JP2996707B2 - 湿熱処理澱粉の効率的製造法 - Google Patents
湿熱処理澱粉の効率的製造法Info
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Description
り、予め湿熱処理をすることにより、その特性を著しく
変化せしめる方法の改良、特に湿熱処理澱粉を工業的に
効率的に製造する方法に関するものである。
5〜100℃で、加熱すると、粒の外観的な変化を伴わず
に、物理的な特性が変化することは、1967年V,L,SAIRに
よつてシリアル、ケミストリー(44巻1月号8頁〜26
頁)に詳しく報告されている。この報告によれば、澱粉
を厚さ2センチメートル程の薄い層に広げて、関係湿度
100%の加圧容器に入れ95〜100℃で16時間ほど加熱して
いる。また、澱粉に加湿して水分を18〜27%に調節して
エアーオーブン中で加熱することも試みられている。
衡水分の変化、X線回折図の変化、澱粉の膨潤性の変
化、糊化開始温度の上昇などが知られている。
などによつて、連続的に変化する。一般的には、水分含
量の多い馬鈴薯澱粉はコーンスターチに比較しておだや
かな湿熱処理条件で変化する。また加水して水分含量を
増加させるほど変化し易い。
水分が約13%でもともと糊化温度が高いがこれを湿熱処
理で変化させるためには高温度、長時間例えば120℃以
上で2時間処理するとか或いは、熱処理に先立ち加湿し
て水分を20〜25%とする必要がある。
薄い層にしなければ、外層部と中心部では変化が均一で
なくなる。また、加水して高水分にして加熱処理をする
と澱粉粒間の固着が伴い処理後の粉末化が難しくなる。
また関係湿度100%で加熱するために表層部に蒸気が凝
縮して、澱粉粒が糊化して塊となり、やはり処理後の粉
末化が難しくなるなどの欠点があり研究室規模の少量の
場合は、湿熱処理澱粉の調整はさほど難しくないが、工
業規模で製造しようとする場合効果的な手段がなく商品
化されて市場に出回つている例がないのが現状である。
ことが出来、かつ湿熱処理後の粉末化が容易で特別の操
作を必要とせず、加水せずに、市販コーンスターチをそ
のままで大量の処理が短時間で行える湿熱処理澱粉の製
造法を提供することを課題とするものである。
レーブが一般に用いられているが前述したような欠点が
あり大量生産には適していない。そこで本発明者らは種
々の装置を考案し、検討した結果、内圧、外圧のいずれ
にも耐圧性の密閉容器(例えば日阪製作所社製、レトル
ト殺菌器)に真空ポンプよりの減圧ライン、加圧用蒸気
ラインの両者を付設したものを湿熱加熱装置として用い
るのがよいことを見出した。この容器の内部に澱粉をス
テンレス製バツトに入れたものを装填し、真空ポンプラ
イン、加圧用蒸気ラインの両者を逐次開閉し、条件を種
々に変えて澱粉の湿熱処理を行つた。
ラインより蒸気を導入し缶内容器を充分排気して、関係
湿度100%条件にして加圧加熱処理をした。これとは別
に真空ラインによる減圧・加圧蒸気ラインによる加圧加
熱の組み合わせ、更には減圧・加圧加熱・減圧・加圧加
熱の繰り返しの組み合わせ等について減圧度、加圧度を
変えて種々検討した。
て調べた。
は以下のごとく行つた。即ち、全量450gの澱粉乳液懸濁
液を調整するコーンスターチの場合は無水物として7%
相当量、即ち31.5gを秤量し、馬鈴薯澱粉の場合は5%
相当量、即ち22.5gを秤量し、水を加え全量を450gとし
てアミログラフイーにかけた。50℃より毎分1.5℃の速
度で昇温し、95℃、即ち30分昇温加熱後30分間同温度に
保ち以後毎分1.5℃の速度で30分冷却し、この間連続的
に粘度を読み取つた。結果として粘度の立ち上がり開始
