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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf neue Dextrine, die in hohem Maß wasserlöslich sind und in einer Lösung mit
Raumtemperatur, die einen geringen Gehalt an freiem Wasser hat,
in hohem Maß hydratisierbar
sind, im Vergleich zu Gelbdextrin viskos sind und lösungsstabil
sind; das Verfahren zur Herstellung derselben und ihre Verwendung
in einer Vielzahl industrieller Anwendungen.
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Stärkedextrinierung ist seit den
frühen
1800ern bekannt und kann durch Enzymwirkung, durch mikrobiellen
Abbau, durch Säurehydrolyse
oder durch Erwärmen
von Stärke
mit oder ohne Vorliegen von Säure
oder pH-kontrollierenden
Substanzen (nachfolgend "Azidifizierung") durchgeführt werden.
Die durch Wärme
gebildeten Dextrine sind als Polydextrine bekannt und sind Gemische
aus verschiedenen Hydrolyse- und Rekombinationsprodukten. Polydextrine
werden allgemein in drei Gruppen eingeteilt: weiße Dextrine, die aus Stärke in Gegenwart
eines Säurekatalysators
in relativ kurzem Zeitraum (3 bis 8 Stunden) bei relativ niedriger
Temperatur (79 bis 120°C)
hergestellt werden; Gelb- oder Kanarien-Dextrine, die aus Stärke in Gegenwart eines Säurekatalysators
in einem moderateren Zeitraum (6 bis 18 Stunden) bei einer relativ
hohen Temperatur (150 bis 220°C)
hergestellt werden, und Britischgummis, die aus Stärke ohne
einen Katalysator in langen Zeiträumen (10 bis 20 Stunden) bei
einer relativ hohen Temperatur (130 bis 220°C) hergestellt werden.
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Weiße Dextrine und Britischgummis
sind herkömmlicherweise
bis zu 95% in Wasser löslich,
wohingegen Gelbdextrine herkömmlicherweise
zu 95 bis 100% in Wasser löslich
sind. Britischgummis bilden herkömmlicherweise
viskose Lösungen,
wie schon der Name sagt, während
weiße
Dextrine und Gelbdextrine dazu neigen, vergleichsweise weniger viskose
Lösungen
zu bilden.
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Die Herstellung von Pyrodextrinen
im trockenen Zustand wird durchgeführt, um Produkte, die zu einem
gewissen Grad hydrolysiert oder umgewandelt sind und teilweise oder
vollständig
in Wasser löslich
sind, für
eine Vielzahl industrieller Anwendungen zu erhalten. Sie werden
typischerweise durch Azidifizierung der Stärke, Dextrinierung und Kühlung produziert.
In den frühen
Stufen einer Dextrinierung ist eine Hydrolyse infolge des Vorliegens
hoher Feuchtigkeit die Hauptreaktion. Während der Hydrolysereaktion
wird das Molekulargewicht der Stärke
reduziert und Wasser verbraucht. Obgleich eine gewisse Rekombination
während
dieser Phase möglich
ist, ist eine Rekombination geringer, bis die Temperatur ansteigt
und der Wasser-(Feuchtigkeits-)Gehalt abnimmt. Der Hydrolyseprozess
kann mit einem Katalysator, typischerweise Säure, beschleunigt werden.
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Wenn die Feuchtigkeit aus dem Verfahren
getrieben wird und die Temperatur weiter ansteigt, neigt die Hydrolysegeschwindigkeit
dazu, abzunehmen, speziell während
der letzten Stufen der Dextrinierung. Die Verfahrensbedingungen
in der letzten Stufe, nämlich
hohe Temperatur und geringe Feuchtigkeit, begünstigen eine Rekombination
von Stärkemolekülen, was
wieder Wasser freisetzt. Wenn eine Rekombination erfolgt, nehmen das
Molekulargewicht und die Verzweigung der Stärke im Vergleich zum Hydrolyseprodukt
zu. Außerdem
wird Wasser freigesetzt, das für
eine weitere Hydrolyse sorgt. Mit der Zeit wird ein Gleichgewichtszustand
zwischen den zwei Reaktionen Hydrolyse und Rekombination erreicht.
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Im traditionellen Dextrinierungsverfahren
wird Feuchtigkeit im Stärkebett
eingefangen, insbesondere ist dies im Einphasensystem der Fall,
und die Rekombination steht im Wettbewerb mit einer Hydrolyse. In
einem System, in dem die gesamte freie Feuchtigkeit im System im
wesentlichen entfernt ist, steht infolge der Abtrennung und Entfernung
von Feuchtigkeit aus der Stärke
eine Rekombination weniger mit einer Hydrolyse im Wettbewerb. Diese
Abtrennung und Entfernung von Wasser führt zu Zusammensetzungen mit
höherer
Viskosität,
wobei diese aber noch alle Vorteile aus dem Ausgesetztsein hoher
Wärme besitzen,
insbesondere hohe Löslichkeit
und erhöhte
Lösungsstabilität. Eine
Verarbeitung von Dextrinen zu einem wasserfreien Zustand ist auf
dem Fachgebiet bekannt, wobei Zusammensetzungen mit einem hohen
Grad der Löslichkeit
in Wasser mit Umgebungstemperaturen produziert werden: Allerdings
neigen diese dazu, sehr niedrige Viskositäten zu haben und/oder in Systemen,
die wenig freies Wasser haben, z. B. in Zuckerlösung mit hohem Feststoffgehalt,
speziell ohne Wärmezufuhr,
nicht vollständig
hydratisierbar zu sein. Es besteht ein Bedarf an vollständig hydratisierbaren
Dextrinzusammensetzungen mit relativ hoher Viskosität, die ausgezeichnete
Lösungsstabilitätscharakteristika
haben.
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Pyrodextrine können unter Verwendung einer
Vielzahl von Geräten,
einschließlich
Bandmischer, Öfen und
Wirbelbettreaktoren, hergestellt werden. In jüngerer Zeit wird Wirbelbettreaktoren
der Vorzug gegeben, da infolge der hohen Wärmeübertragung Charakteristika
und der homogenen Mischcharakteristika eines solchen Geräts eine
bessere Kontrolle und eine reduzierte Zeit möglich gemacht werden.
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Eine Dextrinierung in Wirbelbettreaktoren
war auf dem Fachgebiet bekannt und produziert dieselben Polydextrine,
die herkömmlicherweise
auf dem Fachgebiet bekannt sind, oder geringfügige Variationen davon. Siehe
z. B. die US-Patente Nr. 2,845,368; 3,967,975; 4,021,927; 4,237,619
und 4,266,348. Ferner wurden eine Vielzahl von Verfahrensparameter
untersucht. Viele Literaturstellen betonen allerdings die Bedeutung
einer Verwendung feuchter Luft, z. B. das US-Patent Nr. 3,967,975; das kanadische
Patent Nr. 1,150,934 und die deutschen Patentanmeldungen DD 157
347 und DD 208 991.
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Dextrine werden in einer Vielzahl
industrieller Anwendungen eingesetzt und ihre gewünschten
Charakteristika ändern
sich dementsprechend. Beispielsweise werden Gelbdextrine typischerweise
mit hohen Feststoffgehalten zwischen 1 : 1,25 bis 1 : 0,75 als Stärke : Wasser-Verhältnisse
oder mit Feststoffgehalten von 44,4% bis 57,1% verwendet, um Dispersionen
niedriger Viskosität
zu ergeben, die sie in vielen Anwendungsbereichen nützlich machen.
