Hochdruckeinfluß auf gelbildende Maltodextrine Teil 1: Makrostruktur, thermodynamische und fluiddynamische Wirkungen
Abstract
deUntersucht wurde der Einfluß statischen Hochdrucks (600 MPa) auf physikalische und chemische Eigenschaften von Maltodextrin-Pulvern niedriger Hydrolysengrade (DE 2…8%) und deren Gelen bei Wassergehalten von 5…24% w/w der Pulver und 15%ige (w/w) Gele. In keinem Fall konnten Spaltungen der Hauptvalenzbindungen nachgewiesen werden. Die Hochdruckbehandlung führte zu strukturellen Veränderungen, die vom Wassergehalt, der Alterung und der stofflichen Spezifikation abhängen. Die Strukturveränderungen betreffen die physikalische Mikro- und Makrostruktur. Es entsteht ein, gegenüber der Ausgangsprobe, kompakteres Material mit einer deutlich erhöhten Feststoffdichte und veränderten physiko-chemischen Eigenschaften. Sowohl bei druckbehandelten als auch bei nichtdruckbehandelten Maltodextrin-Pulvern wurde eine Folge schwacher Glasübergänge beobachtet, die sich als Serie lokaler Extrema in der 1. Ableitung der DSC-Kurve darstellen. Nach Hochdruckbehandlung gealterte Maltodextrin-Pulver mit Wassergehalten > 12% (w/w) zeigen erhöhte Peak-und erhöhte extrapolierte Onset-Temperaturen der 50–70°C-Endotherme sowie erhöhte Glasübergangstemperaturen im DSC-Signal. Im untersuchten Feuchtebereich von 24…5% w/w liegen die Glasübergangstemperaturen zwischen 22°C und 155°C. Die Maltodextrin-Gele sind nach Hochdruckbehandlung homogener und behalten, auch nach Alterung (48 h), eine stabile Konsistenz, während sich die unbehandelte Vergleichsprobe entmischt. Druckbehandelte Maltodextrin-Gele weisen eine höhere mechanische und thermische Stabilität auf. Die Druckanwendung führt vermutlich zur Deformation des Netzwerkes der konzentrierten Lösung bzw. des primären Gels, aus der die Möglichkeiten für eine Umstrukturierung resultieren.
Abstract
enThe influence of high pressure on gel forming maltodextrins. Part 1: Macro-structure, thermodynamic and fluiddynamic effects. Part II: Investigation of the primary structure, discussion and conclusions
The influence of static high pressure (600 MPa) on physical and chemical properties of maltodextrin powders, which have had low degrees of hydrolysis (DE 2–8%) and water contents of 5–24% w/w, and maltodextrin gels (15% w/w) have been investigated. No cleavage of covalent bonds has been proved. High pressure treatment results in structural changes depending on water content, ageing and specification of the material. Structural changes concern the physical micro- and macro-structure. In comparison with the untreated material, a more compact maltodextrin powder with an increased solid-density has been produced. The physico-chemical properties have changed after high pressure treatment. We found a series of weak glass transitions with pressure-treated as well as non-treated maltodextrin powders, which appear as series of local extreme values in the first derivative of DSC thermograms. Maltodextrin powders, which have aged after high pressure treatment, show increased peak temperatures and extrapolated onset temperatures of the 50–70°C endothermic event and increased glass transition temperatures in DSC above a water content of 12% (w/w). Glass transition temperatures between 22°C and 155°C have been determined within the investigated moisture range of 24–5% (w/w). Maltodextrin gels are more homogeneous after high pressure treatment and keep a stable consistency, also after ageing (48 h), whereas the untreated sample separates out. It has been shown, that pressure-treated maltodextrin gels have a higher mechanical and thermal stability. Presumably, the use of pressure results in a deformation of the network of the concentrated solution and primary gel respectively, but chances for restructuring arise from this deformation.
