Stärke

Das Trocknen und Kühlen von nativer und modifizierter Stärke sind Prozessschritte, mit denen Ingetecsa jahrzehntelange Erfahrung hat. Mit dutzenden Referenzen und einer einzigartigen Trocknungstechnologie können wir es kaum erwarten, Sie von unseren Erfahrungen profitieren zu lassen.

Unsere modernste Trocknungstechnologie hat mehrere unverwechselbare Vorteile für Stärkeanwendungen zu bieten, wie etwa:

  • Nachweislich bessere Produktqualität
  • Geringerer Energieverbrauch, bis zu 28 % Einsparung bei Heizung mit Dampf
  • Hervorragende Hygiene, da es in der Trocknungszone keine beweglichen Teile gibt
  • Weniger Wartungsaufwand und mehr Sicherheit durch statische Technologie
  • Aufstellung vollständig in Innenraum mit schnelleren Installationszeiten
Native starch

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STÄRKE – EINFÜHRUNG

Starch or amylum is a carbohydrate (polysaccharide) and is present
in large amounts in tubers (potatoes and cassava), and in cereals
(such as corn, wheat, and rice), and to a smaller extend in pulses,
fruits, vegetables and grasses. Starch is extracted from more than
50 types of plants. The molecules arrange themselves in the plant
in granules varying in size and in shape for each plant species.

Die älteste Anwendung von Stärke ist als Verdickungsmittel und
Klebemittel für Lebensmittel. Heute ist Stärke das am häufigsten
vorkommende Kohlenhydrat in der menschlichen Ernährung.
Ihre Anwendungen sind vielfältig. Lebensmittelstärken werden
nicht nur als Verdickungsmittel, sondern auch als Stabilisatoren
verwendet. Dadurch sorgen sie für die endgültigen Eigenschaften
der Produkte, zum Beispiel für die Viskosität, die Textur, das
Mundgefühl und die Konsistenz.

Die älteste Anwendung von Stärke ist als Verdickungs- und Klebemittel für Lebensmittelprodukte. Heute ist Stärke das häufigste Kohlenhydrat in der menschlichen Ernährung. Ihre Anwendungen sind vielfältig. Lebensmittelstärken werden üblicherweise als Verdickungsmittel und Stabilisatoren verwendet. Sie sorgen für die typische Viskosität und Textur, das Mundgefühl und die Konsistenz vieler Lebensmittel.

Mit welcher Methode die Stärkekörner extrahiert werden, hängt von der Pflanzenart ab. Im Allgemeinen beruht die Isolierung von Stärke aus Knollen auf dem Aufbrechen der pflanzlichen Zellen, um die Stärke freizusetzen. Stärke aus Getreide kann durch Nassmahlen isoliert werden. Auf diese beiden Gruppen entfallen weltweit die größten Mengen der Stärkeproduktion. Die Stärkeextraktion aus Hülsenfrüchten, Obst und Gemüse ist komplexer und beruht meist auf Nassmahlverfahren.

Im Prozess der Stärkegewinnung fallen gleichzeitig mehrere Nebenprodukte wie Fasern und Proteine an. Jeder Strom muss isoliert werden, da die meisten Nebenprodukte eigene Anwendungen haben, zum Teil mit hohem Wert.

Stärke wird üblicherweise mechanisch von einer Aufschlämmung durch Entwässern zu einem Kuchen weiterverarbeitet. Das kann durch eine Filterpresse oder eine Zentrifuge erfolgen. Der Kuchen muss thermisch getrocknet werden, um die endgültige getrocknete Stärke zu erhalten. Das Endprodukt ist eine unmodifizierte Stärke, auch als native Stärke bezeichnet.

 

In den Zellen gebundenes Kartoffelstärkegranulat.

Trocknen nativer Stärke

Seit den bescheidenen Anfängen unseres Unternehmens entwickeln und fertigen wir Anlagen zum Trocknen von Stärke. In den Anfangstagen haben wir uns vor allem mit den bekannteren Stärken aus Kartoffel, Mais, Weizen, Maniok und Reis beschäftigt. Im Laufe der Jahre sind auch weniger bekannte Stärkequellen wie Hülsenfrüchte (z. B. Bohne, Erbse, Kichererbse), Johannisbrotkernmehl, Yucca und sogar Non-Food-Pflanzen wie Bäume (z. B. Sago) in Mode gekommen. Jede Stärke hat ihre eigenen spezifischen Funktionalitäten.

