ES2206503T3 - Composiciones almidon-aceite no separables. - Google Patents

Abstract

COMPUESTO NO SEPARABLE Y ESTABLE QUE CONSTA DE ALMIDON Y ACEITE Y QUE SE PUEDE PREPARAR EN AUSENCIA DE AGENTES DE DISPERSION O EMULSIONANTES EXTERNOS MEDIANTE LA SOLUBILIZACION COMPLETA DE UNA DISPERSION ACUOSA DEL ALMIDON A TEMPERATURAS ELEVADAS Y LA INCORPORACION DEL ACEITE A UN ALMIDON NO RETROGRADO EN CONDICIONES DE ALTA TURBULENCIA. LAS DISPERSIONES RESULTANTES FORMAN GELES SUAVES QUE PUEDEN SER FACILMENTE CONVERTIDOS EN FLUIDOS FLUIDIFICABLES MEDIANTE LA APLICACION DE CALOR. UNA VEZ SECAS, ESTAS DISPERSIONES DAN LUGAR A COMPOSICIONES SOLIDAS FACILMENTE REDISPERSABLES EN AGUA PARA FORMAR DISPERSIONES SUAVES Y ESTABLES NO GRASAS Y SIN EMBARGO UNTUOSAS AL TACTO. ESTOS COMPUESTOS TIENEN UTILIDAD COMO AGENTES ESPESANTES O SUSPENSORES, SUSTITUTOS GRASOS Y CUBIERTAS DE SEMILLAS. SON SUCEPTIBLES DE ADMITIR LA ADICION DE UNA VARIEDAD DE MATERIALES NO MEZCLABLES EN EL AGUA COMO PUEDEN SER ACEITES ESENCIALES Y VOLATILES, SAZONADORES DE COMIDAS, COMPUESTOS QUIMICOS AGRICOLAS Y MEDICINALES, ETC.

Description

Composiciones almidón-aceite no separables.

Campo de la invención

Las dispersiones acuosas de almidón tienen numerosas aplicaciones prácticas en productos alimenticios. Además de su uso como espesantes, ciertos derivados de almidón, en particular los almidones parcialmente hidrolizados a los que se hace referencia corrientemente como maltodextrinas, están encontrando uso como sucedáneos de grasa, dado que sus propiedades reológicas y su sensación gustativa simulan las de grasas y aceites. La preferencia para los alimentos pobres en grasa y exentos de grasa por el consumidor consciente de la salud ha incrementado en los últimos años espectacularmente el mercado para estos agentes sucedáneos de la grasa basados en almidón.

Esta invención se refiere a composiciones comestibles basadas en almidón que tienen una fase acuosa continua y una fase lipídica o de aceite dispersada y a un procedimiento simple y continuo para su preparación. La fase de aceite dispersada es estable y no se separa durante un almacenamiento prolongado. La estabilidad de estas composiciones con relación a la separación de las fases de agua y aceite se debe al procedimiento singular de cocción utilizado para su preparación y no requiere agente emulsionante o dispersante alguno. Estas composiciones tienen propiedades singulares, que las hacen adecuadas para uso como agentes espesantes, agentes de suspensión, materiales de recubrimiento, y particularmente como sucedáneos de la grasa en productos alimenticios. Además, los productos preparados de acuerdo con esta invención pueden secarse y rehidratarse subsiguientemente para proporcionar composiciones que tienen sustancialmente las mismas propiedades que las dispersiones sin secar.

Descripción de la técnica anterior

El almidón es un polímero de peso molecular alto compuesto de unidades de 1,4-\alpha-D-glucopiranosilo repetitivas (unidades de anhidroglucosa, o AGU) y es típicamente una mezcla de componentes lineales y ramificados. El componentes lineal, amilosa, tiene un peso molecular de varios centenares de miles; mientras que el peso molecular de la amilopectina ramificada es del orden de varios millones. Aunque el almidón de maíz normal contiene aproximadamente 25% de amilosa, existen en el comercio variedades de almidón de maíz que varían en contenido de amilosa desde 0% (almidón de maíz céreo) a aproximadamente 70% (almidón de maíz rico en amilosa).

El almidón se encuentra en las plantas vivas en forma de gránulos discretos comprendidos entre aproximadamente 5 y 40 \mum (micrómetros) de diámetro, dependiendo de la fuente de la planta. Es bien sabido que el almidón, tal como se aísla de la planta en su estado nativo, es insoluble en agua a la temperatura ambiente debido a los fuertes enlaces de hidrógeno entre las macromoléculas del polisacárido. Las áreas de cristalinidad dentro de los gránulos de almidón inhiben también la solubilidad en agua. Cuando una suspensión de almidón granular en agua se calienta, los gránulos absorben al principio agua lenta y reversiblemente con hinchamiento limitado. Más tarde, a una temperatura definida, que es por lo general aproximadamente 70ºC, los gránulos se hinchan rápidamente y de modo irreversible; y las áreas de cristalinidad en el interior del gránulo se pierden. La temperatura a la que ocurre esto se conoce comúnmente como la temperatura de gelatinización.

Cerca de la temperatura de gelatinización, un porcentaje medible del almidón, en particular el componente amilosa, se vuelve soluble y se difunde fuera de la matriz de los gránulos y hacia el agua circundante. A medida que la temperatura se eleva más allá de aproximadamente 70ºC, un porcentaje mayor del almidón se vuelve soluble, y los gránulos se hinchan fuertemente y se rompen parcialmente, hasta que, a una temperatura de aproximadamente 90-100ºC, se obtiene una dispersión viscosa de almidón en agua. Sin embargo, a pesar de esta apariencia externa de solubilidad, el almidón es sólo parcialmente soluble en agua y se encuentra en gran parte como gránulos y fragmentos de gránulos fuertemente hinchados que son fácilmente separables de la solución de almidón, por ejemplo por centrifugación. De hecho, cuando el almidón de maíz se calienta en agua a 95ºC, sólo aproximadamente el 25% del almidón se disuelve realmente, estando presente el resto como gránulos y fragmentos de gránulos hinchados.

Las soluciones verdaderas de almidón en agua, sin que queden gránulos ni fragmentos de gránulos, son difíciles de preparar utilizando técnicas de cocción convencionales, pero se pueden preparar fácilmente haciendo pasar suspensiones almidón-agua a través de un cocedor continuo en chorro de vapor. La cocción en chorro se ha utilizado comercialmente durante décadas para preparar soluciones de almidón para aplicaciones no alimentarias, por ejemplo, en la industria del papel. El método implica bombear una suspensión acuosa de almidón a través de un orificio en el cual la misma se pone en contacto con un chorro de vapor a alta presión. Al contrario de la cocción convencional, que tiende a solubilizar preferentemente el componente amilosa, la cocción en chorro de vapor disuelve la amilopectina tanto como la amilosa. Concentraciones de almidón algo mayores que las deseadas en la dispersión final se utilizan para permitir la dilución de las dispersiones cocidas con vapor condensado. Las soluciones de almidón cocidas en chorro que se han secado son a menudo difíciles de redispersar en agua y generalmente no producen pastas sin grumos que tengan la consistencia suave requerida para aplicaciones alimentarias.

Existen básicamente dos tipos de cocedores en chorro de vapor utilizados comercialmente, y éstos se exponen en un artículo publicado por R.E. Klein y D.A. Brogly, Pulp & Paper, Vol. 95, p. 98-103, mayo 1981. El primero de éstos proporciona un procedimiento al que se hace referencia como cocción en chorro térmica. En este procedimiento, la cantidad de vapor añadida a la suspensión acuosa de almidón se controla cuidadosamente para conseguir una condensación completa del vapor durante el procedimiento de cocción. No se utiliza exceso alguno de vapor. El segundo de éstos proporciona un procedimiento al que se hace referencia como cocción en chorro con exceso de vapor. En la cocción en chorro con exceso de vapor, el vapor que entra en la zona de calentamiento del cocedor excede de la cantidad requerida para alcanzar la temperatura de cocción deseada. La turbulencia causada por el paso de este exceso de vapor a través de la zona de calentamiento actúa en este caso para promover el cizallamiento mecánico del almidón y la ruptura de las moléculas del polisacárido, especialmente aquéllas que tienen el peso molecular más alto. Esto conduce no sólo a una solubilidad total y completa del polisacárido, sino también a una menor viscosidad aparente del almidón, en comparación con la cocción en chorro térmica o la cocción por lotes convencional.

Una propiedad inherente de las pastas de almidón obtenidas por los procedimientos de cocción estándar es su tendencia a formar geles consistentes y rígidos durante el almacenamiento prolongado. La tendencia de las pastas de almidón a gelificarse aumenta con la relación amilosa:amilopectina en el gránulo. Está aceptado generalmente que la formación de gel, es decir, la retrogradación, está causada por agregación de las moléculas de almidón a través de enlaces de hidrógeno. La retrogradación y agregación ocurre más fácilmente con la amilosa que con la amilopectina, debido a que la amilosa es un polímero de cadena lineal con poca o ninguna ramificación. Sin embargo, en condiciones de refrigeración, la amilopectina se agregará también a lo largo del tiempo y contribuirá a la propiedad formadora de gel del almidón.

Las dispersiones o emulsiones acuosas de lípidos o aceite utilizadas en los productos alimenticios son comúnmente del tipo de agua en aceite, es decir, el lípido o aceite es la fase continua, mientras que la fase acuosa está constituida por gotitas microscópicas de agua dispersadas uniformemente en el aceite. Estas composiciones se preparan normalmente para uso como pastas comestibles para untar y no pueden secarse y rehidratarse subsiguientemente. El método general utilizado para preparar estas composiciones consiste en preparar primeramente una dispersión de aceite en una fase acuosa y hacer luego que se produzca una inversión de fases por mezcladura enérgica. Numerosas técnicas para la preparación de estas emulsiones de agua en aceite han sido expuestas en la técnica anterior, por ejemplo, en las Patentes U.S. Núms.: 4.536.408; 4.849.243; 4.882.187; 4.883.681; 4.917.915; y 5.194.285. Las composiciones de este tipo general, en las cuales el aceite es la fase continua y el agua es la fase dispersada, están consideradas fuera del alcance de esta invención.

Se han utilizado monoésteres de almidón de succinatos hidrófobos sustituidos para estabilizar emulsiones de aceite y agua, como ha sido expuesto por P.C. Trubiano, en "Modified Starches: Properties and Uses", CRC Press, Boca Raton, FL. 1986, p. 131; y por O.B. Wurzburg en Cereal Foods World, Vol. 31, 1986, p. 597. Estos derivados de almidón se preparan por esterificación de los sustituyentes hidroxilo del almidón por reacción con anhídridos alquil, alquenil, aralquil o aralquenil-succínicos. Las dispersiones con alto contenido de sólidos de estos derivados de almidón de baja viscosidad pueden secarse por pulverización para producir un polvo que contiene hasta 40-50% de aceite encapsulado. Se ha reconocido generalmente que los almidones no derivatizados no se comportan como emulsiones aceite-agua. A este respecto, Trubiano, supra, comenta en la página 139 que en el aliño de ensaladas, "las emulsiones producidas con almidón sin tratar, pero que tienen la misma viscosidad, exhiben gotitas de aceite muy grandes, que pueden fusionarse y separarse con el tiempo".

Kimball et al. (Patente U.S. No. 2.471.434) describen la preparación de una manteca en polvo desecada por mezcla de harina o almidón con agua, gelatinización del almidón por calentamiento de la mixtura a ebullición, mezcladura en una grasa comestible, y finalmente secado por pulverización de la mixtura para producir glóbulos de grasa confinados en una capa encapsulante de harina o almidón desecado gelatinizado.

En la Patente U.S. No. 3.769.038, Mitchell et al. describen la preparación de un bizcocho graso, a saber una composición de almidón que contiene grasa, que puede contener hasta 92% de grasa en una forma externamente seca. Composiciones de este tipo se preparan por adición de almidón pregelatinizado y grasa a agua, mezcladura para formar una dispersión de almidón, agua y grasa, y liofilización posterior del producto. Es significativo que dicha patente expone que es preferible no cocer conjuntamente las mixturas almidón-grasa sino gelatinizar primeramente el almidón en agua antes de mezclarlo con la grasa. Además, la grasa no está emulsionada totalmente en la matriz de almidón en forma de finas gotitas, sino que puede expulsarse del bizcocho por medios mecánicos.

Bracco (Patente U.S. No. 4.088.792) describe un procedimiento para la preparación de una crema comestible, en el cual una mezcla acuosa que comprende 10-35% en peso de almidón, al menos 5% en peso de proteínas y al menos 5% en peso de grasa (de la cual al menos 1% está constituido por grasa emulsionante) se homogeneíza a una temperatura de 70-90ºC, y que preferiblemente no excede de 120ºC. La presencia de proteínas y grasas emulsionantes, tales como monoglicéridos y lecitinas, son esenciales, lo que sugiere que sin los beneficiosos efectos emulsionantes de estos sustituyentes, el almidón por sí solo no sería capaz de mantener el constituyente graso en un estado emulsionado.

En la Patente U.S. No. 4.159.982, Hermansson describe productos de almidón modificados preparados por combinación de almidón con proteínas, específicamente una caseína o caseinato, para formar complejos. Los complejos se preparan por calentamiento del almidón con una dispersión acuosa de proteína a una temperatura que excede de la temperatura de gelatinización del almidón. El almidón modificado resultante no tiene las propiedades adherentes y gomosas del almidón sin modificar y se comporta también como un estabilizador de la emulsión. La presencia de proteína en la composición es esencial para la estabilización de los lípidos en emulsión, lo que sugiere que el almidón por sí solo no se comportaría de este modo.

La preparación de emulsiones de aceite en agua con bajo contenido de grasa que tienen las propiedades de una margarina incapaz de fluir ha sido descrita por Miller et al. en la Patente U.S. No. 4.238.520. Estas composiciones contienen de modo preferible aproximadamente 20-28% de grasa, basada en el peso total de emulsión. Al contrario de la mayoría de las margarinas descritas en la técnica anterior, la grasa es la fase discontinua. Además de grasa, componentes críticos de estas composiciones son: 1) un emulsionante lipoide soluble en aceite o dispersable en aceite, y 2) un agente espesante soluble en agua o dispersable en agua, tal como un almidón, goma, o derivado de celulosa. Las emulsiones se preparan por homogeneización de los componentes en agua a temperaturas elevadas, seguido por enfriamiento.

Bosco et al. (Patente U.S. No. 4.468.408) describen una emulsión estable de aceite en agua saborizada con mantequilla, útil como una pasta líquida para untar con bajo contenido de grasa. La composición de Bosco et al. comprende una fase dispersada, que contiene menos de 40% de grasa, basada en el peso de la pasta para untar, y una fase continua acuosa que contiene 0,1-4% de un sistema emulsionante constituido por emulsionantes tanto lipófilos como hidrófilos. Los componentes de la composición se mezclan en agua, se homogeneízan y se enfrían para producir la composición final.

En la Patente U.S. No. 4.615.892, Morehouse et al. describen composiciones secas preparadas a partir de emulsiones de aceite en agua. Estas composiciones pueden ser reconstituidas con agua por el consumidor para producir una pasta para untar semejante a mantequilla. Las emulsiones de aceite en agua se preparan primeramente por utilización de un hidrolizado de almidón con equivalente de dextrosa (D.E.) bajo (D.E. menor que 25 y de modo preferible aproximadamente 5-10) para reemplazar una porción sustancial del aceite o grasa. Los hidrolizados de almidón (maltodextrinas) utilizados para promover la formación de la emulsión aceite en agua requerida son muy solubles en agua y exhiben una baja tendencia a formar geles rígidos. Las emulsiones se agitan en condiciones seleccionadas para prevenir la inversión de fases. Después del secado, la maltodextrina proporciona una película protectora para las gotitas de grasa.

Reimer (Patente U.S. 5.080.921) expone un sucedáneo de grasa con bajo contenido de calorías que comprende una fase dispersada en la forma de agregados proteína-lípido y una fase continua acuosa que contiene proteína no agregada, carbohidrato, y emulsionante. La composición se prepara mezclando juntos los componentes de la formulación en agua y aplicando luego calor para desnaturalizar parcialmente la proteína.

