DE2721458A1

DE2721458A1 - Verfahren zur herstellung einer waessrigen aufschlaemmung einer verfluessigten und wenigstens merklich solubilisierten staerke

Info

Publication number: DE2721458A1
Application number: DE19772721458
Authority: DE
Inventors: Raoul Guilaume Phillippe Walon
Original assignee: Unilever Bestfoods North America
Current assignee: Unilever Bestfoods North America
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1977-05-12
Publication date: 1977-12-01
Also published as: US4235965A; FR2351174A1; FR2351174B1; ES458711A1; YU120077A; AU510321B2; CA1092043A; SE7704765L; GB1539015A; SE432426B; DK186377A; MY8000029A; TR19738A; IT1085080B; BR7703056A; NL7705284A; AU2482677A; MX4302E; JPS539333A; AR210413A1

Description

MÜLLER-BORE · DEUFEI. · SCKÖN · HERTEL PATENTANWÄLTE

OR. WOLFGANG MÜLUER-BORt (PATENTANWALTVON l»27-l*73) DR. PAUL OEUFEL. DIPL.-CHEM. OR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHY*.

S/Sm - C 3002

CPC International, Inc.,
International Plaza, Englewood Cliffs,
New Jersey 07632 / USA.

Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Aufschlämmung einer verflüssigten
und wenigstens merklich solubilisierten Stärke.

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β 1XÜNCHEX 88 · SIEBERTSTR. 4 · POSTFACH 860720 · KABEL·: IfU¹EBOFAT · TEL·. (08·) 47400S · TILIZ B-14M3

__x_ 272H58

Die Erfindung betrifft die Herstellung wäßriger Aufschlämmungen einer vollständig verflüssigten und wenigstens teilweise solubilisierten Stärke mit extrem hohen Feststoffkonzentrationen, d. h. Feststoffkonzentrationen, die wesentlich höher als 40 Gew.-% sind.

Stärke wird aus vielen Gründen verflüssigt und/oder solubilisiert, beispielsweise für die Herstellung von Maltodextrinen sowie zur Durchführung der ersten Stufe von Verzuckerungsverfahren unter Bildung von Stärkesirupen, Dextrose, Lävulose oder dgl. Es ist im allgemeinen zweckmäßig, wäßrige Aufschlämmungen mit der höchstmöglichen Trockensubstanzkonzentration zu erhalten, die erzielbare maximale Konzentration (bei Einsatz herkömmlicher Vorrichtungen sowie nichtmodifizierter Stärke) liegt jedoch bei einem Feststoffgehalt von ungefähr 40 %. Der Grund liegt natürlich darin, daß die Stärke unter den Bedingungen der herkömmlichen Verflüssigungsverfahren eine Gelatinisierung erfährt, was eine starke Erhöhung der Viskosität (Viskositätspeak) zur Folge hat. Eine gelatinisierte nichtmodifizierte Stärkepaste mit mehr als 40 % Trockensubstanz ist zu viskos, um in herkömmlichen Anlagen verarbeitet zu werden. Es ist daher herkömmliche Praxis, die Stärke mit einem Feststoffgehalt von nicht mehr als 40 % zu verflüssigen und evtl. eine getrennte Eindampfungsstufe vorzusehen, um den Feststoffgehalt auf den gewünschten Punkt zu bringen. Die Verdampfung erfordert natürlich eine spezielle Anlage und ein erhebliches Ausmaß an Energie.

Es ist bekannt, daß Stärke mit flf-Amylase unter nichtgelatinisierenden Bedingungen solubilisiert werden kann. In den US-PS 3 922 199, 3 922 200, 3 922 198 sowie 3 922 196 wird gezeigt, daß die Stärke in wirksamer Weise mit bakterieller CK-Amyläse bei Temperaturen solubilisiert werden kann, die höher sind als ihre "normale" Gelatinisierungstemperatur, ohne daß dabei eine merkliche Gelatinisierung erfolgt.

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Diese in neuerer Zeit entwickelten Verfahren sind auf Stärkeaufschlämmungen mit Feststoffgehalten von 40 % oder darunter begrenzt, sofern nicht spezielle Anlagen verwendet werden. Arbeitet man bei Temperaturen, die merklich oberhalb der normalen Gelatinisierungstemperatur liegen, beispielsweise bei 75°C im Falle von Maisstärke, dann ist es erforderlich, zuerst die wäßrige Aufschlämmung aus Stärke und Enzym bei einer tieferen Temperatur herzustellen und dann die Aufschlämmung auf die gewünschte Endtemperatur zu erhitzen, falls eine Gelatinisierung vermieden werden soll. Setzt man Stärke und Ot'-Amylase direkt heißem Wasser zu, das eine Temperatur oberhalb der normalen Gelatinisierungstemperatur der Stärke aufweist, dann gelatinisiert die Stärke prompt. In überraschender Weise tritt jedoch bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dann, wenn die frische körnige Stärke der wäßrigen verflüssigten Stärkeaufschlämmung bei Temperaturen von bis zu 75 bis 85°C oder sogar darüber zugesetzt wird, keine merkliche Gelatinisierung mit dem dazugehörigen Viskositätspeak auf. Aufgrund dieser überraschenden Erscheinung ist es möglich, den Feststoffgehalt einer vollständig verflüssigten Stärkeaufschlämmung bis zu den erwähnten Gehalten "aufzubauen".

