Ultrasonic Modifikatioun vu Stärkegranulen Slurries
Stärke ass liicht extrahéiert aus natierleche Quellen, wéi Kartoffel, Mais oder Mais. Modifikatioun vu Stärke ass noutwendeg fir d'physikalesch a chemesch Eegeschaften ze verbesseren. Hielscher Ultraschallreaktoren förderen physesch, chemesch an enzymatesch Modifikatioun vu Stärke, déi zu bessere funktionnelle Eegeschafte fir d'Benotzung an der Nahrungs- an Net-Liewensmëttelindustrie féiert.
Fir déi meescht kommerziell Uwendungen muss Stärke chemesch oder kierperlech modifizéiert ginn fir hir positiv Attributer ze verbesseren oder hir Mängel ze minimiséieren. Ultrasonication ass en héich efficace Mëttel fir déi kierperlech, chemesch an enzymatesch Modifikatioun vu Stärken. Hielscher Ultraschall-Geräter transferéieren héich intensiv Ultraschallwellen a Stärke Schläim. Déi resultéierend Ultraschallkavitatioun fördert:
- Deagglomeratioun an Dispersioun
- mechanesch Degradatioun a Stéierung
- granule Pénétratioun an Schwellung
- Mass Transfert
- radikal Formatioun
- chemesch Reaktiounsfäegkeet
- Heizung
Chemesch Modifikatioun vu Stärke
Ultraschall Kavitational Stéierungen vun der Granule verbonne mat méi héijer Ariichtung fir flësseg Entrée an der Stärkegranule féiert zu Verbesserungen an der Reaktiounskinetik fir Esterifikatioun, Etherifikatioun, Hydroxypropylatioun oder Oxidatioun a Säuremodifikatioun vu Stärkepolymeren. Hielscher Ultraschallreaktoren si fir eng kontinuéierlech Inline Veraarbechtung entwéckelt. Méi héich Reaktiounsraten féieren zu enger verstäerkter Reaktiounskesselkapazitéit.
Alkalesch Stärke Modifikatioun
Fir d'Produktioun vu ville kommerziellen Stärke Derivate ginn reaktiv, organesch Reagenser zu wässerleche Stärke Schläim bäigefüügt, wärend d'Alkalinitéit an d'Temperatur kontrolléiert ginn. D'Esterifikatioun vu Stärke gëtt allgemeng bei pH 7 bis 9 gemaach. E pH vun 11 bis 12 gëtt allgemeng fir d'Etherifikatioun vu Stärken benotzt. Typesch Prozesstemperaturen sinn ongeféier 60 °C. Ouni Sonikatioun ass de Grad vun der Substitutioun vu kommerziellen Stärken dacks manner wéi 0,2. Ultrasonication hëlleft d'Substitutioun, déi zu enger méi kale Waasserléislecher Stärke resultéiert.
Säure Stärke Modifikatioun
D'Reaktioun vun enger granulärer Stärke-Schlämmung mat verdënntem Salz- oder Schwefelsäure bei 40 bis 60°C féiert zu Flëssegkeetsstärke oder verdënntem Stärke. Dës deelweis depolymeriséiert Stärke produzéieren Produkter déi manner Viskositéit generéieren. Stärkeoctenylsuccinate ginn deelweis depolymeriséiert fir e méi héije Feststoffgehalt ze benotzen wärend der Spraytrocknung vu verschlësselte Produkter. Ultrasonicatioun wärend der mëller Säurehydrolyse kann d'Nanopartikelaggregate dissoziéieren, déi sech während der Hydrolyse bilden. Dëst erhéicht d'Ausbezuele vu Stärke Nanopartikelen.
Amylopectin Molekül
Slurry Neutraliséierung
Nom Prozess gëtt d'Reaktiounsschleef neutraliséiert, zB andeems Salz- oder Schwefelsäure no der alkalescher Veraarbechtung derbäigesat ginn.
Stärke wäschen
Waasserwäschen, wéi zum Beispill Géigestroumwäschen an Hydrozyklonen, follegt d'Nutraliséierung vun de modifizéierte Stärke Schläim. Op dëser Etapp hëlleft Ultraschall d'Wäschen an d'Spülen vun den eenzelne Stärkepartikelen. D'Ultraschallkavitatioun verdeelt Stärkegranule Agglomeraten a vergréissert Massentransfer op der Grenzschicht tëscht Stärkegranulen an der wässerlecher Phase.
