Агломерований продукт висушеного розпилюванням крохмального гідролізату та спосіб його одержання

1. Агломерований продукт висушеного розпилюванням крохмального гідролізату, який відрізняє ться тим, що крохмальний гідролізат має такі властивості: декстрозний еквівалент (DE) від 5 до 35, вологовміст 95 %, статичний кут природного схилу (SAOR) менше, ніж 45°, як міру плинності, та швидкість розчинення < 180 секунд. 2. Агломерований продукт висушеного розпилюванням крохмального гідролізату за п. 1, який відрізняється тим, що має такі властивості: DE від 5 до 35, вологовміст 97 %, SAOR менше, ніж 40°, та швидкість розчинення < 120 секунд. 2 (19) 1 3 81574 4 11. Спосіб за будь-яким з пп. 5 - 10, який відрізняє ться тим, що у башту розпилювального сушіння додатково вводять нагрівальне повітря, яке має температуру від 160 до 300 °С. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що нагрівальне повітря, яке вводять у башту розпилювального сушіння, має температуру від 180 до 250 °С. 13. Спосіб за будь-яким з пп. 5 - 12, який відрізняє ться тим, що з нижної частини башти розпилювального сушіння виходить повітря, яке має температур у від 80 до 125 °С. 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що повітря, яке виходить, має температуру від 90 до 120 °С. 15. Спосіб за будь-яким з пп. 5 - 14, який відрізняє ться тим, що співвідношення між твердим порошковим матеріалом та розчином крохмального гідролізату становить від 0,6 до 1,1, виходячи з їх сухої маси. 16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що співвідношення між твердим порошковим матеріалом та розчином крохмального гідролізату становить від 0,8 до 1,0, ви ходячи з їх сухої маси. 17. Спосіб за будь-яким з пп. 5 - 16, який відрізняє ться тим, що твердим порошковим матеріалом є порошок крохмального гідролізату. 18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що порошок крохмального гідролізату є висушеною розпилюванням формою розчину крохмального гідролізату. 19. Спосіб за будь-яким з пп. 5 - 18, який відрізняє ться тим, що частинки агломерованого висушеного розпилюванням крохмального гідролізату піддають додатковій обробці у псевдозрідженому шарі. 20. Спосіб за будь-яким з пп. 5 - 19, який відрізняє ться тим, що одержують висушений розпилюванням крохмальний гідролізат відповідно до будь-якого з пп. 1 4. Винахід стосується, з одного боку, агломерованого продукту висушеного розпилюванням крохмального гідролізату. З іншого боку, винахід стосується способу одержання агломерованого продукту висушеного розпилюванням крохмального гідролізату в башті для висушування розпилюванням, який включає напилення рідкого матеріалу на твердий порошковий матеріал, причому рідкий матеріал пульверизують за допомогою однієї або кількох дворіданних насадок із застосуванням рідини для нагрівання та проведення цього матеріалу, причому агломерований висушений розпилюванням крохмальний гідролізат одержують шляхом вдування твердого порошкового матеріалу в головну частину башти для висушування таким чином, щоб траєкторія порошку перетинала напрямок розпилення пульверизованого рідкого матеріалу. Продукти крохмального гідролізату одержують шляхом часткового гідролізу крохмалів, одержаних зі злаків, коренеплодів або бульб. Залежно від ступеня гідролізу, вираженого декстрозним еквівалентом (DE), йдеться про мальтодекстринові (DE 20). Ці крохмальні гідролізати одержують різними способами виробництва, включаючи одноетапний ферментний гідроліз, двоетапний ферментноферментний процес або двоетапний кислотноферментний процес. Мальтодекстрини зазвичай виробляються у формі висушених розпилюванням частинок. Деякі з глюкозних сиропів, які мають DE від 20 до 30, також є доступними у формі висушених розпилюванням частинок і є відомими як "тверді кукурудзяні сиропи". Ці порошкові продукти застосовують як диспергуючі агенти, носії смаку, наповнювачі, гігроскопічні речовини, загусники та інші функціональні інгредієнти. Вони можуть мати широке