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dessen Durchführung wäßrige Aufschlämmungen einer verflüssigten und im wesentlichen solubilisierten Stärke mit außergewöhnlich hohen Feststoffgehalten, d. h. bis zu 70 Gew.-% oder darüber, unter Einsatz herkömmlicher Vorrichtungen sowie ohne die Durchführung einer getrennten Eindampfungsstufe hergestellt werden können. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man eine wäßrige Aufschlämmung eines Stärkehydrolysats (mit einem D.E. von ungefähr 1 bis ungefähr 25) bei einer Feststoffkonzentration von 40 Gew.-% oder niedriger ein. Dieses Ausgangsmaterial kann nach jeder herkömmlichen Methode hergestellt werden, beispielsweise durch Säurehydrolyse, Säure/Enzym-Hydrolyse, Enzymhydrolyse etc.

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Wahlweise kann man von einem trockenen Stärkehydrolysat ausgehen und dieses in Wasser unter Einhaltung eines Feststoffgehalts von bis zu 40 % auflösen.

Diesem Ausgangsmaterial wird dann allmählich, vorzugsweise in Form von aufeinanderfolgenden Portionen, frische körnige Stärke in Gegenwart einer bakteriellen (Y-Amylase unter Bedingungen zugesetzt, welche keine merkliche Gelatinisierung der Stärke und damit keinen schnellen Anstieg der Viskosität, der für die Gelatinisierung von Stärke charakteristisch ist, zur Folge haben. Zu Beginn der Zugabe der frischen Stärke muß die Temperatur natürlich unterhalb der normalen Gelatinisierungstemperatur zur Vermeidung einer Gelatinisierung gehalten werden. Nachdem die frische Stärke zugesetzt und durch die Wirkung der OC-Amylase verflüssigt worden ist, kann die Temperatur allmählich auf einen Wert erhöht werden, der deutlich oberhalb der "normalen" Gelatinisierungstemperatur der Stärke liegt, ohne daß dabei eine merkliche Gelatinisierung erfolgt und ein "Viskositätspeak" auftritt. Durch diese Methode der allmählichen Zugabe und Verflüssigung der Stärke unter nichtgelatinisierenden Bedingungen kann der Feststoffgehalt der Aufschlämmung auf Konzentrationen von bis zu 70 Gew.-% oder sogar darüber unter Verwendung herkömmlicher Vorrichtungen ohne Viskositätsprobleme "aufgebaut" werden. Nachdem die letzte Menge der frischen Stärke zugesetzt und durch die Φ-Amylase verflüssigt und solubilisiert worden ist, wird die Temperatur in zweckmäßiger Weise auf wenigstens 90⁰C (vorzugsweise 90 bis 105⁰C, wobei jedoch auch Temperaturen von bis zu 150⁰C geeignet sind) erhöht, um etwa noch vorhandene Stärke zu verflüssigen und im wesentlichen zu solubilisieren.

Während der Zugabe und der Verflüssigung der frischen Stärke kann die 0(-Amylase je nach Bedarf zugesetzt werden. Die zweckmäßigste Methode besteht jedoch darin, der Ausgangsauf schlämmung die zur Verflüssigung der ganzen zuzusetzenden Stärke erforderliche ßf-Amylase zuzusetzen, um zusätzliche

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Zugaben von weiteren Enzymen während des Verfahrens zu vermeiden. Die Verfahrensbedingungen sind derart, daß diese Methode ohne weiteres eingehalten werden kann, ohne daß dabei eine nachteilige Wirkung auf die iTt-Amylase festzustellen ist.

Die Temperatur zu Beginn der Stärkezugabe sollte eine für eine optimale Of-Äinylasewirkung geeignete Temperatur sein, wobei natürlich die Stärke nicht gelatinisiert werden darf. Eine Temperatur von 60⁰C ist im Falle der meisten Stärken geeignet. Da die Stärke allmählich zugesetzt und verflüssigt wird, kann die Temperatur in vorteilhafter Weise auf bis zu ungefähr 85°C und schließlich auf 90⁰C oder darüber erhöht werden, ohne daß dabei eine merkliche Gelatinisierung erfolgt.

Die Auswahl der bakteriellen <*-Amylase ist nicht kritisch, wobei natürlich die Bedingung gilt, daß das Enzym seine Aktivität unter den eingehaltenen Temperaturen beibehält. Bevorzugte Quellen für geeignete Of-Amylasen sind bestimmte Spezies der Bacillus-Mikroorganismen, wie Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans sowie Bacillus amyloliquefaciens. Geeignete ÖC-Amylasen werden in der DT-OS * sowie in der US-PS 3 697 368 beschrieben. Besonders geeignete Of-Amylasen sind solche, die auf Bacillus licheniformis zurückgehen, wie in der genannten DT-OS angegeben wird. Besonders bevorzugt ist diejenige OC-Amylase, die auf den Bacillus licheniformis-Stamm NCIB 8061 zurückgeht. Andere geeignete Mikroorganismen sind Bacillus licheniformis-Stämme NCIB 8059, ATCC 6598, ATCC 6634, ATCC 8480, ATCC 9945A sowie ATCC 11945. Diese vorstehend erwähnten Enzyme sind bezüglich der Verflüssigung von körniger Stärke außergewöhnlich wirksam, d. h. bezüglich der Verflüssigung von Stärke in ihrer körnigen Form, ohne daß dabei vorher oder gleichzeitig eine Gelatinisierung erfolgt. Ein derartiges Enzym, das besonders zur Durchführung der Erfindung geeignet ist, ist unter dem Warenzeichen "Thermamyl" von der Novo

