CH273942A - Verfahren zur Herstellung eines nicht hauptsächlich zur Ernährung bestimmten Produktes aus Wurzelstärken. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines nicht hauptsächlich zur Ernährung bestimmten  Produktes aus Wurzelstärken.    Die Erfindung bezieht sich auf die Be  handlung von Wurzelstärken (im Gegensatz  zu     Cerealienstärken,    wie Maisstärke), zum  Beispiel von     Tapiokastärke,    zwecks Herstel  lung eines noch     gelatinisierbaren    Produktes,  dessen Lösungen bzw. Pasten jedoch in hei  ssem und kaltem Zustand weniger viskos und  in geringerem Mass fadenziehend sind als die  unbehandelte Wurzelstärke. Das Produkt  kann an Stelle von Gelatine verwendet wer  den.  



  Die heisse     Pastenkonsistenz    einer modifi  zierten Stärke wird gewöhnlich mit dem  nachher zu beschreibenden     Scott-Test    be  stimmt. Die erfindungsgemäss erhaltenen Pro  dukte besitzen zum Beispiel einen     Scott-          Index    zwischen 30 und 200.  



  Die Konsistenz oder Viskosität kalter Pa  sten wird gewöhnlich nach dem Verfahren  von     Stormer    bestimmt, das ebenfalls nach  stehend beschrieben wird. Die     Stormer-Index-          zahlen    des erfindungsgemäss hergestellten Pro  duktes liegen beispielsweise zwischen 5 und 60.  



  Unbehandelte Stärke ergibt beim Ver  kochen zu einer Paste -und Abkühlen ein kla  res, glattes Gel, doch sind ihre Heisspasten  viskosität     (Scott)    und die Kaltpasten- oder       Gelviskosität        (Stormer)    für gewisse Zwecke  zu hoch, und das Gel ist fadenziehend.  



  Es ist bekannt,     Stärke    mit Hilfe von Säu  ren oder sauer reagierenden Salzen und Alde  hyden zu modifizieren, doch büsste die Stärke    bei den bisher bekannten Verfahren ihr     Gela-          tiniere        ermögen    ein, da das Endprodukt, das  naturgemäss eine Mischung der verschieden  sten     Modifikationsstufen    ist, nicht homogen  war und wahrscheinlich zudem einen zu hohen  Anteil an Stärkekörnern enthielt, die nicht  mehr gelatinieren können.  



  Nach dem vorliegenden Verfahren kann  man nun ein viel einheitlicheres Produkt er  halten, in welchem mehr Stärkekörner den  gleichen     Modifikationsgrad    aufweisen. Das  erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung  eines nicht hauptsächlich zur Ernährung be  stimmten Produktes aus Wurzelstärke ist da  durch gekennzeichnet, dass man die Stärke  in wässeriger Suspension einerseits mit einer  geringen Menge von     Acetaldehyd    und ander  seits mit einer sauer reagierenden Substanz  unter solchen     Bedingungen    behandelt, dass  ein Produkt erhalten wird, das noch zu einer       gelatinierbaren    Paste verkocht werden kann,  die beim Erkalten ein glattes Gel ergibt, wäh  rend die Viskosität in heissem und kaltem Zu  stand,

   sowie die fadenziehenden Eigenschaf  ten herabgesetzt sind.  



  Je nach dem Verwendungszweck des Pro  duktes können die     Scott-    und     Stormerwerte     etwas mehr oder weniger herabgesetzt werden.  



  Das Endprodukt kann zum Beispiel zur  Herstellung von     Druckpasten    für die Textil  industrie Verwendung finden.      Die beim Verfahren sich abspielenden  Vorgänge verlaufen vermutlich wie folgt: Die  Säure bewirkt ein     Dünnerwerden    der Stärke  und setzt so die     Scott-    und     Stormer-Werte     herab. Sie bewirkt einen Angriff der Stärke  körner im Sinne einer Schwächung, so dass  sie beim Kochen leichter zerplatzen, was dün  nere heisse und kalte Pasten ergibt.