застосування - від сумішей до начинок і від соусів до напоїв. Фізичні характеристики порошкових продуктів мають велике значення для їх застосування в цьому широкому діапазоні. Важливими фізичними властивостями, які стосуються цих порошків, є: - об'ємна густина (пухкість і можливість вибивання) і пов'язана з ними здатність до пресування; - середній розмір частинок; - гранулометричний склад; - механічна стійкість; - текучість; - диспергованість та пов'язана з нею швидкість розчинення. Ці фізичні властивості є дуже важливими з огляду на технологічність цих порошкових продуктів, а також з огляду на їх застосування у вищезазначеному діапазоні. Нині на ринку є присутніми два основні типи порошків на основі крохмального гідролізату. До першого типу належать стандартні висушені розпилюванням порошки, які мають відносно високу об'ємну густину, яка становить 0,45 - 0,65г/см 3, низький середній розмір частинок та широкий гранулометричний склад. Відносно висока об'ємна густина робить ці висушені розпилюванням порошки придатними для приготування сухих сумішей, оскільки фаза розшарування різних компонентів у цих композиціях, таким чином, обмежується або навіть уникається. Відносно висока об'ємна густина в результаті також забезпечує зменшення об'єму упаковки, таким чином, позитивно впливаючи на вартість транспортування на одиницю маси. Однак основним недоліком є відносно висока кількість тонко подрібненого продукту (з розміром частинок < 100 мікронів), в результаті чого виникають проблеми утворення пилу і, таким чином, загроза 5 81574 для безпеки, обмежена або погана текучість та збільшення здатності до пресування. Крім того, ці висушені розпилюванням порошки важко піддаються повному гідратуванню, тобто розчиненню у воді. Через дрібний розмір частинок такі порошки вимагають перемішування з високим зсувом і повільного додавання до води, нагрівання або іншої рідини для розчинення для уникнення утворення дрібних грудок, які є вологими ззовні і сухими всередині. Для подолання вищезазначених проблем, пов'язаних з утворенням пилу та змочуваністю, було розроблено другий тип крохмальних гідролізатів, тобто агломерованих (порошкових) продуктів висушеного розпилюванням крохмального гідролізату. Агломерація частинок крохмального гідролізату таким способом призводить до збільшення розміру частинок. Більші, більш пористі структури, таким чином, збільшують об'єм порожнин і знижують співвідношення зовнішньої поверхні та об'єму. Це поліпшує текучість, диспергування та змочуваність, а також зменшує утворення пилу. Недоліком такої обробки є те, що вона зменшує об'ємну густину порошкових продуктів крохмального гідролізату, зокрема, мальтодекстринових порошкових продуктів, до значень приблизно 0,15 - 0,4г/см 3. Ще одним недоліком, який спостерігали, є знижена механічна стійкість. Відомими є різні способи одержання таких агломерованих продуктів висушеного розпилюванням крохмального гідролізату. Стандартні процеси агломерації відомого рівня техніки є описаними, наприклад, у Food Product Design (May 1997): "Spray drying: innovative use of an old process", автор R.C. Deis, та у Zeitschrift for Lebensmitteltechnik (October 1992): "Recent advances in agglomeration during spray-drying", автор Ε. Refstrap. Для компенсації вищезазначених недоліків у US 4,810,307 описано спосіб, згідно з яким порошок висушеного розпилюванням мальтодекстрину змішують з леткою рідиною, яка не є водою (наприклад, 95% етанолом). Утворену в результаті суміш після цього стискають у роликовому компакторі без стороннього мастила. Утворений лист після цього розламують і просіюють. Згідно з заявкою US 4,810,307, одержані в результаті частинки є несферичними і мають об'ємну густин у, порівнянну з вихідним матеріалом, добру розчинність і не створюють проблем з текучістю або утворенням пилу. Однак гранулометричний склад є досить широким, тоді як відсоток частинок, більших за 500 мікронів (+ 30 меш) є надто високим, як показано у прикладі 2 US 4,810,307. Дійсно, надто висока кількість таких великих частинок призводить до "білих плям" у застосуванні, і це є небажаним впливом. Крім того, здатність до пресування утворених у результаті порошків є досить високою, що негативно впливає на властивості, які стосуються зберігання та транспортування порошків. 