Fung (Patente U.S. No. 5.082.684) describe un sucedáneo de grasa con bajo contenido de calorías preparado por combinación de un aceite o grasa con una fase acuosa que se vuelve incapaz de fluir por adición de una composición formadora de gel, tal como una goma natural. Pueden añadirse también composiciones fijadoras de agua tales como carbohidratos solubles. Al contrario de las composiciones de la invención descritas en esta memoria, un emulsionante es un ingrediente esencial de estas composiciones de la técnica anterior. En la Patente U.S. No. 5.158.798, Fung, et al, dan a conocer un extendedor de grasa constituido por carbohidratos que se añade a la composición de Fung, supra; y una porción de la grasa está reemplazada con un mimético de grasa incompletamente digerible.

Rubens (Patente U.S. No. 5.149.799) describe un aparato y método para la preparación de un almidón pregelatinizado desecado por pulverización, en los cuales el almidón resultante contiene un mayor grado de gránulos enteros intactos que un almidón preparado por procedimientos convencionales de secado por pulverización o secado en tambor. Aunque se menciona que pueden añadirse a la suspensión de almidón otros ingredientes tales como emulsionantes, saborizantes, colorantes, o grasas antes del secado, presumiblemente en cantidades menores, la patente expone que la rotura total y solubilidad de los gránulos de almidón, tal como podría encontrarse durante la cocción en chorro de vapor, da productos de calidad inferior para aplicaciones alimentarias.

Doane et al. (Patente U.S. No. 4.911.952) describen un método para encapsulación de diversos agentes, tales como productos químicos para la agricultura y constituyentes alimentarios dentro de una matriz de almidón. Después que el almidón se somete a cocción en chorro, puede mezclarse cualquiera de varios aditivos, con inclusión de agentes vegetales, en la dispersión cocida por mezcla lenta, por ejemplo en un mezclador de cuchillas sigma.

En la Patente U.S. No. 5.131.953 (la misma de la Solicitud de Patente Europea EP 366.898), Kasica et al. exponen la preparación de almidones pregelatinizados por un procedimiento que utiliza cocción en chorro térmica. Este procedimiento produce un almidón pregelatinizado que tiene un peso molecular, determinado por viscosidad intrínseca, que no es sustancialmente menor que el del almidón natural sin cocer. El segundo tiempo de secado dividido, unido al hecho de que la solución de almidón sobre calentada no se ventila a la atmósfera o se enfría antes del secado por pulverización, minimiza la asociación de las moléculas de almidón (es decir, la retrogradación) y produce un almidón que se disuelve o se dispersa fácilmente en agua. Cuando el almidón contiene cantidades sustanciales de amilosa (v.g., 70% de amilosa), las dispersiones acuosas del almidón pregelatinizado forman geles consistentes al dejarlas en reposo. Estos geles exhiben resistencias de gel mayores que las observadas cuando se utiliza secado en tambor, lo que sugiere que debería evitarse el secado en tambor si se buscan almidones pregelatinizados con solubilidad o dispersabilidad en agua máximas.

El documento JP-A-63 044 841 expone un método de preparación de un material emulsionado con alta viscosidad de tipo aceite en agua, que comprende 1-70% en peso de aceite comestible, 0,5-30% en peso de almidón, material proteínico y/o emulsionante y agua, en el cual se incorpora vapor a alta temperatura (100-160ºC), 1-30 segundos), y se enfría luego por vaporización mediante reducción de la presión. La emulsión obtenida tiene una susceptibilidad de conservación excelente, y tiene una gama de utilización extensa como material de relleno y recubrimiento o material de cocción para panadería o repostería.

Sumario de la invención

La presente invención está basada en el descubrimiento de que se pueden preparar composiciones estables y que no se separan, constituidas por gotitas microscópicas de aceite distribuidas uniformemente en una fase de almidón, en ausencia de agentes emulsionantes o dispersantes por gelatinización del almidón en presencia de agua en condiciones que solubilizarán por completo el almidón, seguido por mezcladura íntima de aceite en la solución almidón-agua en condiciones de turbulencia alta antes que el almidón tenga posibilidad de sufrir retrogradación. Las emulsiones resultantes se caracterizan por las propiedades siguientes: (1) son estables y no sufren separación de fases en sus componentes de aceite y agua por almacenamiento prolongado; (2) durante el almacenamiento prolongado, forman geles consistentes que pueden convertirse fácilmente de nuevo en fluidos susceptibles de vertido por aplicación de calor; (3) pueden secarse, por ejemplo mediante el uso de un secador de tambor, para producir composiciones sólidas que no son aceitosas al tacto; y (4) las composiciones secadas se hidratan rápidamente y se redispersan con facilidad en agua para formar dispersiones suaves, estables y exentas de grumos que son similares en propiedades a las composiciones acuosas que no han sufrido secado alguno.

La suavidad y untuosidad de las composiciones almidón-agua-aceite de esta invención hacen que las mismas sean adecuadas para uso en alimentos como agentes espesantes, agentes de suspensión y sucedáneos de la grasa. Asimismo, la presencia del componente aceite en estas composiciones hace que las mismas se comporten como agentes emulsionantes y dispersantes y las hace receptivas para la adición de una diversidad de materiales inmiscibles con el agua, por ejemplo, lípido adicional, aceites volátiles y esenciales y materiales saborizantes de alimentos, antioxidantes, agentes medicinales, productos químicos para la agricultura, etc. Las composiciones son útiles también como recubrimientos para semillas, dado que el componente aceite proporciona un nivel importante de compatibilidad entre la composición seca y el recubrimiento céreo que se encuentra en muchas variedades de semillas.

De acuerdo con este descubrimiento, es un objeto de la invención proporcionar una nueva clase de composiciones basadas en almidón que tienen aceite dispersado uniforme y establemente en toda su masa a niveles de hasta al menos 65% de la composición almidón-aceite. En el estado seco, estas composiciones son esencialmente no aceitosas al tacto, en particular aquéllas que están cargadas con menos de aproximadamente 29% de aceite referido al peso del almidón y aceite combinados. En dispersión acuosa, las composiciones de la invención tienen una textura no grasienta, pero resbaladiza.

Es también un objeto de la invención proporcionar un procedimiento para la preparación eficaz y fácil de las composiciones expuestas almidón/aceite.

Otros objetos y ventajas de la invención resultarán fácilmente evidentes a partir de la exposición que sigue.

Descripción de las figuras

La Fig. 1 muestra superficies de fractura extraídas con etanol de películas preparadas a partir de composiciones que contenían 20 partes de aceite por 100 partes de almidón. La Fig. 1A muestra el producto del Ejemplo 1, en el cual se sometieron almidón y aceite a cocción en chorro conjunta. La Fig. 1B muestra el producto del Ejemplo 2, en el cual el almidón se sometió a cocción en chorro por separado y se mezcló luego con aceite.

La Fig. 2 muestra superficies de fractura extraídas con hexano de películas preparadas a partir de composiciones que contenían aproximadamente 40 partes de aceite por 100 partes de almidón como se describe en el Ejemplo 30. la Fig. 2A muestra el producto preparado por cocción estándar en chorro con exceso de vapor; y la Fig. 2B muestra el producto preparado por el procedimiento de retro-adición descrito en el Ejemplo 30.

Descripción detallada de la invención

Las composiciones de esta invención se preparan preferiblemente a partir de almidones sin modificar obtenidos de granos de cereales, tales como maíz, trigo y arroz o de cosechas de raíces tales como patata y tapioca. Aunque cualquier variedad de almidón disponible es adecuada para la preparación de estas composiciones, el técnico experto reconocerá que las diferencias en ramificación y peso molecular pueden causar diferencias en propiedades físicas entre las muchas variedades de almidón conocidas. Esto, a su vez, puede conducir a diferencias en las propiedades de las composiciones de materia finales. Un almidón sin modificar es uno que no ha sido alterado por tratamiento químico o degradado en peso molecular por reacción con ácidos o enzimas. Los almidones sin modificar son menos costosos que los almidones modificados, y su uso en alimentos es menos restrictivo porque no se han sometido en ningún caso a tratamiento con productos químicos potencialmente tóxicos. No obstante, se pueden utilizar almidones modificados para preparar las composiciones de esta invención, si se desean ciertas propiedades que no pueden obtenerse con los almidones sin modificar. También pueden utilizarse almidones procedentes de una variedad de planta particular que tenga componentes de amilosa y amilopectina en proporciones variables, por ejemplo, almidón de maíz céreo, que tiene un contenido de amilosa esencialmente nulo, y almidón de maíz que tiene un contenido de amilosa mayor que 25% que es característico del almidón procedente de las variedades de maíz indentado. En las realizaciones más preferidas de esta invención, el contenido de amilosa del almidón es menor que 35%. Aunque se utiliza preferiblemente almidón en la preparación de las composiciones de esta invención, también puede utilizarse harina de cereales. La harina de cereales es una harina finamente molida que se obtiene por la molienda de maíz, trigo, avena u otros granos de cereales y está constituida esencialmente por los componentes almidón y proteínas de la porción del endospermo del grano.

Lípido (o grasa) es un término amplio que hace referencia a sustancias que se encuentran en las células vivas y que están constituidas solamente por un resto hidrocarbonado no polar o un resto hidrocarbonado con grupos funcionales polares (véase la Encyclopedia of Chemistry, 3ª edición, C.A. Hampel y G.G. Hawley, compiladores, 1973, p. 632). La mayoría de los lípidos son insolubles en agua y son solubles en disolventes de grasas tales como éter y cloroformo. Las grasas constituyen una división principal de la familia de los lípidos. Las grasas son ésteres de glicerol de ácidos grasos, que son principalmente palmítico, esteárico, oleico y linoleico; aunque se encuentran en la naturaleza muchos otros ácidos grasos. La mayoría de las grasas existen como triésteres de glicerol.

El Hackh's Chemical Dictionary 4ª edición, G. Grant, compilador, 1969, p. 470, define un aceite como un líquido no miscible con el agua, generalmente combustible, y soluble en éter. Los aceites se clasifican en tres categorías: (1) sustancias grasas de organismos vegetales y animales; (2) aceites volátiles o esenciales, es decir los principios olorosos de los organismos vegetales; y (3) aceites minerales, aceites combustibles y lubricantes, es decir, hidrocarburos derivados del petróleo y sus productos.

Aunque cualquier lípido es adecuado para la preparación de las composiciones de esta invención, se prefieren los siguientes: los aceites vegetales fluidos y comestibles, por ejemplo, aceite de soja, aceite de canola y aceite de oliva y los aceites vegetales semi-sólidos hidrogenados, por ejemplo, el material comercializado comúnmente bajo la marca comercial "Crisco"; las grasas de origen animal, tales como mantequilla, manteca de cerdo o sebo; y los aceites minerales refinados y no tóxicos a los que se hace referencia comúnmente como aceite de parafina. Aunque la exposición que sigue describe la invención fundamentalmente con referencia a la adición de aceite como el lípido incorporado, debe entenderse que el término "aceite" se utiliza a menudo en esta memoria intercambiablemente con los términos "lípido" y "grasa" y que por consiguiente podrían emplearse otros lípidos (a saber, grasas e hidrocarburos) en sustitución. Aunque sería apreciado por las personas expertas en la técnica que las grasas emulsionantes están consideradas dentro del alcance de los términos "lípido" y "grasa" tal como se utilizan en esta memoria, el procedimiento de la invención no requiere las propiedades emulsionantes inherentes de estos materiales para obtener los productos almidón/aceite altamente dispersados de la invención.

El uso de aceites volátiles o esenciales está limitado únicamente por su volatilidad, dado que los mismos tienden a escapar como vapores volátiles durante el procedimiento preparativo en lugar de quedar retenidos en la composición. Para evitar la pérdida debida a volatilidad, tales aceites volátiles o esenciales y saborizantes pueden añadirse como "aceite adicional" a las composiciones de esta invención después del procedimiento de cocción pero antes del secado, con tal que el secado de la composición se realice a una temperatura suficientemente baja. Las composiciones de almidón, aceite no volátil y agua que se preparan de acuerdo con esta invención absorben fácilmente los aceites volátiles o esenciales y los saborizantes cuando éstos se añaden de tal manera. Además, el agente añadido se mantiene atrapado durante periodos de tiempo prolongados dentro de la matriz de almidón sustancialmente seca, y es estable con respecto a la pérdida por evaporación. El agente añadido se libera inmediatamente cuando la matriz de almidón se rasca o se rompe.

Las composiciones de la invención se preparan a partir de almidón y aceite en cantidades que van desde aproximadamente 5 partes de aceite a aproximadamente 900 partes de aceite, en peso, por 100 partes de almidón (aproximadamente 5-90% de la composición combinada almidón-aceite sobre una base de peso seco). Aunque es obvio que pueden utilizarse también menos de 5 partes de aceite por 100 partes de almidón, es cuestionable si, para la mayoría de las aplicaciones, la presencia de aceite en cantidades tan pequeñas conducirá a mejoras suficientes en las propiedades de la composición que contiene almidón que justifiquen los costes asociados con el procesamiento. El límite superior para el contenido de aceite de la composición compuesta final está dictado por el punto para el cual el aceite comienza a separarse del producto recuperado. Una composición seca que tenga un carácter externamente aceitoso sería inaceptable para muchas aplicaciones, dado que podría ser difícil triturar o moler un producto de este tipo a un tamaño de partícula pequeño. Adicionalmente, una composición particulada que tenga un carácter externamente aceitoso tendería a aglomerarse y ser resistente a fluir. Aunque en una realización de la invención se pueda obtener un nivel de aceite que se aproxima a 90% (basado en el peso combinado de almidón y aceite), para la mayoría de las aplicaciones el límite superior de aceite no debería exceder de 65 partes de aceite por 100 partes en peso del almidón (40%). Las composiciones preferidas están constituidas aproximadamente por 20 a 40 partes de aceite por 100 partes en peso de almidón (17-29%).

El método usual, y quizás el más expeditivo, para preparar las composiciones de esta invención consiste en preparar primeramente una mezcla de almidón, aceite y agua por agitación rápida conjunta de los componentes de la mixtura a o cerca de la temperatura ambiente. Cuando se para el agitador, estas mixturas tienden a separarse casi inmediatamente en una fase superior, que está constituida sustancialmente por aceite, y una fase inferior que está constituida sustancialmente por almidón y agua. Por esta razón, es deseable alimentar rápidamente la dispersión al cocedor a fin de minimizar dicha separación.

El pH de la dispersión está comprendido típicamente en el intervalo de 5-7 y puede ajustarse opcionalmente a cualquier intervalo deseado por adición de un ácido o una base, típicamente ácido clorhídrico o hidróxido de sodio. La concentración de almidón en agua está comprendida típicamente en el intervalo de aproximadamente 10 a 15% en peso, aunque pueden utilizarse concentraciones tan altas como aproximadamente 35% en peso. El límite superior para la concentración de almidón en agua viene dictado únicamente por la alta viscosidad de la dispersión cocida de almidón, aceite y agua. También pueden utilizarse concentraciones de almidón menores que aproximadamente 10-15%; sin embargo, con niveles de sólidos inferiores, tienen que eliminarse cantidades mayores de agua durante la recuperación del producto, y el gasto asociado con el procedimiento de secado se verá incrementado por ello.

La cocción se lleva a cabo con un cocedor en chorro con exceso de vapor [véase R.E. Klem y D.A Brogly, Pulp & Paper, Vol. 55, páginas 98-103 (mayo de 1981)] en las condiciones necesarias para alcanzar la ruptura completa de los gránulos de almidón y la disolución completa en agua de ambos componentes del almidón, amilosa y amilopectina. Se cree que las propiedades físicas singulares de los productos de esta invención son debidas no sólo al hecho de que el almidón se vuelve completamente soluble en agua por la operación de cocción, sino también al desdoblamiento molecular parcial del almidón y a la mezcladura y turbulencia intensas encontradas por la dispersión de almidón, aceite y agua a medida que se somete al procedimiento de cocción en chorro con exceso de vapor. Estas condiciones de cocción turbulentas y de cizallamiento alto, unidas a las temperaturas y presiones elevadas utilizadas para la cocción, constituyen un sistema de procesamiento singular que no sólo emulsiona el aceite en la solución acuosa de almidón, sino que proporciona además una emulsión de almidón, aceite y agua que no experimentará separación de fases, ni siquiera después de almacenamiento prolongado. En el contexto de esta invención, el término "emulsión" hace referencia a gotitas de aceite de tamaño micro métrico atrapadas uniformemente dentro de una matriz de almidón o almidón-agua. Es sorprendente que emulsiones estables de esta naturaleza, en las cuales están dispersados los dominios de aceite como la fase discontinua de modo sustancialmente uniforme en toda la fase continua acuosa de almidón, puedan obtenerse sin adición de un agente emulsionante externo. La expresión "dispersados de modo sustancialmente uniforme" tiene por objeto significar que la dispersión o emulsión de aceite en almidón es homogénea. Por ejemplo, una muestra aleatoria de una preparación, en escala de unos cuantos miligramos, contendría aproximadamente la misma proporción de aceite a almidón que cualquier otra muestra de dicho tamaño. La expresión "agente emulsionante externo" se utiliza en esta memoria con referencia a un agente distinto de los componentes principales propiamente dichos, teniendo por objeto dichos agentes emulsionantes externos promover el emulsionamiento del aceite en el sistema acuoso de almidón. Los productos de esta invención se diferencian de los aceites "encapsulados" en los cuales están encerradas gotas relativamente grandes de aceite dentro de una capa protectora de almidón.

