Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft wärmestabile,
hochviskose Stärken. Die Stärken der vorliegenden Erfindung
werden durch Umsetzen von hochviskoser Stärke mit aktiviertem
Chlor unter alkalischen Bedingungen erhalten. Die Stärken der
vorliegenden Erfindung werden verwendet, um
viskositätsstabile Stärken, die durch herkömmliches chemisches Vernetzen
erhalten werden, zu ersetzen.
Hintergrund der Erfindung
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Wenn native Stärkegranulen in Wasser dispergiert und
erhitzt werden, hydratisieren die Granulen und quellen bei
einer Temperatur von 60ºC. Die Stärkesuspension zeigt eine
Peak-Viskosität bei Temperaturen zwischen 65 und 95ºC. Die
erhöhte Viskosität ist in vielen Lebensmittelsanwendungen
eine erwünschte Eigenschaft. Die gequollenen Granulen sind
jedoch sehr brüchig und neigen zum Zerfall, was zu einer
Abnahme der Viskosität führt. Scherwirkung und extreme pH-Wert-
Bedingungen beschleunigen in der Regel diesen
Zerfallsprozess.
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Stärken mit hoher Viskosität sind Stärken, die nach
Erhitzen eine deutliche Erhöhung der Viskositätseigenschaften
zeigen. Stärken mit einer hohen Quellkraft sind jene, die von
wachsartigen Arten abgeleitet sind, und Stärken, die von
Knollen und Wurzeln (beispielsweise Kartoffel, Tapioka)
abgeleitet sind. Die gequollenen Granulen zerbersten größtenteils
während des Erhitzens, was wiederum zu einem drastischen
Viskositätsabfall führt.
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Um den unerwünschten Viskositätsabfall zu überwinden,
können Stärken stabilisiert werden. Der Viskositätsabfall
kann durch Behandeln der Stärkegranulen mit chemischen
Reagenzien überwunden werden. Diese Reagenzien führen
intermolekulare Brücken oder Vernetzungen zwischen den Stärkemolekülen
ein. Stabilisierte Stärken hoher Viskosität zeigen deutliches
Quellen der Granulen beim Erhitzen ohne Zerfall der
gequollenen Granulen nach längerem Erhitzen. Die Integrität der stark
gequollenen Stärkegranulen in der Wärmestufe garantiert eine
stabile Pastenviskosität.
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Typischerweise wird Vernetzen von Stärke mit
Reagenzien, wie Phosphoroxychlorid, Natriumtrimetaphosphat,
Adipinsäureanhydrid, Epichlorhydrin usw., durchgeführt. Um
Stabilisierung bei dem höchstmöglichen Viskositätsniveau zu
erhalten, werden sehr niedrige Mengen Vernetzungsmittel
angewendet. Die Eigenschaften des Endprodukts sind sehr stark von
den Reaktionsbedingungen, die angewendet wurden, abhängig.
Geringe Abweichungen in der dosierten Menge und leichte
Veränderungen der Reaktionszeit ergeben modifizierte Stärken mit
einem unvorhersehbaren Viskositätsverhalten.
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Stark gequollene (viskose) kochstabile Stärken werden
in vielen Anwendungen angewendet, beispielsweise zur
Herstellung von Suppen, Soßen, Fleischprodukten, Dressings,
Mikrowellen-Lebensmittelsmittel und bei der Herstellung von
Backcremes und Füllungen.
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Fertignahrung muss nach dem Erhitzen (auf 80-100ºC)
eine hohe Viskosität und glatte Textur aufweisen.
Stabilisierte Stärken hoher Viskosität sind für die erwähnten
Anwendungen besonders geeignet.
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Das Anwendungsgebiet schließt weiterhin die sofort
verdickenden Lebensmittelszubereitungen ein, wenn diese
Stärken in vorgelierter Form angewendet werden, um beispielsweise
durch Walztrocknen erhalten zu werden.
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Chemische Modifizierung von Stärken ist ein gut
bekanntes Verfahren, wobei das Verfahren in verschiedenen
Patenten beschrieben wurde. Bezüglich des Hintergrunds der
vorliegenden Erfindung können die nachstehenden Patente relevant
sein.
