स्टार्च कणिकाओं की स्लरी का अल्ट्रासोनिक संशोधन

स्लरी का उदासीनीकरण

प्रक्रिया के बाद अभिक्रिया स्लरी का उदासीनीकरण किया जाता है, उदाहरण के लिए, क्षारीय प्रसंस्करण के बाद हाइड्रोक्लोरिक या सल्फ्यूरिक अम्ल मिलाकर।

स्टार्च की धुलाई

संशोधित स्टार्च की स्लरी के उदासीनीकरण के बाद पानी से धुलाई की जाती है, जैसे हाइड्रोसाइक्लोन में प्रतिधारा धुलाई। इस चरण में अल्ट्रासोनिकेशन, स्टार्च के अलग-अलग कणों को धोने और खंगालने में सहायता करता है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन स्टार्च कणिकाओं के समूहों को परिक्षेपित करता है और स्टार्च कणिकाओं तथा जलीय प्रावस्था के बीच की सीमा परत में द्रव्यमान स्थानांतरण बढ़ाता है।

स्टार्च का निस्पंदन और सुखाना

Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरणों का उपयोग अल्ट्रा-निस्पंदन या नैनो-निस्पंदन प्रक्रियाओं के साथ-साथ उनके बाद किए जाने वाले स्प्रे ड्राइंग में भी किया जाता है।

स्टार्च का भौतिक संशोधन (यांत्रिक)

स्टार्च के भौतिक संशोधन में रसायनों का उपयोग नहीं होता है। फिर भी, अल्ट्रासोनिकेशन से स्टार्च की आणविक संरचना में परिवर्तन होते हैं, जिसके बाद उसके भौतिक-रासायनिक गुणों और कार्यात्मकता में बदलाव आते हैं। कैविटेशन से उत्पन्न तीव्र अपरूपण बल स्टार्च कणिकाओं के क्रिस्टलीय क्षेत्र को विकृत कर देते हैं। ढहते सूक्ष्मबुलबुलों के निकट की बहुलक शृंखलाएँ उच्च प्रवणता वाले अपरूपण क्षेत्र में फँस जाती हैं, जिससे वृहदणुओं के C-C बंध टूटते हैं और लंबी शृंखला वाले मुक्त मूलक बनते हैं। सोनिकेशन से उपचारित स्टार्च कणिकाओं के SEM चित्रों में दरारों, धँसे हुए हिस्सों और छोटे गड्ढों जैसी यांत्रिक क्षतियाँ दिखाई देती हैं। इससे जल अवशोषण क्षमता, फूलने की क्षमता और घुलनशीलता बढ़ती है। सोनिकेशन के अधिक आयामों पर यह प्रभाव बेहतर होता है। इसलिए, स्टार्च संशोधन के लिए प्रोब सोनिकेशन, बाथ प्रकार के सोनिकेशन से कहीं अधिक प्रभावी है। प्राकृतिक या ताप-उपचारित स्टार्च की तुलना में तीव्र अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण से अधिक विघटित कणिकाएँ दिखाई देती हैं।

अल्ट्रासोनिक रूप से OSA-एस्टरीकृत स्टार्च

अल्ट्रासोनिक रूप से OSA-एस्टरीकृत स्टार्च में प्रतिस्थापन की उच्चतर मात्रा (DS) और उच्चतर अभिक्रिया दक्षता (RE) देखी गई, साथ ही आकारिकी में छोटे किंतु लाभकारी परिवर्तन भी हुए, जो खाद्य प्रणालियों में उनकी कार्यात्मकता का विस्तार कर सकते हैं। सोनिकेशन स्टार्च की आणविक संरचना को बदले बिना अभिक्रिया दर और दक्षता बढ़ाता है, जिससे खाद्य अनुप्रयोगों के लिए उसके वांछनीय गुण सुरक्षित रहते हैं।
ये परिणाम संकेत देते हैं कि अल्ट्रासोनिक-सहायित एस्टरीकरण एक हरित प्रौद्योगिकी हो सकता है, जो स्टार्च संशोधन के लिए ऊर्जा-कुशल और समय बचाने वाला तरीका प्रदान करता है। सोनिकेशन-सहायित एस्टरीकरण का पैमाना बढ़ाने की संभावना खाद्य विज्ञान में स्टार्च संशोधन की प्रक्रिया में क्रांति ला सकती है, जिससे यह सतत उत्पादन के लक्ष्यों के अनुरूप हो सकती है और उद्योग में एस्टरीकृत स्टार्च के अनुप्रयोगों का विस्तार हो सकता है।

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गेहूँ की स्टार्च कणिकाओं के SEM सूक्ष्मचित्र: (a) सोनिकेशन के बिना, (b) 20min सोनिकेशन के बाद, (c) 40min. सोनिकेशन के बाद, (d) 60min सोनिकेशन के बाद।
अध्ययन और चित्र: ©Majzoobi et al., 2015

अल्ट्रासोनिकेशन जिलेटिनीकरण के आरंभिक तापमान को काफी कम कर सकता है। सोनिकेशन से उपचारित स्टार्च कणिकाओं से बने स्टार्च जेल में प्राकृतिक स्टार्च की तुलना में अधिक कठोरता तथा आसंजकता और संसंजकता के अधिक मान पाए जाते हैं। स्टार्च के अल्ट्रासोनिक संशोधन से आसंजकता, संसंजकता, प्रत्यास्थता और गोंद जैसी गाढ़ी बनावट में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।