Während
diese Qualitäten
auf vielen Anwendungsgebieten erwünscht sind, gibt es einige
Anwendungen, die vergleichsweise niedrigere Feststoffbeziehungen
erfordern. Beispielsweise kann eine Verwendungskonzentration zwischen
1 : 4,5 und 1 : 1 als Stärke/Wasser-Verhältnis oder
ein Feststoffgehalt von 18,1% bis 50% erwünscht sein. Solche Zusammensetzungen,
die unter Verwendung von Dextrinierungsverfahren hergestellt werden,
sind auf dem Fachgebiet bekannt und können zu höherer Viskosität führen. Allerdings
erfolgt dies auf Kosten der Löslichkeit
und Lösungsstabilität. Wenn
derzeit ein Gelbdextrin hoher Viskosität produziert ist, würde dies
einige der Charakteristika eines Britischgummi-Dextrins haben: das heißt, das
Dextrin wäre
zu weniger als 100% in Wasser löslich
und nicht hydratisierbar.
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Keines der derzeit auf dem Fachgebiet
bekannten Polydextrine wird durch die spezifische Kombination der
Eigenschaften einer relativ hohen Viskosität, wie z. B. eines Britischgummis,
100% Löslichkeit
in Wasser mit Umgebungstemperatur und lösungsstabil wie ein Gelbdextrin
und hohe Hydratisierbarkeit bei Umgebungstemperaturen charakterisiert.
Typischerweise hydratisieren Polydextrine hoher Viskosität niemals
vollständig
oder gehen in Lösungen,
die begrenztes freies Wasser enthalten, z. B. eine 60%ige Saccharoselösung, ohne
Erwärmen.
Solche Eigenschaften wären
in vielen Anwendungen, insbesondere bei der Herstellung von Konfekten
bzw. Konditoreiwaren, wünschenswert.
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Überraschenderweise
wurde nun festgestellt, dass Polydextrine produziert werden können, die
in hohem Maße
wasserlöslich
sind und in einer Lösung,
die einen geringen Gehalt an freiem Wasser hat, bei Umgebungstemperatur
hydratisierbar sind, im Vergleich zu Gelbdextrin viskos sind und
lösungsstabil
sind. Diese Pyrodextrine können
durch Trocknen der Stärke,
so dass sie im wesentlichen wasserfrei ist, und wirksame Entfernung
des gesamten freien Wassers im System produziert werden.
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Die vorliegende Erfindung richtet
sich auf die Bereitstellung neuer Pyrodextrine (im folgenden "Dextrine"), die im wesentlichen
zu 100% in Wasser löslich
sind und in einer Lösung,
die einen geringen Gehalt an freiem Wasser hat, bei Raumtemperatur
im wesentlichen hydratisierbar sind, im Vergleich zu Gelbdextrinen relativ
hohe Viskositäten
haben und lösungsstabil
sind. Diese Dextrine werden hergestellt, indem die Stärke vorzugsweise
azidifiziert wird und unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen
für eine
Zeit und bei einer Temperatur, die ausreichen, um zum gewünschten
Endprodukt zu führen,
dextriniert wird. Der Ausdruck "im wesentlichen
wasserfreie Bedingungen",
wie er hier verwendet wird, soll bedeuten, dass die Stärke vor
oder nach Erreichen des Maximums der Dextrinierungstemperatur im
wesentlichen wasserfrei ist und dass das gesamte freie Wasser nach
Erreichen des Maximums der Dextrinierungstemperatur wirksam aus
dem System entfernt ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht in der Bereitstellung eines Dextrins, das im wesentlichen
zu 100% in Wasser löslich
ist und in einer Lösung
mit Raumtemperatur, die einen begrenzten Gehalt an freiem Wasser
hat, größtenteils
hydratisierbar ist, im Vergleich zu Gelbdextrin eine hohe Viskosität hat und
lösungsstabil
ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Dextrins, das in Wasser
mit Raumtemperatur im wesentlichen zu 100% löslich ist und in einer Lösung mit
Raumtemperatur, die von 60% auf 10% Saccharose verdünnt worden
ist, größtenteils
hydratisierbar ist, eine Boratviskosität von mindestens 800 cPs hat
und eine Viskosität
hat, die sich in 72 h in einer 60%igen Saccharoselösung nicht
um mehr als 400% ändert.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Dextrins, das in Wasser
mit Raumtemperatur im wesentlichen zu 100% löslich ist und in einer Lösung, die
von 60% auf 10% Saccharose verdünnt
worden ist, größtenteils
hydratisierbar ist, eine Boratviskosität von mindestens 50.000 cPs
hat und eine Viskosität
hat, die sich in 72 h in einer 60%igen Saccharoselösung nicht
um mehr als 100% ändert.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung
solcher Dextrine durch Herstellung unter im wesentlichen wasserfreien
Bedingungen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Klebstoffs, eines pharmazeutischen
Produktes, eines Nahrungsmittels, eines Papiers, einer Glasfaser,
eines Bindemittels, eines Insektizids, eines Farbstoffs, eines Anstrichmittels,
eines Verdickungsmittels, eines Leims, eines landwirtschaftlichen
Mittels, eines Beschichtungsmittels, eines Wasserbehandlungsmittels,
eines Kosmetikums oder einer Textilie, der/die/das mindestens ein
solches Dextrin enthält.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Nahrungsmittels, das
mindestens ein solches Dextrin enthält.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung eines solchen Dextrins,
das für
Beschichtungs- und Filmanwendungen, für Einkapselungs-, Emulgierungs-
oder in Konditoreiprodukte eingesetzt werden kann.
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Diese und andere Aufgaben der vorliegenden
Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung
und den anschließenden
Beispielen klar.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Bereitstellung neuer Pyrodextrine (im folgenden "Dextrine"), die im wesentlichen
zu 100% in Wasser löslich
sind und in einer Lösung
mit Raumtemperatur, die einen geringen Gehalt an freiem Wasser hat,
größtenteils
hydratisierbar sind, im Vergleich zu Gelbdextrinen hohe Viskositäten haben
und lösungsstabil
sind. Diese Dextrine werden durch fakultatives Azidifizieren der
Stärke und
Dextrinieren unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen für eine Zeit
und bei einer Temperatur, die ausreichen, um zu dem gewünschten
Endprodukt zu führen,
hergestellt.
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Zur Verwendung hierin sind alle Stärken und
Mehle (im folgenden "Stärke") geeignet und können aus einer
beliebigen nativen Quelle stammen. Eine native Stärke oder
ein natives Mehl, wie es hier verwendet wird, ist eine/eines, wie
sie/es in der Natur gefunden wird. Geeignet sind auch Stärken und
Mehle, die von einer Pflanze stammen, die durch Standardzüchtungstechniken
einschließlich
Kreuzung, Translokation, Inversion, Transformation oder ein beliebiges
anderes Verfahren der Gen- oder Chromosomenmanipulation unter Einschluss
von Variationen davon erhalten wurde. Außerdem sind hier auch Stärke oder
Mehle geeignet, die von einer Pflanze stammen, die aus künstlichen
Mutationen und Variationen der obigen generischen Zusammensetzung,
die nach bekannten Verfahren der Mutationszüchtung produziert wurden, gewachsen
ist.
