FI75176C - Foerfarande foer framstaellning av hett vatten dispergerbart majsstaerkelseprodukt med hoeg pastaviskositet. - Google Patents

Description

751 76

Menetelmä kuumaan veteen dispergoituvan maissitärkkelys-tuotteen valmistamiseksi, jolla on suuri tahnautumisvis-kositeetti 5 Keksinnön kohteena on menetelmä kuumaan veteen dispergoituvan maissitärkkelyksen valmistamiseksi.

Tärkkelyksiä esiintyy luonnossa erillisten rakeiden muodossa. Kun rakeisen tärkkelyksen suspensio kuumennetaan vedessä pisteeseen, joka on sen hyytelöi-10 tymislämpötilan yläpuolella, tapahtuu rakeissa hydrau-tuminen ja hyytelöityminen, jolloin muodostuu viskoosi dispersio tai tahna. Tämä ominaisuus on johtanut tärkkelyksen käyttöön paksunnusaineena, erityisesti elintarvike sovellu tukeissa .

15 On hyvin tunnettua, että jos tärkkelystä tai tärk kelystä sisältävää seosta yksinkertaisesti lisätään kiehuvaan veteen, muodostaa tärkkelys nopeasti paakkuja, joita ei voida hajottaa voimakkaallakaan eikä myöskään pitkäaikaisella sekoittamisella. Paakut muodostuvat, 20 kun tärkkelysrakeista muodostuvat "kimput" joutuvat kosketukseen kuuman veden kanssa. Tärkkelyskimppujen uloim-mat osat hyytelöityvät välittömästi ja tämä hyytelöity-neestä tärkkelyksestä koostuva "päällyste" muodostaa sul-kuaineen veden tunkeutumiselle "kimppuihin".

25 Eräs tapa tämän paakkuuntumisongelman voittami seksi on dispergoida tärkkelys täydellisesti kylmään veteen, ennenkuin seosta kuumennetaan ja hyytelöidään.

Tämä menetelmä on aikaanvievä ja monia sovellutuksia varten on tarpeen, tai edullista, lisätä paksunnusaine 30 kuumaan nesteeseen.

Tärkkelykset voidaan tehdä paljon helpommin dis-pergoituviksi kuumaan veteen kompleksoimalla ne pinta-aktiivisen aineen kanssa. Tämä menetelmä käsittää luonnon tärkkelyksen, veden ja pinta-aktiivisen aineen se-35 koittamisen sopivassa lämpötilassa riittävän ajan antamaan tärkkelykselle halutut ominaisuudet aiheuttamatta 75176 tärkkelysrakeiden olennaista hyytelöitymistä. Samalla kun tämä menetelmä on osoittautunut tyydyttäväksi juurikkaiden ja mukuloiden, kuten tapioka- ja perunatärkkelyksen modifiointiin, se on vähemmän tyydyttävä maissitärkkelyk-5 seen sovellettuna. Jos tällaista maissitärkkelyksen ja pinta-aktiivisen aineen kompleksia sekoitetaan kiehuvassa vedessä, pasta pyrkii olemaan paakkuinen, vaikkakin sen kehittää melko suuren viskositeetin.

Tärkkelyksiä on käsitelty myös UHF- (ultrasuurella 10 taajuudella) säteilyllä, joka myös tunnetaan mikroaaltosä-teilytyksena, niiden ominaisuuksien muuttamiseksi. Tällä menetelmällä saadaan tärkkelyksiä, jotka dispergoituvat jonkin verran paremmin kuumaan veteen kuin luonnon tärkkelykset. Kuitenkaan nämä tärkkelykset joko eivät ole 15 kuumaan veteen täysin dispergoituvia, tai niiden dispersioilla ei ole sellaista viskositeettia, joka paksunnus-aineelta vaaditaan.

Nyt on keksitty menetelmä, jolla saadaan modifio-tu maissitärkkelys, joka on pääasiallisesti täydellises-20 ti kuumaan veteen dispergoituva. Lisäksi tuotteen dispersiolla kuumassa vedessä on suuri viskositeetti, joka tekee sen sopivaksi käytettäväksi paksunnusaineena ravinto- ja muissa sovellutuksissa.