Se cree que las condiciones de cocción con cizallamiento alto que son exclusivas del procedimiento descrito pueden causar cierto grado de formación de complejos entre los componentes almidón y aceite de la mixtura, lo que podría contribuir a la estabilidad observada de la emulsión sometida a cocción en chorro. Dicha formación de complejos no sería posible en condiciones de cocción más suaves, tales como las que se encuentran típicamente en la cocción en chorro térmica. La evidencia de formación de complejos se aprecia cuando se comparan composiciones de esta invención con las preparadas por reemplazamiento de almidón con dextrano (véase el Ejemplo Comparativo 39). El dextrano es un polisacárido constituido por unidades de glucosa análogo al almidón; sin embargo, las unidades de glucosa del dextrano tienen enlaces \alpha-(1\rightarrow6) y son por consiguiente incapaces de formar complejos helicoidales de inclusión con materiales hidrófobos. Cuando se preparan productos análogos a los de la invención a partir de dextrano, los mismos se caracterizan por una separación notable de aceite. La naturaleza viscosa de una solución de almidón sometida a cocción en chorro cuando la temperatura se reduce hasta por debajo de 100ºC contribuirá también a mantener las gotitas de aceite de tamaño micrométrico en la forma de una dispersión uniforme e inhibirá su aglomeración cuando las composiciones de esta invención se utilizan en la práctica, por ejemplo en productos alimenticios.

Aunque las condiciones de cocción en chorro pueden ser modificadas por un experto en la técnica de acuerdo con la variedad particular de almidón y el aceite particular utilizado, condiciones de cocción preferidas para estas composiciones están comprendidas en el intervalo de aproximadamente 130-150ºC con una presión del vapor de aproximadamente 137,90-334,74 kPa [20-50 psig (libras por pulgada cuadrada manométricas)] en el cocedor y un caudal de bombeo de aproximadamente 0,75-2,0 litros por minuto. Condiciones típicas son 140ºC con una presión del vapor de 275,79 Pa (40 psig) y un caudal de bombeo de 1,1 l/min. La presión en la línea del vapor que entra en el cocedor para conseguir dichas condiciones sería 448,16-482,63 kPa (65-70 psig). Así pues, el vapor en exceso que fluye a través del cocedor, por encima del necesario para obtener la temperatura de cocción deseada, sería al menos aproximadamente 15 psig, y con preferencia estaría comprendido entre aproximadamente 172,37 y 206,84 kPa (25 y 30 psig). En estas condiciones, se proporciona turbulencia suficiente en el cocedor para mantener el aceite en un estado emulsionado. La alta presión del vapor utilizada durante el procedimiento de cocción se libera repentinamente cuando la dispersión cocida sale del cocedor en chorro. Esta liberación instantánea de la presión promueve la degradación molecular del almidón y da como resultado una caída inmediata de temperatura de la solución de almidón cocida a 100ºC o inferior. La caída de temperatura de la solución causa un aumento brusco en la viscosidad de la solución. Esta alta viscosidad, a su vez, es responsable del mantenimiento de las gotitas emulsionadas de aceite suspendidas uniformemente en la fase almidón-agua y reduce su tendencia a separarse y fusionarse.

Los productos comprendidos dentro del ámbito de esta invención se caracterizarán por gotitas de aceite que tienen un diámetro máximo del orden de aproximadamente 100 \mum (micrómetros). Típicamente, habrá una distribución de tamaños de las gotitas de aceite comprendida entre valores inferiores a un micrómetro y aproximadamente 25, teniendo con preferencia el 95% de las gotitas de aceite, y muy preferiblemente el 95% en peso de las gotitas de aceite un tamaño inferior a 10 micrómetros. Estos tamaños de las gotitas de aceite pueden conseguirse mediante un control apropiado de las condiciones de emulsionamiento y recuperación del producto. Las gotitas de aceite más pequeñas tienen una tendencia reducida a fusionarse, y por consiguiente se prefiere la formación de estos tamaños menores de gotitas de aceite. Para los propósitos de esta invención, las gotitas de aceite de diámetro inferior a 10 micrómetros se considerarán como "de tamaño micro métrico".

La cantidad de aceite utilizada con relación a almidón, la concentración de sólidos en agua y las condiciones de cocción se seleccionan todas ellas de tal manera que la dispersión caliente sometida a cocción en chorro se encuentra en forma de un fluido susceptible de vertido que fluye libremente, pero que tiene una viscosidad significativamente mayor que la del agua propiamente dicha. Las presiones mayores en la línea y las presiones mayores del vapor en el cocedor que las arriba descritas causarán un nivel mayor de degradación molecular del almidón y reducirán por consiguiente la viscosidad final de la dispersión sometida a cocción en chorro. La presión del vapor puede variarse por consiguiente para alterar las condiciones físicas del producto final.

Subsiguientemente a la preparación de la emulsión cocida almidón/aceite, los productos de esta invención se recuperan en condiciones que estabilizarán la distribución de las gotitas de aceite en la fase de almidón. Al permitir que la emulsión se enfríe por debajo de 100ºC o a temperatura inferior, con preferencia a aproximadamente 95ºC, antes del secado, se favorece la retrogradación y el aumento concomitante de la viscosidad en el producto final. Después que el material sale del cocedor en chorro con exceso de vapor, este enfriamiento se produce muy rápidamente en las condiciones atmosféricas como se ha descrito previamente. El paso de enfriamiento proporciona también condiciones favorables para la formación de complejos molecular entre el almidón y los componentes del lípido. Si bien no se desea quedar ligados a ninguna teoría de operación particular, se cree que se forman complejos de inclusión helicoidales en los productos de la invención. Los complejos de este tipo son bien conocidos y son posibles en el caso del almidón debido a que el polímero helicoidal de almidón formado a partir de las unidades repetitivas de glucosa tiene sus átomos de hidrógeno localizados dentro de la hélice, proporcionando así a la cavidad helicoidal una superficie hidrófoba necesaria para la compatibilidad con las moléculas huésped tales como grasa o aceite. Este aceite complejado no es fácilmente extraíble con disolventes orgánicos del producto secado, y se caracteriza como aceite "fijado fuertemente", tal como se expone más adelante en el Ejemplo 30. La formación de complejos de inclusión helicoidales con aceites triglicéridos no han sido consignada previamente en la bibliografía. Los autores de la presente invención han descubierto también inesperadamente que por agitación lenta de la emulsión acuosa durante o después del enfriamiento, la viscosidad de la emulsión llega a ser significativamente mayor que si la emulsión se mantiene sin agitación.

Los técnicos expertos en la química de los polisacáridos apreciarán que el pH de la dispersión acuosa de almidón y aceite durante la cocción en chorro y el secado influirá en las propiedades viscosas de estas composiciones cuando se utilizan las mismas en diversas aplicaciones, por ejemplo en productos alimenticios. A medida que se reduce el pH durante el procesamiento, el almidón sufrirá grados crecientes de degradación hidrolítica inducida por el ácido. Esto conducirá a menores viscosidades y quizás también a una tendencia reducida hacia la formación de gel. Un experto en la técnica puede preparar de este modo una diversidad de composiciones diferentes a partir de la misma mezcla de almidón y aceite variando simplemente en pH dentro de un margen suficientemente amplio durante la cocción en chorro y el secado. Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones se prefiere un pH comprendido dentro del intervalo de 5 a 7 durante el procesamiento.

Como se ha expuesto previamente, el aceite tiene tendencia a separarse del almidón y el agua en la dispersión precocida. Los autores de la invención han descubierto inesperadamente que la dispersión mezclada de los componentes de partida puede estabilizarse por la adición de producto de la invención que ha sido ya recuperado. Este reciclo, o corriente de "retro-adición", puede ser material que se ha obtenido directamente a la salida del cocedor en chorro de vapor, o recuperado como producto triturado secado. La cantidad de material de reciclo en esta realización preferida debería ser superior a aproximadamente 1% de la dispersión basada en peso seco a fin de tener un efecto apreciable sobre la estabilidad de la mezcla. Típicamente, el material de retro-adición debería constituir 10-25% de la dispersión. Como se consigna más adelante en el Ejemplo 30, la estabilización de la dispersión inicial impartida por el material de retro-adición da como resultado que un porcentaje mayor del aceite llegue a fijarse fuertemente en la matriz de almidón y también que más del 95% del aceite original llegue a incorporarse en el producto final. Es por medio de este enfoque por el que se preparan con gran facilidad productos que tienen 50-70 partes de aceite por 100 partes de almidón, en peso (33-41).

En otra realización adicional de la invención, se contempla que el aceite no se añade hasta después que la dispersión acuosa de almidón sale del cocedor en chorro. Sin embargo, es crítico que el aceite se añada mientras la impresión de almidón se encuentra en una forma no retrogradada. Asimismo, es crítico que el aceite se mezcle con la dispersión en condiciones de cizallamiento y turbulencia altos conmensurables con los que reinan dentro del propio cocedor cuando se opera en las condiciones arriba descritas. Los autores de la invención han descubierto que un mezclador "Waring" proporciona un grado de cizallamiento mecánico suficiente a escala de laboratorio para mezclar íntimamente el aceite con la dispersión de almidón caliente. Se considera que un molino coloidal podría utilizarse también para este propósito.

Resultó especialmente sorprendente descubrir que el almidón completamente solubilizado podría quedar "bloqueado" en una forma no retrogradada por secado del material poco después de la salida del mismo del cocedor en chorro. Es entonces posible redispersar en agua el almidón secado e introducir aceite en condiciones de cizallamiento y turbulencia, formando con ello una emulsión comparable a la producida por cocción conjunta del almidón y el aceite o por adición del aceite inmediatamente después de la cocción como se ha descrito arriba. Se considera que esta realización podría ser especialmente útil para el atrapamiento de aceites volátiles y otros aceites que son sensibles al calor.

Las dispersiones de almidón, aceite y agua resultantes de la cocción en chorro pueden utilizarse como agentes espesantes, agentes de suspensión, y sucedáneos de grasa sin procesamiento ulterior. No obstante, la economía dicta que las inclusiones se sequen y se comercialicen como polvos sustancialmente secos. Aunque el secado puede llevarse a cabo por cualquier método conocido por los expertos en la técnica, el método preferido es el secado en tambor. Condiciones típicas de secado en tambor para composiciones almidón-aceite son 137,90-413,69 Pa (20-60 psig) dentro de los tambores, con una rotación del tambor de 2-6 rpm. Condiciones preferidas son aproximadamente 206,84 kPa (30 psig) de presión del vapor dentro de los tambores y una velocidad de rotación del tambor de 4 rpm. Para los propósitos de esta invención, se considera que una composición está seca cuando su nivel de humedad (agua libre) es menor que aproximadamente 20%. Típicamente, los productos recuperados se secarán hasta aproximadamente 5-12% de humedad. Las composiciones secas pueden triturarse, molerse, o pulverizarse luego hasta cualquier tamaño de partícula deseado. Será apreciado por la persona experta en la técnica que podrían utilizarse otros métodos de secado con tal que la dispersión cocida de almidón y aceite se deje enfriar primeramente hasta por debajo de 100ºC mientras se encuentra todavía en la forma de una dispersión acuosa fluida, a fin de proporcionar las condiciones apropiadas para la formación de complejos molecular entre el almidón y el aceite como se ha expuesto anteriormente. Los productos secados pueden redispersarse luego con facilidad en agua por mezcladura con cizallamiento alto a fin de producir las composiciones acuosas útiles de esta invención.

Como se ha expuesto con anterioridad, las composiciones secadas de esta invención tienen propiedades singulares que pueden adaptarse para usos finales específicos por selección apropiada de los ingredientes, las proporciones, y las condiciones de procesamiento. En su mayor parte, estas composiciones se hidratan rápidamente y producen dispersiones que no sólo son suaves y viscosas, sino que poseen además una untuosidad considerable. Excepciones son los productos que han sufrido un alto grado de retrogradación preparados a partir de almidón rico en amilosa, que no son tan fácilmente redispersables y tienden a mantenerse como partículas granulosas. Las dispersiones que tienen un contenido suficientemente alto de sólidos para producir pastas viscosas a la temperatura ambiente se volverán suficientemente fluidas para poder verterse cuando se aplica calor. Las dispersiones calentadas se resolidificarán luego al enfriarse. Estas propiedades son análogas a las de una grasa o manteca típica susceptible de fusión. Cuando las emulsiones almidón/aceite se preparan con contenidos de sólidos que exceden de aproximadamente 30%, los productos resultantes tienden a ser espesos y pegajosos, lo que sugiere utilidad como adhesivos.

Las propiedades de las composiciones de esta invención las hacen adecuadas por consiguiente para incorporación en una diversidad de formulaciones alimentarias. Sin limitación a ello, formulaciones en las cuales pueden incorporarse las composiciones de la invención como sustitutivo de la grasa incluyen nata agria, yogur, helados, queso, pastas de queso para untar, mezclas para tartas, galletas, recubrimientos de cacahuetes secos tostados, aliños para ensaladas, carnes, margarina, manteca en polvo, salsas de carne instantáneas, dulces y análogos. Para estas aplicaciones, las composiciones se pueden formular con una proporción de aproximadamente 5% a aproximadamente 70% de grasa en peso referida al almidón. Otros usos alimentarios para las composiciones de esta invención son como vehículos para sabores y aromas volátiles y como recubrimientos con bajo contenido de grasa para mejorar el sabor y la facilidad de salto de las palomitas de maíz en un horno de microondas.

En el campo de los productos para el cuidado de la salud, las composiciones de la invención son útiles como excipientes o vehículos en formulaciones de productos farmacéuticos, cosméticos y para cuidado personal. Sin limitación a ello, ejemplos de tales formulaciones incluyen lociones y cremas para las manos y el cuerpo, aceites para baño, champúes y acondicionadores, lociones para bronceado, lápices de labios, sombras de ojos, polvos de empolvado, polvos para los pies, aceites medicinales, vitaminas, antibióticos, agentes antifúngicos, etcétera.

Análogamente, en la técnica del recubrimiento de semillas, estas composiciones son útiles como excipientes para agentes antifúngicos, herbicidas, nematocidas, reguladores del crecimiento, hormonas, nutrientes, estimuladores de la germinación, y otros agentes activos como se conoce en la técnica.

Como agentes dispersantes o emulsionantes, los productos almidón-aceite procesados con o sin un aditivo proteínico serían útiles en la industria alimentaria para emulsionar aceites o agentes volátiles adicionales, saborizantes, odorizantes, extractos frescos de frutas, y análogos. Estos materiales emulsionados podrían encontrar también aplicación en agricultura, por ejemplo para recubrimientos de frutas y hortalizas para retardo del deterioro o inhibición de la oxidación, y para protección de capullos y bulbos. Los mismos podrían utilizarse también en la producción de pastillas de rascado y esnifado.

Aplicaciones industriales para las composiciones de la invención incluyen la formulación de adhesivos, como espesantes de pinturas, tintas, pulimentos, quitapinturas, lubricantes, tonalizadores, y lodos de perforación, y como cargas de almidón en formulaciones de plásticos con compatibilidad incrementada para aditivos y plásticos hidrófobos.

Los ejemplos siguientes ilustran adicionalmente la invención, pero no deben considerarse como limitantes de la invención, la cual se define por las reivindicaciones.

Ejemplo 1

Este ejemplo describe una realización preferida de la invención en la cual 20 partes en peso de aceite de soja por 100 partes de almidón de maíz se someten a cocción conjunta y se evalúan luego como dispersión acuosa y como producto secado.