   Ausser  dem wirkt die Säure auch als Beschleuniger  für die Reaktion zwischen Stärke und     Acet-          aldehyd.    Die     Acetaldehydreaktion    bewirkt  ein     Zäherwerden    der Stärkekörner, das heisst  ein aus dem erfindungsgemäss hergestellten  Produkt gebildetes Gel neigt weniger zum  Fadenziehen als ein entsprechendes, aus un  behandelter Wurzelstärke gebildetes Gel.

    Das     Zähwerden    der Stärkekörner durch die       Acetaldehybehandlung    macht diese beim  Kochen auch weniger     quellbar    und     aufplatz-          bar.    Es scheint deshalb, als ob das     schliess-          liche    Dünnwerden der Stärke das Ergebnis  eines teilweise ausgeglichenen Effektes zwi  schen der Wirkung der Säure und der Wir  kung des     Acetaldehyds    ist.  



  Eine allfällige verdickende Wirkung des       Acetaldehyds    ist neben seiner das Fadenzie  hen herabsetzenden Wirkung nur nebensäch  lich. Der Hauptzweck der     Acetaldehydbe-          handlung    liegt darin, dem Gel das richtige  Mass der Kürze zu erteilen.  



  Damit die genannten Effekte erzielt wer  den, muss sowohl die     hydrolytische    Reaktion  zwischen Säure und Stärke als auch die Kon  densationsreaktion zwischen     Acetaldehyd     > und Stärke     sehr    genau kontrolliert werden.  Da die     Acetaldehydmenge    erfindungs  gemäss gering gewählt wird, ist der Gehalt des  Endproduktes an dieser stärkefremden Sub  stanz gering. Man kann im übrigen den nicht       a    umgesetzten Aldehyd wie auch die sauer rea  gierende Substanz nachträglich aus dem End  produkt entfernen.  



  Der Grad der Reaktion zwischen     Acet-          aldehyd    und Stärke hängt in erster Linie von  s zwei Faktoren ab, nämlich der     Aldehydmenge     und dem     p.-Wert    der Stärkesuspension.  Wenn die Reaktion des     Acetaldehyds    mit  der Stärke übermässig ist, wird die fertige    Stärke zu niedrige     Scott-    und     Stormer-Werte     aufweisen und übermässig kurz sein. Eine zu  starke Reaktion zwischen     Acetaldehvd    und  Stärke kann von zu viel     Acetaldehyd    oder  einem zu niedrigen     pH-Wert    herrühren.

   Eine  zu starke     Acetaldehydreaktion    kann die  Stärkekörner derart gerben, dass die Körner  beim Herstellen einer Paste, wenn überhaupt,  nur in geringem Masse quellen oder gelatinie  ren. Unter diesen Bedingungen werden die       Scott-    und     Stormer-Werte    zu klein, das heisst  der     Acetaldehyd    hat dann eine     verdünnende     statt eine verdickende Wirkung.  



  Bei Anwesenheit der richtigen     Acetalde-          hydmenge    wird ein niedriger     p,-Wert    zur  Folge haben, dass die     Acetaldehydreaktion     die Säurehydrolyse der Stärke überwiegt.  



  Ein ungenügender Grad der     Acetaldehyd-          Stärke-Reaktion    ergibt eine Stärke, die einer  seits noch stark fadenziehend ist und deren       Scott-    und     Stormer-Werte    anderseits zu nie  drig sind.  



  Wenn der     p"-Wert    zu hoch ist, wird die       Acetaldehyd-Stärkereaktion    nicht genügend  beschleunigt, um die fadenziehenden Eigen  schaften merklich herabzusetzen. Zu hohe  p. -Werte verhindern auch eine wesentliche  Reduktion der     Scott-    und     Stormer-Werte    der  Rohstärke.     Praktisch    kommt zur Erzielung  der genannten     Effekte    ein     p,-Bereich    zwi  schen     1,6-a5    und eine     Acetaldehydmenge     zwischen 0,075 und 0,5     Gew. jö,    bezogen auf  das Trockengewicht der     Stärke,    in Betracht.  



