DE69629468T2

DE69629468T2 - Thermisch inhibierte vorverkleisterte nicht-körnige stärken und mehle und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69629468T2
Application number: DE69629468T
Authority: DE
Inventors: Roger Jeffcoat; Chung-Wai Chiu; B. Manish SHAH; J. David THOMAS; J. Douglas HANCHETT
Original assignee: National Starch and Chemical Investment Holding Corp
Current assignee: Brunob II BV
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: JP2008223032A; CA2221510A1; US6261376B1; ATE280505T1; JP2010202878A; EP0830379A1; US6010574A; WO1996040794A1; DE69633748T2; ATE247132T1; DE69633748D1; JPH11506798A; PT1159880E; EP0830379B1; JP2013139581A; JP5281033B2; EP1159880A2; EP1159880B1; AU5861496A; AU700049B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf vorgelatinierte, nicht-körnige Stärken und Mehle, die inhibiert sind, und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Native Stärkekörner sind in kaltem Wasser unlöslich. Wenn native Körner in Wasser dispergiert und erwärmt werden, werden sie allerdings hydratisiert und quellen. Mit fortgesetztem Erhitzen, mit Scherung oder Bedingungen eines extremen pHs zerfallen die gelatinierten Körner und die Stärkemoleküle werden im Wasser dispergiert, d. h. solubilisiert.
Vorgelatinierte Stärken (d. h. in kaltem Wasser lösliche oder dispergierbare Stärken) werden typischerweise durch thermische, chemische oder mechanische Gelatinierung hergestellt. Der Ausdruck "gelatinierte" oder "gekochte" Stärke bezieht sich auf gequollene Stärkekörner, die ihre Polarisationskreuzstücke verloren haben oder die ihre körnige Struktur verloren haben oder nicht.
Die thermischen Prozesse, die im allgemeinen zur Herstellung von solchen Stärken verwendet werden, umfassen Chargenkochen, Autoklavieren und kontinuierliche Kochverfahren in einem Wärmeaustauscher oder einem Strahlkocher. Die thermische Dispersion einer körnigen Stärke in Wasser beinhaltet einen komplexen Mechanismus. Siehe die Diskussion auf den Seiten 427–444 in Kapitel 12 von Kurger & Murray in Rheology & Texture in Food Quality, herausgegeben von T. M. DeMan, P. W. Voisey, V. F. Rasper und D. W. Stanley (AVI Publishing, Westport, Conn. 1976), auf den Seiten 449–520 im Kapitel 21 von Starch: Chemistry & Technology, Band 2, herausgegeben von R. Whistler (Academic Press, New York, N. Y. 1967) und auf Seiten 165–171 in Kapitel 4 von E. M. Osman in Food Theory and Applications, herausgegeben von P. C. Paul und N. H. Palmer (John Wiley & Sons, Inc., New York, N. Y., 1972). Das Verfahren beginnt bei der Gelatinierungstemperatur, wenn Wasser in die Stärkekörner absorbiert wird, und setzt sich fort, wenn die hydratisierten Körner quellen und in kleinere körnige Fragmente zerbrechen, bis sich die Stärke schließlich einer molekularen Dispersion nähert. Die Viskosität der Kochung verändert sich während dieses Verfahrens deutlich, wobei sie zunimmt, wenn die Körner hydratisieren und quellen, und abnimmt, wenn die Körnerfragmente in der Größe verringert werden. Eine geeignete Menge an Scherung unterstützt ein Zerfallen der gequollenen Körnerfragmente unter Erhalt einer molekularen Dispersion ohne einen wesentlichen molekularen Abbau.
In Abhängigkeit von der Stärkegrundlage wird die vorgelatinierte Stärke spezifische Textur- und Viskositätscharakteristika aufweisen, nachdem die Stärke in Wasser dispergiert wurde. Stärken, die Amylose enthalten, werden eine gelartige, nicht-kohäsive Textur aufweisen. Stärken, die hohe Amylosegehalte enthalten, z. B. über 40%, werden sich zu einem festen Gel entwickeln. Nicht-modifizierte Amylose enthaltende Stärken, die durch Trommeltrocknung oder Extrudieren vorgelatiniert wurden, haben häufig eine breiige Textur, wenn sie in Wasser dispergiert werden. Stärken, die hauptsächlich Amylopektin enthalten, d. h. Wachsstärken, liefern nicht dieselben Gelcharakteristika wie Amylose enthaltende Stärken. Die Dispersionen von unmodifizierten, vorgelatinierten, Amylospektin enthaltenden Stärken weisen eine kohäsive und flüssige Textur auf, wenn sie in Wasser dispergiert werden.
Die Textur kann verbessert werden, wenn die Wachsstärken vor einer Vorgelatinierung chemisch vernetzt werden. Die Vernetzungen verstärken, die assoziativen Wasserstoffbrückenbindungen, die die Körner zusammenhalten, hemmen die Quellung und Hydratisierung der Stärkekörner während der Vorgelatinierung und folglich bleiben die vernetzten Stärkekörner intakt. Wenn vorgelatinierte Pulver der chemisch vernetzten Stärken in Wasser dispergiert werden, haben die Dispersionen eine nicht-kohäsive und salbenartige Textur, die als schwer oder kurz beschrieben wird.
Für eine vorgelatinierte Stärke ist es wünschenswert, dass sie ein mildes Aroma hat. Viele Stärken, z. B. Mais, Sorghum und Weizen enthalten geringe Mengen ungesättigter Fettsäuren. Die Fettsäuren können infolge einer Luftoxidation ranzige Aromastoffe entwickeln. Zusätzlich geben vorliegende Proteine den Stärken einen unerwünschten Getreidegeschmack. Bestimmte Stärken, z. B. Mais- und Wachsmaisstärke, werden infolge "holzartiger" oder "Eisstiel"-Off-flavours, die aus einer Vorgelatinierung resultieren, nicht in verdickten Lebensmittelzusammensetzungen eingesetzt. Siehe US 4,303,451 (erteilt am 1. Dezember 1981 an W. C. Seidel), das ein Verfahren zur Verhinderung der Entwicklung von "holzartigen" Off-flavours in vorgelatinierten Wachsmaisstärken offenbart. Die Stärkekörner werden bei der Gelatinierung auf etwa 120 bis 200°C für 0,1 bis 24 Stunden erwärmt. Die Erwärmungszeit muss zur Durchführung einer Dextrinierung unzureichend sein, aber ausreichend sein, um die Bildung von holzartigen Off-flavours während der Vorgelatinierung zu verhindern. Die Textur und das Aroma von Mais, Weizen, Reis und Sago werden durch diese Behandlung modifiziert, aber diese Stärken liefern in Lebensmittelzusammensetzungen inkonsistente und nicht-reproduzierbare Resultate (siehe Spalte 2, Zeilen 14–18).
In einigen Anwendungen sind chemisch-modifizierte Stärken und Mehle nicht akzeptabel oder unerwünscht. Damit besteht ein Bedarf an unmodifizierten, vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärken, die die Textureigenschaften von chemisch-vernetzten, vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärken haben und die im wesentlichen von Off-Geschmack frei sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt thermisch inhibierte, vorgelatinierte, nicht-körnige Stärken und Mehle bereit. Diese Stärken und Mehle werden unter Verwendung eines Verfahrens, das die Stärkekörner bricht, vorgelatiniert. Die Stärken und Mehle werden auch thermisch inhibiert, was bewirkt, dass die Stärke oder das Mehl Viskositäts- und Textureigenschaften einer chemisch-vernetzten Stärke haben, allerdings ohne die Verwendung chemischer Reagenzien. Die thermisch inhibierten, vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärken oder Mehle sind in kaltem Wasser dispergierbar und, wenn sie ausreichend inhibiert sind, besitzen sie eine nicht-kohäsive, salbenartige Textur, wenn die Stärke eine Amylopektinhaltige Stärke ist, oder eine gelartige Textur, wenn die Stärke eine Amylosehaltige Stärke ist.
