Ultrazvočna modifikacija gnojevk škrobnih zrnc

Nevtralizacija gnojevke

Po postopku se reakcijska gnojevka nevtralizira, npr. z dodajanjem klorovodikove ali žveplove kisline po alkalni obdelavi.

Pranje škroba

Pranje z vodo, kot je protitokovno pranje v hidrociklonih, sledi nevtralizaciji modificiranih škrobnih gnojevk. Na tej stopnji ultrazvok pomaga pri pranju in izpiranju posameznih delcev škroba. Ultrazvočna kavitacija razprši aglomerate škrobnih zrnc in poveča prenos mase na mejni plasti med škrobnimi zrnci in vodno fazo.

Filtracija in sušenje škroba

Hielscher ultrazvočne naprave se uporabljajo ultrafiltracijski ali nanofiltracijski procesi in naknadno sušenje z razprševanjem.

Fizikalna modifikacija škroba (mehanska)

Fizikalna modifikacija škroba ne vključuje uporabe kemikalij. Vendar ultrazvočna razlaga povzroči spremembe v molekularni strukturi škroba, ki jim sledijo spremembe v fizikalno-kemijskih lastnostih in funkcionalnosti. Nasilne kavitacijske strižne sile izkrivljajo kristalno območje v škrobnih zrncih. Polimerne verige v bližini propadajočih mikromehurčkov so ujete v strižno polje z visokim gradientom, ki vodi do zloma makromolekularnih vezi C-C in nastanka dolgoverižnih radikalov. SEM slike ultrazvočnih škrobnih zrnc kažejo mehanske poškodbe, kot so razpoke, depresije in jame. To ima za posledico večjo sposobnost absorpcije vode, večjo moč nabrekanja in večjo topnost. Ta učinek je boljši za višje amplitude ultrazvočnega razbijanja. Zato je sondiranje veliko bolj učinkovito za modifikacijo škroba kot ultrazvočno razbijanje tipa kopeli. Intenzivna ultrazvočna obdelava kaže več motenih zrnc v primerjavi z naravnim ali toplotno obdelanim škrobom.

Ultrazvočno esterificirani škrobi OSA

Ultrazvočno esterificirani škrobi OSA so pokazali višjo stopnjo substitucije (DS) in reakcijske učinkovitosti (RE), skupaj z manjšimi, a koristnimi morfološkimi spremembami, ki lahko razširijo njihovo funkcionalnost v prehranskih sistemih. Sonication poveča hitrost in učinkovitost reakcije, ne da bi spremenil molekularno strukturo škroba, s čimer ohrani njegove zaželene lastnosti za uporabo v živilih.
Ti rezultati kažejo, da bi ultrazvočno podprta esterifikacija lahko predstavljala zeleno tehnologijo, ki ponuja energetsko učinkovit in časovno varčen pristop za modifikacijo škroba. Potencial za skaliranje esterifikacije s pomočjo sonciacije bi lahko revolucioniral proces modifikacije škroba v znanosti o hrani, uskladil s cilji trajnostne proizvodnje in razširil uporabo esterificiranih škrobov v industriji.

Preberite več o ultrazvočno esterificiranem OSA-škrobu!

SEM mikrografije za: (a) nesonikirano, (b) 20-minutno sonikirano, (c) 40-minutno sonikirano, (d) 60-minutno sonikirano zrnce pšeničnega škroba.
Študija in slike: ©Majzoobi et al., 2015

Ultrasonication lahko znatno zniža začetek temperature želatinizacije. Škrobni geli, pripravljeni iz ultrazvočnih škrobnih zrnc, imajo višjo trdoto in višje vrednosti adhezivnosti in kohezivnosti v primerjavi z naravnim škrobom. Lepljivost, kohezivnost, prožnost in gumijast se znatno povečajo z ultrazvočno modifikacijo škroba.

Ultrasonication uporablja veliko manj energije in stresne pogoje obdelave kot običajni postopki modifikacije škroba. Hielscher ultrasonics dobavlja ultrazvočne reaktorje visoke moči za komercialno obdelavo.

Zahtevajte več informacij!

