Термингибированные полисахариды и способ получения
Изобретение относится к термоингибированным полисахаридам и способам их получения. Способ предусматривает дегидратации полисахарида в присутствии газа до по существу безводного или безводного состояния при повышенном давлении и при повышенных эффективных концентрациях кислорода в газе. Повышенные эффективные концентрации кислорода составляют по меньшей мере 6,5 моль/м3. По существу безводное или безводное состояние представляет собой содержание воды меньшее чем 5% по объему. Повышенное давление представляет собой давление выше атмосферного. После чего проводят термическое ингибирование по существу безводного или безводного полисахарида. Полисахарид представляет собой крахмал, содержащий крахмал продукт или производное крахмала. Изобретение позволяет использовать полученный термингибированный крахмал вместо химически модифицированных или сшитых полисахаридов в продуктах питания, получать композиции с улучшенными органолептическими свойствами, такими как цвет, вкус и запах. Также полученные термингибированные крахмалы проявляют стабильность вязкости в продуктах на протяжении всего температурного режима переработки. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
По данной заявке испрашивается приоритет согласно предварительной патентной заявке S.N. 61/169033, поданной 14 апреля 2009.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к термоингибированным полисахаридам и улучшенным способам их получения, в которых улучшение заключается в дегидратации полисахаридов при повышенном давлении и/или повышенных эффективных концентрациях кислорода с целью получения композиций с улучшенными органолептическими свойствами, включающими цвет, вкус и запах.
Хорошо известно, что крахмал может подвергаться тепловой обработке для большого числа целей, таких как высушивание, выпаривание привкусов, придание привкуса дыма, превращение в декстрин или отжиг. Совсем недавно тепловая обработка была использована для создания термоингибированных крахмалов. В патенте США 5725676, выданном авторам Chiu и др. 10 марта 1998, описывается способ получения термоингибированного предварительно нежелатинизированного гранулированного крахмала с использованием тепловой обработки. В патенте США 6261376, выданном авторам Jeffcoat и др. 17 июля 2001, описывается термоингибированный предварительно желатинизированный негранулированный крахмал или мука, полученные путем дегидратации и тепловой обработки крахмала или муки.
Сущность изобретения
В настоящее время было обнаружено, что заметно улучшенные органолептические свойства, такие как цвет, можно получить с помощью способа термоингибирования полисахаридов путем дегидратации полисахарида при повышенном давлении и/или повышенных эффективных концентрациях кислорода. В одном из аспектов настоящего изобретения содержание кислорода атмосферы в сосуде для проведения дегидратации повышают, не увеличивая предельную концентрацию кислорода (12% кислорода), таким образом, получая возможное проектное решение для безопасной работы.
Настоящее изобретение относится к способу получения термоингибированного полисахарида, который включает стадии:
а) дегидратации полисахарида до по существу безводного или безводного состояний при повышенном давлении и/или при повышенных эффективных концентрациях кислорода; и
b) термического ингибирования по существу безводного или безводного полисахарида.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 показан график вязкости по Брабендеру на примере восковидного кукурузного крахмала, используемый для определения ингибирования. Контрольная кривая иллюстрирует профиль вязкости нативного крахмала, термически не ингибированного с использованием той же методики Брабендера.
Подробное описание изобретения
К полисахаридам, подходящим для применения по настоящему изобретению, и в качестве термина, использованного в данном документе, относятся крахмалы, ингредиенты, содержащие крахмалы, вещества, полученные из крахмалов, камеди и вещества, полученные из камедей, и их смеси.
К ингредиентам, содержащим крахмалы, относятся, ими не ограничиваясь, мука и крупы. К веществам, полученным из крахмалов, относятся без ограничения олигосахариды и другие вещества, полученные из крахмала, включая вещества, полученные путем физической, ферментативной или химической модификации крахмала. Такие вещества известны в данной области и могут быть найдены в стандартных руководствах, таких как Modified Starches: Properties and Uses, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986).