Die Stärken und Mehle können zuerst vorgelatiniert werden und anschließend thermisch inhibiert werden, oder sie können zuerst thermisch inhibiert werden und anschließend vorgelatiniert werden.
Das thermische Inhibierungsverfahren umfasst die Stufen (a) gegebenenfalls Einstellung des pHs der körnigen oder nicht-körnigen Stärke oder des Mehls auf einen pH von etwa 7,0 oder darüber; (b) Dehydratisieren der Stärke oder des Mehls, bis es wasserfrei oder im wesentlichen wasserfrei ist; und (c) Wärmebehandeln der dehydratisierten Stärke oder des Mehls bei einer Temperatur und für einen Zeitraum, die ausreichen, um die Stärke oder das Mehl zu inhibieren und es vorzugsweise nicht-kohäsiv zu machen. Der Ausdruck "im wesentlichen wasserfrei", wie er hier verwendet wird, meint, dass weniger als 1 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten sind.
Wenn die Vorgelatinierung zuerst durchgeführt wird, wird eine körnige Stärke oder ein Mehl in einem Verhältnis von 2,0 bis 2,5 Teilen Wasser auf 1,0 Teil Stärke aufgeschlämmt und vorzugsweise wird der pH durch Zusatz einer Base auf neutral oder höher eingestellt. Der Ausdruck "neutral", wie er hier verwendet wird, bedeckt den Bereich der pH-Werte um 7 und soll von etwa pH 6,5 bis etwa 7,5 einschließen. Die Aufschlämmung wird unter Verwendung bekannter Vorgelatinierungsverfahren, die die körnige Struktur brechen, vorgelatiniert und dann zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 15% getrocknet. Die getrocknete vorgelatinierte, nicht-körnige Stärke oder das Mehl wird dann thermisch inhibiert, indem die vorgelatinierte, nicht-körnige Stärke oder das vorgelatinierte Mehl zum wasserfreien oder im wesentlichen wasserfreien Zustand dehydratisiert wird und dann die dehydratisierte vorgelatinierte nicht-körnige Stärke wärmebehandelt wird.
Wenn die Stärke oder das Mehl vor der Vorgelatinierung thermisch inhibiert ist, wird die körnige Stärke oder das Mehl in Wasser aufgeschlämmt, gegebenenfalls wird der pH durch Zusatz einer Base auf neutral oder höher eingestellt; dann wird die Stärke oder das Mehl auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2 bis 15% getrocknet. Die getrocknete körnige Stärke oder das getrocknete Mehl wird dann durch Dehydratisieren der Stärke oder des Mehls zum wasserfreien oder im wesentlichen wasserfreien Zustand und danach Wärmebehandeln der dehydratisierten Stärke inhibiert. Die resultierende körnige, thermisch inhibierte Stärke wird dann unter Verwendung bekannter Vorgelatinierungsverfahren, die die körnige Struktur brechen, vorgelatiniert.
Die Dehydratisierung kann eine thermische Dehydratisierung oder eine nicht-thermische Dehydratisierung sein. Die thermische Dehydratisierung wird durch Erwärmen der Stärke in einem herkömmlichen Ofen oder einem Mikrowellenofen oder einer anderen Heizvorrichtung für eine Zeit und bei einer Temperatur ausgeführt, die ausreichen, um den Feuchtigkeitsgehalt auf weniger als 1%, vorzugsweise 0%, zu reduzieren. Beispiele für nicht-thermische Dehydratisierungsverfahren umfassen Extrahieren des Wassers aus der körnigen Stärke oder vorgelatinierten Stärke unter Verwendung eines hydrophilen Lösungsmittels, z. B. eines Alkohols (z. B. Ethanol) oder Gefriertrocknen der Stärke. Wie nachfolgend gezeigt werden wird, verbessert eine Dehydratisierung mit Ethanol den Geschmack der thermisch inhibierten Stärke im Vergleich zu thermisch inhibierten Stärken, die durch direktes Erwärmen der Stärke, um sie zu dehydratisieren, hergestellt werden. Es wird erwartet, dass eine Gefriertrocknung auch einen Geschmacksvorteil liefern wird.
Der bevorzugte pH ist mindestens 7, am bevorzugtesten größer als pH 8, typischerweide pH 7,5 bis 10,5, vorzugsweise 8 bis 9,5. Bei einem pH über 12 erfolgt eine Gelatinierung einfacher; daher sind pH-Einstellungen unter 12 wirksamer.
Puffer, z. B. Natriumphosphat, können bei Bedarf zur Aufrechterhaltung des pHs verwendet werden. Ein alternatives Verfahren zur Erhöhung des pHs besteht darin, eine Lösung einer Base auf eine körnige oder vorgelatinierte Stärke, bis die Stärke den gewünschten pH erreicht, entweder während oder vor den thermischen Inhibierungsstufen zu sprühen. Wenn die Stärke nicht in einem Lebensmittel verwendet werden soll, kann irgendeine geeignete anorganische oder organische Base zur Erhöung des pHs der Stärke eingesetzt werden. Ein anderes Verfahren besteht in einem Infundieren usw. Es sollte betont werden, dass Textur- und Viskositätsvorteile des thermischen Inhibierungsverfahrens leicht verstärkt werden können, wenn der pH ansteigt, obgleich höhere pHs dazu neigen, eine Braunfärbung der Stärke während der Wärmebehandlungsstufe zu verstärken.
Für Lebensmittelanwendungen umfassen geeignete Basen mit Lebensmittelqualität zur Verwendung in der pH-Einstellungsstufe Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Tetranatriumpyrophosphat, Ammoniumorthophosphat, Dinatriumorthophosphat, Trinatriumphosphat, Calciumcarbonat, Calciumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid, wobei keine Beschränkung auf diese besteht, sowie eine andere Base, die nach den Lebensmittel- und Arzneimittel-Gesetzen oder anderen Lebensmittelvorschriften zugelassen ist. Die bevorzugte Base mit Lebensmittelqualität ist Natriumcarbonat. Basen, die unter diesen Vorschriften nicht zur Verwendung in Lebensmittel zugelassen sind, können auch verwendet werden, vorausgesetzt, sie können aus der Stärke ausgewaschen werden, so dass das Endprodukt der Herstellungspraxis für die vorgesehene Verwendung entspricht.
Durch Veränderung der Verfahrensbedingungen, einschließlich des Anfangs-pHs der Stärke oder des Mehls, des Dehydratisierungsverfahrens und -bedingungen und den Wärmebehandlungstemperaturen und -zeiten kann der Inhibierungsgrad verändert werden, um unterschiedliche Viskositätscharakteristika in den fertigen vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärken oder Mehlen bereitzustellen. Insoweit die Dehydratisierungs- und Wärmebehandlungsparameter eine Funktion der besonderen Apparatur, die für die Wärmebehandlung verwendet wird, sein können, wird die Wahl der Apparatur ein weiterer Faktor bei der Kontrolle des Inhibierungsgrads sein.
Diese Stärken sind in Lebensmittel- und industriellen Anwendungen nützlich, in denen vorgelatinierte, chemisch-vernetzte, nicht-körnige Stärke bekanntermaßen nützlich sind.
