전분 입자 슬러리의 초음파 변성

슬러리 중화

공정 후에는 반응 슬러리를 중화합니다. 예를 들어 알칼리 처리 후 염산 또는 황산을 첨가하여 중화합니다.

전분 세척

변성 전분 슬러리를 중화한 후에는 하이드로사이클론에서의 향류 세척과 같은 수세 공정을 수행합니다. 이 단계에서 초음파 처리는 개별 전분 입자의 세척과 헹굼을 돕습니다. 초음파 캐비테이션은 전분 입자 응집체를 분산시키고 전분 입자와 수상 사이의 경계층에서 물질 전달을 증가시킵니다.

전분 여과 및 건조

Hielscher 초음파 장치는 한외여과 또는 나노여과 공정과 후속 분무 건조에 사용됩니다.

전분의 물리적 변성(기계적)

전분의 물리적 변성에는 화학물질을 사용하지 않습니다. 그러나 초음파 처리는 전분의 분자 구조를 변화시키며, 이에 따라 물리화학적 특성과 기능성이 달라집니다. 강력한 캐비테이션 전단력은 전분 입자 내의 결정 영역을 변형시킵니다. 붕괴하는 미세기포 근처의 고분자 사슬은 전단 구배가 큰 전단장에 휘말리며, 이로 인해 고분자의 C-C 결합이 끊어지고 긴 사슬 라디칼이 형성됩니다. 초음파 처리한 전분 입자의 SEM 사진에서는 균열, 함몰, 패임과 같은 기계적 손상이 관찰됩니다. 이로 인해 수분 흡수 능력과 팽윤력이 높아지고 용해도가 증가합니다. 이 효과는 초음파 처리 진폭이 높을수록 더 큽니다. 따라서 전분 변성에는 프로브형 초음파 처리가 수조형 초음파 처리보다 훨씬 더 효과적입니다. 강력한 초음파 처리에서는 천연 전분이나 열처리한 전분에 비해 입자가 더 많이 파괴된 양상이 나타납니다.

초음파로 OSA 에스터화한 전분

초음파로 OSA 에스터화한 전분은 더 높은 치환도(DS)와 반응 효율(RE)을 나타냈으며, 이와 함께 식품 시스템에서 기능성을 확대할 수 있는 작지만 유익한 형태학적 변화도 보였습니다. 초음파 처리는 전분의 분자 구조를 바꾸지 않으면서 반응 속도와 효율을 높여, 식품 용도에 바람직한 전분의 특성을 보존합니다.
이러한 결과는 초음파 보조 에스터화가 전분 변성을 위한 에너지 효율적이고 시간을 절약하는 접근법을 제공하는 친환경 기술이 될 수 있음을 시사합니다. 초음파 보조 에스터화의 규모 확대 가능성은 지속 가능한 생산 목표에 부합하고 산업 내 에스터화 전분의 용도를 넓히면서, 식품 과학 분야의 전분 변성 공정에 혁신을 가져올 수 있습니다.

초음파로 에스터화한 OSA 전분에 대해 자세히 알아보세요!

밀 전분 입자의 SEM 현미경 사진: (a) 초음파 미처리, (b) 20min 초음파 처리, (c) 40min. 초음파 처리, (d) 60min 초음파 처리.
연구 및 이미지: ©Majzoobi et al., 2015

초음파 처리는 호화 개시 온도를 크게 낮출 수 있습니다. 초음파 처리한 전분 입자로 제조한 전분 겔은 천연 전분으로 제조한 겔에 비해 경도가 더 높고 부착성과 응집성 값도 더 높습니다. 전분의 초음파 변성으로 부착성, 응집성, 탄력성 및 검성이 크게 증가합니다.

초음파 처리는 기존 전분 변성 절차보다 에너지 투입량이 훨씬 적고 공정 조건도 훨씬 덜 가혹합니다. Hielscher Ultrasonics는 상업적 가공을 위한 고출력 초음파 반응기를 공급합니다.

자세한 정보를 요청하세요!

