Modifikasi Ultrasonic dari StarchGranules Slurries
Pati mudah diekstraksi dari sumber asli, seperti kentang, jagung atau jagung. Modifikasi pati diperlukan untuk meningkatkan sifat fisik dan kimia. Reaktor ultrasonik Hielscher mempromosikan modifikasi fisik, kimia, dan enzimatik pati yang mengarah pada sifat fungsional yang lebih baik untuk digunakan dalam industri makanan dan non-makanan.
Untuk kebanyakan aplikasi komersial, pati harus dimodifikasi secara kimiawi atau fisik untuk meningkatkan atribut positifnya atau untuk meminimalkan cacatnya. Ultrasonication adalah cara yang sangat efektif untuk memodifikasi pati secara fisik, kimiawi, dan enzimatik. Perangkat ultrasonik Hielscher mentransfer gelombang ultrasonik yang sangat kuat ke dalam slurries pati. Kavitasi ultrasonik yang dihasilkan mendorong:
- deagglomeration dan dispersi
- kerusakan mekanik dan gangguan
- granul penetrasi dan pembengkakan
- massa transfer
- radikal formasi
- reaktivitas kimia
- penghangatan
Kimia modifikasi dari Pati
Ultrasonik cavitational disruption dari granul yang terkait dengan fasilitas yang lebih tinggi untuk cairan masuk dalam granula pati menyebabkan perbaikan kinetika reaksi untuk esterifikasi, eterifikasi, hidroksipropilasi atau oksidasi dan modifikasi asam pada polimer pati. Reaktor ultrasonik Hielscher dirancang untuk pemrosesan inline kontinyu. Tingkat reaksi yang lebih tinggi menyebabkan peningkatan kapasitas ketel reaksi.
Pati Alkali Modifikasi
Untuk produksi banyak turunan pati komersial, reaktif, reagen organik ditambahkan ke slurries pati berair sambil mengendalikan alkalinitas dan suhu. Esterifikasi pati umumnya dilakukan pada pH 7 sampai 9. pH 11 sampai 12 biasanya digunakan untuk eterifikasi pati. Temperatur proses tipikal sekitar 60 ° C. Tanpa sonication, tingkat substitusi pati komersial seringkali kurang dari 0,2. Ultrasonication membantu substitusi menghasilkan pati yang lebih cold-water-soluble starch.
Asam Pati Modifikasi
Reaksi slurry butiran pati dengan asam klorida encer atau sulfat pada 40 sampai 60 ° C menyebabkan pati fluiditas atau pati menipis. Pati yang sebagian depolimerisasi ini menghasilkan produk yang menghasilkan viskositas yang kurang. Pati oktenyluksinat sebagian terdepolimerisasi untuk memungkinkan kandungan padatan yang lebih tinggi untuk digunakan saat penyemprotan pengeringan produk yang dienkapsulasi. Ultrasonikasi selama hidrolisis asam ringan dapat memisahkan agregat nanopartikel yang terbentuk selama hidrolisis. Hal ini meningkatkan hasil nanopartikel pati.
Amilopektin molekul
Slurry Netralisasi
Setelah proses berlangsung, reaksi slurry dinetralkan, mis. dengan menambahkan asam klorida atau sulfat setelah pengolahan alkali.
Cuci Pati
Pencucian air, seperti pencucian arus berlawanan dalam hidrosiklon, mengikuti netralisasi slurries pati yang dimodifikasi. Pada tahap ini, ultrasonication membantu mencuci dan membilas individu partikel pati. Kavitasi ultrasonik menyebarkan aglomerat butiran pati dan meningkatkan perpindahan massa pada lapisan batas antara butiran pati dan fasa air.
Pati filtrasi dan Pengeringan
Perangkat ultrasonik Hielscher digunakan proses ultra-filtrasi atau nano-filtrasi, serta pengeringan semprot berikutnya.
Fisik Modifikasi dari Pati (Mekanik)
Modifikasi fisik pati tidak melibatkan penggunaan bahan kimia. Namun, hasil ultrasonication dalam perubahan struktur molekul pati diikuti oleh variasi sifat fisik dan kimiawi dan fungsinya. Kekuatan shear kavitasi yang hebat mendistorsi daerah kristal dalam butiran pati. Rantai polimer dekat mikroba yang roboh tertangkap di bidang shear gradien tinggi yang menyebabkan kerusakan ikatan C-C makromolekul, dan pembentukan radikal rantai panjang. Gambar SEM dari butiran pati sonicated menunjukkan kerusakan mekanis, seperti fisura, depresi, dan pitting. Hal ini menghasilkan kapasitas penyerapan air yang lebih tinggi, daya pembengkakan yang lebih tinggi, dan peningkatan kelarutan. Efek ini lebih baik untuk amplitudo sonication yang lebih tinggi. Oleh karena itu, sonikasi probe jauh lebih efektif untuk modifikasi pati daripada sonikasi tipe bath. Pengolahan ultrasonik yang intensif menunjukkan butiran yang lebih terganggu bila dibandingkan dengan pati asli atau pengolahan panas.
Pati Ultrasonik OSA-Esterifikasi
Pati esterifikasi OSA secara ultrasonik menunjukkan tingkat substitusi (DS) dan efisiensi reaksi (RE) yang lebih tinggi, ditambah dengan perubahan morfologis kecil namun bermanfaat yang dapat memperluas fungsinya dalam sistem pangan. Sonikasi meningkatkan laju reaksi dan efisiensi tanpa mengubah struktur molekul pati, sehingga mempertahankan sifat-sifat yang diinginkan untuk aplikasi makanan.