Die Entfernung von verschiedenen Proteinen, Lipiden und anderen Off-flavour-Komponenten vor oder nach der thermischen Inhibierung verbessert das Aroma (d. h. Geschmack oder Aroma) der thermisch inhibierten Stärken. Im Folgenden wird eine Natriumchlorid-Extraktion des Proteins aus einer nicht-vorgelatinierten Stärke als Beispiel beschrieben. Andere Verfahren, die zur Protein- und/oder Lipid-Entfernung verwendet werden können, umfassen Waschen der Stärke bei einem alkalischen pH (z. B. pH 11 bis 12) und/oder Behandeln der Stärke mit Proteanen. Polare und nicht-polare Lösungsmittel, die Affinität zur Proteinen und/oder Lipiden haben, können ebenfalls verwendet werden. Beispiele sind Alkohole (z. B. Ethanol), Ketone (z. B. Aceton), Ether (z. B. Dioxan), aromatische Lösungsmittel (z. B. Benzol oder Toluol) und dergleichen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Stärken und Mehle können aus einer beliebigen Quelle wie z. B. Mais, Erbsen, Kartoffeln, Süßkartoffeln, Gerste, Weizen, Reis, Sago, Amaranth, Tapioca, Sorghum, Wachsmais, Wachsreis, Wachsgerste, Wachskartoffeln, Wachssao, Wachssorghum stammen sowie Stärken oder Mehle mit einem Amylosegehalt von 40% oder höher sein.
Der Ausdruck "native" Stärke, wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine, wie sie in der Natur gefunden wird. Die Stärken können unmodifiziert sein oder durch Umwandlung (d. h. Enzym-, Wärme- oder Säure-Umwandlung), Oxidation, Phosphorylierung, Veretherung, Veresterung und/oder chemische Vernetzung modifiziert sein. Die Mehle können durch Bleichen oder Enzymumwandlung modifiziert sein.
Wenn nichts Anderes spezifisch hervorgehoben ist, sollen Bezugnahmen auf Stärke in dieser Beschreibung auch ihre entsprechenden Mehle mit umfassen.
Die Stärken können nach irgendeinem der bekannten Vorgelatinierungsverfahren, die zum Zerbrechen der körnigen Struktur führen, vorgelatiniert werden. Vorgelatinierte Stärken werden typischerweise durch Trommeltrocknung, Extrudieren oder Strahlkochen hergestellt.
Geeignete Verfahren werden in den folgenden Patenten offenbart.
US 1,516,512 (von R. W. G. Stutzke, erteilt am 25. November 1924) beschreibt ein Verfahren, in dem Stärkeaufschlämmungen durch eine erhitzte Rohrspirale gepresst werden und dann durch eine Sprühöffnung in eine Trocknungskammer gepresst werden. Die Aufschlämmungen werden bei übermäßig hohen Drücken (z. B. 1000 lbs) durch die Spirale gepresst, um sicher zu stellen, dass die Flüssigkeit während der Behandlung verdampft. Dampf wird unter einem Druck von 35 bis 110 Pfund gehalten. Die Temperatur der in die Trocknungskammer eingeleiteten Luft ist etwa 121°C, die bei der Verdampfung auf etwa 96°C verringert wird. Die resultierenden Stärken sind hydrolysiert und sind zu etwa 15 bis 75% in kaltem Wasser löslich.
US 3,630,775 (von A. A. Winkler, erteilt am 28. Dezember 1971) beschreibt ein Sprühtrocknungsverfahren, bei dem eine Stärkeaufschlämmung während eines Erwärmens unter Druck gehalten wird und während der Atomisierungsstufe weiter unter Druck gehalten wird. Der Druck hängt wechselseitig von der Viskosität, Temperatur und der Apparatur ab. Der erforderliche Druck ist nicht der, der zur Atomisierung notwendig ist, und liegt über dem, der zur Verhinderung der Wasserverdampfung in Aufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt bei erhöhter Temperatur notwendig ist. Die Erwärmungszeit ist die, die ausreicht, um eine im wesentlichen vollständige Gelatinierung und Solubilisierung der Stärke, wenn diese vorher nicht gelatiniert war, zu erlauben. Typischerweise werden die Aufschlämmungen (10 bis 40% Feststoffe) auf 54°C bis 171°C vorerwärmt, unter einem Druck von 2.000 bis 6.800 psi durch einen kontinuierlichen Röhrenwärmeaustauscher gepumpt und auf 182° bis 304°C erwärmt (was zu Stärketemperaturen von 163° bis 232°C führt). Die Retentionszeit der Stärke im Kocher ist 1,0 bis 2,5 Minuten. Es wird ein herkömmlicher Sprühtrockner mit einer Atomisierungsdüse des Drucktyps verwendet. Die resultierenden Stärken sind zu mehr als 50% in kaltem Wasser löslich.
US 3.086,890 (von A. Sarko et al., erteilt am 23. April 1963) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines vorgelatinierten isolierten Amylosepulvers. Es beinhaltet ein Autoklavieren einer Aufschlämmung einer isolierten Amylose mit einer intrinsischen Viskosität von 1,3 bis 2,9 bei 191°C unter einem Druck von 5 bis 140 psig für 1 bis 60 min mit 0,1 bis 25% Feststoffen, Kühlen der Dispersion auf 90°C und Trommeltrocknung an einer Oberfläche mit 110 bis 200°C. Die Verweilzeit in der Trommel beträgt 40 bis 75 s, wobei ein Walzenabstand von 0,001 Inch oder weniger verwendet wird.
US 3,137.592 (von T. F. Protzman et al., erteilt am 16. Juni 1964) beschreibt das Extrudieren eines Stärke-Wasser-Gemisches bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, wobei die Gelatinierung der Stärke bewirkt wird, gefolgt von einem Expandieren während des Abdampfens des Wassers nach Austreten aus dem Extruder. Die Temperatur und der Druck werden durch mechanische Scherung zwischen der rotierenden Schnecke (Augen) und dem zylindrischen Gehäuse (Tonne) des Extruders erzeugt. Ein Kochen wird sowohl mit thermischer als auch mit mechanischer Energie erreicht, wenn die Stärke durch das System gedrückt wird. Dies resultiert typischerweise in einer hohen Viskosität während der Verarbeitung infolge des unvollständigen Kochens; die Endprodukte werden typischerweise infolge des molekularen Zusammenbrechens, das durch übermäßige Scherung verursacht wird, entlüftet. Nach Redispersion können die Pulver unerwünschte körnige Texturen haben, speziell wenn Stärken mit niedriger Feuchtigkeit verarbeitet werden, und zwar infolge der unvollständigen Dispersion während des Kochens. Wenn Stärke in Gegenwart von zusätzlichem Wasser verarbeitet wird, ist eine weitere Trocknungsstufe notwendig, nachdem das Extrudat aus dem Extruder ausgetreten ist. Diese verlängerte Trocknungszeit verstärkt die unerwünschten Texturen nach Redispersion.
