Ultrazvuková modifikace škrobových granulí suspenzí

Neutralizace kejdy

Po procesu se reakční suspenze neutralizuje, např. přidáním kyseliny chlorovodíkové nebo sírové po alkalickém zpracování.

Praní škrobu

Mytí vodou, jako je protiproudé praní v hydrocyklonech, následuje po neutralizaci modifikovaných škrobových suspenzí. V této fázi ultrazvuku napomáhá mytí a oplachování jednotlivých částic škrobu. Ultrazvuková kavitace disperguje aglomeráty škrobových granulí a zvyšuje přenos hmoty na hraniční vrstvě mezi škrobovými granulemi a vodnou fází.

Filtrace a sušení škrobu

Hielscher ultrazvuková zařízení se používají ultra filtrační nebo nanofiltrační procesy, stejně jako následné sušení rozprašováním.

Fyzikální modifikace škrobu (mechanická)

Fyzikální modifikace škrobů nezahrnuje použití chemikálií. Přesto ultrazvuku vede ke změnám v molekulární struktuře škrobu, po nichž následují změny ve fyzikálně-chemických vlastnostech a funkčnosti. Prudké kavitační smykové síly deformují krystalickou oblast ve škrobových granulích. Polymerní řetězce v blízkosti hroutících se mikrobublin jsou zachyceny ve smykovém poli s vysokým gradientem, které vede k rozbití makromolekulárních vazeb C-C a tvorbě radikálů s dlouhým řetězcem. SEM obrázky sonikovaných škrobových granulí ukazují mechanická poškození, jako jsou trhliny, prohlubně a důlky. To má za následek vyšší absorpční kapacitu vody, vyšší bobtnací sílu a zvýšenou rozpustnost. Tento efekt je lepší pro vyšší amplitudy sonikace. Proto je sonikace sondy mnohem účinnější pro modifikaci škrobu než sonikace typu koupele. Intenzivní ultrazvukové zpracování vykazuje více narušených granulí ve srovnání s nativním nebo tepelně zpracovaným škrobem.

Ultrazvukem OSA-esterifikované škroby

Ultrazvukem OSA-esterifikované škroby vykazovaly vyšší stupeň substituce (DS) a účinnosti reakce (RE) spolu s malými, ale prospěšnými morfologickými změnami, které mohou rozšířit jejich funkčnost v potravinových systémech. Sonikace zvyšuje reakční rychlost a účinnost beze změny molekulární struktury škrobu, čímž si zachovává své žádoucí vlastnosti pro potravinářské aplikace.
Tyto výsledky naznačují, že ultrazvukem asistovaná esterifikace by mohla představovat zelenou technologii, která nabízí energeticky účinný a časově úsporný přístup k modifikaci škrobu. Potenciál pro škálování esterifikace za asistence sonciace by mohl způsobit revoluci v procesu modifikace škrobů v potravinářské vědě, což by bylo v souladu s cíli udržitelné výroby a rozšířilo použití esterifikovaných škrobů v průmyslu.

Přečtěte si více o ultrazvukem esterifikovaném OSA-škrobu!

SEM mikrosnímky pro: (a) bez ultrazvuku, (b) 20 minut sonikované, (c) 40 minut. sonikované, (d) 60 minut sonikované granule pšeničného škrobu.
Studie a obrázky: ©Majzoobi et al., 2015

Ultrazvuku může výrazně snížit začátek teploty želatinizace. Škrobové gely připravené ze sonikovaných škrobových granulí mají vyšší tvrdost a vyšší hodnoty adheze a soudržnosti ve srovnání s nativním škrobem. Adhezivita, soudržnost, pružnost a gumovitost se výrazně zvyšují s ultrazvukovou úpravou škrobu.

Ultrazvuku využívá mnohem méně energie a stresující podmínky zpracování než konvenční postupy modifikace škrobu. Hielscher ultrazvuk dodává vysoce výkonné ultrazvukové reaktory pro komerční zpracování.

Vyžádejte si více informací!