Hasil ini menunjukkan bahwa esterifikasi yang dibantu ultrasonik dapat mewakili teknologi hijau, menawarkan pendekatan hemat energi dan hemat waktu untuk modifikasi pati. Potensi untuk menskalakan esterifikasi yang dibantu sonciasi dapat merevolusi proses modifikasi pati dalam ilmu pangan, selaras dengan tujuan produksi berkelanjutan dan memperluas aplikasi pati esterifikasi di industri.
Baca lebih lanjut tentang pati OSA yang diesterifikasi secara ultrasonik!
Mikrograf SEM untuk: (a) tidak sonikasi, (b) 20 menit sonikasi, (c) 40 menit sonikasi, (d) 60 menit butiran pati gandum sonikasi.
Studi dan gambar: ©Majzoobi et al., 2015
Ultrasonikasi dapat menurunkan suhu awal gelatinisasi secara signifikan. Gel pati yang dibuat dari butiran pati sonikasi menunjukkan kekerasan yang lebih tinggi dan nilai perekat dan kohesitas yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan pati asli. Perekat, kohesivitas, kelebihan, dan gumminess meningkat secara signifikan dengan modifikasi pati ultrasonik.
Ultrasonikasi menggunakan lebih sedikit masukan energi dan kondisi pemrosesan yang menekan daripada prosedur modifikasi pati konvensional. Hielscher ultrasonics memasok reaktor ultrasonik dengan daya tinggi untuk pemrosesan komersial.
Untuk Informasi Lebih Lanjut!
Jika Anda seorang ilmuwan yang melakukan penelitian modifikasi pati, seorang insinyur proses mencoba memperbaiki proses pati yang ada, seorang insinyur produk yang merumuskan produk yang lebih baik atau yang baru, atau jika Anda memiliki minat lain terhadap modifikasi pati: Hubungi kami! Kami akan dengan senang hati mendiskusikan dengan Anda potensi dan manfaat ultrasonikasi untuk modifikasi pati dan aplikasi pati. Silahkan isi form dibawah ini!
Penggunaan Pati
Pati termodifikasi digunakan dalam berbagai macam makanan dan non makanan aplikasi. Pati octenylsuccinates adalah emulsi stabilizer penting dari minyak-dalam-air. Dalam proses pembuatan kertas kationik Pati meningkatkan kekuatan basah dan kering, menstabilkan emulsi dan bertindak sebagai agen ukuran permukaan. Banyak sistem aditif wet-end menggabungkan mikropartikel anorganik (silika koloid, bentonit) dan polimer sintetis dengan pati yang dimodifikasi. Kegunaan lainnya meliputi dispersi pati latex atau butiran pati sebagai pengisi untuk polimer.
Artikel Ilmiah Tentang Ultrasonik Membantu Modifikasi Pati
-
- S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat and P.Sriamornsak (2012): Effect of Ultrasonic Treatment on Physical Properties of Tapioca Starch, 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): Ultrasound effect on physical properties of corn starch, in: 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): Texture and pasting properties of ultrasonically treated corn starch, in: Czech J. Food Sci., 28: 83–93 [PDF]
- D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye and V. Heinz (2002): Nutritional improvement of plant foods by non-thermal processing, in: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa itu Sumber Pati Asli?
Pati berasal dari berbagai sumber asli, seperti: maize, waxy maize, high-amylose maize, tapioca, potato, wheat, rice, waxy rice, pea (smooth pea, wrinkled pea) sago, oat, barley, rye, amaranth, sweet potato, oat, cereal, cow cockle, quinoa, lentil, navy bean, sorghum, arrowroot or cassava.
Apa itu Pati Modifikasi?
Pati yang dimodifikasi adalah pati yang telah diubah secara fisik, enzimatik, atau kimiawi untuk meningkatkan kinerjanya dalam aplikasi makanan dan industri. Modifikasi ini meningkatkan sifat seperti kelarutan, viskositas, gelasi, dan stabilitas dalam berbagai kondisi, seperti panas atau lingkungan asam. Umumnya berasal dari sumber alami seperti jagung, kentang, dan tapioka, pati modifikasi digunakan sebagai pengental, penstabil, dan pengemulsi untuk meningkatkan tekstur dan umur simpan dalam makanan olahan, obat-obatan, dan produk lainnya.
Apa Perbedaan antara Pati Modifikasi dan Pati OSA?
Pati yang dimodifikasi mengacu pada pati yang telah diubah dengan berbagai cara—secara fisik, enzimatik, atau kimiawi—untuk meningkatkan sifat fungsionalnya, seperti penebalan, pembentuk gel, atau stabilisasi dalam kondisi yang berbeda. Modifikasi ini membuatnya cocok untuk beragam aplikasi dalam makanan, farmasi, dan produk industri.
Pati OSA, atau pati anhidrida oktenil suksinat, adalah jenis pati yang dimodifikasi secara kimia tertentu yang dibuat dengan menempelkan gugus anhidrida oktenil suksinat ke molekul pati. Modifikasi ini memberikan sifat pengemulsi yang unik, membuat pati OSA sangat efektif dalam menstabilkan emulsi minyak dalam air. Sementara pati yang dimodifikasi umumnya meningkatkan sifat dasar seperti viskositas atau stabilitas, pati OSA dirancang khusus untuk memberikan kemampuan emulsifikasi, membuatnya populer dalam produk seperti saus salad, saus, dan minuman di mana emulsi yang stabil sangat penting. Baca lebih lanjut tentang pati OSA yang diesterisasi secara ultrasonik!