温度(糊化開始温度)及び最高粘度到達温度、及びその
時の粘度、95℃30分加熱後の粘度、及び50℃まで冷却し
た時の粘度をそれぞれ測定した。
2.5倍の水を用い、昇温を毎分2℃とし、140℃まで昇温
して測定した。結果は、糊化開始温度、糊化ピーク温
度、糊化終了温度(何れも℃)、乾物1g当たりの糊化熱
ジユール/gで表した。装置はセイコー社製を用いた。
法によつた。即ち、湿熱処理澱粉を無水物として0.1gを
15ml遠心分離管にとり、0.1N酢酸−酢酸ナトリウム緩衝
液pH6.0に1mMの酢酸カルシウム及び5mMの食塩を加えた
液で1000倍希釈した耐熱性α−アミラーゼ(スピターゼ
HK、ナガセ生化学製1ml当たり18糊精化力相当)を加え
て40℃で時々振盪しながら2時間作用させその後遠心分
離し、上澄み液の全糖分をフエノール硫酸法で定着し可
溶化率を算出した。
いて40℃24時間消化して生澱粉消化性も測定した。
即ち、枯草菌のα−アミラーゼ製剤スピターゼLH(ナガ
セ生化学製、12000DUN/1g)50mlに水50mlを加え、氷水
中で冷却、同じく氷水中で冷却したエタノール240mlを
徐々に加え、生ずる沈澱を冷却遠心分離機で、5℃で遠
心分離(3000r.p.m.3分)この沈澱を再び水に溶解して3
0mlのエタノールと共に全量を100mlとした。この液5ml
を50ml遠心分離管にとり試料澱粉を無水物として200mg
を加え、冷室中でマグネテイツクスターラーで約90分撹
拌した後5℃で遠心分離し、上澄みのα−アミラーゼ活
性を測定すると共に、沈澱した澱粉に、酢酸カルシウム
1mM、及び食塩5mMを含む0.1N酢酸−酢酸ナトリウム緩衝
液5mlを加えて60℃(約10分)に加熱して吸着澱粉から
α−アミラーゼを溶離してα−アミラーゼ活性を測定
し、試料澱粉1g当たりのα−アミラーゼ吸着量を算出し
た。
試料澱粉の微量を15ml遠心分離管にとり、1%サフラニ
ンT(塩基性染料)約0.5mlを加えて、混合し、約5分
放置後、遠心分離し、更に沈澱物に水を加えて余分の染
料を洗い、遠心分離で除き、これを3回繰り返した後、
サフラニンTにより赤く染まつた澱粉をデツキグラス上
に採り、これに一滴の1%ダイレクトスカイブルー5B
(直接染料)を加えて混和して顕微鏡下で観察し、青色
に染色された損傷澱粉粒の割合を読み取つた。同時に澱
粉粒の形状の変化を観察した。
7.0%溶液を95℃加熱後40℃に冷却してB型粘度計で粘
度を測定した。これを、オートクレーブ中で120℃20分
間加圧加熱し40℃に冷却後、粘度を計つた。これを再度
繰り返し粘度を比較した。
に従つて、研究室規模の加圧殺菌装置を用いて加圧蒸気
導入による129℃で120分各種の澱粉を湿熱加圧処理し、
得られた澱粉のアミログラフイーを調べた。結果を第1
表に示す。
チ、馬鈴薯澱粉は、この湿熱処理条件下では、加熱によ
りほとんど熱性を示さないように変化したが、加水しな
いコーンスターチは、その変化の程度が少なかつた。ま
た加水コーンスターチは全体に固着した状態となり処理
後の粉砕が難しかつた。このように、市販のコーンスタ
ーチを、加水せずそのままで湿熱処理した時は、129℃
(1.7kg/cm2G)120分、層厚1.5センチメートル加熱条件
でも、尚アミログラムで粘度の上昇が観察される。
繰り返し処理方式による時は、層厚5センチメートルと
した場合でも、105℃位から、粘性の変化が認められ、
α−アミラーゼによる40℃での消化性や被染色粒の割合
が増加し124℃で加熱すると5分間の湿熱処理で粘性は
著しく変化し、10分以上ではほとんどアミログラムによ
る粘性を示さずα−アミラーゼの吸着性は、未処理コー