6 Крім цих несприятливих властивостей, спеціалістові в даній галузі стане зрозуміло, що застосування таких рідин, як етанол, створює певні перешкоди для безпеки у процесі виробництва. Як альтернатива, пропонуються продукти, які одержують за допомогою процесу, описаного у US 3,706,598. Згідно з цією патентною заявкою, одержують тверді, склоподібні продукти крохмального гідролізату, які мають DE від приблизно 10 до приблизно 25, вміст води, менший за 15% за масою, та об'ємну густину принаймні приблизно 0,65г/см 3 (40 фунтів на кубічний фут), шля хом концентрації рідини для перетворення гідролізованого крохмалю, нагрівання ріднни у пластинчастому теплообміннику, перегрівання дрібних краплинок ріднни й охолодження до затверднення. Заявник US 3,706,598 розкриває, що відповідні продукти мають чудову змочуваність і розчинність у воді. Однак конкретні цифри не наводяться. Крім того, густина одержаних продуктів може бути різною, від 0,65 до 0,9г/см 3 (55 фунтів на кубічний фут). Через те, що у процесі, описаному в цій патентній заявці, затвердлий продукт перетирають або перемелюють до стану, достатнього для проходження крізь сито 20 меш, спеціалістові у даній галузі стає зрозуміло, що це в результаті призводить до несприятливого, досить широкого гранулометричного складу, тоді як відсоток частинок, які є більшими за 500 мікронів, є надто високим. Крім того, вологовміст описаних продуктів є надто високим при менш привабливому способі виробництва. Як уже було зазначено вище, стиснуті порошки та склоподібні продукти, одержані цими способами, виявляють один або кілька недоліків, які є пов'язаними з їхніми фізичними властивостями (густиною, механічною стійкістю, розміром частинок та/або вологовмістом) і з процесами, які застосовують для їх виробництва. Розкриті нижче способи стосуються одержання висушених розпилюванням попередньо желатинізованих агломерованих продуктів на основі крохмалю. У US 4,871,398 описано безперервний спосіб одержання попередньо желатинізованих висушених розпилюванням продуктів агломератів крохмалю. Згідно з цим способом, застосовують дві або більшу кількість ковпачкових дворідинних насадок, які належать до типу, описаного у US 4,208,851. У цьому процесі дві або більшу кількість насадок типу spray-cook (або дворідинних насадок) розташовують у лінію в башті для висушування таким чином, щоб їхні траєкторії розпилення перетиналися. Точка перетину має бути достатньо віддаленою від насадок для уникнення утворення кульок або грудок і достатньо близькою до насадок для того, щоб поверхні частинок були достатньо клейкими для прилипання та утворення агломератів. У US 4,208,851 описано спосіб та пристрій для варіння або желатинізації матеріалу, який зазвичай важко піддається варінню та висушуванню розпилюванням через виникнення 7 81574 високої в'язкості під час варіння, таким чином, щоб одержувався продукт, який легко піддається висушуванню, рівномірно вариться і має дрібний розмір частинок. Матеріал спочатку змішують у водному розчиннику (з утворенням гідросуміші), а потім розпилюють у закриту камеру для утворення відносно дрібних частинок, які можуть рівномірно варитися або желатинізуватися. Для варіння матеріалу в камері у пульверизований матеріал вводять теплоносій (наприклад, пару). Камера має вентиляційний отвір, який дозволяє нагрітому розпиленому матеріалові виходити з камери, причому розмір та форма камери та вентиляційного отвору мають бути ефективними для підтримання температури та вологовмісту матеріалу протягом періоду часу, достатнього для варіння та желатинізації матеріалу. У ЕР 1 166 645 описано агломеровані висушені розпилюванням продукти на основі крохмалю та