Крахмалом, используемым по данному изобретению, может быть любой крахмал, полученный из любого природного источника. Как используется в данном документе, под нативным крахмалом понимают крахмал в том виде, как он существует в природе. Также подходят крахмалы, полученные из растения, полученного с помощью стандартных методов селекции, включающих кроссбридинг, транслокацию, инверсию, трансформацию, инсерцию, облучение, химическую или другую индуцированную мутацию или любой другой способ генной или хромосомной инженерии для включения их вариантов. Кроме того, также подходящим является крахмал, полученный из растения, выращенного на основе индуцированных мутаций, и варианты вышеуказанной типичной композиции, которые могут быть получены известными стандартными способами мутационной селекции.
Типичными источниками крахмалов являются зерновые продукты, клубнеплоды и корнеплоды, бобовые и фрукты. Природный источник может представлять собой любой вид, включая без ограничения кукурузу, картофель, батат, ячмень, пшеницу, рис, саго, ширицу, маниок (кассаву), арроурут, канну, горох, банан, овес, рожь, тритикале и сорго, а также их низкоамилозные (восковидные) и высокоамилозные варианты. Под низкоамилозными или восковидными вариантами понимают крахмал, содержащий менее чем 10% амилозы по массе, в одном из вариантов осуществления менее чем 5%, в другом варианте осуществления менее чем 2% и в еще одном варианте осуществления менее чем 1% амилозы от веса крахмала. Под высокоамилозными вариантами понимают крахмал, который содержит по меньшей мере около 30% амилозы, во втором варианте осуществления по меньшей мере 50% амилозы, в третьем варианте осуществления по меньшей мере около 70% амилозы, в четвертом варианте осуществления по меньшей мере около 80% амилозы и в пятом варианте осуществления по меньшей мере около 90% амилозы от веса крахмала.
Полисахарид может быть обработан физическим путем любым способом, известным в данной области, с целью механического изменения полисахарида, таким как деформация или преобразование гранулярной или кристаллической природы полисахарида, и, как используется в данном документе, подразумевает включение конверсии и предварительной желатинизации. К способам физической обработки, известным в данной области, относятся грануляция, гомогенизация, перемешивание с большим усилием сдвига, тепловая обработка с большим усилием сдвига, такая как струйная тепловая обработка или в гомогенизаторе, сушка в барабанной сушилке, сушка распылением, тепловая обработка распылением, сухая грануляция, вальцевание и формование.
Полисахарид может быть химически модифицирован обработкой любым реагентом или комбинацией реагентов, известных в данной области. Под химическими модификациями понимают образование поперечных связей, ацетилирование, органическую эстерификацию, органическую этерификацию, гидроксиалкилирование (включая гидроксипропилирование и гидроксиэтилирование), фосфорилирование, неорганическую эстерификацию, ионную (катионную, анионную, неионную и цвиттерионную) модификацию, введение сукцината и введение замещенного сукцината в полисахариды. Также изобретение охватывает окисление и отбеливание. Такие модификации известны в данной области, например, из руководства Modified Starches: Properties and Uses, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986).
Крахмал может быть гранулированным или предварительно желатинизированным либо до, либо после термического ингибирования. Предварительно желатинизированные крахмалы, также известные как растворенные в холодной воде или диспергированные крахмалы, хорошо известны в данной области, как и способы их получения путем термической, химической или механической желатинизации и затем высушивания. Под термином «желатинизированный» крахмал понимают набухшие гранулы крахмала, которые утратили поляризационную структуру (мальтийские кресты) и которые могут утратить или не утратить свою гранулярную структуру. К термическим способам, используемым для желатинизации крахмалов, относятся периодическое разваривание, автоклавирование и процессы непрерывной тепловой обработки в оборудовании, к которому относятся без ограничения теплообменник, струйное варочное устройство, распылительная сушилка и сушильный цилиндр.
