DE1089340B - Verfahren zur Herstellung von kalt quellbaren Staerkeprodukten durch mechanische Druckbehandlung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von kalt quellbaren Stärkeprodukten durch mechanische Druckbehandlung Es ist bekannt, daß Stärke durch mechanische Behandlung in Mahlvorrichtungen, wie Kugelmühlen, Walzenmühlen usw., zum Aufquellen in kaltem Zustand gebracht werden kann. Die deutsche Patentschrift 837 9801 erwähnt beispielsweise die Herstellung von in kaltem Zustand quellbarer Stärke durch Behandlung in den verschiedensten Mühlen, wobei die Stärkekörnchen wiederholt zwischen Walzen mit hohem Druck zu Pulver vermahlen werden, um sie dadurch in kaltem Wasser teilweise quellbar zu machen. Bei diesem und auch in anderen Patentschriften beschriebenen entsprechenden Verfahren wird immer nach dem Prinzip gearbeitet, die Größe der Stärkekö,rnichen zu verringern, um sie in kaltem Wasser quellbar zu machen. Die Wirksamkeit dieser Verfahren ist beschränkt In der deutschen Patentschrift 665 742 wird vorgeschlagen, trockene Stärke bei hohen Temperaturen und Druck in kalt quellbare Stärke umzuwandeln. Auch für ein solches Verfahren besteht eine Reihe ähnlicher Vorschläge, wobei sowohl feuchte als auch trockene Stärke als Ausgangsmaterial eingesetzt wird. Schließlich ist es bekannt, Stärke durch Behandlung mit Chemikalien aufzuschließen.
• Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung von kalt quellbaren Stärke produkten durch mechanische Druckbehandlung von handelsüblicher Trockenstärke, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stärkekörner bei Temperaturen unterhalb der Verkleisterungstemperatur der Stärke und unter mäßigem Druck derart zerrieben werden, daß die Struktur-der Stärkekörner unter dem Mikroskop nicht mehr erkennbar ist und die Stärke sich zu größeren Konglomeraten vereinigt.
• Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren werden also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Stärkekörnchen nicht zu kleineren Teilen vermahlen, sondern im Gegenteil durch die beschriebene Behandlung bei gegebenenfalls mäßig erhöhter Temperatur zu festen größeren in kaltem Wasser quellbaren Teilchen vereinigt.
• Erfindungsgemäß werden. Vorrichtungen verwendet, die die Körnchen nicht zermahlen, sondern in denen die Stärke während der Behandlung geliert undloder in dem in den Körnchen enthaltenem Wasser aufquellen. In den erfindungsgemäß verwendeten Vorrichtungen, wie Kollermühlen und ähnlichen Vorrichtungen, deren Laufräder gegebenenfalls unter Druck arbeiten, werden die Stärkekörnchen nicht zu geliert, sondern gleichzeitig zu größeren Aggregaten vereinigt.
• Aus der mikroskopischen Betrachtung der Produkte geht hervor, daß die ursprünglichen Stärkekornchen in den anfallenden Teilchen nicht mehr erkennbar sind und daß ihre organisierte Struktur, die bei Verwendung von polarisiertem Licht aus der Polarisierungskreuzung erkenntlich ist, dem unorientierten Bild gelierter Stärke gewichen ist.
• Der Unterschied der Produkte aus dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Produkten aus dem Stand der Technik geht aus den Zeichnungen 1 bis 4 hervor.
• Die Zeichnung 1 zeigt drei Bechergläser a, h und c. In dem Glas a wurde eine Maisstärke, die nach dem Verfahren des deutschen Patents 837 980 zwischen Walzen behandelt worden war, in kaltem Wasser aufgerührt. In dem Glas b wurde unbehandelte Maisstärke aufgerührt. In dem Glas c wurde schließlich ein erfindungsgemäß es Produkt aus Kartoffelstärke in kaltem Wasser aufgerührt.
• Die Gläser wurden über Nacht stehengelassen. Das Ergebnis ist aus der Zeichnung ersichtlich. In den Gläsern a und b hat sich in gleicher Weise ein fester.