전분 변성을 연구하는 과학자, 기존 전분 공정을 개선하려는 공정 엔지니어, 더 나은 제품이나 신제품을 개발하는 제품 엔지니어이거나 그 밖에 전분 변성에 관심이 있으시다면 문의해 주세요! 전분 변성과 전분 활용을 위한 초음파 처리의 잠재력과 이점에 대해 기꺼이 논의하겠습니다. 아래 양식을 작성해 주세요!

전분의 용도

변성 전분은 다양한 식품 및 비식품 용도에 사용됩니다. 옥테닐숙신산 전분은 수중유형 에멀션의 중요한 안정제입니다. 제지 공정에서 양이온성 전분은 습윤 및 건조 강도를 높이고, 에멀션을 안정화하며, 표면 사이징제 역할을 합니다. 많은 습부 첨가제 시스템은 무기 미립자(콜로이드 실리카, 벤토나이트) 및 합성 고분자를 변성 전분과 함께 사용합니다. 그 밖의 용도로는 전분 라텍스 분산액이나 고분자용 충전제로 사용하는 입상 전분 등이 있습니다.

초음파 보조 전분 변성에 관한 과학 논문

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat and P.Sriamornsak (2012): 초음파 처리가 타피오카 전분의 물리적 특성에 미치는 영향, 수록: 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): 초음파가 옥수수 전분의 물리적 특성에 미치는 영향, 수록: 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): 초음파 처리한 옥수수 전분의 조직감 및 페이스팅 특성, 수록: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye 및 V. Heinz (2002): 비열 가공을 통한 식물성 식품의 영양 개선, 수록: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]

자주 묻는 질문

천연 전분의 원료에는 무엇이 있나요?

전분은 옥수수, 찰옥수수, 고아밀로스 옥수수, 타피오카, 감자, 밀, 쌀, 찹쌀, 완두콩(매끈한 완두콩, 주름진 완두콩), 사고, 귀리, 보리, 호밀, 아마란스, 고구마, 귀리, 곡류, 말뱅이나물, 퀴노아, 렌틸콩, 흰강낭콩, 수수, 애로루트 또는 카사바와 같은 다양한 천연 원료에서 얻습니다.

변성 전분이란 무엇인가요?

변성 전분은 식품 및 산업 분야에서의 성능을 높이기 위해 물리적, 효소적 또는 화학적으로 변형한 전분입니다. 이러한 변성은 용해도, 점도, 겔화 및 열이나 산성 환경과 같은 다양한 조건에서의 안정성 등의 특성을 개선합니다. 일반적으로 옥수수, 감자, 타피오카와 같은 천연 원료에서 얻는 변성 전분은 가공식품, 의약품 및 기타 제품의 조직감과 저장 수명을 개선하기 위해 증점제, 안정제 및 유화제로 사용됩니다.

변성 전분과 OSA 전분의 차이점은 무엇인가요?

변성 전분은 다양한 조건에서의 증점, 겔화 또는 안정화와 같은 기능적 특성을 개선하기 위해 물리적, 효소적 또는 화학적 방법 등 여러 방식으로 변형한 전분을 말합니다. 이러한 변성으로 전분은 식품, 의약품 및 산업용 제품의 다양한 용도에 적합해집니다.
OSA 전분, 즉 무수 옥테닐숙신산 전분은 전분 분자에 무수 옥테닐숙신산 기를 결합하여 만든 특정 유형의 화학적 변성 전분입니다. 이러한 변성은 고유한 유화 특성을 부여하여 OSA 전분이 수중유형 에멀션의 안정화에 특히 효과적이게 합니다. 변성 전분은 일반적으로 점도나 안정성과 같은 기본 특성을 향상시키는 반면, OSA 전분은 유화 능력을 제공하도록 특별히 조정되어 안정적인 에멀션이 필수적인 샐러드드레싱, 소스 및 음료와 같은 제품에 널리 사용됩니다. 초음파로 에스테르화한 OSA 전분에 대해 자세히 알아보세요!