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Analyse von Molekulargewichtsparametern und physikalischen Eigenschaften naßvermahlener Stärken
Sadler, Birgit
Stärke kann durch Anwendung von mechanischen, thermischen, biotechnischen und chemischen Verfahren modifiziert werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein systemanalytisches Modell zur mechanischen Modifizierung von Stärke in einer Rührwerkskugelmühle aufzustellen, um den Einfluß der Vermahlungsbedingungen auf die strukturellen und funktionellen Eigenschaften mittels funktionaler Wirkungs-beziehungen erfassen zu können. Zur Überprüfung des erstellten Modells wurden Versuche zur Naßvermahlung nativer Weizen- und Maisstärke durchgeführt. Die Abhängigkeit der Systemgrößen spezifische mechanische Energieeinleitung (SME), spezifische thermische Energieumwandlung (STU) und Verweilzeit von den Prozeßgrößen Rotordrehzahl, Kugelfüllgrad, Trockensubstanzgehalt und Massestrom konnte mit Hilfe von Regressionsgleichungen mit hinreichender Genauigkeit beschrieben werden. In einem weiteren Schritt wurde der Einfluß der Systemparameter auf die Strukturparameter ermittelt. Es zeigte sich, daß durch die mechanische Beanspruchung, neben einer Auflösung der Stärkekornstrukur, lediglich Wasserstoffbrückenbindungen gespalten wurden. Mit Hilfe der Größenausschluß-Chromatographie in Kombination mit einem Mehrwinkel-Laserlichtstreuungs (MALLS)-Detektor wurde aufgezeigt, daß Hauptvalenzbindungen durch die Naßvermahlung für die im Modell vorgegebenen Grenzen der Versuchsbedingungen nicht signifikant gespalten werden konnten. In einem direkten Schritt wurde der Einfluß der Systemparameter auf die Zielparameter Kaltwasserbindevermögen (KWB), Kaltwasserlöslichkeit (KWL) und Formamid-Natriumsulfat-Löslichkeit (FNL) ermittelt. Dabei ergab sich, daß diese Zielgrößen mit hinreichender Genauigkeit durch den natürlichen Logarithmus der SME beschrieben werden konnten. Die aus den naßvermahlenen Stärken durch Sprühtrocknung hergestellten Präparate ließen sich bei einer Feststoffkonzentration von 25% zu Partikelgelen rehydratisieren, die je nach der für ihre Herstellung bei der Naßvermahlung angewendeten Energie mehr oder weniger stabil waren. Insgesamt kann festgestellt werden, daß die Gültigkeit des aufgestellten systemanalytischen Modell für die Naßvermahlung von nativen Stärken bewiesen worden ist. Analog zur Vermahlung von nativen Stärken wurde poröse Stärke vermahlen, um den notwendigen Energiebedarf zu reduzieren. Es zeigte sich, daß die Energieeinleitung bei der Wahl von gleichen Prozeßparametern reduziert werden konnte. Eine Gegenüberstellung der funktionellen Eigenschaften ergab jedoch, daß durch die niedrigere Energieeinleitung auch die Kaltwasserbindung zurückging.