* entsprechend der ausgelegten österreichischen Patentanmeldung Nr.4836/70

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Enzyme Corporation, Mamaroneck, N.Y., erhältlich. Thermamyl zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

a) es ist thermisch stabil,

b) es ist innerhalb eines breiten pH-Bereiches aktiv und

c) seine Aktivität und Wärmestabilität hängen in geringerem Ausmaße als andere Oi-Amylasen von dem Vorliegen zugesetzter Calciumionen ab.

Typische Analysen von drei verschiedenen ThermamylZubereitungen ergeben folgendes Bild:

Thermamyl 60

Thermamyl 120

Thermamyl

Trockensubstanz, % CX-Amylaseaktivität (U/g) in der vorliegenden Form Protein, % d.b. Asche, % d.b. Calcium, % d.b. Natrium, % d.b.

35,4

98,8

94,6

1,156	2,105	9	,124
26,5	21,2	21	,2
60,1	91,2	64	,4
0,04	0,72	4,	9
12,3	12,2	—	—

Von weiteren geeigneten verfügbaren 0<-Amylasen seien folgende erwähnt:

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Tabelle I

Enzymzubereitung Bhozyme H-39 Takamine HT-1000 Tenase Dex-Io Ml Novo SP-96 Νσνο B. subtilis Kleista.se GM-16 Kleistase L-1 Rapidase SP-250

Maxamyl LX 6000

Form
Pulver
Pulver
Flüssigkeit
Flüssigkeit
Pulver
Flüssigkeit
Pulver
Flüssigkeit

Societe "Rapidase" Pulver

France

Gist-Brocades Flüssigkeit

Aktivität 4874 U/g 3769 ü/g 2043 U/ml 1213 U/ml 7310 U/g 1599 U/ml

26593 U/g 1918 U/ml

11655 U/g

13300 U/ml

Die Of-Amylaseaktivität eines Enzyms wird wie folgt bestimmt:

Man läßt das Enzym mit einer Standardstärkelösung unter gesteuerten Bedingungen reagieren. Die Enzymaktivität wird durch das Ausmaß der Stärkehydrolyse bestimmt, die sich durch eine Abnahme des Jodverfärbungsvermögens zu erkennen gibt, das spektrofotometrisch gemessen wird. Die Einheit der bakteriellen Q(-Amylaseaktivität ist die Enzymmenge, die erforderlich ist, um 10 g Stärke pro Minute unter den Verfahrensbedingungen zu hydrolysieren. Die Methode ist auf bakterielle #-Amylasen einschließlich industrieller Zubereitungen anwendbar, wobei Materialien ausgeschlossen sind, die eine ausgeprägte Verzuckerungsaktivität aufweisen.

0,3 bis 0,5 g einer festen Probe oder 0,3 bis 1,0 ml einer flüssigen Probe werden in einer ausreichenden Menge einer 0,0025 m wäßrigen Calciumchloridlösung zur Gewinnung einer Enzymlösung aufgelöst, die ungefähr 0,25 Aktivitätseinheiten pro ml enthält.

Eine Mischung aus 10 ml einer 1 %igen Lintner Stärkelösung, die auf 60⁰C einjustiert ist, und 1 ml der zu testenden

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Enzymprobe werden vermischt. Die Mischung wird in einem Bad mit konstanter Temperatur während genau 10 Minuten gehalten. Eine 1 ml-Probe wird entnommen und zu einer Mischung aus 1 ml einer 1m wäßrigen Chlorwasserstoffsäure von ungefähr 30 ml destilliertem Wasser gegeben. Das Jodverfärbungsvermögen einer derartigen angesäuerten Probe wird dann durch Zugabe von 3,0 ml einer 0,05 %igen wäßrigen Jodlösung, Verdünndung auf 100 ml mit destilliertem Wasser und gutes Vermischen bestimmt. Die Extinktion der Lösung wird in Relation zu derjenigen von destilliertem Wasser bei 620 nm in einer 2 cm-Zelle gemessen (eine ähnliche Messung erfolgt unter Einsatz der Standardlösung um eine Blindextinktion zu ermitteln). Die Enzymaktivität in Einheiten/g oder Einheiten/ml entspricht:

(Blindextinktion - Extinktion der Probe) χ Verdünnungsfaktor χ 50

Blindextinktion χ 10 χ 10

Die Menge der eingesetzten Or'-Amylase ist natürlich die Menge, die notwendig ist, um die ganze körnige Stärke zu verflüssigen. Sie kann im allgemeinen zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 25 Aktivitätseinheiten pro g Stärke (Trockenbasis) schwanken. Die minimale Menge hängt von der jeweils verflüssigten Stärke ab. Mengen von mehr als 25 U/g Stärke können verwendet werden, wobei jedoch kein praktischer Vorteil erzielt wird. Wie zuvor erwähnt wurde, wird vorzugsweise die ganze "Dosis" der ^-Amylase zu Beginn des Verfahrens zugesetzt, sie kann jedoch auch in kleinen Mengen während des Verfahrens zugegeben werden, falls dies erforderlich ist. Der pH während der Verflüssigung der Stärke muß natürlich derart sein, daß die optimale Aktivität der (Y-Amylase erzielt wird. Dieser pH liegt im allgemeinen zwischen 5 und 7,5 und vorzugsweise bei ungefähr 6.

