Cietes granulu vircas ultraskaņas modifikācija
Ciete ir viegli ekstrahējama no vietējiem avotiem, piemēram, kartupeļiem, kukurūzas vai kukurūzas. Cietes modifikācija ir nepieciešama, lai uzlabotu fizikālās un ķīmiskās īpašības. Hielscher ultraskaņas reaktori veicina cietes fizikālo, ķīmisko un fermentatīvo modifikāciju, kas noved pie labākām funkcionālajām īpašībām izmantošanai pārtikas un nepārtikas rūpniecībā.
Lielākajā daļā komerciālu lietojumu ciete ir ķīmiski vai fizikāli jāpārveido, lai uzlabotu to pozitīvās īpašības vai samazinātu to defektus. Ultrasonication ir ļoti efektīvs līdzeklis cietes fizikālajai, ķīmiskajai un fermentatīvajai modifikācijai. Hielscher ultraskaņas ierīces pārnes ļoti intensīvus ultraskaņas viļņus cietes vircās. Iegūtā ultraskaņas kavitācija veicina:
- Deagglomerācija un dispersija
- mehāniskā noārdīšanās un traucējumi
- granulu iekļūšana un pietūkums
- masas pārnešana
- radikāls veidojums
- ķīmiskā reaģētspēja
- apkure
cietes ķīmiskā modifikācija
Granulas ultraskaņas kavitācijas traucējumi, kas saistīti ar augstāku šķidruma ieejas iekārtu cietes granulās, uzlabo cietes polimēru reakcijas kinētiku esterifikācijai, ēterifikācijai, hidroksipropilēšanai vai oksidēšanai un skābes modifikācijai. Hielscher ultraskaņas reaktori ir paredzēti nepārtrauktai inline apstrādei. Augstāks reakcijas ātrums palielina reakcijas tējkannas jaudu.
Sārmainā cietes modifikācija
Daudzu komerciālu cietes atvasinājumu ražošanai ūdens cietes vircām pievieno reaktīvus, organiskus reaģentus, vienlaikus kontrolējot sārmainību un temperatūru. Cietes esterificēšanu parasti veic ar pH 7 līdz 9. Cietes ēterifikācijai parasti izmanto pH no 11 līdz 12. Tipiskā procesa temperatūra ir aptuveni 60°C. Bez ultraskaņas apstrādes komerciālo cietes aizvietošanas pakāpe bieži ir mazāka par 0,2. Ultrasonication palīdz aizvietošanai, kā rezultātā rodas aukstā ūdenī šķīstoša ciete.
Skābās cietes modifikācija
Granulētas cietes vircas reakcija ar atšķaidītu sālsskābi vai sērskābi 40 līdz 60 °C temperatūrā izraisa šķidru cieti vai atšķaidītu cieti. Šīs daļēji depolimerizētās cietes ražo produktus, kas rada mazāku viskozitāti. Cietes oktenilsukcinātus daļēji depolimerizē, lai, izsmidzinot iekapsulētus produktus, varētu izmantot augstāku cietvielu saturu. Ultrasonication vieglas skābes hidrolīzes laikā var disociēt nanodaļiņu agregātus, kas veidojas hidrolīzes laikā. Tas palielina cietes nanodaļiņu ražu.
Amilopektīna molekula
Vircas neitralizācija
Pēc procesa reakcijas virca tiek neitralizēta, piemēram, pēc sārmainās apstrādes pievienojot sālsskābi vai sērskābi.
Cietes mazgāšana
Ūdens mazgāšana, piemēram, pretplūsmas mazgāšana hidrociklonos, seko modificēto cietes vircas neitralizācijai. Šajā posmā ultrasonication palīdz mazgāt un skalot atsevišķas cietes daļiņas. Ultraskaņas kavitācija izkliedē cietes granulu aglomerātus un palielina masas pārnesi robežslānī starp cietes granulām un ūdens fāzi.
Cietes filtrēšana un žāvēšana
Hielscher ultraskaņas ierīces tiek izmantotas ultrafiltrācijas vai nanofiltrācijas procesos, kā arī turpmāka izsmidzināšanas žāvēšana.