  Unter Umständen kann man die beiden  Reagenzien     (Acetaldehyd    und sauer reagie  rende Substanz) auch nacheinander auf die  Stärke einwirken lassen, oder man kann zum  Beispiel die Stärkemilch zuerst mit Säure  allein und dann mit Säure und     Acetaldehyd     zusammen behandeln, wobei praktisch das  gleiche Resultat erzielt wird.  



  Als Säure verwendet man vorzugsweise  verdünnte Schwefelsäure. An Stelle der  Schwefelsäure kann man aber auch jede zum  Dünnmachen von Stärke bekannte Säure ver  wenden, wie zum Beispiel Salzsäure oder Sal  petersäure. Man kann auch saure Salze oder  andere sauer reagierende Substanzen oder      Kombinationen von sauer reagierenden Sub  stanzen, welche den gewünschten     p"-Wert     ergeben, verwenden. Beispiele für saure Salze  sind     Ammoniumchlorid    und     Kaliumbisulfat.     



  Wenn die Reaktion genügend weit fort  geschritten ist, wird     zweckmässigerweise    die  Säure in der Stärkesuspension mit     calcinier-          ter    Soda oder einem anderen Mittel neutrali  siert und durch Zusatz von     Natriumbisulfit     oder einem seiner Äquivalente die Reaktion  zwischen Aldehyd und     Stärke    unterbrochen.  Das     Natriumbisulfit    bildet mit dem     Acet-          aldehyd    ein wasserlösliches Additionspro  dukt, das vollständig aus der Stärke ausge  waschen werden kann.

   An Stelle des     Natrium-          bisulfits    kann man auch andere wasserlös  liche     Sulfite,    wie     Kaliumbisulfit,        Natriumsul-          fit,        Ammoniumbisulfit    und     Ammoniumsulfit     verwenden. An Stelle der     caleinierten    Soda  kann man alle zur Neutralisierung von Säu  ren in Stärkesuspensionen verwendbaren       Neutralisiermittel,    wie Natronlauge, Ammo  niak oder Kalilauge, verwenden.

   Die Stärke  milch kann dann filtriert, der Filterkuchen  in frischem Wasser wieder suspendiert und  die Suspension zur Neutralisierung noch vor  handener Säure nochmals mit Natronlauge  oder     calcinierter    Soda behandelt werden.  



  Durch die angeführten Massnahmen kann  der     Acetaldehyd    vollkommen aus der Stärke  entfernt werden.  



  Bevor spezielle Beispiele für die Durch  führung des Verfahrens gemäss der Erfindung  angeführt werden, sollen noch die     Scott-    und       Stormer-Proben    erläutert werden.  



       Scott-P-rüf-ung   <I>für dickkochende</I>     Stärken     15 g Stärke mit     1:20/,        Feuchtigkeitsgehalt     werden mit<B>280</B>     cm3    destilliertem Wasser bei  Zimmertemperatur vermischt. Der die Mi  schung enthaltende Becher wird in ein sie  dendes Wasserbad gebracht und während  5 Minuten mittels eines mit 200 Touren pro  Minute umlaufenden     Rührers    gerührt. Nach  5 Minuten wird der Becher mit einem Uhrglas  5 bedeckt und der Inhalt weitere 5 Minuten  kochen gelassen.