Камеди, которые могут быть использованы, хорошо известны в данной области, и к ним относятся ксантан, каррагенан, геллановая камедь, бобы рожкового дерева, альгинат, пектин, агар, аравийская камедь и гуаровая камедь. К веществам, получаемым из камедей, относятся перечисленные вещества, которые были дополнительно модифицированы с использованием способов, известных в данной области, таких как гидролиз и химическая модификация.
Особенно широко используемыми полисахаридами являются крахмал и мука. В одном из подходящих вариантов осуществления основа крахмала представляет собой нативный крахмал, в другом варианте осуществления представляет собой нативный восковидный крахмал и в еще одном варианте осуществления - высокоамилозный крахмал.
Полисахарид может представлять собой индивидуальный полисахарид или смесь двух или больше полисахаридов. Полисахариды также могут быть обезвожены и/или термически ингибированы при наличии других веществ или ингредиентов, которые не влияли бы на процесс термического ингибирования, а также по существу не гидролизовали полисахарид.
Процесс термического ингибирования может быть осуществлен перед или после дополнительной модификации полисахарида. В одном из вариантов осуществления модификацию проводят перед термическим ингибированием полисахарида. В другом варианте осуществления полисахарид дополнительно не модифицируют ни до, ни после термического ингибирования.
При необходимости перед, после и/или во время стадии дегидратации полисахарид может быть доведен до уровня рН, эффективного для поддержания величины рН на нейтральных значениях (диапазон величин рН около 7, от около рН 6 до 8) или основных значениях рН (щелочных) во время последующей стадии термического ингибирования. Такое доведение известно в данной области, включая способы доведения величины рН, типы использованных буферов и щелочей и подходящие уровни рН.
Полисахарид дегидратируют до безводного или по существу безводного состояния. Как используется в данном документе, под термином «по существу безводный» понимают содержание воды менее 5%, в одном из вариантов осуществления менее 2% и в еще одном варианте осуществления менее 1% масс. Стадию дегидратации для удаления влаги и получения по существу безводного полисахарида осуществляют при повышенном давлении и/или при повышенной эффективной концентрации кислорода. Такая дегидратация может быть осуществлена любыми способами, известными в данной области, и к ним относятся термические и нетермические способы. К нетермическим способам можно отнести применение гидрофильного растворителя, такого как спирт (например, этанол), лиофилизацию или применение поглотителя влаги. Нетермическая дегидратация может способствовать улучшению вкуса термоингибированных полисахаридов.
В данной области также известны термические способы дегидратации, и их осуществляют, используя нагревательное устройство в течение некоторого времени и повышенную температуру, достаточную для уменьшения содержания влаги до желаемого значения. В одном из вариантов осуществления используемая температура составляет 125°С или меньше. В другом варианте осуществления температура должна находиться в диапазоне от 100 до 140°С. Несмотря на то, что температура дегидратации может быть ниже 100°С, при использовании термического способа для удаления влаги более эффективной будет температура по меньшей мере 100°С.
При проведении дегидратации при повышенном давлении ее подходящим образом осуществляют в реакторе под давлением. В одном из вариантов осуществления давление находится в диапазоне от стандартного атмосферного давления до 525 кПа (изб.), тогда как в другом варианте осуществления давление находится в диапазоне от 145 до 515 кПа (изб.). Газ, используемый при повышенных давлениях, может представлять собой инертный газ, такой как азот или углекислый газ, или может представлять собой газ, содержащий кислород, такой как воздух, обогащенный воздух или подобную воздуху смесь со сниженным содержанием кислорода, такую как смесь азот/кислород. В одном из вариантов осуществления газ представляет собой инертный газ. В другом варианте осуществления газ содержит менее 12% масс. кислорода (предельная концентрация кислорода) и в еще одном дополнительном варианте осуществления содержание кислорода в газе находится в диапазоне 8-12% масс. В одном из способов используемый газ предварительно осушают для удаления какой бы то ни было влаги.