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Typische Quellen für die Stärken und
Mehle sind Getreide, Knollen, Wurzeln, Gemüse und Früchte. Die native Quelle kann
Mais, Erbsen, Kartoffeln, Süßkartoffeln,
Bananen, Gerste, Weizen, Reis, Sago, Amaranth, Tapioka, Pfeilwurzelmehl,
Canna, Sorghum und Wachs-Varietäten
oder Varietäten
der genannten mit hohem Amylosegehalt sein. Der Ausdruck "Wachs-", wie er hier verwendet
wird, soll eine Stärke
oder ein Mehl umfassen, die/das mindestens 95 Gew.-% Amylopektin
enthält;
und der Ausdruck "hoher
Amylosegehalt" soll
Stärke
oder Mehl umfassen, die/das mindestens 40 Gew.-% Amylose enthält.
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Die Basisstärke kann außerdem unter Herstellung von
Umwandlungsprodukten umgewandelt sein, wobei diese Produkte Fluiditätsstärken oder
dünnsiedende
Stärken
einschließen,
welche durch Oxidation, Enzymumwandlung, Säurehydrolyse, Wärme- und/oder
Säuredextrinierung
hergestellt werden. Thermische und/oder Scher-Produkte sind hier
ebenfalls nützlich.
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Die Stärke kann auch chemisch, thermisch
oder physikalisch modifiziert sein. Verfahren zur Modifizierung
von Stärken
sind im Kapitel "Starch
and Ist Modification" von
M. W. Rutenberg, S. 22–26
bis 22–47,
Handbook of Water Soluble Gums and Resins, R. L. Davidson, Herausgeber
(McGrawhill, Inc., New York, NY 1980) beschrieben. Beispielsweise
kann die Stärke
mit bifunktionellen verethernden und/oder veresternden Agenzien,
wie z. B. Epichlorhydrin, Bis-β-chlorethyl, zweibasischen
organischen Säure,
Phosphoroxychlorid, Trimethaphosphat, linearen gemischten Anhydriden
von Essigsäure
und di- oder tri-basischen
Carbonsäuren,
insbesondere Epichlorhydrin, Phosphoroxychlorid, Adipin-Essigsäureanhydriden
und Natriumtrimethaphosphat, vernetzt sein. Die Stärke kann
auch mit gut bekannten Reagenzien, die Amino-, Imino-, Ammonium-,
Sulfonium- oder Phosphoniumgruppen enthalten, kationisch oder amphoter
behandelt sein. Solche kationischen Derivate umfassen solche, die
Stickstoff enthaltende Gruppen, die primäre, sekundäre, tertiäre und quaternäre Amine
umfassen, und Sulfonium- und Phosphonium-Gruppen, die durch Ether-
oder Ester-Bindungen
befestigt sind, umfassen.
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Duale Behandlungen von Stärken mit
kationischen und anionischen Modifizierungsreagenzien wurden verwendet,
um amphotere Derivate herzustellen und sind auf dem Fachgebiet gut
bekannt. Eine kationische Modifikation, insbesondere eine tertiäre Amino-
oder quaternäre
Ammonium-Veretherung
von Stärke,
typischerweise hergestellt durch Behandlung mit 2-Diethylaminoethylchlorid,
Epoxypropyltrimethylammoniumchlorid und 4-Chlor-2-butenyltrimethylammoniumchlorid, wurde
mit einer weiteren Substitution mit Phosphat-, Phosphonat-, Sulfat-,
Sulfonat- oder Carboxyl-Gruppen kombiniert.
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Geeignete Nahrungsmittelderivate
umfassen Ester, z. B. Acetat, und Halbester, z. B. das Succinat
und Octenylsuccinat, die durch Reaktion mit Essigsäureanhydrid,
Bernsteinsäureanhydrid
bzw. Octenylbernsteinsäureanhydrid
hergestellt werden; Phosphatderivate, die durch Reaktion mit Natrium-
oder Kaliumorthophosphat oder Natrium- oder Kaliumtripolyphosphat
hergestellt werden; Ether, wie z. B. Hydroxypropylether, der durch
Reaktion mit Propylenoxid hergestellt wird; oder beliebige andere
Stärkederivate
oder Kombinationen davon.
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Physikalisch modifizierte Stärken, z.
B. thermisch-inhibierte Stärken,
die in der Gruppe beschrieben werden, die durch die europäische Patentanmeldungspublikation
Nr. 0 721 471 repräsentiert
wird, sind zur Verwendung hier als körnige vorgelatinierte oder
nicht-körnige
vorgelatinierte Stärken
geeignet. Verfahren zur Herstellung vorgelatinierter Stärken sind
auf dem Fachgebiet bekannt und z. B. in den US-Patenten Nr. 4,465,702,
5,037,929, 5,131,953 und 5,149,799 offenbart. Herkömmliche
Verfahren zur Vorgelatinierung von Stärke sind dem Fachmann auf diesem
Gebiet bekannt und werden z. B. in Kapitel XXII – "Production and Use of Pregelatinized
Starch", Starch
: Chemistry and Technology, Bd. III – Industrial Aspects, R. L.
Whistler und E. F. Paschall, Herausgeber, Academic Press, New York
1967, beschrieben. Strahlkochen und Sprühtrocknen sind auf dem Fachgebiet
ebenfalls bekannt und werden im US-Patent Nr. 3,674,555 beschrieben.
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Jede Stärke, jedes Mehl oder jede Mischung
zur Verwendung hier kann nach einem beliebigen fachbekannten Verfahren
gereinigt werden, um unerwünschte
Aromen, Gerüche
und Farben, die für
die Stärke
nativ sind oder während
der Stärkeverarbeitung
gebildet werden, zu entfernen. Eine Reinigung kann vor und/oder nach
Dextrinierung durchgeführt
werden. Reinigungsverfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind,
umfassen Bleichen, Kohlesäulenbehandlung,
Ionenaustausch (kationisch wie auch anionisch), Dampfstripping,
Ultrafiltration und Kombinationen davon, wie die, die in der Gruppe
beschrieben werden, welche durch die europäische Patentanmeldungspublikation
Nr. 554 818 dargestellt wird. Alkaliwaschtechniken für Stärken, die
zur Verwendung bei der körnigen
oder vorgelatinierten Form bestimmt sind, sind nützlich und werden in der Familie
der Patente, die durch
US 5,187,272 repräsentiert
werden, beschrieben.
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Die Stärke wird typischerweise azidifiziert,
herkömmlicherweise
vor dem Dextrinierungsverfahren, obgleich sie auch während des
Dextrinierungsverfahrens azidifiziert werden kann, und zwar entweder
in der Dextriniervorrichtung oder vor der Beschickung. Eine Azidifizierung
kann durch irgendein Verfahren und durch Verwendung irgendeines
Katalysators, die auf dem Gebiet der Dextrinierung bekannt sind,
erfolgen. Sie kann dadurch erreicht werden, dass pulverförmige Stärke mit
einer verdünnten
Lösung
eines Katalysators, z. B. eine Säure,
ein Salz oder eine andere Chemikalie, einschließlich des Salzes einer Säure oder
eines alkalischen Reagenzes, eines neutralen Salzes wie Calciumchlorid,
einer alkalischen Substanz wie Natriumhydroxid oder Ammoniak, oder
andere Basen wie Borat oder Natriumcarbonat, besprüht wird.