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JP-B-07106377 (Japan Maize Products, Derwent
publication 2. April 1971, Seite 6 AN 1112945S) beschreibt die
Oxidation von Stärke. Dieses Patent beschreibt eine starke
Oxidation, die erwähnt, dass die Temperatur vom Beginn der
Gelierung abfällt. Es kann geschlussfolgert werden, dass die
Bedingungen derartig sind, dass die Stärke depolymerisiert
wird.
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US-Patent 1937543 beschreibt ein Verfahren zur
Herstellung von Stärke. Es wird beschrieben, dass ein
unerwünschter Überschuss von Schwefeldioxid durch die Zugabe
einer bestimmten Menge Natriumhypochlorit entfernt wird, welche
ausreichend ist, Schwefeldioxid zu oxidieren. Nur ein
geringer Überschuss des Hypochlorits wird verwendet, da ein
Überschuss von Chlor den Geschmack des fertigen Produkts
nachteilig beeinflussen kann. Stärke wird somit mit einem leichten
Überschuss an Hypochlorit, bezogen auf das Schwefeldioxid,
das in einer Menge von 15-20 Teile pro Million vorliegt,
umgesetzt. Es wird mitgeteilt, dass das Produkt beim Sieden
dicker wird.
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US-Patent 2108862 beschreibt ein Verfahren zur
Herstellung von halogenierten dick siedenden Stärken. Die
Reaktion wird bei saurem pH-Wert ausgeführt.
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US-Patent 2317752 beschreibt ein Verfahren zur
Herstellung von dem, was die Erfinder "inhibierte Stärke"
genannt haben, d. h. Stärke, die sich von roher Stärke dadurch
unterscheidet, dass sie beim Kochen in wässrigen Medien eine
"kurze" glatte und stabile Paste ergibt. Es wird mitgeteilt,
es sei bekannt, dass die Reaktion von Stärke mit Hypochlorit
dünn siedende Stärken ergibt. Inhibierte Stärken gemäß diesem
Patent werden erhalten, wenn Hypochlorit in Kombination mit
einer beträchtlichen Menge Reaktionsmodifizierungsmittel
angewendet wird.
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US-Patent 2354838 beschreibt ein Verfahren zum
Entzähen von wachsartiger Maisstärke durch Hypochloritbehandlung.
Die gemäß diesem Patent erhaltenen Produkte sind Stärken mit
niederer Viskosität, ausgezeichneter Klarheit, Haftfestigkeit
und ohne Retroabbautendenz.
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US-Patent 2989521 beschreibt ein Verfahren zum
Vernetzen und Oxidieren von Stärke. Das Ausgangsmaterial für die
Hypochloritbehandlung ist sehr stark vernetzte, gebundene
Stärke, die mit Epichlorhydrin und ohne messbare Viskosität
erhalten wird. Diese Stärke wird dann mit hohen Mengen
Hypochlorit behandelt, um die Struktur zu schwächen und die
Viskosität zu erhöhen. Die Diglycerinetherbindungen werden
während der alkalischen Hypochloritbehandlung nicht
gebrochen. Durch diese Behandlung wird eine große Anzahl von
Carboxylgruppen (3 bis 9 Mol/100 AGU) eingeführt. Aufgrund dieser
hydrophilen Gruppen kann die Stärke in Wasser besser quellen
und entwickelt eine hohe Viskosität.
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US-Patent 4281111 beschreibt eine
Hypochloritbehandlung von Stärke bei einem pH-Wert von rund 3, gefolgt von
Hydroxypropylierung.
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Database WPI, Woche 7227, Derwent Publications Ltd.,
AN 441961 offenbart, dass Lebensmittel und Getränke mit guter
Konsistenz und Stabilität durch Zugabe einer wachsartigen
Maisstärkenaufschlämmung, die leichter Oxidation unterzogen
wurde, hergestellt werden.