Vorgelatinierte Stärken können durch ein herkömmliches Zweistufenverfahren des Strahlkochens und Sprühtrocknens hergestellt werden. Modifikationen dieses herkömmlichen Verfahrens werden in US 2,314,459 (von A. A. Salzburg, erteilt am 23. März 1943) und in US 3,332,785 (von E. Kurchinke, erteilt am 25. Juli 1967) beschrieben. In dem typischen Verfahren wird eine wässrige Stärkeaufschlämmung gekocht, üblicherweise durch übliches Kochen in einer Wanne bei Atmosphärendruck oder durch Kochen in einem Wärmeaustauscher oder durch Dampfinjektions-Strahlkochen, wobei die Aufschlämmung bei atmosphärischem Druck in einem Tank gehalten wird (oft ein Kochtank im Chargenverfahren oder ein Aufnahmetank für Kochverfahren unter Druck) und anschließend sprühgetrocknet. Der Haltezeitraum nach dem Kochen erlaubt die chargenweise Zugabe von Additiven, die Temperaturregulierung und/oder Kochen mit Raten, die nicht mit der Sprühtrocknerkapazität übereinstimmen. Bei Vorliegen von Haltetanks kann die Temperatur des Beschickungsguts zum Sprühtrockner im Bereich von 38 bis 93°C liegen. Eine Atomisierung wird durch eine einfache Fluiddruckdüse, eine Zentrifugenvorrichtung oder eine pneumatische Düse durchgeführt. Dieses Verfahren ist üblicherweise auf "dünnkochende Stärken", d. h. umgewandelte Stärken, bei denen die Polymerstruktur durch Säurehydrolyse, enzymatischen Abbau, Oxidation und/oder hohe Level an mechanischer Scherung abgebaut wurde, begrenzt, da die Pasten eine geringere Viskosität haben und atomisiert werden können. Die Kochungen der unmodifizierten Stärken sind wegen ihrer hohen Viskosität schwer zu atomisieren und werden daher bei Sprühtrocknung bei niedrigen Feststoffgehalten verarbeitet. Ein Strahlkochen liefert geeignete Scherlevel und liefert einfacher eine Dispersion, die sich der vollständigen Solubilität auf molekularem Niveau nähert (siehe US 2,805,966 (von O. R. Ethridge, erteilt am 10. September 1957); US 2,582,198 (von O. R. Ethridge, erteilt am B. Januar 1957); US 2,919,214 (von 0. R. Ethridge, erteilt am 29. Dezember 1959); US 2,940,876 (von N. E. Elsas, erteilt am 14. Juni 1960); US 3,133,836 (von U. L. Winfrey, erteilt am 19. Mai 1964); und US 3,234,046 (von G. R. Etchison, erteilt am B. Februar 1966)). Ein Strahlkochen liefert niedrigere Viskositäten im Verfahren ohne Abbau und erlaubt die Verwendung von niedrigeren Koch- und Transporttemperaturen und -drücken, was eine Reduzierung des Abbaus weiter unterstützt.
US 3,607,394 (von F. J. Germino et al., erteilt am 21. September 1971) ist auf ein Verfahren zur Herstellung einer vorgelatinierten, in kaltem Wasser dispergierbaren Stärke aus körnigen Stärken, die mindestens 50% Amylopektin, z. B. Mais, Weizen, Gerste, Kartoffel, Tapioca, Wachsmais, Wachsreis und Wachssorghum enthält, gerichtet. Das Verfahren beinhaltet ein Pastieren bei 149°C oder darüber und bis zu 232°C. Die Stärkepaste wird dann sehr schnell in einer geeigneten Apparatur, z. B. einem Trommeltrockner, Sprühtrockner, Bandtrockner, Schaummattentrockner oder dergleichen, getrocknet, um eine Retrogradation oder Aggregation zu verhindern.
Ein kontinuierliches Verfahren mit der Kombination Strahlkochen/Sprühtrocknen ist in der US-Patentschrift 5,131,953 (von J. J. Kasica et al., erteilt am 21. Juli 1992) beschrieben. Das Verfahren umfasst die Stufen:

(a) Bilden einer Stärkeaufschlämmung oder einer Stärkepaste aus einer körnigen Stärke und Wasser;
(b) Strahlkochen der Stärkeaufschlämmung oder der Stärkepaste mit Dampf bei einer Temperatur, die ausreicht, um eine Stärkelösung oder eine Stärkedispersion zu bilden;
(c) unverzügliches Transportieren und Einführen der strahlgekochten Stärkedispersion oder der strahlgekochten Stärkelösung unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in eine Düse einer Sprühtrocknerkammer;
(d) Atomisieren der strahlgekochten Stärkedispersion oder strahlgekochten Stärkelösung durch die Düse;
(e) Trocknen des atomisierten Nebels in der Sprühtrocknerkammer bei einer Temperatur, die ausreicht, um die dispergierte oder solubilisierte Stärke zu trocknen; und
(f) Gewinnen der getrockneten Stärke als in kaltem Wasser dispergierbares oder in kaltem Wasser lösliches Pulver.

Für die thermische Dehydratisierung geeignete Bedingungen sind niedrige Temperaturen oder Erhöhen des pHs der Stärke vor dem Dehydratisieren. Die bevorzugten Bedingungen bestehen in einer Kombination aus einer niedrigen Temperatur und neutralem bis basischem pH. Vorzugsweise sind die Temperaturen, die zum Dehydratisieren der Stärke verwendet werden, 125°C oder niedriger, liegen bevorzugter zwischen 100 und 120°C. Die Dehydratisierungstemperatur kann unter 100°C liegen, allerdings wird eine Temperatur von mindestens 100°C bei der Entfernung von Feuchtigkeit wirksamer sein.
Wenn Stärke in Gegenwart von Wasser Wärme ausgesetzt wird, kann eine Hydrolyse oder ein Abbau der Stärke erfolgen. Eine Hydrolyse oder ein Abbau wird die Viskosität verringern, wodurch der Effekt einer Inhibierung begrenzt wird; dies ist unerwünscht, wenn ein Produkt mit hoher Viskosität erwünscht ist. Daher müssen die Bedingungen zur Dehydratisierung der Stärke so gewählt werden, dass eine Inhibierung begünstigt wird, während Hydrolyse und Abbau verringert werden. Es können beliebige Bedingungen, die diesen Kriterien genügen, angewendet werden. Eine Entfernung des Wassers durch Lösungsmittelextraktion oder Gefriertrocknung werden die Stärke weniger wahrscheinlich hydrolysieren als ein direktes Erwärmen der Stärke, um das Wasser auszutreiben.
Für eine Dehydratisierung mit einem Lösungsmittel im Labormaßstab wird die Stärke oder das Mehl (etwa 4 bis 5% Feuchtigkeit) in eine Extraktionshülse nach Soxhlet gegeben, welche dann in die Soxhlet-Apparatur gebracht wird. Ein geeignetes Lösungsmittel wird in die Apparatur gebracht, auf die Rückflusstemperatur erwärmt und für eine Zeit, die ausreicht, um die Stärke oder das Mehl zu dehydratisieren, unter Rückfluss gehalten. Da während des Erhitzens des Lösungsmittels auf Rückflusstemperatur, das Lösungsmittel auf die Stärke oder das Mehl kondensiert wird, wird die Stärke oder das Mehl einer niedrigeren Temperatur als der Siedetemperatur des Lösungsmittels ausgesetzt. Beispielsweise beträgt die Temperatur der Stärke während einer Ethanolextraktion (Siedepunkt etwa 78°C) nur etwa 30 bis 40°C. Wenn Ethanol als Lösungsmittel verwendet wird, wird das Erwärmen unter Rückfluss für etwa 17 Stunden durchgeführt. Die dehydratisierte Stärke oder das dehydratisierte Mehl wird aus der Extraktionshülse entfernt, auf einem Tablett ausgebreitet und der Lösungsmittelüberschuss wird verdampfen gelassen. Sei Ethanol beträgt die Zeit, die erforderlich ist, um das Ethanol zu verdampfen, etwa 20 bis 30 min. Die Stärke oder das Mehl wird unverzüglich in eine geeignete Heizapparatur zur Wärmebehandlung gebracht. Für eine Dehydratisierung im industriellen Maßstab kann eine beliebige kontinuierliche Extraktionsapparatur verwendet werden.
Zur Dehydratisierung durch Gefriertrocknung wird die Stärke oder das Mehl (Feuchtigkeit 4 bis 5%) auf ein Tablett gelegt und in einen Gefriertrockner gestellt. Ein geeigneter Massentablettgefriertrockner ist von FTS Systems of Stone Ridge, New York, unter der Handelsbezeichnung Dura-Tap verfügbar. Der Gefriertrockner wird mit einem programmierten Zyklus zur Entfernung der Feuchtigkeit aus der Stärke oder dem Mehl betrieben. Die Stärke- oder Mehl-Temperatur wird bei etwa 20°C konstant gehalten, und es wird ein Vakuum bis etwa 50 milliTorr (mT) angelegt. Die Zeit, die erforderlich ist, um die Stärke oder das Mehl zu dehydratisieren, ist etwa 3 Tage. Die Stärke oder das Mehl wird aus dem Gefriertrockner entfernt und unverzüglich in eine geeignete Heizvorrichtung für die Wärmebehandlung gegeben.
