Modifikimi me ultratinguj i suspensioneve të kokrrizave të niseshtesë
Niseshteja nxirret lehtësisht nga burime natyrore, si patatja, misri ose misri. Modifikimi i niseshtesë është i nevojshëm për të përmirësuar vetitë fizike dhe kimike. Reaktorët me ultratinguj të Hielscher nxisin modifikimin fizik, kimik dhe enzimatik të niseshtesë, i cili çon në veti funksionale më të mira për përdorim në industrinë ushqimore dhe në industritë joushqimore.
Për shumicën e zbatimeve tregtare, niseshtetë duhet të modifikohen kimikisht ose fizikisht për të përmirësuar karakteristikat e tyre pozitive ose për të minimizuar mangësitë e tyre. Trajtimi me ultratinguj është një mënyrë shumë efektive për modifikimin fizik, kimik dhe enzimatik të niseshteve. Pajisjet me ultratinguj të Hielscher transmetojnë valë ultrasonike me intensitet shumë të lartë në suspensionet e niseshtesë. Kavitacioni ultrasonik që rezulton nxit:
- deaglomerimin dhe shpërndarjen
- degradimin dhe shpërbërjen mekanike
- depërtimin në kokrriza dhe fryrjen e tyre
- transferimin e masës
- formimin e radikaleve
- reaktivitetin kimik
- ngrohjen
Modifikimi kimik i niseshtesë
Shpërbërja e kokrrizës nga kavitacioni ultrasonik, e shoqëruar me lehtësimin e hyrjes së lëngut në kokrrizën e niseshtesë, çon në përmirësime të kinetikës së reaksioneve të esterifikimit, eterifikimit, hidroksipropilimit ose oksidimit dhe modifikimit acid të polimerëve të niseshtesë. Reaktorët me ultratinguj të Hielscher janë projektuar për përpunim të vazhdueshëm në linjë. Shpejtësitë më të larta të reaksionit çojnë në rritjen e kapacitetit të enës së reaksionit.
Modifikimi alkalin i niseshtesë
Për prodhimin e shumë derivateve tregtare të niseshtesë, suspensioneve ujore të niseshtesë u shtohen reagentë organikë reaktivë, duke kontrolluar njëkohësisht alkalinitetin dhe temperaturën. Esterifikimi i niseshteve zakonisht kryhet në pH nga 7 deri në 9. Për eterifikimin e niseshteve përdoret zakonisht një pH nga 11 deri në 12. Temperaturat tipike të procesit janë afërsisht 60°C. Pa trajtim me ultratinguj, shkalla e zëvendësimit të niseshteve tregtare është shpesh më e vogël se 0,2. Trajtimi me ultratinguj ndihmon zëvendësimin, duke rezultuar në një niseshte më të tretshme në ujë të ftohtë.
Modifikimi acid i niseshtesë
Reaksioni i një suspensioni të niseshtesë kokrrizore me acid klorhidrik ose sulfurik të holluar në 40 deri në 60°C çon në niseshte të rrjedhshme ose niseshte të holluara. Këto niseshte pjesërisht të depolimerizuara japin produkte që krijojnë viskozitet më të ulët. Oktenilsukcinatet e niseshtesë depolimerizohen pjesërisht për të mundësuar përdorimin e një përmbajtjeje më të lartë të lëndëve të ngurta gjatë tharjes me spërkatje të produkteve të kapsuluara. Trajtimi me ultratinguj gjatë hidrolizës së butë acide mund të shpërbëjë agregatet e nanogrimcave që formohen gjatë hidrolizës. Kjo rrit rendimentin e nanogrimcave të niseshtesë.
Molekula e amilopektinës
Neutralizimi i suspensionit
Pas procesit, suspensioni i reaksionit neutralizohet, p.sh. duke shtuar acid klorhidrik ose sulfurik pas përpunimit alkalin.
Larja e niseshtesë
Pas neutralizimit të suspensioneve të niseshtesë së modifikuar kryhet larja me ujë, siç është larja me kundërrrymë në hidrociklone. Në këtë fazë, trajtimi me ultratinguj ndihmon larjen dhe shpëlarjen e grimcave individuale të niseshtesë. Kavitacioni ultrasonik shpërndan aglomeratet e kokrrizave të niseshtesë dhe rrit transferimin e masës në shtresën kufitare ndërmjet kokrrizave të niseshtesë dhe fazës ujore.
Filtrimi dhe tharja e niseshtesë
Pajisjet me ultratinguj të Hielscher përdoren në proceset e ultrafiltrimit ose nanofiltrimit, si dhe në tharjen e mëpasshme me spërkatje.