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Zu starkes chemisches Vernetzen von Stärken ist nicht
erlaubt, wenn die Produkte in Lebensmittelsanwendungen
verwendet werden sollen. Es gibt deshalb einen Bedarf für
Stärkeprodukte, die unter schonenden Bedingungen behandelt wurden
und die nichtsdestoweniger die erforderlichen Eigenschaften
von wärmestabiler hochviskoser Stärke erwerben. Darüber
hinaus sind solche schonend behandelten Stärken als Bestandteile
in Lebensmittelsprodukten erlaubt.
Kurzdarstellung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
stabilisierte Stärke mit hoher Viskosität bereitgestellt, die durch
Umsetzen einer doppelt mutierten Stärke oder modifizierter
Stärke mit einem Hypochlorit oder einer Kombination von Reaktanten,
die in situ unter alkalischen Bedingungen aktives
Chlor bilden können, erhalten wird.
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Die modifizierte Stärke ist eine Stärke mit hoher
Viskosität, die aus der Gruppe, bestehend aus wachsartigen,
Wurzel- und Knollenstärken, ausgewählt sein kann, besonders
bevorzugt sind wachsartige Stärken einschließlich
wachsartiger Mais-, wachsartiger Reis-, wachsartiger Kartoffel-,
wachsartiger Hirse- und wachsartiger Gerstenstärke. Als
chemisch modifizierte Stärken werden Alkenylsuccinatester
angewendet. Bevorzugter n-Octenylbernsteinsäurestärken. Das
Hypochlorit liegt in Form des Natrium- oder Calciumsalzes vor,
entsprechend 100 bis 4000 ppm aktives Chlor, und die Reaktion
wird bei einem pH-Wert ausgeführt, der zwischen 7,5 und 11,5
liegt.
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Die vorliegende Erfindung offenbart auch Stärken, die
mit Hypochlorit und n-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (nASA)
behandelt wurden, wobei diese Behandlung vorzugsweise in der
Reihenfolge von zuerst dem Anhydrid, dann dem Hypochlorit
durchgeführt wird. Insbesondere wird die Behandlung mit n-
Octenylbernsteinsäureanhydrid (nOSA) ausgeführt.
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Die erfindungsgemäßen Stärkeprodukte werden
verwendet, um die durch herkömmliche Vernetzung erhaltenen
viskositätsstabilen Stärken zu ersetzen.
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Weiterhin offenbart die Erfindung Anwendungen für
diese Stärken.
Beschreibung der Figuren
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Fig. 1: Brabender-Viskogramme von wachsartiger
Maisstärke (Cerestar 04201, 30 g/450 ml), behandelt mit 1000 ppm
aktivem Chlor (zugesetzt in Form von NaOCl) bei einem pH-Wert
von 10,5 für 1, 3 und 5 Stunden.
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Fig. 2: Brabender-Viskogramme von wachsartiger
Maisstärke (Cerestar 04201, 30 g/350 ml), behandelt mit 1000 ppm
aktivem Chlor, (zugesetzt in Form von NaOCl) für eine Stunde
bei pH 7,5, 8,5, 9,5 und 10,5.
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Fig. 3: Brabender-Viskogramme von wachsartiger
Maisstärke (Cerestar 04201, 30 g/450 ml), behandelt mit 1,6%
Acetanhydrid und 1000 ppm Wasserstoffperoxid, 1000 ppm
Peressigsäure oder 1000 ppm Natriumhypochlorit.
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Fig. 4: Brabender-Viskogramme von wachsartiger
Maisstärke (Cerestar 04201, 30 g/450 ml), behandelt mit 3%igem n-
Octenylbernsteinsäureanhydrid und 2000 ppm aktivem Chlor (als
Natriumhypochlorit) (Brabender-Viskogramm bei pH 5,5).
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Fig. 5: Brabender-Viskogramme von wachsartiger
Maisstärke (Cerestar 04201, 30 g/450 ml), behandelt mit 3%igem n-
Octenylbernsteinsäureanhydrid und 2000 ppm aktivem Chlor (als
Natriumhypochlorit) (Brabender-Viskogramm bei pH 3,0).
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Fig. 6: Brabender-Viskogramme von wachsartig
geschrumpfter-1 (wxshr-1) Stärke, behandelt mit 2000 ppm
aktivem Chlor (zugesetzt in Form von NaOCl) für eine Stunde bei
pH 9,5.