сухі суміші на основі цих агломерованих висушених розпилюванням продуктів на основі крохмалю. Агломерований продукт на основі крохмалю є однорідним порошком, у якому кожна частинка порошку являє собою агломерацію випадково розподілених дрібних зерен. Як описано у ЕР 1 166 645, ці висушені розпилюванням агломеровані продукти на основі крохмалю можуть бути одержані шляхом розпилювального варіння немодифікованого (природного) або моднфікованого крохмалю та мальтодекстрину в такому пристрої, як описано у US 4,280,851. У процесі, описаному в ЕР 1 166 645, мальтодекстрин нагнітають у головну частину розпилювальної башти таким чином, щоб траєкторія сухого порошку перетинала напрямок розпилення вареного розпилюванням крохмалю з метою одержання висушених розпилюванням агломерованих частинок. Таким чином, метою винаходу є забезпечення агломерованого продукту висушеного розпилюванням крохмального гідролізату, який поєднує оптимальні властивості стандартних висушених розпилюванням крохмальних гідролізатів та відомих агломерованих продуктів висушених розпилюванням крохмальних гідролізатів. Цієї мети винаходу досягають шляхом забезпечення агломерованого продукту висушеного розпилюванням крохмального гідролізату, в якому крохмальний гідролізат має такі властивості: - декстрозний еквівалент (DE) від 5 до 35; - вологовміст 95%; - статичний кут природного схилу (SAOR) менше, ніж 45°, як міру текучості; і - швидкість розчинення < 180 секунд. 8 Таким чином одержують агломерований продукт висушеного розпилюванням крохмального гідролізату, який має високу об'ємну густину, зменшений об'єм, високу механічну стійкість, низьке утворення пилу, високу швидкість розчинення, вищий середній розмір частинок і кращий гранулометричний склад. В оптимальному варіанті втілення агломерованого продукту висушеного розпилюванням крохмального гідролізату згідно з винаходом крохмальний гідролізат має такі властивості: - DE від 5 до 35; - вологовміст 97%; - SAOR менше, ніж 40°; і - швидкість розчинення < 120 секунд. У ще кращому варіанті втілення агломерованого продукту висушеного розпилюванням крохмального гідролізату згідно з винаходом крохмальний гідролізат має швидкість розчинення 53μ >200μ >500μ >99 72 6 94 40 2 Середній PSD (μ) 270 185 9118DE, продукт згідно з винаходом >99 Продукти US 4,810,307 28 49 2стандартний мальтодекстрин 15DE 2 агломерований C*Sperse 01318 155 агломерований Glucidex IT21 220 SAOR Ме ханічна стійкість Швидкість розчинення (сек) 42° 95% 40° 93% 230 205 3% З вищенаведених даних стає зрозуміло, що 60 - 70° 36° продукти згідно з винаходом явно мають 83% > 98% поліпшену швидкість розчинення. 390 55 PSD: гранулометричний склад SAOR: статичний кут природного схилу Приклад 2: У цьому прикладі при двох різних температурах (5°С та 22°С) порівнювали швидкість розчинення продуктів згідно з цим винаходом порівняно з продуктами існуючого рівня техніки (див. таблицю 3). Неагломеровані мальтодекстрини (18DE та 21DE), а також агломеровані відповідники (C*Sperse 01318, C*Sperse 01321, Glucidex ІТ21) порівнюються з продуктами згідно з винаходом. Таблиця 3 18DE, винахід 2IDE, винахід Швидкість (сек) при 22°С 115 50 Швидкість (сек) при 5°С 120 55 Стандартний 18DE Стандартний 21DE 390 320 540 500 Агломеровані: GlucidexIT21 C*Sperse 01318 C*SperseO1321 185 190 175 230 205 240 Результати цього прикладу чітко показують чудову швидкість розчинення, порівняно з продуктами, які раніше вважалися такими, що мають відмінні властивості розчинення. Приклад 3: Властивості розчинення агломерованих продуктів висушених розпилюванням крохмальних гідролізатів згідно з винаходом та інших агломерованих продуктів висушених розпилюванням крохмальних гідролізатів порівнювали зі значеннями, описаними у US 4,810,307 (див. таблицю 4). У цій патентній заявці описано спосіб поліпшення розчинності мальтодекстринів при збереженні відносно високої густини. Розчинність виражалася як час, який вимагається для розчинення 1 г продукту у 240мл