Die spezifischen Bedingungen bezüglich der Zugabegeschwindigkeit der Stärke, der zu jedem Zeitpunkt zugesetzten Menge sowie der Temperatureinstellungen sind derartig, daß eine

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merkliche Gelatinisierung und ein zu starkes Anwachsen der Viskosität, wodurch eine Handhabung erschwert wird, vermieden werden. Die Stärkeportionen können dann zugesetzt werden, wenn eine ausreichende Menge der zuvor zugesetzten Stärke bis zu einem solchen Ausmaß solubilisiert worden ist, das der nachfolgende Zusatz keine zu hohe Viskosität bedingt. Setzt man herkömmliche Vorrichtungen ein, dann läßt sich das Verfahren in einer solchen Weise durchführen, daß Viskositäten vermieden werden, die wesentlich oberhalb ungefähr 3000 cps liegen.

Die Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise bei Viskositäten von mehr als ungefähr 3000 cps durchführen, wenn eine Vorrichtung verwendet wird, welche die Handhabung dieser höheren Viskositäten gestattet. Einer der Hauptvorteile der Erfindung liegt jedoch in der Einsparung von Energie sowie in der Vermeidung der Verwendung derartiger spezieller Vorrichtungen, wobei Verdampfungen unterbleiben oder nur in einem geringem Ausmaße durchzuführen sind etc. Es ist daher vorzuziehen, die Erfindung in herkömmlichen Vorrichtungen durchzuführen.

Bei der Durchführung der Erfindung erfolgt eine merkliche Verflüssigung und Solubilisierung einer Aufschlämmung mit einem hohen Feststoffgehalt nach einem Zeitpunkt, an welchem die Temperatur ungefähr 80 bis 85⁰C erreicht hat. Ein derartiges Produkt kann direkt für eine Verwendung gewonnen werden. Es ist jedoch zweckmäßig, als Endstufe die Temperatur auf wenigstens 90⁰C zu erhöhen, wodurch in wirksamer Weise eine etwa noch vorhandene Stärke verflüssigt und im wesentlichen solubilisiert wird.

Die gewonnene Aufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt kann in der vorliegenden Form verwendet werden, d. h. einem der herkömmlichen Verwendungszwecke von Maltodextrinen oder anderen verflüssigten Stärken zugeführt werden, sie kann auch als Substrat für eine weitere Verzuckerung verwendet werden.

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Soll eine weitere Verzuckerung durchgeführt werden, dann werden nur die notwendige Temperatur und der pH-Wert eingestellt, worauf das entsprechende Verzuckerungsenzym oder die entsprechenden Verzuckerungsenzyme zugesetzt werden und man die Verzuckerung in herkömmlicher Weise ablaufen läßt. Wird beispielsweise Dextrose oder ein Dextrose enthaltendes Hydrolysat gewünscht, dann wird Glukoamylase zugesetzt. Zur Herstellung eines Lävulose enthaltenden Sirups kann Glukoseisomerase anschließend oder gleichzeitig zu der Einwirkung von Glukoamylase zugesetzt werden. Für ein Produkt mit hohem Maltosegehalt wird ß-Amylase, mit oder ohne Of-1,6-Glukosidase, verwendet etc. Ferner kann man eines oder mehrere Verzuckerungsenzyme (beispielsweise Glukoamylase oder ß-Amylase) zu Beginn oder während der Verflüssigung zusätzlich zu der bakteriellen Φ-Amylase in vorteilhafter Weise zusetzen, da das Vorliegen eines derartigen Enzyms die Solubilisierung der Stärke begünstigt.

Die Erfindung läßt sich unter Einsatz beliebiger ^Stärken durchführen, beispielsweise Maisstärke, Weizenstärke, Kartoffelstärke, Reisstärke, den verschiedenen wachsartigen Stärken, die hauptsächlich aus Amylopektin bestehen, den Stärken mit hohem Amylosegehalt etc. Ferner kommen Stärken in Frage, die einer physikalischen und/oder chemischen Modifizierung oder Veränderung unterzogen worden sind. Ferner kann man Stärke enthaltende Materialien, wie WeizenmehJe, Maismehle etc. verwenden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. Sofern nicht anders angegeben ist, beziehen sich alle Prozentangaben in den Beispielen sowie in den Ansprüchen auf das Gewicht. Die Trockensubstanzwerte werden unter Verwendung eines Zeiss-Refraktometers ermittelt.

