Ultraljudsmodifiering av stärkelsegranulat Slurries

Neutralisering av flytgödsel

Efter processen neutraliseras reaktionsslammet, t.ex. genom tillsats av saltsyra eller svavelsyra efter alkalisk bearbetning.

Tvätt av stärkelse

Vattentvättning, såsom motströmstvätt i hydrocykloner, följer neutraliseringen av de modifierade stärkelseuppslamningarna. I detta skede hjälper ultraljud till tvätt och sköljning av de enskilda stärkelsepartiklarna. Ultraljudskavitationen dispergerar agglomerat av stärkelsekorn och ökar massöverföringen vid gränsskiktet mellan stärkelsekorn och vattenfasen.

Filtrering och torkning av stärkelse

Hielscher ultraljudsenheter används ultrafiltrerings- eller nanofiltreringsprocesser samt efterföljande spraytorkning.

Fysisk modifiering av stärkelse (mekanisk)

Fysisk modifiering av stärkelse innebär inte användning av kemikalier. Ändå, ultraljud resulterar i förändringar i stärkelse molekylär struktur följt av variationer i fysikalisk-kemiska egenskaper och funktionalitet. De våldsamma kavitationella skjuvkrafterna förvränger det kristallina området i stärkelsekorn. Polymerkedjor nära de kollapsande mikrobubblorna fångas i ett skjuvfält med hög gradient som leder till att makromolekylära C-C-bindningar bryts och att långkedjiga radikaler bildas. SEM-bilder av sonikerade stärkelsegranulat visar mekaniska skador, såsom sprickor, fördjupningar och gropfrätning. Detta resulterar i en högre vattenabsorptionsförmåga, högre svällningskraft och ökad löslighet. Denna effekt är bättre för högre ultraljudsbehandling amplituder. Därför är sond ultraljudsbehandling mycket effektivare för stärkelsemodifiering än ultraljudsbehandling av badtyp. Intensiv ultraljudsbehandling visar mer störda granulat jämfört med naturlig eller värmebehandlad stärkelse.

Ultraljuds-OSA-förestrade stärkelser

Ultraljuds-OSA-förestrade stärkelse visade högre grad av substitution (DS) och reaktionseffektivitet (RE), i kombination med mindre men fördelaktiga morfologiska förändringar som kan utöka deras funktionalitet i livsmedelssystem. Ultraljudsbehandling förbättrar reaktionshastigheten och effektiviteten utan att ändra stärkelsens molekylära struktur, vilket bevarar dess önskvärda egenskaper för livsmedelstillämpningar.
Dessa resultat tyder på att ultraljudsassisterad förestring kan representera en grön teknik, som erbjuder ett energieffektivt, tidsbesparande tillvägagångssätt för stärkelsemodifiering. Potentialen för skalning av sonciationsassisterad förestring kan revolutionera modifieringsprocessen för stärkelse inom livsmedelsvetenskap, anpassa sig till hållbara produktionsmål och bredda tillämpningarna av förestrad stärkelse i industrin.

Läs mer om ultraljudsförestrad OSA-stärkelse!

SEM-mikrografer för: (a) oljudsbehandlad, (b) 20 min ultraljudsbehandlad, (c) 40 min. ultraljudsbehandlad, (d) 60 min ultraljudsbehandlad vetestärkelsegranulat.
Studie och bilder: ©Majzoobi et al., 2015

Ultraljud kan sänka början av gelatiniseringstemperaturen avsevärt. Stärkelsegeler framställda av sonikerade stärkelsegranulat uppvisar en högre hårdhet och högre värden på vidhäftning och kohesivitet jämfört med naturlig stärkelse. Limfasthet, kohesivitet, fjädring och gummiighet ökar avsevärt med ultraljudsmodifiering av stärkelse.

Ultraljud använder mycket mindre energitillförsel och stressiga bearbetningsförhållanden än konventionella stärkelsemodifieringsförfaranden. Hielscher ultraljud levererar ultraljudsreaktorer med hög effekt för kommersiell bearbetning.

Begär mer information!