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Fig. 7: Brabender-Viskogramme von matter
wachsartiger (duwx) Stärke, behandelt mit 2000 ppm aktivem Chlor
(zugesetzt in Form von NaOCl) für eine Stunde bei pH 9,5
(Brabender-Viskogramm bei pH 5,5).
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Fig. 8: Brabender-Viskogramme von matter
wachsartiger (duwx) Stärke, behandelt mit 2000 ppm aktivem Chlor
(zugesetzt in Form von NaOCl) für eine Stunde bei pH 9,5
(Brabender-Viskogramm bei pH 3,0).
Beschreibung der Erfindung im Einzelnen
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Die vorliegende Erfindung offenbart eine wärmestabile
Stärke hoher Viskosität, hergestellt ohne die Verwendung von
herkömmlichen Vernetzungsreagenzien. Alle Stärken können
verwendet werden, um wärmestabile Stärken hoher Viskosität gemäß
der vorliegenden Erfindung herzustellen. Wir bevorzugen die
Verwendung von Stärken, ausgewählt aus der Gruppe von
wachsartiger, Wurzel- und Knollenstärke. Besonders bevorzugt sind
wachsartige Stärken, einschließlich wachsartiger Mais-,
wachsartiger Reis-, wachsartiger Kartoffel-, wachsartiger
Hirse- und wachsartiger Gerstestärke.
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Die Stärken können als solche verwendet werden oder
sie können vor oder nach der Hypochloritbehandlung chemisch
modifiziert werden.
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Die vorliegende Erfindung wird auch durch die
Behandlung von doppelt mutierten Stärken, matt wachsartig (duwx)
und wachsartig geschrumpft-1 (wxshr-1-) erläutert, die die
gleichen bevorzugten Ergebnisse zeigten. Darüber hinaus
konnte gezeigt werden, dass die behandelten doppelt mutierten
Stärken eine erhöhte Säurestabilität zeigten. Diese Wirkung
war mit der duwx-Stärke besonders ausgeprägt.
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Wachsartige Stärken und Wurzel- oder Knollenstärken
erleiden normalerweise während längeren Erhitzens einen
deutlichen Viskositätsabfall. Daher ist der Stabilitätseffekt
aufgrund der Behandlung der vorliegenden Erfindung in diesen
Fällen sehr vorteilhaft. Im Gegensatz zu dieser Gruppe zeigen
Getreidestärken (Mais, Weizen, Hirse) oder Liguminosenstärken
(glatte Erbse, Fababohne) und Stärken mit hohem Amylosegehalt
keinen Viskositätsabfall, wenn bei neutralem pH-Wert unter
atmosphärischen Bedingungen erhitzt wird. Nichtsdestoweniger
werden diese Stärken durch die Behandlung der vorliegenden
Erfindung weiter stabilisiert.
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Die erfindungsgemäßen Produkte sind Stärken, die
aufgrund der schonenden Behandlung mit aktivem Chlor in einer
derartigen Weise modifiziert wurden, dass sie eine hohe
Viskosität auch bei längerem Erhitzen beibehalten. Die
erfindungsgemäßen Produkte behalten auch die hohe Viskosität bei,
wenn sie unter alkalischen oder sauren Bedingungen erhitzt
werden. Weiterhin wird die hohe Viskosität auch nach
wiederholtem Erhitzen und Kühlen beibehalten.
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Die erfindungsgemäßen Stärken zeigen nur einen
leichten Abfall der Viskosität während der Messung mit dem
Brabender-Viskograph, vorzugsweise ist der Viskositätabfall während
des Erhitzens auf 95ºC weniger als 20%, bevorzugter weniger
als 10%.
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Von besonderem Interesse ist das Ergebnis, dass der
gleiche Effekt gefunden wird, wenn die Stärke succinyliert
wird. In diesem Fall wird die Stärke mit
n-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (n-ASA), vorzugsweise mit
n-Octenylbernsteinsäureanhydrid (nOSA), behandelt.
