DE69431569T2 - Co-hergestelltes galactomannan-glucomannan - Google Patents

Co-hergestelltes galactomannan-glucomannan

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf koverarbeitete (kopräzipitierte) Kombinationen zumindest eines Galactomannans (vorzugsweise Johannisbrot-Gummi) und zumindest eines Glucomannans (vorzugsweise Konjak). In einer weiteren Ausführungsform kann das erfinderische Galactomannan-Glucomannan-Kopräzipitat mit einem Geliermittel (vorzugsweise Carrageenan) vermischt werden, um ein komplexes Hydrogel zu bilden. Sowohl das Kopräzipitat als auch das komplexe Hydrogel können als Basen in auf Wasser basierenden Nachspeisegels und anderen Nahrungsmitteln verwendet werden.
  • Aus Landpflanzen gewonnene Polymannan-Gummis (Galactomannane oder Glucomannane) wie etwa Johannisbrot-Gummi (JIBG) oder Konjak- Gummi sind zur Verwendung alleine oder in Verbindung mit Hydrokolloiden wie etwa Agar-Agar, Carrageenan und Xanthan-Gummi zur Bildung von Gelen verschiedener Texturen, die zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, bekannt. Besonders wichtig sind dabei auf Carrageenan basierende Systeme, die einfach durch das Mischen gereinigten oder rohen gegenüber Carrageenan reaktiven Polymannan-Gummis mit einem Carrageenan-Geliermittel, insbesondere Kappa-Carrageenan, herkömmlich hergestellt werden, um Gele bereitzustellen, die weitgehend als Eindicker oder Geliermittel für Fertiggerichte Anwendung finden. Sowohl die Gele des einfachen Systems als auch diejenigen des gemischten Systems weisen weitere interessante und nützliche Eigenschaften, einschließlich Wasserbindungsvermögen und Vermögen, Mehrphasensysteme wie etwa Emulsionen und Suspensionen zu stabilisieren, auf.
  • Hochraffinierte Mischgelsysteme bekannter Arten, die der Verwendung in anspruchsvollen Nahrungsmittelanwendungen wie etwa auf Wasser basierenden Nachspeisegels dienen sollen, hängen im Handel von geeigneten und sparsamen Extraktions-/Reinigungs-/Klärungstechniken zum Erhalt einer Polymannan-Gummi-Komponente, die im Wesentlichen frei von Unreinheiten ist, und der guten Reaktion des Produkts mit dem ausgewählten Geliermittel ab, um klare und stabile Gele herzustellen. Demgemäß basiert ein beliebtes und herkömmliches, auf Wasser basierendes Nachspeisegel-System auf geklärtem JBG (gJBG) und Carrageenan. JBG wird leicht geklärt, indem das wasserlösliche Johannisbrot-Gummi normalerweise bei erhöhten Temperaturen aus seiner Quelle in ein wässriges Medium extrahiert wird, gefolgt von der Filtration und Präzipitation des Extrakts; dem gJBG wird dann Carrageenan, typischerweise Kappa-Carrageenan, mit dem es ziemlich gut interreagiert, beigemischt. Das interreagierte Gummi verbessert die Stärke des anfallenden Gels, so dass die erwünschte Gelier- oder Suspendierwirkung des Produkts mit erheblich weniger Carrageenan- Bestandteil erhalten werden kann, als wenn das Carrageenan alleine verwendet werden würde.
  • Auf Galactomannan basierende Gelsysteme haben jedoch auch ihre Grenzen. Das gJBG oder ein anderes geklärtes Galactomannan-Gummi wird typischerweise nach der letzten Wiedergewinnung aus der Reinigungslösung zur Lagerung getrocknet und gemahlen; anschließend wird das getrocknete Gummi zum Gebrauch wieder löslich gemacht. Da getrocknetes JBG und einige andere Galactomannane, die üblicherweise in diesen Systemen verwendet werden, in kaltem Wasser nicht leicht löslich sind (siehe z. B. US 3,808,195), muss das wässrige, löslichmachende Medium auf über Umgebungstemperaturen (über 25ºG) erhitzt werden, um die getrockneten Gummis vollständig aufzulösen und vollen Nutzen aus deren Eigenschaften, insbesondere Viskositätsveränderung und Reaktivität mit Geliermitteln, wie etwa Carrageenan, zu ziehen. Im Falle von JBG ist ein Erhitzen auf mindestens ungefähr 60ºC, typischerweise auf ungefähr 80ºC oder mehr nötig, um das zum Gebrauch bestimmte entwässerte, gereinigte Gummi löslich zu machen. Ansonsten löst sich das Gummi in dem wässrigen Medium nicht vollständig auf, die anfallende heterogene Mischung wird beim Stehen lassen trüb und das Produkt kann da, wo klare Gele erwünscht sind, nicht verwendet werden. Außerdem erhält man keine optimalen Verdickungseigenschaften des teilweise löslich gemachten Gummis und die Reaktivität ist niedriger als bei vollständig löslich gemachtem Gummi.