Se pusieron aproximadamente 400 ml de agua destilada en un bol de mezclador "Waring" y se añadieron 80,0 g de aceite de soja refinado de calidad alimentaria ("Wesson oil" Hunt-Wesson Inc.). Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 20 partes de aceite, en peso, por 100 partes de almidón en la formulación. La mixtura se mezcló a la velocidad máxima durante un minuto, y la dispersión grosera aceite-agua se lavó en un vaso de precipitados de 4 l con suficiente agua para dar un volumen de agua total de 3 l. Las fases aceite-agua se separaron casi inmediatamente cuando se paró la agitación. Se añadieron luego lentamente 400 gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria (A.E. Staley Mfg., Co.) a la mixtura agua-aceite agitada. La mixtura resultante de aceite, agua y almidón se sometió luego a cocción en chorro con exceso de vapor haciéndola pasar a través de un cocedor continuo en chorro de vapor Penick & Ford, modelo de laboratorio, que operaba con vapor a una presión en la línea de 448,17 \pm 34,47 kPa (65 \pm 5 psig). La cocción se realizó a 140ºC (285ºF) con una presión del vapor de 275,79 kPa (40 psig) en el cocedor. El caudal de bombeo de la suspensión de almidón a través del cocedor era aproximadamente 1,1 litros por minuto. La dispersión cocida de almidón, agua y aceite se recogió en un frasco Dewar y se transfirió luego a un Mezclador "Waring" de acero inoxidable de 4 litros, se mezcló durante 30 s a la velocidad máxima y se transfirió de nuevo al frasco Dewar. Este paso de mezcla se llevó a cabo a fin de que la dispersión tuviera la mima historia de cizallamiento que la dispersión preparada del Ejemplo 2, en la cual el aceite se incorporó en la solución de almidón después de la cocción. Los procedimientos descritos más adelante en otros ejemplos, en los que se afirma que se realizaron de acuerdo con el procedimiento del Ejemplo 1, no emplearon este paso de mezcla adicional, a no ser que se indique.

Una porción de la dispersión caliente sometida a cocción en chorro se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante 22 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 5,2. La viscosidad Brookfield medida a 30 rpm con el husillo estándar No. 3, era 600 mPa.s (600 cP). El almidón de maíz por sí solo, cuando se sometió a cocción en chorro en ausencia de aceite y se dejó enfriar en las mismas condiciones, produjo una viscosidad Brookfield de 1150 mPa.s (cP). No se produjo separación alguna de aceite al dejarlo en reposo.

Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar una película continua quebradiza. No se observó aceite libre alguno en la superficie de la película. Una porción de la película se rompió para dejar al descubierto una superficie de fractura reciente, y la muestra se empapó en etanol absoluto durante 15 min para extraer el aceite atrapado. La superficie de fractura, una vez extraído el aceite, se examinó luego por microscopía electrónica de barrido (SEM), revelando huecos o lagunas en la fase continua de almidón que estaban ocupados previamente por el aceite atrapado (véase Fig. 1A).

La dispersión caliente restante se secó en un secador de doble tambor de 18 x 12 pulgadas (45 x 30 cm) de diámetro calentado con vapor a 30 psig, y que giraba a 4 rpm. El sólido salió de los tambores en forma de escamas y hojas grandes y quebradizas; y el sólido secado no era aceitoso al tacto. El producto se trituró luego groseramente haciéndolo pasar a través de un molino "Retsch", y se observó que el producto no era aceitoso al tacto. El contenido de humedad del producto triturado era 6,2%, como se determinó por pérdida de peso después de secado a vacío durante 4 horas a 100ºC sobre P_{2}O_{5}. El producto triturado se tamizó para obtener una fracción que pasaba a través de un tamiz de malla 12 pero era retenida por uno de malla 20. El contenido de humedad de esta fracción era 8,0%.

Veinte gramos, en base seca, del producto triturado pero sin tamizar que contenía 6,2% de humedad se dispersaron en 200 ml de agua destilada. La mixtura se agitó luego en un mezclador "Waring" a la velocidad máxima durante 45 s, se transfirió a un vaso de precipitados de 500 ml y se calentó a ebullición en un horno de microondas (aproximadamente 2 min de tiempo de calentamiento) para producir una dispersión que era suave y estaba exenta de grumos. La dispersión caliente se dejó enfriar luego con agitación periódica, y se midieron las viscosidades Brookfield a diversas temperaturas (husillo No. 3, 30 rpm). A 80, 50, y 30ºC, a las viscosidades Brookfield eran 52, 112, y 236 mPa.s (cP) respectivamente. Después que la mezcla hubo permanecido en un vaso de precipitados tapado durante 18 horas a la temperatura ambiente, la viscosidad era 1460 mPa.s (cP). La refrigeración de la dispersión a 5ºC durante 26 horas adicionales aumentó la viscosidad Brookfield a 2970 mPa.s (cP). La dispersión se mantenía suave y cremosa, y no se apreciaba separación aparente alguna de aceite de la fase acuosa.

Ejemplo 2

Este ejemplo describe una modificación del método del Ejemplo 1, en la cual la composición, que tenía aproximadamente la misma relación 20:100 de aceite a almidón utilizada en el Ejemplo 1, se preparó disolviendo primeramente almidón en agua por cocción en chorro y mezclando posteriormente aceite de soja en la solución de almidón resultante.

Cuatrocientos gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley se añadieron lentamente con agitación a 3 litros de agua destilada. La suspensión resultante almidón-agua se sometió luego a cocción en chorro en las condiciones utilizadas en el Ejemplo 1 para producir una solución que contenía 10,0% de sólidos de almidón, como se determinó por liofilización.

Se pusieron tres litros de la solución de almidón caliente, sometida a cocción en chorro en un mezclador "Waring" de acero inoxidable de 4 litros, y se añadieron 57 g del mismo aceite de soja utilizado en el Ejemplo 1. Esta cantidad de aceite equivale a 19 partes por 100 partes de almidón. La mezcla se agitó luego en el mezclador durante 30 s a la velocidad máxima.

Una porción de la dispersión caliente de almidón, aceite, y agua se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer durante 21 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 5,2; y la viscosidad Brookfield (husillo N. 3, 30 rpm) era 1110 mPa.s (1110 cP). No se produjo separación alguna de fases durante el reposo.

Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente. No se observó aceite libre alguno en la superficie de la película. La película quebradiza continua resultante se rompió para dejar al descubierto una superficie de fractura reciente, que se examinó por SEM como en el Ejemplo 1 (véase Fig. 1B). Es evidente a partir de una comparación de las Figs. 1A y 1B que el aceite se dispersa más finamente en la forma de gotitas más pequeñas cuando una mixtura de almidón, aceite y agua se somete a cocción conjunta.

La dispersión caliente restante se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El sólido seco no era aceitoso al tacto. El contenido de humedad del producto triturado era 5,8%. El producto triturado se tamizó para obtener una fracción que pasaba a través de un tamiz de malla 12 pero era retenida por uno de malla 20. El contenido de humedad de esta fracción era 8,1%.

Veinte gramos, en base seca, del producto triturado pero sin tamizar que contenía 5,8% de humedad se mezclaron con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. La dispersión era suave y cremosa, y no se apreciaba separación aparente alguna de aceite de la fase acuosa. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 50, y 30ºC, eran 56, 104, y 192 mPa.s (cP)respectivamente. Como en el Ejemplo 1, las viscosidades Brookfield se midieron luego después de 18 h a la temperatura ambiente (1900 mPa.s (cP)) y después de 26 horas adicionales a 5ºC (3660 mPa.s (cP)). Es evidente que las viscosidades Brookfield de las composiciones producidas por el método del Ejemplo 2 eran generalmente mayores que las producidas por el método de cocción conjunta del Ejemplo 1.

Ejemplo 3

Se preparó una dispersión de 160 g de aceite de soja en 3 litros de agua utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 40 partes de aceite por 100 partes de almidón. Se añadieron 400 gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley; y la mezcla resultante de almidón, aceite, y agua se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1.

Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante 21 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 5,1; y la viscosidad Brookfield (husillo No. 3, 30 rpm) era 820 cP. No se apreciaba separación alguna de aceite al dejarlo en reposo.

Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar una película continua y quebradiza. La superficie de esta película se examinó respecto a gotitas de aceite por SEM (no representada) y se apreció que sólo se habían recogido en la superficie de la película unas cuantas gotitas pequeñas de aceite, que tenían un tamaño de hasta aproximadamente 30 micrómetros de diámetro. En contraste, la SEM (no representada) de una película preparada a partir de una dispersión de almidón sometida a cocción en chorro sin aceite añadido, se caracterizaba por una superficie lisa, de aspecto homogéneo.

La película preparada anteriormente se rompió también para dejar al descubierto una superficie de fractura reciente, que se examino por SEM (no representada) como en el Ejemplo 1. Es evidente que las composiciones preparadas de acuerdo con esta realización de la invención contienen gotitas de aceite, de tamaño comprendido entre unos pocos \mum (micrómetros) y aproximadamente 30 \mum (micrómetros) como máximo, dispersadas uniformemente dentro de la matriz de almidón. En contraste, la SEM (no representada) de la superficie de fractura de la película mencionada anteriormente que se preparó a partir de una dispersión de almidón sometida a cocción en chorro sin aceite añadido era lisa y plana sin bolsa alguna análoga a las causadas por el aceite emulsionado.

La dispersión de aceite restante se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El sólido seco no era aceitoso al tacto. El producto triturado se tamizó para obtener una fracción que pasaba a través de un tamiz de malla 12 pero era retenido por uno de malla 20. El contenido de humedad de esta fracción era 3,6%.

Veinte gramos del producto triturado pero sin tamizar se mezclaron con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas como se describe en el Ejemplo 1. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 48, y 30ºC, eran 40, 88, y 140 mPa.s (cP), respectivamente. Como en el Ejemplo 1, las viscosidades Brookfield se midieron luego después de 18 horas a la temperatura ambiente (1020 mPa.s (cP)) y después de 26 horas adicionales a 5ºC (1780 mPa.s (cP)). La dispersión era suave y cremosa, y no se apreciaba separación alguna de aceite de la fase acuosa.

Ejemplo 4

Este ejemplo describe una composición que tiene aproximadamente la misma relación 40:100 de aceite a almidón utilizada en el Ejemplo 3, pero en la cual la composición se preparó disolviendo primeramente almidón en agua por cocción en chorro y mezclando luego aceite de soja en la solución de almidón resultante.

Cuatrocientos gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E Staley se añadieron lentamente con agitación a 3 litros de agua. La suspensión resultante se sometió luego a cocción en chorro en las mismas condiciones del Ejemplo 1 para producir una solución que contenía 9,24% de sólidos de almidón, como se determinó por liofilización. Tres litros de la solución de almidón caliente sometida a cocción en chorro se pusieron en un mezclador "Waring" de acero inoxidable de 4 litros y se añadieron 114 g del mismo aceite de soja utilizado en el Ejemplo 1. Esta cantidad de aceite equivale a 41 partes por 100 partes de almidón. La mixtura se agitó luego durante 30 s a la velocidad máxima.

Una porción de la dispersión caliente de almidón, aceite y agua se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante 21 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 5,2; y la viscosidad Brookfield (husillo No. 3, 30 rpm) era 1710 mPa.s (cP). Aunque se apreciaban algunas gotitas de aceite en la superficie de la dispersión, no había separación significativa alguna de aceite de la mezcla.

Otra porción de la dispersión caliente que contenía aceite se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar una película continua quebradiza. La superficie de esta película se examinó por SEM (no representada) y reveló una densidad moderada de gotitas de aceite que tenían un diámetro de hasta aproximadamente 120 micrómetros. La película se rompió también para dejar al descubierto una superficie de fractura reciente, que se examinó por SEM (no representada) como en el Ejemplo 1. Esta superficie de fractura se caracterizaba por un laberinto de bolsas de aceite de forma irregular que tenían un tamaño medio de aproximadamente 30-70 \mum (micrómetros). Una comparación de los puntos de este ejemplo con los del Ejemplo 3 revela que, cuando el aceite se añade al nivel de 40% después de la cocción en chorro, el mismo no se dispersa tan finamente a través del producto final como en el caso en que el aceite se somete a cocción conjunta con el almidón.

La dispersión caliente restante que contenía aceite se secó en tambor, el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El sólido seco no era aceitoso al tacto. El producto triturado se tamizó para obtener una fracción que pasaba a través de un tamiz de malla 12 pero era retenida por uno de malla 20. El contenido de humedad de esta fracción era 3,2%.

Veinte gramos del producto triturado pero sin tamizar se mezclaron 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 50, y 30ºC, eran 40, 72, y 144 mPa.s (cP), respectivamente. Como en el Ejemplo 1, las viscosidades Brookfield se midieron luego después de 18 horas a la temperatura ambiente (1280 mPa.s (cP)) y después de 26 horas adicionales a 5ºC (2220 mPa.s (cP)). La dispersión era suave y cremosa, y no se apreciaba separación evidente alguna de aceite de la fase acuosa.

Ejemplo Comparativo 5

Este ejemplo describe una composición de control que tiene aproximadamente la misma relación de aceite a almidón utilizada en el Ejemplo 1; sin embargo, la composición se preparó por cocción conjunta de almidón y aceite en un autoclave con agitación convencional.

Se preparó una dispersión de 40 g de aceite de soja en 1800 ml de agua como en el Ejemplo 1. Se añadieron 200 gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E Staley, y la suspensión resultante se transfirió a un autoclave provisto de agitación "AE Magnadrive" de 4 litros, fabricado por "Autoclave Engineers". El autoclave se agitó a 140-150ºC durante 30 min, y la masa de reacción caliente se descargó en un frasco Dewar.

Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Al contrario que los productos sometidos a cocción en chorro, esta dispersión se solidificó rápidamente para dar un gel viscoso por enfriamiento. Después de permanecer en reposo durante 4 horas a la temperatura ambiente, la dispersión gelificada (pH 5,2) era demasiado viscosa para determinación de la viscosidad Brookfield.

La dispersión caliente restante se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado se tamizó para obtener una fracción que pasaba a través de un tamiz de malla 12 pero era retenida por uno de malla 20. El contenido de humedad de esta fracción era 7,2%.

Veinte gramos del producto triturado pero sin tamizar se mezclaron con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80 y 50ºC eran 256 y 1120 mPa.s (cP), respectivamente. A 30ºC, la dispersión era demasiado viscosa para la medida con el husillo No. 3; no obstante, se midió una viscosidad de 6600 mPa.s (cP) con el husillo No. 4 a 30 rpm. Después de permanecer en reposo durante una noche a la temperatura ambiente, la dispersión se solidificó para dar un gel rígido; y la viscosidad no era medible, por consiguiente.

Ejemplo Comparativo 6

Este ejemplo describe una composición de control que tenía aproximadamente la misma relación de aceite a almidón utilizada en el Ejemplo 3; sin embargo, la composición se preparó por cocción conjunta de almidón y aceite en un autoclave con agitación convencional.

Se preparó una dispersión de 80 g de aceite de soja en 1800 ml de agua como en el Ejemplo 1. Se añadieron 200 gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley, y la suspensión resultante se transfirió al mismo autoclave utilizado en el Ejemplo 1. El autoclave se agitó a 136-146ºC durante 30 min, y la masa de reacción caliente se descargó a un frasco Dewar.

Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después que la dispersión hubo permanecido durante aproximadamente 1-1,5 h a la temperatura ambiente, la temperatura era de 35ºC, y la dispersión era un gel que era demasiado viscoso para la determinación de la viscosidad Brookfield.

Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar una película continua quebradiza. La película se rompió para dejar al descubierto una superficie de fractura reciente, que se examinó por SEM como en el Ejemplo 1. La SEM exhibía grandes bolsas de aceite dispersado groseramente.

La dispersión caliente restante se secó en tambor y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado se tamizó para obtener una fracción que pasaba a través de un tamiz de malla 12 pero era retenida por uno de malla 20. El contenido de humedad de esta fracción era 6,0%.

Veinte gramos del producto triturado pero sin tamizar se mezclaron con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 50, y 30ºC, eran 170, 390, y 2300 mPa.s (cP), respectivamente. Después de permanecer en reposo durante una noche a la temperatura ambiente, la dispersión se solidificó para formar un gel, y por consiguiente la viscosidad no era medible.