Nachdem die Stärke dehydratisiert ist, wird sie für eine Zeit und bei einer Temperatur oder in einem Temperaturbereich wärmebehandelt, die ausreichen, um die Stärke zu inhibieren. Die bevorzugten Erwärmungstemperaturen liegen über 100°C. Für praktische Zwecke ist die Obergrenze der Wärmebehandlungstemperatur üblicherweise 200°C, wobei bei dieser Temperatur in hohem Maße inhibierte Stärken erhalten werden können. Typischerweise wird die Wärmebehandlung bei etwa 120°C bis 180°C, vorzugsweise 140°C bis 160°C, bevorzugter bei 160°C, durchgeführt. Der Inhibierungsgrad hängt vom pH und der Erwärmungstemperatur und -zeit ab. Wenn beispielsweise die Stärke oder das Mehl auf pH 9 eingestellt wird und die Ofentemperatur 160°C ist, wird eine leicht inhibierte Stärke oder ein leicht inhibiertes Mehl ein 3- bis 4-stündiges Erwärmen erfordern, eine moderat inhibierte Stärke oder ein moderat inhibiertes Mehl wird ein etwa 4- bis 5-stündiges Erwärmen erfordern und eine hoch inhibierte Stärke oder ein hoch inhibiertes Mehl werden ein 5- bis 6-stündiges Erwärmen erfordern. Für niedrigere Temperaturen sind längere Erwärmungszeiten erforderlich. Wenn die Stärke oder das Mehl einen niedrigeren pH als native Stärke, die einen pH von etwa 5,0 bis 6,5 hat, aufweist, wird das Erwärmen eine geringere Inhibierung liefern.
Für Mehl sind niedrigere Temperaturen und/oder kürzere Erwärmungszeiten erforderlich, um denselben Inhibierungsgrad wie die entsprechende Stärke zu erreichen.
Wenn die Stärke thermische dehydratisiert wird, können die Dehydratisierungs- und Wärmebehandlungs-Stufen kontinuierlich durchgeführt werden und können durch Anwendung von Wärme auf die Stärke, beginnend bei Umgebungstemperatur, ausgeführt werden. Wenn ein Wirbelbett verwendet wird, wird die Feuchtigkeit ausgetrieben und die Stärke wird wasserfrei sein, bevor die Temperatur etwa 125°C erreicht. Nachdem die Stärke oder das Mehl wasserfrei oder im wesentlichen wasserfrei geworden ist und während das Erwärmen fortgesetzt wird, wird ein gewisser Inhibierungsgrad vor, gleichzeitig oder sogar bei Erreichen der Endbehandlungstemperatur erreicht.
Die Stärken oder Mehle können einzeln inhibiert werden oder es kann mehr als eine bzw. eines gleichzeitig inhibiert werden. Sie können auch in Gegenwart von anderen Materialien oder Ingredienzien, die den thermischen Inhibierungsprozess nicht stören oder die Eigenschaften der thermisch inhibierten, vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärken oder Mehle verändern, inhibiert werden.
Die Stufen der thermischen Dehydratisierung und Wärmebehandlung können bei Normaldruck, unter Vakuum oder unter Druck durchgeführt werden und können durch beliebige Mittel, die auf dem Gebiet bekannt sind, vollendet werden. Das bevorzugte Verfahren besteht in der Anwendung von trockener Wärme in Luft oder in einer inerten gasförmigen Umgebung.
Die thermische Dehydratisierungs- und Wärmebehandlungs-Apparatur kann ein beliebiger Industrieofen sein, z. B. herkömmliche Öfen, Mikrowellenöfen, Dextrinierungsöfen, Wirbelbettreaktoren und Trockner, Mischer und Mischer, die mit Heizvorrichtungen und anderen Erhitzungstypen ausgestattet sind, vorausgesetzt, dass die Apparatur mit einer Ablassöffnung in die Atmosphäre ausgestattet ist, so dass Feuchtigkeit sich nicht auf der Stärke oder dem Mehl ansammeln und darauf ausfällen kann. Vorzugsweise ist die Apparatur mit einem Mittel zur Entfernung von Wasserdampf aus der Apparatur ausgestattet, z. B. mit einem Vakuum oder einer Blasvorrichtung, um Luft aus dem Kopfraum der Apparatur zu entfernen, oder mit einem fluidisierenden Gas. Die Wärmebehandlungsstufe kann in derselben Apparatur, in der die thermische Dehydratisierungsstufe erfolgt, erreicht werden und ist am zweckdienlichsten mit der thermischen Dehydratisierungsstufe kontinuierlich. Wenn die thermische Dehydratisierungsstufe mit der Stufe der Wärmebehandlung fortlaufend ist und insbesondere wenn die verwendete Apparatur ein Wirbelbettreaktor oder Trockner ist, erfolgt die Dehydratisierungsstufe gleichzeitig, während die Vorrichtung zu der endgültigen Wärmebehandlungstemperatur gebracht wird.
Thermisch inhibierte Stärken, die hohe Viskositäten bei geringerem prozentualen Zusammenbrechen der Viskostität aufweisen, werden in kürzeren Zeiträumen im Wirbelbettreaktor als in herkömmlichen Heizöfen erhalten. Geeignete fluidisierende Gase sind Luft und Stickstoff. Aus Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft, ein Gas zu verwenden, das weniger als 12% Sauerstoff enthält.
Ein geeigneter Wirbelbettreaktor wird von Procedyne Corporation, New Brunswick, New Jersey, hergestellt. Die Querschnittsfläche des Wirbelbettreaktors ist 0,05 m². Die Ausgangsbetthöhe ist 0,77 m. Das fluidisierende Gas ist Luft, die mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 21 m/min verwendet wird. Die Seitenwände des Reaktors werden mit heißem Öl geheizt und das fluidisierende Gas wird mit einem elektrischen Heizer geheizt. Die Proben werden in den Reaktor geladen und dann wird das fluidisierende Gas eingeleitet, oder die Proben werden eingeladen, während das fluidisierende Gas eingeführt wird. Die Proben werden von Umgebungstemperatur auf 125°C gebracht, bis die Proben wasserfrei werden, und werden weiter auf die gewünschten Wärmebehandlungstemperaturen erwärmt. Wenn die Wärmebehandlungstemperatur 160°C ist, wird die Zeit, um diese Temperatur zu erreichen, weniger als 3 h sein.
PROBENHERSTELLUNG
Alle Stärken und Mehle, die verwendet werden, wurden von National Starch and Chemical Company, Bridgewater, New Jersey, bereitgestellt. Die Kontrollen für die Testproben stammten aus denselben nativen Quellen wie die Testproben, waren unmodifiziert oder in der gleichen Weise wie die Testproben modifiziert und hatten denselben pH, wenn nichts anderes angegeben ist. Alle Stärken und Mehle, sowohl die Test- wie auch die Kontrollproben, wurden einzeln hergestellt und einzeln getestet.
Für die Proben, die durch Trommeltrocknung vorgelatiniert wurden, wurde der pH erhöht, indem die Stärke oder das Mehl in Wasser mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 40% aufgeschlämmt wurde und eine ausreichende Menge an 5%iger Natriumcarbonatlösung zugesetzt wurde, bis der gewünschte pH erreicht war. Für die Trommeltrocknung wurde eine einfache Dampf-beheizte Stahltrommel mit etwa 142 bis 145°C verwendet.