  • Zudem ist die Verwendung von Glucomannanen für Anwendungen, die hochraffinierte Gelprodukte erfordern auch begrenzt. Konjak (Amorphophallus rivieri, A. Konjak) ist beispielsweise ein bekanntes Mittel zur Veränderung der Viskosität für Nahrungsmittel und soll auch mit Carrageenan interreaktiv sein, um ein verbessertes Mischgelsystem bereitzustellen. Sein Gebrauch beschränkt sich jedoch im Wesentlichen auf Anwendungen, die keine extensive Reinigung rohen Konjak-Mehls erfordern. Das Verarbeiten des Konjak-Mehls zur wesentlichen Entfernung von Unreinheiten, insbesondere des proteinartigen Materials (Sacs), welches die Glucomannanpolymere einkapselt, sowie Stärke, Geruch und Farbe, erfordert Erhitzen, das dazu tendiert, das Polysaccharid-Gummi zu entacetylieren (insbesondere in dem leicht alkalinen Medium, das die Produktgelstärke verbessert). Das entacetylierte Gummi bildet nach dem Abkühlen ein Gel, das sich durch Erhitzen nicht wieder verflüssigt. Während dies bei einigen Nahrungsmittelverwendungen ein Vorteil ist, zum Beispiel bei der Herstellung von retortenresistenten Nahrungsmitteln, wie etwa traditionelle "Konyaku"-Nudeln, schließt aus praktischen Gründen die Verwendung von Konjak bei Anwendungen, die klare, thermoreversible Gele - eine häufige Erfordernis in der Nahrungsmittelindustrie - erfordern, aus. Außerdem ist es schwer, das gereinigte Gummi, ob es im Wesentlichen entacetyliert ist oder nicht, aufgrund seiner hohen Viskosität und zellulärer Kontaminanten zu filtern und wiederzugewinnen. Es sei jedoch bemerkt, dass die Filtration optional ist, wenn die schließliche Verwendung des Gels nicht klar sein muss; daher kann dort, wo Kosten oder Betriebseffizienz ein wichtiger Faktor sind, die Filtration ausgelassen werden.
  • Glucomannane sowie Galactomannane sind wohl bekannt und werden weitgehend, insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie, entweder einzeln oder in Kombinationen davon als Eindicker, Verdicker oder Geliermittel verwendet. Wie oben schon bemerkt, ist das Konzept des Beimischens von aus Landpflanzen gewonnenen Polymannanen zueinander oder zu aus Meerpflanzen gewonnenen Hydrokolloiden, wie etwa Carrageenan oder Agarose, um Mischgelsysteme mit vorteilhaften Eigenschaften zu erhalten, bekannt. Siehe zum Beispiel U.S. 2,466,146 (1949) an Baker, das essbare Gelierzusammensetzungen, bestehend aus Irischmoos-Extrakten und Johannisbrot-Gummi beschreibt; Lebensmittel Wissenschaften und Technologies 11: 279-282 (1978), bezieht sich auf Carrageenan-/Carob-Gele; Food Hydrocolloids 6: 199-222 (1992) und Gums and Stabilizers of the Food Industry 5, Phillips et al., Hrsg. Oxford Univ. Press, Oxford, England, 563-569 (1989), das Konjak-Glucomannan- und Kappa-Carrageenan-Zusammensetzungen beschreibt; J. App. Phycol. 4: 347-351 (1992), das über Eigenschaften von Zusammensetzungen aus Algenextrakten, einschließlich Kappa-Carrageenan und Furcelleran mit entweder Konjak-Mehl oder Johannisbrot-Gummi berichtet; U.S. 5,213,834 (1993) bezieht sich auf Zusammensetzungen aus Konjak-Glucomannanen und Bindemitteln, wie etwa Johannisbrot-Gummi und/oder Carrageenan mit Mikrokapseln organischer Säure; U.S. 4,427,704 (1984) an Cheney et al. bezieht sich auf Konjak-/Carrageenan-Zusammensetzungen; Sen-1 Gakkaishi 48: 437-440 (1992) vergleicht Konjak-Mannan- und Hydroxypropylzellulosemischungen; und U.S. 4,952,686 an Renn et al., (1990), bezieht sich auf Legierungen von Cassia (Galactomannan)-Gummi mit einem oder mehreren Nicht-Glucomannan-Eindicker- oder Geliermitteln, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Johannisbrot- Gummi und Carrageenan, nicht aber Konjak einschließt.