Auch heute noch beruht die Technologie zur industriellen Trocknung des entwässerten Stärkekuchens regelmäßig auf herkömmlichen Stromtrocknern. Stromtrockner sind für hohe Durchsätze geeignet und können Wasser in großen Mengen verdampfen. Sie sind relativ einfach in der Handhabung, und die Produkttemperatur bleibt niedrig genug, um die Funktion des Produkts nicht zu verändern. Eine zu hohe Produkttemperatur modifiziert die Stärke und ihre Eigenschaften.

Eine herkömmliche Stromtrocknungsanlage besteht im Wesentlichen aus folgenden Elementen:

  Dem Zufuhrsystem, das den feuchten Stärkekuchen in den Trockner bringt
  Der Heizung, die heißes Gas zum Trocknen des Stärkekuchens erzeugt
  Dem Entspannungsrohr, wo der größte Teil der Stärke zu Pulver eintrocknet
  Einer Reihe von Zyklonen oder einem Schlauchfilter, um die
trockene Stärke von der trocknenden Luft abzuscheiden
  Dem Abluftventilator

 

Simplified process flow diagram of a conventional Flash Dryer for native starch

 

El secador Flash de Ingetecsa destaca por su versatilidad, su excelente tratamiento del producto y el bajo consumo de energía

Unser konventioneller Stromtrockner mit oberem Bogen und hocheffizienten Zyklonen.

Oberer Bogen

In fast jedem konventionellen Stromtrockner ist der obere Bogen ein Kanalstück in Form eines Halbrings. Er dient lediglich dazu, Trocknungszeit zu schaffen und die Richtung des Stärkestroms umzukehren. Im Stromrohr bewegen sich Heißluft und Stärke schnell mit fast gleicher Geschwindigkeit in die gleiche Richtung. Das schmälert die Effizienz der Wärmeübertragung. Der obere Bogen sollte die Richtung der Luft und die der Stärke stören, um den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu verbessern. In einem glatt geformten Kanalabschnitt bewegen sich Luft und Stärke mit reduzierter Wärmeübertragung weiter. Das Ergebnis ist eine geringere Trocknungseffizienz und eine höhere Produkttemperatur.

Der obere Bogen von Ingetecsa ist anders. Er ist dafür ausgelegt, Turbulenzen zu erzeugen, indem er die Richtung und Geschwindigkeit der Luft und der Stärkepartikel verändert. Die Unterschiede in den Geschwindigkeiten und Richtungen verstärken die Wärmeübertragung, wodurch die Verdampfungsgeschwindigkeit wieder ansteigt. Höhere Verdampfungsgeschwindigkeiten sorgen dafür, dass das Produkt während der Trocknung gekühlt bleibt. Das Endprodukt ist kühler als bei einer Anlage ohne oberen Bogen von Ingetecsa.
Ein kühleres Endprodukt braucht weniger Wärme.

Das kann in unseren Testanlagen vorgeführt werden.

Ein ineffizienter oberer Bogen: Ein gebogenes Kanalstück, das nur die Trocknungszeit verlängert, aber die Trocknungseffizienz nicht verbessert.

Impact of the Ingetecsa top bend on particle quality and energy consumption

Ein herkömmlicher Stromtrockner mit einem oberen Bogen von Ingetecsa setzt die Stärkepartikel niedrigeren Produkttemperaturen aus und braucht weniger Energie.

 

Der Ingetecsa Stromtrockner mit oberem Bogen und hocheffizienten Zyklonen für Maisstärke

Exzenterförderer

Der Exzenterförderer hat in der Branche verschiedene Namen. Manche bezeichnen ihn als Schlinge oder Zerstäuber, andere als Kaskaden- oder Zentrifugalförderer.

