahren zur Herstellung von hochreinem Raffinadezucker aus Rüben, die allgemein bekannt sind und genutzt werden. Daher soll hier auf deren Prinzipien (vereinfacht: dem Auskochen von Rübenschnitzeln, späteren eindampfen und auskristallisieren des Safts sowie dessen Abschleudern) nicht weiter eingegangen werden. Vorteil der üblichen, ausgereiften Verfahren ist die hohe Reinheit des Endprodukts, dessen weitgehende Geschmacksneutralität und gleichbleibende Güte. Der entstehende Raffinadezucker - die reine Saccharose - ist rieselfähig und quasi unbegrenzt haltbar.
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Der Nachteil ist wegen dieser angestrebten Vorzüge der gleichzeitige Entzug aller ernährungsphysiologisch kostbaren Inhaltsstoffe, welche die Zuckerrübe bietet. Dieser Entzug entsteht bei allen bekannten technologischen Verfahren im letzten Verarbeitungsschritt, bei dem der zunächst entstehende Rohzucker von seinen Melasseanteilen getrennt wird, durch mehrstufiges Abschleudern bzw. Zentrifugieren. Dies ist jedoch notwendig im Hinblick auf die angestrebte Trockenheit und gleichbleibende Körnung des gewonnenen Zuckers - vereinfacht gesagt dessen Reinheit - sowie mehr noch dessen Geschmacksneutralität. (In früheren Zeiten spielten ästhetische Gründe des so gewonnenen „weißen Zuckers“ oder „Kristallzuckers“ zudem eine Rolle.) Würde der Rohzucker jedoch nicht auf die bekannten Arten durch mehrstufige Zentrifugation von seinen Melasseanteilen getrennt, bliebe ihm das nahezu alle Anwender störende, unangenehme, charakteristische Aroma erhalten, welches hauptsächlich zustande kommt durch den der Rübe innewohnenden Aromastoff Geosmin - welches sozusagen an die „ungewaschene Rübe auf dem Feld“ erinnert und muffige „Landwirtschaftsgerüche“ assoziiert. Auch diesen beiden Gründen scheidet grundsätzlich die zunächst naheliegende Variante aus, für die Herstellung von gesundem Zucker auf die letztlichen Abschleuder- oder Zentrifugierungsphasen schlicht zu verzichten.
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Zwei Patentanmeldungsschriften aus den letzten Jahren und Jahrzehnten versuchen, dem abzuhelfen - mit aufwendigeren und anscheinend weniger wirtschaftlichen Verfahren, bei denen innerhalb der bekannten Herstellungsprozesse insbesondere vor dem üblicherweise letzten Verfahrenschritt, dem Zentrifugieren und Abschleudern der Melasseanteile, verschiedene physikalische und/oder chemische Einzelschritte zusätzlich unternommen werden: weiteres Erhitzen oder Abkühlen, Mischungsprozesse mit Fremdstoffen oder Eigenlaugen, Verdünnung oder Verdickung usw. Beispielsweise gemäß Veröffentlichungsschrift
EP 3 392 352 A1 wird ein Teil des zunächst erzeugten Zuckersirups zusätzlich eine Zeitlang eingekocht, teilweise unter erhöhtem Druck; gemäß Patentschrift
DE 102020207580 A1 wiederum werden Sirupanteile aus Fraktionen der Mutterlaugen mit Teilen der Sacharosefraktion gezielt nach Gewichtsanteilen zusammengebracht, müssen jedoch anschließend zumindest noch mit verschiedenen Verfahren getrocknet werden - etwa mithilfe von (Vakuum-) Verdampungskristallisations- oder Trockenkristallisationverfahren unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen; oder unerwünschte (Melasse- oder Wasser-)Anteile müssen wiederum mit Zentrifugations- oder Filterprozessen abgetrennt werden.
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Beschreibung der Erfindung
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Die hier nachfolgend beschriebene und patentbeanspruchende Erfindung geht, scheinbar der naheliegenden Logik widerstrebend, den umgekehrten Weg und verändert zunächst an den bekannten und lang erprobten (gewöhnlichen) Herstellungsprozessen nichts. Dafür begehrt sie am Schluß - nach der Abschleuderung bzw. Zentrifugation - einen weiteren, prinzipiell sehr einfachen Schritt: Die Wiederhinzugabe der eigenen Melasseanteile zum raffinierten Zucker, unter besonderer Beachtung weniger Verfahrensfeinheiten sowie einer eigens dafür entwickelten Rezeptur. Diese Rezeptur beinhaltet einen bestimmten Gewichtsanteil von Rohrzuckermelasse, der hauptsächlich das charakteristische Rübenmelassearoma maskiert und anstelle dessen angenehm würzige Noten hinzufügt.
