Bevezetés
A keményítő egy poliszacharid, amely amilózból és amilopektinből áll, és számos étkezési növényben, például burgonyában, búzában, rizsben stb. van jelen. A gyógyszeriparban kötőanyagként használják a tabletták tömörítése során, és bomlást elősegítő anyagként, amint a tabletta nedvességgel érintkezik. A keményítő az élelmiszeriparban is fontos szerepet játszik, ahol sűrítőszerként és stabilizátorként szolgál a szószokban és pudingokban. Az élelmiszeriparban való felhasználásához hasonlóan a papír- és fafeldolgozásban környezetbarát ragasztóanyagként is használható. A keményítőalapú ragasztók reagálnak a nedvességre és a hőmérsékletre, ami előnyös a csomagolóiparban. Ezenkívül a módosított keményítőt sűrítőanyagként használják festékekben, bevonatokban és kozmetikai termékekben. Az RVA görbével történő viszkozitásmérés segíthet az ipari alkalmazások folyási tulajdonságainak optimalizálásában.
Folyadékban történő melegítéskor a keményítőszemcsék megduzzadnak és részben kristályos állapotból gélszerű rendszerré alakulnak át. Ez a zselatinizációnak nevezett folyamat a keményítő szerkezetében és áramlási tulajdonságaiban bekövetkező változásokkal jár. Ez szimulálható a keményítő reológiai viselkedésének tanulmányozásával ellenőrzött hőmérsékleti körülmények között. A termék minőségét is a vonatkozó reológiai paraméterek segítségével értékelik.
Mérési feltételek és mintatartó- Kifejezetten keményítő vizsgálatához
A következőkben a Kinexus rotációs reométerrel vizsgáljuk a zselatinizáció hatását a rizskeményítő nyírási viszkozitására. Ehhez egy, a keményítőre szánt geometriát használunk. Ez egy csészéből és egy 2 lapátos keverőlapátból áll (1. ábra).
Egy 3 g keményítőt 25 g vízben tartalmazó mintát vizsgáltak. A mérési feltételeket az 1. táblázat foglalja össze. A kiválasztott hőmérsékleti program jellemző a keményítő pasztázási tulajdonságainak vizsgálatára és értékelésére. Az így kapott nyírási viszkozitási görbét RVA-görbének (Rapid Visco-Analyzer görbe) nevezik.
Táblázat: Mérési feltételek
| Lépés | Hőmérséklet [°C] | Nyírási sebesség [s-1] | Idő [s] |
|---|---|---|---|
| Nyírás előtt | 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 |
Mérési eredmények
A 2. ábra a fenti vizsgálati módszerrel kapott rizskeményítő zselésedési görbéjét mutatja. A vizsgálat kezdetén a hőmérsékletet fokozatosan növelték. A zselatinizációs hőmérséklet elérése előtt a keményítő rendezett kristályos állapotba rendeződött, és nem tudott vizet felvenni vagy megduzzadni. A viszkozitási görbe egyáltalán nem változott, és a viszkozitás állandó maradt.
Ahogy a hőmérséklet tovább emelkedik, a viszkozitás növekedni kezd. Ekkor a keményítőszemcsék zselatinizálódni kezdenek, a kristályok elkezdenek felbomlani, és az eredeti rendezett szerkezet elveszik. A hőmérsékleti görbe megfelelő pontja, az úgynevezett pasztázási hőmérséklet általában az amilóz és az amilopektin arányától függ.
További melegítés során a viszkozitás tovább növekszik. Egy bizonyos hőmérsékleten a viszkozitás eléri a csúcsmaximumát, amelyet csúcsviszkozitásnak nevezünk. Itt a keményítőszemcsék vizet vesznek fel és megduzzadnak, maximális mértékben kitágulnak. Az alacsony csúcsviszkozitás gyakran a keményítő gyenge duzzadási képességét jelzi, ami megnehezíti a zselatinizálást vagy a főzést.
A csúcsviszkozitás túllépése után a keményítő teljes vízfelvételének és duzzadásának köszönhetően a keményítő nem képes további vízfelvételre. Ezért az idő növekedésével, erős keverés hatására a keményítőpaszta szerkezete folyamatosan romlik, ami a molekuláris láncok törését okozza. Ez a viszkozitás csökkenését eredményezi, amíg el nem ér egy bizonyos minimális értéket, amelyet tartási viszkozitásnak, vályúviszkozitásnak vagy forró paszta viszkozitásának is nevezhetünk. Ez általában az IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus időszak végén vagy a hűtés kezdetén következik be. A szerkezet pusztulása a keményítő összetételével függ össze.
A csúcsviszkozitás és a minimális viszkozitás közötti különbséget nevezzük bomlási értéknek vagy bomlási értéknek, amely a keményítőszerkezet károsodásának mennyiségi értékelésére használható. A keményítőszemcsék bomlása függ az amilóz és az amilopektin arányától, valamint számos más tényezőtől, például a keményítőszemcsék felületkezelésétől.
Amikor a hőmérséklet visszaesik a kiindulási hőmérsékletre, a viszkozitás visszatér egy magasabb viszkozitási szintre, amit a lineáris keményítő hűtés során bekövetkező átkristályosodása, az úgynevezett retrográdáció okoz. Ezt a viszkozitást végső viszkozitásnak vagy hideg paszta viszkozitásnak nevezik, és indikátorként használható a textúra konzisztenciájának vagy ízének, illetve az öregedési sebességnek a megítélésére.
A legalacsonyabb viszkozitás és a végső viszkozitás közötti különbséget nevezzük visszaállási viszkozitásnak. Ez a lineáris keményítő hűtési folyamat során bekövetkező rekombinációjával függ össze, és függ a lineáris keményítő tartalmától, a duzzadás mértékétől és a keményítőrészecskék szétesésétől. Minél alacsonyabb a visszahúzódási érték, annál lágyabb az ebből a keményítőből készült termék textúrája, és annál lassabb az öregedési és keményedési sebesség.
Következtetés
A Kinexus rotációs reométerrel RVA-görbét mértek a rizskeményítő pasztázási és retrográdiós jellemzőinek értékelésére. Ez a fajta mérés különösen könnyen elvégezhető a Kinexus készülékkel, mivel a rSpace mérési és kiértékelő szoftver tartalmaz egy kifejezetten a keményítő vizsgálatára szolgáló módszert.
A kapott görbe értelmezése és elemzése a termékminőség előrejelzésére és beállítására szolgál. A szoftver lehetővé teszi a szubjektív emberi érzékelés számszerűsítését is. Például egy lágy tészta esetében a magasabb csúcsviszkozitás erős duzzadásra utal, ami lágyabbá és kevésbé rágóssá teszi a terméket. A magasabb viszkozitáscsökkenés a hő- és nyírófeszültség alatt gyenge stabilitású szerkezetet jelez. A magas végső viszkozitás nagyobb mértékű retrográdációra (amilóz újrakapcsolódásra) utal, ami hozzájárulhat a keményebb, rágósabb tészta előállításához.