In jedem herkömmlichen Stärketrockner ist der Exzenterförderer ein Element, bei dem das Bedienpersonal ein gewisses Fingerspitzengefühl haben muss, um die richtigen Einstellungen zu finden. Außerdem muss er recht oft gereinigt werden und hat erhebliche Wartungskosten.

Im Laufe der Jahre haben wir den Exzenterförderer verbessert: Wir haben die Maße verkleinert und den Stromverbrauch deutlich gesenkt. Außerdem werden die meisten unserer Förderer in einer lebensmittelgerechten Produktion nicht häufiger als zwei bis drei Mal im Jahr gereinigt. Die Wartung wurde so optimiert, dass das Wartungsintervall nur noch einmal im Jahr ist.

Entwicklungen

Ingetecsa hat Ende des letzten Jahrhunderts angefangen, einen Stromtrockner eines neueren Typs einzusetzen. Nach mehreren Jahren mit hervorragendem Feedback und ausgezeichneten Ergebnissen ist dieser Trockner zu unserem neuen Standard für die Trocknung nativer Stärke geworden:
Der Spiralstromtrockner.

Die Vorteile des Spiralstromtrockners gegenüber dem herkömmlichen Stromtrockner sind:

≡  Nachweislich bessere Produktqualität
≡  Weniger (bis 28 %) Energieverbrauch bei Beheizung mit Dampf
  Bessere Hygiene, da es keine beweglichen Teile in der Trocknungszone gibt
  Kein Exzenterförderer notwendig. Der Spiralstromtrockner bricht den Stärkekuchen allein durch seine hohen Luftgeschwindigkeiten auf
  Weniger Wartungsaufwand und hohe Sicherheit durch statische Technologie
  Aufstellung vollständig in Innenraum mit schnelleren Installationszeiten

Spiral Flash Drying with Flash Cooling: proven superior product quality, compact and short installation time

 

Getrocknete Stärke aus einem Spiralstromtrockner ist in der Regel 2–3 °C weniger warm als in einem herkömmlichen Stromtrockner. Das verbessert nicht nur die Produktqualität, der Trocknungsprozess benötigt auch weniger Wärmeenergie.

Die Stärke wird in der ganzen Trockenkammer so effizient getrocknet, dass der obere Bogen überflüssig geworden ist.

Da es keinen Exzenterförderer mehr gibt, kann sich auch kein Produkt stauen und verbrennen, wobei schwarze Partikel entstehen. Anwender des Spiralstromtrockners haben keine schwarzen Partikel festgestellt.

Unsere Testanlagen stehen bereit, um die oben genannten Vorteile vorzuführen.

 

Funktionsprinzip des vollständig statischen Spiralstromtrockners.

Stromkühlung

Regelmäßig kühlen wir die getrocknete Stärke und transportieren sie zur Verpackungslinie. Unser Stromkühler ist dafür ideal: Er transportiert die Stärke und kühlt dabei das Produkt fast auf Umgebungstemperatur ab. Förderstrecken von insgesamt 200 m lassen sich horizontal wie vertikal mühelos überwinden. So kann das Produkt etwa zur Schwerkraftabfüllung nach oben in einem Gebäude befördert werden, oder in ein anderes Gebäude oder einen Verpackungsbereich.

Simplified process flow diagram of a Spiral Flash Dryer with a Flash Cooler for starch

Stärke ist ein feines Pulver und ideal zur Stromkühlung. Die getrocknete Stärke wird direkt von der Trocknungslinie in den Kühlkanal geführt. Das ist auf dem Bild rechts zu sehen, wo das Produkt in den Trichtern unter den Zyklonen gesammelt wird. Durch einen Drehschieber fällt die Stärke direkt in den Kanal des Stromkühlers. Dort nimmt die Kühlluft das Produkt auf und transportiert es zum nächsten Ziel.

Dieses Konzept der Stromkühlung ist auf dem Bild rechts gut zu erkennen.

Der Stromkühler von Ingetecsa für die sofortige Kühlung und den Transport von Stärke.

 

Workshop report
Workshop report: „Drying optimisation for the sustainable development of cassava industry“.

