DK165296B - Fremgangsmaade til fremstilling af i varmt vand dispergerbar majsstivelse med hoej pastaviskositet - Google Patents

Description

i

DK 165296 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et fortykkelsesmiddel indeholdende majsstivelse med i hovedsagen fuldstændig dispergerbarhed i varmt vand, således at det, når det sættes til kogende vand, kan 5 danne en 5 % dispersion med en viskositet på mindst ca. 2000 mPas målt ved 70 °C.

Stivelser forekommer i naturen i form af adskilte granuler eller korn. Når en suspension af granulær stivelse opvarmes i vand til et punkt over dens gelatinerings-10 temperatur, undergår kornene hydratisering og gelatinerer til dannelse af en viskos dispersion eller pasta. Denne egenskab har ført til anvendelsen af stivelse som jævningsmiddel, især i fødevarer.

Det er velkendt, at hvis man simpelthen sætter stivelse 15 eller en blanding indeholdende stivelse til kogende vand, danner stivelsen hurtigt klumper, som ikke kan dispergeres, selv under den kraftigste og mest langvarige omrøring. Klumperne dannes, når aggregater af stivelsekorn kommer i kontakt med det kogende vand. De 20 ydre dele af stivelseaggregaterne gelatinerer øjeblik keligt, og dette "overtræk" af gelatineret stivelse danner en barriere mod vandindtrængen i aggregaterne.

En måde at overvinde klumpningsproblemet på er at disper-gere stivelsen fuldstændigt i koldt vand, før blandingen 25 . opvarmes og gelatineres. Denne metode er tidkrævende, og til mange anvendelser er det nødvendigt, eller foretrukket, at sætte fortykkelsesmidlet til den varme væske.

Stivelser kan gøres lettere dispergerbare i varmt vand ved at bringes i kompleks med et overfladeaktivt middel.

30 Denne fremgangsmåde involverer blanding af nativ stivelse, vand og et overfladeaktivt middel ved en egnet temperatur i tilstrækkelig tid til at tilføre stivelsen de

DK 165296B

2 ønskede egenskaber uden at frembringe væsentlig gelatinering af stivelsekornene. Selv om denne fremgangsmåde har vist sig at være tilfredsstillende til modificering af stivelser fra rødder og knolde, såsom tapioca og 5 kartoffel, er den mindre tilfredsstillende, når den anvendes på majsstivelse. Hvis et sådant kompleks af majsstivelse og overfladeaktivt middel omrøres i kogende vand, har pastaen tendens til at blive klumpet, selv om den udvikler en ret høj viskositet.

10 Stivelser er også blevet behandlet med UHF-(ultrahøj- frekvent) stråling, også kendt som mikrobølgestråling,, for at modificere deres egenskaber. Denne fremgangsmåde giver stivelser, som er noget mere dispergerbare i varmt vand end nativ stivelse. Imidlertid er disse stivelser 15 enten ikke fuldstændigt dispergerbare i varmt vand, eller deres dispersioner giver ikke den nødvendige viskositet for et fortykkelsesmiddel.

I US patentskrift nr. 3 904 429 er beskrevet en fremgangsmåde til fremstilling af et i koldt vand opkvæl-20 dende stivelseprodukt, hvorved der dannes en kogt pasta af stivelse og vand indeholdende 25-80 vægt-% stivelse-tørstof, og denne pasta tørres ved anvendelse af mikrobølgeenergi .

I EP offentliggørelsesskrift nr. 76 381 er beskrevet 25 en fremgangsmåde til fremstilling af et i varmt vand dispergerbart stivelseprodukt ved kombinering af gra-nulær stivelse med mindst ca. 0,25 vægt-%, beregnet på stivelsens vægt, af et overfladeaktivt middel indeholdende en fedtsyredel og tilstrækkeligt vand til at 30 give et fugtighedsindhold på 10-40 vægt-% af totalvæg ten og varmebehandling af blandingen ved en temperatur på 50-120 °C.