Keksinnön kohteena on täten menetelmä tärkkelys-25 tuotteen valmistamiseksi, jossa menetelmässä sekoitetaan rakeinen tärkkelys, pinta-aktiivinen komponentti, jossa on ainakin yksi pinta-aktiivinen aine, joka sisältää rasvahappo-osan, ja vesi tasaiseksi seokseksi ja sen jälkeen kuumennetaan seosta 50-85°C:n lämpötilassa vähin-30 tään yksi tunti suljetussa säiliössä; ja sitten seos saatetaan mikroaaltokäsittelyyn avoimessa säiliössä, kunnes seoksen vesipitoisuus on alle 15 paino-%. Menetelmälle on tunnusomaista, että rakeinen tärkkelys on maissitärkkelystä ja veden määrä on 43-50 paino-% alku-35 peräisen seoksen kokonaispainosta laskettuna, jolloin saadaan tärkkelystuote, joka dispergoituu käytännöllisesti 3 751 76 katsoen täydellisesti kuumaan veteen ja pystyy muodostamaan 5 %:isen dispersion kiehuvaan veteen lisättynä, jolloin dispersion viskositeetti on ainakin noin 2000 cP mitattuna 70°C:ssa. Osa vedestä voi olla läsnä tärkkelyksen 5 luonnollisena kosteusosana.

Rakeisia tärkkelyksiä ja erityisesti maissitärk-kelyksiä on perinnäisesti käytetty paksuntimena lihakas-tikkeita ja muita kastikkeita varten. Kuten edellä huomautettiin, täytyy tällaiset tärkkelykset täydellisesti 10 dispergoida kylmään veteen ennen kuumentamista niiden hyytelöitymispisteen yläpuolelle. Kuumaan tai kiehuvaan veteen dispergoituva tärkkelystuote, joka antaisi homogeenisen ja pysyvän massan ilman mitään paakkuja tai agglomeroituneita massoja, olisi toivottava. Täl-15 lainen tärkkelystuote olisi erityisen toivottava käytettäväksi ruokatarvikkeissa, joita kotona käytetään. Käyttäjän ei tarvitsisi seurata nykyisiin kastikkeita ja lihakastikkeita sisältäviin elintarviketuotteisiin, liitettyjä ohjeita.

20 Nyt on havaittu yllättäen, että maissitärkkelyk- sen ja pinta-aktiivisen aineen seoksen käsittely mikroaalloilla antaa tärkkelystuotteen, joka dispergoituu täysin kuumaan tai kiehuvaan vesipitoiseen nesteen ja joka antaa dispersion, jolla on suuri viskositeetti. Lisäksi 25 on havaittu, että maissitärkkelys kompleksoituu pinta- aktiivisen aineen kanssa paljon matalammissa lämpötiloissa kuin aikaisemmin muodostaen kuumaan veteen dispergoi-tuvan raemaisen tärkkelystuotteen. Sen tähden tärkkelystä voidaan käsitellä menetelmällä, joka kehittää vä-30 hemmän painetta ja on paljon käyttökelpoisempi jatkuvaan kuin panoksittaiseen toimintaan. Koska mikroaaltokäsit-telyä voidaan käyttää tärkkelyksen kuivauksessa, voitaisiin mikroaaltosäteilyä, joka vaaditaan tämän keksinnön toteuttamiseen, käyttää yksinään tai yhdessä perin-35 näisten kuivausmenetelmien kanssa saattamaan käsitelty tärkkelys lopulliseen kosteuspitoisuuteensa.

4 751 76 Tämän keksinnön mukaisesti sekoitetaan ensimmäisessä vaiheessa rakeista maissitärkkelystä, pinta-aktiivista aineosaa ja vettä. Seos sisältää noin 43 -noin 50 paino-% vettä. Tämä käsittää myös veden, joka 5 on läsnä tärkkelyksen luonnollisena aineosana. Pinta-aktiivinen aineosa käsittää noin 0,2-3 paino-% seoksesta .

Pinta-aktiivinen aineosa sisältää ainakin yhden pinta-aktiivisen aineen, joka sisältää rasva-aineosan. 10 Esimerkkejä sopivista pinta-aktiivisista aineista ovat glyserolimonostearaatti, sorbitolimonostearaatti, pro-pyleenioksidimonostearaatti, heksametyleeniglykolidi-stearaatti ja natriumstearaatti. Jos tärkkelystä käytetään elintarvikesovellutuksiin, on tällaisissa ta-15 pauksissa käytettävä elintarvikekelpoisia lisäaineita.

Tärkkelyksen, pinta-aktiivisen aineen ja veden tasaista seosta kuumennetaan sitten suljetussa säiliössä lämpötilassa noin 50-85°C tarkoituksena edistää pinta-aktiivisen aineen ja tärkkelyksen kompleksoitumis-20 ta. Seosta kuumennetaan ainakin yksi tunti ja voidaan pitää kuumana aina 10 tuntiin asti. Edullisessa menetelmässä seosta kuumennetaan noin 5 tuntia 65°C:ssa.