Методика применения повышенного давления при повышенной температуре может быть использована на любом оборудовании, которое способно нагревать вещество с контролируемым температурным профилем. Используемая в качестве оборудования емкость или контейнер должна быть рассчитанной на давление, т.е. в структурном отношении прочной, чтобы сдерживать давление в емкости, а в другом варианте осуществления способной сдерживать или безопасно выпускать распространение волны горения-взрыва, обусловленной взрывом пыли при повышенных температуре/давлениях, если атмосфера емкости превышает предельную концентрацию кислорода при использовании более высоких концентраций кислорода.
В другом варианте осуществления дегидратацию проводят при повышенных эффективных концентрациях кислорода по меньшей мере 6,5 моль/м3. Это можно осуществить повышением давления выше атмосферного давления (как подробно описано выше) и/или увеличением процентного содержания кислорода в используемом окружающем газе выше 21% об., а в одном из аспектов изобретения между 21% и 35% кислорода по объему газа. В другом аспекте изобретения дегидратацию проводят при повышенной эффективной концентрации кислорода по меньшей мере 9 моль/м3, в другом - по меньшей мере 12 моль/м3 и в еще одном - по меньшей мере 25 моль/м3. Повышенную концентрацию кислорода можно использовать в широком диапазоне при условии эффективности оборудования и учитывая соображения безопасности, являющиеся ограничивающими факторами. Повышенная концентрация кислорода может быть достигнута любым известным в данной области способом. В одном из вариантов осуществления повышенную концентрацию кислорода обеспечивают, используя газ, обогащенный кислородом (содержание кислорода в воздухе выше чем около 21%). Этот вариант изобретения может быть осуществлен при атмосферном давлении или при более высоком давлении при условии сохранения безопасности, а в одном из вариантов осуществления - при атмосферном давлении. В другом варианте осуществления повышенную концентрацию кислорода обеспечивают, повышая давление газа выше атмосферного в устройстве в процессе термического ингибирования, этот вариант осуществления обладает преимуществом, заключающимся в том, что предельная концентрация кислорода (ниже которой взрыв кукурузного крахмала предотвращается) не изменяется вместе с давлением газа. В другом варианте осуществления сочетание повышенного содержания кислорода выше предельного содержания кислорода и/или повышения содержания кислорода и давления создаст максимальное улучшение в снижении цветности (увеличивая величину L Хантера) продукта в процессе дегидратации.
Стадия дегидратации может быть осуществлена с использованием любого способа или комбинации способов, которые содействуют удалению влаги, и могут быть осуществлены при повышенном давлении и/или повышенной эффективной концентрации кислорода. В одном из вариантов осуществления дегидратацию проводят в тонкой пленке менее одного дюйма, и в другом - менее полдюйма.
Стадию дегидратации обычно проводят в устройстве, оснащенном средством для удаления влаги (например, вентилятором для выведения газа из свободного пространства прибора, ожижающего газа), чтобы в значительной степени предотвратить аккумуляцию и/или преципитацию влаги на полисахариде. Оборудование для дегидратации и термического ингибирования (единичная или многочисленная) может представлять собой любую емкость с контролируемой температурой, и к ней относятся без ограничения промышленные печи, такие как традиционные или микроволновые печи, декстринизаторы, реакторы и сушилки кипящего слоя, и миксеры или блендеры. Как используется в данном документе, под реактором кипящего слоя, сушилкой кипящего слоя или миксером кипящего слоя понимают любое оборудование, в котором полисахарид по существу ожижают либо с помощью газа, либо механическим или другим способом. В данной области известно типичное оборудование для дегидратации крахмалов, и оно описывается в патенте США 5932017, выданном Chiu et al 3 августа 1999, и патенте США 6261376, выданном Jeffcoat et al 17 июля 2001.
Комбинация времени и температуры для дегидратации будет зависеть от используемого оборудования, а также может зависеть от типа обрабатываемого полисахарида, величины рН и содержания влаги и других факторов, определяемых и выбираемых специалистом-практиком.
