Τροποποίηση εναιωρημάτων κόκκων αμύλου με υπερήχους

Εξουδετέρωση του εναιωρήματος

Μετά τη διεργασία, το εναιώρημα της αντίδρασης εξουδετερώνεται, π.χ. με προσθήκη υδροχλωρικού ή θειικού οξέος μετά την αλκαλική επεξεργασία.

Πλύση του αμύλου

Την εξουδετέρωση των εναιωρημάτων τροποποιημένου αμύλου ακολουθεί πλύση με νερό, όπως πλύση κατ’ αντιρροή σε υδροκυκλώνες. Σε αυτό το στάδιο, η κατεργασία με υπερήχους υποβοηθά την πλύση και την έκπλυση των μεμονωμένων σωματιδίων αμύλου. Η σπηλαίωση λόγω υπερήχων διασπείρει τα συσσωματώματα κόκκων αμύλου και αυξάνει τη μεταφορά μάζας στην οριακή στιβάδα μεταξύ των κόκκων αμύλου και της υδατικής φάσης.

Διήθηση και ξήρανση του αμύλου

Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher χρησιμοποιούνται σε διεργασίες υπερδιήθησης ή νανοδιήθησης, καθώς και στην επακόλουθη ξήρανση με ψεκασμό.

Φυσική τροποποίηση του αμύλου (μηχανική)

Η φυσική τροποποίηση των αμύλων δεν περιλαμβάνει τη χρήση χημικών ουσιών. Ωστόσο, η κατεργασία με υπερήχους προκαλεί αλλαγές στη μοριακή δομή του αμύλου, τις οποίες ακολουθούν μεταβολές στις φυσικοχημικές ιδιότητες και τη λειτουργικότητά του. Οι έντονες δυνάμεις διάτμησης που προκαλούνται από τη σπηλαίωση παραμορφώνουν την κρυσταλλική περιοχή στους κόκκους αμύλου. Οι πολυμερικές αλυσίδες κοντά στις μικροφυσαλίδες που καταρρέουν παγιδεύονται σε ένα πεδίο διάτμησης υψηλής βαθμίδας, το οποίο οδηγεί στη θραύση μακρομοριακών δεσμών C-C και στον σχηματισμό ριζών μακράς αλυσίδας. Οι εικόνες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) κόκκων αμύλου που έχουν υποστεί κατεργασία με υπερήχους δείχνουν μηχανικές βλάβες, όπως ρωγμές, κοιλότητες και βοθρία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερη ικανότητα απορρόφησης νερού, υψηλότερη διογκωτική ικανότητα και αυξημένη διαλυτότητα. Η επίδραση αυτή είναι εντονότερη σε υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης κατά την κατεργασία με υπερήχους. Επομένως, η κατεργασία με υπερήχους με ηχοτρόδιο είναι πολύ πιο αποτελεσματική για την τροποποίηση του αμύλου από την κατεργασία σε λουτρό υπερήχων. Η έντονη κατεργασία με υπερήχους εμφανίζει περισσότερους διαρρηγμένους κόκκους σε σύγκριση με το φυσικό άμυλο ή το άμυλο που έχει υποστεί θερμική επεξεργασία.

Άμυλα εστεροποιημένα με OSA με τη βοήθεια υπερήχων

Τα άμυλα που εστεροποιήθηκαν με OSA με τη βοήθεια υπερήχων παρουσίασαν υψηλότερο βαθμό υποκατάστασης (DS) και υψηλότερη απόδοση αντίδρασης (RE), σε συνδυασμό με μικρές αλλά ευεργετικές μορφολογικές αλλαγές που ενδέχεται να διευρύνουν τη λειτουργικότητά τους σε συστήματα τροφίμων. Η κατεργασία με υπερήχους αυξάνει την ταχύτητα και την απόδοση της αντίδρασης χωρίς να μεταβάλλει τη μοριακή δομή του αμύλου, διατηρώντας έτσι τις επιθυμητές ιδιότητές του για εφαρμογές τροφίμων.
Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η εστεροποίηση με τη βοήθεια υπερήχων θα μπορούσε να αποτελέσει μια πράσινη τεχνολογία, προσφέροντας μια προσέγγιση για την τροποποίηση του αμύλου που εξοικονομεί ενέργεια και χρόνο. Η δυνατότητα αύξησης της κλίμακας της εστεροποίησης με τη βοήθεια κατεργασίας με υπερήχους θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στη διαδικασία τροποποίησης των αμύλων στην επιστήμη των τροφίμων, συμβαδίζοντας με τους στόχους βιώσιμης παραγωγής και διευρύνοντας τις εφαρμογές των εστεροποιημένων αμύλων στη βιομηχανία.

