Ultralyd Modifikation af Stivelse Granulatopslæmninger

Stivelse kan let ekstrasbar fra indfødte kilder, såsom kartoffel, majs eller majs. Ændring af stivelse er nødvendig for at forbedre de fysiske og kemiske egenskaber. Hielscher ultralyds reaktorer fremme fysisk, kemisk, og enzymatisk modifikation af stivelse, der fører til bedre funktionelle egenskaber for anvendelse i fødevarer og nonfoodindustrier.

For de fleste kommercielle anvendelser skal stivelser modificeres kemisk eller fysisk for at forbedre deres positive egenskaber eller for at minimere deres defekter. Ultralydbehandling er et yderst effektivt middel til fysisk, kemisk og enzymatisk modifikation af stivelse. Hielscher ultralydsenheder overfører stærkt ultralydbølger til stivelsesopslæmninger. Den resulterende ultralydkavitation fremmer:

  • deagglomerering og dispersion
  • mekanisk nedbrydning og forstyrrelse
  • granul penetration og hævelse
  • masseoverførsel
  • radikal dannelse
  • kemisk reaktivitet
  • Opvarmning
Ultralyd er en pålidelig teknik til fremstilling af fine fødevareemulsioner (Klik for større billede!)

UIP1000hdT til slurry Sonication

Kemisk modifikation af stivelse

Ultralyd kavitationsforstyrrelse af granulet forbundet med højere anlæg til væskeindgang i stivelsesgranulet fører til forbedringer i reaktionskinetikken til esterificering, etherificering, hydroxypropylering eller oxidation og syremodifikation af stivelsespolymerer. Hielscher ultralydreaktorer er designet til kontinuerlig inline-behandling. Højere reaktionshastigheder fører til øget reaktionskedelkapacitet.

Alkalisk stivelsesmodifikation

Til fremstilling af mange kommercielle stivelsesderivater tilsættes reaktive organiske reagenser til vandige stivelsesopslæmninger under kontrol af alkalitet og temperatur. Foresteringen af ​​stivelser udføres sædvanligvis ved pH 7 til 9. En pH på 11 til 12 anvendes almindeligvis til etherificering af stivelser. Typiske proces temperaturer er ca. 60 ° C. Uden sonikering er graden af ​​substitution af kommercielle stivelser ofte mindre end 0,2. Ultralydning hjælper substitutionen med en mere koldt vandopløselig stivelse.

Acid Stivelse Modifikation

Reaktionen af ​​en granuleret stivelsesopslæmning med fortyndet saltsyre eller svovlsyre ved 40 til 60 ° C fører til flydende stivelse eller fortyndet stivelse. Disse delvist depolymeriserede stivelser producerer produkter, der frembringer mindre viskositet. Stivelse-octenylsuccinater depolymeriseres delvist for at tillade et højere faststofindhold at anvendes under spraytørring af indkapslede produkter. Ultralydning under mild syrehydrolyse kan dissociere de nanopartikelaggregater, der dannes under hydrolysen. Dette øger udbyttet af stivelses nanopartikler.

Amylopectin er et opløseligt polysaccharid og stærkt forgrenet polymer af glucose fundet i planter. Det er en af ​​de to bestanddele af stivelse, den anden er amylose.

amylopektin Molecule

Slam-neutralisering

Efter processen neutraliseres reaktionsopslæmningen, fx ved at tilsætte saltsyre eller svovlsyre efter alkalisk behandling.

Stivelse Vask

Vandvask, såsom modstrømsvask i hydrocykloner, følger neutraliseringen af ​​de modificerede stivelsesopslæmninger. På dette stadium hjælper ultralydbehandling vask og skylning af de enkelte stivelsespartikler. Ultralydkavitationen dispergerer stivelsesgranulaggregater og øger massoverførslen ved grænselaget mellem stivelsesgranulater og den vandige fase.

Stivelse Filtrering og tørring

Hielscher ultralyd udstyr anvendes ultrafiltrering eller nanofiltreringsprocesser samt efterfølgende sprøjtetørring.

