การดัดแปรสารแขวนลอยเม็ดแป้งด้วยอัลตราซาวนด์

การทำให้สารแขวนลอยเป็นกลาง

หลังจากกระบวนการ สารแขวนลอยที่เกิดปฏิกิริยาจะถูกทำให้เป็นกลาง เช่น โดยเติมกรดไฮโดรคลอริกหรือกรดซัลฟิวริกหลังการแปรรูปด้วยด่าง

การล้างแป้ง

หลังการทำให้สารแขวนลอยแป้งดัดแปรเป็นกลาง จะดำเนินการล้างด้วยน้ำ เช่น การล้างแบบไหลสวนทางในไฮโดรไซโคลน ในขั้นตอนนี้ การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยในการล้างและชะล้างอนุภาคแป้งแต่ละอนุภาค คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ทำให้กลุ่มเม็ดแป้งกระจายตัว และเพิ่มการถ่ายเทมวลในชั้นขอบเขตระหว่างเม็ดแป้งกับวัฏภาคน้ำ

การกรองและการทำแห้งแป้ง

อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ของ Hielscher ใช้ในกระบวนการอัลตราฟิลเตรชันหรือนาโนฟิลเตรชัน รวมถึงการทำแห้งแบบพ่นฝอยในขั้นตอนถัดไป

การดัดแปรแป้งทางกายภาพ (ทางกล)

การดัดแปรแป้งทางกายภาพไม่เกี่ยวข้องกับการใช้สารเคมี อย่างไรก็ตาม การใช้อัลตราซาวนด์ทำให้โครงสร้างโมเลกุลของแป้งเปลี่ยนแปลง ตามด้วยการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางเคมีกายภาพและสมบัติเชิงหน้าที่ แรงเฉือนอย่างรุนแรงจากคาวิเทชันทำให้บริเวณผลึกในเม็ดแป้งเสียรูป สายพอลิเมอร์ที่อยู่ใกล้ฟองขนาดเล็กที่กำลังยุบตัวจะอยู่ภายใต้สนามแรงเฉือนที่มีความชันสูง ซึ่งทำให้พันธะ C-C ของโมเลกุลขนาดใหญ่ขาดออกและเกิดอนุมูลสายยาว ภาพ SEM ของเม็ดแป้งที่ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์แสดงความเสียหายทางกล เช่น รอยแยก รอยบุ๋ม และหลุมบนพื้นผิว ส่งผลให้ความสามารถในการดูดซับน้ำสูงขึ้น กำลังการพองตัวสูงขึ้น และความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้น ผลนี้ดีขึ้นเมื่อใช้แอมพลิจูดของคลื่นอัลตราซาวนด์สูงขึ้น ดังนั้น การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์แบบโพรบจึงมีประสิทธิผลในการดัดแปรแป้งมากกว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์แบบอ่างอย่างมาก การแปรรูปด้วยอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงแสดงให้เห็นเม็ดแป้งที่แตกเสียหายมากกว่าเมื่อเทียบกับแป้งธรรมชาติหรือแป้งที่ผ่านการให้ความร้อน

แป้งที่ผ่านเอสเทอริฟิเคชันด้วย OSA โดยใช้อัลตราซาวนด์

แป้งที่ผ่านเอสเทอริฟิเคชันด้วย OSA โดยใช้อัลตราซาวนด์แสดงระดับการแทนที่ (DS) และประสิทธิภาพของปฏิกิริยา (RE) ที่สูงขึ้น ควบคู่กับการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาเล็กน้อยแต่เป็นประโยชน์ ซึ่งอาจขยายสมบัติเชิงหน้าที่ของแป้งในระบบอาหาร การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เพิ่มอัตราและประสิทธิภาพของปฏิกิริยาโดยไม่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลของแป้ง จึงรักษาสมบัติที่พึงประสงค์สำหรับการใช้งานด้านอาหารไว้
ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเอสเทอริฟิเคชันที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยอาจเป็นเทคโนโลยีสีเขียว ซึ่งเป็นแนวทางการดัดแปรแป้งที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดเวลา ศักยภาพในการขยายขนาดเอสเทอริฟิเคชันที่ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยอาจปฏิวัติกระบวนการดัดแปรแป้งในวิทยาศาสตร์การอาหาร สอดคล้องกับเป้าหมายการผลิตอย่างยั่งยืน และขยายการใช้งานแป้งที่ผ่านเอสเทอริฟิเคชันในอุตสาหกรรม

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับแป้ง OSA ที่ผ่านเอสเทอริฟิเคชันโดยใช้อัลตราซาวนด์!