   Nach 10 Minuten (seit Be  ginn der Prüfung) wird das Uhrglas entfernt,    das Kondensat     zurücktropfen    gelassen, wäh  rend das Material mit der gleichen Geschwin  digkeit wie oben gerührt wird. Das Rühren  und Zurückgeben des Wassers erfordert  10 Sekunden. Das Uhrglas wird wieder auf  den Becher gegeben und die Mischung 1 Mi  nute und 50 Sekunden, das heisst bis 1? Minu  ten verstrichen sind, weitergekocht. Das Uhr  glas wird entfernt, das Kondensat in den  Becher zurückgegeben und der Inhalt ge  rührt, wozu 15 Sekunden erforderlich sind.

    Nach 12 Minuten und 15 Sekunden (seit Be  ginn) wird der     Becherinhalt    in einen     Scott-          Becher    übergeführt und nach 15 Minuten  Gesamtzeit das Tauchventil des Bechers her  ausgezogen, so dass die Paste in einen unter  dem Becher angeordneten graduierten Zylin  der fliessen kann. Der     Scott-Index    einer Paste  ist die Anzahl Sekunden, die für das Ab  fliessen von 50     cm3    der Paste aus dem Becher  benötigt wird. Der     Scott-Becher    ist ein Be  cher oder Trichter, der ein mit einem Tauch  kolbenventil versehenes, etwa 3,175 mm lan  ges Ablaufrohr von etwa 1,588 mm lichter  Weite aufweist. Die lichte Weite muss durch  Vergleich mit einem Standardbecher justiert  werden.

   Die durchschnittlichen handelsüb  lichen, nicht modifizierte Maisstärken er  geben bei der vorstehenden Prüfung     Scott-          Werte    zwischen 85 und 90.         Stormer-Prüfung   <I>für dickkochende</I>     Stärken     Die Viskosität eines kalten Stärkegels  wird gewöhnlich durch den     Stormer-Test    be  stimmt. Dieser wird durchgeführt, indem man  15 g der Stärke mit 280g Wasser kocht, die  Paste auf 25  abkühlt und dann die Anzahl  Sekunden bestimmt, die ein Zylinder von  55 g Gewicht mit einem Durchmesser von  31,75 mm und einer Länge von 34,93 mm  braucht, um unter einer Belastung von 400 g  in der Paste 50 Umdrehungen zu machen.  



  Sowohl bei der     Scott-    als auch bei der       Stormer-Prüfung    ist die Viskosität der heissen  oder kalten Pasten um so höher, je grösser  die Indexzahlen sind.  



  Beide Werte sind für     Tapiokastärke    we  sentlich höher als beispielsweise für Mais-      stärke. Der Unterschied ist so-gross, dass man  die üblichen     Scott-    und     Stormer-Prüfungen     mit 15 g für die Bestimmung der     Pastenvis-          kosität    von     Tapiokastärke    nicht verwendet  werden können. Durch Herabsetzung des  Stärkegehaltes der Paste auf 10 g und Herab  setzung des Gewichtes von 400 g auf 75 g im       Stormer-Test    ist ein Vergleich möglich.

   Unter  diesen Bedingungen gibt rohe Maisstärke  (10 g) einen     Scott-Wert    von 18 und einen       Stormer-Wert    von 128.     Tapiokastärke    wird  unter gleichartigen Bedingungen einen     Scott-          Wert    von etwa 50 und einen     Stormer-Wert     von etwa 280 ergeben.  



  In den Beispielen sind neben den bevor  zugten Werten jeweils die praktisch in Be  tracht kommenden Grenzwerte in Klammern  angegeben. Diese Grenzwerte sind nicht kri  tisch. Die Mengen sind in Gewichtsteilen an  gegeben.  



       Beispiel   <I>1:</I>  Zu einer     Tapiokastärkemilch    von 22      B6     (20-24      B6)    gibt man so viel verdünnte  Schwefelsäure, dass ein p. -Wert von 2,3 (2,0  bis 2,5) erreicht wird, und 0,32% (0,25 bis  0,335%)     Acetaldehyd,    auf wasserfreien Alde  hyd und     Stärketrockensubstanz    bezogen, zu.  Die Behandlung dauert bei 29,4  C (26,7 bis  32,2 ) 13 Stunden (10-16 Stunden). Das Ma  terial wird dann mit Soda bis zum     pH    6,5  (6,3-6,7) neutralisiert, filtriert und der Fil  terkuchen wieder in warmem Wasser zu einer  Suspension von 12      B6    aufgeschlämmt.

