DE60211583T2

DE60211583T2 - Verfahren zum Kochen/Trocknen von amylosereichen Stärken

Info

Publication number: DE60211583T2
Application number: DE60211583T
Authority: DE
Inventors: Domenico Carbone; Claude Quettier; Giovanni Semino; Ernesto Fossati
Original assignee: Roquette Freres SA
Current assignee: Roquette Freres SA
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: JP2004519546A; MXPA02011676A; US20060240099A1; CA2378682C; CN1461312A; PL358378A1; DE60211583D1; FR2822471B1; KR20030010639A; US20030029444A1; WO2002077035A1; FR2822471A1; EP1245577B1; ATE327260T1; HUP0302151A2; CN1249090C; AU2002251150B2; EP1245577A1; JP4382355B2; HUP0302151A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Herstellung von vorgelatinisierter amylosereicher Stärke. Sie bezieht sich auch auf die gemäß diesem Verfahren erhaltenen Stärken.
Die vorgelatinisierten Stärken werden im Allgemeinen durch thermische, chemische oder mechanische Techniken hergestellt, die ein Quellen der Stärkekörner derart erzeugen können, dass sie in kaltem Wasser löslich sind.
Die bevorzugten Techniken sind Atomisierung, Walzenerwärmung oder Extrusion. Das Autoklavieren oder das indirekte Erhitzen auf einem Wärmeaustauscher sind Erwärmungsverfahren, die leicht komplexe kolloidale Dispersionen herstellen können, die aus intakten, fragmentierten und gequollenen Körnchen bestehen.
Es ist gut bekannt, dass amylosereiche Stärke, d.h. mehr als 50 Gew.-% Amylose insbesondere schwierig zu dispergieren sind und hohe Erwärmungstemperaturen erfordern.
Das Dokument US-A-3,086,890 beschreit ein Verfahren zur Herstellung von vorgelatinisierter Amylose. Dieses Verfahren besteht aus einem Autoklavieren bei 191°C unter Druck von einer Lösung aus Amylose mit höchstens 25 Gew.-% Nassmaterial, dann ein Walzentrocknen bei 110 bis 200°C. Die erhaltenen Pulver sind amorph und bilden nach Dispersion irreversible Gele. Deren Schüttdichte ist erhöht, d.h. im Allgemeinen mehr als 0,4 g/ml.
Das Dokument US-A-3,607,394 beschreibt ein Verfahren zur Vorgelatinisierung von Stärke mit Amylosegehalten unter 60 Gew.-%. Dieses Verfahren besteht aus einem Erwärmen der Stärke auf 149°C, gefolgt von einem Walzentrocknen durch Atomisierung oder einem anderen Typ von Trocknungsmittel.
Das Dokument EP 0 366 898 beschreibt ein gekoppeltes Verfahren von Erhitzen/Atomisierung und ermöglicht den Erhalt von amorphen Produkten, praktisch ohne Rückbildung und sie besitzen eine Schüttdichte größer als die einer Stärke, die dem gleichen Verfahren unterworfen wurde aber in zwei unterschiedlichen Schritten, nämlich eine Schüttdichte oberhalb von 0,45 g/ml. Das Erwärmen von amylosereicher Stärke wird durchgeführt in einem Jetkocher bei 143°C und die Atomisierung wird durchgeführt bei einer Temperatur der eintretenden Luft von 220°C. Dieses Dokument zeigt in 7 einen Vergleich von unterschiedlichen, vorgelatinisierten Stärken nach dem Stand der Technik.
Ausgehend von dieser Lehre hat nun die Anmelderin nach langen Recherchearbeiten gefunden, dass man eine amylosereiche, vorgelatinisierte Stärke herstellen kann, indem ein besonderes Verfahren durchgeführt wird, das zu Produkten mit geringer Schüttdichte führt, in dem ständig bei wenig erhöhten Temperaturen gearbeitet wird, welche Produkte mit keiner Technik nach dem Stand der Technik erhalten werden konnte.
Die Erfindung hat daher das Ziel, ein Verfahren zur Herstellung von amylosereicher, vorgelatinisierter Stärke bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:

– Bilden einer Suspension, die eine amylosereiche Stärke und Wasser umfasst;
– Kochen der Suspension mit Dampfstrahl bei einer Temperatur im Bereich von 125 bis 135°C, um einen Leim aus vorgelatinisierter, amylosereicher Stärke zu erhalten;
– Trocknung der vorgelatinisierten Stärke auf einer Trockentrommel bei einem Druck im Bereich von 2 bis 10 bar, um eine vorgelatinisierte amylosereiche Stärke zu erhalten.