ภาพจากกล้องจุลทรรศน์ SEM ของเม็ดแป้งสาลี: (a) ไม่ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ (b) ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ 20min (c) ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ 40min. (d) ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ 60min
การศึกษาและภาพ: ©Majzoobi et al., 2015

การใช้อัลตราซาวนด์สามารถลดอุณหภูมิเริ่มต้นของการเกิดเจลาติไนเซชันได้อย่างมาก เจลแป้งที่เตรียมจากเม็ดแป้งที่ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์มีความแข็งสูงกว่า และมีค่าความสามารถในการยึดติดและการยึดเกาะภายในสูงกว่าเมื่อเทียบกับแป้งธรรมชาติ ความสามารถในการยึดติด การยึดเกาะภายใน ความสามารถในการคืนตัว และความเหนียวหนึบเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อดัดแปรแป้งด้วยอัลตราซาวนด์

การใช้อัลตราซาวนด์ใช้พลังงานน้อยกว่ามากและมีสภาวะการแปรรูปที่รุนแรงน้อยกว่าวิธีดัดแปรแป้งแบบดั้งเดิม Hielscher Ultrasonics จัดหาเครื่องปฏิกรณ์อัลตราซาวนด์กำลังสูงสำหรับการแปรรูปเชิงพาณิชย์

ขอข้อมูลเพิ่มเติม!

หากคุณเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ทำวิจัยด้านการดัดแปรแป้ง วิศวกรกระบวนการที่ต้องการปรับปรุงกระบวนการผลิตแป้งที่มีอยู่ วิศวกรผลิตภัณฑ์ที่กำลังพัฒนาสูตรผลิตภัณฑ์ให้ดีขึ้นหรือพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ หรือหากคุณมีความสนใจด้านอื่นเกี่ยวกับการดัดแปรแป้ง: ติดต่อเรา! เรายินดีหารือกับคุณเกี่ยวกับศักยภาพและประโยชน์ของการใช้อัลตราซาวนด์สำหรับการดัดแปรแป้งและการใช้งานแป้ง โปรดกรอกแบบฟอร์มด้านล่าง!

การใช้งานแป้ง

แป้งดัดแปรใช้ในการใช้งานด้านอาหารและด้านที่ไม่ใช่อาหารอย่างหลากหลาย แป้ง octenylsuccinates เป็นสารทำให้คงตัวที่สำคัญสำหรับอิมัลชันชนิดน้ำมันในน้ำ ในการผลิตกระดาษ แป้งประจุบวกช่วยเพิ่มความแข็งแรงทั้งในสภาพเปียกและแห้ง ทำให้อิมัลชันคงตัว และทำหน้าที่เป็นสารเคลือบผิวกระดาษ ระบบสารเติมแต่งในส่วนเปียกของกระบวนการผลิตกระดาษหลายระบบใช้อนุภาคขนาดเล็กอนินทรีย์ (ซิลิกาคอลลอยด์ เบนโทไนต์) และพอลิเมอร์สังเคราะห์ร่วมกับแป้งดัดแปร การใช้งานอื่นรวมถึงระบบกระจายตัวแป้ง–ลาเท็กซ์ หรือการใช้แป้งในรูปเม็ดเป็นสารเติมเต็มสำหรับพอลิเมอร์

บทความวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการดัดแปรแป้งโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat และ P.Sriamornsak (2012): ผลของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ต่อสมบัติทางกายภาพของแป้งมันสำปะหลัง ใน: Advanced Materials Research เล่ม 506 (2012) หน้า 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): ผลของอัลตราซาวนด์ต่อสมบัติทางกายภาพของแป้งข้าวโพด ใน: 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): สมบัติด้านเนื้อสัมผัสและการเกิดเพสต์ของแป้งข้าวโพดที่ผ่านอัลตราซาวนด์ ใน: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye และ V. Heinz (2002): การปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาการของอาหารจากพืชด้วยการแปรรูปแบบไม่ใช้ความร้อน ใน: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]

คำถามที่พบบ่อย

แหล่งแป้งธรรมชาติมีอะไรบ้าง?