   Zu  dieser gibt man genügend     Natriumbisulfit,     um den freien     Acetaldehyd    zu binden, das  heisst etwa 0,32%     Natriumbisulfit,    bezogen  auf trockene Stärkesubstanz (0,25-0,4%).  Die Temperatur wird auf 37,7  C erhöht und  die Suspension 2 Stunden gerührt. Dann wird  filtriert, der Filterkuchen wieder in warmem  Wasser zu einer Suspension von 12      B6    dis  pergiert und das     pH    durch Zusatz von Soda  oder Natronlauge auf<B>6,5 (6,3-7,0)</B> einge  stellt. Das Wasser wird von der modifizierten  Stärke     abfiltriert    und letztere getrocknet.  



  Arbeitet man bei den bevorzugten Ar  beitsbedingungen, so hat das Produkt einen       15-g-Scott-Index    von etwa 188 und einen         15-g-Storiner-Index    von etwa ? 7 bei     Bela-          stung,mit    einem Gewicht von     400g.     



       Beispiel   <I>2:</I>  Dieses Beispiel zeigt: eine Arbeitsweise zur  Herstellung eines     modifizierten    Stärkepro  duktes, das im Gemisch mit einer Säure oder  mit sauren Stoffen verwendet werden soll.  Wenn dieses Gemisch bei der Anwendung ge  kocht wird, hat die Säure auf die Stärke eine  verdünnende Wirkung.     Gemäss    vorliegendem  Beispiel wird nun diese Wirkung dadurch  ausgeglichen, dass man die Stärke einer etwas  strengeren     Aldehydbehandlung        unterwirft,     wodurch die Stärkekörner zäher und deshalb       dei    Säureeinwirkung beim Kochen anlässlich  der Anwendung weniger zugänglich werden.

    Die schärfere     Aldehydbeha.ndlang    ergibt aus  den oben erläuterten Gründen niedrigere       Scott-    und     Stormer-Werte.    In diesem Falle  wird also die     Aldehy        dbehandlung    bis zu einem  Punkt geführt, bei dem als Nebenerscheinung  die Stärke eher verdünnt wird statt verdickt.  



  Zu einer     Tapiokastärkesuspension    von  <B><I><U>22'</U></I></B>     B6    gibt man so viel verdünnte Schwefel  säure, dass ein     pH    von 1,8 (1,6- 2,0) entsteht.  Die Suspension wird 1 Stunde (1     @,-    \' Stun  den) auf 48,9\ C     (46\-5l,7         C.)    erhitzt.

   Zu       dieser    dünnen Stärkemilch gibt man     0.419%     (0,377-0,503%)     Acetaldehyd,    auf wasser  freiem     Ai"@ehyd    und     Stärketroekensubstanz     bezogen,     zu,        und    erhitzt während 16 Stunden  (14-18     Stunden)    auf     48,9     C (46-51,7  C).

    Das Material wird dann mit Soda bis zum       PH    6,0 (5,5-6,5) neutralisiert, filtriert, der  Filterkuchen in warmem Wasser wieder zu  einer Suspension von     1-,I"        Be        dispergiert    und,  auf die     Trockenstärke    berechnet,     0,5- ,/     (0,4-0,65 /o),     Natriumbisulfit    (das heisst so  viel, dass aller freie Aldehyd gebunden wird)  zugegeben. Die Suspension wird 2     Stunden     gerührt, filtriert und der Filterkuchen wieder  um in Wasser zu einer Suspension von<B>122'</B>     B6     suspendiert.