Če ste znanstvenik, ki se ukvarja z raziskavami modifikacije škroba, procesni inženir, ki poskuša izboljšati obstoječe procese škroba, inženir izdelkov, ki oblikuje boljše ali nove izdelke, ali če vas zanima modifikacija škroba: Kontaktirajte nas! Z veseljem se bomo z vami pogovorili o potencialu in prednostih ultrasonication za modifikacijo škroba in uporabo škroba. Prosimo, izpolnite spodnji obrazec!

Uporaba škroba

Modificirani škrob se uporablja v številnih živilskih in neživilskih aplikacijah. Škrobni oktenilsukcinati so pomemben stabilizator emulzij olje v vodi. Pri izdelavi papirja kationski škrobi izboljšajo mokro in suho trdnost, stabilizirajo emulzije in delujejo kot sredstva za dimenzioniranje površin. Številni sistemi aditivov z mokrim koncem vključujejo anorganske mikrodelce (koloidni silicijev dioksid, bentonit) in sintetične polimere z modificiranim škrobom. Druge uporabe vključujejo disperzije škrobnega lateksa ali granulirani škrob kot polnilo za polimere.

Znanstveni članki o ultrazvočno podprti modifikaciji škroba

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat in P.Sriamornsak (2012): Učinek ultrazvočne obdelave na fizikalne lastnosti tapiokinega škroba, v: Raziskave naprednih materialov Vol. 506 (2012) str. 294-297. [PDF]
  • Anet Rezek Jambrak, Zoran Herceg, Drago Šubaric, Jurislav Babic, Mladen Brnčić, Suzana Rimac Brnčić, Tomislav Bosiljkov, Domagoj Cvek, Branko Tripalo, Jurica Gelo (2010): Ultrazvočni učinek na fizikalne lastnosti koruznega škroba, v: 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 in lastnosti lepljenja ultrazvočno obdelanega koruznega škroba, v: češki J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye in V. Heinz (2002): Prehransko izboljšanje rastlinskih živil z netermično obdelavo, v: Zbornik Društva za prehrano (2002), 61, 311–318. [PDF]

Pogosto zastavljena vprašanja

Kaj so nativni viri škroba?

Škrob prihaja iz različnih avtohtonih virov, kot so: koruza, voskasta koruza, koruza z visoko vsebnostjo amiloze, tapioka, krompir, pšenica, riž, voskast riž, grah (gladki grah, naguban grah) sago, oves, ječmen, rž, amarant, sladki krompir, oves, žitarice, kravja školjka, kvinoja, leča, mornarski fižol, sirek, puščica ali kasava.

Kaj je modificirani škrob?

Modificirani škrob je škrob, ki je bil fizično, encimsko ali kemično spremenjen, da bi povečal svojo učinkovitost v živilski in industrijski uporabi. Te spremembe izboljšujejo lastnosti, kot so topnost, viskoznost, geliranje in stabilnost v različnih pogojih, kot so toplota ali kisla okolja. Modificirani škrobi, ki se običajno pridobivajo iz naravnih virov, kot so koruza, krompir in tapioka, se uporabljajo kot zgoščevalci, stabilizatorji in emulgatorji za izboljšanje teksture in roka uporabnosti v predelani hrani, farmacevtskih izdelkih in drugih izdelkih.

Kakšna je razlika med modificiranim škrobom in škrobom OSA?

Modificirani škrob se nanaša na škrob, ki je bil spremenjen na različne načine - fizično, encimsko ali kemično - za izboljšanje njegovih funkcionalnih lastnosti, kot so zgoščevanje, želiranje ali stabilizacija v različnih pogojih. Zaradi teh sprememb je primeren za različne aplikacije v živilskih, farmacevtskih in industrijskih izdelkih.
OSA-škrob ali oktenil jantarni anhidrid škrob je posebna vrsta kemično modificiranega škroba, ki nastane s pritrditvijo oktenil jantarnih anhidridnih skupin na molekulo škroba. Ta modifikacija daje edinstvene emulgatorske lastnosti, zaradi česar je škrob OSA še posebej učinkovit pri stabilizaciji emulzij olje v vodi. Medtem ko modificirani škrob na splošno izboljša osnovne lastnosti, kot sta viskoznost ali stabilnost, je OSA-škrob posebej prilagojen za zagotavljanje emulgatorskih zmogljivosti, zaradi česar je priljubljen v izdelkih, kot so solatni prelivi, omake in pijače, kjer so stabilne emulzije bistvenega pomena. Preberite več o ultrazvočno esterificiranem škrobu OSA!