Modificação ultra-sônica de pastas de grânulos de amido
O amido pode ser facilmente extraído de fontes nativas, como a batata, o milho ou o milho. A modificação do amido é necessária para melhorar as propriedades físicas e químicas. Os reatores ultra-sônicos Hielscher promovem a modificação física, química e enzimática do amido que leva a melhores propriedades funcionais para o uso em indústrias alimentares e não alimentares.
Para a maioria das aplicações comerciais, os amidos devem ser modificados química ou fisicamente para melhorar os seus atributos positivos ou para minimizar os seus defeitos. A ultrassonografia é um meio altamente eficaz para a modificação física, química e enzimática dos amidos. Os dispositivos ultra-sónicos Hielscher transferem ondas ultra-sónicas altamente intensas para as pastas de amido. A cavitação ultra-sónica resultante promove:
- desaglomeração e dispersão
- degradação mecânica e rutura
- penetração e inchaço dos grânulos
- transferência de massa
- formação de radicais
- reatividade química
- aquecimento
Modificação química do amido
A rutura cavitacional ultra-sónica do grânulo associada a uma maior facilidade de entrada de líquido no grânulo de amido conduz a melhorias na cinética de reação para esterificação, eterificação, hidroxipropilação ou oxidação e modificação ácida de polímeros de amido. Os reactores de ultra-sons Hielscher são concebidos para um processamento contínuo em linha. Taxas de reação mais elevadas levam a um aumento da capacidade da caldeira de reação.
Modificação alcalina do amido
Para a produção de muitos derivados comerciais de amido, são adicionados reagentes orgânicos reactivos às pastas aquosas de amido, controlando simultaneamente a alcalinidade e a temperatura. A esterificação de amidos é geralmente efectuada a um pH de 7 a 9. Um pH de 11 a 12 é normalmente utilizado para a eterificação de amidos. As temperaturas típicas do processo são de aproximadamente 60°C. Sem ultra-sons, o grau de substituição dos amidos comerciais é frequentemente inferior a 0,2. A ultra-sons auxilia a substituição, resultando num amido mais solúvel em água fria.
Modificação ácida do amido
A reação de uma pasta de amido granular com ácido clorídrico ou sulfúrico diluído a 40 a 60°C dá origem a amidos fluidos ou amidos diluídos. Estes amidos parcialmente despolimerizados produzem produtos que geram menos viscosidade. Os octenilsuccinatos de amido são parcialmente despolimerizados para permitir que um teor de sólidos mais elevado seja utilizado durante a secagem por pulverização de produtos encapsulados. Ultrasonication durante a hidrólise ácida suave pode dissociar os agregados de nanopartículas que se formam durante a hidrólise. Isto aumenta o rendimento das nanopartículas de amido.
Molécula de amilopectina
Neutralização de lamas
Após o processo, a pasta de reação é neutralizada, por exemplo, pela adição de ácido clorídrico ou sulfúrico após o processamento alcalino.
Lavagem de amido
A lavagem com água, tal como a lavagem em contracorrente em hidrociclones, segue-se à neutralização das pastas de amido modificado. Nesta fase, a ultra-sons auxilia a lavagem e enxaguamento das partículas individuais de amido. A cavitação ultra-sónica dispersa os aglomerados de grânulos de amido e aumenta a transferência de massa na camada limite entre os grânulos de amido e a fase aquosa.
Filtração e secagem de amido
Os aparelhos ultra-sónicos Hielscher são utilizados em processos de ultra-filtração ou nano-filtração, bem como na subsequente secagem por pulverização.
Modificação física do amido (mecânica)
A modificação física dos amidos não implica a utilização de produtos químicos. No entanto, a ultra-sons resulta em alterações na estrutura molecular do amido, seguidas de variações nas propriedades físico-químicas e na funcionalidade. As violentas forças de cisalhamento cavitacional distorcem a região cristalina dos grânulos de amido. As cadeias de polímeros próximas das microbolhas em colapso são apanhadas num campo de cisalhamento de elevado gradiente que leva à quebra de ligações C-C macromoleculares e à formação de radicais de cadeia longa. As imagens de SEM dos grânulos de amido sonicados mostram danos mecânicos, tais como fissuras, depressões e picadas. Isto resulta numa maior capacidade de absorção de água, maior poder de inchamento e maior solubilidade. Este efeito é melhor para amplitudes de sonicação mais elevadas. Por conseguinte, a sonicação por sonda é muito mais eficaz para a modificação do amido do que a sonicação por banho. O processamento ultrassónico intenso mostra grânulos mais quebrados quando comparado com o amido nativo ou tratado termicamente.
Amidos esterificados por ultra-sons OSA
Amidos ultrassonicamente OSA-esterificados demonstraram maior grau de substituição (DS) e eficiência de reação (RE), juntamente com mudanças morfológicas menores, mas benéficas, que podem expandir sua funcionalidade em sistemas alimentares. Sonicação aumenta a taxa de reação e eficiência sem alterar a estrutura molecular do amido, preservando assim as suas propriedades desejáveis para aplicações alimentares.