Sen jälkeen kun tärkkelyksen, pinta-aktiivisen aineen ja veden seosta on kuumennettu suljetussa säi-25 liössä, se saatetaan mikroaaltokäsittelyyn avoimessa säiliössä. Edullisesti seos on sitä ennen jauhettu myllyssä paakkujen rikkomiseksi ennen sen saattamista mikroaaltokäsittelyyn .

Mikroaaltokäsittely, kuten sitä tässä käytetään, 30 käsittää sähkömagneettisen säteilyn käytön alueella noin 300 megahertsiä (300 MHz) - noin 300 000 megahertsiä (300 000 MHz). Tällä alueella ainoastaan tietyt spesifiset taajuudet ovat sallittuja teolliseen käyttöön. Useimmissa maissa nämä käsittävät taajuudet 35 915 ja 2450 MHz.

li 75176

Aika, joka vaaditaan tärkkelyksen mikroaalto-käsittelylle tuotteen haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi, vaihtelee. Käsittelyn kestoaika riippuu sellaisista tekijöistä kuin mikroaaltolaitteen tehosta.

5 käsiteltävän tärkkelyksen painosta ja koostumuksesta sekä käsittelylämpötilasta. Tavallisesti altistus-aika UHFzlle on 2 minuutista 15 minuuttiin, edullisesti 4 minuutista 6 minuuttiin. UHF-käsittelyn todellinen käsittelyaika riippuu sekä käsiteltävän tärkkelyk-10 sen kosteuspitoisuudesta ja siitä, onko mikroaaltokäsit-tely myös tarkoitettu tärkkelyksen kuivumisen aikaansaamiseksi.

Käytetyn laitteiston luonne ei ole ratkaiseva, ja tässä käytettiin kaupallisesti saatavaa mikroaalto-15 uunia kaikissa esimerkeissä. Tämä laite toimii jaksottaisesti ja sentähden ei tärkkelystä tarvitse altistaa säteilylle keskeytymättömän ajanjakson ajaksi. On osoitettu, että kaupallinen menetelmä voi sisältää tunnelin, jossa on kanava, joka muodostaa aaltosäteilyn 20 UHF-säteilytykselle, jonka dimensiot määräävät sätei-lytaajuuden. Tällainen laitteisto on saatavissa kaupallisesti Industrie Microondes Internationale'sta kauppamerkillä GIGATRON.

Koska mikroaaltokäsittelyä voidaan käyttää kä-25 sitellyn tärkkelyksen kuivaamiseen, voidaan tärkkelys-aines kuljettaa kuljetinhihnalla mikroaaltotunnelin läpi ja sitten suoraan pussitettavaksi.

Seuraavat esimerkit annetaan tämän keksinnön valaisemiseksi paremmin.

30 Esimerkki 1 555 grammaa luonnon maissitärkkelystä, joka koostuu 500 g:sta kuiva-ainesta (90,1 % kuiva-ainetta), lisättiin Hobard-sekoittimeen ja siihen ruiskutettiin suspensiota, jossa oli 5 g glyserolimonostearaattia 35 359 g:ssa vettä. Syntynyt seos pantiin suljettuihin 0,95 dm^:n pulloihin ja kuumennettiin 65°C:ssa 7,5 tuntia.

75176 Tämän käsittelyn jälkeen 100 g:n erä tärkkelystä pantiin lasimaljalle ja kuivattiin mikroaaltouunissa 4 minuutin ajan. Tässä kokeessa käytetty mikroaaltouuni oli Sharp Carousel, Model nro R7710, joka toimii 650 wa-5 tiliä ja 2450 MHz:n taajuudella. Levy arvioitiin sen jälkeen silmämääräisesti, paakut hajotettiin pieniksi ja mikroaalto-käsittelyä jatkettiin vielä ylimääräiset kaksi minuuttia, minkä jälkeen saatiin noin 60 g:n kokonaispaino. Kuiva tuote jauhettiin ja seulotettiin, 10 jolloin saatiin noin 50 g tärkkelystuotetta seulaluvun 20 mesh ja 60 mesh väliltä (0,841-0,250 mm).

Tällä tavalla saatu tärkkelysaines testattiin kuumaan veteen dispergoituvuuden suhteen ja se oli täysin dispergoituva ilman mitään paakunmuodostusta. Vis-15 kositeetti, mitattuna 70°C:ssa, oli noin 3500 cP. Kuumaan veteen dispergoituvuuden mittaamiseksi saatettiin 100 ml vettä kiehuvaksi 200 ml:n lasiastiassa. Sitten lisättiin 5,0 g tärkkelystä käsin sekoittaen. Kuumentamista vähäisesti sekoittaen jatkettiin 2 minuuttia. Mah-20 dollinen paakunmuodostus määritettiin visuaalisesti. Kuuman dispersion viskositeetti määritettiin sen jälkeen, kun sen vesimäärä oli säädetty 100 g:ksi ja sen jälkeen annettu jäähtyä 70°C:seen. Viskositeetti mitattiin käyttäen Brookfield RVT-viskometriä käyttäen pyö-25 rijää nro 3 kierrosluvulla 10/min.

