Nişasta dənəcikləri suspenziyalarının ultrasəslə modifikasiyası
Nişasta kartof, qarğıdalı və ya qarğıdalı kimi təbii mənbələrdən asanlıqla əldə edilir. Fiziki və kimyəvi xassələrini yaxşılaşdırmaq üçün nişastanın modifikasiyası zəruridir. Hielscher ultrasəs reaktorları nişastanın fiziki, kimyəvi və fermentativ modifikasiyasını təşviq edir; bu isə qida və qeyri-qida sənayelərində istifadə üçün daha yaxşı funksional xassələrə gətirib çıxarır.
Əksər kommersiya tətbiqləri üçün nişastaların müsbət xüsusiyyətlərini gücləndirmək və ya çatışmazlıqlarını minimuma endirmək məqsədilə onlar kimyəvi və ya fiziki üsullarla modifikasiya edilməlidir. Ultrasəslə emal nişastaların fiziki, kimyəvi və fermentativ modifikasiyası üçün yüksək dərəcədə effektiv vasitədir. Hielscher ultrasəs cihazları nişasta suspenziyalarına yüksək intensivlikli ultrasəs dalğaları ötürür. Nəticədə yaranan ultrasəs kavitasiyası aşağıdakıları təşviq edir:
- aqlomeratların parçalanması və dispersləşmə
- mexaniki deqradasiya və dağılma
- dənəciklərə nüfuzetmə və şişmə
- kütlə ötürülməsi
- radikalların əmələ gəlməsi
- kimyəvi reaktivlik
- qızdırma
Nişastanın kimyəvi modifikasiyası
Dənəciyin ultrasəs kavitasiyası ilə parçalanması və bununla əlaqədar mayenin nişasta dənəciyinə daha asan daxil olması nişasta polimerlərinin esterləşmə, efirləşmə, hidroksipropilləşmə və ya oksidləşmə və turşu ilə modifikasiya reaksiyalarının kinetikasını yaxşılaşdırır. Hielscher ultrasəs reaktorları axın xəttində fasiləsiz emal üçün nəzərdə tutulub. Daha yüksək reaksiya sürətləri reaksiya qazanının məhsuldarlığını artırır.
Nişastanın qələvi ilə modifikasiyası
Bir çox kommersiya nişasta törəmələrinin istehsalında qələvilik və temperatur nəzarətdə saxlanılmaqla sulu nişasta suspenziyalarına reaktiv üzvi reagentlər əlavə olunur. Nişastaların esterləşməsi adətən pH 7 ilə 9 arasında aparılır. Nişastaların efirləşməsi üçün çox vaxt pH 11 ilə 12 arasında istifadə olunur. Tipik proses temperaturları təxminən 60°C-dir. Ultrasəslə emal edilmədikdə kommersiya nişastalarının əvəzlənmə dərəcəsi çox vaxt 0,2-dən aşağı olur. Ultrasəslə emal əvəzlənməyə kömək edir və nəticədə soyuq suda daha yaxşı həll olan nişasta alınır.
Nişastanın turşu ilə modifikasiyası
Dənəvər nişasta suspenziyasının 40 ilə 60°C arasında durulaşdırılmış xlorid və ya sulfat turşusu ilə reaksiyası axıcılığı artırılmış və ya özlülüyü azaldılmış nişastalar əmələ gətirir. Bu qismən depolimerləşdirilmiş nişastalardan daha aşağı özlülük yaradan məhsullar alınır. Kapsullaşdırılmış məhsulların püskürtmə ilə qurudulması zamanı daha yüksək bərk maddə miqdarından istifadə etməyə imkan vermək üçün nişasta oktenilsuksinatları qismən depolimerləşdirilir. Yumşaq şəraitdə turşu hidrolizi zamanı ultrasəslə emal hidroliz prosesində əmələ gələn nanohissəcik aqreqatlarını parçalaya bilər. Bu, nişasta nanohissəciklərinin çıxımını artırır.
Amilopektin molekulu
Suspenziyanın neytrallaşdırılması
Prosesdən sonra reaksiya suspenziyası, məsələn, qələvi ilə emaldan sonra xlorid və ya sulfat turşusu əlavə edilməklə neytrallaşdırılır.
Nişastanın yuyulması
Modifikasiya olunmuş nişasta suspenziyalarının neytrallaşdırılmasından sonra su ilə yuma, məsələn, hidrosiklonlarda əksaxınlı yuma aparılır. Bu mərhələdə ultrasəslə emal ayrı-ayrı nişasta hissəciklərinin yuyulmasına və yaxalanmasına kömək edir. Ultrasəs kavitasiyası nişasta dənəciklərinin aqlomeratlarını dispersləşdirir və nişasta dənəcikləri ilə sulu faza arasındakı sərhəd qatında kütlə ötürülməsini artırır.
Nişastanın filtrasiyası və qurudulması
Hielscher ultrasəs cihazları ultrafiltrasiya və ya nanofiltrasiya proseslərində, eləcə də sonrakı püskürtmə ilə qurutmada istifadə olunur.