• Bodensatz abgesetzt, über dem die klare Flüssigkeit steht. In dem Glas c liegt eine dicke kleisterartige Masse vor, die keinen Bodenkörper aufweist. Dieses Versuchs ergebnis zeigt, daß die nach dem Verfahren des deutschen Patents 837 980 behandelte Stärke wenig oder gar nicht in kaltem Wasser quellbar ist.
• Die Zeichnung2 gibt eine Darstellung des mikroskopischen Bildes der mit Wasser vermischten Maisstärke aus dem Becherglas a der Zeichnung 1. Es sind einzelne beschädigte Stärkekörner zu erkennen. Ebenso ist aus einigen weniger deutlichen Konturen zu sehen, daß eine gewisse Anquellung der nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift erhaltenen Stärkeprodukte eingetreten ist. Die Körner sind jedoch alle noch deutlich erkennbar und klar voneinander abgegrenzt. Die Zeichnung 3 zeigt ein entsprechendes mikroskopisehes Bild der unbehandelten Maisstärke aus dem Becherglas b der Zeichnung 1. Hier sind nur unbeschädigte Stärkekörner zu erkennen. Die Zeichnung4 schließlich ist ein mikroskopisches Bild der erfindungsgemäß behandelten Kartoffelstärke nach Vermischen mit kaltem Wasser. Die Zeichnung zeigt große unregelmäßig gebildete amorphe Stücke, die nicht mehr die Struktur der ursprünglichen Stärkekörner aufweisen.
• Sofern noch Teilchen zu erkennen sind, die einigermaßen der ursprünglichen Kornform entsprechen, sind diese stark verformt und gequollen.
• Es wurde gefunden, daß sich bei bestimmten Feuch tigkeits- und Temperaturbedingungen die erwähnten, die Wirkung eines Mörser nachahmenden Vorrichtungen zur Erzielung der gewünschten Wirkung außerordentlich eignen. So erzielt man mit Kollermühlen mit drehbaren oder festen Böden die erstrebte Wirkung bei hoher Leistung und außerordentlich geringem Verbrauch an Strom. Wenn auch die Herstellung von kalt quellbarer Stärke durch Zermahlen in einer Kugelmühle bereits seit langem bekannt ist, kann jetzt eine solche Mühle aber auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Hierbei wird die Zahl der Umdrehungen der Kugelmühle so erhöht, daß sie keine Mahlwirkung ausübt, sondern eine Erhöhung der Teilchengröße der Stärke je nach Wassergehalt und Temperatur bewirkt.
• In diesem Fall verhält sich die Kugelmühle nämlich wie ein Mörser, wobei die Kugeln an der Wand die Wirkung des Stößels nachahmen. Uberraschenderweise können das Ausmaß und die Geschwindigkeit des Aufschließens durch die Feuchtigkeit der Stärke und die während des Vermahlens vorherrschende oder erzeugte Temperatur geregelt werden. Bei geringerer Feuchtigkeit wird das Aufschließen verzögert und kann selbst durch eine entsprechende Temperaturerhöhung nicht ausgeglichen werden.
• Das Verfahren wird aber ausschließlich bei Temperaturen, die unter der Gelierungstemperatur der behandelten Stärke liegen, ausgeführt, so daß die Umsetzung ganz durch mechanische Mittel erhalten wird.
• Nach der Behandlung ist die Teilchengröße unregelmäßig. Die größeren Teilchen werden vorzugsweise abgesiebt, während die nicht oder nur wenig veränderte Stärke nochmals behandelt wird.
• Einer der großen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht gerade auf dieser Erhöhung der Teilchengröße, da es jetzt möglich ist, dieAuflösungsgeschwindigkeit innerhalb sehr weiter Grenzen durch Absieben von Teilchen bestimmter Größe zu regeln.
• Die zu groben Teile können auf bekannte Weise wieder vermahlen und die zu feinen Teile getrennt verwendet oder nochmals behandelt werden, um sie zu größeren Teilchen zu vereinigen. Die Quellfähigkeit des Produktes in kaltem Wasser kann durch den Zusatz bestimmter, als Dispergiermittel wirkender SuS stanzen, wie Borax, Soda, Ätznatron- oder Alkalimetallnitratlösungen, vor oder während der Behandlung verbessert werden.