Pokud jste vědec zabývající se výzkumem modifikace škrobu, procesní inženýr, který se snaží zlepšit stávající škrobárenské procesy, produktový inženýr, který formuluje lepší nebo nové produkty, nebo pokud máte jakýkoli jiný zájem o modifikaci škrobu: Kontaktujte nás! Rádi s vámi prodiskutujeme potenciál a výhody ultrazvuku pro modifikaci škrobu a aplikaci škrobu. Vyplňte prosím níže uvedený formulář!

Použití škrobu

Modifikovaný škrob se používá v široké škále potravinářských i nepotravinářských aplikací. Oktenylsukcináty škrobu jsou důležitým stabilizátorem emulzí olej ve vodě. Při výrobě papíru zlepšují kationtové škroby pevnost za mokra i za sucha, stabilizují emulze a působí jako činidla pro klížení povrchu. Mnoho mokrých aditivních systémů obsahuje anorganické mikročástice (koloidní oxid křemičitý, bentonit) a syntetické polymery s modifikovaným škrobem. Mezi další použití patří škrobové latexové disperze nebo granulovaný škrob jako plnivo pro polymery.

Vědecké články o ultrazvukem asistované modifikaci škrobu

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat a P.Sriamornsak (2012): Vliv ultrazvukového ošetření na fyzikální vlastnosti tapiokového škrobu, in: Advanced Materials Research Vol. 506 (2012) pp 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): Ultrazvukový vliv na fyzikální vlastnosti kukuřičného škrobu, in: Sacharidové polymery 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): Textura a pastovací vlastnosti ultrazvukem upraveného kukuřičného škrobu, in: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye a V. Heinz (2002): Nutriční zlepšení rostlinných potravin netepelným zpracováním, in: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]

Nejčastější dotazy

Co jsou nativní zdroje škrobu?

Škrob pochází z různých přírodních zdrojů, jako jsou: kukuřice, voskovitá kukuřice, kukuřice s vysokým obsahem amylózy, tapioka, brambory, pšenice, rýže, voskovitá rýže, hrách (hrách hladký, vrásčitý hrách), ságo, oves, ječmen, žito, amarant, sladké brambory, oves, obilniny, kravská srdcovka, quinoa, čočka, fazole, čirok, maranta nebo maniok.

Co je modifikovaný škrob?

Modifikovaný škrob je škrob, který byl fyzikálně, enzymaticky nebo chemicky změněn, aby se zvýšila jeho výkonnost v potravinářských a průmyslových aplikacích. Tyto úpravy zlepšují vlastnosti, jako je rozpustnost, viskozita, gelovatění a stabilita za různých podmínek, jako je teplo nebo kyselé prostředí. Modifikované škroby, které se běžně získávají z přírodních zdrojů, jako je kukuřice, brambory a tapioka, se používají jako zahušťovadla, stabilizátory a emulgátory ke zlepšení textury a trvanlivosti zpracovaných potravin, léčiv a dalších produktů.

Jaký je rozdíl mezi modifikovaným škrobem a OSA-škrobem?

Modifikovaný škrob označuje škrob, který byl změněn různými způsoby – fyzikálně, enzymaticky nebo chemicky – aby se zlepšily jeho funkční vlastnosti, jako je zahuštění, želírování nebo stabilizace v různých podmínkách. Díky těmto úpravám je vhodný pro různé aplikace v potravinářském, farmaceutickém a průmyslovém průmyslu.
OSA-škrob neboli oktenyljantaranhydridový škrob je specifický typ chemicky modifikovaného škrobu, který vzniká připojením oktenyljantaranhydridových skupin k molekule škrobu. Tato modifikace dodává jedinečné emulgační vlastnosti, díky nimž je OSA-škrob zvláště účinný při stabilizaci emulzí olej ve vodě. Zatímco modifikovaný škrob obecně zlepšuje základní vlastnosti, jako je viskozita nebo stabilita, OSA-škrob je speciálně přizpůsoben tak, aby poskytoval emulgační schopnosti, díky čemuž je oblíbený v produktech, jako jsou salátové dresinky, omáčky a nápoje, kde jsou nezbytné stabilní emulze. Přečtěte si více o ultrazvukem esterifikovaném škrobu OSA!