Wenn eine Säure
verwendet wird, kann diese eine anorganische oder organische Säure sein,
die auf dem Fachgebiet bekannt ist und für die Endverwendung des Dextrins
akzeptabel ist. Wenn das Dextrin beispielsweise in einem Nahrungsmittelprodukt
verwendet werden soll, ist ein Katalysator mit Lebensmittelqualität bevorzugt.
Typische Säuren
umfassen, sind aber nicht beschränkt
auf, Salzsäure,
Essigsäure,
Schwefelsäure,
Phosphorsäure
und Salpetersäure.
Die verwendete Säuremenge
beträgt
typischerweise bis zu 1 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,25 Gew.-%, der
Stärke.
Die Stärke
kann auch durch Einführung
gasförmiger
Versionen dieser Katalysatoren, die vorzugsweise im wesentlichen
wasserfrei sind, azidifiziert werden, z. B. durch Chlorgas, Chlorwasserstoffgas,
Schwefeldioxid oder Schwefeltrioxid.
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Die Stärke muss mindestens nach Erreichen
des Maximums der Dextrinierungstemperatur wasserfrei sein. Eine
thermische Dehydratisierung kann durchgeführt werden, indem die Stärke in einer
Erhitzungsvorrichtung für
eine Zeit und bei einer Temperatur, die ausreichen, um den Feuchtigkeitsgehalt
auf weniger als 0,1 Gew.-%, insbesondere im wesentlichen 0%, zu
reduzieren, erhitzt wird. Herkömmlicherweise
liegen die verwendeten Temperaturen unter der Zersetzungstemperatur
der Stärke,
insbesondere zwischen 110 und 250°C, in
ganz besonderer Weise zwischen 170 und 210°C. Die Dehydratisierungstemperatur
kann niedriger als 100°C
sein, allerdings wird eine Temperatur von mindestens 100°C zur Entfernung
von Feuchtigkeit wirksamer sein. Wenn in der Dextriniervorrichtung
dehydratisiert wird, wird die Stärke
typischerweise dehydratisiert, wenn die Temperatur auf das Maximum
der Temperatur gebracht wird.
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Die Stärke wird für eine Zeit und bei einer Temperatur
dextriniert, die ausreichen, um das gewünschte Dextrin zu liefern.
Im allgemeinen werden aus Gründen
der Effizienz Temperaturmaxima von über 110°C verwendet. Die Obergrenze
der Temperatur ist typischerweise 300°C, da, wenn Stärke für eine signifikante
Zeit über
dieser Temperatur gehalten wird, sie beginnt, sich zu zersetzen.
Typische Temperaturmaxima liegen zwischen 110 und 250°C, insbesondere
zwischen 170 und 210°C.
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Der Dextrinierungsprozess wird beim
Temperaturmaximum ablaufen gelassen, bis die Dextrine in Wasser
mit Raumtemperatur im wesentlichen zu 100% löslich sind, was durch das Verfahren
B im Abschnitt Beispiele gemessen wird. Im allgemeinen wird die
Stärke
30 min bis 6 h nach Erreichung des Maximums der Temperatur in der
Dextriniervorrichtung im wesentlichen löslich sein. Die Dextrinierung
beim Temperaturmaximum wird dann weiter fortgesetzt, bis die restlichen
Charakteristika, nämlich
Hydratisierbarkeit, Viskosität
und Lösungsstabilität, erreicht
sind, typischerweise für
weitere 2 bis 6 h. Obgleich ein Halten der Temperatur am Maximum,
bis die Dextrinierung vollständig
ist, im allgemeinen am effizientesten ist, können die Dextrine der vorliegenden
Erfindung auch unter Anwendung einer variablen Temperatur erhalten
werden.
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Die ausgewählte Temperatur und die ausgewählte Zeit
werden vom gewünschten
Hydrolyse- und Rekombinationsgrad und den gewünschten Stärkecharakteristika, die erzielt
werden sollen, abhängen.
Im allgemeinen sind längere
Zeiten bei niedrigeren Temperaturen notwendig, um die gewünschte Stärke zu erhalten.
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Die Quelle und der Typ (Basis) der
Stärke,
die Dehydratisierungsbedingungen, die Erhitzungszeit und -temperatur
und die verwendete Gerätschaft
sind alles zueinander in Beziehung stehende Variablen, die die Hydrolyse
und Rekombination und somit die Eigenschaften der resultierenden
Stärke
beeinflussen.
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Die Dextrinierung kann bei Normaldrücken, unter
Vakuum oder unter Druck durchgeführt
werden und kann durch herkömmliche
Mittel, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, insbesondere durch
Anwendung von Wärme,
in im wesentlichen wasserfreiem fluidisierendem Gas (bzw. Wirbelgas),
insbesondere Luft oder ein Inertgas, durchgeführt werden.
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Die Schritte der thermischen Dehydratisierung
und Dextrinierung können
kontinuierlich und gleichlaufend sein, durch Anwendung von Wärme auf
die Stärke,
beginnend bei Raumtemperatur, erreicht werden. Die Feuchtigkeit
wird während
des Erwärmens
ausgetrieben werden und die Stärke
wird wasserfrei oder im wesentlichen wasserfrei werden.
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Die Dextrinierung kann in derselben
Apparatur, in der die thermische Dehydratisierung erfolgt, durchgeführt werden,
solange der gewünschte
Hydrolysegrad erreicht ist, bevor die Stärke im wesentlichen dehydratisiert
ist. Am zweckdienlichsten sind die Verfahren der thermischen Dehydratisierung
und Dextrinierung, die in der gleichen Apparatur ablaufen, gleichlaufend,
wenn ein Wirbelbett eingesetzt wird. Das Verfahren zur Herstellung
der Dextrine gemäß der vorliegenden
Erfindung kann chargenweise oder kontinuierlich erfolgen.
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Die Dehydratisierungs- und Dextrinierungsapparatur
kann ein Industrieofen, ein herkömmlicher
Ofen, ein Mikrowellenofen, eine Dextriniervorrichtung, ein Trockner,
ein Mischer oder ein Mixer, der mit Heizvorrichtungen ausgestattet
ist, oder ein anderer Typ eines Heizers, sein, vorausgesetzt die
Apparatur ist mit einer Austrittsöffnung zur Atmosphäre ausgestattet,
so dass die Feuchtigkeit, und zwar nicht nur die Feuchtigkeit, die
ursprünglich
in der Stärke
ist, sondern auch die, die während
der Verarbeitung produziert wird, entfernt wird. Ein Wirbelbettreaktor
ist zur Verarbeitung der Dextrine der vorliegenden Erfindung besonders
geeignet.