Fysisk modifikation af stivelse (mekanisk)

Fysisk modifikation af stivelse involverer ikke brugen af ​​kemikalier. Endnu resulterer ultralydning i ændringer i den stivelsesmolekylære struktur efterfulgt af variationer i fysisk-kemiske egenskaber og funktionalitet. De voldelige kavitational shear forces forvrider den krystallinske region i stivelsesgranuler. Polymerkæder nær de sammenfaldende mikrobobler fanges i et højgradientforskydningsfelt, der fører til brud på makromolekylære CC-bindinger og dannelsen af ​​langkædede radikaler. SEM-billeder af sonikerede stivelsesgranulater viser mekaniske skader, såsom sprækker, depression og pitting. Dette resulterer i en højere vandabsorptionskapacitet, højere svulmekraft og øget opløselighed. Denne effekt er bedre for højere sonikations amplituder. Derfor er sondeharmonisering meget mere effektiv til stivelsesmodifikation end badtype-sonikering. Intense ultralydsbehandling viser mere forstyrrede granulater sammenlignet med indfødt eller varmebehandlet stivelse.

SEM mikrografier for: (a) ussoniseret, (b) 20min sonikeret, (c) 40min. sonicated, (d) 60min sonikeret hvedestivelseskorn

SEM mikrografier for: (a) ussoniseret, (b) 20min sonikeret, (c) 40min. sonicated, (d) 60min sonikeret hvedestivelseskorn, i: Ændringer i hvedestivels fysisk-kemiske egenskaber som påvirket af ultralyd, Mahsa Majzoobi, Sara Hedayati

Ultralydbehandling kan reducere begyndelsen af ​​gelatineringstemperaturen betydeligt. Stivelsesgeler fremstillet af sonikerede stivelsesgranulater frembyder en højere hårdhed og højere værdier af klæbeevne og sammenhængskraft sammenlignet med naturlig stivelse. Adhesivitet, sammenhængskraft, fjedskhed og gummier øges signifikant ved ultralydsmodifikation af stivelse.

Ultralydbehandling bruger meget mindre energiindgang og stressende behandlingsbetingelser end konventionelle stivelsesmodificeringsprocedurer. Hielscher ultrasonics leverer ultralydreaktorer med høj effekt til kommerciel behandling.

Bed om mere information!

Hvis du er en forsker, der foretager stivelsesmodifikationsforskning, er en procesingeniør, der forsøger at forbedre eksisterende stivelsesprocesser, en produktingeniør, der formulerer bedre eller nye produkter, eller hvis du har andre interesser i stivelsesmodifikation: Kontakt os! Vi vil være glade for at diskutere potentialet og fordelene ved ultralydbehandling til stivelsesmodifikation og stivelsesapplikation. Udfyld venligst nedenstående formular!

Bed om mere information om ultralyd stivelse modifikation!

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om ultralydshomogenisering. Vi vil være glade for at tilbyde dig en ultralyds-system opfylder dine krav.









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.




Stivelse Anvendelse

Modificeret stivelse anvendes i bred vifte af fødevarer og ikke-fødevareapplikationer. Stivelse octenylsuccinater er en vigtig stabilisator af olie-i-vand emulsioner. Ved papirfremstilling forbedrer kationiske stivelser våd og tør styrke, stabiliserer emulsioner og virker som overflade limningsmidler. Mange våd-end additivsystemer indbefatter uorganiske mikropartikler (kolloidt silica, bentonit) og syntetiske polymerer med modificeret stivelse. Andre anvendelser indbefatter stivelses latex dispersioner eller granuleret stivelse som et fyldstof til polymerer.

Videnskabelige artikler om ultralydstøttet stivelsesmodifikation

    • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat og P.Sriamornsak (2012): Effekt af ultralydsbehandling på fysiske egenskaber af tapiokastivelse, i: Advanced Materials Research Vol. 506 (2012) s. 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): Ultralydseffekt på fysiske egenskaber af majsstivelse, i: Carbohydrate Polymers 79 2010) 91-100.
    • Herceg IL, Jambrak AR, Šubarić D., Brnčić M., Brnčić SR, Badanjak M., Tripalo B., Ježek D., Novotni D., Herceg Z. (2010): Struktur og pastaegenskaber af ultralydsbehandlet majsstivelse, i: Tjekkiet J. Food Sci., 28: 83-93. PDF-
    • D. Knorr, BIO Ade-Omowaye og V. Heinz (2002): Ernæringsmæssig forbedring af vegetabilske fødevarer ved ikke-termisk behandling i: Nutrition Society's (2002), 61, 311-318. PDF-

Native Starch Kilder

Stivelse stammer fra forskellige indfødte kilder, såsom majs, voksagtig majs, amylose majs, tapioka, kartoffel, hvede, ris, voksagtig ris, ærter (glat ærter, rynket ærter) sago, havre, byg, rug, amaranth, søde kartoffel, havre, korn, cow cockle, quinoa, linser, marinebønner, sorghum, arrowroot eller cassava.