Für die Proben, die durch das Verfahren gemäß der US 5,131,953 durch eine Kombination Strahlkochen/Sprühtrocknung vorgelatiniert worden waren oder die durch das duale Atomisierungs-/Sprühtrocknungs-Verfahren nach US 4,280,851 vorgelatiniert worden waren, wurde die Stärke oder das Mehl mit einem Feststoffgehalt von 6 bis 10% in Wasser aufgeschlämmt und der pH wurde auf den gewünschten pH eingestellt, indem eine ausreichende Menge an 5%iger Natriumcarbonatlösung zugesetzt wurde, bis der gewünschte pH erreicht war.
Wenn nichts anderes spezifiziert ist, wurde ein herkömmlicher Ofen oder eine Dextriniervorrichtung für die thermische Dehydratisierung und Wärmebehandlung verwendet. Der Feuchtigkeitsgehalt der thermisch dehydratisierten und nicht-thermisch dehydratisierten Proben war bei der Enderwärmungstemperatur etwa 0%.
Die Proben wurden unter Verwendung des folgenden Brabender-Verfahrens auf Inhibierung getestet.
GRABENDER-VERFAHREN
Die thermisch inhibierte, vorgelatinierte, nicht-körnige Stärke, die getestet werden sollte, wurde in einer ausreichenden Menge an destilliertem Wasser unter Erhalt einer Stärkeaufschlämmung mit 4,6% wasserfreien Feststoffen mit pH 3 wie folgt aufgeschlämmt: 132,75 g Saccharose, 26,55 g Stärke, 50 g Natriumcitrat/Zitronensäure-Puffer (pH 3) und 366,7 g Wasser wurden für 3 min in einem Standardhaushaltsmischer Mixmaster bei Einstellung #1 vermischt. Die Aufschlämmung wurde dann in den Probenbecher eines Grabender VISCO\Amylo\GRAPH (hergestellt von C. W. Brabender Instruments, Inc., Hackensak, NJ), der mit einer 350 cm/g Kartusche ausgestattet war, eingeführt, dann wurde die Viskosität gemessen, wobei die Aufschlämmung auf 30°C erwärmt wurde und für 10 min bei dieser Temperatur gehalten wurde. Die Viskosität bei 30°C und 10 min (10') nach Halten bei 30°C wurde aufgezeichnet. Das Erwärmen wurde bis 95°C fortgesetzt, und diese Temperatur wurde für 10 min (10') gehalten.
Die Spitzenviskosität und die Viskosität nach 10 min (10') bei 95°C wurden in Brabender-Units (BU) aufgezeichnet und verwendet, um den prozentualen Anteil des Zusammenbrechens der Viskosität nach der folgenden Formel zu errechnen:
worin "Spitze" die Spitzenviskosität in Brabender-Units ist und "(95° + 10 min)" die Viskosität in Grabender-Units nach 10-minütigem Halten bei 95°C ist. Wenn keine Spitzenviskosität erreicht wurde, d. h. die Viskositätsdaten eine ansteigende Kurve oder eine flache Kurve anzeigen, wurde die Viskosität bei 95°C und die Viskosität 10 min nach Erreichen von 95°C aufgezeichnet.
VISCO\Amylo\GRAPH zeichnet das Moment auf, das erforderlich ist, um die Viskosität auszugleichen, die sich entwickelt, wenn eine Stärkeaufschlämmung einem programmierten Erwärmungszyklus unterworfen wird. Die Genauigkeit ist ±2%.
CHARAKTERISIERUNG DER INHIBIERUNG DURCH BRABENDERKURVEN
Die resultierenden Brabender-Kurven werden wie folgt sein: Für eine in hohem Maße inhibierte Stärke wird die Kurve flach sein, was anzeigt, dass die Stärke so inhibiert ist, dass sie jeder weiteren Gelatinierung widersteht, oder die Kurve wird eine ansteigende Kurve sein, was anzeigt, dass eine weitere Gelatinierung mit langsamer Geschwindigkeit und bis zu einem begrenzten Ausmaß auftritt; für eine weniger inhibierte Stärke wird die Kurve eine abfallende Kurve sein, allerdings wird das gesamte Zusammenbrechen der Viskosität ab der Spitzenviskosität geringer sein als für eine nicht inhibierte Kontrolle.
CHARAKTERISIERUNG DER INHIBIERUNG DURCH KOCHUNGEN
Eine trockene Mischung aus 7 g Stärke oder Mehl (wasserfreie Basis) und 14 g Zucker wurden zu 21 ml Wasser in einem Waning-Mischerbecher mit niedriger Geschwindigkeit gegeben, dann in einen Aufkochbecher überführt, 10 min stehen gelassen und dann hinsichtlich Viskosität, Farbe, Klarheit und Textur beurteilt.
BEISPIEL 1
Proben von Wachsmais-, Tapioca- und Kartoffelstärke mit pH 6, 8 und 10 wurden durch Trommeltrocknung vorgelatiniert. Die Proben wurden in einen 140°C-Ofen gegeben und zum wasserfreien Zustand dehydratisiert und bei 140°C für die angegebenen Zeiten wärmebehandelt.
Die Viskositäts- und Texturcharakteristika der thermisch inhibierten (T-I)-Stärken sind nachfolgend angegeben.
Brabender wurden einigen der obigen Stärken durchgeführt. Die Resultate sind nachfolgend gezeigt:
Die Resultate zeigen, dass längere Erwärmungszeiten und/oder höhere pHs erforderlich sind, um nicht-kohäsive Stärken bei 140°C herzustellen. Es wird erwartet, dass ein Erwärmen bei 160°C, vorzugsweise in einem Wirbelbett, nicht-kohäsive Stärken liefern wird.
Vorzugsweise werden verschiedene Lipide, Proteine und andere Off-flavour-Komponenten nach der Wärmebehandlung unter Verwendung des in Beispiel 7 beschriebenen Verfahrens oder durch Erwärmen der Stärke unter Rückfluss mit Ethanol in einem Soxhlet-Extraktor entfernt. Dies wird das Aroma verbessern.
BEISPIEL 2

Eine körnige Stärke mit hohem Amylosegehalt (50% Amylose) wurde strahlgekocht und sprühgetrocknet, wobei das kontinuierliche Verfahren aus einer Kombination Strahlkochen/Sprühtrocknung, das in US 5,131,953 beschrieben ist, verwendet wurde, dann wurde sie thermisch inhibiert. Die Bedingungen des Strahlkochens/Sprühtrocknens waren wie folgt:

Aufschlämmung	pH 8,5–9,0
Feststoffe der Kochung	10%
Moyno-Einstellung	etwa 1,5
Kochtemperatur	etwa 145°C
Dampfüberschuss	20%
Kocherdruck	etwa 85 psi
Rückdruck	65 psi
Sprühtrockner	Niro-Trockner
Einlasstemperatur	245°C
Auslasstemperatur	115°C
Atomisator	Zentrifugenrad

Die im thermischen Inhibierungsverfahren angewendeten Bedingungen (Ofendehydratisierung und Wärmebehandlung) und die Charakteristika der resultierenden thermisch inhibierten T-I-Stärken werden nachfolgend angegeben.
Die Resultate zeigen, dass selbst eine Stärke mit hohem Amylosegehalt inhibiert werden kann. Für die thermisch inhibierte Stärke war das Zusammenbrechen geringer und die Gesamtviskosität war höher.