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Darüber hinaus wurde gefunden, dass, wenn die
Behandlung mit Hypochlorit nach der Behandlung mit nOSA ausgeführt
wurde, sich das Produkt von dem durch Ausführen der
Reaktionen in der anderen Reihenfolge erhaltenen Produkt
unterscheidet.
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Die erfindungsgemäßen Stärkeprodukte wurden durch
Reaktion mit Hypochlorit, vorzugsweise in Form des Natrium-
oder Calciumsalzes, entsprechend 100 bis 4000 ppm aktivem
Chlor, vorzugsweise 500 bis 2000 ppm, bei einem pH-Wert, der
zwischen 7,5 und 11,5, vorzugsweise zwischen 8,5 und 10,5
liegt, erhalten.
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Im Allgemeinen müssen die Reaktionsbedingungen
(Chloranteil, Zeit, Temperatur, pH-Wert) in einer derartigen
Weise gesteuert werden, dass kein Stärkeabbau und im
Wesentlichen keine Bildung von Carboxylgruppen (< 0,1%)
stattfindet.
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Typische Reaktionszeiten und Temperaturen liegen
zwischen 0,25 und 5 Stunden bzw. zwischen 10 und 55ºC.
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Die Reaktion wird vorzugsweise an nativen Stärken
ausgeführt, jedoch ist die Kombination mit chemischen
Substitutionen, wie Acetylierung, Hydroxypropylierung oder n-
Octenylsuccinylierung, nicht ausgeschlossen. Wenn die
Reaktion in Kombination mit einer chemischen Modifizierung, wie
Acetylierung, Hydroxypropylierung oder
n-Octenylsuccinylierung, ausgeführt wird, kann die Behandlung mit Chlor vor,
während oder nach der chemischen Modifizierungsreaktion
stattfinden. Die Behandlung während oder nach der chemischen
Modifizierung ist aufgrund eines deutlicheren
Stabilisierungseffekts mit dem gleichen Behandlungsanteil von Chlor
(Beispiel 5) bevorzugt.
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Trotz der Tatsache, dass es die Absicht ist, die
manchmal schwierig zu steuernde chemische Vernetzungsreaktion
(beispielsweise durch Phosphoroxychlorid, Natriumtrimetaphosphat
oder Adipinsäureanhydrid) durch alkalische
Chlorbehandlung zu ersetzen, kann eine Kombination mit dieser Art
Modifizierung für eine weitere erhöhte
Viskositätsstabilisierung vorteilhaft sein.
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Das Hypochlorit des vorliegenden Verfahrens kann
durch eine Kombination von Reaktanten ersetzt werden, die in
situ aktives Chlor bilden kann, beispielsweise Peressigsäure
und/oder Wasserstoffperoxid in Gegenwart eines Überschusses
an Chloridionen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist, dass die unter alkalischen Bedingungen ausgeführte
Hypochloritreaktion eine Vielzahl der anderen möglichen
Vernetzungsreaktion, die normalerweise unter alkalischen
Bedingungen ausgeführt werden, sodass die Reaktionen gleichzeitig
oder aufeinander folgend ohne den Bedarf des Veränderns des
pH-Werts zwischen den Schritten ausgeführt werden kann,
möglich ist. Somit wird ein Eintopfverfahren möglich. Solche
anderen Modifizierungsreaktionen schließen Hydroxypropylierung
und Acetylierung ein.
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Die erfindungsgemäßen wärmestabilen hochviskosen
Stärken werden in beliebiger Anwendung verwendet, wenn dicke
siedende Stärken verwendet werden. Wichtige Anwendungen
schließen Verdickungsmittel für Suppen und Soßen,
Stabilisatoren für Fleischprodukte, in Dressings, für Aufstriche,
Fertignahrung ein.
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Aufgrund der hohen Wasserbindungskapazität der
erfindungsgemäßen Produkte wird die Frische von Bäckereiprodukten
verbessert. Vorgelierte Produkte (Instantstärken) sind
besonders für die Stabilisierung von Bäckereiprodukten,
einschließlich Füllungen und Cremes, geeignet.