แป้งได้จากแหล่งธรรมชาติหลากหลายชนิด เช่น ข้าวโพด ข้าวโพดข้าวเหนียว ข้าวโพดอะไมโลสสูง แป้งมันสำปะหลัง มันฝรั่ง ข้าวสาลี ข้าว ข้าวเหนียว ถั่วลันเตา (ถั่วลันเตาเมล็ดเรียบ ถั่วลันเตาเมล็ดย่น) สาคู ข้าวโอ๊ต ข้าวบาร์เลย์ ข้าวไรย์ ผักโขมเมล็ด มันเทศ ข้าวโอ๊ต ธัญพืช คาวค็อกเคิล คีนัว ถั่วเลนทิล ถั่วเนวี ข้าวฟ่าง แป้งเท้ายายม่อม หรือมันสำปะหลัง

แป้งดัดแปรคืออะไร?

แป้งดัดแปรคือแป้งที่ผ่านการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ด้วยเอนไซม์ หรือทางเคมี เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานด้านอาหารและอุตสาหกรรม การดัดแปรเหล่านี้ช่วยปรับปรุงสมบัติ เช่น ความสามารถในการละลาย ความหนืด การเกิดเจล และความคงตัวภายใต้สภาวะต่าง ๆ เช่น ความร้อนหรือสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด แป้งดัดแปรซึ่งโดยทั่วไปได้จากแหล่งธรรมชาติ เช่น ข้าวโพด มันฝรั่ง และแป้งมันสำปะหลัง ใช้เป็นสารเพิ่มความข้น สารทำให้คงตัว และสารทำอิมัลชัน เพื่อปรับปรุงเนื้อสัมผัสและอายุการเก็บรักษาของอาหารแปรรูป ผลิตภัณฑ์ยา และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ

แป้งดัดแปรกับแป้ง OSA แตกต่างกันอย่างไร?

แป้งดัดแปรหมายถึงแป้งที่ผ่านการเปลี่ยนแปลงด้วยวิธีต่าง ๆ – ทางกายภาพ ด้วยเอนไซม์ หรือทางเคมี – เพื่อปรับปรุงสมบัติเชิงหน้าที่ เช่น การเพิ่มความข้น การเกิดเจล หรือการทำให้คงตัวภายใต้สภาวะต่าง ๆ การดัดแปรเหล่านี้ทำให้แป้งเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายในอาหาร ผลิตภัณฑ์ยา และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม
แป้ง OSA หรือแป้ง octenyl succinic anhydride เป็นแป้งดัดแปรทางเคมีชนิดเฉพาะที่สร้างขึ้นโดยยึดหมู่ octenyl succinic anhydride เข้ากับโมเลกุลแป้ง การดัดแปรนี้ทำให้แป้งมีสมบัติการทำอิมัลชันที่เป็นเอกลักษณ์ ส่งผลให้แป้ง OSA มีประสิทธิผลเป็นพิเศษในการทำให้อิมัลชันชนิดน้ำมันในน้ำคงตัว ขณะที่แป้งดัดแปรโดยทั่วไปช่วยปรับปรุงสมบัติพื้นฐาน เช่น ความหนืดหรือความคงตัว แป้ง OSA ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้มีความสามารถในการทำอิมัลชัน จึงเป็นที่นิยมในผลิตภัณฑ์ เช่น น้ำสลัด ซอส และเครื่องดื่ม ซึ่งจำเป็นต้องมีอิมัลชันที่คงตัว อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับแป้ง OSA ที่ผ่านเอสเทอริฟิเคชันโดยใช้อัลตราซาวนด์!