DE69731193T2

DE69731193T2 - Verfahren zur Herstellung von modifizierter Stärke und deren Verwendung

Info

Publication number: DE69731193T2
Application number: DE69731193T
Authority: DE
Inventors: Monica Fischer; Pierre Wursch; Eric Plante
Original assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2017-07-29
Also published as: EP0896004B1; EP0896004A1; ES2229313T3; US5989350A; DE69731193D1; PT896004E; ATE279444T1

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine thermisch modifizierte Stärke.
Stärke ist der Hauptkohlenhydratbestandteil der höheren Pflanzen. Sie besteht zu 98–99% aus einer Kohlenhydratfraktion, die eine Mischung von Amylose und Amylopectin ist. Bei Raumtemperatur sind die nativen Stärkekörner in Wasser unlöslich. Diese Unlöslichkeit ist dem kristallinen Aufbau der Stärke zuzuschreiben. In diesem Zustand besitzt Stärke nur eine geringe industrielle Bedeutung. Durch hydrothermische Behandlung oder durch Gelierung wird dieser kristalline Aufbau zerstört und nun findet die Stärke zahlreiche industrielle Anwendungen.
Im Nahrungsmittelbereich werden native oder modifizierte Stärken als Texturmittel, als Verdickungsmittel, als Geliermittel oder als Stabilisator verwendet. Manche nahrungsmitteltechnischen Verfahren erfordern jedoch Stärken mit speziellen Eigenschaften, wie Scherfestigkeit, viskosimetrische Stabilität, Beibehaltung der Viskosität in saurem Medium, verzögerte Gelierung oder ausreichende Wärmeübertragung bei der Keimfreimachung.
Angesichts der Innovationen im Bereich der Nahrungsmitteltechnologien ist es ferner erforderlich, über Verdickungsmittel nicht nur mit vorhersehbarem Verhalten, sondern auch mit steuerbarem Verhalten zu verfügen.
Es gibt unterschiedliche Arten von modifizierten Stärken, die von dem Ausgangsmaterial, von der durchgeführten Behandlung und ihrer Intensität abhängen.
So beschreibt EP 0710670 ein Verfahren zur Herstellung von chemisch modifizierter Stärke sowie die Vorrichtung, die die chemische Modifizierung dieser Stärke gestattet. Bei diesem Verfahren wird Stärke mit einem Wassergehalt von 9–25% in einem Turboreaktor mit 300–1500 rpm und mit saurem pH in Gegenwart eines Modifizierungsmittels, wie z. B. eines Alkylierungsmittels oder eines Acylierungsmittels, chemisch behandelt.
Im Nahrungsmittelbereich ist die Verwendung von chemisch modifizierten Stärken jedoch reglementiert und muss auf der Verpackung des Produkts aufscheinen. Mit physikalischen Modifikationen können diese Bedingungen vermieden werden.
US 4508576 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von in kochendem Wasser zu 5% dispergierbarer Maisstärke mit einem hohen Viskositätsgrad von 2000 Centipoise bei 70°C. Bei diesem Verfahren wird eine Mischung, die einen Wassergehalt von 43–50% hat und Maisstärkekörner und einen Emulgator, wie z. B. Glycerin-, Sorbit- und Propylenoxid-Monostearat, enthält, während 1 h mit Hilfe von Mikrowellen auf 50–85°C erhitzt, so dass der Wassergehalt auf 15% gesenkt wird.
EP 0150715 beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung von Stärke, die zu 95–100% in kochendem Wasser dispergierbar ist. Bei diesem Verfahren wird eine Mischung, die einen Wassergehalt von 20–30 Gew.-% hat und Stärke, 1–5% Emulgatoren, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, und Wasser enthält, mit Hilfe von Mikrowellen bei 90–120°C während 1–20 min thermisch behandelt.