Ejemplo 7

Este ejemplo compara la facilidad de extracción del aceite de las muestras descritas en los Ejemplos 1-6. Un bajo porcentaje de aceite extraíble con hexano indica que las gotitas de aceite están bien dispersadas dentro de la fase de almidón; mientras que un alto porcentaje de aceite extraíble sugiere una dispersión grosera de gotitas de aceite relativamente grandes acompañada por cierto grado de migración de aceite a la superficie del producto secado. El procedimiento utilizado para la extracción con hexano era como sigue.

Se preparó una suspensión de 5.000 g de muestra en 50 ml de hexano en un matraz Erlenmeyer de 125 ml. La mixtura se agitó magnéticamente durante 15 min y se dejó reposar luego durante 5 min para permitir la decantación del sólido. Una porción de 25 ml de la solución en hexano se evaporó a sequedad en una bandeja tarada de aluminio, y se calculó el porcentaje de aceite extraíble por el hexano.

Las muestras utilizadas para la extracción eran aquéllas que pasaban a través de un tamiz de malla 12 pero quedaban retenidas por uno de malla 20. Los resultados que se presentan en la Tabla I indican que las composiciones almidón- aceite preparadas por cocción conjunta en chorro de almidón, aceite y agua están mezcladas más íntimamente y son por consiguiente más resistentes a la extracción de aceite que las composiciones preparadas por adición de aceite a una solución de almidón precocida o composiciones preparadas por cocción convencional de almidón, aceite, y agua en un autoclave. Para el nivel más alto de aceite, la muestra tratada en autoclave exhibía la resistencia más débil a la extracción de aceite.

Ejemplo 8

Veinte gramos de cada uno de los productos del Ejemplo 3 y el Ejemplo 4, que no se tamizaron para separar los productos en tamaños de partícula discretos, se añadieron a 200 ml de agua destilada en un mezclador "Waring". Las mixturas se agitaron a la velocidad máxima durante 15 s, se dejaron en reposo durante aproximadamente 30 min, y se agitaron de nuevo a la velocidad máxima durante 15 s. Las dispersiones eran suaves, estaban exentas de grumos, y no exhibían separación alguna de aceite de la fase acuosa. Las dispersiones se vertieron sobre placas de vidrio cubiertas con una película de desprendimiento ("Warrens Ultracast Patent PU No. 74968", S.D. Warren, S. Portland, Maine) y se dejaron secar en una cámara a 40ºC con 50% de humedad relativa. Las películas eran quebradizas y continuas. No se observó aceite libre alguno en las superficies de las películas. Las películas secas se pasaron a través de un molino Wiley equipado con un tamiz de malla 20, y las muestras se tamizaron luego a través de un tamiz de malla 40 para obtener productos que pasaban a través de la malla 20 pero eran retenidos por un tamiz de malla 40. Los contenidos de humedad de ambos productos estaban comprendidos en el intervalo de 8,2-8,4%. Las extracciones con hexano de ambos productos se llevaron a cabo por un procedimiento similar al descrito en el Ejemplo 7. Los valores de porcentaje del aceite presente inicialmente que era extraíble por hexano eran 16,2% y 23,3% para los productos derivados de las composiciones de los Ejemplos 3 y 4, respectivamente. Estos experimentos muestran que la estabilidad mejorada de la composición preparada por cocción conjunta en chorro de almidón, aceite y agua frente a la separación de aceite se mantiene incluso después de redispersión de la composición en agua y secado.

Ejemplo Comparativo 9

Este ejemplo se llevó a cabo en las mismas condiciones del Ejemplo 3 y muestra el efecto del empleo de una maltodextrina comercial en sustitución de almidón para una relación de aceite a polisacárido de 40 a 100. La Patente U.S. No. 4.615.892 expone que las maltodextrinas actúan promoviendo el emulsionamiento de las mixturas de aceite y agua. Por tanto, podría esperarse que esta composición de control contendría aceite que estaría mejor emulsionado, o al menos emulsionado tan bien como el aceite presente en la composición preparada de acuerdo con la invención.

Se preparó una dispersión de 80 g de aceite de soja en 1500 ml de agua utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se añadieron lentamente 200 gramos, en base seca, de maltodextrina "Maltrin 40" (Grain Processing Corp., Muscatine, IA). La dispersión ácida (pH 3,5) se neutralizó hasta pH 6,23 por adición de 19 gotas de solución 0,7N de hidróxido de sodio. La dispersión resultante se sometió luego a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1.

Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Comenzaron a separarse gotitas de aceite de la dispersión casi inmediatamente. Después de permanecer en reposo durante 22 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 5,15; y la viscosidad Brookfield (husillo No. 3, 30 rpm) era solamente 12 mPa.s (cP). Contrariamente a la doctrina de la Patente U.S. No. 4.615.892, el empleo de maltodextrina en sustitución del almidón en el procedimiento de la invención produjo una dispersión cocida que se separaba en fases de aceite y agua al dejarla en reposo. Además, el secado de la dispersión cocida de maltodextrina, aceite y agua producía una composición secada que contenía gotas de aceite separado en la superficie.

Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente. La superficie del producto estaba cubierta con aceite separado.

La dispersión caliente restante se secó en tambor como en el Ejemplo 1. Se separó aceite de la fase maltodextrina-agua durante el secado.

La incapacidad del producto basado en maltodextrina para retener el aceite en la dispersión acuosa o en el material secado es el resultado directo de la propiedad de las dispersiones calientes de maltodextrina de no aumentar en viscosidad o sufrir retrogradación por enfriamiento., por consiguiente, se considera que este ejemplo es un modelo de utilización de un almidón que es demasiado fluido o para el secado de una dispersión acuosa caliente de almidón y aceite sin enfriar primeramente hasta por debajo de aproximadamente 100ºC.

Ejemplo Comparativo 10

Este ejemplo muestra los resultados de la mezcladura de aceite de soja con solución de almidón sometida a cocción en chorro que contenía aproximadamente 28% de sólidos en un mezclador sigma, en las condiciones de cizallamiento bajo y baja turbulencia utilizadas en la técnica anterior (Ejemplos 46-51 de Doane et al., Patente U.S. No. 4.911.952).

Setecientos cincuenta gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley se añadieron lentamente con agitación a 1500 ml de agua destilada, y la suspensión resultante se sometió a cocción en chorro en las condiciones utilizadas en el Ejemplo 1. Una porción de 1143 g de la dispersión caliente, que contenía 28,1% de sólidos de almidón, se añadió a un mezclador Readco, con camisa de vapor, y con brazos en doble sigma con capacidad de trabajo de un cuarto de galón (0,95 l) (Teledyne Readco, York, PA). El mezclador se precalentó haciendo pasar vapor a través de la camisa. Se añadió aceite de soja (107,4 g) a la dispersión caliente de almidón para dar una concentración de aceite de 33,4 partes por 100 partes de almidón, y se dejó el mezclador en agitación y enfriamiento con la tapa retirada para permitir que el agua se evaporara de la dispersión. Aunque inicialmente parecía que el aceite se mezclaba por completo en la pasta acuosa de almidón, la masa se coaguló después de agitación durante 50 min (43ºC) en grumos de gel de almidón recubiertos con aceite, que no podían agitarse eficientemente. La mixtura se agitó durante una hora adicional; sin embargo, el producto no era todavía homogéneo, y gran parte del aceite estaba presente todavía como una fase separada. El secado en tambor de la mixtura dio lugar a un producto con una superficie visiblemente aceitosa. El secado al aire de la mixtura en una estufa con circulación forzada de aire a 30ºC produjo grumos córneos de almidón seco cubiertos con exceso de aceite.

Ejemplo Comparativo 11

Este ejemplo muestra los resultados de la mezcladura de aceite de soja con una solución de almidón sometida a cocción en chorro que contenía aproximadamente 10% de sólidos en un mezclador sigma, en las condiciones de bajo cizallamiento y baja turbulencia utilizadas en la técnica anterior (Ejemplos 46-51 de Doane et al., Patente U.S. No. 4.911.952).

Se añadieron lentamente con agitación 200 gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley a 1500 ml de agua destilada. La suspensión resultante se sometió a cocción en chorro en las condiciones utilizadas en el Ejemplo 1; y se añadieron 691 g de la dispersión caliente, que contenía 9,86% de sólidos de almidón, al mezclador sigma descrito en el Ejemplo 10. El mezclador se precalentó haciendo pasar vapor a través de la camisa. Se añadió luego aceite de soja (26,4 g) a la dispersión caliente de almidón para dar una concentración de aceite de 38,7 partes por 100 partes de almidón, y se dejó el mezclador en agitación y enfriamiento a 29ºC durante un periodo de 3 horas con la tapa colocada. La dispersión resultante tenía gotitas de aceite en la superficie y tenía una viscosidad Brookfield de 2990 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). Cuando una porción de la dispersión se dejó secar al aire a la temperatura ambiente, la película resultante era aceitosa en la superficie.

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Ejemplo Comparativo 12

Este ejemplo describe las propiedades del almidón sometido a cocción en chorro en ausencia de aceite.

Se añadieron lentamente con agitación 200 gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley, a 1500 ml de agua destilada. La suspensión resultante se sometió a cocción en chorro en las condiciones utilizadas en el Ejemplo 1 para dar una solución que contenía 9,88% de sólidos de almidón. Una porción de la solución caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante 23 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 5,0, y la viscosidad Brookfield (husillo No. 3, 30 rpm) era 1150 mPa.s (cP). La dispersión caliente restante se secó en tambor y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El contenido de humedad de la muestra triturada era 3,94%.

Se mezclaron veinte gramos, en base seca, del producto triturado groseramente con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 50, y 30ºC, eran 88, 160, y 316 mPa.s (cP), respectivamente (husillo No. 3, 30 rpm). Después de permanecer en reposo durante 18 horas a la temperatura ambiente, la dispersión exhibía una estructura de gel blando que podía romperse por agitación con una espátula. La viscosidad Brookfield (husillo No. 3, 30 rpm) era 3040 mPa.s (cP).

Ejemplo 13

Este ejemplo muestra la factibilidad de cocción en chorro de mixturas de almidón y aceite con contenidos elevados de sólidos de almidón.

Se preparó una dispersión de 300 g de aceite de soja en 3 litros de agua destilada y se secó por la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 20 partes de aceite por 100 partes de almidón en la formulación. Se añadieron 15 gramos, en base seca, de almidón de maíz "Pure Dent 8-700" procedente de Grain Processing Corp., y la mixtura resultante de almidón, agua y aceite se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. La dispersión caliente era extremadamente adherente y cohesiva, lo que sugería su posible uso como adhesivo basado en almidón. Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante 22 horas a la temperatura ambiente, la dispersión se encontraba en forma de una pasta espesa que tenía una viscosidad demasiado alta para ser medida con el viscosímetro Brookfield. No había separación alguna apreciable de aceite al dejarla en reposo.

Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para lograr una película continua y quebradiza. No se apreció traza alguna de aceite en la superficie de la película.

La dispersión caliente restante se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado tenía un contenido de humedad de 5,0% y no era aceitoso al tacto. Se mezclaron veinte gramos, en base seca, del producto triturado groseramente con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. La impresión era suave y estaba exenta de grumos. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 50, y 30ºC, eran 92, 168, y 316 mPa.s (cP) respectivamente (husillo No. 3, 30 rpm). Después de permanecer en reposo durante 18 horas a la temperatura ambiente, la dispersión era suave, estaba exenta de gel y exhibía una viscosidad Brookfield de 1256 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm).

Ejemplo 14

Este ejemplo muestra cómo pueden modificarse fácilmente las propiedades del producto por agitación suave de las dispersiones almidón-aceite sometidas a cocción en chorro mientras se dejan enfriar las dispersiones.

Se preparó una dispersión de 80 g de aceite de soja en 1500 ml de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 40 partes en aceite por 100 partes de almidón en la formulación. Se añadieron doscientos gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E Staley; y la mixtura resultante de almidón, agua y aceite se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. La dispersión caliente sometida a cocción en chorro se dividió luego en dos porciones, que se designarán como "agitada" y "sin agitar".

Una porción de la dispersión caliente sin agitar se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante 3 horas, la dispersión (27ºC) exhibía una viscosidad Brookfield de 728 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). Después de permanecer en reposo durante 22 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 4,83, y la viscosidad Brookfield (husillo No. 3, 30 rpm) era 940 mPa.s (cP). No se produjo separación apreciable alguna de aceite después del reposo. Otra porción de la dispersión caliente sin agitar se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar un película continua y quebradiza. No se observó aceite alguno en la superficie de la película. La dispersión caliente restante sin agitar se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado tenía un contenido de humedad de 3,59% y no era aceitoso al tacto. Se mezclaron veinte gramos, en base seca, del producto triturado con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. La dispersión era suave y estaba exenta de grumos. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 50, y 30ºC, eran 48, 88, y 152 (husillo No. 3, 30 rpm). Después de permanecer en reposo durante aproximadamente 20 horas a la temperatura ambiente, la dispersión era suave y estaba exenta de gel, exhibiendo una viscosidad Brookfield de 912 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm).

Para preparar la porción agitada, 661 g de la dispersión caliente sometida a cocción en chorro se pusieron en el mezclador sigma descrito en el Ejemplo 10. El mezclador se precalentó haciendo pasar vapor a través de la camisa. Se puso la tapa sobre el mezclador sigma, se desconectó la línea de vapor de la camisa, y el mezclador se dejó en agitación y enfriamiento a 29ºC durante un periodo de 3 horas. La viscosidad Brookfield de la dispersión agitada y enfriada era 3188 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). Cuando una porción de esta dispersión agitada y enfriada se puso en un vaso de precipitados y se dejó en reposo durante 19 horas adicionales sin agitación alguna, la viscosidad Brookfield era 6700 mPa.s (cP) (husillo No. 4, 30 rpm). Una porción de la dispersión que se agitó y enfrió durante 3 horas se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar una película continua y quebradiza. No se observó aceite alguno en la superficie de la película. La dispersión restante que se agitó y enfrió durante 3 horas se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado tenía un contenido de humedad de 2,98% y no era aceitoso al tacto. Veinte gramos, en base seca, del producto triturado se mezclaron con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. La dispersión era suave y estaba exenta de grumos. Las viscosidades Brookfield medidas a 80, 50, y 30ºC eran 128, 400, y 1816 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). Después de permanecer en reposo durante aproximadamente 20 horas a la temperatura ambiente, la dispersión formó un gel. Después de agitar el gel con una espátula, el mismo exhibía una viscosidad Brookfield de 7860 mPa.s (cP) (husillo No. 4, 30 rpm).

Las propiedades de una dispersión acuosa preparada por reconstitución en agua de un producto secado en tambor se alteran también fácilmente por agitación suave. Treinta gramos, en base seca, del producto secado en tambor y triturado groseramente con 3,59% de humedad, aislados de la dispersión caliente sin agitar preparada anteriormente, se mezclaron con 300 ml de agua y se calentaron hasta ebullición en un horno de microondas, como se describe en el Ejemplo 1. Una porción de esta dispersión caliente se vertió en una botella de tapón roscado y se dejó reposar y enfriar durante 3 horas sin agitación; mientras tanto, la dispersión restante se dejó enfriar con agitación lenta. La muestra agitada tenía una viscosidad Brookfield de 1166 cP, en comparación con 300 mPa.s (cP) para la muestra que se dejó enfriar sin agitación alguna. Las viscosidades Brookfield, medidas después que las dos dispersiones hubieron permanecido durante una noche a la temperatura ambiente, eran 1948 cP y 340 mPa.s (cP), respectivamente. Estas diferencias de viscosidad son sorprendentes y son difíciles de explicar por la doctrina de la técnica anterior.

Ejemplo 15

Este ejemplo muestra los resultados obtenidos cuando se emplea almidón de maíz céreo en sustitución del almidón de maíz normal en el procedimiento de cocción en chorro con aceite de soja al nivel de 40%.

Se preparó una dispersión de 80 g de aceite de soja en 1500 ml de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 40 partes de aceite por 100 partes de almidón en la formulación. Se añadieron doscientos gramos, en base seca, de almidón de maíz céreo "Amioca", procedente de National Starch and Chemical Corp.; y la mixtura resultante de almidón, aceite, y agua se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1.

Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante 3 horas, la dispersión (26ºC) exhibía una viscosidad Brookfield de 296 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). Había pequeñas gotitas de aceite en la superficie de la dispersión. Después de permanecer en reposo durante 22 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 5,94, y la viscosidad Brookfield era 320 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar una película continua y quebradiza. No había acumulación significativa alguna de aceite en la superficie de la película. La dispersión caliente restante se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado no era aceitoso al tacto.

Una porción de 737 g de la dispersión caliente se dejó agitar y enfriar en un mezclador sigma, como se describe en el Ejemplo 14. La viscosidad de la dispersión agitada era similar a la de la dispersión que se dejó enfriar sin agitación. Una porción de la dispersión agitada y enfriada se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar una película quebradiza. Al contrario que la muestra sin agitar, se produjo una acumulación significativa de aceite en la superficie de la película. El secado en tambor de la dispersión como en el Ejemplo 1 proporcionó también un producto con áreas aceitosas. Así pues, cuando se preparan productos a partir de maíz céreo con niveles de aceite altos (\geq aproximadamente 40%), es importante la selección apropiada de las condiciones del procedimiento posteriores a la cocción.

En comparación, una suspensión de 133,3 g, en base seca, de almidón de maíz Amioca Waxy, procedente de National Starch and Chemical Corp. en 1000 ml de agua destilada se sometió a cocción en chorro en ausencia de aceite añadido en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposo y enfriamiento durante una noche sin agitación alguna. El pH de la dispersión enfriada era 6,3, y la viscosidad Brookfield era 360 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm).

Ejemplo 16

Este ejemplo muestra los resultados obtenidos cuando se emplea almidón de maíz rico en amilosa (contenido de amilosa: 70%) en sustitución del almidón de maíz normal en el procedimiento de cocción en chorro con aceite de soja.

Se preparó una dispersión de 80 g de aceite de soja en 1500 ml de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 40 partes de aceite por 100 partes de almidón en la formulación. Se añadieron doscientos gra-mos, en base seca, de "Amylomaize VII", procedente de American Maize Products Co.; y la mixtura resultante de almidón, agua, y aceite se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. La dispersión caliente sometida a cocción en chorro se dividió luego en dos porciones, que se designarán "agitada" y "sin agitar".

Una porción de la dispersión caliente sin agitar se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante aproximadamente 3 horas, la dispersión se endureció para dar un gel rígido y desmenuzable. Al dejar que el material se mantuviera en reposo durante 22 horas a la temperatura ambiente, el aspecto de este gel no cambió mucho. El aceite podía ser expulsado del gel por frotamiento del mismo entre los dedos. Otra porción de la dispersión caliente sin agitar se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar para dar una película a la temperatura ambiente. La película quebradiza resultante exhibía una gran cantidad de aceite en la superficie. La dispersión caliente y sin agitar restante se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado tenía un contenido de humedad de 4,09% y no era aceitoso al tacto. Se mezclaron veinte gramos, en base seca, del producto triturado con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas como se describe en el Ejemplo 1. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 50, y 30ºC eran 100, 1060 y 3280 mPa.s (cP). Después de permanecer en reposo durante aproximadamente 18 horas, la pasta espesa se mantenía suficientemente blanda para ser untada, aunque tenía un aspecto un tanto granuloso. La viscosidad era demasiado alta para ser medida por el viscosímetro Brookfield. No se separaba de la pasta cantidad alguna de aceite en exceso cuando la misma se frotaba entre los dedos.

Para preparar la porción agitada, 735 g de la dispersión caliente sometida a cocción en chorro se dejaron agitar y enfriar en un mezclador sigma durante un periodo de 3 horas, como se describe en el Ejemplo 14. La mezcla resultante se caracterizó por una viscosidad que era demasiado alta para ser medida con el viscosímetro Brook-field, pero era sin embargo cremosa y podía extenderse fácilmente con una espátula. Aunque la mezcla se espesó cuando se dejó en reposo durante 19 horas adicionales a la temperatura ambiente, la misma permanecía suave y susceptible de ser untada, y no se separaba aceite alguno cuando la pasta se frotaba entre los dedos. Una porción de la dispersión agitada y enfriada se extendió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar para dar una película a la temperatura ambiente. Solamente podía apreciarse una pequeña cantidad de aceite separado en la superficie de la película. La dispersión restante se secó en tambor, y el producto se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El secado en tambor de esta dispersión era difícil debido a su alta viscosidad, y se separó del producto algo de aceite durante el secado. Se mezclaron veinte gramos, en base seca, del producto triturado (contenido de humedad: 5,41%) con 200 ml de agua y se calentaron a ebullición en un horno de microondas como se describe en el Ejemplo 1. La dispersión tenía un aspecto granuloso. Las viscosidades Brookfield, medidas a 80, 50, y 30ºC eran 48, 88, y 100 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). Había gotitas de aceite en la superficie de la dispersión. Después de permanecer en reposo durante aproximadamente 18 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un aspecto granuloso y no homogéneo (viscosidad Brookfield: 1200 mPa.s (cP)).

Los resultados de este ejemplo sugieren que, para la mayoría de las aplicaciones, el almidón preferido para el uso de la invención debería tener menos de aproximadamente 35% de contenido de amilosa.

Ejemplo 17

Este ejemplo describe la cocción en chorro de almidón de patata con aceite de soja.

Una dispersión de 80 g de aceite de soja en 1500 ml de agua destilada se preparó utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 40 partes de aceite por 100 partes de almidón en la composición. Se añadieron doscientos gramos, en base seca, de almidón de patata, procedente de sigma Chemical Co.; y la mixtura resultante de almidón, agua y aceite se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. La dispersión caliente sometida a cocción en chorro se dividió en dos porciones, que se designarán como "agitada" y "sin agitar". Una porción de la dispersión caliente sin agitar se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. La viscosidad Brookfield, medida después de 3 horas, era 1664 mPa.s (cP) (husillo No. 3 II, 30 rpm). Después de 22 horas adicionales a la temperatura ambiente, la viscosidad Brookfield aumentó a 3918 mPa.s (cP). No se produjo separación alguna de aceite por reposo. Otra porción de la dispersión caliente sin agitar se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar para dar una película a la temperatura ambiente. No se observó aceite libre alguno en la superficie de la película.

Para preparar la dispersión agitada, 729 g de la dispersión caliente sometida a cocción en chorro se dejaron en agitación y enfriamiento a 30ºC en un mezclador sigma durante un periodo de 3 horas, como se describe en el Ejemplo 14. La viscosidad Brookfield de la dispersión agitada resultante era 1290 mPa.s (cP). La dispersión se solidificó para dar un gel blando después de permanecer en reposo durante 22 horas adicionales, y no pudieron obtenerse lecturas consistentes con el viscosímetro Brookfield. No se produjo separación alguna de aceite por reposo.

Ejemplo 18

Este ejemplo describe la cocción en chorro de almidón de trigo con aceite de soja.

Se preparó una dispersión de 80 g de aceite de soja en 1500 ml de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 40 partes de aceite por 100 partes de almidón en la composición. Se añadieron doscientos gramos, en base seca, de almidón de trigo, procedente de sigma Chemical Co.; y la mixtura resultante de almidón, agua y aceite se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. La dispersión sometida a cocción en chorro resultante se dividió luego en dos porciones, que se designaron "agitada" y "sin agitar".

Una porción de la dispersión caliente sin agitar se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. La viscosidad Brookfield, medida al cabo de 3 horas, era 1004 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). Después de 22 horas adicionales, la viscosidad Brookfield aumentó a sólo 1104 mPa.s (cP). No se produjo separación alguna de aceite por la permanencia en reposo. Otra porción de la dispersión caliente sin agitar se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar para dar una película a la temperatura ambiente. No se observó aceite libre alguno en la superficie de la película.

Para preparar la dispersión agitada, 740 g de la dispersión caliente sometida a cocción en chorro se dejaron en agitación y enfriamiento a 30ºC en un mezclador sigma durante un periodo de 3 horas, como se describe en el Ejemplo 14. La viscosidad Brookfield de la dispersión agitada resultante era 2484 mPa.s (cP). Después de 22 horas adicionales a la temperatura ambiente, la viscosidad Brookfield aumentó a 3176 mPa.s (cP). No se produjo separación alguna de aceite por la permanencia en reposo.

Ejemplo 19

Este ejemplo describe la cocción en chorro de 100 partes de almidón de maíz con 5 partes de aceite de soja.

Se preparó una dispersión de 20 g de aceite de soja en 3 litros de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se añadieron cuatrocientos gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E Staley; y la mixtura resultante de almidón, aceite, y agua se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposo y enfriamiento durante una noche sin agitación alguna. El pH de la dispersión era 5,10, y la viscosidad Brookfield era 900 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). No se produjo separación alguna de aceite de la fase almidón-aceite. La dispersión caliente se secó en tambor y se trituró groseramente, de modo similar al Ejemplo 1. El producto triturado no era aceitoso al tacto.

Ejemplo 20

Este ejemplo describe la cocción en chorro de 100 partes de almidón de maíz con 50 partes de aceite de soja, estabilizado por la adición de antioxidantes.

Se estabilizaron quinientos gramos de aceite de soja contra la oxidación por la adición de 2000 UI de vitamina E (alfa-tocoferol) y 40.000 UI de beta- caroteno. Se preparó una dispersión de 100 g de este aceite estabilizado en 1500 ml de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se añadieron doscientos gramos de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de S.E. Staley; y la mixtura resultante de almidón, aceite y agua se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposo y enfriamiento sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo a la temperatura ambiente durante dos días, no se produjo separación alguna de aceite de la fase almidón-agua. El pH de la dispersión era 5,23, y la viscosidad Brookfield era 1572 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). La dispersión caliente se secó en tambor y se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. Aunque el sólido secado en tambor tenía un tacto suave y más bien deslizante, se apreciaba que había poco o nada de aceite separado en la superficie del producto.

Ejemplos 21-23

Estos ejemplos describen la cocción en chorro de almidón de maíz con 5 partes, 20 partes, y 50 partes de mantequilla por 100 partes de almidón.

Se preparó una dispersión de 20 g, 80 g, y 200 g de mantequilla en 3 litros de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calentó el agua para fundir y reblandecer la mantequilla. Se añadieron cuatrocientos gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E Staley, y las mixturas resultantes de almidón, agua, y mantequilla se sometieron a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. Una porción de cada dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposo y enfriamiento hasta cerca de la temperatura ambiente sin agitación alguna. El pH y la viscosidad Brookfield de cada una de estas dispersiones se muestra en la Tabla II. Cada una de las dispersiones calientes se secó en tambor y se trituró groseramente como se describe en el Ejemplo 1. Los productos triturados no eran aceitosos al tacto.

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Ejemplos 24-26

Estos ejemplos describen la cocción en chorro de almidón de maíz con diferentes aceites vegetales. Se utilizaron 20 partes de aceite por 100 partes de almidón.

Se preparó una dispersión de 80 g de aceite vegetal en 3 litros de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. En el Ejemplo 26, se calentó el agua hasta fundir y reblandecer el "Crisco". Se añadieron cuatrocientos gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley; y las mixturas resultantes de almidón, agua, y aceite se sometieron a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. Una porción de cada dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó reposar y enfriar hasta cerca de la temperatura ambiente sin agitación alguna. El pH y la viscosidad Brookfield de cada una de estas dispersiones se muestran en la Tabla III. Cada una de las dispersiones calientes se secó en tambor y se trituró groseramente como se describe en el Ejemplo 1. Los productos triturados no eran aceitosos al tacto.

Ejemplo 27

Este ejemplo describe la cocción en chorro de almidón de maíz con 20 partes de proteína de soja y 20 partes de aceite de canola por 100 partes de almidón.

Se mezclaron en seco 400 gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley y 80 g, en base seca, de proteína de soja; y la mezcla almidón-proteína se añadió luego con agitación a 2 litros de agua destilada. Se mezclaron luego ochenta gramos de aceite de canola con un litro de agua destilada, como se describe en el Ejemplo 1; y la dispersión aceite-agua se añadió a la dispersión acuosa de almidón y proteína. La mixtura resultante se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposo y enfriamiento sin agitación alguna. Después de mantenimiento en reposo durante una noche a la temperatura ambiente, la mixtura no mostró separación alguna de las fases de aceite y agua. La dispersión era suave y fibrosa, y no se veía trazo alguno de gel. El pH era 6,50, y la viscosidad Brookfield era 1040 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm). La dispersión caliente se secó en tambor y se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado no era aceitoso al tacto.

Ejemplo 28

Este ejemplo describe la cocción en chorro de harina de avena con 20 partes de aceite de soja por 100 partes de harina.

Se preparó una dispersión de 80 g de aceite de soja en 3 litros de agua destilada utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se añadieron cuatrocientos gramos, en base seca, de harina de avena procedente de National Oats Co.; y la mixtura resultante de harina, aceite, y agua se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposo y enfriamiento hasta cerca de la temperatura ambiente sin agitación alguna. El pH de la dispersión enfriada era 6,02; la viscosidad Brookfield era 864 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm); y no había separación alguna de aceite. La dispersión caliente se secó en tambor y se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado no era aceitoso al tacto.

Ejemplo 29

Este ejemplo describe la cocción en chorro de almidón de maíz con 40 partes de aceite de parafina por 100 partes de almidón.

Se preparó una dispersión de 160 g de aceite de parafina blanco (viscosidad Saybolt 125/135) en 3 litros de agua destilada, utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se añadieron cuatrocientos gramos, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley; y la mixtura resultante de almidón, agua y aceite se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. Una porción de la dispersión caliente se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposo y enfriamiento a la temperatura ambiente durante 22 horas. El pH de la dispersión enfriada era 4,88; la viscosidad Brookfield era 896 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm); y no había separación alguna de aceite. Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para dar una película continua y quebradiza. No se observó aceite separado alguno en la superficie de la película. La dispersión caliente restante se secó en tambor y se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. El producto triturado no era aceitoso al tacto.

Ejemplo 30

Se estudió el efecto de la condiciones de cocción sobre la cantidad de aceite tanto fijado débilmente (fácilmente extraíble) como fijado fuertemente. Se compararon tres procedimientos de cocción como se describe a continuación.

Procedimiento de cocción estándar en chorro con exceso de vapor

Se preparó una muestra mezclando inicialmente 50 g de aceite de soja por 100 g de almidón y se sometió a cocción en chorro con exceso de vapor esencialmente como se describe en los Ejemplos 1 y 3. Esta muestra, junto con muestras del material preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 (20% de aceite) y el Ejemplo 3 (40% de aceite) se seleccionaron para el ensayo de aceite fijado descrito más adelante.

Procedimiento de cocción en chorro térmica

Se prepararon mezclas de 40 y 20 g de aceite de soja por 100 g de almidón de maíz esencialmente como se describe en los Ejemplos 1 y 3. La operación del cocedor en chorro con exceso de vapor utilizada en los Ejemplos 1 y 3 se modificó para simular un procedimiento de cocción térmica con chorro de vapor. Utilizando una presión de línea de 448,16 kPa (65 psig), se inició la mezcla acuosa almidón-aceite en el cocedor y a continuación se cerró lentamente la válvula de contra presión hasta que la temperatura dentro del cocedor alcanzó 154ºC, correspondiente a una presión del vapor de 434,37 kPa (63 psig). En estas condiciones, había justamente una presión del vapor lo bastante positiva para permitir el flujo del material a través del dispositivo. La dispersión cocida de almidón, agua y aceite se recogió en un frasco Dewar y a continuación se secó en tambor y se trituró groseramente como se describe en el Ejemplo 1.

Procedimiento de cocción en chorro con exceso de vapor y retro-adición

Se preparó una formulación a partir de una mezcla inicial de 20 g de aceite de soja por 100 g de almidón de maíz esencialmente como se describe en el Ejemplo 1. La dispersión cocida se secó luego en tambor y se trituró groseramente en un molino "Retsch". Mezclas iniciales que contenían 75 g de aceite de soja y 25 g del material triturado preparado anteriormente por 100 g de almidón de maíz, o 40 g de aceite de soja y 25 g del material triturado por 100 g de almidón de maíz se dispersaron en agua y se sometieron a cocción en chorro con exceso de vapor como se describe en los Ejemplos 1 y 3.