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Die Apparatur ist insbesondere ein
Wirbelbettreaktor, bevorzugt einer, in dem die Apparatur mit einem Mittel
zur Entfernung von Wasserdampf, z. B. Vakuum oder Gebläse, ausgestattet
ist, um die Luft oder das Wirbelgas aus dem Kopfraum des Wirbelbetts
zu entfernen. Geeignete Wirbelgase sind im allgemeinen inert und
umfassen Luft und Stickstoff. Aus Sicherheitsgründen ist ein Gas, das weniger
als 12% Sauerstoff enthält, besonders
geeignet. Die einzige Beschränkung
ist die, dass die Gasphase so sein muss, dass das freie Wasser wirksam
aus dem System entfernt ist, insbesondere nachdem das Temperaturmaximum
erreicht ist. Solche Bedingungen werden bevorzugt dann erfüllt, wenn
das Wirbelgas so vorbehandelt ist, dass es heiß und im wesentlichen wasserfrei
ist. Dieser Zweiphasenprozess, Gas-Feststoff, ist bei der Entfernung
im wesentlichen der gesamten freien Feuchtigkeit aus dem System
hocheffizient.
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Nach Dextrinierung werden die Dextrine
gekühlt.
Das resultierende Dextrin kann so wie es ist verwendet werden oder
kann durch Techniken, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, weiter
modifiziert werden, und zwar in Abhängigkeit von der ins Auge gefassten
Endverwendung. Beispielsweise können
die Dextrine weiter umgewandelt werden, wie es auf dem Fachgebiet
bekannt ist und in verschiedenen US-Patenten, die an Matsutani Chem.
Ind., Ltd. erteilt wurden, beschrieben wird.
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Der Geruch, die Farbe und/oder das
Aroma können
durch Techniken, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, verbessert
werden, wobei diese Techniken Waschen der Stärke oder des Mehls mit Wasser
und/oder Entfernung von Protein und/oder Lipid aus Stärke oder
Mehl vor dem Dehydratisierungsschritt und/oder nach dem Wärmebehandlungsschritt
umfassen. Ein Bleichmittel (z. B. Natriumchlorit) oder ein Alkali
kann zur Protein- und/oder Lipidentfernung eingesetzt werden.
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Die resultierenden Dextrine können entsprechend
ihrer ins Auge gefassten Endverwendung auf den gewünschten
pH eingestellt werden. Im allgemeinen wird der pH auf den Bereich
von 5,0 bis 7,5, insbesondere von 6,0 bis 7,0, unter Anwendung fachbekannter
Techniken eingestellt.
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Die resultierenden Dextrine können auch
physikalisch oder chemisch modifiziert werden, um die gewünschten
Charakteristika für
die ins Auge gefasste Endverwendung zu erreichen. Beispielsweise
können Dextrine
für eine
schnellere Dispergierbarkeit agglomeriert werden. Die Dextrine können auch
wieder befeuchtet werden.
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Die resultierenden Dextrine sind
typischerweise gelb bis hell lohbraun in der Farbe, ähnlich wie
ein Gelbdextrin. Obgleich die leichte Farbe bei vielen Anwendungen
nicht nachträglich
ist, kann die Farbe durch eine Vielzahl von Verfahren, die auf dem
Fachgebiet bekannt sind, reduziert werden, wenn ein Dextrin mit
weniger Farbe erwünscht
ist.
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Die resultierenden Dextrine sind
im wesentlichen zu 100% in Wasser mit Raumtemperatur löslich, wenn
eine Bestimmung unter Verwendung von Verfahren B des Abschnitts
Beispiele erfolgt. Eine hohe Löslichkeit
ist ein wesentliches Merkmal für
viele Endanwendungen.
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Außerdem sind die resultierenden
Dextrine größtenteils
hydratisierbar. Der Ausdruck "größtenteils
hydratisierbar",
wie er hier verwendet wird, meint, dass das Dextrin in einer Lösung, die
einen geringen Gehalt an freiem Wasser hat, mit Raumtemperatur größtenteils
hydratisierbar ist, so dass die Lösung klar, nicht trüb ist und
dass sich das Dextrin im wesentlichen nicht absetzt. Die Dextrine
sind insbesondere in einer Saccharoselösung, wie sie durch Verfahren
A im Abschnitt Beispiel hergestellt wird, größtenteils hydratisierbar, so dass
die Dextrine hydratisieren/solubilisieren, was zu einer klaren Lösung führt, und
dass sich nach 24 h weniger als 2 cm, insbesondere weniger als 1
cm, Sediment absetzt. Andere Dextrine, die nicht hydratisieren, können noch
zu einer klaren "Lösung" mit einem körnigen Sediment
führen,
da sich das Dextrin einfach absetzt, ohne dass eine Hydratisierung/Auflösung erfolgt;
diese Dextrine sollen nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung
fallen, da sie keine Lösung
bilden. Typischerweise sind andere viskose Dextrine ohne Zuführung von
Wärme nicht
hydratisierbar, wenn die Menge an freiem Wasser in einer Lösung begrenzt
ist.
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Die resultierenden Dextrine haben
eine relativ hohe Viskosität,
höher als
die eines herkömmlichen Gelbdextrins.
Die Dextrine haben insbesondere eine Boratviskosität von mindestens
800 cPs, insbesondere von mindestens 10.000 cPs, bevorzugter von
mindestens 50.000 cPs, wenn diese durch das Verfahren C im Abschnitt
Beispiele gemessen wird.
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Schließlich sind die Dextrine lösungsstabil,
so dass sich die Lösungsviskosität der Dextrine
im Verlauf der Zeit nicht drastisch ändert, wobei das Verfahren
D in dem Abschnitt Beispiele angewendet wird. Insbesondere ändert sich
die Lösungsviskosität in 72
h um weniger als 400%, bevorzugter um weniger als 200%, ganz besonders
bevorzugt um weniger als 100%. Bestimmte andere Dextrine können als
lösungsstabil
erscheinen. Allerdings sollte untersucht werden, dass das Dextrin
hydratisiert/gelöst
ist und sich nicht einfach abgesetzt hat: wenn sich das Dextrin
in einfacher Weise absetzt, wird die Lösungsviskosität keine
Neigung zeigen, sich zu verändern.
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Die erfindungsgemäßen Dextrine können in
einer Vielzahl industrieller Anwendungen einschließlich in Klebstoffen,
pharmazeutischen Produkten, Nahrungsmitteln, Papier, Glasfasern,
Bindemitteln, Insektiziden, Farbstoffen, Anstrichmitteln, Verdickungsmitteln,
Leimen, landwirtschaftlichen Mitteln, Beschichtungsmitteln, Wasserbehandlungsmitteln,
Kosmetika und Textilien, eingesetzt werden. Sie sind zur Anwendung
als Beschichtung und Film, Einkapselung, Emulgierung und in Konditoreiprodukten
nützlich.
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Die Beschichtungseigenschaften und
Filmbildungseigenschaften der erfindungsgemäßen Dextrinzusammensetzung
zeigen im "pan coating" Einsetzbarkeit. "Panning" oder die Beschichtung
von Süßigkeiten bzw.