Die Firma Roquette Frerès S. A., 4 rue Patou, F-59022 LILLE, vertreibt ferner Stärke unter der Bezeichnung Cremalys^® mit einer Gelierungstemperatur von 83°C, die jedoch keine ausreichende Viskostabilität besitzt, d. h. die Erhöhung der Viskosität dieser Stärke bei der Abkühlung ist zu stark.
EP 0 076 381 beschreibt schließlich ein Verfahren zur Herstellung von thermisch modifizierter Stärke, das darin besteht, dass native Stärke mit einem Monoglycerid, wie Glycerinmonostearat, in Anteilen von 0,25 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, und Wasser so gemischt wird, dass man eine Mischung mit einem Wassergehalt von 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 35 Gew.-%, erhält, dass diese Mischung in einem Reaktor vom Typ Mischer oder Kneter bei Temperaturen von 50 bis 120°C, vorzugsweise von 60 bis 90°C, thermisch behandelt wird und die auf diese Weise modifizierte Stärke so getrocknet wird, dass man einen Wassergehalt von 5 bis 15% des Gesamtgewichts der Mischung erhält.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von thermisch modifizierter Stärke zu schaffen, die bei der thermischen Modifizierung, der sie unterzogen wird, schnell eine hohe Viskosität entwickelt.
Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße thermisch modifizierte Stärke eine Brabender-Viskosität in 6 Gew.-%-iger wässriger Dispersion nach 5 Minuten bei 95°C zwischen 750–900 UB auf.
Man hat mit Überraschung festgestellt, dass die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte thermisch modifizierte Stärke den Vorteil hat, bei der thermischen Modifizierung, der sie unterzogen wird, schnell eine hohe Viskosität zu entwickeln. Aufgrund ihrer hohen Gelierungstemperatur hat die erfindungsgemäße thermisch modifizierte Stärke den Vor teil, bei der Herstellung von zahlreichen Nahrungsmittelzusammensetzungen verwendet werden zu können, und zwar insbesondere bei pasteurisierten Frischprodukten. So besitzt die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene thermisch modifizierte Stärke den Vorteil, bei den Pasteurisierungstemperaturen nicht zu gelieren und ihre Viskosität erst beim Kochen des Produkts zu entwickeln. Ferner hat die erfindungsgemäße thermisch modifizierte Stärke den Vorteil, viskostabil zu sein, das heißt, es ist nicht erforderlich, eine wesentliche Differenz zwischen der bei der Herstellung eines Nahrungsmittelprodukts erhaltenen Textur und seinem Verzehr vorzusehen.
In der weiteren Beschreibung wird der Ausdruck UB verwendet, um den Wert der Brabender-Viskosität, ausgedrückt in Brabender-Einheiten, zu bezeichnen, die an einem Viskoamylograph definiert wird: Das Prinzip des Viskoamylographs besteht darin, dass die Entwicklung der Viskosität einer Stärkesuspension, die mit Wasser mit 6% Probentrockenmasse hergestellt wurde, während der Periode der Erhitzung von 25 auf 95°C, während der Warteperiode (10 min bei 95°C) und während der Abkühlungsperiode von 95 auf 40°C, gemessen wird. Die Erwärmung und die Abkühlung werden in einer Geschwindigkeit von 3°C/min durchgeführt. Man misst die Viskosität als eine Kraft, die von der unter Scherung gehaltenen Suspension auf die Messnadel ausgeübt wird (cm/g). Die Werte werden dann in Brabender-Einheiten (UB) umgewandelt.
In der weiteren Beschreibung entspricht die Brabender-Viskosität der Messung der Viskosität 5 min nach der Periode der Erhitzung auf 95°C.
In der folgenden Beschreibung entspricht ferner die Viskostabilität der Erhöhung der Viskosität bei der Abkühlung. Die in Prozentsatz ausgedrückte Viskostabilität entspricht dem Verhältnis der Differenz der bei 40°C und bei 95°C gemessenen Viskosität zu der bei 95°C gemessenen Viskosität.
Ferner entspricht in der folgenden Beschreibung die Gelierungstemperatur der Messung der Viskosität von 20 UB.