DK 165296B

3

Det har nu ifølge opfindelsen vist sig, at hvis man ved en fremgangsmåde af den art, som er angivet i det ovennævnte EP patentskrift, justerer blandingens totale vandindhold til 43-50 vægt-?i og gennemfører tørrin-5 gen ved udsættelse af blandingen for mikrobølgestråling i en åben beholder, indtil blandingen fugtighedsindhold er reduceret til under ca. 15 vægt-%, kan man opnå et fortykkelsesmiddel, som er i det væsentlige fuldstændigt dispergerbart i varmt vand under dannelse af en dispersion 10 med høj viskositet.

I overensstemmelse hermed er fremgangsmåden ifølge opfindelsen af den art, som er angivet i krav l's indledende del, og det særegne ved fremgangsmåden er angivet i krav l's kendetegnende del.

15 Kornstivelser er traditionelt blevet anvendt som for tykkelsesmidler for dyppelser og saucer. Som tidligere • anført må sådanne stivelser dispergeres fuldstændigt i koldt vand før opvarmning til over deres gelatineringstemperatur. Et stivelseprodukt, som er dispergerbart 20 i varmt eller kogende vand til dannelse af en jævn og ensartet pasta uden klumper eller agglomererede masser, ville være meget hensigtsmæssigt og fordelagtigt. Et sådant stivelseprodukt ville være særligt ønskeligt til anvendelse i fødevareprodukter fremstillet i hjemmet.

25 Forbrugeren ville ikke være nødt til at følge de omstæn delige fremstillingsprocedurer, som i dag er forbundet med fødevareprodukter indeholdende saucer og dyppelser.

Det har nu overraskende vist sig, at mikrobølgebehandling 30 af en blanding af majsstivelse og overfladeaktivt middel giver et stivelseprodukt, som dispergeres fuldstændigt i..varm eller kogende vandig væske, og som giver en dispersion med høj viskositet. Det har endvidere vist sig,

DK 165296B

4 at majsstivelse danner kompleks med det overfladeaktive middel ved meget lavere temperaturer end dem, der tidligere var nødvendige for at gøre en kornstivelse disper-gerbar i varmt vand. Derfor kan stivelsen behandles 5 ved en fremgangsmåde, som kun udvikler lille tryk og kan tilpasses meget mere til kontinuerlig, fremfor chargevis forarbejdning. Da endvidere mikrobølgebehandling kan anvendes til tørring af stivelsen, kan den mikrobølge-stråling, som kræves ved udøvelsen af den foreliggende 10 opfindelse, anvendes alene eller i sammenhæng med traditionelle tørringsmetoder til at bringe den behandlede stivelse til dens endelige fugtighedsindhold.

Det første trin af fremgangsmåden ifølge opfindelsen involverer blanding af granulær majsstivelse, en overfla-15 deaktiv komponent og vand. Blandingen indeholder fra omkring 40 til omkring 50 vægt-% vand. Dette inkluderer det vand, der forekommer som stivelsens naturlige fug-tighedsindhold. Den overfladeaktive komponent udgør fra omkring 0,2 til omkring 3 vægt-?o af blandingen.

20 Den overfladeaktive komponent inkluderer mindst et overfladeaktivt middel, der indeholder en fedtsyredel. Eksempler på egnede overfladeaktive midler er glycerolmonostea-rat, sorbitolmonostearat, propylenoxidmonostearat, hexa-methylenglycoldistearat og natriumstearat. Hvis stivelsen 25 Skal anvendes i fødevarer, anvendes et overfladeaktivt middel af fødevarekvalitet, som er egnet til sådanne anvendelser.

Den ensartede blanding af stivelse, overfladeaktivt middel og vand opvarmes derpå i en lukket beholder til 30 en temperatur på fra omkring 50 til omkring 85 °C for at fremme forbindelsen mellem den overfladeaktive kompo-n.ent og stivelsen. Blandingen opvarmes i mindst 1 time og kan opvarmes i et længere tidsrum på op til ca. 10

DK 165296 B

5 timer. Ved en foretrukken fremgangsmåde opvarmes blandingen i ca. 5 timer til 65 °C.