Zuckerwaren, indem diese in einem Beschichtungsmaterial in einem
sich drehenden Kessel gedreht werden, kann erreicht werden, indem
mit einer konzentrierten Zuckerlösung,
die ein filmbildendes Agens enthält, beschichtet
wird. In der Beschichtung weicher fertiggestellter Waren, z. B.
von "jelly bean"-Kernen, wird typischerweise ein umhüllender
Sirup, der ein Filmbildungsmittel enthält, verwendet. Filmbildungsmittel
sind Hydrokolloide, die für
ihren hohen Grad an Wasserlöslichkeit
und relativ niedrige, lösungsstabile
Viskosität
bekannt sind. Solche Attribute machen es möglich, dass Lösungen mit
hohem Feststoffgehalt hergestellt werden und dünn und gleichmäßig als
Beschichtungen und Filme mit der Zeit aufgetragen werden. Filmbildungsmittel werden
im umhüllenden
Sirup aufgrund ihrer Feuchtigkeit-absorbierenden und Film-bildenden
Fähigkeit
verwendet. Diese Attribute unterstützen die Tatsache, dass die
Beschichtung, wenn sie trocknet, weich bleibt, wodurch eine Rissbildung
und ein Abplättern
verhindert wird und auch ein Ausschwitzen der umhüllten "jelly bean" verhindert wird.
Es werden auch adhäsive
Filmbildungseigenschaften verlangt.
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Die Dextrine der vorliegenden Erfindung
sind außerdem
als Ersatzstoffe für
Gummiarabikum in einer Vielzahl von Anwendungen für die Funktionen
Emulgierung, Einkapselung, Beschichtung, Verdickung, Filmbildung,
Texturierung und Strukturierung nützlich. Beispielsweise können diese
Dextrine in effektiver Weise verwendet werden, um Aromaöle in Softdrinks
zu stabilisieren, Süßigkeiten
Struktur und Beschichtung zu verleihen, gießbare Salatdressings und Buttersaucen
zu emulgieren, um die Glasurgrundlage für Backwaren zu liefern und
eine Vielzahl von Aromastoffen, Fetten und Ölen für Anwendungen in Lebensmitteln
und Vitaminanwendungen zu emulgieren und/oder einzukapseln.
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Die folgenden Beispiele werden zur
weiteren Erläuterung
und Erklärung
der vorliegenden Erfindung präsentiert
und sollten diese in keiner Weise begrenzen.
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BEISPIELE
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Die folgenden Testverfahren werden
in den Beispielen eingesetzt. VERFAHREN:
A.
Hydratisierbarkeit (Sediment-cm/Überstand
in Zuckerlösung)
| Ingredienzien | Gew.-% |
| destilliertes
Wasser | 34,78% |
| Dextrin | 21,74% |
| extrafeiner
Zucker | 43,48% |
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Der Zucker und Dextrin werden vermischt.
Das trockene Zuckergemisch wird gründlich in Wasser dispergiert.
Die Dispersion wird über
Nacht (mindestens 12 h stehen gelassen und wird mit Wasser verdünnt, um eine
Dispersion mit 10% Feststoffen (G/G) zu bilden. Die Zuckerlösung wird
in ein Glasabsetz-(Zentrifugen)-Röhrchen mit
Messeinteilung und einem konischen Boden gegossen. Die Verdünnung wird
ohne Störungen
für 24
h stehen gelassen. Die Zentimeter an Sediment werden gemessen und
die Natur des Überstands wird
beobachtet (klar, trüb).
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Abgesetztes Material und Trübung zeigen
Fehlen der Hydratisierbarkeit der Probe in einer Zuckerlösung mit
hohem Feststoffgehalt an. Eine Probe kann als in Wasser löslich wahrgenommen
werden; allerdings ist die Hydratisierbarkeit in einer Lösung mit
hohem Feststoffgehalt bei vielen Anwendungen kritisch und bezieht
sich insbesondere auf die Zusammensetzung, die für die tatsächliche Leistungsfähigkeit
als Filmbildungsmittel in Panning-Vorgängen getestet wird.
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B. Löslichkeit (% in Wasser)
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2 g Dextrin werden in einem kleinen
Becher befeuchtet, quantitativ in einen 200 ml Messkolben transferiert
und mit destilliertem Wasser mit Raumtemperatur auf annähern 1 ml
auf die 200 ml Marke verdünnt.
Der Kolben wird zugestöpselt
und durch Umdrehen des Kolbens für
2 min gemischt.
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Der Kolben wird für 4 h in eine Umgebung mit
22,2 ± 0,4°C gestellt.
Am Ende der 4 h wird das Dextrin mit destilliertem Wasser mit Umgebungstemperatur
auf 200 ml verdünnt
und der Inhalt wird durch Drehen des Kolbens für 2 min vermischt. Der Inhalt
wird durch ein Whatman-Filter Nr. 1 oder ein entsprechendes Filterpapier
filtriert. Ein 50 ml-Aliquot des Filtrats wird in vorher getrocknete,
austarierte 100 ml-Bechergläser
pipettiert, welche mit einem reinen Sand mit Laborqualität zu einem
Drittel gefüllt
war, pipettiert und über
Nacht in einem Ofen mit 105°C
zur Trockene eingeengt. Die Probe wurde entfernt und in einen Desikkator
mit 0% relativer Feuchtigkeit gestellt und abkühlen gelassen. Die Becher wurden
aus dem Desikkator entfernt und unverzüglich mit einer geeigneten
analytischen Waage gewogen. Die Löslichkeit wird wie folgt berechnet,
wobei jede Probe in zweifacher Ausführung verarbeitet wird und
die Resultate Bemittelt werden.
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C. Boratviskosität
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Die Viskosität wird als Boratviskosität unter
Verwendung eines Brookfield-Viskometers
gemessen. Ein Emailbecher und ein Thermometer werden tariert (Tara-Gewicht).
66,6 g wasserfreie Probe werden in den Becher gewogen. Wasser wird
zugesetzt und die Probe wird gut gemischt, um sie gleichmäßig zu befeuchten
und eine Paste zu bilden. Zusätzliches
Wasser wird zugegeben, um das Gewicht des Stärkegemischs auf 200 g zu bringen.
Das Gemisch wird dann in ein siedendes Wasserbad gestellt und unter
konstantem Rühren
auf 90°C gebracht.
Das Gemisch wird als Nächstes
in ein Eisbad gestellt und unter konstantem Rühren auf 70°C gekühlt. 9,99 g Borax werden dann
zugesetzt und die Probe wird für
5 min gerührt,
während
eine Temperatur von 70°C
aufrechterhalten wird. Das Gemisch wird dann wieder in ein Eisbad
gestellt und unter konstantem Rühren auf
25°C gekühlt. Das
Gemisch wird wieder zurück
auf sein Gewicht gebracht, indem verloren gegangene Feuchtigkeit
durch Wasser ersetzt wird. Die Viskosität wird dann unter Verwendung
eines Brookfield-Viskometers, Modell DV-11+, (im Handel erhältlich von
Brookfield) bei 25°C
20 U/min und einer geeigneten Spindel abgelesen.
D.
Lösungsviskosität und -stabilität
| Ingredienzien | Gew.-% |
| destilliertes
Wasser | 34,78% |
| Dextrin | 21,74% |
| extrafeiner
Zucker | 43,48% |
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Der Zucker und Dextrin wurden trocken
vermischt. Das trockene Zuckergemisch wird gründlich in Wasser dispergiert.
Die Lösungsviskosität wird unter
Verwendung eines Brookfield-Viskometers (Modell DVII+, Spindel B
bei Einstellung 925, 12 U/min) nach 15 s bei der Zeit 0, 24, 48
und 72 h in cPs gemessen. Die prozentuale Änderung in cPs-Viskosität von 0
h bis 72 h wird verwendet, um die relative Stabilität der Zusammensetzung
in einem System mit hohem Zuckergehalt zu messen.