Om du är en forskare som forskar om stärkelsemodifiering, en processingenjör som försöker förbättra befintliga stärkelseprocesser, en produktingenjör som formulerar bättre eller nya produkter, eller om du har något annat intresse för stärkelsemodifiering: Kontakta oss! Vi kommer gärna att diskutera med dig potentialen och fördelarna med ultraljud för stärkelsemodifiering och stärkelse ansökan. Vänligen fyll i formuläret nedan!

Användning av stärkelse

Modifierad stärkelse används i ett brett spektrum av livsmedels- och icke-livsmedelsapplikationer. Stärkelseoktenylsuccinater är en viktig stabilisator för olja-i-vatten-emulsioner. Vid papperstillverkning förbättrar katjonisk stärkelse våt- och torrhållfastheten, stabiliserar emulsioner och fungerar som ytlimningsmedel. Många våta tillsatssystem innehåller oorganiska mikropartiklar (kolloidal kiseldioxid, bentonit) och syntetiska polymerer med modifierad stärkelse. Andra användningsområden inkluderar stärkelse, latexdispersioner eller granulär stärkelse som fyllmedel för polymerer.

Vetenskapliga artiklar om Ultraljudsassisterad stärkelsemodifiering

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat och P.Sriamornsak (2012): Effekt av ultraljudsbehandling på fysiska egenskaper hos tapiokastärkelse, i: Advanced Materials Research Vol. 506 (2012) pp 294-297. [PDF på engelska]
  • Anet Rezek Jambrak, Zoran Herceg, Drago Šubaric, Jurislav Babic, Mladen Brncic, Suzana Rimac Brncic, Tomislav Bosiljkov, Domagoj Cvek, Branko Tripalo, Jurica Gelo (2010): Ultraljudseffekt på fysiska egenskaper hos majsstärkelse, i: 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): Textur och klistrande egenskaper hos ultraljudsbehandlad majsstärkelse, i: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF på engelska]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye och V. Heinz (2002): Näringsförbättring av vegetabiliska livsmedel genom icke-termisk bearbetning, i: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF på engelska]

Vanliga frågor och svar

Vad är inhemska stärkelsekällor?

Stärkelse kommer från olika inhemska källor, såsom: majs, vaxartad majs, majs med hög amyloshalt, tapioka, potatis, vete, ris, vaxartat ris, ärtor (slät ärta, skrynklig ärta) sago, havre, korn, råg, amarant, sötpotatis, havre, flingor, komussla, quinoa, linser, marinböna, durra, arrowrot eller kassava.

Vad är modifierad stärkelse?

Modifierad stärkelse är en stärkelse som har förändrats fysiskt, enzymatiskt eller kemiskt för att förbättra dess prestanda i livsmedel och industriella tillämpningar. Dessa modifieringar förbättrar egenskaper som löslighet, viskositet, gelning och stabilitet under olika förhållanden, som värme eller sura miljöer. Modifierad stärkelse, som vanligtvis kommer från naturliga källor som majs, potatis och tapioka, används som förtjockningsmedel, stabilisatorer och emulgeringsmedel för att förbättra konsistensen och hållbarheten i bearbetade livsmedel, läkemedel och andra produkter.

Vad är skillnaden mellan modifierad stärkelse och OSA-stärkelse?

Modifierad stärkelse avser stärkelse som har förändrats på olika sätt – fysiskt, enzymatiskt eller kemiskt – för att förbättra dess funktionella egenskaper, såsom förtjockning, gelning eller stabilisering under olika förhållanden. Dessa modifieringar gör den lämplig för olika applikationer inom livsmedel, läkemedel och industriprodukter.
OSA-stärkelse, eller octenyl succinic anhydrid-stärkelse, är en specifik typ av kemiskt modifierad stärkelse som skapas genom att fästa oktenylbärnstensanhydridgrupper till stärkelsemolekylen. Denna modifiering ger unika emulgerande egenskaper, vilket gör OSA-stärkelse särskilt effektiv för att stabilisera olja-i-vatten-emulsioner. Medan modifierad stärkelse i allmänhet förbättrar grundläggande egenskaper som viskositet eller stabilitet, är OSA-stärkelse speciellt anpassad för att ge emulgeringsförmåga, vilket gör den populär i produkter som salladsdressingar, såser och drycker där stabila emulsioner är nödvändiga. Läs mer om ultraljudsförestrad OSA-stärkelse!