Efter at blandingen af stivelse, overfladeaktivt middel og vand er blevet opvarmet i en lukket beholder, under-5 kastes den mikrobølgebestråling i en åben beholder.

Fortrinsvis formales blandingen i en mølle for at bryde alle klumper, før den underkastes mikrobølgebestrålingen.

Den ifølge opfindelsen anvendte mikrobølgebehandling 10 involverer anvendelsen af elektromagnetisk stråling i området fra omkring 300 MHz til omkring 300 000 MHz.

Inden for dette område tillades alment kun visse bestemte bånd til industriel brug. I de fleste lande inkluderer disse frekvenserne 915 og 2 450 MHz.

15 Den nødvendige tid til opnåelse af de ønskede egenskaber ved mikrobølgebehandlingen af stivelsen vil variere. Behandlingstiden vil afhænge af sådanne faktorer som mikrobølgeudstyrets effekt, vægten og konfigurationen af den stivelse, som behandles, og den temperatur, som 20 stivelsen kan udsættes for. Almindeligvis vil udsættelsestiden for UHF-strålingen være 2-15 minutter, fortrinsvis 4-6 minutter. Den faktiske varighed af UHF-be-handlingen vil ligeledes afhænge af stivelsens fugtig-hedsindhold, især hvor mikrobølgebehandlingen også er 25 bestemt til at frembringe tørring af stivelsen.

Arten af det anvendte udstyr er ikke kritisk, og i de efterfølgende eksempler blev anvendt en kommercielt tilgængelig mikrobølgeovn. Denne maskine har en periodisk cyclus, og det kræves derfor ikke, at stivelsen 30 underkastes bestråling i en uafbrudt periode. Det forud ses, at en kommerciel fremgangsmåde kan omfatte en tunnel

DK 165296B

6 med et hulrum, som danner en bølgeleder for UHF-strå-lingen med dimensioner, som kan bestemme strålingens frekvens. Et sådant udstyr er kommercielt tilgængeligt fra Industrie Microondes Internationale under handels-5 navnet "GIGATRON".

Da mikrobølgebehandlingen kan anvendes til at tørre den behandlede stivelse, kan fortykkelsesmidlet bæres af et transportbånd igennem mikrobølgetunnelen og derpå hældes direkte i poser.

10 De følgende eksempler tjener til nærmere belysning af opfindelsen.

EKSEMPEL 1 555 g nativ majsstivelse repræsenterende 500 g tørstof (90,1 % tørstof) blev anbragt i en Hobart-blander og 15 sprøjtet med en suspension af 5 g glycerolmonostearat i 359 g vand. Den resulterende blanding blev derpå anbragt i lukkede enliters flasker og opvarmet i en ovn til 65 °C i 7 1/2 time.

Efter denne behandling blev en 100 g portion af stivelsen 20 anbragt på en glasskål og tørret i en mikrobølgeovn 1 et tidsrum på 4 minutter. Den mikrobølgeovn, som blev anvendt ved dette forsøg, var en Sharp Carousel, Model No. R7710, der arbejder ved 650 M og en frekvens på 2 450 MHz. Pladen blev derpå undersøgt visuelt, klumper 25 blev brudt i stykker, og mikrobølgebehandlingen fortsattes i yderligere 2 minutter, hvorefter der var opnået en slutvægt på omkring 60 g. Det tørre produkt blev formalet og sigtet, hvilket gav 50 g fortykkelsesmiddel med en partikelstørrelse svarende til maskevidde mellem 30 0,25 og 0,84 mm.

DK 165296 B

7

Det på denne måde opnåede fortykkelsesmiddel blev prøvet for dispergerbarhed i varmt vand og var fuldstændigt dispergerbart uden nogen klumpdannelse. Viskositeten målt ved 70 °C var 3 500 mPas.

5 For at måle dispergerbarheden i varmt vand bringes 100 ml til kogning i et 200 ml bægerglas. Derpå.tilsættes 5,0 g fortykkelsesmiddel under manuel omrøring. Opvarmningen med omrøring af og til fortsættes i 2 minutter.