Die erhaltene vorgelatinisierte amylosereiche Stärke kann anschließend wiedergewonnen und gemahlen werden, derart, dass ein Pulver mit einer Granulometrie erhalten wird, die abhängig von der anschließenden Verwendung gewählt wird.
Man bezeichnet mit amylosereicher Stärke im Sinne der vorliegenden Erfindung die Stärken, die einen Amylosegehalt oberhalb von oder gleich 50 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich von 50 bis 80 Gew.-% aufweisen und aus jeder pflanzlichen Quelle, wie insbesondere Mais, Kartoffel, Maniok stammen.
Vorzugsweise verwendet das erfindungsgemäße Verfahren eine Maisstärke wie z.B. EURYLON^®, die von der Anmelderin kommerzialisiert wird.
Das Verfahren betrifft gleichfalls amylosereiche Stärken, die chemisch oder physikalisch modifiziert wurden. Vorzugsweise wählt man modifizierte Stärke ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus acetylierten Stärken, hydroxypropylierten Stärken, carboxymethylierten Stärken, fluidisierten Stärken und Stärke-Octenylsuccinaten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wählt man eine acetylierte Stärke.
Die Stärkesuspension wird hergestellt mit Trockenmaterial zwischen 30 und 40 Gew.-%, um eine Suspension in Wasser zu erhalten.
Diese Suspension wird dann mittels einer Düse vorgelatinisiert, an deren Ausgang ein Gegen-Dampfdruck ausgeübt wird, der zum Erreichen einer Siedetemperatur der Suspension zwischen 125 und 135°C ausreicht, während insgesamt eine akzeptable Viskosität beibehalten wird, derart, dass die Ausbeute der nach dem Kochen austretenden Milch nicht zu schwach ist. Beispielsweise legt man einen Gegendruck in der Größenordnung von 2 bis 3 bar an.
Überraschender Weise und unerwarteter Weise ist diese Kochtemperatur nötig und ausreichend, um eine gute Löslichkeit der vorgelatinisierten Stärke zu erhalten. Die Amylosefraktion befindet sich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in amorpher Form, während die Verfahren nach dem Stand der Technik mit Kochen von amylosereicher Stärke zu einer Amylose führen, die eine starke Tendenz zur Rückbildung besitzt.
Man versteht unter Düse jede Vorrichtung der direkten Erhitzung durch Dampfstrahl, die das sofortige Kochen einer Stärkesuspension mittels Wasserdampf unter Druck ermöglicht.
Man erhält am Ende dieses Kochens einen Leim aus vorgelatinisierter Stärke, der anschließend auf einer Trockentrommel getrocknet wird.
Eine derartige Ausrüstung ermöglicht es, auf ein und derselben Vorrichtung die Schritte des Kochens und der Trocknung zu reproduzieren, indem die von der Oberfläche der mit Dampf erhitzten Trommel übertragenen Wärme auf den Stärkeleim ausgenutzt wird. Man wendet beispielsweise gemäß dem Typ der verwendeten Stärke Dampfdrücke in der Größenordnung von 2 bis 10 bar an. Der Stärkeleim wird gleichmäßig in einem dünnen Film auf die warme Oberfläche der Trommel durch Aufbringungselemente aufgetragen. Die Trommeln werden in einer Rotationsbewegung angetrieben, mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 5 bis 8 U/min. So verläuft das Kochen des Leimes, gefolgt von der Trocknung. Der gebildete Film wird anschließend mit Hilfe eines Rakelmessers derart abgezogen, dass ein Blatt entschlichtet wird, das dann gemahlen werden kann.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, amylosereiche, vorgelatinisierte Stärke in homogener Art zu erhalten, ohne, dass es nötig ist, auf sehr hohe Temperaturen zurückzugreifen, wie nach dem Stand der Technik. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, in dem es einfache Techniken mit geringeren Energiekosten als bei den bekannten Techniken der Atomisierung oder des Autoklavierens verwendet.
Die vorgelatinisierten amylosereichen Stärken gemäß der Erfindung sind durch eine Schüttdichte unterhalb von 0,4 g/ml bei einer mittleren Granulometrie von 100 μm gekennzeichnet, was insbesondere unter Berücksichtigung von erhöhten Dichten überraschend ist, die gemäß den Techniken nach dem Stand der Technik erhalten werden und insbesondere denen, die in dem Patent EP-B1 0 366 898 beschrieben sind.
Deren Löslichkeit in lauwarmem Wasser ist gut, nahe 80%, während sie unterhalb von 30% liegt, wenn man den Schritt des Kochens über eine Düse unterdrückt.
Diese Stärken bieten darüber hinaus unterschiedliche Vorteile bei der Anwendung, wie insbesondere eine gute Kompressionsfähigkeit und vor allem sehr gute Filmbildungseignung. Diese Eignung ist insbesondere interessant für das Überziehen von Tabletten, aber auch für viele andere Anwendungen, bei denen die Bildung einer Sperre gegenüber Feuchtigkeit und Luft erforderlich ist. Nach Kenntnis der Anmelderin existierten auf dem Markt keine derartigen amylosereichen, vorgelatinisierten Stärken, die diese Filmeigenschaften aufweisen können. Es ist daher ein weiteres Ziel der Erfindung, amylosereiche, vorgelatinisierte Stärken für die Herstellung von weichen Kapseln oder Gelatinedragees ebenso wie für die Umhüllung von festen Formen in der Pharmazie, der menschlichen Verpflegung, der tierischen Verpflegung, der Agrochemie oder auch von pflanzlichen Substanzen wie Samen zu verwenden.
