Ultradźwiękowa modyfikacja zawiesin granulatu skrobiowego

Neutralizacja szlamu

Po zakończeniu procesu zawiesina reakcyjna jest neutralizowana, np. przez dodanie kwasu solnego lub siarkowego po obróbce alkalicznej.

Mycie skrobi

Mycie wodą, takie jak mycie przeciwprądowe w hydrocyklonach, następuje po neutralizacji zawiesin modyfikowanej skrobi. Na tym etapie ultradźwięki wspomagają mycie i płukanie poszczególnych cząstek skrobi. Kawitacja ultradźwiękowa rozprasza aglomeraty granulek skrobi i zwiększa przenoszenie masy w warstwie granicznej między granulkami skrobi a fazą wodną.

Filtracja i suszenie skrobi

Urządzenia ultradźwiękowe Hielscher są stosowane w procesach ultrafiltracji lub nanofiltracji, a także w późniejszym suszeniu rozpyłowym.

Fizyczna modyfikacja skrobi (mechaniczna)

Fizyczna modyfikacja skrobi nie wymaga użycia środków chemicznych. Jednak ultradźwięki powodują zmiany w strukturze molekularnej skrobi, a następnie zmiany właściwości fizykochemicznych i funkcjonalności. Gwałtowne kawitacyjne siły ścinające zniekształcają obszar krystaliczny w granulkach skrobi. Łańcuchy polimerowe w pobliżu zapadających się mikropęcherzyków są wychwytywane w polu ścinania o wysokim gradiencie, co prowadzi do zerwania makrocząsteczkowych wiązań C-C i tworzenia rodników o długich łańcuchach. Zdjęcia SEM sonikowanych granulek skrobi pokazują uszkodzenia mechaniczne, takie jak pęknięcia, wgłębienia i wżery. Skutkuje to wyższą zdolnością absorpcji wody, wyższą siłą pęcznienia i zwiększoną rozpuszczalnością. Efekt ten jest lepszy dla wyższych amplitud sonikacji. Dlatego sonikacja sondy jest znacznie bardziej skuteczna w modyfikacji skrobi niż sonikacja typu kąpieli. Intensywna obróbka ultradźwiękowa wykazuje więcej uszkodzonych granulek w porównaniu ze skrobią natywną lub poddaną obróbce cieplnej.

Ultradźwiękowo zestryfikowane skrobie OSA

Skrobie estryfikowane ultradźwiękami OSA wykazały wyższy stopień podstawienia (DS) i wydajność reakcji (RE), w połączeniu z niewielkimi, ale korzystnymi zmianami morfologicznymi, które mogą rozszerzyć ich funkcjonalność w systemach spożywczych. Sonikacja zwiększa szybkość i wydajność reakcji bez zmiany struktury molekularnej skrobi, zachowując w ten sposób jej pożądane właściwości do zastosowań spożywczych.
Wyniki te sugerują, że estryfikacja wspomagana ultradźwiękami może stanowić zieloną technologię, oferując energooszczędne i oszczędzające czas podejście do modyfikacji skrobi. Potencjał skalowania estryfikacji wspomaganej ultradźwiękami może zrewolucjonizować proces modyfikacji skrobi w nauce o żywności, dostosowując się do celów zrównoważonej produkcji i poszerzając zastosowania estryfikowanych skrobi w przemyśle.

Przeczytaj więcej o ultradźwiękowo estryfikowanej skrobi OSA!

Mikrografy SEM dla: (a) unsonicated, (b) 20min sonikowane, (c) 40min. sonikowane, (d) 60min sonikowane granulki skrobi pszennej.
Opracowanie i zdjęcia: ©Majzoobi et al., 2015

Ultradźwięki mogą znacznie obniżyć początek temperatury żelowania. Żele skrobiowe przygotowane z sonikowanych granulek skrobi mają wyższą twardość i wyższe wartości adhezyjności i spoistości w porównaniu ze skrobią natywną. Adhezyjność, spoistość, sprężystość i gumowatość znacznie wzrastają wraz z ultradźwiękową modyfikacją skrobi.

Ultradźwięki wykorzystują znacznie mniej energii wejściowej i stresujące warunki przetwarzania niż konwencjonalne procedury modyfikacji skrobi. Hielscher ultrasonics dostarcza reaktory ultradźwiękowe o dużej mocy do komercyjnego przetwarzania.

Poproś o więcej informacji!