 

 

Vorgelatinierte Stärke

Durch die Modifizierung der Stärke ändert sich ihre Funktion und es eröffnen sich neue Möglichkeiten und Anwendungen. Die Modifizierung kann durch Wärme, Chemikalien oder Enzyme erfolgen.

Erfolgt die Modifizierung durch Wärme in Gegenwart von reichlich Wasser, gefolgt von Trocknung, bildet sich eine vorgelatinierte Stärke. Vorgelatinierte Stärken haben eine Vielzahl von Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, ganz zu schweigen von anderen Industriezweigen. Sie sind sehr gut verdaulich.

Durch die Vorgelatinierung bekommen native Stärken die Fähigkeit, eine kalte Wasserpaste zu bilden. Sie entwickeln ihre Viskosität ohne die Notwendigkeit von Wärme. Das bedeutet, dass der Lebensmittelhersteller die Stärke nicht vorkochen muss. Das macht Stärke zu einem hervorragenden Bindemittel zum Andicken von Soßen, Mehlschwitzen oder Suppen. Dabei ist das nur eine mögliche Anwendung.
Vorgelatinierte Stärken behalten die meisten funktionalen Eigenschaften und die Viskosität des ursprünglichen Ausgangsmaterials.

 

 

Gelierung von Stärke

Wird Stärke in Gegenwart von ausreichend Wasser erhitzt, quellen ihre Körnchen durch das eindringende Wasser auf. Bei weiterer Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur brechen die Wasserstoffbrücken der Stärkemoleküle auf. Die Körnchenstruktur löst sich auf. Dadurch können sich die Stärkemoleküle im Wasser auflösen. Die Temperatur, bei der die Stärkekörnchen irreversibel aufbrechen, wird als Gelatinierungstemperatur oder Vorgelierungstemperatur bezeichnet.

Die Vorgelierungstemperatur von Stärke hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. von der pflanzlichen Quelle, der Menge des vorhandenen Wassers und dem pH-Wert. Die Vorgelierungstemperaturen variieren zwischen 58–80 °C, wobei die am häufigsten verwendeten Vorgelierstärken eher im Bereich 62–70 °C liegen.

 

Trocknung der vorgelatinierten Stärke

Nachdem die Stärke geliert und zu einem viskosen Brei eingedickt ist, muss sie getrocknet werden.

Hierfür wird der Walzentrockner unseres Partners Andritz-Gouda eingesetzt.
Die homogene Aufschlämmung aus Wasser und Stärke wird in den Einwalzentrockner gepumpt. Auf der beheizten Walzoberfläche wird die Aufschlämmung bis über die Gelatinierungstemperatur erwärmt. Über der Walzoberfläche befinden sich mehrere Auftragswalzen mit Abstreifmessern, die für eine gute Durchmischung und Verweilzeit der Stärkemischung sorgen. Das garantiert einen Gelatinierungsgrad von fast 100 %.

Das Stärkekörnchen quillt auf, die Bindung bricht und die Stärke löst sich im Wasser auf. In Sekundenschnelle ist die Stärke thermisch modifiziert und nach Spezifikation getrocknet. Die Stärke ist kaltlöslich und gut verdaulich geworden.

Die getrocknete Stärke wird als dünner Film von der Oberfläche geschabt, der nur noch nach Spezifikation gemahlen werden muss. Danach kann er einfach in die endgültige Mischung oder Anwendung dosiert werden.

 

Easy, gentle, and hygienic drying with ANDRITZ Gouda single drum dryerAnimation: Easy, gentle, and hygienic drying with ANDRITZ Gouda single drum dryer

 

 

Trocknen einer modifizierten, vorgelatinierten Stärke auf einem Walzentrockner.

Weitere Informationen erhalten Sie in unserem Downloadcenter.
Hier finden Sie alle Broschüren mit Bildmaterial, Beispielen und Hintergrundinformationen.

Sind Sie daran interessiert, wie wir Ihnen bei Ihrem Stärkeprojekt helfen können? Nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf. Unser sehr erfahrenes Prozessteam freut sich darauf, Ihre Fragen zu besprechen.

 

 

 

 

Wir freuen uns auf ein Gespräch über Ihre Fragen.

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