Es ist gleichfalls ein Ziel der Erfindung, amylosereiche Stärken, die erfindungsgemäß erhalten wurden, für die Herstellung von kühlenden Filmen, auch Aromablätter genannt, zu verwenden. Diese Aromablätter sind kleine Rechtecke aus Lebensmittelfilmen, sehr fein, stark aromatisiert, und werden als Atemerfrischung durch schnelle Lösung in der Mundhöhle verwendet. Die Anmelderin hat festgestellt, dass außer den bemerkenswerten Filmeigenschaften der erfindungsgemäßen Stärken diese eine vorteilhafte Eignung zur Verkapselung von in Wasser schwach löslichen Molekülen, wie Aromen oder bestimmen, aktiven Bestandteilen besitzen. Bei der Formulierung derartiger Filme auf Basis von Film bildenden Polymeren und bei Zugabe von etwa 5% Aroma oder aktivem Bestandteil, der in Wasser bei der Filmherstellung wenig löslich ist, erscheint bei der Auftragung des Films eine totale Phasentrennung zwischen den hydrophoben Molekülen und den anderen Bestandteilen. Die Film bildende Lösung wird an den Seiten der Filmbande zurückgestoßen, während das Zentrum nur aus Aroma oder aktivem Bestandteil zusammengesetzt ist. Der erhaltene Film besteht daher nicht aus einem homogenen Überzug. Es ist hinzuzufügen, dass vor der Einverleibung des Aromas in eine amylosereiche vorgelatinisierte Stärke gemäß der Erfindung überraschenderweise und unerwarteter Weise einerseits ein Einschluss von Aromen oder aktiven Inhaltsstoffen, die in Wasser wenig löslich sind und andererseits ein herausragende Qualität des Films ermöglicht wird. Ohne sich auf irgendeine Theorie zu stützen, ist die Anmelderin der Ansicht, dass diese Verkapselungseigenschaft mit dem amorphen Zustand der vorgekochten Amylose gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammenhängt, mit der Maßgabe, dass die vorgekochten amylosereichen Stärken gemäß den Verfahren nach dem Stand der Technik diese Verkapselungseigenschaft nicht besaßen. Der erhaltene Film besitzt die gewünschten Eigenschaften, nämlich eine gute Löslichkeit, ausreichende mechanische Eigenschaften, eine starke Aromatisierung und keine Anhaftung zwischen jedem Film bei der Konditionierung.
Ein stark aromatisierter Lebensmittelfilm oder ein solcher, der ein in Wasser wenig löslichen, aktiven Bestandteil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass er eine amylosereiche vorgelatinisierte Stärke gemäß der Erfindung umfasst, stellt somit nach Kenntnis der Anmelderin ein neues industrielles Produkt dar. Man versteht unter „in Wasser wenig löslich" gemäß der Erfindung Aromen oder aktive Inhaltsstoffe, die eine Löslichkeit in Wasser unterhalb von 5 Gew.-% besitzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Films umfasst dieser auf Basis des Trockenmaterials 5 bis 40%, vorzugsweise 5 bis 25% amylosereiche, vorgelatinisierte Stärke gemäß der Erfindung. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die amylosereiche, vorgelatinisierte Stärke stabilisiert, beispielsweise durch Acetylierung oder Hydroxypropylierung.
Der Film umfasst darüber hinaus jedes andere Film bildende Polymer, das derzeit in der Praxis verwendet wird, wie insbesondere modifizierte oder nicht modifizierte amylopektinreiche Stärken, modifizierte oder nicht modifizierte amylosereiche Stärken, gewöhnliche oder spezielle Maltodextrine, Film bildende Polysaccharide und Proteine, wie Gelatine, Pollulan, pflanzliche Kautschuke, Gluten.
Gemäß einer bevorzugten Variante umfasst der Lebensmittelfilm 5 bis 40% amylosereiche, vorgelatinisierte Stärke gemäß der Erfindung und 40 bis 80% amylopektinreiche Stärke. Der Rest auf 100% besteht aus Aromen, aktiven Inhaltsstoffen, Süßmitteln und ein oder mehrere Feuchtemittel und ggf. Färbemittel. Der abschließende Gehalt in Wasser der erfindungsgemäßen Filme ist im Allgemeinen etwa 12%.
Man versteht unter amylopektinreicher Stärke die sogenannten wächsernen oder wachsartigen Stärken, abgeleitet insbesonders von Mais oder Kartoffel.
Gemäß einer weiter bevorzugten Variante umfasst der Film auf Basis des Trockenmaterials 5 bis 40%, vorzugsweise 5 bis 25% amylosereiche, vorgelatinisierte Stärke gemäß der Erfindung und 40 bis 80%, vorzugsweise 40 bis 70% wachsartige, durch Säure fluidisierte Stärke.
Man wählt vorzugsweise eine wachsartige Stärke aus Mais, die durch dem Fachmann bekannte Techniken fluidisiert wurde.
Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Film so wie er ist als Aromablatt zur Atemerfrischung verwendet werden, aber er kann gleichfalls zur Beschichtung verschiedener Träger, insbesondere Lebensmittel- oder Pharmazeutikträger verwendet werden. Man kann, ohne darauf eingeschränkt zu sein, einen Überzug für Tabletten, Konfekt oder jeden anderen Träger nennen.
Die vorteilhaften Eigenschaften der Verkapselung von in Wasser wenig löslichen Substanzen mit den erfindungsgemäßen Stärken können gleichfalls bei jeder anderen Anwendung ausgenutzt werden, die derartige Eigenschaften erfordern, im wässrigen Medium oder in trockenem Zustand.
Die Erfindung wird besser verstanden durch Lektüre der folgenden Beispiele, die zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung dienen.
Beispiel 1
Es werden amylosereiche, modifizierte oder nicht modifizierte Stärken gemäß einem Verfahren hergestellt, das die folgenden Schritte umfasst:

– Herstellung einer Suspension aus Stärke und Wasser;
– Kochen mittels Düse;
– Trocknen auf Trockentrommel;
– Wiedergewinnung als Pulver.

In jedem Fall ist die Ausgangsstärke EURYLON^®7, die durch die Anmelderin vertrieben wird und einen Gehalt an Amylose von 70 Gew.-% aufweist.
Die unterschiedlichen Parameter des Verfahrens sind in der Tabelle 1 wiedergegeben, ebenso wie die Schüttdichten und die mittlere Granulometrie der unterschiedlichen erhaltenen Produkte. Die Schüttdichte wird gemäß dem Verfahren der Pharmacotechnik 2.9.16 der Europäischen Pharmacopeia, 3. Auflage gemessen. Die mittlere Granulometrie wird ausgehend von der durch Sieben gemessenen Granulometrie auf nachfolgenden Sieben von 500, 315, 200, 150, 100 und 50 μm berechnet.
Die Verschiebungsstromdichte wird gemäß dem in dem Patent EP-B1 0.366.898 beschriebenen Verfahren gemessen.
Beispiel 2
Zur Erläuterung der filmbildenden Eigenschaften wird das im Versuch Nr. 3 des vorhergehenden Beispiels erhaltene Produkt in heißem Wasser (70 bis 80°C) unter mechanischem Rühren mit 15% Trockenmaterial gelöst.
Die Brookfield-Viskosität ist 4000 mPa × s bei 70°C und 5000 mPa × s bei 60°C.
Diese Lösung wird auf einem Polyethylenträger mit einer Dicke von 45,7 μm abgeschieden.
Die so abgeschiedene Lösung wird bei Umgebungstemperatur getrocknet und ergibt einen festen Film, der nicht bricht und in Wasser unlöslich ist.
Dieser Film kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, da er zur Beschichtung jeder Art von festen Formen dienen kann, die man schützen möchte, wie pharmazeutische (Tabletten, Gelatinedragees), Lebensmittel (Bratgut, Tortenböden, Konfekt) oder Agrarprodukte (Samen, Körner).
Diese filmbildenden Eigenschaften können gleichfalls verwendet werden bei der Herstellung von weichen Kapseln oder Gelatinedragees.
Beispiel 3
Es werden Aromablätter gemäß der folgenden Arbeitsweise hergestellt: Formulierung