Enhver klumpdannelse bestemmes ved visuel undersøgelse.

10 Den varme dispersions viskositet bestemmes, efter at den er indstillet til at indeholde nøjagtigt 100 g vand og derpå har fået lov at afkøles til 70 °C. Viskositeten måles ved hjælp af et Brookfield RVT viscometer under anvendelse af en spindel nr. 3 ved 10 omdr./min.

15 EKSEMPEL 2

Den almene procedure fra eksempel 1 blev fulgt under anvendelse af blandinger af stivelse og glycerolmonoste-arat indeholdende varierende procentmængder vand. Blandingerne blev opvarmet til 65 °C i 5 timer, før de blev 20 tørret i mikrobølgeovnen. Resultaterne af prøvningerne, som anført i tabel I, viser at fremgangsmåden ifølge opfindelsen giver et i varmt vand dispergerbart produkt, når udgangsblandingen indeholder 43 - 50 vægt-S vand. Endvidere har dispersionen i varmt vand en høj viskositet.

DK 165296B

8

TABEL I

% vand i stivelse- dispersion i Viskositet a) vand blanding varmt vand (mPas ved 70 °C) 30^ meget klumpet 2900 40b) klumpet 3700 43 1 lille klump 5200 45 ingen klumper 5300 50 ingen klumper 4000 3 )

Alle blandinger indeholdt 1 % glycerolmonostearat. b ^ Sammenligningsprøvning EKSEMPEL 3

Man fulgte den almene procedure fra eksempel 1, hvorved ' en suspension af glycerolmonostearat i vand blev blandet med majsstivelse til dannelse af blandinger inde-5 holdende 55 vægtdele stivelse, 45 vægtdele vand og 1 vægtdel glycerolmonostearat. Disse blandinger blev opvarmet til 65 °C i lukkede beholdere i varierende tider, før de blev tørret i mikrobølgeovnen, formalet, sigtet og prøvet på samme måde som prøverne i eksempel 1. 1

De i tabel II anførte resultater viser, at det for at opnå et produkt, som vil give en dispersion med høj viskositet i varmt vand, er nødvendigt at opvarme blandingen af stivelse, vand og overfladeaktivt middel, før den tørres i mikrobølgeovnen.

Tid for opvarmning af dispersion i Viskositet blanding8^ til 65 °C varmt vand (mPas ved 70 °C) (timer)_ _ _ 9

TABEL II

0b^ ingen klumper 250 1 5 klumper 2100 4 ingen klumper 3400 6 2 klumper 4000 7,5 ingen klumper 3400 g )

Alle blandinger indeholdt 45 vægtdele vand, 55 vægtdele majsstivelse og 1 vægtdel glycerolmonostearat.

b ^ Sammenligningsprøvning.

EKSEMPEL 4

Man fulgte den almene procedure fra eksempel 1, hvorved en suspension af glycerolmonostearat i vand blev blandet med majsstivelse til dannelse af en blanding indehol-5 dende 55 vægtdele stivelse, 45 vægtdele vand og 1 vægtdel glycerolmonostearat. Blandingen blev derpå opvarmet til 65 °C i 5 timer i en lukket beholder, før den blev opdelt i tre portioner. En portion blev opvarmet i mikrobølgeovnen ved fuld effekt i 6 minutter; en anden portion 10 blev lufttørret natten over ved stuetemperatur; og en tredje portion blev tørret i en ovn i 1 time ved 140 °C.

Kogende vand (100 ml) blev hældt ud på en 5 g prøve af hver portion. Ved omrøring dispergeredes alle tre 15 fortykkelsesmidler uden klumpdannelse, men dispersionernes viskositeter var kun 50 - 1Q0 mPas ved 70 °C.

DK 165296 B

10 Når fortykkelsesmidlerne blev sat til kogende vand ved den sædvanlige dispersionsprøvning, gav kun det mikrobølgebehandlede fortykkelsesmiddel en jævn dispersion.