In der folgenden Beschreibung entspricht ferner die in Prozentsätzen ausgedrückte Dispergierbarkeit dem Verhältnis der nicht dispergierten Stärkemenge pro 100 g Wasser zur Gesamtmenge der dispergierten Stärke.
Die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene thermisch modifizierte Stärke kann bei der Abkühlung beispielsweise zwischen 95–40°C viskostabil sein. Sie kann schnell eine hohe Viskosität entwickeln, die beispielsweise im Laufe der Abkühlung sehr wenig Änderungen aufweist.
Die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene thermisch modifizierte Stärke kann beispielsweise am Ende der Abkühlung eine Brabender-Viskosität von maximal 1220 UB besitzen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von thermisch modifizierter Stärke stellt man eine Mischung aus nativer Stärke, 0,2–1 Gew.-% Monoglycerid, bezogen auf das Trokkengewicht der Stärke, und Wasser so her, dass man eine Mischung mit einem Wassergehalt von 30–36% erhält, und behandelt dann diese Mischung in einem Turboreaktor bei 100°C mit einer Drehgeschwindigkeit von 400–535 U/min thermisch so, dass man thermisch modifizierte Stärke erhält.
Man stellt also eine Mischung her, die native Stärke, 0,2–1 Gew.-% Monoglycerid, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, und Wasser enthält, so dass man eine Mischung mit einem Wassergehalt von 30–36% erhält.
Man kann als native Stärke native Kartoffelstärke verwenden, insbesondere die von Sugro A. G., Sevogel Str. 21, CH-4002 BASEL, vertriebene Stärke.
Als Monoglycerid kann man Mono Di^® HS40, Dimodan^® PV oder Dimodan^® SDM-T verwenden, die von Danisco Ingredients, Loretohöhe 16, CH-6001 Zug, vertriebene Emulgatoren sind, so dass man eine bessere Dispergierbarkeit der Mischung bei der thermischen Behandlung erreicht. Vorzugsweise verwendet man 0,2–1 Gew.-% Monoglycerid, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, so dass man eine thermisch modifizierte Stärke erhält, die sehr gute sensorische Eigenschaften und insbesondere eine glatte Textur besitzt. Wenn man nämlich die Mischung mit einem Gehalt an Monoglycerid von mehr als 1 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, herstellt, erhält man thermisch modifizierte Stärke mit einer rauen Textur.
Vorzugsweise stellt man eine Mischung her, die einen Wassergehalt von 30–36% besitzt, so dass eine zu starke Vorgelierung der Mischung und örtliche Gelierungen vermieden werden, die eine Agglomerierung des Granulats der nativen Stärke mit sich bringen.
Dann behandelt man diese Mischung thermisch in einem Turboreaktor bei 100°C und mit einer Drehgeschwindigkeit von 400–535 U/min so, dass man eine thermisch modifizierte Stärke erhält.
Der Turboreaktor kann insbesondere ein horizontaler Zylinder mit einem eine Erhitzung des Produkts durch Wärmeleitung gestattenden doppelten Mantel sein, der einen Eingang für Produkte und Eingänge zum Einspritzen von Heizluft besitzt. Der Turboreaktor ist an seiner zentralen Achse mit Flügeln versehen, so dass eine gute Dispergierung des Produkts schon bei seinem Eintritt in den Turboreaktor gewährleistet wird.
Man kann die Mischung bei 100°C und mit einer Drehgeschwindigkeit von 400–535 rpm thermisch so behandeln, dass man eine ausreichende Gelierungstemperatur der Mischung erhält.