  • In einer ersten Ausführungsform ist diese Erfindung eine Zusammensetzung, bestehend aus: (A) einem Kopräzipitat, das sich im Wesentlichen aus Folgendem zusammensetzt: (a) einem Galactomannan, mit (b) einem Glucomannan; und (B) einem optionalen, mit dem gebildeten Kopräzipitat beigemischten Geliermittel. Vorzugsweise ist das Galactomannan Johannisbrot-Gummi und das Glucomannan aus Konjak gewonnen. Das Geliermittel kann, wenn anwesend, Carrageenan, Xanthan, Agar-Agar, Gellan, Pektin, Gelatine, Stärke oder eine Mischung aus diesen sein, wobei Carrageenan vorgezogen wird, und kann zusammen mit einer Gelierung induzierenden wirksamen Menge eines Gel induzierenden Stoffs anwesend sein. Die erfinderische Zusammensetzung kann in Trockenpulverform vorliegen, wobei es ein besonders nützlicher Aspekt dieser Erfindung ist, dass das Trockenpulver in Wasser bei einer Temperatur von ungefähr 18 bis 23ºC im Wesentlichen löslich ist (das heißt in Wasser mit Umgebungstemperatur oder "kaltem" Wasser). Ein weiterer besonders nützlicher und unerwarteter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das erfinderische Kopräzipitat im Vergleich zu den nicht modifizierten Gummis, die als Ausgangsmaterialien verwendet wurden, eine erhöhte Reaktivität oder Mischbarkeit mit Geliermitteln aufweist. Die erfinderische Zusammensetzung kann auch in Form eines wässrigen Gels erreicht werden, indem eine erwünschte Menge an Trockenpulver mit Wasser gemischt wird (normalerweise zwischen 0,5 und 5 Vol.-%, basierend auf dem Gesamtvolumen des Gels).
  • Das Glucomannan kann aus zwischen 1 und 99, aber normalerweise aus ungefähr 10 bis 90, vorzugsweise 10 bis 50, besser 20 bis 40, am besten 25 bis 35 Prozent des Trockengewichts bestehen, basierend auf dem gesamten Trockengewicht der Polysaccharide des Kopräzipitats. Dort, wo das beigemischte Geliermittel anwesend ist, kann es aus 10 bis 90, vorzugsweise 30 bis 80, besser 40 bis 70, am besten 25 bis 35 Prozent des Trockengewichts des gesamten Trockengewichts der Polysaccharide der beigemischten Zusammensetzung bestehen.
  • In einer anderen Ausführungsform besteht diese Erfindung aus einem Verfahren zur Vorbereitung eines Kopräzipitats eines Galactomannans mit einem Glucomannan, wobei ein derartiges Verfahren aus Folgendem besteht: (A) Mischen eines Galactomannans mit einem wässrigen Medium (wahlweise begleitet von Hitze und/oder Umrühren) zum Bilden eines Galactomannansols; (B) Mischen eines Glucomannans auf ähnliche Weise mit demselben oder einem anderen Volumen des wässrigen Mittels zum Bilden eines Glucomannansols; (C) Vermischen des Galactomannansols und Glucomannansols miteinander (falls sie ursprünglich separat gemischt wurden); (D) wahlweises Klären des Galactomannansols, des Glucomannansols oder deren Vermischung; (E) Kopräzipitieren der miteinander vermischten Sole durch die Zugabe eines organischen Lösungsmittels, das mit dem wässrigen Mittel gemischt werden kann; (F) Trennen des Kopräzipitats von dem wässrigen Mittel; (G) Trocknen des Kopräzipitats, und (H) wahlweises Mahlen des getrockneten Kopräzipitats zu einem feineren Pulver.
  • Die erfinderischen Zusammensetzungen sind als Basis für vielerlei Nahrungsmittel- und Industrieerzeugnisse nützlich, wie etwa: ein geliertes oder eingedicktes Nahrungsmittel; eine gießbare Salatsoße; ein flüssiges Nahrungsmittel oder einen flüssigen Nahrungsmittelzusatz; einen Nahrungsmittelaufstrich wie etwa einen Margarine- oder Käseaufstrich; ein auf Wasser basierendes Nachspeisegel; eine Mayonnaise; eine gefrorene Nachspeise; eine kosmetische oder pharmazeutische Flüssigkeit, Creme oder Lotionsträgersubstanz; ein Zahnpflegeprodukt;
  • ein Duftspendergel; eine Enteisungsflüssigkeit; und dergleichen. Dort, wo die Zusammensetzungen als auf Wasser basierenden Nachspeisegele verwendet werden, können sie in Trockenform als eine Mischung oder in der Form wässriger Gele, mit oder ohne das beigemischte Geliermittel, und typischerweise bei Beimischung mit einem oder mehreren Aromastoffen, Farbstoffen, Süßstoffen, Nahrungsmittelpartikeln, Gewürzen, Konservierungsmitteln, Puffersubstanzen, Säuerungsmitteln oder Gelverstärkern vorliegen.