Стадию термического ингибирования осуществляют, используя способы, известные в данной области и описанные, например, в патенте США № 5932017 и 6261376 и заявке 61/051057.
При нагревании полисахаридов в присутствии воды может наблюдаться гидролиз или разложение. Гидролиз или разложение будут снижать вязкость. Поэтому условия дегидратации должны выбираться так, чтобы предпочтительно происходило ингибирование, тогда как гидролиз и разложение снижались. В одном из аспектов изобретения полисахарид является по существу безводным перед достижением температур обработки нагреванием, а в другом аспекте изобретения полисахарид является по существу безводным в продолжение по меньшей мере девяноста процентов обработки нагреванием.
Изменяя условия процесса, к которым относятся исходная величина рН, способ и условия дегидратации, и температуры, время и условия термического ингибирования, можно изменять уровень ингибирования для получения в конечном термоингибированном полисахариде различных показателей вязкости.
После стадии термического ингибирования полисахарид может быть дополнительно обработан одним или несколькими из следующих способов: просеян для отбора частиц желаемого размера, суспендирован и отмыт, отфильтрован и/или высушен, обесцвечен или иначе доработан и/или доведен до определенной величины рН. Полисахарид может быть дополнительно смешан с другим немодифицированным или модифицированным полисахаридом или с пищевыми ингредиентами перед применением в конечном продукте.
Полученные полисахариды функционально подобны термоингибированным полисахаридам, в которых стадию дегидратации не проводили при повышенном давлении и/или при повышенной эффективной концентрации кислорода. Тем не менее полученные термоингибированные полисахариды обладают улучшенными цветом, вкусом и запахом по сравнению с такими термоингибированными полисахаридами.
В одном из вариантов осуществления с использованием способа, описанного в разделе примеров, цветность по Хантеру термоингибированного полисахарида снижена менее чем на 7, в другом варианте осуществления менее чем на 5 и в еще одном варианте осуществления менее чем на 3 единицы L Хантера по сравнению с полисахаридом до обработки. В одном из вариантов осуществления цветность Хантера L по меньшей мере на 0,5 единиц, в другом - по меньшей мере на 1 единицу, в еще одном - по меньшей мере на 2 единицы и в еще одном - по меньшей мере на 3 единицы выше, чем у полисахарида, который обрабатывают таким же образом, за исключением того, что дегидратацию не осуществляют при повышенном давлением и/или повышенной эффективной концентрации кислорода.
Полученный термоингибированный полисахарид может быть использован вместо химически модифицированных или сшитых полисахаридов, в настоящее время используемых в продуктах питания, с сохранением «чистой этикетки» (этикетка на немодифицированные продукты). К числу продуктов питания, которые могут быть улучшены за счет применения полисахаридов по данному изобретению, относятся продукты детского питания, жидкие смеси для детей, соусы и подливки, супы, приправы для салатов и майонез и другие приправы, йогурт, сметана и другие молочные продукты, пудинги и пироги с начинкой, фруктовые смеси, жидкие диетические продукты и жидкие продукты для больничного питания, хлебобулочные изделия, такие как хлеб, торты и печенье, и зерновые продукты, готовые к употреблению. Полисахариды также можно использовать в сухих смесях для соусов, пудингов, продуктов детского питания, горячих каш, диетических продуктов и подобного. Термоингибированные полисахариды подходят для применения в пищевых добавках, когда необходима стабильность вязкости на протяжении всего температурного режима переработки. Полученный полисахарид может быть использован в любом желаемом количестве и обычно используется по существу при той же концентрации, что и химически модифицированный полисахарид, который придает аналогичную вязкость и текстурные качества. В одном из вариантов осуществления полисахарид используют в количестве от 0,1 до 35%, а в другом - от 2 до 6% от массы продукта питания.