ンスターチに比較して著しく向上し、20分処理では約10
倍に近くなり、α−アミラーゼ溶液に4%添加して5℃
で90分撹拌した後、遠心分離した上澄みのアミラーゼの
残存活性は、原液に比して、約10%であり工業的にα−
アミラーゼの吸着精製用として充分利用可能な澱粉が得
られた。示差走査型熱量計分析の結果は、124℃処理の
ものでも糊化による吸熱性が明らかに認められるが、湿
熱処理温度が高くなるほど糊化開始温度、糊化ピーク温
度、糊化終了温度共に高温側に移行し、糊化熱は減少
し、124℃、20分処理のコーンスターチでは未処理のも
のの1/2となつた。これらのことから粒の膨潤は生じて
いるが粘度として測定できるほどは膨潤していない事を
示している。またその処理澱粉を5〜7%の糊液にした
後オートクレーブで加圧加熱した場合、対照の未処理コ
ーンスターチの活性の低下が甚だしいのに較べて粘性の
低下が少なかつた。また加圧加熱処理した糊液を冷凍・
解凍処理すると澱粉粒は水不溶性のスポンジ状となり圧
搾により脱水できる。この脱水液中にはほとんど澱粉は
溶出していない。このことから、この湿熱処理澱粉は、
加熱により膨潤するが容易に崩壊、溶出しない性質に変
化したと考えられる。また湿熱処理澱粉を走査型電子顕
微鏡で表面を観察すると、表面に凹みが生じているのが
明らかに観察される。α−アミラーゼを作用させると、
凹んだ部分より消化されることが観察される。染色テス
トの結果、被染色性澱粉粒の割合は、湿熱処理時の温度
が高く、時間が長いほど増加し、124℃処理ではほとん
ど大部分が青色に染色された。
よるときは、比較的湿熱処理変化を受けにくいコーンス
ターチでも、加水等の特別の操作をしなくても124℃
で、比較的短時間の処理で、水懸濁液とした後加熱して
も実質的に粘度を示さないような澱粉に変化する。この
ものは又、一旦糊液とした後オートクレーブで加圧加熱
を繰り返しても粘度の変化が少なくレトルト用食品の調
整用に適している。
成されたものである、即ち、概言すると、本発明は減圧
ラインと加熱蒸気ラインとの両方を付設し、内圧および
外圧ともに耐熱性の密閉できる容器内に澱粉を入れ、減
圧とした後、蒸気導入による加圧加熱を行い、あるいは
この操作を繰り返すことにより、澱粉を所定時間加熱し
た後冷却することを特徴とする湿熱処理澱粉の効率的製
造法を提供するものである。
質を有する澱粉を工業的にしかも効率的に製造しうる。
特に、本発明の処理により製造された澱粉は、通常の水
懸濁液にして加熱した場合実質的に粘性を示さず、高圧
処理を繰り返しても通常の澱粉のように粘度低下を伴わ
ず、かつアミラーゼ吸着能が著しく増加したすぐれた性
質を具備する。
制限はないが、工業的に大量生産されており、工業的原
料として入手が容易で安価であるが、通常、馬鈴薯澱粉
に比較して湿熱処理により変性し難いといわれているコ
ーンスターチにつき本発明処理方法を適用するのが好ま
しい。市販のコーンスターチは通常約13%の水分を含ん
で平衡状態にあるが、本発明方法によるときはこのまま
処理でき、しかも湿熱処理後も固着することがなく、粉
末化が極めて容易で工業的生産に適している。勿論、所
望とあれば、コーンスターチ以外の澱粉も本発明方法の
実施にあたり使用できる。例えば小麦澱粉、タピオカ澱
粉、甘薯澱粉、米澱粉、小麦粉、米粉、コーンフラワー
等がある。
ラインの両方が付設されており、真空、高圧の何れにも
耐えうる密閉可能な容器を用いる。装置内への澱粉の仕
込みは適当な開放容器に層状にひろげてた状態で装填す
ればよい、層の厚さは従来の処理方法におけるよりもか
なり厚くすることができる(例えば5cm以上約20cmまた
はそれ以上)のも本発明処理方法の一つの特徴でもあ