Cietes fizikālā modifikācija (mehāniska)
Cietes fizikālā modifikācija nav saistīta ar ķimikāliju izmantošanu. Tomēr ultrasonication izraisa izmaiņas cietes molekulārajā struktūrā, kam seko fizikāli ķīmisko īpašību un funkcionalitātes variācijas. Vardarbīgie kavitācijas bīdes spēki izkropļo kristālisko reģionu cietes granulās. Polimēru ķēdes, kas atrodas netālu no sabrukušajām mikrobumbām, tiek nozvejotas augsta gradienta bīdes laukā, kas noved pie makromolekulāro C-C saišu pārrāvuma un garo ķēžu radikāļu veidošanās. Sonikēto cietes granulu SEM attēli parāda mehāniskus bojājumus, piemēram, plaisas, ieplakas un kauliņus. Tas nodrošina lielāku ūdens absorbcijas spēju, lielāku pietūkuma jaudu un lielāku šķīdību. Šis efekts ir labāks augstākām ultraskaņas amplitūdām. Tāpēc zondes ultraskaņas apstrāde ir daudz efektīvāka cietes modifikācijai nekā vannas tipa ultraskaņas apstrāde. Intensīva ultraskaņas apstrāde parāda vairāk traucētu granulu, salīdzinot ar vietējo vai termiski apstrādātu cieti.
Ultrasoniski OSA-esterificētas cietes
Ultrasoniski OSA esterificētas cietes demonstrēja augstāku aizvietošanas pakāpi (DS) un reakcijas efektivitāti (RE), kā arī nelielas, bet labvēlīgas morfoloģiskās izmaiņas, kas var paplašināt to funkcionalitāti pārtikas sistēmās. Ultraskaņas apstrāde uzlabo reakcijas ātrumu un efektivitāti, nemainot cietes molekulāro struktūru, tādējādi saglabājot tās vēlamās īpašības pārtikas lietojumiem.
Šie rezultāti liecina, ka ultrasoniski atbalstīta esterifikācija varētu būt zaļa tehnoloģija, kas piedāvā energoefektīvu, laika taupīšanas pieeju cietes modifikācijai. Ultraskaņas esterifikācijas mērogošanas potenciāls varētu revolucionizēt cietes modifikācijas procesu pārtikas zinātnē, saskaņojot to ar ilgtspējīgas ražošanas mērķiem un paplašinot esterificētas cietes pielietojumu nozarē.
Lasiet vairāk par ultrasoniski esterificētu OSA cieti!
SEM mikrografi: (a) nesonicated, (b) 20min ar ultraskaņu, (c) 40min. ultraskaņas apstrādes, (d) 60min ultraskaņas kviešu cietes granulas.
Pētījums un attēli: ©Majzoobi et al., 2015
Ultrasonication var ievērojami pazemināt želatīna temperatūras sākumu. Cietes želejām, kas pagatavotas no ultraskaņas cietes granulām, ir augstāka cietība un augstākas adhēzijas un saliedētības vērtības, salīdzinot ar vietējo cieti. Adhezīvitāte, saliedētība, atsperīgums un gumminess ievērojami palielinās, ja tiek veikta cietes ultraskaņas modifikācija.
Ultrasonication izmanto daudz mazāk enerģijas ievades un stresa apstrādes apstākļus nekā parastās cietes modifikācijas procedūras. Hielscher ultrasonics piegādā augstas jaudas ultraskaņas reaktorus komerciālai apstrādei.
Pieprasiet vairāk informācijas!
Ja esat zinātnieks, kas veic cietes modifikācijas pētījumus, procesu inženieris, kurš cenšas uzlabot esošos cietes procesus, produktu inženieris, kas izstrādā labākus vai jaunus produktus, vai ja jums ir kāda cita interese par cietes modifikāciju: Sazinieties ar mums! Mēs ar prieku apspriedīsim ar jums ultrasonication potenciālu un priekšrocības cietes modifikācijai un cietes lietošanai. Lūdzu, aizpildiet zemāk esošo veidlapu!