Modifikimi fizik i niseshtesë (mekanik)
Modifikimi fizik i niseshteve nuk përfshin përdorimin e kimikateve. Megjithatë, trajtimi me ultratinguj shkakton ndryshime në strukturën molekulare të niseshtesë, të pasuara nga ndryshime në vetitë fiziko-kimike dhe funksionalitetin e saj. Forcat e fuqishme prerëse të kavitacionit deformojnë zonën kristalore në granulat e niseshtesë. Zinxhirët polimerikë pranë mikroflluskave që kolapsojnë kapen në një fushë prerjeje me gradient të lartë, e cila çon në këputjen e lidhjeve makromolekulare C-C dhe në formimin e radikaleve me zinxhir të gjatë. Imazhet SEM të granulave të niseshtesë të trajtuara me ultratinguj tregojnë dëmtime mekanike, si çarje, gropëzime dhe formim zgavrash të vogla sipërfaqësore. Kjo sjell një kapacitet më të lartë përthithjeje të ujit, aftësi më të lartë fryrjeje dhe tretshmëri të shtuar. Ky efekt është më i mirë në amplituda më të larta të trajtimit me ultratinguj. Prandaj, trajtimi me sondë ultrasonike është shumë më efektiv për modifikimin e niseshtesë sesa trajtimi në banjë ultrasonike. Përpunimi intensiv me ultratinguj shfaq më shumë granula të shpërbëra krahasuar me niseshtenë natyrale ose të trajtuar me nxehtësi.
Niseshte të esterifikuara me OSA me anë të ultratingujve
Niseshtetë e esterifikuara me OSA me anë të ultratingujve shfaqën shkallë më të lartë zëvendësimi (DS) dhe efikasitet më të lartë të reaksionit (RE), së bashku me ndryshime të vogla, por të dobishme morfologjike, të cilat mund të zgjerojnë funksionalitetin e tyre në sistemet ushqimore. Trajtimi me ultratinguj rrit shpejtësinë dhe efikasitetin e reaksionit pa ndryshuar strukturën molekulare të niseshtesë, duke ruajtur kështu vetitë e saj të dëshirueshme për përdorime ushqimore.
Këto rezultate sugjerojnë se esterifikimi i ndihmuar nga ultratingujt mund të përfaqësojë një teknologji të gjelbër, duke ofruar një qasje për modifikimin e niseshtesë që përdor energjinë me efikasitet dhe kursen kohë. Potenciali për rritjen e shkallës së esterifikimit të ndihmuar nga trajtimi me ultratinguj mund të revolucionarizojë procesin e modifikimit të niseshteve në shkencën ushqimore, duke u përputhur me objektivat e prodhimit të qëndrueshëm dhe duke zgjeruar përdorimet e niseshteve të esterifikuara në industri.
Lexoni më shumë rreth niseshtesë OSA të esterifikuar me anë të ultratingujve!
Mikrografi SEM për granulat e niseshtesë së grurit: (a) të patrajtuara me ultratinguj, (b) të trajtuara me ultratinguj për 20min, (c) të trajtuara me ultratinguj për 40min., (d) të trajtuara me ultratinguj për 60min.
Studimi dhe imazhet: ©Majzoobi et al., 2015
Trajtimi me ultratinguj mund ta ulë ndjeshëm temperaturën e fillimit të xhelatinizimit. Xhelet e niseshtesë të përgatitura nga granula niseshteje të trajtuara me ultratinguj shfaqin fortësi më të lartë dhe vlera më të larta të ngjitshmërisë dhe kohezivitetit krahasuar me niseshtenë natyrale. Ngjitshmëria, koheziviteti, elasticiteti dhe gomoziteti rriten ndjeshëm me modifikimin e niseshtesë me ultratinguj.
Trajtimi me ultratinguj përdor shumë më pak energji dhe kushte përpunimi më pak sforcuese sesa procedurat konvencionale të modifikimit të niseshtesë. Hielscher Ultrasonics furnizon reaktorë ultrasonikë me fuqi të lartë për përpunim tregtar.
Kërkoni më shumë informacion!
Nëse jeni shkencëtar që kryen kërkime mbi modifikimin e niseshtesë, inxhinier procesi që përpiqet të përmirësojë proceset ekzistuese të niseshtesë, inxhinier produkti që formulon produkte më të mira ose të reja, ose nëse keni ndonjë interes tjetër për modifikimin e niseshtesë: Na kontaktoni! Do të na vinte mirë të diskutonim me ju potencialin dhe përfitimet e trajtimit me ultratinguj për modifikimin dhe përdorimin e niseshtesë. Ju lutemi, plotësoni formularin më poshtë!