Estes resultados sugerem que a esterificação assistida por ultra-sons pode representar uma tecnologia verde, oferecendo uma abordagem eficiente em termos energéticos e que poupa tempo para a modificação do amido. O potencial de escalonamento da esterificação assistida por ultra-sons poderia revolucionar o processo de modificação dos amidos na ciência alimentar, alinhando-se com os objectivos de produção sustentável e alargando as aplicações dos amidos esterificados na indústria.
Leia mais sobre o amido OSA esterificado por ultra-sons!
Micrografias SEM para: (a) não sonicado, (b) 20min sonicado, (c) 40min. sonicado, (d) 60min sonicado grânulos de amido de trigo.
Estudo e imagens: ©Majzoobi et al., 2015
A ultra-sons pode reduzir significativamente o início da temperatura de gelatinização. Os géis de amido preparados a partir de grânulos de amido sonicados apresentam uma maior dureza e valores mais elevados de adesividade e coesividade quando comparados com o amido nativo. A adesividade, a coesividade, a elasticidade e a gomosidade aumentam significativamente com a modificação ultra-sónica do amido.
Ultrasonication usa muito menos entrada de energia e condições de processamento estressante do que os procedimentos convencionais de modificação de amido. A Hielscher Ultrasonics fornece reactores ultra-sónicos de alta potência para processamento comercial.
Pedir mais informações!
Se é um cientista a fazer investigação sobre a modificação do amido, um engenheiro de processos a tentar melhorar os processos de amido existentes, um engenheiro de produtos a formular produtos melhores ou novos, ou se tem qualquer outro interesse na modificação do amido: contacte-nos! Teremos todo o prazer em discutir consigo o potencial e os benefícios da ultra-sons para a modificação do amido e aplicação de amido. Por favor, preencha o formulário abaixo!
Utilização de amido
O amido modificado é utilizado numa vasta gama de aplicações alimentares e não alimentares. Os octenilsuccinatos de amido são um importante estabilizador de emulsões de óleo em água. No fabrico de papel, os amidos catiónicos melhoram a resistência a húmido e a seco, estabilizam as emulsões e actuam como agentes de colagem de superfícies. Muitos sistemas de aditivos para a parte húmida incorporam micropartículas inorgânicas (sílica coloidal, bentonite) e polímeros sintéticos com amido modificado. Outras utilizações incluem dispersões de látex de amido ou amido granular como carga para polímeros.
Artigos científicos sobre a modificação do amido assistida por ultra-sons
-
- S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat e P.Sriamornsak (2012): Efeito do tratamento ultra-sônico sobre as propriedades físicas do amido de tapioca, em: Pesquisa de Materiais Avançados 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): Efeito de ultrassom sobre as propriedades físicas do amido de milho, em: 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): Textura e propriedades de pastelaria de amido de milho tratado por ultra-sons, em: Czech J. Food Sci., 28: 83-93. [PDF]
- D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye e V. Heinz (2002): Melhoria nutricional de alimentos vegetais por processamento não térmico, em: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311-318. [PDF]
perguntas frequentes
Quais são as fontes de amido nativo?
O amido provém de várias fontes nativas, tais como: milho, milho ceroso, milho com alto teor de amilose, tapioca, batata, trigo, arroz, arroz ceroso, ervilha (ervilha lisa, ervilha enrugada), sagu, aveia, cevada, centeio, amaranto, batata-doce, aveia, cereais, berbigão de vaca, quinoa, lentilha, feijão-marinho, sorgo, araruta ou mandioca.
O que é o amido modificado?
O amido modificado é um amido que foi física, enzimática ou quimicamente alterado para melhorar o seu desempenho em aplicações alimentares e industriais. Estas modificações melhoram propriedades como a solubilidade, a viscosidade, a gelificação e a estabilidade em várias condições, como o calor ou ambientes ácidos. Geralmente derivados de fontes naturais como o milho, a batata e a tapioca, os amidos modificados são utilizados como espessantes, estabilizadores e emulsionantes para melhorar a textura e o prazo de validade em alimentos processados, produtos farmacêuticos e outros produtos.
Qual é a diferença entre o amido modificado e o amido OSA?
O amido modificado refere-se ao amido que foi alterado de várias formas - física, enzimática ou quimicamente - para melhorar as suas propriedades funcionais, tais como espessamento, gelificação ou estabilização em diferentes condições. Estas modificações tornam-no adequado para diversas aplicações em produtos alimentares, farmacêuticos e industriais.
O amido OSA, ou amido de anidrido octenil succínico, é um tipo específico de amido quimicamente modificado, criado através da ligação de grupos de anidrido octenil succínico à molécula de amido. Esta modificação confere propriedades emulsionantes únicas, tornando o amido OSA particularmente eficaz na estabilização de emulsões de óleo em água. Enquanto o amido modificado geralmente melhora as propriedades básicas como a viscosidade ou a estabilidade, o amido OSA é especialmente adaptado para fornecer capacidades de emulsificação, tornando-o popular em produtos como molhos para saladas, molhos e bebidas onde as emulsões estáveis são essenciais. Leia mais sobre o amido OSA esterificado por ultra-sons!