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Grundsätzlich neu ist einerseits der Gedanke, nach dem notwendigen Reinigungs- bzw. Raffinadeprozess des Rohzuckers dessen Melasseanteile wieder zuzuführen, sozusagen in einem schlichten, additiven Umkehrverfahren. Diese Methode beinhaltet zugleich mehrere Vorteile. Der erste Vorteil ist die Schlichtheit, weil der hinzugefügte Schritt einfach ist und an den bekannten Prozessen nichts verändert.
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Der zweite Vorteil ist die exakte Kontrollierbarkeit der schließlich angestrebten Gewichtsanteile, gerade im Hinblick auf die zu erzielenden Produktwerte, sei es rein auf die Weiterverarbeitbarkeit des Zuckers bezogen oder auf dessen inhaltliche Hochwertigkeit.
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Der dritte Vorteil ist die bedarfsweise Analysemöglichkeit der zwischenzeitlich getrennt vorliegenden, beiden Rohstoffe.
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Der vierte Vorteil ist die nunmehr vorhandene Möglichkeit, die unbedingt gewünschte und erforderte, gute Geschmacklichkeit des produzierten Zuckers exakt einzustellen: Dies wird hier erreicht durch eine eigens entwickelte und nur auf diese Weise anwendbare Melasserezeptur, welche die weitere Zugabe einer kleineren Volumenmenge der aromatischen Rohrmelasse zur Rübenmelasse vor dem eigentlichen Mischungsprozess beinhaltet.
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Ein fünfter Vorteil des Verfahrens ist es, daß es prinzipiell von jedermann ohne weiteres durchgeführt werden könnte, ohne an die einschlägigen Standorte, Technologien oder spezifischen Geräte der erzeugenden (Zucker-)Industrie angeschlossen zu sein. Es genügten dafür die drei ohnedies vorliegenden Rohstoffe sowie grundlegende, nahezu haushaltsübliche Geräte.
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Technologische Details und Rezeptmengen
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A. Die Gesamtmenge der zum Raffinadezucker hinzuzufügenden Gesamt-Melasse ist mit 5 Gewichtsprozent der Zuckermasse grundsätzlich als optimal gefunden worden. Im Toleranzbereich von 2 Gewichtsprozent kann variiert werden zugunsten der für den unmittelbaren Zweck des Rohzuckers gewünschten Anwendung, wobei ein gesteigerter Melasseanteil zu stärkerem Eigenaroma, höherer Feuchtigkeit und größerem Anteil an wertvollen Inhaltsstoffen führt - was von Endverbrauchern gewünscht sein kann - während ein verminderter Melasseanteil der Weiterverarbeitbarkeit ob besserer Rieselfähigkeit (und nachrangig Lagerfähigkeit) zugute kommt.
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B. Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, besteht der wieder hinzuzufügende Melasseanteil aus Rübenmelasse und Rohrmelasse. Deren Verhältnis zueinander ist idealerweise 60:40. Das heißt, ein Liter der zur Mischung mit dem Raffinadezucker genutzten Rezeptur besteht aus 0,6 Liter Rübenmelasse und 0,4 Liter Rohrmelasse. Mit diesem Mischungsverhältnis der beiden Melassen entsteht ein ausgeglichenes, würzig zu nennendes Aroma ebenso wie ein günstiges Verhältnis an den wieder zugeführten Inhaltsstoffen.
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C. Grundsätzlich vereinigt sich die Raffinade prinzipiell „gerne“ und ohne Widersteben mit der Melasse, wie Versuchsreihen zeigen. Einige Faktoren müssen dabei jedoch bedacht werden:
- 1. die Temperatur der Ausgangsstoffe, ggfs. der Arbeitsumgebung,
- 2. die Methode des Zusammenbringens der Rohstoffe,
- 3. das Mischungsverfahren selbst,
- 4. die zu verarbeitenden Mengen.
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Zu 1.) Melasse, gleich welcher Herkunft, ist bei Raumtemperaturen relativ dick- oder zähflüssig. Dies trifft auf Rohrmelasse üblicherweise in etwas höherem Grade zu als auf Rübenmelasse. Beide Melassesirups können jedoch ohne weitere Schwierigkeiten wie viskose Flüssigkeiten gemischt werden. Varianten dazu müssen nicht weiter beschrieben werden. Beim Zufügen des vorgemischten Melassesirups im gewünschten Verhältnis zum (zunächst weißen) Raffinadezucker ist jedoch eine milde Temperaturerhöhung sinnvoll, um einerseits Klumpenbildung beim Mischungsprozeß zu vermeiden und andererseits annehmbare Mischungszeiten zu erreichen; schließlich um nachfolgende Reinigungsprozesse zu vermeiden oder zumindest zu verkürzen. Eine Temperaturerhöhung der Melasse auf 40 Grad wurde als optimal ermittelt, im Hinblick auf die nötige Viskosität und Leichtflüssigkeit einerseits und die Schonung der wärmeempfindlichen Inhaltsstoffe (bsw. Vitamine) andererseits. Die Erwärmung kann mit gewöhnlichen und bekannten Methoden vorgenommen werden (etwa Wärmestrahlung oder Mikrowellen).
