Ultrazvuková modifikácia suspenzií škrobových granúl

Neutralizácia kalu

Po procese sa reakčná suspenzia neutralizuje, napr. pridaním kyseliny chlorovodíkovej alebo sírovej po alkalickom spracovaní.

Umývanie škrobu

Premývanie vodou, ako je protiprúdové umývanie v hydrocyklónoch, nasleduje po neutralizácii modifikovaných škrobových suspenzií. V tomto štádiu ultrazvuk pomáha umývaniu a oplachovaniu jednotlivých častíc škrobu. Ultrazvuková kavitácia rozptyľuje aglomeráty škrobových granúl a zvyšuje prenos hmoty v hraničnej vrstve medzi škrobovými granulami a vodnou fázou.

Filtrácia a sušenie škrobu

Ultrazvukové prístroje Hielscher sa používajú na ultrafiltračné alebo nanofiltračné procesy, ako aj následné sušenie rozprašovaním.

Fyzikálna modifikácia škrobu (mechanická)

Fyzikálna modifikácia škrobov nezahŕňa použitie chemikálií. Ultrazvuk však vedie k zmenám v molekulárnej štruktúre škrobu, po ktorých nasledujú zmeny vo fyzikálno-chemických vlastnostiach a funkčnosti. Prudké kavitačné šmykové sily deformujú kryštalickú oblasť v škrobových granulách. Polymérne reťazce v blízkosti kolabujúcich mikrobublín sú zachytené v šmykovom poli s vysokým gradientom, ktoré vedie k prerušeniu makromolekulárnych väzieb C-C a tvorbe radikálov s dlhým reťazcom. SEM obrázky sonikovaných škrobových granúl ukazujú mechanické poškodenia, ako sú trhliny, priehlbiny a jamky. Výsledkom je vyššia absorpčná kapacita vody, vyššia napučiavacia sila a zvýšená rozpustnosť. Tento efekt je lepší pre vyššie amplitúdy sonikácie. Preto je sondová sonikácia oveľa účinnejšia pri modifikácii škrobu ako sonikácia typu kúpeľa. Intenzívne ultrazvukové spracovanie vykazuje viac narušených granúl v porovnaní s natívnym alebo tepelne upraveným škrobom.

Ultrazvukovo esterifikované škroby OSA

Ultrazvukom esterifikované škroby OSA vykazovali vyšší stupeň substitúcie (DS) a reakčnej účinnosti (RE) spolu s malými, ale prospešnými morfologickými zmenami, ktoré môžu rozšíriť ich funkčnosť v potravinových systémoch. Sonikacia zvyšuje rýchlosť a účinnosť reakcie bez zmeny molekulárnej štruktúry škrobu, čím sa zachovávajú jeho požadované vlastnosti pre potravinárske aplikácie.
Tieto výsledky naznačujú, že ultrazvukom asistovaná esterifikácia by mohla predstavovať zelenú technológiu, ktorá ponúka energeticky efektívny a časovo úsporný prístup k modifikácii škrobu. Potenciál na škálovanie esterifikácie asistovanej sonciáciou by mohol spôsobiť revolúciu v procese modifikácie škrobov v potravinárskej vede, zosúladenie s cieľmi udržateľnej výroby a rozšírenie aplikácií esterifikovaných škrobov v priemysle.

Prečítajte si viac o ultrasonicky esterifikovanom škrobe OSA!

SEM mikrosnímky pre: (a) nesonikované, (b) 20 minút sonikované, (c) 40 min. sonikované, (d) 60 minútové sonikované granule z pšeničného škrobu.
Štúdia a snímky: ©Majzoobi et al., 2015

Ultrazvuk môže výrazne znížiť začiatok teploty želatínovania. Škrobové gély pripravené zo sonikovaných škrobových granúl majú vyššiu tvrdosť a vyššie hodnoty priľnavosti a súdržnosti v porovnaní s natívnym škrobom. Priľnavosť, súdržnosť, pružnosť a gumovitosť sa výrazne zvyšujú ultrazvukovou modifikáciou škrobu.

Ultrazvuk využíva oveľa menší vstup energie a stresujúce podmienky spracovania ako konvenčné postupy modifikácie škrobu. Hielscher ultrasonics dodáva vysokovýkonné ultrazvukové reaktory pre komerčné spracovanie.

Vyžiadajte si viac informácií!