  • In einer weiteren Ausführungsform gewährleistet die Erfindung ein Verfahren zum Vollziehender Wasserlöslichkeit eines Galactomannan- Gummis (insbesondere Johannisbrot-Gummi) bei Temperaturen von 18 bis 23ºC, das aus dem Kopräzipitieren des Gummis mit einem Galactomannan-Gummi, insbesondere mit einem, das aus Konjak gewonnen ist, besteht.
  • Die einzige Figur ist eine graphische Darstellung der Auswirkung einer Reihe von Temperaturparametern (Umgebung, Erhitzen, Abkühlen) im Laufe der Zeit auf die Viskosität des erfinderischen Johannisbrot-Gummi- /Konjak-Glucomannankopräzipitats in Wasser, verglichen mit einer geklärten Johannisbrot-Gummi-Vergleichsprobe.
  • Ausgangsmaterialien zur Ausführung der Erfindung bestehen aus Galactomannan- und Glucomannan-Gummis der Art, die auf dem Stand der Technik als nützliche Eindicker und Geliermittel wohl anerkannt sind.
  • Das handelsübliche Hauptglucomannan ist aus Amorphallus Konjak Spezies gewonnen und wird wegen seiner leichten Verfügbarkeit empfohlen; im Folgenden wird es als "aus Konjak gewonnenes Glucommanan", "Konjak-Glucomannan" oder seine handelsübliche Bezeichnung von "Konjak" bezeichnet. Prozesse zur Wiedergewinnung von Glucomannanen aus deren Ausgangspflanzen sind wohlbekannt. Galactomannan-Gummis zur Verwendung in der Erfindung beinhalten Guar-, Johannisbrot-(Karob-) und Tara-Gummis, sowie Galactomannane aus anderen Hülsenfrüchten wie Gleditschien-, Brachychiton acerifolius-, Sesbania- und Kassia-Spezies. Die Galactomannane werden aus dem Samenendosperm der Pflanzenquelle wiedergewonnen und nach bekannten Verfahren gereinigt; Galactomannanquellenmaterial jeden Reinheitsgrades kann als Ausgangsmaterial in der Erfindung verwendet werden und nach Bedarf gereinigt werden. Rohes (natives) Galactomannan- oder Glucomannanmehl oder -gummi, die im Handel erhältlich sind, sind als Ausgangsmaterialien geeignet, die auf Wunsch nach auf dem Stand der Technik wohlbekannten Techniken, wie etwa jene in Bull. Chem. Soc. Jpn. 45; 561 (1972) und U.S. 4,952,686 an Renn et al., (1990) beschrieben sind, weiter gereinigt werden können.
  • Ein zusätzlicher Vorteil der koverarbeiteten Galactomannan- /Glucomannan-Gummis der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass weniger Klärung der Polymannan-Ausgangsmaterialien erfordert wird, um ein klares Gelsystem ausgezeichneter Qualität zu erhalten, das als Basis für Nahrungsmittel wie etwa auf Wasser basierende Nachspeisegele äußerst geeignet ist.
  • Gemäß dem Verfahren der Erfindung werden die Ausgangs- Glucomannan- und Galactomannankomponenten der Kopräzipitatszusammensetzung nach Bedarf für die gedachte Anwendung gereinigt. Die Komponenten werden dann in einem wässrigen Medium, das wahlweise Zusatzstoffe, zum Beispiel Aromastoff, Farbstoff, Süßstoff, Vitamine, Proteine, Konservierungsmittel etc., in Verhältnissen zwischen 1% bis mindestens 1-90, 20-50, 20-40% funktionellen Glucomannan- Gummis, basierend auf dem Gesamtgewicht des funktionellen Glucomannan-Gummis zusammen mit dem funktionellen Galactomannan- Gummi, je nach erwünschten Eigenschaften des koverarbeiteten Produkts, kogelöst. (Der Begriff "funktionell", wie er oben und ferner hier in diesem Zusammenhang verwendet wird, bedeutet im Wesentlichen reines, das heißt aktives Gummi). Im Allgemeinen und insbesondere bei koverarbeiteten JBG und Konjak-Gummis, liegen die Verhältnisse der ausgehenden funktionellen Glucomannan-Gummi-Komponente zu den gesamten funktionellen Glucomannan- und Galactomannan-Gummi- Komponenten bei mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise 20 Gew.-% und am besten 30 Gew.-%, und auch hier wieder je nach erdachter Verwendung. Die Kraft der kalten Löslichkeit des Glucomannans ist bei Verhältnissen von weniger als ungefähr 10% des gesamten Gummigehalts nicht stark und bei Anwendungen, bei denen die kalte Löslichkeit des Galactomannans wichtig ist, sollte ein Minimum von mindestens ungefähr 20% des funktionellen Glucomannan-Gummis (Gew.-% des gesamten funktionellen Gummigehalts) verwendet werden. Wie in der Figur gezeigt, verbessert sich die kalte Löslichkeit des JBG bei ungefähr 30% bis ungefähr 40% funktionellem Konjak-Gummi je Gesamtgewicht des funktionellen Gummis und Verhältnisse von mindestens 30% funktionellem Glucomannan-Gummi für derartige Anwendungen werden dementsprechend bevorzugt.
