Ултразвучна модификација каше шкробних гранула
Скроб се лако може издвојити из домаћих извора, као што су кромпир, кукуруз или кукуруз. Модификација скроба је неопходна за побољшање физичких и хемијских својстава. Хиелсцхер ултразвучни реактори промовишу физичку, хемијску и ензимску модификацију скроба која доводи до бољих функционалних својстава за употребу у прехрамбеној и непрехрамбеној индустрији.
За већину комерцијалних примена скробови морају бити хемијски или физички модификовани да би се побољшали њихови позитивни атрибути или да би се минимизирали њихови недостаци. Ултразвучна обрада је веома ефикасно средство за физичку, хемијску и ензимску модификацију скроба. Хиелсцхер ултразвучни уређаји преносе високо интензивне ултразвучне таласе у шкробне каше. Настала ултразвучна кавитација промовише:
- деагломерација и дисперзија
- механичка деградација и поремећаји
- продирање гранула и оток
- трансфер масе
- радикална формација
- хемијска реактивност
- грејање
хемијска модификација скроба
Ултразвучно кавитационо нарушавање гранула повезано са већом могућношћу уласка течности у грануле скроба доводи до побољшања кинетике реакције за естерификацију, етерификацију, хидроксипропилацију или оксидацију и киселинску модификацију скробних полимера. Хиелсцхер ултразвучни реактори су дизајнирани за континуирану инлине обраду. Веће брзине реакције доводе до повећања капацитета реакционог котла.
Алкална модификација скроба
За производњу многих комерцијалних деривата скроба, реактивни, органски реагенси се додају у водену шкробну суспензију уз контролу алкалности и температуре. Естерификација скробова се генерално изводи при пХ 7 до 9. пХ од 11 до 12 се обично користи за етерификацију скроба. Типичне температуре процеса су приближно 60°Ц. Без ултразвучне обраде, степен замене комерцијалних скробова је често мањи од 0,2. Ултразвук помаже у замени што резултира скробом растворљивијим у хладној води.
Модификација киселог скроба
Реакција гранулисаног скробног раствора са разблаженом хлороводоничном или сумпорном киселином на 40 до 60°Ц доводи до течности скробова или разређених скробова. Ови делимично деполимеризовани скробови производе производе који стварају мањи вискозитет. Октенилсукцинати скроба су делимично деполимеризовани како би се омогућио већи садржај чврстих супстанци током сушења распршивањем инкапсулираних производа. Ултразвучна обрада током благе киселе хидролизе може да раздвоји агрегате наночестица који се формирају током хидролизе. Ово повећава принос наночестица скроба.
Амилопецтин Молецуле
Неутрализација стајњака
После процеса, реакциона суспензија се неутралише, нпр. додавањем хлороводоничне или сумпорне киселине после алкалне обраде.
Прање скроба
Прање водом, као што је противструјно прање у хидроциклонима, прати неутрализацију модификоване шкробне каше. У овој фази, ултразвук помаже у прању и испирању појединачних честица скроба. Ултразвучна кавитација распршује агломерате гранула скроба и повећава пренос масе на граничном слоју између гранула скроба и водене фазе.
Филтрација и сушење скроба
Хиелсцхер ултразвучни уређаји се користе процеси ултра-филтрације или нано-филтрације, као и накнадно сушење распршивањем.
Физичка модификација скроба (механичка)
Физичка модификација скроба не укључује употребу хемикалија. Ипак, ултразвучна обрада доводи до промена у молекуларној структури скроба праћених варијацијама у физичко-хемијским својствима и функционалности. Насилне кавитационе силе смицања искривљују кристални регион у гранулама скроба. Полимерни ланци у близини микромехурића који се урушавају су ухваћени у поље смицања високог градијента што доводи до кидања макромолекуларних ЦЦ веза и формирања дуголанчаних радикала. СЕМ слике соникираних гранула скроба показују механичка оштећења, као што су пукотине, удубљења и удубљења. Ово резултира већим капацитетом упијања воде, већом снагом бубрења и повећаном растворљивошћу. Овај ефекат је бољи за веће амплитуде соникације. Због тога је соникација сондом много ефикаснија за модификацију скроба од соникације у купатилу. Интензивна ултразвучна обрада показује више поремећених гранула у поређењу са природним или термички обрађеним скробом.
Ултразвучно ОСА-естерификовани скробови
Ултразвучно ОСА-естерификовани скробови су показали виши степен супституције (ДС) и ефикасности реакције (РЕ), заједно са мањим, али корисним морфолошким променама које могу проширити њихову функционалност у системима исхране. Соникација побољшава брзину реакције и ефикасност без промене молекуларне структуре скроба, чиме се чувају његова пожељна својства за примену у храни.
Ови резултати сугеришу да би естерификација уз помоћ ултразвука могла представљати зелену технологију, која нуди енергетски ефикасан приступ за модификацију скроба који штеди време. Потенцијал за повећање естерификације уз помоћ сонцирања могао би да револуционише процес модификације скроба у науци о храни, усклађујући се са циљевима одрживе производње и проширујући примену естерификованих скробова у индустрији.
Прочитајте више о ултразвучно естерификованом ОСА-скробу!