Jeśli jesteś naukowcem prowadzącym badania nad modyfikacją skrobi, inżynierem procesu próbującym ulepszyć istniejące procesy skrobiowe, inżynierem produktu opracowującym lepsze lub nowe produkty lub jeśli interesujesz się modyfikacją skrobi w jakikolwiek inny sposób: Skontaktuj się z nami! Będziemy zadowoleni, aby omówić z wami potencjał i korzyści z ultradźwiękami do modyfikacji skrobi i stosowania skrobi. Prosimy o wypełnienie poniższego formularza!

Wykorzystanie skrobi

Skrobia modyfikowana jest wykorzystywana w szerokim zakresie zastosowań spożywczych i niespożywczych. Oktenylobursztyniany skrobi są ważnym stabilizatorem emulsji typu olej w wodzie. W produkcji papieru skrobie kationowe poprawiają wytrzymałość na mokro i na sucho, stabilizują emulsje i działają jako środki zaklejające powierzchnię. Wiele systemów dodatków na mokro zawiera nieorganiczne mikrocząstki (krzemionka koloidalna, bentonit) i syntetyczne polimery ze zmodyfikowaną skrobią. Inne zastosowania obejmują dyspersje lateksu skrobiowego lub granulowaną skrobię jako wypełniacz do polimerów.

Artykuły naukowe na temat modyfikacji skrobi wspomaganej ultradźwiękami

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat i P.Sriamornsak (2012): Wpływ obróbki ultradźwiękowej na właściwości fizyczne skrobi tapiokowej, w: 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): Wpływ ultradźwięków na właściwości fizyczne skrobi kukurydzianej, w: 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): Tekstura i właściwości wklejania skrobi kukurydzianej poddanej obróbce ultradźwiękowej, w: Czech J. Food Sci., 28: 83-93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye i V. Heinz (2002): Nutritional improvement of plant foods by non-thermal processing, w: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311-318. [PDF]

często zadawane pytania

Czym są natywne źródła skrobi?

Skrobia pochodzi z różnych rodzimych źródeł, takich jak: kukurydza, kukurydza woskowa, kukurydza o wysokiej zawartości amylozy, tapioka, ziemniak, pszenica, ryż, ryż woskowy, groch (groch gładki, groch pomarszczony) sago, owies, jęczmień, żyto, amarantus, słodki ziemniak, owies, płatki zbożowe, babka płesznik, komosa ryżowa, soczewica, fasola navy, sorgo, maranta czy maniok.

Czym jest skrobia modyfikowana?

Skrobia modyfikowana to skrobia, która została zmieniona fizycznie, enzymatycznie lub chemicznie w celu zwiększenia jej wydajności w zastosowaniach spożywczych i przemysłowych. Modyfikacje te poprawiają właściwości, takie jak rozpuszczalność, lepkość, żelowanie i stabilność w różnych warunkach, takich jak ciepło lub kwaśne środowisko. Powszechnie pozyskiwane z naturalnych źródeł, takich jak kukurydza, ziemniak i tapioka, skrobie modyfikowane są stosowane jako zagęszczacze, stabilizatory i emulgatory w celu poprawy tekstury i trwałości w przetworzonej żywności, farmaceutykach i innych produktach.

Jaka jest różnica między skrobią modyfikowaną a skrobią OSA?

Skrobia modyfikowana odnosi się do skrobi, która została zmieniona na różne sposoby - fizycznie, enzymatycznie lub chemicznie - w celu poprawy jej właściwości funkcjonalnych, takich jak zagęszczanie, żelowanie lub stabilizacja w różnych warunkach. Modyfikacje te sprawiają, że nadaje się ona do różnych zastosowań w żywności, farmaceutykach i produktach przemysłowych.
Skrobia OSA, czyli skrobia z bezwodnikiem oktenylobursztynowym, to specyficzny rodzaj chemicznie modyfikowanej skrobi, która powstaje poprzez przyłączenie grup bezwodnika oktenylobursztynowego do cząsteczki skrobi. Modyfikacja ta nadaje unikalne właściwości emulgujące, dzięki czemu skrobia OSA jest szczególnie skuteczna w stabilizowaniu emulsji typu olej w wodzie. Podczas gdy skrobia modyfikowana ogólnie poprawia podstawowe właściwości, takie jak lepkość lub stabilność, skrobia OSA jest specjalnie dostosowana do zapewnienia zdolności emulgowania, dzięki czemu jest popularna w produktach takich jak sosy sałatkowe, sosy i napoje, w których stabilne emulsje są niezbędne. Przeczytaj więcej o ultradźwiękowo estryfikowanej skrobi OSA!