る。
込んだ後に処理容器を密閉し、先ず減圧ラインをあけて
減圧処理を行う。この時の減圧の程度は約700mmHg(ゲ
ージ)以上の真空度による。処理装置(容器)の容積と
真空装置の性質にもよるが700mmHg程度の真空度には容
易に到達しうる。約700mmHg以上の真空度に達すれば、
その状態をかなりの時間維持せしめる必要はなく、すぐ
に真空ラインを閉じ加圧蒸気ラインをあけて加圧蒸気を
導入し、容器内温度を100℃またはそれ以上(例えば120
℃〜130℃)に上昇せしめる。所定時間この高温状態を
維持せしめた後加圧蒸気ラインを閉じ放冷し、次いで湿
熱処理された澱粉をとり出す。被処理澱粉層が比較的薄
いときは減圧−加圧加熱の一サイクルで所期の処理効果
がえられるが、場合により(例えば被処理澱粉層が厚い
時)にはこのサイクルを繰り返すのが好ましい。例えば
減圧(700mmHgまたはそれ以上の真空度到達)−加圧蒸
気導入(容器内温度約100℃またはそれ以上)−再減圧
(700mmHgまたはそれ以上の真空度到達)−加圧蒸気導
入(例えば容器内圧力1.3kg/cm2G、温度120℃以上)−
冷却の如くである。なお加圧蒸気による放置時間(加熱
時間)は装置(容器)の容積、被処理澱粉の種類、澱粉
層の厚み等によつて多少異なるが一般的には10〜30分で
ある。なお上記のように減圧−加熱サイクルを繰り返す
ようにすれば処理装置内の澱粉層の厚さを大きくする
(従つて被処理澱粉の量を多くする)ことができる。即
ち、直径40cmの円筒形装置を用い上記のような減圧−加
圧加熱−減圧−加圧加熱処理を行つたところ澱粉層の厚
さが5cmでも21cmでも、層内のどの部分をとつてみても
変性改質効果にはほとんど差はなく均一処理を達成する
ことができた。なお装置の大きさによつては澱粉層の厚
さはこの数倍にもすることが可能である。なお最後の加
圧蒸気導入の加熱処理のあと蒸気導入を止めてから放冷
し熱処理澱粉を取り出してもよいが、蒸気導入を止めて
から、一旦減圧ラインをあけて余分の蒸気を除き、減圧
のもとに冷却してから熱処理澱粉を取り出す方が取扱い
上有利である。
うに適当な容器に澱粉を入れ通常のオートクレーブ中で
処理を行う外に、加圧・減圧が可能な装置であればどん
な装置でも使用可能である。特に加圧・減圧下で撹拌が
可能な装置であれば、澱粉を容器にいれず直接該装置に
投入して、撹拌しながら湿熱処理できるためより均一
に、かつ多量一時に処理することが可能である。例えば
撹拌混合機として汎用のリアクター式のナウタミキサ、
醤油製造時の麺原料の殺菌装置(NK方式)などである。
この場合は蒸気の凝縮による水分の増加を防止しなけれ
ばならない。この為全装置を予め予備加熱しておくこと
で、蒸気導入時に装置、澱粉に触れて生じる凝縮水を防
がないと澱粉が部分的に余分の水分を吸収して糊化凝固
して塊となり粉砕が困難になる。
広げて湿熱処理した。
ルの円管型の内・外圧に耐圧の容器(日阪製、内・外圧
に耐圧のレトルト殺菌器)で内部に25センチメートル×
32センチメートルのステンレスバツトに厚さ5センチメ
ートルになるようにコーンスターチを入れた(約3.0k
g)。密閉後まず真空ラインを開放し、10分後30トール
減圧となつた時、真空ラインを閉じ、2.4kgの加圧蒸気
ラインを開放して蒸気を導入した。7分後に缶内温度は
100℃に達した。圧力は常圧に戻つた。この時点で、再
び真空ラインに切り換えて減圧し、9分後、30トールに
達したので再び蒸気ラインに切り換えて加熱をした。所
定温度と、所定時間、加熱終了後、圧力を開放し、更に
減圧冷却した後、開釜して処理澱粉を取り出して粉砕し
た。第2表は、加熱時の処理温度を変えて行つた結果で