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Beispiel 1 ήΐ

Dieses Beispiel zeigt die Durchführung der Erfindung einschließlich der anschließenden Stufe der Verzuckerung der erhaltenen Stärkeaufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt zu einem Hydrolysat mit hohem Maltosegehalt.

400 g Kartoffelstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 18 % werden zu 600 ecm Leitungswasser zur Gewinnung einer Stärkesuspension mit ungefähr 33 % Trockensubstanz gegeben. Dann werden 0,22 g CaCl₂, 0,022 g NaCl und 2,5 g Thermamyl Cf-Ämylase zugegeben. Der pH beträgt 6,2. Die Temperatur wird auf 60⁰C gebracht. Das Produkt wird bei dieser Temperatur unter Rühren während einer Zeitspanne von 60 Minuten gehalten. Nach Beendigung dieser Zeitspanne weist das Produkt folgende Eigenschaften auf:

Gesamttrockensubstanz 33 %

Lösliche Bestandteile, insgesamt 25 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 75,8 %

D.E. der löslichen Bestandteile 9,1

Viskosität 60 cps bei 60⁰C

Die Temperatur wird auf 75^eC während einer Zeitspanne von 45 Minuten erhöht. Nach Beendigung dieser Zeitspanne ist die Viskosität auf 30 cps abgefallen. 500 g Stärke werden dann der Aufschlämmung zugesetzt. Es erfolgt keine merkliche Gelatinisierung. Das Produkt wird anschließend während einer Zeitspanne von 60 Minuten bei 75⁰C gehalten, worauf es folgende Eigenschaften aufweist:

Gesamttrockensubstanz 52 %

Lösliche Bestandteile, insgesamt 49 % Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 94,2 % D.E. der löslichen Bestandteile 16

Viskosität 400 cps bei 75°C

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Die Temperatur wird auf 80⁰C während einer Zeitspanne von 20 Minuten erhöht. Dann werden 500 g Stärke zugesetzt. Wiederum erfolgt keine merkliche Gelatinisierung. Das Produkt wird bei 80⁰C unter fortgesetztem Rühren während einer Zeitspanne von 90 Minuten gehalten, worauf es folgende Eigenschaften aufweist:

Gesamttrockensubstanz 58 %

Lösliche Bestandteile, insgesamt 52 % Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 89,6 % D.E. der löslichen Bestandteile 17 Viskosität 720 cps bei

80⁰C

Die Temperatur wird dann auf 95°C während einer Zeitspanne von 30 Minuten erhöht, worauf man auf 75°C abkühlt. Das Endprodukt besitzt folgende charakteristische Eigenschaften:

Gesamttrockensubstanz 66,4 %

Lösliche Bestandteile, insgesamt 65,9 % Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 99,2 % D.E. der löslichen Bestandteile 18,2 Viskosität 680 cps bei

75°C

Die Temperatur wird dann auf 60⁰C eingestellt und der pH auf 5,2 gebracht. 0,3 g ß-Amylase (Biozyme M der Amano Pharmaceuticals, Japan) werden zugesetzt. Das Produkt wird während einer Zeitspanne von 12 Stunden bebrütet. Dabei erhält man ein Maltose enthaltendes Hydrolysat mit folgender Zusammensetzung:

Trockensubstanz 67,2 %

D.E. 43,4

Dextrose 3,1 %

Maltose 56,4 %

DP3 12,8 %

Höhere Saccharide 27,7 %

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Beispiel 2

Zur Durchführung dieses Beispiels wird ein im Handel erhältliches Maltodextrin mit einem D.E. von 19,5 und einem Gehalt an löslichen Bestandteilen von 98,5 % als Ausgangsmaterial verwendet. 460 g des Maltodextrins werden in 600 ecm Wasser gelöst. Dabei erhält man eine Aufschlämmung mit etwas mehr als 40 % Trockensubstanz. Der pH wird auf 6,2 eingestellt. Die Temperatur wird auf 60⁰C erhöht. 0,7 g Thermamyl 60 Cf-Amylase und 0,06 g CaCl₂ werden zugesetzt. 400 g Kartoffelstärke werden anschließend zugegeben _r worauf man die Suspension bei 60⁰C unter Rühren während einer Zeitspanne von 3 Stunden hält. Dann wird die Temperatur während einer Zeitspanne von 30 Minuten auf 75°C erhöht und auf diesem Wert während weiteren 2 Stunden gehalten. Nach Beendigung dieser Zeitspanne besitzt das Produkt folgende Eigenschaften: Gesamttrockensubstanz 53 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 94,2 % D.E. der löslichen Bestandteile 18,2 Viskosität 780 cps bei

75°C

400 g Stärke werden dann bei 75°C zugesetzt. Das Produkt wird während einer Zeitspanne von 3 Stunden sich selbst überlassen. Die Temperatur wird dann auf 80⁰C während einer Zeitspanne von 30 Minuten erhöht. Man hält das Produkt auf dieser Temperatur während einer Zeitspanne von 1 Stunde. Die Temperatur wird dann auf 95"C während einer Zeitspanne von 30 Minuten erhöht, worauf man auf 75°C abkühlt. Das Produkt besitzt folgende Eigenschaften:

Gesamttrockensubstanz 56 ,1 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 97,2 % D.E. der löslichen Bestandteile 17,4 Viskosität 1140 cps bei