Dann kann man die thermisch modifizierte Stärke so trocknen, dass sie einen Wassergehalt von weniger als 15% erhält. Man kann sie beispielsweise unter einem Heißluftstrom trocknen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man eine thermisch modifizierte Stärke nach Abkühlung in Form von feinen Teilchen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch die Verwendung von gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltener thermisch modifizierter Stärke zur Herstellung einer Nahrungsmittelzusammensetzung. Insbesondere kann diese thermisch modifizierte Stärke zur Herstellung von Soßen, Suppen oder Gerichten verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von thermisch modifizierter Stärke wird durch die nachstehenden nicht begrenzenden Beispiele ausführlicher beschrieben. In diesen Beispielen sind die Gelierungstemperatur, die Viskostabilität, die Brabender-Viskosität nach 5 min bei 95°C auf die im Vorstehenden angegebene Weise definiert und bestimmt. Die Pro zentsätze sind, sofern nicht anders angegeben, in Gewicht ausgedrückt.
Beispiel 1
Man stellt in einen Mischer vom Typ Lödige, der von der Firma Lödige Gebrüder Maschinenbau GmbH, Elsenerstraße 79, DE-33 102 PADERBORN, vertrieben wird, eine Vormischung her. Zu diesem Zweck mischt man zunächst native Kartoffelstärke, die von Sugro A. G, Sevogel Str. 21, CH-4002 BASEL, vertrieben wird, mit einem Monoglycerid, dem Emulgator Dimodan^® SDM-T, der von Danisco Ingredients, Loretohöhe 16, CH-6001 Zug, vertrieben wird. Dann setzt man langsam kontinuierlich Wasser so zu, dass man eine homogene Mischung erhält. Die Mengen an Stärke, Monoglycerid und Wasser sind so berechnet, dass die auf diese Weise hergestellte Mischung einen Wassergehalt von 32% besitzt und 0,35% Monoglycerid, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, enthält.
Die Mischung wird in einen Turboreaktor eingeführt.
In diesem Turboreaktor wird diese Mischung bei 100°C und mit einer Drehgeschwindigkeit von 500 rpm thermisch so behandelt, dass eine thermisch modifizierte Stärke hergestellt wird.
Schließlich wird die thermisch modifizierte Mischung unter einem Heißluftstrom so getrocknet, dass man eine thermisch modifizierte Stärke in Form von feinen Teilchen mit einem Wassergehalt von 10% erhält.
Die auf diese Weise hergestellte thermisch modifizierte Stärke besitzt eine Dispergierbarkeit von 100%. In 6%-iger wässriger Dispersion besitzt sie eine Gelierungstemperatur von 90,5°C und eine Brabender-Viskosität nach 5 min bei 95°C von 890 UB.
Beispiele 2–4
Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 werden Mischungen hergestellt, thermisch behandelt und dann getrocknet, die einen Wassergehalt von 32% besitzen und 0,2%–1% Monoglycerid, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, enthalten.
Der Gehalt an Monoglycerid dieser 3 Mischungen sowie die Gelierungstemperatur und die Viskostabilität der 3 auf diese Weise hergestellten thermisch modifizierten Stärken sind in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt:
Tabelle I
Die in Tabelle I angeführten Ergebnisse zeigen, dass die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene thermisch modifizierte Stärke eine hohe Gelierungstemperatur und eine sehr interessante Viskostabilität besitzt. Die Messung der Viskostabilität dieser 3 Mischungen, die einen Wassergehalt von 32% besitzen und 0,2%–1% Monoglycerid, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, enthalten, ergibt nämlich, dass die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Mischung im Laufe der Behandlung sehr wenig Viskositätsänderungen zeigt.
Vergleichsbeispiel 1i
Man prüft den Einfluss der bei der Herstellung der Mischung verwendeten Menge an Monoglycerid.
Zu diesem Zweck wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weisung eine Mischung hergestellt, thermisch behandelt und dann getrocknet, die einen Wassergehalt von 32% besitzt und 2% Monoglycerid, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, enthält.