   Dann stellt man das     pH    mit Soda  oder Natronlauge auf 6,5 (6,3-7,0) ein, fil  triert die modifizierte Stärke ab und trocknet  sie in geeigneter Weise.  



  Das beim Einhalten der bevorzugten Ar-           beitsbedingungen    erhaltene Produkt hat       einen        15-g-Scott-Index    von 35 und bei einer  Belastung von 400g einen     15-g-Stormer-          Index    von 5. Beim Arbeiten     innerhalb    der an  s gegebenen Grenzwerte kann der     Scott-Index     zwischen 30 und 40 und der     Stormer-Index     zwischen :> und 10 variieren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung eines nicht hauptsächlich zur Ernährung bestimmten Produktes aus Wurzelstärke, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Stärke in wässe riger Suspension einerseits mit einer geringen Menge von Acetaldehyd, anderseits mit einer sauer reagierenden Substanz unter solchen Bedingungen behandelt, dass ein Produkt er halten wird, das noch zu einer gelatinierbaren Paste verkocht werden kann, die beim Er kalten ein klares, glattes Gel ergibt, während die Viskosität in heissem und kaltem Zustand sowie die fadenziehenden Eigenschaften her abgesetzt sind. UNTERANI SPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die in Wasser sus pendierte Stärke vor der Behandlung mit dem Acetaldehy d mit einem sauer reagierenden Stoff behandelt wird. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der pl, der wäs serigen Suspension zwischen 1,6- 2,5 gehal ten wird und die Menge des Aldehyds 0,075 bis 0,5 Gew. N. des trockenen Stärkematerials beträgt. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass nach Erreichung des gewünschten Effektes die Suspension mit einem Neutralisiertnittel und mit einer mit dem noch vorhandenen freien Acetaldehyd ein lösliches Umsetzungsprodukt bildenden Substanz behandelt wird. 4. Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass man als mit dem Aldehyd reagierende Substanz ein Alkali sulfit verwendet. :i. Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass man als mit dem Aldehyd reagierende Substanz ein Alkali bisulfit verwendet. 6. Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass man als mit dem Aldehyd reagierende Substanz ein Ammo- niumsulfit verwendet.

   7. Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass man als mit dem Aldehyd reagierende Substanz Ammonium- bisulfit verwendet. 8. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den Acet- aldehyd in einer Menge von<B>0,295</B> -<B>0,5</B> Gew. verwendet. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine wässerige Suspension von Tapiokastärke mit so viel Säure, dass das pH 29,0-22,5 beträgt, und mit 0,25-0,335 Gew.% Acetaldehyd, bezogen auf trockene Stärkesubstanz, versetzt wird, dass man das Gemisch 10-l6 Stunden auf ?6-32 C erwärmt, dann die Suspension bis zum PH <B>6,3</B> -<B>6,7</B> neutralisiert, filtriert, den Filterkuchen wieder in Wasser suspendiert und genügend Natriumbisulfit zusetzt, um den freien Acetaldehyd zu binden, die Sus pension auf etwa 37,7 C erhitzt,

   filtriert und wiederum in warmem Wasser suspendiert, nochmals filtriert und das Produkt schliess lich auswäscht und trocknet. 10. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man eine wässe rige Suspension von Tapiokastärke mit Säure versetzt, bis das pH 1,6-2,0 beträgt, die Suspension 30-120 Minuten auf 46-51,7 C erwärmt, dann 0,377-0,5 Acetaldehyd, be zogen auf Stärketrockensubstanz, zu der Sus pension gibt, die Mischung 14-18 Stunden auf 46-51,6 C erhitzt, dann zum pH 5,5-6,5 neutralisiert, filtriert, den Filterkuchen wie der in warmem Wasser suspendiert,

   mit ge nügend Natriumbisulfit versetzt, um den freien Acetaldehyd zu binden, und schliess lich das erhaltene Produkt wäscht und trocknet.