Përdorimi i niseshtesë
Niseshteja e modifikuar përdoret në një gamë të gjerë përdorimesh ushqimore dhe joushqimore. Oktenilsukcinatet e niseshtesë janë një stabilizues i rëndësishëm i emulsioneve vaj-në-ujë. Në prodhimin e letrës, niseshtetë kationike përmirësojnë rezistencën në gjendje të lagësht dhe të thatë, stabilizojnë emulsionet dhe veprojnë si agjentë të apretimit sipërfaqësor. Shumë sisteme aditivësh për pjesën e lagësht të procesit përfshijnë mikrogrimca inorganike (silicë koloidale, bentonit) dhe polimere sintetike me niseshte të modifikuar. Përdorime të tjera përfshijnë dispersionet e lateksit të niseshtesë ose niseshtenë granulare si mbushës për polimeret.
Artikuj shkencorë rreth modifikimit të niseshtesë të ndihmuar nga ultratingujt
-
- S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat dhe P.Sriamornsak (2012): Efekti i trajtimit me ultratinguj në vetitë fizike të niseshtesë së tapiokës, në: Advanced Materials Research Vol. 506 (2012) f. 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): Efekti i ultratingujve në vetitë fizike të niseshtesë së misrit, në: 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 dhe vetitë e formimit të pastës së niseshtesë së misrit të trajtuar me ultratinguj, në: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
- D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye dhe V. Heinz (2002): Përmirësimi ushqyes i ushqimeve bimore përmes përpunimit jotermik, në: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]
Pyetje të shpeshta
Cilat janë burimet natyrore të niseshtesë?
Niseshteja vjen nga burime të ndryshme natyrore, si: misri, misri dyllor, misri me përmbajtje të lartë amiloze, tapioka, patatja, gruri, orizi, orizi dyllor, bizelja (bizelja e lëmuar, bizelja e rrudhur), sagoja, tërshëra, elbi, thekra, amaranti, patatja e ëmbël, tërshëra, drithërat, vakaria, kinoa, thjerrëza, fasulja e bardhë e vogël, sorgumi, maranta ose manioka.
Çfarë është niseshteja e modifikuar?
Niseshteja e modifikuar është niseshte që është ndryshuar fizikisht, enzimatikisht ose kimikisht për të përmirësuar performancën e saj në përdorime ushqimore dhe industriale. Këto modifikime përmirësojnë veti si tretshmëria, viskoziteti, xhelëzimi dhe qëndrueshmëria në kushte të ndryshme, si nxehtësia ose mjediset acide. Niseshtetë e modifikuara, që zakonisht përftohen nga burime natyrore si misri, patatja dhe tapioka, përdoren si trashës, stabilizues dhe emulgues për të përmirësuar teksturën dhe afatin e ruajtjes së ushqimeve të përpunuara, produkteve farmaceutike dhe produkteve të tjera.
Cili është dallimi midis niseshtesë së modifikuar dhe niseshtesë OSA?
Niseshteja e modifikuar i referohet niseshtesë që është ndryshuar në mënyra të ndryshme – fizikisht, enzimatikisht ose kimikisht – për të përmirësuar vetitë e saj funksionale, si trashja, xhelëzimi ose stabilizimi në kushte të ndryshme. Këto modifikime e bëjnë të përshtatshme për përdorime të larmishme në ushqime, produkte farmaceutike dhe produkte industriale.
Niseshteja OSA, ose niseshteja e anhidridit oktenilsukcinik, është një lloj specifik i niseshtesë së modifikuar kimikisht, e krijuar duke lidhur grupe të anhidridit oktenilsukcinik me molekulën e niseshtesë. Ky modifikim i jep veti unike emulguese, duke e bërë niseshtenë OSA veçanërisht të efektshme në stabilizimin e emulsioneve vaj në ujë. Ndërsa niseshteja e modifikuar përgjithësisht përmirëson veti bazë si viskoziteti ose qëndrueshmëria, niseshteja OSA përshtatet posaçërisht për të siguruar aftësi emulguese, gjë që e bën të përdorur gjerësisht në produkte si salcat për sallata, salcat dhe pijet, ku emulsionet e qëndrueshme janë thelbësore. Lexoni më shumë për niseshtenë OSA të esterifikuar me ultratinguj!