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Zu 2.) Versuche haben gezeigt, daß für den hier vorgestellten Produktionsprozeß nur eine Variante der Zusammenführung der beiden zu vereinigenden Stoffe sinnvoll in Frage kommt, nach dem Motto „flüssig auf fest“. Um Verklebungen und Klümpchenbildung zu mindern, sollte die Melasserezeptur in verhältnismäßig dünnem Strahl auf die dabei bewegten Zuckerkristalle auflaufen. Je höher dabei die Bewegung der Zuckerkristalle, desto größer kann die momentan zugefügte Menge der Melasse sein - in Relation zur beabsichtigten Gesamtmenge.
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Zu 3.) Grundsätzlich sind verschiedene, bekannte Verfahren zum Mischen möglich. Abhängig von der zu mischenden Menge sind bestimmte Verfahren zu bevorzugen. Für Kleinstmengen im Bereich einiger Kilogramm erweist sich ein Einrührverfahren mit schnell drehenden Rührspateln/-flügeln als ideal. Für Mengen im handelsüblichen Manufakturbereich - etwa 20-50 Kilogramm je Mischvorgang - sind bäckereitypische Mischmaschinen besser geeignet, bei denen sich etwa ein Hubspatel langsam im seinerseits drehenden Bottich bewegt (analog zur dort üblichen Grundzubereitung von Mehlteigen), wobei längere Mischzeiten nötig sind: Hier erhöht sich die Mischungszeit von 2-3 Minuten auf etwa 20 Minuten.
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Für größere, industrieübliche Mengen etwa im Bereich mehrerer hundert Kilogramm - ggfs. im Bereich mehrerer Tonnen - liegen für das hier beschriebene Verfahren noch keine Erkenntnisse im Hinblick auf die rein mechanische Mischung vor; erwartbar ist, daß mittelschnell drehende Trommelmischmaschinen die besten Ergebnisse zeitigen, bei entsprechend längeren Mischungszeiten.
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Nutzen und Anwendbarkeit
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Das Verfahren und das daraus bestehende Produkt ist in jeder Hinsicht auf vielerlei Weise gewerblich nutzbar, nicht zuletzt im industriellen Maßstab. Der Patenbeantragende nutzt seit mehreren Jahren das Verfahren im kleinstgewerblichen Bereich erfolgreich. Nachteile des Verfahrens als auch des Produkts sind bislang nicht bekannt.
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Auf die Bedeutung von Zucker als einem der wichtigsten Grundstoffe der Lebensmittelindustrie muß nicht hingewiesen werden. Allein in Deutschland werden immense Mengen aus Zuckerrüben hergestellt, im Erntejahr 2020/21 etwa 4,3 Millionen Tonnen. Mit dem hier vorgestellten Verfahren könnte ein nicht unbedeutender Teil der Zuckerproduktion zu einem relativ gesünderen Massenprodukt führen, dessen Preis zudem nicht zuletzt wegen der Wirtschaftlichkeit des Prozesses nur gering über dem herkömmlichen Raffinadezuckers läge. Das Verfahren ist gleichviel geeignet für Zucker herkömmlicher wie biologischer Güte. Im Gegensatz zu dem bei mutmaßlich vielen Endkunden erwarteten und gewünschten Positiveffekt auf die Gesundheit allein „biologisch“ hergestellten (gewöhnlichen) Weiß- oder Raffinadezuckers ist der Nutzen eines solchen Vollzuckers wesentlich größer.
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Prognosen und Erwartungen
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Bisher fehlen noch Erfahrungswerte, medizinische Versuchsreihen und Laboranalysen im Hinblick auf die mutmaßlich signifikant erhöhte Gesundheitswertigkeit des mit diesem Verfahren erzeugten Rohzuckers/Vollzuckers. Aufgrund der bekannten, relativ großen Fülle an Nährstoffen im Melasseanteil des Zuckers können maßgebliche Effekte erwartet werden, etwa zugunsten eines Rückgangs von Diabetes oder Karies. Man kann um der Anschaulichkeit Willen eine Parallele vom Raffinadezucker und Rohzucker ziehen zu Weißmehl und Vollkornmehl.
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Da Bienen üblicherweise als Ersatzfutter für den von ihnen eingetragenen Honig Zuckersirups aus Raffinade-Zucker erhalten, könnte der Einsatz von entsprechendem (preiswertem) Rohzucker/Vollzucker ggfs. das sogenannte Bienensterben eindämmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3 392 352 A1 [0007]
- DE 102020207580 A1 [0007]