पारंपरिक स्टार्च संशोधन प्रक्रियाओं की तुलना में अल्ट्रासोनिकेशन में ऊर्जा की खपत बहुत कम होती है और प्रसंस्करण की परिस्थितियाँ बहुत कम कठोर होती हैं। Hielscher Ultrasonics वाणिज्यिक प्रसंस्करण के लिए उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक रिएक्टर उपलब्ध कराता है।

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स्टार्च का उपयोग

संशोधित स्टार्च का उपयोग खाद्य और गैर-खाद्य अनुप्रयोगों की एक विस्तृत शृंखला में किया जाता है। स्टार्च ऑक्टेनिलसक्सिनेट जल में तेल के पायसों के महत्वपूर्ण स्थिरक हैं। कागज़ निर्माण में धनायनिक स्टार्च गीली और सूखी अवस्था में मजबूती बढ़ाते हैं, पायसों को स्थिर करते हैं और सतही साइजिंग एजेंट के रूप में काम करते हैं। कागज़ निर्माण के गीले चरण में योजक मिलाने की कई प्रणालियों में संशोधित स्टार्च के साथ अकार्बनिक सूक्ष्मकणों (कोलॉइडल सिलिका, बेंटोनाइट) और संश्लेषित बहुलकों को शामिल किया जाता है। अन्य उपयोगों में स्टार्च लेटेक्स परिक्षेपण या बहुलकों में भराव के रूप में कणिकीय स्टार्च का उपयोग शामिल है।

अल्ट्रासोनिक-सहायित स्टार्च संशोधन के बारे में वैज्ञानिक लेख

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat and P.Sriamornsak (2012): टैपिओका स्टार्च के भौतिक गुणों पर अल्ट्रासोनिक उपचार का प्रभाव, में: 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): मक्का स्टार्च के भौतिक गुणों पर अल्ट्रासाउंड का प्रभाव, में: 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): अल्ट्रासोनिक उपचारित मक्का स्टार्च की बनावट और पेस्ट बनने के गुण, में: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye and V. Heinz (2002): गैर-तापीय प्रसंस्करण द्वारा पादप खाद्य पदार्थों की पोषण गुणवत्ता में सुधार, में: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्राकृतिक स्टार्च के स्रोत क्या हैं?

स्टार्च विभिन्न प्राकृतिक स्रोतों से प्राप्त होता है, जैसे: मक्का, मोमी मक्का, उच्च एमाइलोज़ वाला मक्का, टैपिओका, आलू, गेहूँ, चावल, मोमी चावल, मटर (चिकने दाने वाली मटर, झुर्रीदार दाने वाली मटर) साबूदाना, जई, जौ, राई, राजगिरा, शकरकंद, जई, अनाज, काउ कॉकल, क्विनोआ, मसूर, नेवी बीन, ज्वार, अरारोट या कसावा।

संशोधित स्टार्च क्या है?

संशोधित स्टार्च वह स्टार्च है जिसे खाद्य और औद्योगिक अनुप्रयोगों में उसके प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए भौतिक, एंज़ाइमी या रासायनिक रूप से बदला गया हो। ये संशोधन ऊष्मा या अम्लीय परिवेश जैसी विभिन्न परिस्थितियों में घुलनशीलता, श्यानता, जेल बनने और स्थिरता जैसे गुणों को बेहतर बनाते हैं। आम तौर पर मक्का, आलू और टैपिओका जैसे प्राकृतिक स्रोतों से प्राप्त संशोधित स्टार्च का उपयोग प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों, औषधियों और अन्य उत्पादों की बनावट और शेल्फ लाइफ को बेहतर बनाने के लिए गाढ़ापन बढ़ाने वाले पदार्थों, स्थिरकारकों और पायसीकारकों के रूप में किया जाता है।

संशोधित स्टार्च और OSA-स्टार्च में क्या अंतर है?

संशोधित स्टार्च से तात्पर्य ऐसे स्टार्च से है जिसे विभिन्न परिस्थितियों में गाढ़ापन बढ़ाने, जेल बनाने या स्थिर करने जैसे कार्यात्मक गुणों को बेहतर बनाने के लिए विभिन्न तरीकों से – भौतिक, एंज़ाइमी या रासायनिक रूप से – बदला गया हो। ये संशोधन इसे खाद्य पदार्थों, औषधियों और औद्योगिक उत्पादों में विविध अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।
OSA-स्टार्च, या ऑक्टेनिल सक्सिनिक एनहाइड्राइड स्टार्च, रासायनिक रूप से संशोधित स्टार्च का एक विशिष्ट प्रकार है, जिसे स्टार्च अणु से ऑक्टेनिल सक्सिनिक एनहाइड्राइड समूहों को जोड़कर बनाया जाता है। यह संशोधन विशिष्ट पायसीकरण गुण प्रदान करता है, जिससे OSA-स्टार्च तेल-में-पानी पायसों को स्थिर करने में विशेष रूप से प्रभावी होता है। जहाँ संशोधित स्टार्च सामान्यतः श्यानता या स्थिरता जैसे बुनियादी गुणों को बेहतर बनाता है, वहीं OSA-स्टार्च को विशेष रूप से पायसीकरण क्षमता प्रदान करने के लिए तैयार किया जाता है। इस कारण यह सलाद ड्रेसिंग, सॉस और पेय पदार्थों जैसे उत्पादों में लोकप्रिय है, जहाँ स्थिर पायस आवश्यक होते हैं। अल्ट्रासोनिक रूप से एस्टरीकृत OSA स्टार्च के बारे में और पढ़ें!