• In kaltem Wasser lösliche und/oder quellbare Stärke zeigt die sehr beachtliche Eigenschaft, durch Enzyme angegriffen werden zu können, wenn sie erfindungsgemäß behandelt wird.
• Es ist allgemein bekannt, daß Enzyme »rohe« Stärkeköruchen nicht oder jedenfalls nur schwer angreifen. Durch Kochen gelierte Stärke kann nur mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit zu niedriger viskosen Lösungen als aus der unbehandelten Stärke erhältlich zersetzt werden.
• Überraschenderweise kann die Stärke gemäß der Erfindung ohne vorherige Gelierung mit Enzymen zu einem niedrigviskosen, Brei bei Temperaturen unter der Stärkegelierungstemperatur zersetzt werden, die für die Einwirkung der Enzyme optimal sind. Da in der Industrie Stärkebreie mit einem hohen Gehalt an Trockensubstanzen häufig erforderlich sind, ergeben sich bei den bekannten Verfahren des Gelierens der Stärke unter Rühren und anschließender Verflüssigung mit Enzymen große Schwierigkeiten, und man ist infolge der hohen Viskosität konzentrierter kochender Stärkelösungen an. einen begrenzten Maximalgehalt an Trockensubstanz gebunden.
• Nach Erreichung der Viskosität der Ausgangslösung wird jetzt vorbehandelte Stärke jeweils zugegeben, wenn das Enzym die Viskosität genügend verringert hat, ohne daß die Lösung dazwischen zum Kochen gebracht werden muß und die Enzyme hierbei getötet werden.
• Beispiel 1 Kartoffelstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 15,0°/o wird kontinuierlich in einer metallischen Kollermühle mit einem Walzendruck von 200kg/cm bei Raumtemperatur behandelt Das Produkt fällt in Form grober Teilchen von 1 bis 5 mm an und ist in kaltem Wasser quellbar.
• Beispiel 2 50 g Kartoffelstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 14,6o werden in einer Kolloidmühle behandelt.
• Das Porzellangefäß hat ein Fassungsvermögen von 0,31. Die Kugeifüllung besteht aus 22 Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 16 mm. Die Zahl der Umdrehungen beträgt 200 je Minute, die Behandlungsdauer 45 Minuten. Die Viskosität der Suspension der ursprünglichen, nicht behandelten Kartoffelstärke beträgt 1,9 cP in einer Konzentration von 5% Trockensubstanz bei 250 C. Unter den gleichen Bedingungen liegt das fertige Produkt in Form einer klaren Dispersion mit einer Viskosität von 95 cP vor. Von dem Produkt passieren nur 31 °/e - ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,09 mm gegenüber 69 0/o der nicht behandelten ursprünglichen Kartoffelstärke.
• Beispiel 3 50g Kartoffelstärke mit einem Gehalt von 9,80/0 Feuchtigkeit werden mit 5,0 g Borax vermischt und wie im Beispiel 1 behandelt. Die Viskosität der klaren Dispersion in Wasser bei 250 C bei einer Konzentration von 5/0 Trockensubstanz beträgt 97, während die Viskosität eines in gleicher Weise behandelten Produktes ohne Zusatz von Borax nur 77 cP beträgt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von kalt quellbaren Stärkeprodukten durch mechanische Druckbehandlung von handelsüblicher Trockenstärke, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärkekorner bei Temperaturen unterhalb der Verkleisterungstemperatur der Stärke und unter mäßigem Druck derart zerrieben werden, daß die Struktur der Stärkekörner unter dem Mikroskop nicht mehr erkennbar ist und die Stärke sich zu größeren Konglomeraten vereinigt 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Stärke in Apparaturen, wie Kollermühlen, deren Walzen vorzugsweise unter Druck stehen, durchgeführt wird.

   3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stärke die Kaltquellbar- keit fördernde und insbesondere das Verklumpen während des Quellens in Wasser verhindernde Zusätze zugegeben werden.

   4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt durch z. B. Sieben oder Mahlen auf eine vorbestimmte Teilchengröße eingestellt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 837 980, 707 700, 665 742, 659 760; britische Patentschriften Nr. 489 379, 464606; USA.-Patentschrift Nr. 2 601 335.