DE1958935C2 - Verfahren zur Herstellung pulvriger Stärkezucker - Google Patents

Verfahren zur Herstellung pulvriger Stärkezucker

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Description

dadurch gekennzeichnet, daß man die gereinigten und bis auf 70 bis 80% konzentrierten Sirupe mittels einer Hochdruckpumpe unter einem Druck von 100 bis 150 kg/cm2 durch eine Sprühdüse, parallel zu einem Heißluftstrom, in den oberen Teil einer Trocknungskolonne einspritzt und das gebildete Pulver mit Hilfe eines im unteren Kolonnenteil angeordneten gasdurchlässigen Förderbandes, durch welches von unten Warmluft gedrückt wird, fortlaufend austrägt
JO
Erfindungsgegenstand ist das im Patentanspruch angegebene Verfahren.
Die üblicherweise durch Einwirkung von Säuren und/oder Enzymen gewonnenen Stärkezuckersirupe niedriger Verzuckerungsgrade enthalten erhebliche Anteile an Dextrinen verzweigter Struktur und verhältnismäßig hohen Molekulargewichts, demzufolge die Sirupe niedrige Dextroseäquivalente (D. E.) aufweisen und zu viskos sind, um glatt filtriert und mittels « Ionenaustausch gereinigt werden zu können; da bei der hohen Viskosität auch eine Zerstäubungstrocknung dieser Sirupe viel zu schwierig anzuwenden wäre, werden diesem Aufbereitungsverfahren gewöhnlich nur Sirupe niedriger Konzentration, vorzugsweise einer «5 solchen unterhalb 60%, unterworfen.
Aus der BE-PS 7 08 404 ist ein Verfahren zur Herstellung von Stärkeabbauprodukten bekannt, bei dem eine einer partiellen Hydrolyse unterworfene Stärke mit einem maltogenen Enzym und einer «-1,6-Glucosidase (Pullulanase) verzuckert und der erhaltene Sirup zur Trockne eingedampft wird.
Zusätzlich ist es aus der Literaturstelle »Handbuch der Lebensmittelchemie, Band 5, 1967, S. 647, Abs. 4 bekannt, eine heiße konzentrierte Glucoselösung im Wirbelbett zu trocknen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand daher in der Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von verschieden zusammengesetzten Stärkezuckern aus hochkonzentrierten Star- &o kesirupen mit einer besonders wirksamen Trocknungsart. Diese Aufgabe wurde durch das im Patentanspruch angegebene Verfahren gelöst.
Durch die Mitverwendung von a-l,6-Glucosidasen werden entweder die gelatinierten verflüssigten Star- ^ ken, die verzweigte Bindungen aufweisen, unter Aufspaltung der Verzweigungen zunächst in geradkettige Amylose oder die beim Verzuckerungsvorgang der gelatinierten bzw. verflüssigten Stärke durch übliche Enzyme gebildeten Dextrine, die eine stark verzweigte a-l,6-Glucosidbindungen aufweisende Struktur haben, unter Aufspaltung dieser Bindungen in geradkettige Maltodextrine oder Oligosaccaride überführt.
Verwendet man die «-1,6-Glucosidasen vor oder gleichzeitig mit den als Verzuckerungsenzyme üblicherweise dienenden verschiedenen Amylasen bzw. Isomerasen, vorzugsweise 0-Amylase, wo wird der gesamte Verzuckerungsvorgang erleichtert so daß die 0-Amylase die Stärke schneller, weitgehender bzw. vollständiger abbauen kann. Bei Anwendung der Λ-Ι,β-Glucosidase nach der Einwirkung des üblichen Verzuckerungsenzyms werden die vorliegenden, verzweigten Dextrine vollständig in geradkettige Maltodextrine übergeführt und damit von verzweigten Abbauprodukten freie Zuckerlösungen gewonnen. Auf diese Weise sind mit Leichtigkeit regelbare verschiedenartigste Zusammensetzungen der Endsirupe erhältlich, beispielsweise Sirupe mit überwiegendem Maltose- und geringem Glucosegehalt oder Sirupe mit hohem Glucosegehalt oder Sirupe, die hauptsächlich Oligosaccharide enthalten. Durch diese freie Wählbarkeit der Sirupzusammensetzung sind auch ganz ungewöhnliche Zuckerkompositionen herstellbar.
Als «-1,6-Glucosidasen bevorzugt werden Enzyme, die mittels Bakterien der Gattungen Escherichia, Pseudomonas, Lactobacillus, Micrococcus, Nocardia und Aerobacter gewinnbar sind. Die filtrierten und geläuterten Kulturflüssigkeiten dieser Stämme kommen beim Verzuckerungsvorgang zur Anwendung.