ある。この結果124℃では完全に粘性を示さない澱粉に
変わりα−アミラーゼ吸着能が著しく大になつた。
た。その結果を第3表に示す。その結果、124℃、5分
の処理で115℃、20分処理よりもより大きく変化し、124
℃、10分で、実質的に加熱により粘度上昇のない澱粉と
なつた。層厚を21センチメートルとしたものでも、充分
な変性が認められた。124℃処理した湿熱処理澱粉を示
差走査型熱量計で測定した結果を第4表に示した。
は、粘度を示さないものでも、粒の膨潤と吸熱が明らか
に認められた。
型(ホソカワ ミクロン株式会社製)を湿熱処理装置と
して用いた。即ち、この装置は逆円錐型の容器のなかに
自転、公転するスクリュウをもつもので、容器内部は真
空、加圧加熱が可能なように密閉でき、かつ外側はジャ
ケットが付設されて装置内容物を加熱することができる
ものである。自転公転するスクリュウにより内容物はジ
ャケット壁面に追いやられて品温が上昇する。内容積10
0の該装置に予めジャケットに蒸気を導入して装置全
体を予備加熱して約80℃とした後、市販コーンスターチ
(水分13.0%)約50Kgを装置内に加えて密閉して約6分
間、自転速度93rpm、公転速度3.65rpmで撹拌を続けた。
品温が約80℃に達したとき減圧ラインを開けて減圧し、
6分後70トールに達した時減圧ラインを閉じ、蒸気ライ
ンを開けて蒸気を導入した。11分後内圧は1.5Kg/cm2、1
24℃に達した。約20分そのまま放置した後蒸気ラインを
閉じ、内圧を開放して、降圧し、続いて減圧ラインを開
けて減圧とし、内容物を冷却し約80℃になった時湿熱処
理されたコーンスターチを取り出した。処理澱粉の水分
は減圧冷却のため少し蒸発して8.7%になった。実施例
1の124℃、20分処理と同じくアミログラムの粘性は殆
ど示さず、本発明の目的を十分に達した。この装置には
減圧時に内容物が外部に飛散するのを収集するためのバ
ックフィルター形式のパルスエアコレクターが真空ライ
ンに設置されている。この方法では処理済み澱粉を熱時
に取出し、ただちに次のロットの澱粉を投入することで
予熱をすることなく、減圧・加圧処理ができて、セミ連
続的に運転が可能で工業的にはより効率的でありスケー
ルアップが極めて容易である。
湿熱処理した。
ルの円管型の内・外圧に耐圧の容器(日阪製、内・外圧
に耐性のレトルト殺菌器)で内部に縦25センチメート
ル、横32センチメートル、深さ20センチメートルのステ
ンレスパッドに厚さ10センチメートルになるように小麦
粉を入れた。密閉後、真空ラインに切り換えて減圧し、
30メートルに達した後、蒸気ラインに切り換えて加熱を
した(加熱条件120℃、30分)。その後圧力を解放し、
減圧冷却した後、開釜して処理小麦粉を取り出して粉砕
した。
Claims (3)
- 【請求項1】減圧ラインと加圧蒸気ラインとの両方を付
設し、内圧、外圧共に耐圧性の密閉できる容器内に澱粉
を入れ、減圧とした後、蒸気導入による加圧加熱を行
い、あるいはこの操作を繰り返すことにより、澱粉を所
定時間加熱した後冷却することを特徴とする湿熱処理澱
粉の効率的製造法。 - 【請求項2】缶内温度を少なくとも120℃以上とするこ
とで、水懸濁液を加熱した時、澱粉粒の膨潤が認められ
るのが実質的に粘度を示さず、α−アミラーゼ吸着能が
著しく高い澱粉を製造することを特徴とする請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】加熱後減圧にして冷却することを特徴とす
る請求項1または2記載の方法。
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