Cietes izmantošana
Modificēto cieti izmanto plašā pārtikas un nepārtikas lietojumu klāstā. Cietes oktenilsukcināti ir svarīgs eļļas-ūdens emulsiju stabilizators. Papīra ražošanā katjonu cietes uzlabo mitru un sausu izturību, stabilizē emulsijas un darbojas kā virsmas lieluma veidotāji. Daudzās mitrā gala piedevu sistēmās ir iekļautas neorganiskas mikrodaļiņas (koloidālais silīcija dioksīds, bentonīts) un sintētiskie polimēri ar modificētu cieti. Citi izmantošanas veidi ietver cietes, lateksa dispersijas vai granulētu cieti kā polimēru pildvielu.
Zinātniskie raksti par ultraskaņas cietes modifikāciju
-
- S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat un P.Sriamornsak (2012): Ultraskaņas apstrādes ietekme uz tapiokas cietes fizikālajām īpašībām, 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): Ultraskaņas ietekme uz kukurūzas cietes fizikālajām īpašībām, in: Ogļhidrātu polimēri 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): Ultrasoniski apstrādātas kukurūzas cietes tekstūra un ielīmēšanas īpašības, in: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
- D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye un V. Heinz (2002): Augu pārtikas uztura uzlabošana ar netermisku apstrādi, in: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]
Biežāk uzdotie jautājumi
Kas ir vietējie cietes avoti?
Ciete nāk no dažādiem vietējiem avotiem, piemēram: kukurūza, vaska kukurūza, kukurūza ar augstu amilozes saturu, tapioka, kartupeļi, kvieši, rīsi, vaska rīsi, zirņi (gludi zirņi, krunkaini zirņi) sāgo, auzas, mieži, rudzi, amarants, saldie kartupeļi, auzas, graudaugi, govs gailis, kvinoja, lēcas, jūras pupiņas, sorgo, bultu vai manioka.
Kas ir modificēta ciete?
Modificētā ciete ir ciete, kas ir fizikāli, fermentatīvi vai ķīmiski pārveidota, lai uzlabotu tās veiktspēju pārtikā un rūpniecībā. Šīs modifikācijas uzlabo tādas īpašības kā šķīdība, viskozitāte, želēšana un stabilitāte dažādos apstākļos, piemēram, karstumā vai skābā vidē. Modificētās cietes, kas parasti iegūtas no dabīgiem avotiem, piemēram, kukurūzas, kartupeļiem un tapiokas, tiek izmantotas kā biezinātāji, stabilizatori un emulgatori, lai uzlabotu tekstūru un glabāšanas laiku pārstrādātos pārtikas produktos, farmācijā un citos produktos.
Kāda ir atšķirība starp modificētu cieti un OSA-cieti?
Modificēta ciete attiecas uz cieti, kas ir mainīta dažādos veidos - fiziski, fermentatīvi vai ķīmiski -, lai uzlabotu tās funkcionālās īpašības, piemēram, sabiezēšanu, recināšanu vai stabilizēšanu dažādos apstākļos. Šīs izmaiņas padara to piemērotu dažādiem lietojumiem pārtikā, farmācijā un rūpniecības produktos.
OSA ciete vai oktenilsukcīna anhidrīda ciete ir īpašs ķīmiski modificētas cietes veids, kas rodas, pievienojot oktenilsukcīna anhidrīda grupas cietes molekulai. Šī modifikācija piešķir unikālas emulgējošas īpašības, padarot OSA cieti īpaši efektīvu eļļas-ūdens emulsiju stabilizēšanā. Lai gan modificētā ciete parasti uzlabo pamatīpašības, piemēram, viskozitāti vai stabilitāti, OSA ciete ir īpaši pielāgota, lai nodrošinātu emulgācijas iespējas, padarot to populāru tādos produktos kā salātu mērces, mērces un dzērieni, kur stabilas emulsijas ir būtiskas. Lasiet vairāk par ultrasoniski esterificētu OSA cieti!