Esimerkki 2

Seurattiin esimerkin 1 yleistä menettelyä käyttäen tärkkelyksen ja glyserolimonostearaatin seoksia, jotka sisälsivät vaihtelevia prosenttimääriä vettä.

30 Seoksia kuumennettiin 65°C:ssa 5 tuntia ennen niiden kuivaamista mikroaaltouunissa. Taulukossa I annettujen testien tuloksista käy ilmi, että keksinnön mukainen menetelmän antaa kummassa vedessä dispergoituvan tuotteen, kun lähtöseos sisältää 43-50 % vettä. Lisäksi 35 kuumavesi-dispersiolla on suuri viskositeetti.

Il 7

Taulukko 1 7 5 1 7 6 % vettä tärkkelys- vesi-seoksessa a) Kuumavesidispersio Viskositeetti (cps 70°C) 30^ hyvin paakkuinen 2900 5 40 paakkuinen 3700 43 yksi pieni paakku 5200 45 ei paakkuja 5300 50 ei paakkuja 4000 a) Kaikki seokset sisälsivät 1 % glyseroliraonostearaatteja b) Vertailutesti

Esimerkki 3

Seurattiin esimerkin 1 yleistä menetelmää, jossa glyseroli-monostearaatin suspensio vedessä sekoitettiin maissitärkkelyksen kanssa seoksien muodostamiseksi, jot-15 ka sisälsivät 55 osaa tärkkelystä, 45 osaa vettä ja 1 osan glyseroli-monostearaattia. Näitä seoksia kuumennettiin 65°C:ssa suljetuissa säiliöissä eri pituisia aikoja, ennenkuin ne kuivattiin mikroaaltouunissa, jauhettiin, seulottiin ja testattiin samalla tavalla kuin esimerkin 20 1 näytteet.

Taulukossa II annetut tulokset osoittavat, että tuotteen saamiseksi, joka antaa kuumavesi-dispersion, jolla on suuri viskositeetti, on tarpeen lämmittää tärkkelyksen, veden ja pinta-aktiivisen aineen seosta ennen sen kuivaamista mikroaaltouunissa.

Taulukko II

Seosta kuumennettu Kuumavesidispersio Viskositeetti ^ (tunteja) 65°C:ssa_(cps 70°C:ssa) 0h) ei paakkuja 250 1 5 paakkua 2100 4 ei paakkuja 3400 6 2 paakkua 4000 7,5 ei paakkuja 3400 35 a) Kaikki seokset sisälsivät 45 osaa vettä, 55 osaa mais-sitärkkelystä ja yhden osan glyseroli-monostearaattia b) Vertailutesti, joka ei ollut tämän keksinnön esimerkki 75176 8

Esimerkki 4

Seurattiin esimerkin 1 yleistä menetelmää, jossa glyseroli-monostearaatin ja veden suspensiota sekoitettiin maissitärkkelyksen kanssa seoksen muodostamiseksi, 5 joka sisälsi 55 osaa tärkkelystä, 45 osaa vettä ja yhden osan glyseroli-monostearaattia. Seosta kuumennettiin sitten 5 tuntia suljetussa säiliössä 65°C:ssa ennenkuin se jaettiin kolmeen osaan. Yhtä osaa kuumennettiin mikroaaltouunissa täydellä teholla 6 minuuttia; toista 10 osaa ilmakuivattiin ylin yön huoneen lämpötilassa ja kolmatta osaa kuivattiin uunissa yhden tunnin ajan 140°C:ssa.

Jokaisen 5 g:n tärkkelysnäytteen päälle kaadettiin kiehuvaa vettä (100 ml). Sekoitettaessa kaikki kol-15 me tärkkelystä dispergoituivat paakkuja muodostamatta, mutta dispersioiden viskositeetit olivat ainoastaan 50-100 cps 70°C:ssa.

Kun tärkkelykset lisättiin kiehuvaan veteen tavallisessa dispergoimistestissä, antoi ainoastaan mikroaal-20 loilla käsitelty tärkkelys tasaisen dispersion. Tämä viskositeetti oli 3600 cP 70°C:ssa. Tärkkelykset, jotka oli kuivattu ilman mikroaaltokäsittelyä vertailutes-titarkoituksiin, antoivat hyvin paakkuisia dispersioita, joiden viskositeetit olivat noin 2200-2600 cP 70°C:ssa.