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Zusätzlich ist es möglich, nur einen Teil der
klassisch vernetzten Stärke mit den erfindungsgemäßen Stärken zu
ersetzen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist der bleichende Effekt der Reaktion, die zu einem farblosen
Produkt führt. Zusätzlich werden Mikroorganismen
entfernt, was zu einem mehr oder weniger sterilen Produkt führt.
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Die vorliegende Erfindung wird durch Reaktion von
wachsartiger Maisstärke mit Natriumhypochlorit (Beispiel 1)
erläutert. Wachsartige Maisstärke wird mit 1000 ppm aktivem
Chlor, zugesetzt in Form von Natriumhypochlorit, umgesetzt.
Die Reaktion wird für 1, 3 bzw. 5 Stunden fortgesetzt. Die
Reaktionszeit hat keinen wesentlichen Einfluss auf die
Wärmeviskositätsstabilität, wie durch
Brabender-Viskosimeter-Versuche gemessen.
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In Beispiel 2 wird gezeigt, dass der
Viskositätsstabilisierungseffekt pH-Wert-abhängig ist und dass der Effekt
sich mit der Erhöhung des pH-Werts erhöht.
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In Beispiel 3 wurden andere Stärken als wachsartige
Maisstärke gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Prinzip
behandelt. Die Behandlung war bei einem pH-Wert von 9,5 für
eine Stunde für wachsartige Gerstenstärke und Kartoffelstärke
und bei pH 8,5 für Tapiokastärke. Die Viskositätsdaten zeigen
deutlich, dass die Hypochloritbehandlung unter alkalischen
Bedingungen von anderen wachsartigen Stärken und von Knollen-
und Wurzelstärken zu einer ähnlichen Viskositätsverbesserung,
wie für wachsartige Maisstärke gezeigt, führt.
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In Beispiel 4 wird gezeigt, dass die Wirkung nicht
beobachtet wird, wenn acetylierte wachsartige Maisstärke mit
Wasserstoffperoxid oder Peressigsäure behandelt wird. Fig. 3
zeigt den überraschenden viskositätsverbessernden Effekt von
Hypochlorit im Vergleich mit Wasserstoffperoxid- oder
Peressigsäurebehandlung für acetylierte wachsartige Maisstärke.
Dieses Beispiel dient weiterhin, um zu zeigen, dass die
Wirkung auch beobachtet wird, wenn von chemisch modifizierter
Stärke ausgegangen wird.
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Beispiel 5 zeigt, dass in Kombination mit
n-Octenylbernsteinsäurebehandlung sogar ein höherer
Stabilisierungseffekt erhalten wird. Dieses Beispiel zeigt weiterhin, dass die
Folge n-Octenylbernsteinsäure[]-Hypochloritbehandlung zu einem
besseren Stabilisierungseffekt als die entgegengesetzte Folge
führt. Ein besonderer Vorteil der Kombination der n-
Octenylbernsteinsäure-Hypochloritbehandlung ist die hohe
Säurestabilität dieser modifizierten Stärke (Fig. 5).
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In Beispiel 6 wird gezeigt, dass doppelt mutierte
Maisstärken auch mit den gleichen vorteilhaften Ergebnissen
verwendet werden können. Typische matte (duwx) und
wachsartige geschrumpfte-1 (wxshr-1) Maisstärken werden verwendet. Die
Hypochlorit-behandelten Produkte zeigen eine stark erhöhte
Heißviskosität (Fig. 6 und 7).
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Es wird weiterhin gezeigt, dass behandelte doppelt
mutierte Stärken (in diesem Fall wachsartige Stärken) eine
beträchtlich erhöhte Säurestabilität zeigen, wenn mit
unbehandelter, doppelt mutierter Stärke verglichen. Dieser Effekt
ist mit duwx-Maisstärke ausgeprägter (Fig. 8).
Experimentelles
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Die Brabender-Viskogramme wurden bei pH 5, 5 mit
Ausnahme für die duwx-doppelt mutierte Stärke gemessen, die auch
bei pH 3,0 gemessen wurde (Beispiel 6).