Der Gehalt an Monoglycerid dieser Mischung sowie die Gelierungstemperatur und die Viskostabilität der auf diese Weise hergestellten thermisch modifizierten Stärke sind in der nachstehenden Tabelle II angeführt:
Tabelle II
Wenn man eine Mischung, die einen Wassergehalt von 32% besitzt und eine Menge an Monoglycerid von mehr als 1% enthält, erfindungsgemäß herstellt, thermisch behandelt und trocknet, erhält man eine thermisch modifizierte Stärke, die keine sehr gute Gelierungstemperatur besitzt und einen uninteressanten Viskostabilitätswert hat. Der in der Tabelle II angeführte Viskostabilitätswert zeigt nämlich, dass die eine Menge von 2% Monoglycerid enthaltende Mischung im Laufe der thermischen Behandlung starke Viskositätsänderungen erfährt.
Vergleichsbeispiel 2i
Mit Hilfe eines Viskoamylographs misst man die Entwicklung der Viskosität einer Stärkesuspension, die aus einer Probe von thermisch modifizierter Stärke, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurde, hergestellt wurde. Man vergleicht dann diese Viskosität mit der einer Suspension, die aus einer Stärkeprobe hergestellt wurde, die von der Firma Roquette Frères, 4 rue Patou, F-59022 LILLE, unter der Bezeichnung Crémalys^® vertrieben wird.
Jede dieser beiden Suspensionen (500 ml) wird mit Wasser mit 6% Probentrockenmasse hergestellt.
Man misst die Entwicklung der Viskosität dieser beiden Suspensionen während der Periode der Erhitzung von 25 auf 95°C, während der Warteperiode von 10 min bei 95°C und während der Periode der Abkühlung von 95 auf 40°C. Die Erhitzung und die Abkühlung werden in einer Geschwindigkeit von 3°C/min durchgeführt.
Die Messungen der Entwicklung dieser beiden Proben sind in dem Amylogramm der nachstehenden 1 dargestellt.
Das Amylogramm von 1 zeigt, dass die unter dem Namen Cremalys^® im Handel befindliche Stärke während der thermischen Behandlung stärkere Viskositätsänderungen erfährt als die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene thermisch modifizierte Stärke.
Beispiel 6
Man stellt eine weiße Soße her, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte thermisch modifizierte Stärke enthält.
Zu diesem Zweck stellt man bei Raumtemperatur eine Soße her, die 54,4% Wasser, 4,5% Mehl hoher Viskosität, 3,3% erfindungsgemäße thermisch modifizierte Stärke, 19,3% Senf, 8,1% Gewürze, 5,1% Magermilchpulver, 5,1% Sonnenblumenöl und 0,2% Weißwein enthält.
Man stellt damit eine weiße Soße mit einer sehr sämigen Textur her.
Beispiel 7
Man stellt eine Soße östlicher Geschmacksrichtung her, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene thermisch modifizierte Stärke enthält.
Zu diesem Zweck stellt man bei Raumtemperatur eine Soße her, die 70,5% Wasser, 6% erfindungsgemäße thermisch modifizierte Stärke, 4% Weizenmehl hoher Viskosität, 10% Tomatenkonzentrat, 3% Fleischextraktpaste und 6,5% Gewürze enthält.
Man erhält auf diese Weise eine Soße mit östlichem Geschmack mit einer glatten und sämigen Textur.

Claims

Verfahren zur Herstellung von thermisch modifizierter Stärke, bei dem – man eine Mischung aus nativer Stärke, 0,2–1 Gew.-% Monoglycerid, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, und Wasser so herstellt, daß man eine Mischung mit einem Wassergehalt von 30–36% erhält, – und dann diese Mischung in einem Turboreaktor bei 100°C mit einer Drehgeschwindigkeit von 400–535 U/min thermisch so behandelt, daß man eine Stärke erhält, die eine Brabender-Viskosität in 6%-iger wässriger Dispersion nach 5 min bei 95°C zwischen 750 und 900 UB aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man die thermisch modifizierte Stärke so trocknet, daß sie einen Wassergehalt unter 15% aufweist.
Verwendung einer nach einem der Ansprüche 1 oder 2 erhältlichen Stärke für die Herstellung einer Nahrungsmittelzusammensetzung.