  • Nach dem Auflösen der Gummikomponenten in dem wässrigen Medium werden die Gummis mit wahlweisen, dazwischenliegenden, herkömmlichen Klärungsschritten, die ausgewählt werden, um falls notwendig beide der Komponenten gleichzeitig oder eine dieser zu reinigen, kopräzipitiert. Das Kopräzipitat wird danach mittels zum Beispiel Filtration wiedergewonnen, worauf normalerweise Trocknen folgt.
  • Im Allgemeinen wird eine Höchst-Gesamtkonzentration von Gummis in dem Verarbeitungsmedium beim anfänglichen Mischen von nicht mehr als 2,5% empfohlen und ein Gummi-Höchstkonzentrationsbereich von zwischen 1, 2 und 2, 2% ist oftmals vorzuziehen. Wird ein geklärtes Kopräzipitat erwünscht, ist es besonders wichtig, den gesamten Gummigehalt des Verarbeitungsmedium einzustellen, um die Filtration des kopräzipitierten Materials zu erleichtern; zur leichten Verarbeitung ist ein gesamter Filtraffestkörpergehalt zwischen 0,3% und 0,8% wünschenswert. Der pH-Wert der Verarbeitungslösung sollte tief genug sein, um das Gelieren der Konjak-Komponente während der Verarbeitung zu verhindern; normalerweise eignet sich ein pH-Wert von weniger als 7,2, typischerweise von 6,6 bis 6,8.
  • Bei einer bevorzugten Anwendungsart der Erfindung werden die Glucomannan- und Galactomannan-Komponenenten entweder einzeln, gefolgt von Mischen, oder zusammen in demselben Behälter aufgelöst. Verfahren zur Auflösung dieser Gummis sind auf dem Stand der Technik bekannt. Genauer erfordert das Auflösen vieler Galactomannane, insbesondere Johannisbrot-Gummi (JBG), ein Erhitzen.
  • Nach dem Auflösen der Gummis und entweder vor oder nach dem Mischen, falls sie einzeln aufgelöst wurden, kann es von Vorteil sein, die Gummilösung zur Entfernung von Unreinheiten zu filtern oder anderweitig zu verarbeiten. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Ausgangsmaterialien Rohgummis oder -mehle sind und das fertige Produkt raffiniert sein soll, wie etwa ein klares, auf Wasser basierendes Nachspeisegel. Bekannterweise wird zur Entfernung von Unreinheiten Filtration angewandt, insbesondere mit einer Filterhilfe; es können auch andere geeignete Verfahren zur endgültigen Verwendung der kopräzipitierten Gummis verwendet werden. Nicht Teil der Erfindung sind Details irgendwelcher wahlweiser Reinigungsprozesse. Von besonderem Vorteil ist das Auflösen der Gummis miteinander und, falls erforderlich, das Reinigen dieser miteinander, um die Anzahl erforderter Schritte zum Bilden des Endprodukts zu minimieren. Unerwarteterweise hat sich herausgestellt, dass das Verarbeiten der bevorzugten Gummis (JBG und Konjak) miteinander, und insbesondere die Filtration, einfacher durchzuführen ist (niedrigere Rückstaus, kürzere Filtrationszeiten), als einzelner Gummis oder von Konjak alleine. Die relativen Molekülmassen der Gummis sind nicht entscheidend; native relative Molekülmassen, die für Konjak bei etwa 1 Million Dalton und für Johannisbrot-Gummi bei 250.000 Dalton liegen, sind annehmbar; teilweise depolymerisierte Gummis, um die Verarbeitungsviskosität zu senken, sind ebenfalls nützlich, insbesondere dann, wenn die relative Molekülmasse (oder deren Surrogat, die Viskosität) 30% oder mehr des nativen Materials ist.
  • Den aufgelösten Gummis wird als bevorzugtes Verfahren beim Arbeiten mit Rohmehlen und wenn geklärte Produkte erzeugt werden sollen, eine Filterhilfe zugegeben, typischerweise in einem Verhältnis von 2 Teilen Filterhilfe zu 1 Teil Rohgummi und anschließend wird die Mischung in einer Standardausrüstung, wie etwa einer Rahmenfilterpresse, gefiltert.