Stärke Filtratioun an Trocknung
Hielscher Ultraschall-Geräter gi benotzt Ultrafiltratioun oder Nano-Filtratiounsprozesser wéi och spéider Spraytrocknung.
Physikalesch Modifikatioun vu Stärke (mechanesch)
Physikalesch Modifikatioun vu Stärke beinhalt net d'Benotzung vu Chemikalien. Awer d'Ultraschall resultéiert an Ännerungen an der Stärkemolekulare Struktur gefollegt vu Variatiounen a physikaleschchemeschen Eegeschaften a Funktionalitéit. Déi gewalteg Kavitational Schéierkräften verzerren d'kristallin Regioun a Stärkegranulen. Polymer Ketten no bei de kollapsende Mikrobubbles ginn an engem héije Gradient Schéierfeld gefaangen, wat zu der Broch vu makromolekuläre CC Bindungen féiert, an d'Bildung vu laangkette Radikale. SEM Biller vun sonicated Stärke granules weisen mechanesch Schued, wéi Spalten, Depressiounen, a Pitting. Dëst resultéiert zu enger méi héijer Waasserabsorptiounskapazitéit, méi héijer Schwellkraaft a verstäerkter Solubilitéit. Dësen Effekt ass besser fir méi héich sonication Amplituden. Dofir ass Sonde-Sonicatioun vill méi effektiv fir Stärkemodifikatioun wéi d'Bad-Typ Sonikatioun. Intensiv Ultraschallveraarbechtung weist méi gestéiert Granulat am Verglach mat gebierteg oder Hëtztbehandelt Stärke.
Ultraschall OSA-Esterified Starches
Ultraschall OSA-esterifizéiert Stärke bewisen e méi héije Grad vun der Substitutioun (DS) a Reaktiounseffizienz (RE), gekoppelt mat klengen awer profitabele morphologesche Verännerungen, déi hir Funktionalitéit a Liewensmëttelsystemer ausbaue kënnen. Sonication verbessert d'Reaktiounsgeschwindegkeet an d'Effizienz ouni d'molekulare Struktur vun der Stärke z'änneren, sou datt seng wënschenswäert Eegeschafte fir Liewensmëttelapplikatiounen erhale bleiwen.
Dës Resultater suggeréieren datt d'Ultraschall-assistéiert Esterifikatioun eng gréng Technologie duerstellt, eng energieeffizient, Zäitspuerend Approche fir Stärkemodifikatioun ubitt. D'Potenzial fir d'Skaléierung vun der Sonciatioun-assistéierter Esterifizéierung kéint de Modifikatiounsprozess fir Stärken an der Liewensmëttelwëssenschaft revolutionéieren, sech mat nohaltege Produktiounsziler ausriichten an d'Applikatioune vun esterifizéierte Stärken an der Industrie verbreeden.
Liest méi iwwer ultraschall esterifizéiert OSA-Stärke!
SEM Mikrographe fir: (a) unsonicated, (b) 20min sonicated, (c) 40min. sonicated, (d) 60min sonicated Weess starch granules.
Etude a Biller: ©Majzoobi et al., 2015
Ultrasonication kann den Ufank vun der Gelatiniséierungstemperatur wesentlech senken. Stärkegelen virbereet aus sonikéierte Stärkegranulat presentéieren eng méi héich Häertheet a méi héich Wäerter vun der Adhäsivitéit a Kohäsivitéit am Verglach mat natierleche Stärke. Adhesivitéit, Kohäsivitéit, Sprénglechkeet a Gumminess erhéijen däitlech mat Ultraschallmodifikatioun vu Stärke.
Ultrasonication benotzt vill manner Energieinput a stresseg Veraarbechtungsbedéngungen wéi konventionell Stärkemodifikatiounsprozeduren. Hielscher Ultrasonics liwwert High Power Ultrasonic Reaktoren fir kommerziell Veraarbechtung.
Frot méi Informatioun!
Wann Dir e Wëssenschaftler sidd deen Stärkemodifikatiounsfuerschung mécht, e Prozessingenieur deen probéiert existent Stärkeprozesser ze verbesseren, e Produktingenieur deen besser oder nei Produkter formuléiert, oder wann Dir en aneren Interessi un der Stärkemodifikatioun hutt: Kontaktéiert eis! Mir wäerte frou sinn mat Iech iwwer d'Potenzial an d'Virdeeler vun der Ultraschall fir Stärkemodifikatioun a Stärkeapplikatioun ze diskutéieren. Fëllt w.e.g. de Formulaire hei drënner aus!