Διαβάστε περισσότερα για το άμυλο OSA που εστεροποιείται με τη βοήθεια υπερήχων!

Μικρογραφίες SEM κόκκων αμύλου σίτου: (a) χωρίς κατεργασία με υπερήχους, (b) με κατεργασία με υπερήχους για 20min, (c) με κατεργασία με υπερήχους για 40min., (d) με κατεργασία με υπερήχους για 60min.
Μελέτη και εικόνες: ©Majzoobi et al., 2015

Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να μειώσει σημαντικά τη θερμοκρασία έναρξης της ζελατινοποίησης. Οι γέλες αμύλου που παρασκευάζονται από κόκκους αμύλου που έχουν υποστεί κατεργασία με υπερήχους παρουσιάζουν υψηλότερη σκληρότητα και υψηλότερες τιμές προσκολλητικότητας και συνεκτικότητας σε σύγκριση με το φυσικό άμυλο. Η προσκολλητικότητα, η συνεκτικότητα, η ελαστικότητα και το κομμιώδες αυξάνονται σημαντικά με την τροποποίηση του αμύλου με υπερήχους.

Η κατεργασία με υπερήχους απαιτεί πολύ μικρότερη εισροή ενέργειας και πολύ λιγότερο καταπονητικές συνθήκες επεξεργασίας από τις συμβατικές διαδικασίες τροποποίησης του αμύλου. Η Hielscher Ultrasonics παρέχει αντιδραστήρες υπερήχων υψηλής ισχύος για επεξεργασία σε εμπορική κλίμακα.

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες!

Εάν είστε επιστήμονας που διεξάγει έρευνα για την τροποποίηση του αμύλου, μηχανικός διεργασιών που προσπαθεί να βελτιώσει υφιστάμενες διεργασίες αμύλου, μηχανικός προϊόντων που αναπτύσσει συνθέσεις για καλύτερα ή νέα προϊόντα ή εάν έχετε οποιοδήποτε άλλο ενδιαφέρον για την τροποποίηση του αμύλου: Επικοινωνήστε μαζί μας! Θα χαρούμε να συζητήσουμε μαζί σας τις δυνατότητες και τα οφέλη της κατεργασίας με υπερήχους για την τροποποίηση και την εφαρμογή του αμύλου. Συμπληρώστε την παρακάτω φόρμα!

Χρήση του αμύλου

Το τροποποιημένο άμυλο χρησιμοποιείται σε ευρύ φάσμα εφαρμογών τροφίμων και άλλων εφαρμογών. Τα οκτενυλοηλεκτρικά άμυλα αποτελούν σημαντικό σταθεροποιητή γαλακτωμάτων ελαίου σε νερό. Στη χαρτοποιία, τα κατιονικά άμυλα βελτιώνουν την αντοχή του χαρτιού σε υγρή και ξηρή κατάσταση, σταθεροποιούν τα γαλακτώματα και δρουν ως μέσα επιφανειακής κόλλησης. Πολλά συστήματα προσθέτων του υγρού τμήματος της χαρτοποιίας ενσωματώνουν ανόργανα μικροσωματίδια (κολλοειδές διοξείδιο του πυριτίου, μπεντονίτη) και συνθετικά πολυμερή μαζί με τροποποιημένο άμυλο. Άλλες χρήσεις περιλαμβάνουν διασπορές λάτεξ αμύλου ή κοκκώδες άμυλο ως πληρωτικό για πολυμερή.