  • Die gesamte Gummikonzentration während des Koverarbeitens und die Verarbeitungstemperatur können je nach auf dem Stand der Technik bekannten Kompromissen variieren. Höhere Gummikonzentrationen und niedrigere Verarbeitungstemperaturen sind zur Erhöhung der Verarbeitungsleistung von Vorteil, jedoch erhöhen dieselben Bedingungen die Viskosität der Lösung und erschweren das Verarbeiten. Das optimale Gleichgewicht hängt von den Details der verwendeten Verarbeitungsausrüstung ab. Im Allgemeinen werden Temperaturen über 60ºC, welche die Viskosität diese Gummilösungen wesentlich senken, bevorzugt. Temperaturen von 70-90ºC werden noch mehr bevorzugt. Geeignete gesamte Rohgummikonzentrationen, einschließlich der zu entfernenden Festkörper, liegen typischerweise bei 0,5% bis 2,5% der gesamten Festkörper, vorzugsweise bei 1% bis 2%, wobei die Konzentrationen vorzugsweise am höheren Ende dieses Bereichs liegen, wenn die Ausrüstung dies zulässt.
  • Die Kopräzipitation des Galactomannans und des Glucomannans ist entscheidend bei dieser Erfindung, nicht jedoch die Art der Kopräzipitation. Daher kann die Kopräzipitation durch jegliches wirksame Mittel erfolgen, welches nicht zu einer bedeutenden Trennung der Gummis führt. Beispiele geeigneter Mittel schließen die Kopräzipitation mit organischen Lösungsmitteln, Walzentrocknen, Sprühtrocknen, Lufttrocknen, Anwendung einer Perlmühle, Fließbetttrocknen und Gefrieren, gefolgt von Pressen oder Trocknen, ein. Kopräzipitations- Trocknungsverfahren werden bevorzugt und Kopräzipitation mit einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel und etwaiger Einstellung des pH- Werts werden noch eher vorgezogen. Am ehesten bevorzugt wird die Kopräzipitation mit Alkoholen, und insbesondere mit Isopropylalkohol. Die effektive Kopräzipitationsmenge eines Alkohols hängt von den Bedingungen ab, jedoch ist die Zugabe von 2 oder mehreren Volumen azetropischen Isopropanols (ungefähr 82-85% Isopropanol) zu einem Volumen Gummilösungsmittel ein effektives Fällungsmittel. Niedrigere Verhältnisse können je nach Details der Verarbeitungsbedingungen, wie etwa Gummikonzentration und -temperatur, wirksam sein. Niedrigere Zugabeverhältnisse, wie etwa 1,5 bis 1, oder 1 bis 1, werden, falls wirksam, bevorzugt.
    • BEISPIELE Materialien
  • Johannisbrot-Gummi des Grads JBG-A wurde von Grinsted erhalten. Konjak-Mehl wurde von FMC Corporation, Philadelphia, Pennsilvanien, U.S.A erhalten.
    • Beispiel 1
  • Es wurde eine Reihe von Kopräzipitaten mit verschiedenen Gummiverhältnissen gemacht. Rohes Johannisbrot-Gummi und Konjak- Mehl wurden wie folgt, in Gewichtsverhältnissen von 100 : 0, 90 : 10, 80 : 20, 70 : 30 und 60 : 40 verarbeitet:
  • Die Gummis wurden in Wasser bei mechanischem Rühren und bei einer gesamten Gummikonzentration von 2, 2% dispergiert und ungefähr 40 Minuten lang hydratisieren gelassen. Dann wurde 1 Volumen heißes Wasser, ungefähr 180ºF (82ºC) zugegeben und die Mischung wurde unter Erhitzen auf 85 bis 88ºC 1 bis 1,5 Stunden lang gerührt. Nachdem die Auflösung vollzogen war, wurde bei einem Verhältnis von 2 : 1 (basierend auf dem Gewicht des Gummis) eine Filterhilfe (Dicalite (RTM)) zugegeben und die Mischung wurde gerührt, um die Filterhilfe zu dispergieren. Anschließend wurde die Mischung bei einem maximalen Druck von ungefähr 70 psi (4,9 kg/cm²) und einer Temperatur von ungefähr 77ºC gefiltert. Das klare Filtrat wurde teilweise konzentriert, um eine Gummikonzentration von ungefähr 1% (0,75-1,0%) zu erhalten. Das konzentrierte Filtrat wurde mit 2 Volumen (82%) Isopropylalkohol gemischt. Das Kopräzipitat wurde auf einem Sieb getrennt und in einer Waschung von 1 Volumen 82%igem Isopropanol gesammelt. Es wurde in einer Willmes-Presse wiedergewonnen und ausgepresst, um überschüssigen Alkohol zu entfernen. Das wiedergewonnene Produkt wurde zu 85ºC in einem Vakuumschaufeltrockner bei 24-27 Inch (61-69 cm) Quecksilber Vakuum auf einen endgültigen Feuchtigkeitsgehalt von 5-10% getrocknet und zu einer Maschengröße gemahlen, so dass 97% durch ein 100 Maschensieb durchgehen.
  • Anschließend wurde für jedes Pulver, wie in der Figur gezeigt, die Geschwindigkeit der Viskositätsentwicklung im Laufe der Zeit gemessen.