СЕМ микрофотографије за: (а) несоницирано, (б) 20 минута соникирано, (ц) 40 мин. соникирано, (д) 60мин сонициране грануле пшеничног скроба.
Студија и слике: ©Мајзооби ет ал., 2015
Ултразвучна обрада може значајно смањити почетак температуре желатинизације. Скробни гелови припремљени од соникираних гранула скроба имају већу тврдоћу и веће вредности адхезивности и кохезивности у поређењу са природним скробом. Адхезивност, кохезивност, еластичност и гумастост се значајно повећавају ултразвучном модификацијом скроба.
Ултрасоницатион користи много мање уноса енергије и стресних услова обраде него конвенционалне процедуре модификације скроба. Хиелсцхер ултрасоницс снабдева ултразвучне реакторе велике снаге за комерцијалну обраду.
Затражите више информација!
Ако сте научник који се бави истраживањем модификације скроба, процесни инжењер који покушава да побољша постојеће процесе скроба, инжењер производа који формулише боље или нове производе, или ако имате било који други интерес за модификацију скроба: Контактирајте нас! Биће нам драго да разговарамо са вама о потенцијалима и предностима ултразвучне обраде за модификацију скроба и примену скроба. Молимо попуните формулар испод!
Употреба скроба
Модификовани скроб се користи у широком спектру прехрамбених и непрехрамбених апликација. Октенилсукцинати скроба су важан стабилизатор емулзија уље у води. У производњи папира катјонски скробови побољшавају чврстоћу на мокром и сувом, стабилизују емулзије и делују као агенси за повећање величине површине. Многи системи адитива за влажне крајеве укључују неорганске микрочестице (колоидни силицијум диоксид, бентонит) и синтетичке полимере са модификованим скробом. Друге употребе укључују дисперзије скробног латекса или гранулирани скроб као пунило за полимере.
Научни чланци о модификацији скроба уз помоћ ултразвука
-
- С. Манцхун, Ј. Нунтханид, С. Лимматвапират и П.Сриаморнсак (2012): Ефекат ултразвучног третмана на физичка својства скроба тапиоке, у: Адванцед Материалс Ресеарцх Вол. 506 (2012) стр. 294-297. [ПДФ]
- Анет Режек Јамбрак, Зоран Херцег, Драго Шубарић, Јурислав Бабић, Младен Брнчић, Сузана Римац Брнчић, Томислав Босиљков, Домагој Цвек, Бранко Трипало, Јурица Гело (2010): Ултразвучни ефекат на физичка својства кукурузног скроба, у: Полимери угљених хидрата 79 ( 2010) 91–100.
- Херцег ИЛ, Јамбрак АР, Шубарић Д., Брнчић М., Брнчић СР, Бадањак М., Трипало Б., Јежек Д., Новотни Д., Херцег З. (2010): Текстура и својства лепљења ултразвучно третираног кукурузног скроба, у: Цзецх Ј. Фоод Сци., 28: 83–93. [ПДФ]
- Д. Кнорр, БИО Аде-Омоваие и В. Хеинз (2002): Побољшање исхране биљне хране нетермичком обрадом, у: Процеедингс оф тхе Нутритион Социети (2002), 61, 311–318. [ПДФ]
Често постављана питања
Шта су природни извори скроба?
Скроб долази из различитих природних извора, као што су: кукуруз, воштани кукуруз, високоамилозни кукуруз, тапиока, кромпир, пшеница, пиринач, воштани пиринач, грашак (глатки грашак, наборани грашак), саго, овас, јечам, раж, амарант, слатки кромпир, овас, житарице, крављи крак, киноа, сочиво, пасуљ, сирак, стрелица или маниока.
Шта је модификовани скроб?
Модификовани скроб је скроб који је физички, ензимски или хемијски измењен да би се побољшао његов учинак у прехрамбеној и индустријској примени. Ове модификације побољшавају својства као што су растворљивост, вискозитет, гелирање и стабилност у различитим условима, као што су топлота или кисело окружење. Обично се добијају из природних извора као што су кукуруз, кромпир и тапиока, модификовани скробови се користе као згушњивачи, стабилизатори и емулгатори за побољшање текстуре и рока трајања у прерађеној храни, фармацеутским производима и другим производима.
Која је разлика између модификованог скроба и ОСА скроба?
Модификовани скроб се односи на скроб који је измењен на различите начине – физички, ензимски или хемијски – да би се побољшала његова функционална својства, као што су згушњавање, желирање или стабилизација у различитим условима. Ове модификације га чине погодним за различите примене у храни, фармацији и индустријским производима.
ОСА-скроб, или октенил јантарни анхидридни скроб, је специфичан тип хемијски модификованог скроба који се ствара везивањем октенил јантарних анхидридних група на молекул скроба. Ова модификација даје јединствена својства емулгирања, чинећи ОСА скроб посебно ефикасним у стабилизацији емулзија уље у води. Док модификовани скроб генерално побољшава основна својства као што су вискозност или стабилност, ОСА скроб је посебно скројен да обезбеди могућности емулговања, што га чини популарним у производима као што су преливи за салату, сосеви и пића где су стабилне емулзије неопходне. Прочитајте више о ултразвучно естерификованом ОСА скробу!