Eine für die Zerstäubungstrocknung der gereinigten und konzentrierten Zuckerlösungen verwendbare Trocknungskolonne ist in der japanischen Auslegeschrift Nr. 7 076/1969 beschrieben.
Beispiele
(a) Verflüssigung
Wie aus der anliegenden Tabelle zu ersehen, wurde als Ausgangsstoff Stärke von Süßkartoffeln, Mais, Weizen, Kartoffeln, Sago und Tapioka (Kassavcstärke) sowie Hochamylosestärke benutzt und die gereinigte Stärke mit Wasser in 30- bis 40%ige Aufschlämmungen übergeführt Für die Verflüssigung und Gelatinierung verwendete man eine kontinuierlich arbeitende Verflüssigungsanlage, in welche die auf pH 5,0 eingestellten Aufschlämmungen unter starkem Rühren eingepumpt wurden.
Die Gelatinierung bzw. Verflüssigung wurde bei den einzelnen Stärkearten auf verschiedene Weise durchgeführt: Entweder gelatinierte man durch schnelles Erhitzen mit eingeführtem Frischdampf auf 160 bis 165°C (Beispiele 1 und 2) oder man erhitzte mit Oxalsäure bei pH 3,5 auf 12O0C bzw. beim pH 4 auf 1600C (Beispiele 3 und 4) oder man verflüssigte durch Erhitzen auf etwa 90°C und setzte dann Λ-Amylase (ein zur Verflüssigung geeignetes Handelsprodukt) zu (Beispiele 5 bis 7). Die bis zu einem jeweils geeigneten D. E, der zwischen 2 und 35 lag, verflüssigte Stärke wurde schnell auf eine Temperatur (45 bis 6O0C) gekühlt und auf einen pH-Wert (5,5 bis 6,0) eingestellt, wie sie sich für das anschließend eingeführte Verzuckerungsenzym am geeignetsten erwiesen hatten.
(b) Verzuckerung
Da die Verzuckerung eine sehr lange Zeit benötigt, benutzte man hierfür ein für den Chargenbetrieb
eingerichtetes Verzuckerungsgefaß.
Die Verzuckerung erfolgte jeweils nach einer der drei bereits erwähnten Methoden: 1. Entweder durch Einwirkung zuerst einer «-1,6-Glucosidase, welche das verzweigte Amylopektin zu geradkettigen Maltodextrinen abbaut, und anschließend einer geeigneten Verzuckerungsamylase (Beispiele 1, 2, 3) oder -isomerase (Beispiel 7), welche die Maltodextrine weiter abbaut oder 2. umgekehrt durch Einwirkung zuerst einer Verzuckerungsamylase zwecks Stärkeabbau und dann einer a-l,6-Glucosidase zwecks Zersetzung der verzweigten Dextrine zu Maltodextrinen (Beispiele 4 und 6) oder schließlich 3. durch gleichzeitige Einwirkung einer a-l,6-Glucosidase und einer Verzuckerungsamylase (Beispiel 5).
Als a-l.ö-Glucosidase dienten Aerobacter-Pullulanase (A) sowie Pseudomonas-Enzym (P) und Lactob?cillus-Enzym (L). Als Verzuckerungsamylasen benutzte man eine aus Weizenkleie durch Extraktion gewonnene /J-Amylase (B) sowie «-Amylase (C) und Isomerase (anwendbar war auch die aus Rhizopuspilzen gewinnbare Glucoamylase). Verwendet wurden von jedem Enzym Mengen von 5 bis 40 Einheiten je g Stärke (in Tabelle mit E/g bezeichnet). Die Umsetzungstemperatur lag zwischen 45 und 600C, der pH-Wert zwischen 5,5 und 6,5. Die Umsetzungsdauer betrug in der ersten Verzuckerungsstufe 8 bis 25 h, in der zweiten Stufe 10 bis 20 h, bei der einstufigen Arbeitsweise nur 20 h. Erreicht wurden D.-E.-Werte von 27 bis 70.
(c) Aufbereitung zu Sirup und Pulver
Die verzuckerten Lösungen wurden zunächst zwecks Desaktivierung der Enzyme erhitzt, dann mit Aktivkohle entfärbt und mit Ionenaustauscherharz vollständig entfärbt und entsalzt und schließlich auf 75 bis 80% eingedampft Die erhaltenen Zuckersirupe hatten eine niedrigere Viskosität als die Üblicherwaise mit Hilfe von Säuren gewonnenen Stärkesirupe mit gleichen D.E.-Werten der gelösten Zucker.