  • Die Viskosität wurde in einem Brabender-Viskograph des Typs VA/VE H1 gemessen. Fünf Gramm jedes Kopräzipitats oder jeder gJBG- Vergleichsprobe wurde in 500 Millimeter Deionat dispergiert und die Mischung wurde bei 150 U/min. gerührt. Die Suspension wurde während der ersten 30 Minuten bei Raumtemperatur gehalten. Anschließend wurde bei einer Geschwindigkeit von 1,5ºC pro Minute mit dem Erhitzen begonnen und ungefähr 47 Minuten lang angewandt, bis die Temperatur des Lösungsmittels 95ºC erreichte. Als Nächstes wurde die Mischung 15 Min. lang bei 95ºC gehalten. Danach wurde die Mischung bei 1,5/min. auf 25ºC gekühlt und 15 Min. lang gehalten.
  • Die genaue Untersuchung der Figur zeigt, dass das Vergleichsprobenmaterial gJBG sich bis zu dem Beginn des Erhitzen des Lösungsmittels nicht bedeutend auflöste, wie durch die Viskosität des Lösungsmittels gezeigt. Die Viskosität war während des Erhitzungsschritts im Wesentlichen flach, da der Viskositätsverlust aufgrund des Erhitzens den Viskositätsgewinn aufgrund der Auflösung ungefähr ausglich. Nach dem Auskühlen entwickelt sich die endgültige Viskosität.
  • Im Gegensatz dazu löste sich das erfinderische 60 : 40 Kopräzipitat des JBG und Konjaks in dem kalten Wasser auf, wobei es seine ungefähr endgültige Viskosität ohne jegliche Hitzeanwendung erreichte. Wie erwartet, verminderte sich die Viskosität während des Erhitzens und erholte sich wieder beim Auskühlen. Das erfinderische Kopräzipitat zeigte somit die sehr erwünschte Eigenschaft der kalten Löslichkeit, obgleich mehr als die Hälfte des erfinderischen Kopräzipitats die nicht kalt lösliche JBG-Komponente war. Diese Fähigkeit der trockenen koverarbeiteten Zusammensetzungen der Erfindung, in kaltem (Umgebungstemperatur-) Wasser hohe Viskosität zu erreichen, führt zu einer schnelleren, einfacheren und wirksameren Verwendung der Zusammensetzung. Bei der handelsüblichen Herstellung von auf Wasser basierenden Nachspeisegels kann der gesamte Verarbeitungsschritt des Erhitzens der koverarbeiteten Bestandteile weggelassen werden. Ähnlicherweise erlaubt diese Eigenschaft das Herstellen derartiger Nachspeisen zu Hause, indem lediglich eine trockene, koverarbeitete erfinderische Gelierzusammensetzung, die Aromastoffe, Farbstoff, Süßstoff und dergleichen enthält, mit Wasser mit Umgebungstemperatur gemischt wird.
  • Außerdem kann die kurze Hydratationszeit, die mit den erfinderischen koverarbeiteten Galactomannan-/Glucomannanzusammensetzungen erreicht werden kann, nicht lediglich durch einfache Mischungen derselben Bestandteile in denselben Verhältnissen erreicht werden. Ohne Absicht, mittels theoretischen Erklärungen einschränkend zu sein, wird angenommen, dass das Koverarbeiten der vorliegenden Erfindung so funktioniert, dass es die Polymerketten der Bestandteile verdrillt, sogar wenn die erfinderische Zusammensetzung in Form eines Trockenpulvers vorliegt. Daher ist nach der Zugabe des Trockenpulvers zu dem Wasser das Polymer interreaktive Netzwerk schon erstellt, was zu einer deutlichen Verminderung der Hydratationszeit, bevor eine erwünschte Viskosität erreicht wird, führt.

Claims (29)

1. Eine Zusammensetzung, bestehend aus:
(A) einem Kopräzipitat, das sich im Wesentlichen aus Folgendem zusammensetzt:
(a) einem Galactomannan, mit
(b) einem Glucomannan; und
(B) einem optionalen, mit dem Kopräzipitat beigemischten Geliermittel.
2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Galactomannan Johannisbrot-Gummi ist.
3. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glucomannan aus Konjak gewonnen wird.
4. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Geliermittel Carrageenan, Xanthan, Agar- Agar, Gellan, Pektin, Gelatine, Stärke oder eine Mischung aus diesen ist, wahlweise zusammen mit einer Gel induzierenden wirksamen Menge eines Gelierung induzierenden Stoffs.
5. Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Geliermittel Carrageenan ist.
6. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inhaltsstoffe in Trockenpulverform vorliegen.
7. Zusammensetzung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenpulver in Wasser bei einer Temperatur von 18 bis 23ºC im Wesentlichen löslich ist.
8. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Form eines wässrigen Gels.
9. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Glucomannan aus 10 bis 90 Prozent des Trockengewichts des Kopräzipitats besteht.
10. Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Glucomannan aus 10 bis 50 Prozent des Trockengewichts des Kopräzipitats besteht.
11. Zusammensetzung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Glucomannan aus 20 bis 40 Prozent des Trockengewichts des Kopräzipitats besteht.
12. Zusammensetzung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Glucomannan aus 25 bis 35 Prozent des Trockengewichts des Kopräzipitats besteht.
13. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Geliermittel aus 10 bis 90 Prozent des Trockengewichts der beigemischten Zusammensetzung besteht.
14. Zusammensetzung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Geliermittel aus 40 bis 70 Prozent des Trockengewichts der beigemischten Zusammensetzung besteht.
15. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Galactomannan aus der Gruppe ausgewählt ist, die sich aus Johannisbrot-Gummi, Guar-Gummi, Tara-Gummi, Gleditschien-Gummi, Brachychiton acerifolius- Gummi, Sesbania-Gummi und Kassia-Gummi zusammensetzt.
16. Eine Trockenzusammensetzung für ein auf Wasser basierendes Nachspeisegel, das aus Folgendem besteht: (A) einem Kopräzipitat eines Galactomannans und eines Glucomannans; beigemischt zu (B) zumindest einem Geliermittel: bei weiterer Beimischung mit (C) einem oder mehreren Aromastoffen, Farbstoffen, Süßstoffen, Nahrungsmittelpartikeln, Gewürzen, Konservierungsmitteln, Puffersubstanzen, Säuerungsmitteln oder Gelverstärkern.
17. Auf Wasser basierende Nachspeisegelzusammensetzung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Form eines wässrigen Gels vorliegt.
18. Ein Verfahren zur Vorbereitung eines Kopräzipitats eines Galactomannans mit einem Glucomannan, dadurch gekennzeichnet, dass es aus folgenden Schritten besteht:
(A) Mischen eines Galactomannans mit einem wässrigen Medium zum Bilden eines Galactomannansols;
(B) Mischen eines Glucomannans mit einem wässrigen Medium zum Bilden eines Glucomannansols;
(C) Vermischen des Galactomannansols und Glucomannansols miteinander, wenn sie getrennt gemischt wurden;
(D) wahlweises Klären des Galactomannansols, des Glucomannansols oder deren Vermischung;
(E) Kopräzipitieren der miteinander vermischten Sole durch die Zugabe eines organischen Lösungsmittel, das mit dem wässrigen Medium gemischt werden kann;
(F) Trennen des Kopräzipitats von dem wässrigen Medium;
(G) Trocknen des Kopräzipitats, und
(H) wahlweises Mahlen des getrockneten Kopräzipitats zu einem Pulver.
19. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem das Glucomannan aus Konjak gewonnen wird.
20. Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, bei dem das funktionelle Glucomannan-Gummi aus 20 bis 50 Prozent des Gesamtgewichts der aktiven Glucomannan- und der aktiven Galactomannan-Gummis auf der Basis des Gesamtgewichts der kombinierten funktionellen Glucomannan- und der funktionellen Galactomannan-Gummis besteht.
21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem das funktionelle Glucomannan-Gummi aus 20 bis 40 Prozent des Gesamtgewichts der aktiven Glucomannan- und der aktiven Galactomannan-Gummis auf der Basis des Gesamtgewichts der kombinierten funktionellen Glucomannan- und der funktionellen Galactomannan-Gummis besteht.
22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem das Galactomannan Johannisbrot-Gummi ist.
23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 22, bei dem das organische Lösungsmittel Isopropylalkohol ist.
24. Eine Zusammensetzung, die durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 23 erhalten werden kann.
25. Die Verwendung der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 als Basis für: ein geliertes oder eingedicktes Nahrungsmittel; eine gießbare Salatsoße; ein flüssiges Nahrungsmittel oder einen flüssigen Nahrungsmittelzusatz; einen Nahrungsmittelaufstrich wie etwa einen Margarine- oder Käseaufstrich; ein auf Wasser basierendes Nachspeisegel; eine Mayonnaise; eine gefrorene Nachspeise; eine kosmetische oder pharmazeutische Flüssigkeit, Creme oder Lotionsträgersubstanz, ein Zahnpflegeprodukt, ein Duftspendergel; oder eine Enteisungsflüssigkeit.
26. Verwendung der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 als Basis für ein auf Wasser basierendes Nachspeisegel.
27. Ein Verfahren zum Vollziehen der Löslichkeit eines Galactomannan- Gummis in Wasser bei Temperaturen von 18 bis 23ºC, das aus dem Kopräzipitieren des Gummis mit einem Glucomannan-Gummi vor dem Mischen mit dem Wasser besteht.
28. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Galactomannan aus Konjak gewonnen wird.
29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Galactomannan-Gummi Johannisbrot- Gummi ist.
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