Stärke Gebrauch
Modifizéiert Stärke gëtt a breet Palette vu Liewensmëttel an Net-Liewensmëttel Uwendungen benotzt. Stärkeoctenylsuccinate sinn e wichtege Stabilisator vun Ueleg-an-Waasser-Emulsiounen. Bei der Papermaking verbesseren kationesch Stärke naass an dréchen Kraaft, stabiliséieren Emulsiounen a funktionnéieren als Uewerflächemëttelen. Vill Naass-End-Additivsystemer integréieren anorganesch Mikropartikelen (kolloidal Silica, Bentonit) a synthetesch Polymere mat modifizéierter Stärke. Aner Uwendungen enthalen Stärke Latex Dispersiounen oder granulär Stärke als Filler fir Polymere.
Wëssenschaftlech Artikelen iwwer Ultraschall Assistéiert Stärkemodifikatioun
-
- S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat a P.Sriamornsak (2012): Effekt vun Ultraschallbehandlung op physesch Properties vun Tapioca Stärke, an: 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): Ultraschalleffekt op kierperlech Eegeschafte vu Maisstärke, an: 2010) 91-100.
- Herceg IL, Jambrak AR, Šubarić D., Brnčić M., Brnčić SR, Badanjak M., Tripalo B., Ježek D., Novotni D., Herceg Z. (2010). an: Tschechesch J. Food Sci., 28: 83-93. [PDF]
- D. Knorr, BIO Ade-Omowaye a V. Heinz (2002): Ernärungsverbesserung vu Planzefudder duerch net-thermesch Veraarbechtung, an: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311-318. [PDF]
Oft gestallten Froen
Wat sinn Native Stärkequellen?
Stärke kënnt aus verschiddene gebiertege Quellen, wéi: Mais, Wachs Mais, High-Amylose Mais, Tapioka, Kartoffel, Weess, Reis, Wachs Reis, Ierzebulli (glat Ierzebulli, Falten Erbsen) Sago, Hafer, Gerste, Roggen, Amaranth, Séiss Kartoffel, Hafer, Getreide, Kéi Kockel, Quinoa, Lënsen, Marineboun, Sorghum, Pfeilroot oder Kassava.
Wat ass Modifizéiert Stärke?
Modifizéiert Stärke ass eng Stärke déi kierperlech, enzymatesch oder chemesch geännert gouf fir seng Leeschtung a Liewensmëttel an industriellen Uwendungen ze verbesseren. Dës Modifikatioune verbesseren Eegeschafte wéi Solubilitéit, Viskositéit, Geléierung a Stabilitéit ënner verschiddene Konditiounen, wéi Hëtzt oder sauer Ëmfeld. Allgemeng ofgeleet vun natierleche Quelle wéi Mais, Kartoffel a Tapioka, modifizéiert Stärke ginn als Verdickungsmëttel, Stabilisatoren an Emulgatoren benotzt fir Textur an Haltbarkeet a veraarbechte Liewensmëttel, Medikamenter an aner Produkter ze verbesseren.
Wat ass den Ënnerscheed tëscht Modifizéiert Stärke an OSA-Starch?
Modifizéiert Stärke bezitt sech op Stärke, déi op verschidde Weeër geännert gouf - kierperlech, enzymatesch oder chemesch - fir seng funktionell Eegeschaften ze verbesseren, sou wéi Verdickung, Geléierung oder Stabiliséierung a verschiddene Konditiounen. Dës Ännerunge maachen et gëeegent fir verschidden Uwendungen a Liewensmëttel, Medikamenter an Industrieprodukter.
OSA-Stärke, oder Octenyl succinic Anhydride Stärke, ass eng spezifesch Aart vu chemesch modifizéierter Stärke erstallt andeems d'Oktenyl succinic Anhydrid Gruppen un d'Stärkemolekül befestegt ginn. Dës Modifikatioun vermëttelt eenzegaarteg emulgéierend Eegeschaften, wat OSA-Stärke besonnesch effektiv mécht fir Ueleg-an-Waasser-Emulsiounen ze stabiliséieren. Wärend modifizéiert Stärke allgemeng Basiseigenschaften wéi Viskositéit oder Stabilitéit verbessert, ass OSA-Stärke speziell ugepasst fir Emulgéierungsfäegkeeten ze bidden, sou datt et populär ass a Produkter wéi Zalotdressing, Zooss a Gedrénks, wou stabil Emulsiounen wesentlech sinn. Liest méi iwwer ultraschall esterifizéiert OSA Stärke!