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Die Lösungsstabilität wird durch
die folgende Formel bestimmt:
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Damit eine aussagekräftige Ablesung
erhalten werden kann, muss das Dextrin in der Saccharoselösung löslich/hydratisierbar
sein. Wenn das Dextrin sich einfach absetzt, wird die Viskosität des Lösungsmittels, nicht
die der Dextrinlösung
gemessen.
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E.% Feuchtigkeit
-
Die% Feuchtigkeit aller Proben werden
unter Verwendung der Cenco-Feuchtigkeitswaage
(im Handel erhältlich
von CSC Scientific Company, Inc.) und unter Anwendung der Instruktionen
des Herstellers bestimmt. Die Cenco-Feuchtigkeitswaage ist eine empfindliche
Torsionswaage zum Wiegen von Proben unter Verwendung einer Infrarotwärmelampe
zum Trocknen der Probe. Der prozentuale Verlust beim Gewicht der
Probe wird durch Feuchtigkeitsverlust verursacht.
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F. Farbe (L-Wert)
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Das Hunter-Kolorimeter kann verwendet
werden, um eine Vielzahl von Farbstufenfolgen und optischen Eigenschaften
einer trockenen Dextrinpulverprobe zu messen. Ein Hunter-ColorQUEST-Spektralkolorimeter,
sphere model, (im Handel erhältlich
von Hunter Associates Laboratory, Inc., Reston, VA) wird mit einer NIR-Kompressionszelle
mit Quarzfenster (im Handel erhältlich
von Bran-Luebbe, Inc., Buffalo Grove, IL) verwendet und unter Anwendung
der Instruktionen des Herstellers betrieben, wobei die folgenden
Parameter verwendet wurden: Skala = L, Betrachterwinkel = 10, Leuchtmittel
= D65, Reflexionseinstellung = RSIN, Größe der Sichtfläche = LAV
und Ultraviolettfilter = aus.
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BEISPIEL 1 – Herstellung
von erfindungsgemäßen Dextrinen
in einem Wirbelbettreaktor unter Verwendung von Tapiocastärke
-
Ein Wirbelbettreaktor wurde mit 100
Teilen Tapiocastärke,
die einen Feuchtigkeitsgehalt von 7,4% und einen pH von 4,5 bei
einem Feststoffgehalt von 20% hatte, beschickt. Die Stärke wurde
unter Verwendung von im wesentlichen wasserfreier Luft fluidisiert.
Dann wurde die fluidisierte Stärke
durch Zusatz von wasserfreiem Chlorwasserstoffgas in den fluidisierenden
Luftstrom azidifiziert, bis die Stärke einen pH von 3,9 bei einem Feststoffgehalt
von 20% hatte.
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Um den Dextrinierungsprozess zu initiieren,
wurde die fluidisierende Luft (bzw. Wirbelluft) und die äußere Dampfummantelung
des Reaktors erhitzt, um die maximale Stärketemperatur von 185°C in 3 h
zu erreichen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Stärke fiel innerhalb von 2 h
von 7,4% auf 0,0%.
-
Sobald die Stärke das Maximum der Temperatur
von etwa 185°C
erreicht hatte, zeitgleich 0 oder (t = 0), wurden die oben beschriebenen
Verarbeitungsbedingungen für
weitere 6 h (t = 6:00) gehalten. Ab t = 0 wurden alle ½ Stunde
Proben entnommen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Als t = 6:00
erreicht war, wurde das Wirbelstärkebett
abgekühlt,
indem die Lufteinlasstemperatur gesenkt wurde und Wasser in die Außenummantelung
fließen
gelassen wurde, um die Stärke
auf Raumtemperatur zu bringen.
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Die Resultate sind in der folgenden
Tabelle I zusammengefasst.
-
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Die Boratviskosität bei t = 0,00, 0,50 und 1,00
h lag außerhalb
des gewünschten
Bereichs.
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Wie aus Tabelle I zu ersehen ist,
ist das Dextrin bei t ≥ 2
h in Umgebungswasser löslich.
Allerdings ist das Dextrin bis t ≥ 3
h in der Zuckerlösung
nicht hydratisierbar, wie es durch das klare Aussehen der "Lösung" bewiesen wird.
-
BEISPIEL 2 – Herstellung
von erfindungsgemäßen Dextrinen
unter Verwendung von OSA-Wachsstärke
-
Wachsmaisstärke wird unter Rühren in
Wasser gegeben, um eine Aufschlämmung
mit etwa 40% Feststoffen zu bilden. Der pH wird mit einer 3%igen
(G/V) wässrigen
Natriumhydroxidlösung
auf 7,5 eingestellt. Es wird eine Behandlung mit 3% Octenylbernsteinsäureanhydrid
(OSA) durchgeführt,
indem das Reagens der Aufschlämmung
zugesetzt wird, während
der pH mit der verdünnten
Natriumhydroxidlösung
bei 7,5 gehalten wird. Die Reaktion ist beendet, wenn sich der pH
ohne weiteren Zusatz von verdünnter
Natriumhydroxidlösung stabilisiert.
Der pH wird mit verdünnter
Säurelösung auf
3,0 eingestellt. Die umgesetzte Stärke wird dann entwässert und
auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12% getrocknet, wobei die
fachbekannten Verfahren und Gerätschaften
verwendet wurden. Dies führt
zu einer OSA-modifizierten
Stärke.
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Die OSA-modifizierte Stärke wird
nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren dextriniert.
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BEISPIEL 3 – Vergleich
mit herkömmlichen
Dextrinen
-
- A. Ein ölummantelter
Bandmischer (eine herkömmliche
Dextriniervorrichtung) wird mit 100 Teilen Tapiocastärke, die
einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 4 und 6% und einen pH von 4,5
hat, in einer Aufschlämmung mit
einem Feststoffgehalt von 40% beschickt. Auf das gerührte Stärkebett
wird eine 1 N Salzsäurelösung sprühatomisiert,
bis ein pH von 3,2 in der Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt
von 40% erreicht ist. Die Ölummantelung
wird erhitzt, um eine Stärkebetttemperatur
von 185°C
in 2 bis 4 h zu erreichen. Das Maximum der Stärketemperatur wird für weitere
6 h aufrechterhalten, um ein Gelbdextrin herzustellen, das durch
das herkömmliche
Verfahren produziert wurde.
- B. Ein Dextrin wird nach dem Verfahren von Beispiel 3A hergestellt,
außer
dass die maximale Stärketemperatur
auf 160°C
gesenkt wird. Das resultierende Dextrin ist ein Gelbdextrin, das
eine höhere
Viskosität als
das in Beispiel 3A hat.
- C. Ein Dextrin wird nach dem Verfahren von Beispiel 3A hergestellt,
außer
dass der pH in der Aufschlämmung
mit einem Feststoffgehalt von 40% auf 3,9 gesenkt wird. Das resultierende
Dextrin ist ein Versuch, Gelbdextrin mit hoher Viskosität unter
Verwendung des traditionellen Verfahrens herzustellen; allerdings werden
die Löslichkeit
und die Lösungsstabilität eines
Gelbdextrins nicht erreicht.