Термоингибированные полисахариды также могут быть использованы вместо химически модифицированных или сшитых полисахаридов, в настоящее время используемых в других областях применения, где такие полисахариды используются на сегодняшний день, к которым относятся без ограничения производство бумаги, упаковки, клеев, фармацевтических продуктов и продуктов личной гигиены.
Варианты осуществления
Следующие варианты осуществления представлены для дополнительной иллюстрации и пояснения настоящего изобретения и не должны быть истолкованы как ограничивающие в каком-либо отношении.
1. Способ, включающий стадии:
а) дегидратации полисахарида до по существу безводного или безводного состояния при повышенном давлении и/или при повышенных эффективных концентрациях кислорода; и
b) термического ингибирования по существу безводного или безводного полисахарида.
2. Способ по варианту осуществления 1, в котором стадию дегидратации проводят при повышенном давлении.
3. Способ по варианту осуществления 1 или 2, в котором стадию дегидратации проводят при повышенных эффективных концентрациях кислорода.
4. Способ по варианту осуществления 3, в котором эффективную концентрацию кислорода обеспечивают, увеличивая процентное содержание кислорода в газе.
5. Способ по варианту осуществления 3, в котором эффективная концентрация кислорода составляет по меньшей мере 6,5 моль/м3.
6. Способ по варианту осуществления 3, в котором эффективная концентрация кислорода составляет по меньшей мере 9 моль/м3.
7. Способ по варианту осуществления 3, в котором эффективная концентрация кислорода составляет по меньшей мере 12 моль/м3.
8. Способ по варианту осуществления 4, в котором эффективная концентрация кислорода составляет по меньшей мере 25 моль/м3.
9. Способ по варианту осуществления 1, в котором давление находится в диапазоне от стандартного атмосферного давления до 525 кПа (изб.).
10. Способ по варианту осуществления 9, в котором давление находится в диапазоне от 145 до 515 кПа (изб.).
11. Способ по варианту осуществления 2, в котором используемый газ представляет собой газ, содержащий кислород.
12. Способ по варианту осуществления 11, в котором газ содержит менее чем 12% кислорода от объема газа.
13. Способ по варианту осуществления 11, в котором газ содержит от 8 до 12% кислорода от объема газа.
14. Способ по варианту осуществления 4, в котором газ содержит более 21% кислорода от объема газа.
15. Способ по варианту осуществления 4, в котором газ содержит между 21% и 35% кислорода от объема газа.
16. Способ по какому-либо из вариантов осуществления 1-15, в котором полисахарид представляет собой крахмал.
17. Способ по п.16, в котором крахмал представляет собой восковидный крахмал.
18. Способ по какому-либо из вариантов осуществления 1-15, в котором полисахарид представляет собой камедь.
19. Способ по какому-либо из вариантов осуществления 1-15, в котором полисахарид представляет собой муку.
20. Композиция, полученная по какому-либо из вариантов осуществления 1-19.
21. Композиция по варианту осуществления 20, где композиция обладает цветностью по Хантеру L по меньшей мере на 0,5 единиц выше, чем композиция, полученная, используя тот же способ, за исключением того, что дегидратацию не проводили при повышенном давлении и/или при повышенной эффективной концентрации кислорода.
22. Композиция по варианту осуществления 20, где композиция обладает цветностью по Хантеру L не более чем на 7 единиц меньше, чем полисахарид, до проведения стадий (а) и (b).
Примеры
Следующие примеры представлены для дополнительной иллюстрации и пояснения настоящего изобретения и не должны быть истолкованы как ограничивающие в каком-либо отношении. Все части и проценты даются по массе, за исключением газов, для которых проценты и части даны по объему, и все температуры даны в градусах Цельсия (°С), если иного не оговорено.
Для примеров использовали следующие процедуры.