75°C

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A}

Beispiel 3

Eine 34 %ige wäßrige Suspension wird in der Weise hergestellt, daß 400 g einer wachsartigen Kornstärke, die 14 % Feuchtigkeit enthält, zu 600 ml Wasser zugesetzt werden. Dann werden 0,15 g CaCl₂/ 0,015 NaCl und 0,8 g Thermamyl 60 Qr-Amylase zugesetzt. Der pH beträgt 6,2. Die Temperatur wird auf 60⁰C erhöht. Man hält das Produkt bei dieser Temperatur unter Rühren während einer Zeitspanne von 1 Stunde. Nach Beendigung dieser Zeitspanne weist das Produkt folgende Eigenschaften auf:

Gesamttrockenoubstanz 34,4 %

Lösliche Bestandteile, Trocken basis 27,6 % D.E. 5,5

Viskosität 37 cps

Die Temperatur wird auf 75⁰C während einer Zeitspanne von 3 0 Minuten erhöht, worauf weitere 400 g Stärke zugesetzt werden. Das Produkt wird bei dieser Temperatur während einer Zeitspanne von 90 Minuten gehalten, worauf es folgende Eigenschaften aufweist:

Gesamttrockensubstanz 51 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 55 % D.E. 9,0

Viskosität 1540 cps

Die Temperatur wird auf 85⁰C während einer Zeitspanne von 30 Minuten gebracht, worauf weitere 200 g Stärke zugesetzt werden. Das Produkt wird während einer Zeitspanne von 90 Minuten sich selbst überlassen. Es weist dann folgende Eigenschaften auf:

Gesamttrockensubstanz 53,8 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 79 % D.E. 12,2

Viskosität 1350 cps

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Die Temperatur wird anschließend auf 95°C während einer Zeitspanne von 30 Minuten gebracht, worauf das Endprodukt folgende Eigenschaften besitzt:

Gesamttrockensubstanz 58 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 95 % D.E. 13,6 %

Viskosität 900 cps bei

95°C

Beispiel 4

400 g Maisstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % werden zu 600 ml Wasser unter Gewinnung einer 35 %igen Suspension zugesetzt. Dieser Suspension werden 1,6 g Thermamyl 60 OC-Amyläse, 0,15 g CaCl₂ und 0,015 g NaCl zugesetzt. Der pH beträgt 6,2. Die Temperatur wird auf 60⁰C gebracht und während einer Zeitspanne von 2 1/2 Stunden gehalten. Nach Beendigung dieser Zeitspanne besitzt das Produkt folgende Eigenschaften:

Gesamttrockensubstanz 35,2 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 56 % D.E. 7,3'.,

Viskosität 22 cps

Unter Einhaltung einer Temperatur von 60⁰C werden weitere 100 g Maisstärke in zwei Portionen von jeweils 50 g in 10-Minutenintervallen zugesetzt. 10 Minuten nach der zweiten Stärkezugabe besitzt das Produkt folgende Eigenschaften: Gesamttrockensubstanz 39 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 51 % D.E. 7,7

Viskosität 28 cps

Die Temperatur wird auf 70⁰C erhöht, worauf wiederum 100 g Stärke in zwei Portionen von jeweils 50 g in 10 Minutenintervallen zugesetzt werden. Die Temperatur wird auf 75°C

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erhöht, worauf weitere 100 g in zwei Portionen von jeweils 50 g in 15 Minutenintervallen zugegeben werden.

Dann werden weitere 100 g Stärke in zwei Portionen von jeweils 50 g bei 75°C in Intervallen von 25 Minuten zugesetzt. 25 Minuten nach der zweiten Zugabe weist das Produkt folgende Eigenschaften auf:

Gesamttrockensubstanz 51 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 87 % D.E. 12,6

Viskosität. 620 cps

Die Temperatur wird dann auf 90⁰C während einer Zeitspanne von 30 Minuten erhöht. Das Endprodukt besitzt folgende Eigenschaften:

Gesamttrockensubstanz 51 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 94 % D. E. 13,4

Viskosität 920 cps

Beispiel 5

Eine 34 %ige wäßrige Suspension wird in der Weise hergestellt, daß 400 g Tapiokastärke, die 13,8 % Feuchtigkeit enthält, zu 600 ml Wasser gegeben werden. Dann werden 0,15 g CaCl2, 0,015 g NaCl und 0,8 g Thermamyl 60 ίΧ-Amyläse zugegeben.

Der pH beträgt 6,2. Die Temperatur wird auf 60⁰C erhöht, worauf man das Produkt bei dieser Temperatur unter Rühren während einer Zeitspanne von 1 Stunde hält.