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Die Resultate sind in der folgenden
Tabelle II angegeben.
-
-
Wie aus Tabelle II zu ersehen ist,
hat nur das Dextrin der vorliegenden Erfindung eine relativ hohe
Viskosität
zusätzlich
zu der Tatsache, dass es in Wasser zu 100% löslich ist und hydratisierbar
ist. Wenn die Viskosität
traditioneller Dextrine ansteigt, nehmen die Wasserlöslichkeit
und Nydratisierbarkeit ab.
-
BEISPIEL 4 – Vergleich
der Lösungsviskosität und -stabilität herkömmlicher
und erfindungsgemäßer Dextrine im
Lauf der Zeit
-
Die Lösungsviskosität und -stabilität der Dextrine
aus den Beispielen 1 und 3 oben wurde unter Verwendung des Verfahrens
D bestimmt. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle III zusammengefasst.
-
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Wie aus Tabelle III zu ersehen ist,
sind die Viskositäten
der erfindungsgemäßen Dextrine
deutlich lösungsstabiler
als Gelbdextrine 3A und 3B, wenn auch nicht so stabil wie Gummiarabikum.
Das Dextrin von Beispiel 3C ist nicht wirklich lösungsstabil. Obgleich sich
die Viskosität
dieses Dextrins im Lauf der Zeit nicht ändert, ist es in 60%iger Zuckerlösung (siehe
Tabelle II) nicht löslich/hydratisierbar
und liegt als kompaktes Sediment am Boden der Testprobe vor.
BEISPIEL
5 – Verwendung
der erfindungsgemäßen Dextrine
als einschließender
Sirup
| Ingrediens | Gew.-% |
| Wasser | 17% |
| Dextrin
von Beispiel 1 (t = 6) | 5% |
| Zucker | 33% |
| Maissirup
(42DE) | 45% |
-
Das Wasser und das Dextrin werden
gemischt, bis es gut dispergiert ist. Der Zucker wird zugesetzt und
es wird gemischt, bis er sich gelöst hat. Dann wird der Maissirup
zugesetzt und es wird gemischt, bis er sich gelöst hat.
-
BEISPIEL
6 – Verwendung
der erfindungsgemäßen Dextrine
als "pan coating"
-
Schokolade, Erdnüsse oder Zuckerkerne werden
in eine Drehpfanne gegeben und mit Sirup A, der durch Auflösen des
Dextrins im Wasser hergestellt worden war, angefeuchtet. Die beschichteten
Kerne werden mit Puderzucker getrocknet. Dieses Beschichtungsverfahren
wird wiederholt, bis die gewünschte
Beschichtung erreicht ist.
-
Die Kerne werden aus der Pfanne entfernt
und über
Nacht trocknen gelassen.
-
Sirup B, der durch Lösen des
Dextrins und Zuckers in Wasser hergestellt wird, wird in acht Befeuchtungen
mit Puderzucker, der zum Trocknen zwischen jedem Zyklus aufgestaubt
wird, auf die Süßigkeiten
aufgetragen.
-
Ein Sirup, der körnigen Zucker enthält, wird
dann mit Farbe und Aroma eingesetzt, um weitere Beschichtungen aufzubauen.
Die Süßigkeiten
werden dann poliert.
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Anmerkung: Die meisten auf dem Fachgebiet
bekannten Dextrine erfordern einen Erwärmungsschritt, um das Dextrin
in diesen Systemen mit hohem Zuckergehalt vollständig zu solubilisieren. Die
Dextrine der vorliegenden Erfindung erfordern keine derartigen Erwärmungsschritte. BEISPIEL
7 – Verwendung
der erfindungsgemäßen Dextrine
als Einkapselungsmittel
| a.
Ingrediens | Gew.-% |
| Dextrin
von Beispiel 2 | 32,0 |
| Aromaöl | 8,0 |
| Wasser | 73,0 |
-
Das Dextrin wird unter moderatem
Rühren
in Wasser suspendiert, bis die Lösung
glatt und frei von Klumpen ist. Das Aromaöl wird langsam unter langsamem
Rühren
zugesetzt. Das Gemisch wird homogenisiert und dann sprühgetrocknet,
was zu einem eingekapselten Öl
führt.
-
b. Beispiel 7a wird unter Verwendung
von 8,0 g des Dextrins von Beispiel 1 (t = 6) und 24,0 g des Dextrins
von Beispiel 2 wiederholt. BEISPIEL
8 – Verwendung
der erfindungsgemäßen Dextrine
als Emulgator
| a.
Ingrediens | Gew.-% |
| Dextrin
von Beispiel 2 | 11,0 |
| Citrusöl | 10,0 |
| Zitronensäure | 0,3 |
| Natriumbenzoat | 0,1 |
| Wasser | 78,6 |
-
Das Natriumbenzoat und die Zitronensäure werden
zu dem Wasser gegeben.
-
Das Dextrin wird dann unter moderatem
Rühren
zu dem Gemisch gegeben, bis es vollständig dispergiert ist. Als Nächstes wird
das Citrusöl
unter kräftigem
Rühren
für 15
min zugemischt. Das Gemisch wird dann unter Verwendung von zwei
Durchgängen
bei 17.225 kPa (2500 psi) unter Anwendung von zwei Durchgängen homogenisiert,
um eine Emulsion zu erhalten.
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b. Beispiel 8a wird unter Verwendung
von 2,75 g des Dextrins von Beispiels 1 (t = 6) und 8,25 g des Dextrins
von Beispiel 2 wiederholt. BEISPIEL
9 – Verwendung
der erfindungsgemäßen Dextrine
als Filmbeschichtung
| Ingrediens | Gew.-% |
| Dextrin
von Beispiel 1 (t = 6) | 17,0 |
| Wasser | 73,9 |
| Salz | 9,1 |
| Gewürz | wie
gewünscht |
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Das Dextrin wird zu dem Wasser gegeben
und gegebenenfalls auf 71°C
(160°F)
erwärmt.
Die Dextrinlösung
wird für
5 min bei dieser Temperatur gehalten und dann werden das Salz und
Gewürz
eingemischt. Erdnüsse
werden in diese Lösung
eingetaucht und unter Bildung von gewürzten Erdnüssen geröstet. BEISPIEL
10 – Verwendung
der erfindungsgemäßen Dextrine
zur Herstellung eines Hartgummikonfekts
| Ingrediens | Gew.-% |
| Dextrin
von Beispiel 1 (t = 6) | 30,0 |
| 42DE-Maissirup | 30,0 |
| Saccharose | 20,0 |
| Wasser | 20,0 |
| Säure, Farbe,
Aromastoff | nach
Wunsch |
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Der Maissirup wird auf 77°C erwärmt. In
einem getrennten Kessel wird das Dextrin unter moderatem Rühren in
das Wasser eingemischt. Der Maissirup und der Zucker werden unter
fortgesetztem Mischen zugesetzt und auf 88°C erwärmt. Die heiße Aufschlämmung wird
bei 135°C
strahlgekocht. Die Säure,
Farbe und Aroma werden zugesetzt und es wird gut gemischt. Das Gemisch
wird in Formen abgeschieden und bei 54°C getrocknet, bis die Gesamtfeststoffe
mindestens 88% sind, wobei harte Süßigkeiten hergestellt werden.