Nişastanın fiziki modifikasiyası (mexaniki)
Nişastaların fiziki modifikasiyası kimyəvi maddələrin istifadəsini nəzərdə tutmur. Bununla belə, ultrasəslə emal nişastanın molekulyar strukturunda dəyişikliklərə, ardınca isə fiziki-kimyəvi xassələrində və funksionallığında dəyişmələrə gətirib çıxarır. Güclü kavitasiya kəsilmə qüvvələri nişasta dənəciklərindəki kristallik sahəni deformasiyaya uğradır. Çökən mikroqabarcıqların yaxınlığındakı polimer zəncirləri yüksək qradiyentli kəsilmə sahəsinə düşür; bu isə makromolekulyar C-C rabitələrinin qırılmasına və uzun zəncirli radikalların əmələ gəlməsinə səbəb olur. Ultrasəslə emal edilmiş nişasta dənəciklərinin SEM təsvirləri çatlar, çökəkliklər və çuxurlaşma kimi mexaniki zədələri göstərir. Bu, daha yüksək su udma qabiliyyətinə, daha yüksək şişmə qabiliyyətinə və həllolmanın artmasına gətirib çıxarır. Ultrasəslə emalın amplitudası daha yüksək olduqda bu təsir daha yaxşı olur. Buna görə də zond vasitəsilə ultrasəslə emal nişastanın modifikasiyası üçün ultrasəs vannasında emaldan xeyli daha effektivdir. İntensiv ultrasəslə emal təbii və ya istiliklə emal edilmiş nişasta ilə müqayisədə daha çox parçalanmış dənəciklər göstərir.
Ultrasəslə OSA-esterləşdirilmiş nişastalar
Ultrasəslə OSA-esterləşdirilmiş nişastalar daha yüksək əvəzlənmə dərəcəsi (DS) və reaksiya səmərəliliyi (RE), eləcə də qida sistemlərində funksionallıqlarını genişləndirə bilən kiçik, lakin faydalı morfoloji dəyişikliklər nümayiş etdirmişdir. Ultrasəslə emal nişastanın molekulyar strukturunu dəyişdirmədən reaksiyanın sürətini və səmərəliliyini artırır və bununla da qida tətbiqləri üçün arzuolunan xassələrini qoruyur.
Bu nəticələr ultrasəsin köməyi ilə esterləşmənin nişasta modifikasiyası üçün enerjiyə və vaxta qənaət edən yanaşma təklif edən ekoloji təmiz texnologiya ola biləcəyini göstərir. Ultrasəsin köməyi ilə esterləşmənin miqyasının böyüdülməsi potensialı davamlı istehsal məqsədlərinə uyğunlaşaraq və sənayedə esterləşdirilmiş nişastaların tətbiq sahələrini genişləndirərək qida elmində nişastaların modifikasiya prosesində köklü dəyişiklik yarada bilər.
Ultrasəslə esterləşdirilmiş OSA-nişastası haqqında daha ətraflı oxuyun!
Buğda nişastası dənəciklərinin SEM mikroşəkilləri: (a) ultrasəslə emal edilməmiş, (b) 20min ultrasəslə emal edilmiş, (c) 40min. ultrasəslə emal edilmiş, (d) 60min ultrasəslə emal edilmiş.
Tədqiqat və təsvirlər: ©Majzoobi və b., 2015
Ultrasəslə emal kleysterləşmənin başlanğıc temperaturunu əhəmiyyətli dərəcədə aşağı sala bilər. Ultrasəslə emal edilmiş nişasta dənəciklərindən hazırlanmış nişasta gelləri təbii nişasta ilə müqayisədə daha yüksək sərtlik, yapışqanlıq və koheziya göstəricilərinə malikdir. Nişastanın ultrasəslə modifikasiyası zamanı yapışqanlıq, koheziya, elastiklik və çeynənmə zamanı saqqızabənzər müqavimət əhəmiyyətli dərəcədə artır.
Ultrasəslə emal ənənəvi nişasta modifikasiyası prosedurlarına nisbətən xeyli az enerji sərfi və materiala daha az yük yaradan emal şəraiti tələb edir. Hielscher Ultrasonics kommersiya emalı üçün yüksək güclü ultrasəs reaktorları təchiz edir.
Əlavə məlumat istəyin!
Əgər siz nişastanın modifikasiyasını tədqiq edən alim, mövcud nişasta proseslərini yaxşılaşdırmağa çalışan proses mühəndisi, daha yaxşı və ya yeni məhsullar hazırlayan məhsul mühəndisisinizsə və ya nişastanın modifikasiyasına hər hansı başqa marağınız varsa: bizimlə əlaqə saxlayın! Nişastanın modifikasiyası və tətbiqi üçün ultrasəslə emalın potensialını və üstünlüklərini sizinlə müzakirə etməkdən məmnun olarıq. Aşağıdakı formanı doldurun!