Análisis del aceite

Muestras de aproximadamente 1 g (pesadas exactamente) de cada uno de los materiales descritos anteriormente se extrajeron dos veces con 40 ml de hexano por decantación. Se evaporó el hexano en vasos de precipitados tarados y se determinó gravimétricamente el peso de aceite extraído. Se añadieron 80 ml de agua a la muestra extraída, se calentó la muestra a ebullición y se enfrió luego a la temperatura ambiente. Se añadieron aproximadamente 200 unidades de \alpha-amilasa y se dejó que transcurriera la reacción a la temperatura ambiente durante al menos 2-3 horas. Se transfirió la muestra a un embudo de separación y se extrajo con 2 ó 3 porciones de 40 ml de hexano; se evaporó el hexano en un vaso de precipitados tarado y se pesó el aceite. El aceite recuperable total (expresado como porcentaje en peso de la muestra total) es la cantidad de extracción seca más la extraída después de hidrólisis. Los resultados se consignan más adelante en la Tabla IV.

Por la Tabla IV es evidente que aproximadamente 75-85% de la cantidad original de aceite añadida podía recuperarse las muestras cocidas en las condiciones estándar con exceso de vapor. La recuperación de las muestras cocidas por el procedimiento "térmico" era mucho menor, inferior al 60% de la cantidad original añadida. La recuperación de las muestras del procedimiento de "retro-adición" excedía de 95%. Se cree que la baja recuperación de aceite en el procedimiento "térmico" era resultado de la separación de aceite procedente de la dispersión cocida durante la salida lenta del cocedor. En el tubo de salida entre la boca de descarga del cocedor y la válvula de contra presión, el material se mantiene a temperaturas que se aproximan a la que reina en el cocedor. El caudal de material en este tubo es muy bajo debido al bajo diferencial de presión de 13,79 kPa (2 psig) entre la línea de vapor y el cocedor. De acuerdo con ello, el material que sale se ve sometido a una turbulencia prácticamente nula durante este periodo, y el aceite se separa libremente de la dispersión acuosa fluida de almidón.

El aceite recuperado procedente de todas las muestras estaba en su mayor parte "fijado débilmente", es decir era recuperable por extracción de la muestra seca con hexano. El aceite "fijado fuertemente", es decir, aquél que podía recuperarse solamente después de hidrólisis enzimática del almidón, constituía un 4-6% del peso original de la muestra (almidón + aceite) tanto para el procedimiento de cocción estándar en chorro con exceso de vapor como para el procedimiento de cocción térmica en chorro con exceso de vapor. Sin embargo, para los productos preparados por el procedimiento de retro-adición, el aceite fijado fuertemente excedía del 9% del peso original de la muestra.

Los valores SEMs de las Figs. 2A y 2B comparan las superficies de fractura extraídas con hexano de películas preparadas por el procedimiento estándar (Ejemplo 30B) y el procedimiento de retro-adición (Ejemplo 30G), respectivamente. Es claramente evidente que el procedimiento de retro-adición producía gotitas de aceite de menor tamaño y en mayor número en comparación con el procedimiento estándar. Se cree que el material reciclado triturado promueve la dispersión de aceite en el sistema acuoso de almidón e inhibe la separación normalmente rápida del aceite de la fase acuosa entre el momento en que se para la agitación y aquél en el que se introduce el material en el cocedor de chorro. Como resultado, la corriente que entra en el cocedor está dispersada más fuertemente que la del procedimiento estándar, y un mayor porcentaje del aceite se encuentra fijado fuertemente en la matriz de almidón. El hecho de que más del 95% del aceite añadido pueda recuperarse de los productos preparados por el procedimiento de retro-adición soporta la teoría de que las bajas recuperaciones de aceite observadas para los productos preparados por el procedimiento estándar están causadas de hecho por la separación de la fase de aceite del agua antes de la cocción y no por pérdida de aceite debida a volatilización por la acción del vapor.

Ejemplo 31

Este ejemplo muestra la reducción del peso molecular del almidón, como se mide por viscosidad intrínseca, resultante del paso de una suspensión de almidón en agua a través del cocedor en chorro, con exceso de vapor utilizado para preparar las composiciones de esta invención (véase Ejemplo 1).

Una suspensión de 133,3 g, en base seca, del mismo almidón de maíz céreo utilizado en el Ejemplo 15 se preparó en 1 l de agua que contenía 7,50 g de sal dipotásica del ácido piperazina-N,N'-bis(2-etanosulfónico), es decir, tampón PIPES. El pH se ajustó a 7,16 por adición de ácido clorhídrico 0,5N, y la suspensión se pasó a través del cocedor en chorro a una presión del vapor de 168,95 kPa (10 psig) (116ºC) dentro del cocedor. La presión en la línea de vapor era 448,16 kPa (65 psig). Se pusieron 10 gramos de la solución caliente sometida a cocción en chorro, que contenía 9,46% de sólidos totales, en un matraz aforado de 100 ml. Se añadieron 0,2 g de azida de sodio para inhibir el crecimiento de microorganismos, y el matraz se diluyó hasta la marca de 100 ml con dimetil-sulfóxido. La viscosidad intrínseca, como se determinó en dimetil-sulfóxido:agua 90:10 era 115 cc/g, en oposición a 220 cc/g para el almidón de maíz céreo que no se había pasado a través del cocedor en chorro de vapor. Una muestra de almidón de maíz céreo sometida a cocción en chorro con una presión del vapor de 689,48 kPa (100 psig) (170ºC) dentro del cocedor y una presión en la línea de vapor de 861,84 kPa (125 psig) tenía una viscosidad intrínseca de sólo 81 cc/g, lo que indicaba una mayor reducción en el peso molecular del almidón en las condiciones de cocción más severas.

Ejemplo 32

Este ejemplo demuestra la capacidad de las composiciones de esta invención para encapsular aceites volátiles y saborizantes y estabilizar los mismos contra la evaporación hasta que se utilizan.

A.

Una mezcla de 80 g de aceite de soja, 400 g (base seca) de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley Mfg. Co., y 3 litros de agua destilada se preparó y se sometió a cocción en chorro por un procedimiento similar al del Ejemplo 1. La dispersión caliente sometida a cocción en chorro se secó en tambor, y el producto sustancialmente seco se trituró groseramente como en el Ejemplo 1. Se dispersaron 20 gramos de esta composición en 200 ml de agua en un mezclador "Waring", y la dispersión se calentó luego en un horno de microondas a 85-90ºC. La dispersión caliente se devolvió al mezclador "Waring" y se agitó hasta que se alcanzó una temperatura de 50ºC. Se añadieron 10 gramos de limoneno, y la solución se agitó a la máxima potencia durante 2 min y se vertió luego sobre una hoja para producir una película delgada y quebradiza después de secado al aire. Aunque la película seca no desprendía olor alguno a limoneno, se liberó un olor fuerte de limoneno cuando la película se rascó o se rompió. Esta propiedad de encapsulación se mantuvo en la película durante periodos de hasta seis semanas en condiciones de temperatura ambiente normal.

B.

Una composición similar al Ejemplo 27 (almidón:proteína de soja:aceite de canola - 100:20:20 partes en peso) se secó en tambor y se reconstituyó el polvo con 10% de sólidos. Se mezclaron 200 gramos de este material compuesto con 100 g de fresas frescas en un mezclador Waring y se calentaron en un horno de microondas a 90ºC. El material caliente se vertió sobre una hoja y se dejó secar al aire. La película secada no tenía olor alguno, pero la película rascada o rota liberaba el olor de fresas frescas y producía también un sabor de fresas frescas al gusto.

Ejemplo 33

Este ejemplo demuestra la capacidad de las composiciones de este invención para aceptar aceite y saborizantes adicionales y para comportarse como recubrimientos mejoradores del sabor con bajo contenido de grasa para palomitas de maíz producidas en horno de microondas.

Se preparó una composición secada en tambor y triturada groseramente que contenía 20 partes de mantequilla por 100 partes de almidón de maíz, en peso, por un procedimiento similar al utilizado en el Ejemplo 22. Se dispersaron 60 gramos de esta composición en 400 ml de agua en un mezclador "Waring", y la dispersión resultante se calentó en un horno de microondas a 85-90ºC. La dispersión caliente se devolvió al mezclador y se agitó hasta que se alcanzó una temperatura de 50ºC. Se añadieron luego los siguientes ingredientes: 10 g de aceite de oliva, 75 g de sal de mesa, 20 g de un aditivo saborizante comercial de mantequilla (diacetilo en maltodextrina), y 1 g de \alpha-tocoferol. La mixtura resultante se mezcló a la máxima potencia durante 1 min. Se agitaron 20 gramos de esta dispersión con 70 g de semillas de maíz para palomitas, y las semillas se dejaron luego secar al aire. El recubrimiento no mostró tendencia alguna a desprenderse de la superficie de las semillas durante la manipulación. Las semillas secas, recubiertas y que fluían libremente se pusieron en una bolsa de palomitas de maíz de microondas y se hicieron saltar en un horno de microondas durante 2,5-3,5 min. Resultaron palomitas de maíz sabrosas con sabor a mantequilla, que tenían menos de 1,0 g añadido de grasa en la bolsa total.

Ejemplo 34

Este ejemplo ilustra el uso de las composiciones de esta invención en la preparación de leches heladas con bajo contenido de grasa.

Se preparó una formulación estándar de leche helada con bajo contenido de grasa a partir de los siguientes ingredientes: 484 g de leche con 0,5% de nata, 100 g de azúcar, 1,9 g de extracto de vainilla, y 0,4 g de sal de mesa. Se añadió a la formulación anterior 0, 2,5 y 10%, en peso, de una composición secada en tambor y triturada groseramente, preparada de acuerdo con esta invención a partir de 20 partes de aceite de soja o mantequilla por 100 partes de almidón. Las mezclas se agitaron en un mezclador "Waring" durante 1 min, se transfirieron a una máquina de fabricación de helados "Oster" de 2 litros y se congelaron con agitación continua en la máquina de fabricación de helados durante 30 min. Las leches heladas que contenían las composiciones de esta invención eran claramente superiores en sensación gustativa y cremosidad a la muestra de control que tenía 0% de aditivo. Después de refrigeración durante 24 horas, las leches heladas que contenían las composiciones de esta invención tenían propiedades de fusión mucho mejores y una proporción menor de la indeseable formación de hielo que era característica de la muestra de control.

Ejemplo 35

Este ejemplo ilustra el uso de las composiciones de esta invención en la preparación de bizcochos con bajo contenido de grasa.

Se preparó un bizcocho blanco a partir de la receta siguiente de acuerdo con la American Association of Cereal Chemists Method 10-90: 82,5 g de harina blanca para bizcochos, 70 g de azúcar, 6,0 g de leche desnatada seca, 1,5 g de sal de mesa, 2,9 g de levadura en polvo, 4,5 g de clara de huevo, 70 g de agua, y 25 g de manteca ("Crisco"). Este bizcocho estándar, que contenía 25 g de manteca, se utilizó como control. Para las formulaciones de ensayo, se prepararon diversos sucedáneos de la manteca. Se prepararon formulaciones almidón-mantequilla que contenían 100 partes de almidón:20 partes de mantequilla y 100 partes de almidón:50 partes de mantequilla como en los Ejemplos 22 y 23, respectivamente. Se preparó una formulación almidón-proteína de soja-canola que contenía 100 partes de almidón:20 partes de proteína de soja:20 partes de aceite de canola como se describe en el Ejemplo 27. Las preparaciones almidón: mantequilla y almidón: proteína de soja: canola secadas en tambor se reconstituyeron con leche desnatada para dar un gel adecuado para reemplazamiento de la manteca. Cada gel reconstituido se añadió a los componentes líquidos de la mezcla de bizcocho (70 g agua, 4,5 g clara de huevo) y después de ello se añadieron los ingredientes secos y se mezclaron con un mezclador manual. Los bizcochos se hornearon a 175ºC hasta que un palillo de dientes de ensayo estaba exento de la mezcla batida, y los bizcochos se enfriaron luego a la temperatura ambiente. Aunque los bizcochos de ensayo eran similares en sabor al control, los bizcochos que contenían niveles altos (25 g) de las composiciones de esta invención tendían a ser de grano grueso y gomosos. Todas las formulaciones que tenían el sucedáneo de manteca producían bizcochos que eran más semejantes al pan que el bizcocho de control. Los volúmenes de barra los bizcochos de ensayo variaban desde 73% del control con toda la grasa (para una receta que contenía almidón: mantequilla, 100:50) hasta 86% del control con toda la grasa (para una receta que contenía almidón: proteína de soja: aceite de canola en una relación 100:20:20). Las formulaciones específicas y los volúmenes de bizcocho relativos se dan en la Tabla V

Ejemplo 36

Este ejemplo ilustra el uso de las composiciones de esta invención para la preparación de aliños para ensalada.

Se preparó un aliño de ensalada mezclando en un mezclador "Waring" 200 ml de vinagre de malta comercial, 200 ml de agua destilada, y 5,0 g de una composición secada en tambor y triturada groseramente preparada de acuerdo con esta invención a partir de 20 partes de aceite de soja y 100 partes de almidón de maíz por un método similar al del Ejemplo 1. Se añadieron 2 gramos de pimienta comercial al limón, y la mezcla se dejó en reposo en el frigorífico durante una semana. No se produjo separación o segregación alguna de la emulsión aceite-agua, y los ensayos en ensaladas de lechuga dieron propiedades excelentes de adhesión y sabor.

Ejemplo 37

Este ejemplo ilustra el uso de las composiciones de esta invención para preparar formulaciones fáciles de untar que tienen propiedades similares a la mantequilla o margarina.

Cuarenta gramos de las composiciones secadas en tambor y trituradas groseramente preparadas de acuerdo con el Ejemplo 23 a partir de 50 partes de mantequilla y 100 partes de almidón de maíz se agitaron con 200 ml de agua en un mezclador Waring durante 3 min a la máxima potencia. La dispersión resultante se calentó luego en un horno de microondas hasta aproximadamente 94ºC, y la mezcla caliente se devolvió al mezclador y se agitó a la máxima potencia durante 5 min. La dispersión se vertió finalmente en un recipiente de plástico y se dejó enfriar a la temperatura ambiente. La dispersión enfriada tenía textura cremosa y propiedades de untar satisfactorias. Estas propiedades se mantenían después de refrigeración y durante periodos de hasta seis semanas.

Ejemplo 38

Este experimento ilustra una realización para cargar un alto porcentaje de aceite en productos preparados de acuerdo con la invención. Se preparó un producto almidón: proteína de soja:aceite de canola (100:20:20) como en el Ejemplo 27. El polvo secado en tambor se resuspendió en agua hasta 10% de sólidos y se añadieron 50 ml de la suspensión a 25 ml de aceite de soja en un mezclador "Waring". Después de mezclar durante un minuto, la emulsión se calentó en un horno de microondas a 90ºC y se mezcló luego nuevamente en el mezclador "Waring" durante dos minutos a alta velocidad. Al enfriar, se formó una emulsión que era estable durante al menos 6 semanas. Sobre la base del peso total de sólidos (aceite, almidón y proteína), la cantidad de aceite en el sistema era 89%.

Ejemplo Comparativo 39

Este ejemplo muestra las diferencias en las propiedades de los productos que resultan cuando se emplea dextrano en sustitución del almidón en el procedimiento de cocción conjunta en chorro con aceite de soja. Estas diferencias en las propiedades de los productos proporcionan evidencia de la formación de complejos entre almidón y aceite en las composiciones de la presente invención.

Una mezcla de 280,7 gramos de dextrano (contenido de humedad 12%) y 106,9 g de aceite de soja se añadió lentamente a 2 litros de agua con agitación rápida. La cantidad de aceite utilizada corresponde a 43 partes de aceite por 100 partes de dextrano basada en peso seco. La dispersión resultante se sometió a cocción en chorro en las condiciones utilizadas en el Ejemplo 1.

Una porción de la dispersión caliente sometida a cocción en chorro se vertió en un vaso de precipitados de 400 ml y se dejó reposar y enfriar sin agitación alguna. Después de permanecer en reposo durante aproximadamente 22 horas a la temperatura ambiente, la dispersión tenía un pH de 5,5, y la viscosidad Brookfield, medida a 30 rpm con el husillo estándar No. 3 era 488 mPa.s (cP). Había gotitas pequeñas de aceite en la superficie. Después de permanecer en reposo durante un total de 20 días a la temperatura ambiente, se produjo una separación significativa de las fases de agua y aceite. La capa de aceite superior, de 2,5 cm de espesor, era cremosa y opaca; la capa inferior medía 7 cm y era menos opaca.