Ak ste vedec, ktorý sa zaoberá výskumom modifikácie škrobu, procesný inžinier, ktorý sa snaží zlepšiť existujúce procesy výroby škrobu, produktový inžinier, ktorý formuluje lepšie alebo nové produkty, alebo ak máte akýkoľvek iný záujem o modifikáciu škrobu: Kontaktujte nás! Radi s vami prediskutujeme potenciál a výhody ultrazvuku pri modifikácii škrobu a aplikácii škrobu. Vyplňte prosím formulár nižšie!

Použitie škrobu

Modifikovaný škrob sa používa v širokej škále potravinárskych a nepotravinárskych aplikácií. Oktenylsukcináty škrobu sú dôležitým stabilizátorom emulzií olej vo vode. Pri výrobe papiera katiónové škroby zlepšujú pevnosť za mokra a za sucha, stabilizujú emulzie a pôsobia ako činidlá na klíženie povrchu. Mnohé systémy aditív s mokrým koncom obsahujú anorganické mikročastice (koloidný oxid kremičitý, bentonit) a syntetické polyméry s modifikovaným škrobom. Medzi ďalšie použitia patria škrobové latexové disperzie alebo granulovaný škrob ako plnivo pre polyméry.

Vedecké články o ultrazvukovo asistovanej modifikácii škrobu

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat a P.Sriamornsak (2012): Vplyv ultrazvukového ošetrenia na fyzikálne vlastnosti tapiokového škrobu, v: 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): Ultrazvukový vplyv na fyzikálne vlastnosti kukuričného škrobu, in: Sacharidové polyméry 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): Textúra a pastovacie vlastnosti ultrazvukovo upraveného kukuričného škrobu, in: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye a V. Heinz (2002): Nutričné zlepšenie rastlinných potravín netepelným spracovaním, v: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]

často kladené otázky

Čo sú natívne zdroje škrobu?

Škrob pochádza z rôznych pôvodných zdrojov, ako sú: kukurica, vosková kukurica, kukurica s vysokým obsahom amylózy, tapioka, zemiaky, pšenica, ryža, vosková ryža, hrach (hrášok hladký, hrášok) ságo, ovos, jačmeň, raž, amarant, sladké zemiaky, ovos, obilniny, srdcovka kravská, quinoa, šošovica, fazuľa, cirok, maranta alebo maniok.

Čo je modifikovaný škrob?

Modifikovaný škrob je škrob, ktorý bol fyzikálne, enzymaticky alebo chemicky upravený, aby sa zvýšil jeho výkon v potravinárskych a priemyselných aplikáciách. Tieto modifikácie zlepšujú vlastnosti, ako je rozpustnosť, viskozita, gélovanie a stabilita za rôznych podmienok, ako je teplo alebo kyslé prostredie. Modifikované škroby, ktoré sa bežne získavajú z prírodných zdrojov, ako je kukurica, zemiaky a tapioka, sa používajú ako zahusťovadlá, stabilizátory a emulgátory na zlepšenie textúry a trvanlivosti v spracovaných potravinách, liečivách a iných výrobkoch.

Aký je rozdiel medzi modifikovaným škrobom a škrobom OSA?

Modifikovaný škrob označuje škrob, ktorý bol zmenený rôznymi spôsobmi – fyzicky, enzymaticky alebo chemicky – aby sa zlepšili jeho funkčné vlastnosti, ako je zahusťovanie, želírovanie alebo stabilizácia v rôznych podmienkach. Vďaka týmto úpravám je vhodný na rôzne aplikácie v potravinárskom, farmaceutickom a priemyselnom priemysle.
Škrob OSA alebo anhydridový škrob oktenyljantáru je špecifický typ chemicky modifikovaného škrobu vytvoreného pripojením anhydridových skupín oktenyljantáru k molekule škrobu. Táto modifikácia dodáva jedinečné emulgačné vlastnosti, vďaka čomu je škrob OSA obzvlášť účinný pri stabilizácii emulzií olej vo vode. Zatiaľ čo modifikovaný škrob vo všeobecnosti zvyšuje základné vlastnosti, ako je viskozita alebo stabilita, škrob OSA je špeciálne prispôsobený tak, aby poskytoval emulgačné schopnosti, vďaka čomu je obľúbený vo výrobkoch, ako sú šalátové dresingy, omáčky a nápoje, kde sú stabilné emulzie nevyhnutné. Prečítajte si viac o ultrasonicky esterifikovanom škrobe OSA!