Beispiel 1
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2 kg native wachsartige Maisstärke (Cerestar 04201)
werden in 3 l Leitungswasser aufgeschlämmt. Die Suspension
wird auf 30ºC erhitzt und der pH-Wert wird auf 10,5
eingestellt. Zu dieser Aufschlämmung wird Natriumhypochlorit in
einer Menge entsprechend 1000 ppm aktivem Chlor gegeben.
Unter stetigem Rühren wird die Reaktion 1, 3 und 5 Stunden
ablaufen lassen. Nach diesen Zeitintervallen werden Proben
genommen, der pH-Wert wird auf etwa 6 gebracht und
überschüssiges Chlor wird mit Natriumbisulfit neutralisiert.
Anschließend wird die Aufschlämmung zweimal mit dem doppelten
Wasservolumen gewaschen, der erhaltene Filterkuchen wird in einem
Wirbelschichttrockner (Firma Retsch) bei 60ºC zu 10-15%
Feuchtigkeit getrocknet, alternativ wird dem Kuchen erlaubt,
über Nacht auf der Bank bei Umgebungstemperatur zu trocknen.
Von diesen Stärken werden Brabender-Viskogramme bei einer
Konzentration von 30 g Stärke/450 ml Wasser genommen (siehe
Fig. 1). Im Gegensatz zu unbehandelter wachsartiger
Maisstärke zeigen die gemäß diesem Verfahren hergestellten
Produkte hohe und stabile Wärmeviskosität und eine
Kaltviskosität (50ºC), die mehr als dreifach höher ist als jene des
Grundmaterials (ausgedrückt in Brabender-Einheiten BU). Die
Behandlungszeit hatte nur einen marginalen Einfluss auf das
Viskositätsprofil. Die Pasten können über Nacht bei
Umgebungs- oder Kühlschranktemperatur gelagert werden, ohne
irgendeine Gelierungstendenz zu zeigen.
Beispiel 2
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Dieses Beispiel zeigt, dass der
Viskositätsstabilisierungseffekt pH-Wert-abhängig ist und dass sich der Effekt
mit dem Erhöhen des pH-Werts erhöht. Die Reaktionen an
wachsartiger Maisstärke wurden wie in Beispiel 1 beschrieben
ausgeführt mit der Ausnahme, dass die Reaktionszeit auf eine
Stunde fixiert war und der Reaktions-pH-Wert zwischen 7,5 und
10,5 variiert wurde. Die Brabender-Kurven von Fig. 2 zeigen,
dass der höchste Stabilisierungseffekt bei pH 10,5 erhalten
wird und dass bei pH 7,5 die Viskosität bei 95ºC noch leicht
abfällt. Folglich wird die Rückstell-(Set-Back-)Viskosität
auch mit steigendem pH-Wert höher.
Beispiel 3
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In diesem Beispiel wurden andere Stärken als
wachsartige Maisstärke gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Prinzip
behandelt. Die Reaktionen wurden eine Stunde bei pH 9,5 für
wachsartige Gerstenstärke und Kartoffelstärke und bei pH 8,5
für Tapiokastärke durchgeführt. Die beigefügte Tabelle zeigt
einen Vergleich der Viskosität nach 30 Minuten bei 95ºC (BU-
95/30º), was ein Maß für die Wärmestabilität ist, und nach
Kühlen bei 50ºC (BU-50) der Hypochlorit-behandelten Stärke im
Vergleich mit dem entsprechenden Grundmaterial.
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* Unterschied zwischen den anderen Stärken (30 g/450
ml Wasser), die Viskogramme für Kartoffelstärke wurden mit 15
g Stärke/450 ml Wasser ausgeführt.
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Die Viskositätsdaten zeigen deutlich, dass die
Hypochloritbehandlung unter alkalischen Bedingungen von anderen
wachsartigen Stärken und von Knollen- und Wurzelstärken zu
einer ähnlichen Viskositätsverbesserung wie für wachsartige
Maisstärke gezeigt führt.
Beispiel 4
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2 kg wachsartige Maisstärke werden in 4 l Wasser
aufgeschlämmt. Der pH-Wert wird mit 1 N NaOH auf 8,5 gebracht.