Otra porción de la dispersión caliente se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó secar a la temperatura ambiente para formar una película continua quebradiza. Al contrario que las composiciones análogas preparadas a partir de almidón, la película seca dextrano-aceite tenía gotitas de aceite en la superficie.

La dispersión caliente sometida a cocción en chorro restante se secó en tambor como en el Ejemplo 1. Al contrario que las composiciones análogas preparadas a partir de almidón, la dispersión no se secaba bien en tambor, y contenía algunas áreas que estaban sólo parcialmente secas. Estas áreas se separaron de la mayor parte del material, el cual se pulverizó luego por agitación en seco en un mezclador Waring. Cuando el producto secado y pulverizado se extrajo con hexano utilizando el mismo procedimiento descrito en el Ejemplo 30, los resultados fueron muy diferentes de los observados para los productos que contenían almidón presentados en la Tabla IV. La fracción de aceite que estaba "fijada débilmente", es decir que era recuperable por extracción del producto seco con hexano, constituía el 21,0% del peso original de la muestra (almidón + aceite); mientras en el aceite "fijado fuertemente" (recuperable sólo después de hidrólisis enzimática del dextrano) constituía sólo 0,94% del peso original de la muestra. La recuperación total de aceite (fijado débilmente + fijado fuertemente) ascendía a 72,8% de aceite añadido antes de la cocción en chorro.

Ejemplo 40

Este ejemplo demuestra el uso de mezclas de almidones, en oposición a una sola variedad genética de almidón, para preparar composiciones de esta invención que tienen propiedades viscoelásticas que no pueden conseguirse a partir de una sola variedad de almidón.

Se preparó una dispersión de 180 g de aceite de soja y 0,2 g de \alpha-tocoferol en 3 litros de agua utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1. Se calculó que esta cantidad de aceite equivalía a 20 partes de aceite por 100 partes de almidón total en la formulación. Se añadió una mezcla de 450 g, en base seca, de almidón de maíz "Pure Dent 8-700", de Grain Processing Corp., y 450 g, en base seca, de almidón de maíz céreo "Amioca", de National Starch and Chemical Corp., y la mixtura resultante de almidón, agua, aceite y antioxidante se sometió a cocción en chorro en las condiciones descritas en el Ejemplo 1. La dispersión sometida a cocción en chorro resultante era "más larga", es decir más fibrosa y cohesiva, que las dispersiones comparables preparadas a partir del almidón de maíz indentado solo en ausencia de almidón de maíz céreo. Las pastas de almidón que se caracterizan como "largas" o "cortas" se exponen en un artículo publicado por H.W. Leach en Starch: Chemistry and Technology, R.L. Whistler y E.F. Paschall, compiladores, Academic Press, Nueva York, 1965, Vol. 1, p. 302. Estas diferencias cualitativas en propiedades viscoelásticas pudieron detectarse por sensación gustativa cuando las composiciones almidón-aceite de esta invención se incorporaron en productos alimenticios, tales como leches heladas.

Ejemplo 41

Este ejemplo muestra que las composiciones almidón-aceite de esta invención pueden aislarse mediante secado por pulverización y secado en tambor.

Se preparó una dispersión sometida a cocción en chorro a partir de 40 partes de aceite de soja por 100 partes de almidón utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 3. La dispersión caliente sometida a cocción en chorro se dividió en dos porciones.

La primera porción se secó en tambor y se trituró groseramente como se describe en el Ejemplo 1. Cuando este producto se extrajo con hexano utilizando el procedimiento descrito en el Ejemplo 30, el aceite "fijado débilmente" constituía el 15,0% del peso original de la muestra (almidón + aceite); mientras que el aceite "fijado fuertemente" constituía el 5,7% del peso original de la muestra. La recuperación total de aceite (fijado débilmente + fijado fuertemente) ascendía al 72,6% del aceite añadido antes de la cocción en chorro.

La segunda porción de la dispersión caliente sometida a cocción en chorro se secó por pulverización a 145-150ºC en un secador Yamato Pulvis Mini-Spray, Modelo GA-31. Cuando el producto secado por pulverización se extrajo con hexano utilizando el procedimiento descrito en el Ejemplo 30, el aceite "fijado débilmente" constituía el 9,1% del peso original de la muestra (almidón + aceite) mientras que el aceite "fijado fuertemente" constituía el 7,0% del peso original de la muestra. La recuperación total del aceite (fijado débilmente + fijado fuertemente) ascendía al 56,4% del aceite añadido antes de la cocción en chorro.

Ejemplo 42

Este ejemplo describe una modificación del método del Ejemplo 3, en la cual se preparó una composición acuosa, que tenía la misma relación 40:100 de aceite a almidón utilizada en el Ejemplo 3, dispersando primeramente en agua almidón sometido a cocción en chorro y secado en tambor a la temperatura ambiente y mezclando luego aceite de soja en la dispersión resultante, con utilización de mezcladura a cizallamiento alto. Procedimientos similares a éste son útiles para preparar composiciones de esta invención en las cuales el aceite es volátil o inestable a temperaturas altas.

Una suspensión de 400 g, en base seca, de almidón de maíz de calidad alimentaria procedente de A.E. Staley en 3 litros de agua se sometió a cocción en chorro, se secó en tambor y se trituró groseramente en las condiciones utilizadas en el Ejemplo 1. Se añadieron luego diez gramos de este producto seco a 90 ml de agua en un bol de mezclador Waring, y la mezcla se agitó a la velocidad máxima durante 1 min. Se añadieron luego 4 gramos de aceite de soja, y la mezcla se agitó a la velocidad máxima durante 2 min. La temperatura final de la dispersión era 43ºC.

Una porción de la dispersión se vertió sobre una hoja de polietileno y se dejó evaporar a sequedad. La película quebradiza resultante no exhibía traza alguna de aceite en la superficie. Se rompió la película para dejar al descubierto una superficie de fractura reciente, la cual se extrajo luego con hexano para eliminar el aceite. El examen de esta superficie de fractura extraída con hexano por SEM exhibía lagunas de tamaño micro métrico, lo que indicaba que el aceite estaba dispersado íntimamente en la matriz de almidón en forma de gotitas de tamaño micro métrico.

La dispersión restante se vertió en un vaso de precipitados y se dejó en reposo durante 4 días a la temperatura ambiente sin agitación alguna. No se produjo separación apreciable alguna de aceite de la fase acuosa, y la dispersión tenía una viscosidad Brookfield de 1930 mPa.s (cP) (husillo No. 3, 30 rpm).

Ejemplo 43

Este ejemplo describe la preparación de soluciones de taxol en dispersiones acuosas de composiciones almidón-aceite de soja.

Procedimiento A

Se preparó una solución de 25 mg de taxol en 0,3 ml de etanol caliente, y se añadieron 0,7 ml de alfa-tocoferol (vitamina E) con agitación en un homogeneizador. Se añadieron 4 milímetros de dispersión acuosa caliente (90ºC) al 5% del material compuesto almidón-aceite de soja. El material compuesto se preparó por: 1) cocción en chorro de una mezcla acuosa que contenía 100 partes de almidón de maíz y 5 partes de aceite de soja, en peso; y 2) secado en tambor de la dispersión sometida a cocción en chorro resultante. La mezcla final se agitó enérgicamente en un homogeneizador durante 5 min bajo cizallamiento alto y se transfirió luego a un vial de vidrio. Esta dispersión podía secarse para dar una película o diluirse con material compuesto almidón-aceite adicional.

Procedimiento B

Se preparó una solución de 500 mg de taxol en 5 ml de etanol caliente, y se añadieron 8,0 ml de alfa-tocoferol (vitamina E) con agitación en un homogeneizador. Se añadieron 80 mililitros de una dispersión acuosa caliente (80-90ºC) al 20% de material compuesto almidón-aceite de soja cocido dos veces, seguido por 7 ml de una dispersión acuosa al 10% de material compuesto almidón-aceite de soja cocido una sola vez. Los materiales compuestos almidón-aceite de soja se prepararon por: 1) cocción en chorro de una mezcla acuosa que contenía 100 partes de almidón de maíz y 20 partes de aceite de soja, en peso (con uno o dos pasos a través de un cocedor en chorro); y 2) secado en tambor de las dispersiones cocidas en chorro resultantes. La mezcla final se agitó enérgicamente en un homogeneizador durante 5 min bajo cizallamiento alto y se transfirió luego a un recipiente de vidrio para su almacenamiento. Las micrografías electrónicas de barrido de las películas secadas exhibían una estructura semejante a panales constituida por gotitas de aceite que contenían taxol rodeadas por paredes finas de almidón.

Ejemplo 44

Este ejemplo describe la preparación de adhesivos para madera contrachapada a partir de urea, formaldehído y materiales compuestos almidón- lípidos. Se preparó una solución de 74 g de urea en 100 ml de agua, y se añadieron 100 ml de solución de formaldehído al 37%. A esta solución turbia se añadieron 50 g de un material compuesto seco almidón de maíz-lípidos preparado por: 1) cocción en chorro de una mezcla acuosa que contenía 100 partes de almidón de maíz y 40 partes de aceite de linaza hervido o lanolina en peso; y 2) secado en tambor de la dispersión sometida a cocción en chorro resultante. La mixtura se agitó en un mezclador Waring hasta que se volvió uniforme y se dejó luego en reposo durante 1-2 horas. La dispersión resultante se aplicó como revestimiento en ambos lados de una hoja de madera de pino de 7,62/81,28 cm (3/32 pulgadas), utilizada típicamente para la preparación de madera contrachapada. Esta hoja recubierta se puso luego entre dos hojas de madera sin recubrimiento, y el tablero de material compuesto se prensó durante 10 min a aproximadamente 121ºC. La hoja de madera contrachapada resultante estaba satisfactoriamente unida y era resistente al agua cuando se mantuvo en remojo durante una noche a la temperatura ambiente.

(Tabla pasa a página siguiente)

1

2

3

4

5

Claims (28)

1. Un método de preparación de una composición caracterizada por una distribución uniforme y estable de lípido en una fase continua de almidón, comprendiendo el método los pasos siguientes:

a.

cocer en chorro con exceso de vapor una dispersión acuosa de almidón en condiciones que solubilizarán completamente el almidón para formar una solución acuosa de almidón;

b.

mantener el almidón completamente solubilizado en la solución acuosa de almidón en un estado no retrogradado mientras que se combina la solución acuosa de almidón con un lípido en condiciones de turbulencia suficiente para producir una emulsión que comprende gotitas de dicho lípido dispersadas uniformemente en toda la solución acuosa de almidón; y

c.

recuperar la emulsión en condiciones que comprenden los pasos de enfriar la emulsión en condiciones atmosféricas y secar la emulsión enfriada.

2. El método de la reivindicación 1, en el cual dicho lípido se combina con el almidón después de salir del cocedor para formar la emulsión.

3. El método de la reivindicación 1, en el cual el método de secado es secado en tambor.

4. El método de la reivindicación 1, en el cual la emulsión se agita en condiciones de cizallamiento bajo durante o después del enfriamiento.

5. El método de la reivindicación 1, en el cual el almidón completamente solubilizado se seca en un estado no retrogradado y se redispersa después de ello en agua antes de combinarlo con el lípido.

6. El método de la reivindicación 1, en el cual la combinación del paso (b) se lleva a cabo en presencia de producto añadido que se ha recuperado del paso (c).

7. El método de la reivindicación 6, en el cual dicho producto añadido se encuentra en la forma de una emulsión acuosa o seco.

8. El método de la reivindicación 1, en el cual dicho lípido se selecciona del grupo constituido por aceites vegetales, aceites esenciales, grasas animales y aceites minerales.

9. El método de la reivindicación 1, en el cual dicho almidón se selecciona del grupo constituido por almidón de maíz, almidón de trigo, almidón de arroz, almidón de patata, y almidón de tapioca.

10. Un producto que puede obtenerse por el método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando dicho producto exento de agentes emulsionantes y/o dispersantes externos adicionales.

11. Una composición que puede obtenerse por el método de una de las reivindicaciones 1 a 9, comprendiendo dicha composición gotitas de un lípido distribuidas estable y uniformemente en una fase continua de almidón en ausencia de un emulsionante externo, en la cual los gránulos de almidón en dicha fase de almidón están completamente rotos, dicho almidón está completamente solubilizado, y dichas gotitas de lípido tienen un diámetro máximo de | 0,1 mm | (100 micrómetros).

12. La composición de la reivindicación 11, en la cual dicho lípido está presente en una cantidad de 5-90% de la composición combinada almidón-aceite, basada en peso seco.

13. La composición de la reivindicación 11, en la cual dicha composición es una emulsión acuosa de un sólido secado.

14. La composición de la reivindicación 11, en la cual dicho lípido se selecciona del grupo constituido por aceites vegetales, aceites esenciales, grasas animales, y aceites minerales.

15. La composición de la reivindicación 11, en la cual dicho almidón se selecciona del grupo constituido por almidón de maíz, almidón de trigo, almidón de arroz, almidón de patata, y almidón de tapioca.

16. La composición de la reivindicación 11, en la cual el lípido está presente en una cantidad de 5-65% en peso seco referido al almidón, preferiblemente en una cantidad de 20-40 partes de lípido por 100 partes en peso de almidón, que es 17-29%.

17. Una formulación que comprende la composición de la reivindicación 11, en la cual la formulación se selecciona del grupo constituido por productos alimenticios, productos para cuidado de la salud, productos agrícolas y productos industriales.

18. La formulación de la reivindicación 17, en la cual la formulación es un producto alimenticio y la composición de la reivindicación 11 está presente como un recubrimiento en dicho producto.

19. La formulación de la reivindicación 18, en la cual el producto alimenticio se selecciona del grupo constituido por nueces, legumbres, cereales, preferiblemente palomitas de maíz, frutos y hortalizas.

20. La formulación de la reivindicación 17, en la cual la formulación es un producto alimenticio y en la cual un componente lípido que está presente normalmente en el producto alimenticio está reemplazado totalmente o en parte con la composición de la reivindicación 11.

21. La formulación de la reivindicación 17, en la cual la formulación es un producto alimenticio y en la cual el producto alimenticio se selecciona del grupo constituido por nata agria, yogur, helado, queso, pasta de queso para untar, mezcla para bizcocho, mezcla de masa para galletas, aliño de ensaladas, carne, margarina, manteca en polvo, salsa de carne instantánea, y dulces.

22. La formulación de la reivindicación 17, en la cual la formulación es un producto para cuidado de la salud y en la cual la composición de la reivindicación 11 es un excipiente o vehículo para ingredientes activos en el producto para cuidado de la salud, y el producto se selecciona del grupo constituido por loción para las manos, crema para las manos, loción corporal, crema corporal, aceite para el baño, champú, acondicionador del cabello, loción de bronceado, lápiz de labios, sombra de ojos, polvo para empolvado, polvo para productos alimenticios, aceite medicinal, vitamina, antibiótico, y agente antifúngico.

23. La formulación de la reivindicación 17, en la cual la formulación es un producto industrial y en la cual la composición de la reivindicación 11 es un espesante, y el producto se selecciona del grupo constituido por pintura, tinta, pulimento, quita pinturas, lubricante, tonalizador, y lodo de perforación.

24. Un método de preparación de una composición, caracterizado por una distribución uniforme y estable de lípido en una fase continua de almidón, comprendiendo el método los pasos siguientes:

a)

cocer conjuntamente en chorro con exceso de vapor una dispersión acuosa de almidón y un lípido en condiciones que solubilizarán completamente el almidón a fin de formar una solución acuosa de almidón en el estado no retrogradado y en condiciones de turbulencia suficiente para producir una emulsión que comprende gotitas de dicho lípido dispersadas uniformemente en la solución acuosa de almidón; y

b)

recuperar la emulsión resultante en condiciones que comprenden los pasos de enfriar la emulsión en condiciones atmosféricas y secar la emulsión enfriada.

25. El método de la reivindicación 24, en el cual el método de secado es secado en tambor.

26. El método de la reivindicación 24, en el cual la emulsión se agita en condiciones de cizallamiento bajo durante o después del enfriamiento.

27. El método de la reivindicación 24, en el cual dicho lípido se selecciona del grupo constituido por aceites vegetales, aceites esenciales, grasas animales, y aceites minerales.

28. El método de la reivindicación 24, en el cual dicho almidón se selecciona del grupo constituido por almidón de maíz, almidón de trigo, almidón de arroz, almidón de patata, y almidón de tapioca.