BEISPIEL 3
Eine Wachsmaisstärke, die mit 0,04% Phosphoroxychlorid leicht vernetzt worden war, wurde thermisch inhibiert. Die körnige Stärke wurde strahlgekocht und sprühgetrocknet, wobei das kombinierte kontinuierliche Strahlkoch- /Sprühtrocknungs-Verfahren und die in Beispiel 2 beschriebenen Bedingungen angewendet wurden. Die Bedingungen wurden im thermischen Inhibierungsprozess (Ofen-Dehydratisierung und Wärmebehandlung) angewendet. Die Brabender-Resultate und die Viskositäts- und Texturcharakteristika der resultierenden thermisch inhibierten Stärke sind nachfolgend angegeben.
Die Resultate zeigen, dass die vernetzte Stärke nach den Stufen der Dehydratisierung und Wärmebehandlung sehr stark inhibiert war.
BEISPIEL 4
Thermisch inhibierte Wachsmaisstärken wurden durch Trommeltrocknung der Stärken vor der thermischen Inhibierung hergestellt. Die resultierenden thermisch inhibierten Stärken werden mit thermisch inhibierten Wachsmaisstärken verglichen, die durch das kontinuierliche kombinierte Strahlkochungs- und Sprühtrocknungsverfahren, das in Beispiel 2 angewendet wurde, und das duale Atomisierungs-/Sprühtrocknungsverfahren, das in US 4,280,251 beschrieben wird, hergestellt wurden.
Die Bedingungen, die für die Ofendehydratisierung und die Wärmebehandlung angewendet wurden, und die Charakterisierung der resultierenden thermisch inhibierten (T-I)-Stärken sind nachfolgend angegeben.
Die Resultate zeigen, dass nach 8 h Wärmebehandlung bei 140°C alle Stärken ein viel geringeres Zusammenbrechen aufwiesen. Die Resultate zeigen auch, dass ein höherer Inhibierungsgrad zusammen mit einer höheren Spitzenviskosität erreicht werden kann, wenn die Stärkekörner wie durch Trommeltrocknung oder Strahlkochen vollständig zerbrochen sind.
BEISPIEL 5
Dieses Beispiel zeigt, dass anders als das Verfahren der US 4,391,836 (C. W. Chiu, erteilt am 5. Juli 1983) die Reihenfolge, in der die Trommeltrocknung und die Wärmebehandlung durchgeführt wird, den thermischen Inhibierungsprozess nicht stört. Das '836-Patent lehrt, dass gelierende Instant-Tapioca- und -Kartoffelstärken nur hergestellt werden können, wenn die Trommeltrocknung zuerst durchgeführt wird (siehe Vergleichsbeispiel VII des '836-Patents).
Wachsmais-, Tapioca- und Kartoffelstärken wurden auf pH 8 eingestellt und vor und nach thermischer Inhibierung (T-I) durch Dehydratisierung und Wärmebehandlung bei 140°C für 8 Stunden trommelgetrocknet (DD).
Die Brabenderresultate sind nachfolgend angegeben.
DD/T-I gibt an, dass die Trommeltrocknung vor der thermischen Inhibierung (Dehydratisierungs- und Wärmebehandlung bei 140°C für 8 h) durchgeführt wurde.
T-I/DD gibt an, dass die thermische Inhibierung (Dehydratisierungs- und Wärmebehandlung bei 140°C für 8 h) vor der Trommeltrocknung durchgeführt wurde.
Die Resultate zeigen, dass thermisch inhibierte Stärken hergestellt werden können, wenn die Trommeltrocknung nach der thermischen Inhibierung durchgeführt wird.
BEISPIEL 6
Dieses Beispiel vergleicht eine vorgelatinierte, nicht-körnige Stärke, die durch Ethanolextraktion dehydratisiert worden war, mit einer vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärke, die in einem Ofen dehydratisiert worden war. Beide Stärken wurden unter denselben Bedingungen wärmebehandelt.
Eine Wachsmaisstärke wurde auf pH 9,5 eingestellt und dann unter Verwendung der früher beschriebenen Verfahren trommelgetrocknet. Die Probe wurde dann in einen Soxhlet-Extraktor gegeben und für etwa 16 Stunden mit Ethanol refluxiert. Die Stärke wurde aus der Soxhlet-Extraktionshülse entfernt, ausgelegt, um überschüssiges Ethanol abzudampfen (etwa 20 bis 30 min) und in einen Saugzugofen gelegt und für 6 h bei 140°C erwärmt.
Die Resultate zeigen, dass beide Stärken in hohem Maße inhibiert waren. Die mit Ethanol extrahierte Stärke hatte eine höhere Viskosität.
BEISPIEL 7
Dieses Beispiel zeigt, dass eine Dehydratisierung durch Alkoholextraktion einen besseren Geschmack für thermisch inhibierte Stärken bereitstellt.
Der Test wurde als "Triangle Taste Test" durchgeführt, der drei codierte Proben, zwei identisch und eine unterschiedlich, die gleichzeitig präsentiert werden, verwendet. Keine der Proben war mit dem Standard identisch. Kontroll- und experimentelle Behandlungen wurden systematisch verändert, so dass jede in ungeraden und identischen Probenpositionen gleich oft präsentiert wurde. Die beurteilenden Personen bestimmten, welche der drei Proben sich von den anderen zwei unterschied. Es wurde eine erzwungene Wahl gefordert. Es wurde eine statistische Analyse angewendet, um zu bestimmen, ob eine signifikante Differenz zwischen Behandlungen bestand. Die Wahrscheinlichkeit, dass die unterschiedliche oder ungerade Probe gewählt wurde, war 1 : 3. Als die ungerade Probe gewählt wurde, wurden die beurteilenden Personen gefragt, warum die Proben unterschiedlich waren und welche sie bevorzugten.
Die getesteten Stärken waren Maisstärken, eingestellt auf pH 9,5 und für 7 Tage bei 140°C wärmebehandelt, allerdings war eine Probe durch Ethanolextraktion dehydratisiert und die andere Probe war vor der Wärmebehandlung thermisch dehydratisiert.
Die thermisch inhibierten Stärken wurden gewaschen, indem die körnige Stärke mit 1,5 Teilen Wasser aufgeschlämmt wurde, für 10 min auf einer Rührplatte gemischt wurde, die Aufschlämmung vakuumfiltriert wurde und der Stärkekuchen zweimal mit 50 ml destilliertem Wasser gewaschen wurde. Dann wurde ausreichend Wasser zugesetzt, um den Feststoffgehalt der Aufschlämmung auf 3% zu bringen. Der pH wurde auf 6,0–6,5 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde 20 min im siedenden Wasserbad gekocht, auf etwas über Raumtemperatur abgekühlt und beurteilt.
Den beurteilenden Personen wurden 20 ml-Proben zum Schmecken gegeben. Sie beobachteten einen deutlichen Unterschied zwischen den im Ofen dehydratisierten und mit Ethanol dehydratisierten Stärken. Neun von zwölf der beurteilenden Personen wählten die eine unterschiedliche Probe. Alle neun beurteilenden Personen, die die unterschiedliche Probe feststellen konnten, bevorzugten die Probe, die mit Ethanol extrahiert war. Attribute, die verwendet wurden, um die mit Ethanol extrahierte Stärkeprobe zu beschreiben, umfassten rein, nicht bitter und im Vergleich zu der im Ofen dehydratisierten Stärkeprobe glatt.
BEISPIEL 8
Dieses Beispiel zeigt, dass eine Alkoholextraktion einer thermisch-inhibierten, vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärke eine besser schmeckende Stärke liefert.