Nişastanın istifadəsi
Modifikasiya olunmuş nişasta qida və qeyri-qida sahələrində geniş tətbiq olunur. Nişasta oktenilsuksinatları suda yağ emulsiyalarının mühüm stabilizatorudur. Kağız istehsalında kationik nişastalar yaş və quru möhkəmliyi artırır, emulsiyaları stabilləşdirir və səthin yapışqanlanması üçün vasitə kimi fəaliyyət göstərir. Kağız istehsalının yaş hissəsində istifadə olunan bir çox əlavə sistemləri qeyri-üzvi mikrohissəcikləri (kolloidal silisium dioksid, bentonit) və sintetik polimerləri modifikasiya olunmuş nişasta ilə birləşdirir. Digər istifadə sahələrinə nişasta-lateks dispersiyaları və ya polimerlər üçün doldurucu kimi dənəvər nişasta daxildir.
Ultrasəsin köməyi ilə nişasta modifikasiyası haqqında elmi məqalələr
-
- S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat və P.Sriamornsak (2012): Ultrasəslə emalın tapioka nişastasının fiziki xassələrinə təsiri, nəşr: Advanced Materials Research, cild 506 (2012), səh. 294–297. [PDF]
- Anet Rezek Jambrak, Zoran Herceg, Drago Šubaric, Jurislav Babic, Mladen Brncic, Suzana Rimac Brncic, Tomislav Bosiljkov, Domagoj Cvek, Branko Tripalo, Jurica Gelo (2010): Ultrasəsin qarğıdalı nişastasının fiziki xassələrinə təsiri, nəşr: Carbohydrate Polymers 79 (2010) 91–100.
- Herceg I.L., Jambrak A.R., Šubarić D., Brnčić M., Brnčić S.R., Badanjak M., Tripalo B., Ježek D., Novotni D., Herceg Z. (2010): Ultrasəslə emal edilmiş qarğıdalı nişastasının tekstura və kleyster əmələgətirmə xassələri, nəşr: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
- D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye və V. Heinz (2002): Qeyri-termik emal vasitəsilə bitki mənşəli qidaların qida dəyərinin yaxşılaşdırılması, nəşr: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]
Tez-tez verilən suallar
Nişastanın təbii mənbələri hansılardır?
Nişasta müxtəlif təbii mənbələrdən əldə edilir, məsələn: qarğıdalı, mumlu qarğıdalı, yüksək amilozalı qarğıdalı, tapioka, kartof, buğda, düyü, mumlu düyü, noxud (hamar noxud, qırışıq noxud), saqo, yulaf, arpa, çovdar, amarant, şirin kartof, yulaf, dənli bitkilər, inək sabunotu, kinoa, mərcimək, xırda ağ lobya, sorqo, ararut və ya maniok.
Modifikasiya olunmuş nişasta nədir?
Modifikasiya olunmuş nişasta qida və sənaye tətbiqlərində göstəricilərini yaxşılaşdırmaq üçün fiziki, fermentativ və ya kimyəvi üsullarla dəyişdirilmiş nişastadır. Bu modifikasiyalar həllolma, özlülük, gel əmələgətirmə və istilik və ya turş mühit kimi müxtəlif şəraitlərdə sabitlik kimi xassələri yaxşılaşdırır. Adətən qarğıdalı, kartof və tapioka kimi təbii mənbələrdən əldə edilən modifikasiya olunmuş nişastalar emal olunmuş qidalarda, əczaçılıq preparatlarında və digər məhsullarda teksturanı yaxşılaşdırmaq və saxlama müddətini artırmaq üçün qatılaşdırıcılar, stabilizatorlar və emulqatorlar kimi istifadə olunur.
Modifikasiya olunmuş nişasta ilə OSA-nişastası arasındakı fərq nədir?
Modifikasiya olunmuş nişasta müxtəlif şəraitlərdə qatılaşdırma, gel əmələgətirmə və ya stabilləşdirmə kimi funksional xassələrini yaxşılaşdırmaq üçün müxtəlif üsullarla – fiziki, fermentativ və ya kimyəvi üsullarla – dəyişdirilmiş nişastanı bildirir. Bu modifikasiyalar onu qida, əczaçılıq və sənaye məhsullarında müxtəlif tətbiqlər üçün uyğun edir.
OSA-nişastası, yəni oktenil süksin anhidridi nişastası, nişasta molekuluna oktenil süksin anhidridi qruplarının birləşdirilməsi ilə yaradılan, kimyəvi üsulla modifikasiya olunmuş xüsusi nişasta növüdür. Bu modifikasiya ona özünəməxsus emulqasiya xassələri verir və OSA-nişastasını suda yağ emulsiyalarının stabilləşdirilməsində xüsusilə effektiv edir. Modifikasiya olunmuş nişasta ümumiyyətlə özlülük və ya sabitlik kimi əsas xassələri yaxşılaşdırdığı halda, OSA-nişastası emulqasiya qabiliyyəti təmin etmək üçün xüsusi olaraq uyğunlaşdırılıb; bu da onu sabit emulsiyaların vacib olduğu salat sousları, souslar və içkilər kimi məhsullarda geniş istifadə olunan maddəyə çevirir. Ultrasəslə esterləşdirilmiş OSA nişastası haqqında daha ətraflı oxuyun!