Nach Beendigung dieser Zeitspanne weist das Produkt folgende Eigenschaften auf:

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Gesamttrockensubstanz 34,8 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 26,7 % D. E. 3,8

Viskosität 28 cps

Die Temperatur wird auf 75⁰C während einer Zeitspanne von Minuten erhöht, worauf weitere 400 g Stärke zugesetzt werden. Das Produkt wird bei dieser Temperatur während einer Zeitspanne von 90 Minuten gehalten, worauf es folgende Eigenschaften besitzt:

Gesamttrockensubstanz 49,3 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 53,2 % D. E. 14,6

Viskosität 124 cps

Die Temperatur wird auf 85⁰C während einer Zeitspanne von Minuten gebracht. Weitere 200 g Stärke werden zugesetzt, worauf man das Produkt während einer Zeitspanne von 80 Minuten sich selbst überläßt. Es weist folgende Eigenschaften auf:

Gesamttrockensubstanz 53,8 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 89,4 % D. E. 15,2

Viskosität 320 cps

Weitere 200 g Stärke werden zugesetzt, worauf man das Produkt während einer Zeitspanne von 90 Minuten sich selbst überläßt. Es weist dann folgende Eigenschaften auf: Gesamttrockensubstanz 58,2 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 91 % D. E. 15,7

Viskosität 620 cps

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Weitere 200 g Stärke werden zugesetzt, worauf man das Produkt während einer Zeitspanne von 90 Minuten sich selbst überläßt. Es weist folgende Eigenschaften auf:

Gesamttrockensubstanz 60,2 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 91,8 % D. E. 16,3

Viskosität 872 cps

Die Temperatur wird dann auf 95⁰C während einer Zeitspanne von 30 Minuten gebracht, worauf das Endprodukt folgende Eigenschaften besitzt:

Gesamttrockensubstanz 62,3 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 94,2 % D. E. 17,5

Viskosität 652 cps

Beispiel 6

Von allen getesteten Stärken (d. h. Kartoffelstärke, wachsartige Maisstärke, reguläre Maisstärke, Tapiokastärke und Weizenstärke) ist die Weizenstärke (wahrscheinlich infolge ihrer niedrigen Gelatinisierungstemperatur sowie der Struktur des Weizenstärkengranulats) am schwierigsten erfindungsgemäß zu verarbeiten. Werden Bedingungen, die den in den vorstehenden Beispielen beschriebenen ähnlich sind, auf Weizenstärke angewendet, dann erfolgt eine Gelatinisierung mit "Viskositätspeaks" von 20000 cps und darüber bei Temperaturen von ungefähr 75°C. Materialien mit derartigen Viskositäten können dann gehandhabt werden, wenn spezielle Vor-·, richtungen verwendet werden. Die Hauptvorteile der Erfindung werden dadurch realisiert, daß keine derartigen speziellen Vorrichtungen verwendet werden müssen. Es wurde gefunden, daß Aufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt von verflüssigter Weizenstärke nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne merkliche Gelatinisierung und ohne Viskositätspeak dadurch

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hergestellt werden können, daß erheblich die Menge der eingesetzten Oi-Amylase erhöht wird. Es wurde gefunden, daß eine besonders vorteilhafte Methode darin besteht, eine Kombination von (X-Amylasen zu verwenden, d. h. Therma myl 60 (zurückgehend auf Bacillus licheniformis) und Maxamyl (zurückgehend auf Bacillus subtilis). Nachfolgend wird eine Methode beschrieben, die zur Verarbeitung von Weizenstärke gemäß vorliegender Erfindung geeignet ist.

Die wäßrige Ausgangsaufschlämmung wird in der Weise hergestellt, daß 400 g Weizen-A-Stärke, die 11,0 % Feuchtigkeit enthält, zu 600 ml entmineralisiertem Wasser zugesetzt wird. Dann werden 0,15 g CaCl-, 0,015 g NaCl, 6,4 g Thermamyl 60 und 0,70 g Maxamyl - (X -Amylase zugesetzt, worauf die Temperatur auf 50⁰C erhöht und das Produkt bei dieser Temperatur unter Rühren während einer Zeitspanne von 1 Stunde gehalten wird. Der pH beträgt 6,2. Das Produkt weist folgende Eigenschaften auf:

Gesamttrockensubstanz 35,6 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 10,5 %

Es erfolgt keine merkliche Gelatinisierung oder Viskositätszunahme. Während dieses Versuchs werden die Viskositäten nicht gemessen, sondern vielmehr visuelle Beobachtungen durchgeführt. Während der nachfolgend beschriebenen Methode wurden keine Viskositätszunahmen beobachtet.

Die Temperatur wird auf 60⁰C während einer Zeitspanne von 30 Minuten erhöht. Während dieser Zeitspanne werden dann, wenn die Temperatur 55⁰C erreicht hat, weitere 50 g Stärke zugesetzt. Weitere 50 g werden zugesetzt, wenn die Temperatur 58⁰C erreicht hat. Das Produkt wird bei 60⁰C während einer Zeitspanne von 40 Minuten gehalten, worauf es folgende Eigenschaften aufweist:

Gesamttrockensubstanz 40,5 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 19,8 %

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Eine weitere 50 g Portion Stärke wird zugesetzt, worauf die Temperatur auf 62°C erhöht und bei diesem Wert während einer Zeitspanne von 15 Minuten gehalten wird. Weitere 50 g Stärke werden dann zugesetzt. Die Temperatur wird anschließend auf 65°C während einer Zeitspanne von 30 Minuten erhöht, worauf weitere 50 g Stärke zugegeben werden. Die Temperatur wird bei 65°C während einer Zeitspanne von 15 Minuten gehalten, worauf das Produkt folgende Eigenschaften aufweist:

Gesamttrockensubstanz 46,3 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 32,1 %

Die Temperatur wird dann auf 69°C während einer Zeitspanne von 1 Stunde erhöht, worauf weitere 50 g Stärke zugesetzt werden. Die Temperatur wird dann auf 72°C während einer Zeitspanne von 15 Minuten erhöht und auf dieser Temperatur während einer Zeitspanne von 15 Minuten gehalten. Danach besitzt das Produkt folgende Eigenschaften:

Gesamttrockensubstanz 47,9 %

Lösliche Bestandteile, Trockenbasis 38,9 %

Die Temperatur wird dann auf 85⁰C während einer Zeitspanne von 1 Stunde erhöht. Man hält das Produkt bei dieser Temperatur während einer Zeitspanne von 30 Minuten. Der pH wird auf 7,2 eingestellt und das Produkt während einer Zeitspanne von 10 Minuten gekocht (+ 100⁰C). Das Endprodukt besitzt einen Gesamtfeststoffgehalt von 48,8 % und liefert einennegativen Stärketest.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben, es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß auch weitere Modifizierungen möglich sind, die ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fallen.

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Claims

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Patentansprüche

(T). Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Aufschlämmung einer verflüssigten und wenigstens erheblich solubilisierten Stärke mit einer Konzentration von mehr als 40 % Trockensubstanz, dadurch gekennzeichnet, daß

A. zuerst eine wäßrige Aufschlämmung, die einen Feststoffgehalt von nicht mehr als ungefähr 40 % aufweist, aus einem Stärkehydrolysat mit einem Dextroseäqu.ivalent (D.E.) zwischen 1 und 25 hergestellt wird, wobei wenigstens ein erheblicher Teil des Hydrolysate in Wasser löslich ist,

B. allmählich der Aufschlämmung körnige Stärke zugesetzt wird und die zugesetzte Stärke kontinuierlich der verflüssigenden Wirkung einer bakteriellen &-Amylase ausgesetzt wird, wobei gleichzeitig die Temperatur der Aufschlämmung auf nicht mehr als 90⁰C erhöht wird und zu jedem Zeitpunkt die Menge der zugesetzten Stärke, die Zugabegeschwindigkeit und die Temperatur der Aufschlämmung zu jedem gegebenen Zeitpunkt während des Verfahrens auf einem Wert gehalten werden, der niedrig genug ist, daß eine feststellbare Gelatinisierung der Stärke vermieden und eine erhebliche Zunahme der Viskosität der Stärke verhindert wird, und

C. das Verfahren dann beendet wird, wenn eine Aufschlämmung erhalten worden ist, die eine Konzentration von wesentlich mehr als 40 % aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungen, unter welchen die körnige Stärke der Aufschlämmung zugesetzt wird, derartig sind, daß zu allen Zeitpunkten während des Verfahrens eine Erhöhung der Viskosität der Stärke auf einen Wert oberhalb 3000 cps vermieden wird.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der fertigen Aufschlämmung auf wenigstens 90⁰C zur Verflüssigung etwa noch vorhandener restlicher Stärke erhöht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die körnige Stärke allmählich der Aufschlämmung in Form aufeinanderfolgender Portionen zugesetzt wird, wobei jede Portion durch die of~Amylase vor der Zugabe der nächsten Portion merklich verflüssigt und solubilisiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Ausgangsaufschlämmung in der Weise hergestellt wird, daß eine wäßrige Suspension aus körniger Stärke mit einem Feststoffgehalt von nicht mehr als ungefähr 40 % der Einwirkung einer bakteriellen Öf-Amylase unter solchen Bedingungen unterzogen wird, unter denen die Stärke verflüssigt und wenigstens teilweise solubilisiert wird, während eine Gelc.tinisierung der Stärke vermieden wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Ausgangsaufschlämmung dadurch hergestellt wird, daß ein Maltodextrin in Wasser mit einer Feststoffkonzentration von nicht mehr als ungefähr 40 % aufgelöst wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte bakterielle (X-Amyläse auf einen Bacillus-Mikroorganismus zurückgeht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte bakterielle £f-Amylase auf einen Bacillus licheniformis-Mikroorganismus zurückgeht.

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9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der pH während der Verflüssigung der Stärke innerhalb eines Bereiches von 5 bis 7,5 gehalten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der pH auf ungefähr 6 gehalten wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe B von schrittweisen Erhöhungen der Temperatur von einer Ausgangstemperatur von ungefähr 6O⁰C bis zu einer Endtemperatur von ungefähr 85°C begleitet ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Stärke aus Maisstärke, Kartoffelstärke und/oder einer wachsartigen Stärke besteht.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die erhaltene Aufschlämmung der verflüssigten Stärke mit einem hohen Feststoffgehalt einem enzymatischen Verzuckerungsverfahren unterzogen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verzuckerungsstufe in der Weise durchgeführt wird, daß die Aufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt auf eine Temperatur von ungefähr 60⁰C sowie auf einen pH von ungefähr 5,0 gebracht wird, ß-Amylase zugesetzt wird und eine Bebrütung während einer Zeitspanne durchgeführt wird, die dazu ausreicht, ein Stärkehydrolysat mit einem hohen Maltosegehalt zu erzeugen.

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