Въведение
Нишестето е полизахарид, съставен от амилоза и амилопектин, който се съдържа в много хранителни растения като картофи, пшеница, ориз и др. Във фармацевтичната промишленост то се използва като свързващо вещество по време на пресоването на таблетките и като дезинтегрант, щом таблетката бъде изложена на влага. Нишестето играе важна роля и в хранително-вкусовата промишленост, където се използва като сгъстител и стабилизатор в сосове и пудинги. Подобно на употребата му в хранително-вкусовата промишленост, то може да се използва като екологично лепило при обработката на хартия и дървесина. Лепилата на базата на нишесте реагират на влага и температура, което е от полза в опаковъчната промишленост. Освен това модифицираното нишесте се използва като сгъстител в бои, покрития и козметични продукти. Измерването на вискозитета с помощта на кривата RVA може да помогне за оптимизиране на свойствата на потока за промишлени приложения.
При нагряване в течност гранулите на нишестето набъбват и се превръщат от частично кристално състояние в гелообразна система. Този процес, наречен желатинизация, включва промени в структурата и свойствата на потока на нишестето. Той може да бъде симулиран чрез изследване на реологичното поведение на нишестето при контролирани температурни условия. Също така качеството на продукта се оценява чрез съответните реологични параметри.
Условия за измерване и държач на пробата- Специално за изпитване на нишесте
По-долу с помощта на ротационния реометър Kinexus се изследва влиянието на желатинизацията върху вискозитета на срязване на оризовото нишесте. За тази цел се използва геометрия, предназначена за нишесте. Тя се състои от чаша и лопатка за смесване с две лопатки (фигура 1).
Изследвана е проба, състояща се от 3 g нишесте в 25 g вода. Условията за измерване са обобщени в таблица 1. Избраната температурна програма е типична за изпитване и оценка на характеристиките на пастиране на нишесте. Получената крива на вискозитета при срязване е известна като крива RVA (крива на Rapid Visco-Analyzer).
Таблица 1: Условия за измерване
| Стъпка | Температура [°C] | Скорост на срязване [s-1] | Време [s] |
|---|---|---|---|
| Предварително срязване | 50 | 200 | 30 |
| 1 | 50 | 54 | 60 |
| 2 | 50 - 95, 6 K/min | 54 | - |
| 3 | 95 | 54 | 150 |
| 4 | 95 - 50, 6 K/min | 54 | - |
| 5 | 60 | 54 | 60 |
Резултати от измерването
На фигура 2 е показана крива на желатинизация на оризово нишесте, получена по горепосочения метод на изпитване. В началото на изпитването температурата се увеличава постепенно. Преди да достигне температурата на желатиниране, нишестето е подредено в подредено кристално състояние и не може да абсорбира вода или да набъбва. Кривата на вискозитета изобщо не се променя и вискозитетът остава постоянен.
С повишаването на температурата вискозитетът започва да се увеличава. В този момент гранулите на нишестето започват да се желатинизират, кристалите се разрушават и първоначалната подредена структура се губи. Съответната точка от температурната крива, наречена температура на пастиране, обикновено зависи от съотношението на амилозата към амилопектина.
По време на по-нататъшното нагряване вискозитетът продължава да се увеличава. При определена температура вискозитетът достига своя максимален максимум, наречен пиков вискозитет. Тук нишестените частици абсорбират вода и набъбват, като се разширяват до максимална степен. Ниският пиков вискозитет често показва слаба набъбваща способност на нишестето, което затруднява желатинизирането или готвенето.
След като пиковият вискозитет бъде надхвърлен, поради пълното абсорбиране на вода и набъбване на нишестето, то не може да абсорбира повече вода. Следователно с увеличаване на времето, под действието на силно разбъркване, структурата на нишестената паста непрекъснато се разрушава, което води до разкъсване на молекулните вериги. Това води до намаляване на вискозитета до достигане на определена минимална стойност, която може да се нарече също вискозитет на задържане, вискозитет на коритото или вискозитет на горещата паста. Обикновено това се случва в края на изотермичния период или в началото на охлаждането. Разрушаването на структурата е свързано със състава на нишестето.
Разликата между максималния вискозитет и минималния вискозитет се нарича стойност на разрушаване или стойност на дезинтеграция, която може да се използва за количествена оценка на увреждането на структурата на нишестето. Дезинтеграцията на нишестените гранули зависи от съотношението между амилоза и амилопектин, както и от много други фактори, като например обработката на повърхността на нишестените гранули.
Когато температурата се понижи до първоначалната, вискозитетът се връща към по-високо ниво, което се дължи на рекристализацията на линейното нишесте по време на охлаждането, наречена ретроградация. Този вискозитет се нарича окончателен вискозитет или вискозитет на студената паста и може да се използва като индикатор за оценка на консистенцията на текстурата или вкуса или скоростта на стареене.
Разликата между най-ниския вискозитет и крайния вискозитет се нарича вискозитет на връщане. Той е свързан с рекомбинацията на линейното нишесте по време на процеса на охлаждане и зависи от съдържанието на линейно нишесте, степента на набъбване и дезинтеграцията на нишестените частици. Колкото по-ниска е стойността на ретроградацията, толкова по-мека е текстурата на продукта, направен от това нишесте, и толкова по-бавна е скоростта на стареене и втвърдяване.
Заключение
С ротационния реометър Kinexus беше измерена кривата RVA, за да се оценят характеристиките на пастиране и ретроградация на оризовото нишесте. Този вид измерване е особено лесно да се извърши с Kinexus, тъй като софтуерът за измерване и оценка rSpace съдържа метод, специално предназначен за изпитване на нишесте.
Интерпретацията и анализът на получената крива се използват за прогнозиране и регулиране на качеството на продукта. Софтуерът позволява и количествено определяне на субективното човешко възприятие. Например за мек сладкиш по-висок пиков вискозитет предполага силно набъбване, което прави продукта по-мек и по-малко дъвчащ. По-високият спад на вискозитета показва структура със слаба стабилност при топлинен и срязващ стрес. Високият краен вискозитет предполага по-силна ретроградация (реасоциация на амилозата), което може да допринесе за по-твърд и дъвчащ сладкиш.