Επιστημονικά άρθρα σχετικά με την τροποποίηση του αμύλου με τη βοήθεια υπερήχων

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat και P.Sriamornsak (2012): Επίδραση της κατεργασίας με υπερήχους στις φυσικές ιδιότητες του αμύλου ταπιόκας, στο: 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): Επίδραση των υπερήχων στις φυσικές ιδιότητες του αμύλου αραβοσίτου, στο: 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): Υφή και ιδιότητες σχηματισμού πάστας του αμύλου αραβοσίτου που έχει υποστεί κατεργασία με υπερήχους, στο: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye και V. Heinz (2002): Διατροφική βελτίωση των φυτικών τροφίμων μέσω μη θερμικής επεξεργασίας, στο: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]

Συχνές ερωτήσεις

Ποιες είναι οι φυσικές πηγές αμύλου;

Το άμυλο προέρχεται από διάφορες φυσικές πηγές, όπως: αραβόσιτος, κηρώδης αραβόσιτος, αραβόσιτος υψηλής περιεκτικότητας σε αμυλόζη, ταπιόκα, πατάτα, σιτάρι, ρύζι, κηρώδες ρύζι, μπιζέλι (μπιζέλι με λείους σπόρους, μπιζέλι με ρυτιδωμένους σπόρους) σάγο, βρώμη, κριθάρι, σίκαλη, αμάρανθος, γλυκοπατάτα, βρώμη, δημητριακά, Vaccaria hispanica, κινόα, φακή, μικρό λευκό φασόλι, σόργο, αραρούτι ή μανιόκα.

Τι είναι το τροποποιημένο άμυλο;

Το τροποποιημένο άμυλο είναι άμυλο που έχει υποστεί φυσική, ενζυμική ή χημική τροποποίηση για τη βελτίωση της απόδοσής του σε εφαρμογές τροφίμων και στη βιομηχανία. Αυτές οι τροποποιήσεις βελτιώνουν ιδιότητες όπως η διαλυτότητα, το ιξώδες, ο σχηματισμός πηκτής και η σταθερότητα υπό διάφορες συνθήκες, όπως η θερμότητα ή τα όξινα περιβάλλοντα. Τα τροποποιημένα άμυλα, που συνήθως προέρχονται από φυσικές πηγές όπως ο αραβόσιτος, η πατάτα και η ταπιόκα, χρησιμοποιούνται ως πηκτικά, σταθεροποιητές και γαλακτωματοποιητές για τη βελτίωση της υφής και της διάρκειας ζωής σε επεξεργασμένα τρόφιμα, φαρμακευτικά σκευάσματα και άλλα προϊόντα.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ τροποποιημένου αμύλου και αμύλου OSA;

Ο όρος τροποποιημένο άμυλο αναφέρεται σε άμυλο που έχει τροποποιηθεί με διάφορους τρόπους – φυσικά, ενζυμικά ή χημικά – για τη βελτίωση των λειτουργικών ιδιοτήτων του, όπως η πύκνωση, ο σχηματισμός πηκτής ή η σταθεροποίηση υπό διαφορετικές συνθήκες. Αυτές οι τροποποιήσεις το καθιστούν κατάλληλο για ποικίλες εφαρμογές σε τρόφιμα, φαρμακευτικά σκευάσματα και βιομηχανικά προϊόντα.
Το άμυλο OSA, ή άμυλο οκτενυλοηλεκτρικού ανυδρίτη, είναι ένας συγκεκριμένος τύπος χημικά τροποποιημένου αμύλου που δημιουργείται με την προσάρτηση ομάδων οκτενυλοηλεκτρικού ανυδρίτη στο μόριο του αμύλου. Αυτή η τροποποίηση προσδίδει μοναδικές γαλακτωματοποιητικές ιδιότητες, καθιστώντας το άμυλο OSA ιδιαίτερα αποτελεσματικό στη σταθεροποίηση γαλακτωμάτων ελαίου σε νερό. Ενώ το τροποποιημένο άμυλο γενικά ενισχύει βασικές ιδιότητες όπως το ιξώδες ή η σταθερότητα, το άμυλο OSA είναι ειδικά προσαρμοσμένο ώστε να παρέχει δυνατότητες γαλακτωματοποίησης, γεγονός που το καθιστά δημοφιλές σε προϊόντα όπως σάλτσες σαλάτας, σάλτσες και ροφήματα, όπου τα σταθερά γαλακτώματα είναι απαραίτητα. Διαβάστε περισσότερα για το άμυλο OSA που έχει εστεροποιηθεί με υπερήχους!