Ein thermisch-inhibierter, vorgelatinierter, nicht-körniger Wachsmais (auf pH 9,5 eingestellt, trommelgetrocknet und für 180 min in einem Wirbelbett mit 160°C wärmebehandelt) wurde in einen Soxhlet-Extraktor gegeben und über Nacht (etwa 17 h) mit Ethanol extrahieren gelassen, wobei das Ethanol als Lösungsmittel (Siedepunkt 78°C) unter Rückfluss gehalten wurde. Die extrahierte Stärke wurde dann auf Papier ausgelegt, um den Ethanolüberschuss verdampfen zu lassen. Die Stärke wurde durch Zusatz der trockenen Stärke zu Wasser in einem Waning-Mischer-Becher mit niedriger Geschwindigkeit zu einem Feststoffgehalt von 3% gegeben. Die Proben wurden 10 min stehen gelassen und dann auf ihren Geschmack beurteilt. Die thermisch-inhibierte, nicht mit Ethanol extrahierte Grundlage wurde bei der Geschmacksbeurteilung als Vergleichsbeispiel verwendet. Der Geschmackstest war ein "Paired-Preference Test" (gepaarter Preferenz-Test"), Zwei Proben werden gleichzeitig oder nacheinander dargeboten. Die beurteilende Person wird angewiesen, eine Präferenz, basierend auf einem spezifischen Attribut, hier ein reinerer Geschmack, auszudrücken. Resultate werden als relative Wahlhäufigkeit der zwei Proben erhalten, wenn diese für alle Teilnehmer zusammengezählt werden. Die vier geübten beurteilenden Personen identifizierten die mit Ethanol extrahierte Probe als eine mit einem milderen, reineren Aroma mit weniger Nachgeschmack.
BEISPIEL 9
Dieses Beispiel beschreibt die Wirkung der Entfernung verschiedener Proteine, Lipide und anderer Off-flavour-Komponenten auf das Aroma (d. h. Geschmack und Geruch) eines thermisch-inhibierten Wachsmais.
Vor entweder dem Vorgelatinierungsverfahren oder dem Verfahren der thermischen Inhibierung (d. h. Dehydratisierung und Wärmebehandlung) wird das Protein aus einer Wachsmaisstärke wie folgt extrahiert. Die Stärke wird bei W = 1,5 (50 lbs Stärke auf 75 lbs Wasser) aufgeschlämmt, und der pH wird mit Schwefelsäure auf 3 bis 3,5 eingestellt. Natriumchlorid wird zugesetzt, so dass 2%, bezogen auf das Stärkegewicht, erreicht werden. Die Stärke wird über Nacht bei Raumtemperatur weichen gelassen. Der pH wird unter Verwendung einer 3%igen Natriumhydroxidlösung auf etwa 9,5 eingestellt und vor dem Trocknen wird gut gewaschen. Der Proteingehalt der Stärke sollte auf etwa 0,1% reduziert werden. Der Proteingehalt von unbehandeltem Wachsmais ist etwa 0,3%.
Diese Behandlung sollte das Aroma der thermisch-inhibierten, vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärken verbessern, da dieselbe Behandlung eines thermischinhibierten, granulären Wachsmais das Aroma verbesserte, wie es nachfolgend berichtet wird. Es wird erwartet, dass die Entfernung von verschiedenen Proteinen, Lipiden und anderen Off-flavour-Komponenten das Aroma aller Stärkegrundlagen und Mehle verbessert.
Unter Verwendung eines einseitigen, auf den Unterschied gerichteten Geschmackstestverfahrens, wie es in "Sensory Evaluation Techniques" von M. Meilgaard et al., S. 47–111 (CRC Press Inc., Boca Raton, Florida, 1987) beschrieben ist, wurde ein im Proteingehalt reduzierter, thermisch-inhibierter Wachsmais (pH, eingestellt auf 9,5, und dehydratisiert und wärmebehandelt für 90 min bei 160°C) mit einem thermisch-inhibierten Wachsmais (pH, eingestellt auf 9,5 und dehydratisiert und wärmebehandelt 90 min bei 160°C), der vor dem Verfahren der thermischen Inhibierung nicht im Proteingehalt reduziert worden war, verglichen.
Für den Geschmackstest wurden 3%ige Stärkekochungen (Proben, erwärmt bei 100°C für 15 min) hergestellt und Versuchspersonen wurden gebeten, auszuwählen, welche Probe im Aroma "reiner" war. Alle Tests wurden in einem Raum für eine sensorische Beurteilung unter Rotlicht durchgeführt, um Farbdifferenzen zu eliminieren, die zwischen verschiedenen Proben vorliegen könnten. Die Resultate werden nachfolgend angegeben:
Die obigen Resultate zeigen, dass eine Proteinentfernung vor der Wärmebehandlung dabei half, das Aroma der thermisch-inhibierten, nicht-vorgelatinierten, körnigen Wachsmaisstärke zu verbessern.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer thermisch inhibierten, vorgelatinierten, nicht-körnigen Stärke oder eines thermisch inhibierten, vorgelatinierten, nicht-körnigen Mehls, das im Wesentlichen frei von Off-flavours ist, umfassend die getrennten Stufen: – Entfernen von Proteinen, Lipiden und/oder Off-flavour-Komponenten aus einer Stärke oder einem Mehl; – Vorgelatinieren einer Stärke oder eines Mehls unter Verwendung eines Verfahrens, das die körnige Struktur zerstört; und – thermisches Inhibieren einer Stärke oder eines Mehls durch thermisches oder nicht-thermisches Dehydratisieren einer Stärke oder eines Mehls zum wasserfreien oder im Wesentlichen. wasserfreien Zustand und danach Wärmebehandeln der dehydratisierten Stärke oder des dehydratisierten Mehls bei einer Temperatur und über einen Zeitraum, der ausreicht, um die Stärke oder das Mehl thermisch zu inhibieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen des Off-flavours zuerst durchgeführt wird, danach die Vorgelatinierungsstufe durchgeführt wird und schließlich die Stufe der thermischen Inhibierung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelatinierungsstufe zuerst durchgeführt wird, dann die Stufe der thermischen Inhibierung durchgeführt wird und schließlich die Stufe des Entfernens von Off-flavour durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehydratisierung durch Erhitzen der Stärke bei etwa 100°C oder darüber durchgeführt wird und daß die Wärmebehandlung bei etwa 120 bis 160°C oder darüber für bis zu 20 Stunden durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehydratisierung durch Extrahieren des Wassers aus der Stärke unter Verwendung eines Lösungsmittels oder durch Gefriertrocknen der Stärke durchgeführt. wird und daß die Wärmebehandlung bei etwa 120 bis 160°C oder darüber für bis zu 20 Stunden durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Stufe einer Einstellung der Stärke oder des Mehls auf einen pH von etwa 7 oder mehr vor oder nach der Stufe des Entfernens von Offflavour oder vor der Vorgelatinierungsstufe umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Stufe des Extrahierens der Stärke oder des Mehls nach der Stufe der thermischen Inhibierung mit einem organischen Lösungsmittel unter Verbesserung des Aromas. und/oder der Farbe umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das organische Lösungsmittel ein Alkohol ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Alkohol Ethanol ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Stufe einer Einstellung des pHs der Stärke oder des Mehls auf einen pH von etwa 7,0 oder darüber umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Stufe des Extrahierens der thermisch inhibierten Stärke oder des thermisch inhibierten Mehls mit einem Alkohol unter Verbesserung des Aromas und/oder der Farbe umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch inhibierte, vorgelatinierte, nicht-körnige Stärke Kartoffel- oder Tapioka-Stärke ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch inhibierte, vorgelatinierte, nicht-körnige Stärke eine Wachsstärke ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehydratisierung durch Erhitzen der Stärke bei etwa 100°C oder darüber durchgeführt wird, daß die Wärmebehandlung bei etwa 120 bis 160°C für etwa 20 Stunden durchgeführt wird und daß der in der Extraktionsstufe eingesetzte Alkohol Ethanol ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein hydrophiles Lösungsmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Ethanol ist.