– In einer rostfreien Schale mit Doppelwand wird das CLEARGUM^® in Wasser, das Glycerin und das Saccharinat dispergiert und bei 90°C erhitzt.
– Die Schale wird mit einem KENWOOD-Mischer umgerührt, es wird amylosereiche, vorgelatinisierte Stärke und das Aroma zugegeben. Es wird 1 Minute bei minimaler Geschwindigkeit gemischt (Lösung S).
– Die Lösung S wird in der rostfreien Schale umgerührt und auf 85°C erhitzt, die Mischung wird maximal entlüftet.
– Wenn die Mischung bei 85°C, ist wird ein Film auf einer Plastikplatte (Klebstoffdicke = 1,5 mm) mit einem automatischen Filmaufbringvorrichtung (Barcoater B-2105, RK Printcoat), ausgestattet mit einer auf 60°C vorgeheizten Leiste gebildet.
– Trocknenlassen in einer Trockenkammer bei 20°C und 80% relativer Feuchtigkeit für 2 Tage, um die Trocknung bei 20°C in nicht gesteuerter Atmosphäre zu bestimmen.

Der so erhaltene, stark aromatisierte Film ist sehr löslich, weich und flexibel, nicht brechend und ohne Risse, regelmäßig und homogen, was die Verteilung des Aromas betrifft, und transparent. Er klebt nicht in Kontakt mit anderen Filmen bei fortdauernder Lagerung. Er kann so leicht als erfrischendes Aromablatt oder zur Einhüllung oder Ummantelung jedes Typs von Träger, insbesondere Lebensmittelträger oder pharmazeutischer Träger verwendet werden.
Ein auf gleiche Art hergestellter Film, aber ohne die erfindungsgemäße Stärke einzuverleiben ist vollkommen heterogen und sein Zentrum kann unmöglich von seinem Träger in Form eines gleichförmigen Blattes abgezogen werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von vorgelatinisierter amylosereicher Stärke, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: Bildung einer Suspension, die eine Stärke mit einem Gehalt an Amylose oberhalb von oder gleich 50 Gew.-% und Wasser umfasst; Kochen der Suspension mit Dampfstrahl bei einer Temperatur im Bereich zwischen 125 und 135°C, um einen Leim aus vorgelatinisierter amylosereicher Stärke zu erhalten; Trocknung des Leimes aus vorgelatinisierter Stärke auf einer Trockentrommel bei einem Druck im Bereich zwischen 2 und 10 bar, um eine vorgelatinisierte amylosereiche Stärke zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner einen Mahlschritt der vorgelatinisierten amylosereichen Stärke umfasst, um ein Pulver zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Amylose der Stärke oberhalb von oder gleich 50 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 50 und 80 Gew.-% liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke eine Maisstärke ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension eine Trockenmasse oberhalb von 25 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 30 und 40 Gew.-% enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die amylosereiche Stärke chemisch oder physikalisch modifiziert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierte Stärke ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus acetylierten Stärken, hydroxypropylierten Stärken, carboxymethylierten Stärken, fluidisierten Stärken und Stärke-Octenylsuccinaten.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierte Stärke eine acetylierte Stärke ist.