Biopolymernetzwerk Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Stärke

Native & modifizierte Stärke

Die Stärkeherstellung basiert in Deutschland nahezu überwiegend auf Weizen, Mais und Kartoffeln und macht nur einen geringen Teil der Verwendung von Körnergetreide bzw. Kartoffeln in Deutschland aus. Der extrahierbare Stärkegehalt beträgt etwas über 50% bei Weizen (bei einem Stärkegehalt in Weizenkörnern von rund 58-60% und bei einer Extraktionsrate von 88-90%), etwa 60% bei Mais (bei einem Stärkegehalt in den Maiskörnern zwischen 62 und 64% und bei einer Extraktionsrate von 88-90%) und rund 19% bei Kartoffeln. Darüber hinaus wird in geringem Umfang Erbsenstärke aus Erbsen hergestellt. Aus Importen werden auch geringe Mengen an Maniok- (auch Cassava genannt) und Reisstärke verwendet.

Stärke kann als native oder als modifizierte Stärke verwendet werden. Die Modifizierung kann durch physikalische, enzymatische oder chemische Verfahren stattfinden; die gewonnenen Stärke-Erzeugnisse werden damit erhöhten technischen Anforderungen gerecht.

Die Stärkenutzung erfolgt sowohl im Nahrungsmittelsektor als auch im technischen Bereich. Die Verwendung von Stärkeprodukten aus Weizen, Mais und Kartoffeln ist zu knapp 50% durch die Lebensmittelverarbeitung bestimmt. Bei technischen Anwendungen dominiert die Beimischung von Stärke und modifizierter Stärke in der Papier- und Wellpappeprodukten. Die chemisch-technischen Anwendungen (bspw. Verzuckerungsprodukte als Träger-, Füll- und Formulierungshilfsstoffe, Tenside auf Basis von Glucose, Sprühstärke für Textilien, Stärkeprodukte im Pharmabereich) und der Einsatz in der Fermentation sind vergleichsweise gering.

Abb: Struktur der Herstellung und Verwendung von Stärke (Quelle: Eco Sys, FNR)

Thermoplastische Stärke

Zur Herstellung von Thermoplastischer Stärke (TPS) werden Stärkekörner durch Extrusionsprozesse destrukturiert. Stärke besteht aus zwei Komponenten, dem verzweigt polymerisierten Amylopektin, dem Hauptbestandteil der Stärke, der die unverzweigte Amylose umhüllt. Um die Stärke zu destrukturieren, d.h. ihre granuläre Struktur und ihre Kristallinität zu zerstören, werden sogenannte Weichmacher sowie mechanische Energie und Wärme eingesetzt. Geeignete Weichmacher sind z.B. Wasser (in Anteilen unter 45%), Glyzerin, Sorbitol etc. 

Auswahl an BMEL/FNR geförderten Projekten zu diesem Thema
Verbundvorhaben: Partikelschaumwerkstoff auf Basis stärkehaltiger Rohstoffe (01.11.2013 bis 31.10.2015)
Innovative Gerstensorten als Nachwachsender Rohstoff - Weiterführung zur Erschließung neuer technologischer und industrieller Verwertungsmöglichkeiten für Produkte aus waxy-Gerste  (01.03.2012 bis 30.09.2012)
Forschungsverbund Biopolymere (01.06.2009 bis 31.05.2014)
Verbundvorhaben: Innovative Gerstensorten als nachwachsender Rohstoff (05.09.2008 bis 04.09.2011)
Förderschwerpunkt: Stärke für die Papierindustrie (01.05.2008 bis 31.05.2011)
Machbarkeitsstudie zur Verfahrensentwicklung einer kosteneffizienten Verwendung von Kartoffelstärkerohstoffen in der Papierwirtschaft (01.02.2008 bis 31.07.2008)
Verbundvorhaben: Herstellung modifizierter Stärke für die Verarbeitung zu Verpackungsmitteln (01.12.2007 bis 30.11.2011)
Neue Wege zur Funktionalisierung von Stärke (01.09.2006 bis 31.08.2008)
Nachwuchsgruppe: Neue Werkstoffe aus modifizierten Polysacchariden (01.08.2006 bis 31.07.2011)
Entwicklung eines neuartigen Transfer-Spritzgießverfahrens und einer Werkstoffrezeptur zur Herstellung stoßabsorbierender Strukturschaum-Formteile auf Basis nachwachsender Rohstoffe (01.08.2006 bis 31.07.2009)
Verbundvorhaben: Forschungsverbund Stärkeeinsatz bei der Herstellung und Verarbeitung von Papier und Karton (15.12.2004 bis 31.03.2007)