Dann wurde Natriumhypochlorit entsprechend 1000 ppm aktivem
Chlor zugesetzt. Bei 30ºC wurden tropfenweise innerhalb 15
Minuten 32 g Acetanhydrid zugesetzt, während der pH-Wert
durch die parallele Zugabe von 1 N NaOH bei 8,0 bis 8,5
gehalten wurde. Nachdem das gesamte Acetanhydrid zugegeben war,
wurde die Aufschlämmung 15 Minuten bei pH 8,5 gehalten, bevor
der pH-Wert und das restliche Chlor wie in Beispiel 1
beschrieben neutralisiert wurden. Nach zweimal Waschen wurde
die Stärke in einem Wirbelschichttrockner getrocknet und in
dieser Form für die Brabender-Charakterisierung verwendet.
Zum Vergleich wurde die gleiche Reaktion in Gegenwart von
Wasserstoffperoxid bzw. Peressigsäure (1000 ppm aktiver
Sauerstoff) ausgeführt.
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Fig. 3 zeigt den überraschenden
viskositätsverbessernden Effekt von Hypochlorit im Vergleich mit
Wasserstoffperoxid oder Peressigsäurebehandlung auch für acetylierte
wachsartige Maisstärke.
Beispiel 5
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Dieses Beispiel zeigt den speziellen Vorteil der
Kombination der Behandlung von n-Octenylbernsteinsäure mit
Hypochlorit. Es wurde auch gezeigt, dass die Reaktionsfolge von
Bedeutung für den Stabilisierungseffekt ist. Kurve a zeigt
das Profil der n-Octenylbernsteinsäurestärke, erhalten durch
eine Stunde Behandlung von wachsartiger Maisstärke mit 3%igem
n-Octenylbernsteinsäureanhydrid bei 30ºC und pH 8,5. Kurve b
zeigt das Profil, das nach einer Stunde Behandlung mit 2000
ppm aktivem Chlor bei 30ºC, gefolgt von
n-Octenylbernsteinsäure-Behandlung wie für Kurve a beschrieben erhalten wird.
Kurve c wird aus einer Stärke erhalten, die in der
entgegengesetzten Folge wie für b beschrieben behandelt wird.
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Bei pH 5, 5 (Fig. 4) sowie bei pH 3 (Fig. 5) kann
ersichtlich werden, dass die Behandlung mit Hypochlorit die
Stabilität der n-Octenylbernsteinsäure-Stärke erhöht, jedoch
ergibt die Behandlung mit Chlor nach n-Octenylbernsteinsäure-
Behandlung den nahezu höchsten Stabilisierungseffekt. Auch
unter sauren Bedingungen gibt es keinen Viskositätsabfall
während längeren Erhitzens in diesem Fall.
Beispiel 6
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Dieses Beispiel zeigt den speziellen Vorteil der
alkalischen Hypochloritbehandlung für die
Viskositätsstabilisierung von Stärken, die von doppelt mutierter Maisstärke
abgeleitet sind:
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a) matt wachsartig (duwx) und b) wachsartig
geschrumpft-1 (wxshr-1).
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Die Reaktionen wurden wie in Beispiel 1 mit 2000 ppm
Chlor bei pH 9,5 beschrieben für eine Stunde ausgeführt. Im
Gegensatz zu den Stammstärken zeigen die
Hypochlorit-behandelten Stärken eine bemerkenswert hohe und stabile
Heißviskosität und eine entsprechende Rückstell-Viskosität, die zwei-
bis dreifach höher ist als jene der nativen Stärken. Dies
wird in Fig. 6 und 7 gezeigt.
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Für die duwx-Maisstärke wird weiterhin gezeigt, dass
die Viskosität der Hypochlorit-behandelten Stärke stabiler
gegen Säure (pH 3) ist als unbehandelte Stärke (Fig. 8).
Während die Viskosität der nativen duwx-Stärke fast
vollständig nach 30 Minuten bei 95ºC abfällt, entwickelt die
behandelte Stärke eine hohe Viskosität, die unter diesen
Bedingungen nur leicht abnimmt.