Процедура определения вязкости по Брабендеру - Тестируемый полисахарид суспендировали в достаточном количестве дистиллированной воды для получения 5% безводной твердой фазы, суспендированной при величине рН 3 - доведение с помощью буфера цитрат натрия/лимонная кислота. Масса загрузки составляет 23,0 граммов безводного полисахарида, 387 граммов дистиллированной воды и 50 граммов буферного раствора. Буферный раствор получают смешиванием 1,5 объемов 210,2 граммов лимонной кислоты моногидратной, разведенной до 1000 мл дистиллированной водой, с 1,0 объемом 98,0 граммов тринатриевого цитрата дигидрата, разведенного до 1000 мл дистиллированной водой. Взвесь затем вносили в чашку для образца вискоамилографа Брабендера Brabender VISCO/Amylo/GRAPH (продукция фирмы C.W. Brabender Instruments, Inc., Hackensack, NJ), оснащенную картриджем 350 см/грамм, и измеряли вязкость по мере того как взвесь нагревали (со скоростью 1,5°С/минуту) до 92°С и выдерживали в течение пятнадцати минут (15'). Вязкость записывали при 92°С и вновь после пятнадцатиминутного выдерживания при 92°С (92°С+15). Время процедуры Брабендера обнуляют, когда загрузку доводят до 60°С.
Вискоамилограф VISCO/Amylo/GRAPH записывает крутящий момент, требуемый для уравновешивания вязкости, который развивается, когда взвесь полисахарида подвергают запрограммированному циклу нагрева.
Используя эту процедуру, значительный гидролиз восковидного кукурузного крахмала может быть указан посредством вязкости при 92°С+15 минут меньшей чем вязкость при 92°С, при условии, что вязкость при 92°С меньше чем 500BU. Специалист в данной области понимает, что трудно отделить гидролиз от термического ингибирования только с помощью вязкости. Например, к низкой вязкости могут приводить либо высокие уровни термического ингибирования, либо высокие уровни гидролиза. Известно, что для измерения величины гидролиза требуется более тщательный анализ либо путем определения консистенции, когда гидролиз будет продуцировать более удлиненные и более вязкие структуры, либо путем измерения растворимости гранулярного крахмала, когда увеличение растворимости после измельчения или тепловой обработки указывает на гидролиз.
Процедура измерения влажности - Пять граммов порошка оценивают на цифровых весах для определения влажности Cenco B-3. Мощность электрической лампочки устанавливают на 100% для нагрева образца до 135-140°С в течение 15 минут. Массовый процент влажности определяют по снижению массы и сообщают непосредственно с помощью весов для измерения влажности.
Процедура колориметрии по Хантеру - Устройство Hunter Color Quest II нагревают в течение часа перед осуществлением стандартизации или анализа образцов. Стандартизацию осуществляют, используя процедуру, предлагаемую производителем. Показания образца снимают, используя следующие параметры настройки: шкала - Hunter Lab, источник света - D65, процедура - NONE, контрольное устройство - 10*, источник света MI - Fcw, перепад - DE, индексы - YID1925 (2/C), режим отображения - полный, ориентация - построчный порядок. Весь сообщенный в данном документе анализ цветности осуществляют на образцах порошка. Порошок загружают в кювету для образца и по кювете постукивают для устранения пространства между окном кюветы и порошком. Кювету с образцом загружают в колориметр и считывают образец.
Пример 1 - Влияние концентрации кислорода в реакторе с кипящим слоем
Восковидный кукурузный крахмал, доведенный до величины рН 9,5 с помощью комбинации гидроксида и карбоната, (цветность L по Хантеру = 94,87) обезвоживают в реакторе с кипящим слоем под давлением при большом числе уровней концентрации кислорода - все ниже предельной концентрации кислорода. В первом эксперименте крахмал дегидратируют при 132°С и 345 кПа (изб.). Во втором эксперименте восковидный крахмал с доведенной величиной рН дегидратируют при 132°С и 517 кПа (изб.) до влажности менее 1% в реакторе с кипящим слоем, тогда как в третьем эксперименте восковидный крахмал с доведенной величиной рН дегидратируют при 132°С и атмосферном давлении до влажности менее 1% в реакторе с кипящим слоем. После достижения по существу безводного состояния давление снимают и содержимое охлаждают. Полученный крахмал извлекают и измеряют цветность. Поскольку в процессе дегидратации давление повышают, изменение цвета, вычисленное как исходная величина L Хантера минус конечная величина L Хантера, уменьшается.