Der zur Pulverherstellung dienende Zerstäubungstrockner bestand aus einer zylindrischen Kolonne mit einer Nutzhöhe von über 10 m. Die konzentrierten Zuckerlösungen wurden durch eine am Kolonnenkopf angebrachte Hochdruckdüse eingesprüht Die ebenfalls am Kolonnenkopf (mit 150 bis 1800C) eingeführte Heißluft strömte abwärts und kühlte sich auf 80 bis 1500C ab. Das mit einem Wassergehalt von 0,5 bis 1,0% am Kolonnenboden anfallende Pulver wurde von einem aus Drahtnetz bestehenden Förderband aufgefangen und mittels von unten durch das Förderband eintretender Luft gekühlt und fortlaufend aus der Kolonne in einen Vorratsbehälter überführt, dann gesiebt und, ohne Luft und Feuchtigkeit ausgesetzt zu werden, in Säcke abgefüllt
Die gewonnenen, leicht zu handhabenden Pulver bestanden aus kleinen rundlichen Teilchen, deren Wassergehalt bis zu 3% betragen kann und vom Verzuckercngsgrad oder D. E. abhängt Wie aus der Tabelle zu ersehen, haben die Pulver eine sehr wechselnde Zusammensetzung, d. h. die Hauptbestandteile bestanden entweder aus Maltodextrin (Beispiel 1), gegebenenfalls im Gemisch mit Glucose (Beispiel 3) oder mit Glucose und Fructose (Beispiel 7) oder aus Maltose (Beispiele 2 und 4) oder aus einem Gemisch von Maltose und Maltodextrin (Beispiele 5 und 6).
Tabelle
Beispiele 2 3 4 5 6 7
1 Mais Mais Hocta- Kartoffel Sago Tap i oka
Stärkeart Süß aunylose
kartoffel 35 35 30 40 35 40
Konzentration % 40
Verflüssigungsstufe: kein Oxalsäure C(IO) C (15) C (15)
Hilfsmittel (E/g) kein 3,5 4,0
pH 165 120 160 90 90 90
Temp. 0C 163 2,0 3,0 3,0 2,1 15 35
D.E. 2,5
1. Verzuckerungsstufe: L (40) L (20) B(IO) A (30) C (5) A (30)
Enzym (E/g) L CIO) 50 45 60 45 60 45
Temp. 0C 50 6,0 5,5 5,5 6,0 6,0 6,0
pH 6,0 20 20, 8 20 25
Dauer h 25
2. Verzuckerungsstufe: C (20) C (20) P (20) A (20) Isomerase
Enzym (E/g) C (20) 50 45 45 45 50
Temp. °C 45 6,0 6,0 5,5 6,0 6,5
pH 6,0 10 20 10 20 10 20
Dauer h 10 60 70 57 30 27 49
D.E. 40
Fortsetzung
Beispiele 1
Sprühtrocknung 73 80 80 77 75 75 80
Sirup-Konz. % 160 150 165 150 180 155 165
Luft-Temp. 0C 1,0 0,8 0,5 0,7 2,0 0,5 0,8
Pulverfeuchtigkeit % Malto- Maltose Glukose Maltose Maltose und Maltose- Malto-
Hauptbestandteile der dextrin u. Malto- 90% dextrin dextrin u.
Stärkezucker dextrin Glukose u
Fruktose
A = Aerobacter-Pullulanase,
B = beta-Amylase,
C = alpha-Amylase,
L = Lactobacillus-Enzym,
P = Pseudoraonas-Enzym,
E/g = Enzymeinheiten je g Stärke.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung pulvriger Stärkezucker verschiedener Zusammensetzung durch Behandlung von Stärkeaufschlämmungen mit Säure und/oder Amylasen bzw. Isomerasen, wobei man
    (A) Stärkeaufschlämmungen, die — gegebenenfalls mit Hilfe von Säure oder Enzym — gelatiniert bzw. verflüssigt wurden, durch eine zwei- oder ι ο einstufige kombinierte Einwirkung eines Verzuckerungsenzyms, vorzugsweise 0-Amylase, und einer «-1,6-GIucosidase zu niedrigviskosen Sirupen verzuckert und
    (B) die Sirupe reinigt und auf 70 bis 80% is konzentriert
DE1958935A 1968-11-22 1969-11-24 Verfahren zur Herstellung pulvriger Stärkezucker Expired DE1958935C2 (de)

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