Denne havde en viskositet på 3 600 mPas ved 70 °C. Sti-5 velserne, der var tørret uden mikrobølgebehandling til sammenligningsformål, gav meget klumpede dispersioner med viskositeter på 2 200 - 2 600 mPas ved 70 °C.

Sammenliqninqsprøvninqer

Proceduren fra eksempel 1 blev fulgt, undtagen at sti-velse-vand-blandingen ikke blev opvarmet til 65 °C, 10 før tørringen i mikrobølgeovnen, og at der ikke tilsattes noget overfladeaktivt middel. Resultaterne, der er anført i tabel III, viser at mikrobølgebehandlingen alene kan give et i varmt vand dispergerbart produkt, hvis der er tilstrækkeligt vand til stede. Imidlertid har denne 15 dispersion i varmt vand ikke høj viskositet.

TABEL III

% vand i stivelse- dispersion i Viskositet vand blanding1^ · varmt vand (mPas ved 70°C) 30 meget klumpet (ikke målt) 40 1 klump 550 44 ingen klumper 250 45 ingen klumper 200 3 )

Blandingen indeholdt ikke noget overfladeaktivt middel og blev ikke opvarmet før mikrobølgetørring.

Yderligere sammenligningsforsøg blev foretaget ifølge den almene procedure fra eksempel 1, undtagen at der ikke tilsattes noget overfladeaktivt middel. Blandin-

DK 165296 B

11 gerne blev opvarmet til 65 °C i 5 timer i en lukket beholder, før de blev tørret i en mikrobølgeovn. Resultaterne, der er anført i tabel IV viser, at opvarmning af en stivelse-vand-blanding i en lukket beholder efter-5 fulgt af mikrobølgetørring giver et produkt, hvis dis persion i varmt vand kun viser lav viskositet, når der ikke er noget overfladeaktivt middel til stede.

TABEL IV

% vand i stivelse- dispersion i Viskositet 9 ) vand blanding varmt vand (mPas ved 70 °C) 30 meget klumpet 300 40 klumpet 250 43 ingen klumper 350 45 ingen klumper 150 50 ingen klumper 100 1 )

Blandingen, som ikke indeholdt noget overfladeaktivt middel, blev opvarmet i en lukket beholder til 65 °C i 5 timer, før mikrobølgetørring.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et i varmt vand dispergerbart fortykkelsésmiddel indeholdende majsstivelse, , som omfatter trinnene: a) blanding af 5 i) en granulær majsstivelse, ii) en overfladeaktiv komponent, som omfatter mindst ét overfladeaktivt middel indeholdende en fedtsyre-del, og iii) vand til dannelse af en ensartet blanding, 10 b) opvarmning af blandingen fra trin a) til en tempera tur på 50-85 °C i mindst 1 time i en lukket beholder, og c) tørring, kendetegnet ved, at der i trin a) iii) er 15 vand til stede i en mængde på 43-50 vægt-% af blandingen, idet en portion af vandet kan udgøres af stivelsekomponentens naturlige fugtighedsindhold, og tørringen i trin c) gennemføres ved udsættelse af produktet fra trin b) for mikrobølgestråling i en åben beholder, indtil 20 blandingens fugtighedsindhold er reduceret til under ca. 15 vægt-%, til frembringelse af et stivelsesprodukt, som har en praktisk taget fuldstændig dispergerbarhed i varmt vand og er i stand til, når det sættes til kogende vand, at danne en 5 % dispersion med en viskosi-25 tet på mindst ca. 2 000 mPas målt ved 70 °C.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at udgangsblandingen indeholder 0,2-3 vægt-% overfladeaktivt middel,

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kende-30 t.e g n e t ved, at varigheden af mikrobølgetørringen er 2-15 minutter. DK 165296B 13

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at det overfladeaktive middel er valgt blandt glycerolmonostearat, sorbitolmonostearat, propylenoxidmonostearat, hexamethylenglycoldistearat 5 og natriumstearat.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at vandindholdet af blandingen fra trin a) er 45-50 vægt-S af blandingen.