Вторая фаза эксперимента включала получение каждого из трех по существу безводных образцов и распределение на два дополнительных образца. Одну серию образцов вновь помещали в реактор с кипящим слоем, нагревали до 166°С и выдерживали в течение подходящего времени для достижения заданной вязкости или уровня ингибирования. После анализа образцы, которые дегидратировали под давлением, имели более высокую цветность L по Хантеру, указывая, что они оказались белее, чем образцы, высушенные при атмосферных условиях, причем повышенное давление в процессе дегидратации приводит к более высоким показателям цветности L по Хантеру после термического ингибирования.
Вторую серию образцов вновь помещали в реактор Littleford, нагревали до 166°С и выдерживали в течение подходящего времени для достижения заданной вязкости или уровня ингибирования. После анализа образцы, которые дегидратировали под давлением, имели более высокую цветность L по Хантеру, указывая, что они оказались более белыми, чем образцы, высушенные при атмосферных условиях, причем повышенное давление в процессе дегидратации приводит к более высоким показателям цветности L по Хантеру после термического ингибирования.
Как используется в следующих пунктах формулы, под «включает» или «включающий» понимают следующие элементы, но не исключая других, и эти термины не ограничены.
1. Способ получения термически ингибированных полисахаридов, включающий стадии:
a) дегидратации полисахарида в присутствии газа до по существу безводного или безводного состояния при повышенных эффективных концентрациях кислорода, составляющих по меньшей мере 6,5 моль/м3, где стадию дегидратации проводят при повышенном давлении и при повышенных эффективных концентрациях кислорода в газе; и
b) термического ингибирования по существу безводного или безводного полисахарида,
где по существу безводное или безводное состояние представляет собой содержание воды меньшее чем 5% по объему и повышенное давление представляет собой давление выше атмосферного;
где полисахарид представляет собой крахмал, продукт, содержащий крахмал или продукт, являющийся производным крахмала.
2. Способ по п.1, в котором эффективная концентрация кислорода составляет по меньшей мере 9 моль/м3.
3. Способ по п.2, в котором эффективная концентрация кислорода составляет по меньшей мере 12 моль/м3.
4. Способ по п.3, в котором эффективная концентрация кислорода составляет по меньшей мере 25 моль/м3.
5. Способ по п.1, в котором давление находится в диапазоне от 145 до 515 кПа (изб.).
6. Способ по п.1, в котором газ содержит менее чем 12% кислорода от объема газа.
7. Способ по п.6, в котором газ содержит от 8 до 12% кислорода от объема газа.
8. Способ по п.1, в котором газ содержит более 21% кислорода от объема газа.
9. Способ по п.8, в котором газ содержит от 21% до 35% кислорода от объема газа.
10. Способ по любому из пп.1-9, в котором полисахарид представляет собой крахмал.
11. Способ по п.10, в котором крахмал представляет собой восковидный крахмал.
12. Способ по любому из пп.1-9, в котором полисахарид представляет собой продукт, содержащий крахмал.
13. Композиция термически ингибированного полисахарида, полученная способом по любому из пп.1-12.
14. Композиция по п.13, которая обладает цветностью по Хантеру L по меньшей мере на 0,5 единиц выше, чем композиция, полученная с использованием того же способа за исключением того, что дегидратацию не проводят при повышенном давлении и/или при повышенной эффективной концентрации кислорода.
15. Композиция по п.13, которая обладает цветностью по Хантеру L не более чем на 7 единиц меньше, чем полисахарид, до проведения стадий (а) и (b).