25 Vertailutestejä

Seurattiin esimerkin 1 menettelyä, paitsi että tärkkelys-vesi-seosta ei kuumennettu 65°C:ssa ennen kuivaamista mikroaaltouunissa eikä pinta-aktiivista ainetta lisätty. Taulukossa III annetut tulokset osoittivat, et-30 tä pelkkä mikroaaltokäsittely voi antaa kuumaan veteen dispergoituvan tuotteen, jos läsnä on riittävästi vettä. Tällä kuumavesidispersiolla ei kuitenkaan ole suurta viskositeettiä.

n 75176 9

Taulukko III

% vettä tärkkelys- Kuumavesidispersio Viskositeetti vesiseoksessa a)_(cps 70°C:ssa) 30 hyvin paakkuinen (ei mitattu) 5 40 1 paakku 550 44 ei paakkuja 250 45 ei paakkuja 200 a) Seos ei sisältänyt pinta-aktiivista ainetta eikä sitä kuumennettu ennen mikroaaltokuumennusta 10

Suoritettiin vertailevia lisätestejä esimerkin 1 yleistä menetelmää seuraten, paitsi että ei lisätty pinta-aktiivista ainetta. Seoksia kuumennettiin 5 tuntia 65°C:ssa suljetussa säiliössä ennen niiden kuivaamista 15 mikroaaltouunissa. Taulukossa IV annetut tulokset osoittavat, että tärkkelys-vesi-seoksen kuumentaminen suljetussa säiliössä, jota seurasi mikroaaltokuivaaminen, antaa tuotteen, jonka kuumavesi-dispersiolla on ainoastaan alhainen viskositeetti, kun mitään pinta-aktiivis-20 ta ainetta ei ole läsnä.

Taulukko IV

% vettä tärkkelys- Kuumavesidispersio Viskositeetti vesiseoksessa a)_(cps 70°C;ssa) 25 30 hyvin paakkuinen 300 40 paakkuinen 250 43 ei paakkuja 350 45 ei paakkuja 150 50 ei paakkuja 100 30 a) Seosta, joka ei sisältänyt pinta-aktiivista ainetta, kuumennettiin suljetussa säiliössä 65°C:ssa 5 tuntia, ennen mikroaalto-kuivausta.

Kaikki tämän keksinnön piirteet, edut ja spesifi-35 set ominaisuudet käyvät helposti ilmi alan asiantuntijoil- 10 751 76 le edellä esitetystä keksinnön kuvauksesta. Nämä spesifiset suoritusmuodot kuuluvat keksinnön puitteisiin, jollei muuta ole erikseen esitetty. Lisäksi, samalla kun tämän keksinnön suoritusmuotoja on yksityiskohtai-5 sesti kuvattu, näitä suoritusmuotoja voidaan modifioida poikkeamatta tämän keksinnön suojapiiristä patenttivaatimusten puitteissa.

li

Claims (4)

1. Menetelmä tärkkelystuotteen valmistamiseksi, jossa menetelmässä sekoitetaan rakeinen tärkkelys, pinta- 5 aktiivinen komponentti, jossa on ainakin yksi pinta-aktii-vinen aine, joka sisältää rasvahappo-osan, ja vesi tasaiseksi seokseksi ja sen jälkeen kuumennetaan seosta 50-85°C:n lämpötilassa vähintään yksi tunti suljetussa säiliössä; ja sitten seos saatetaan mikroaaltokäsittelyyn avoimessa 10 säiliössä, kunnes seoksen vesipitoisuus on alle 15 paino-%, tunnettu siitä, että rakeinen tärkkelys on maissi-tärkkelystä ja veden määrä on 43-50 paino-% alkuperäisen seoksen kokonaispainosta laskettuna, jolloin saadaan tärk-kelystuote, joka dispergoituu käytännöllisesti katsoen 15 täydellisesti kuumaan veteen ja pystyy muodostamaan 5 % risen dispersion kiehuvaan veteen lisättynä, jolloin dispersion viskositeetti on ainakin noin 2000 cP mitattuna 70°C:ssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähtöseos sisältää noin 0,2- 20. paino-% pinta-aktiivista ainetta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikroaaltokuivausaika on noin 6 minuuttia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että pinta-aktiivinen aine valitaan ryhmästä glyserolimonostearaatti, sorbitolimonostea-raatti, propyleenioksidimonostearaatti, heksametyleeni-glykolidistearaatti ja natriumstearaatti.