Introduzione
L'amido è un polisaccaride, composto da amilosio e amilopectina, presente in molte piante commestibili come patate, grano, riso, ecc. Nell'industria farmaceutica, viene utilizzato come legante durante la compressione delle compresse e come disintegratore non appena la compressa viene esposta all'umidità. L'amido svolge un ruolo importante anche nell'industria alimentare, dove viene utilizzato come addensante e stabilizzante in salse e budini. Analogamente all'impiego nell'industria alimentare, può essere utilizzato come adesivo ecologico nella lavorazione della carta e del legno. Gli adesivi a base di amido reagiscono all'umidità e alla temperatura, il che è vantaggioso nell'industria dell'imballaggio. Inoltre, l'amido modificato viene utilizzato come agente addensante in vernici, rivestimenti e prodotti cosmetici. La misurazione della viscosità mediante la curva RVA può aiutare a ottimizzare le proprietà di flusso per le applicazioni industriali.
Se riscaldati in un liquido, i granuli di amido si gonfiano e si trasformano da uno stato parzialmente cristallino in un sistema gelatinoso. Questo processo, chiamato gelatinizzazione, comporta cambiamenti nella struttura e nelle proprietà di scorrimento dell'amido. Può essere simulato studiando il comportamento reologico dell'amido in condizioni di temperatura controllata. Inoltre, la qualità del prodotto viene valutata attraverso parametri reologici rilevanti.
Condizioni di misurazione e portacampioni- Specialmente per l'analisi dell'amido
Di seguito, l'influenza della gelatinizzazione sulla viscosità di taglio dell'amido di riso viene studiata con il reometro rotazionale Kinexus. A tal fine, viene utilizzata una geometria dedicata all'amido. Essa consiste in una tazza e in una pala di miscelazione a due lame (figura 1).
È stato analizzato un campione composto da 3 g di amido in 25 g di acqua. Le condizioni di misurazione sono riassunte nella tabella 1. Il programma di temperatura selezionato è tipico per testare e valutare le caratteristiche di incollaggio dell'amido. La curva di viscosità al taglio risultante è nota come curva RVA (curva Rapid Visco-Analyzer).
Tabella 1: Condizioni di misura
| Passo | Temperatura [°C] | Velocità di taglio [s-1] | Tempo [s] |
|---|---|---|---|
| Pre-taglio | 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 |
Risultati della misurazione
La Figura 2 mostra una curva di gelatinizzazione dell'amido di riso ottenuta secondo il metodo di prova sopra descritto. All'inizio del test, la temperatura è stata gradualmente aumentata. Prima di raggiungere la temperatura di gelatinizzazione, l'amido era disposto in uno stato cristallino ordinato e non poteva assorbire acqua o gonfiarsi. La curva di viscosità non ha subito alcuna variazione e la viscosità è rimasta costante.
Quando la temperatura continua a salire, la viscosità inizia ad aumentare. A questo punto, i granuli di amido iniziano a gelatinizzarsi, i cristalli iniziano a rompersi e la struttura ordinata originale viene persa. Il punto corrispondente nella curva di temperatura, chiamato temperatura di incollaggio, dipende generalmente dal rapporto tra amilosio e amilopectina.
Durante l'ulteriore riscaldamento, la viscosità continua ad aumentare. A una certa temperatura, la viscosità raggiunge il suo picco massimo, chiamato viscosità di picco. Qui le particelle di amido assorbono acqua e si gonfiano, espandendosi al massimo. Una bassa viscosità di picco spesso indica una debole capacità di rigonfiamento dell'amido, rendendo più difficile la gelatinizzazione o la cottura.
Una volta superato il picco di viscosità, a causa del completo assorbimento di acqua e del rigonfiamento dell'amido, quest'ultimo non può più assorbire acqua. Pertanto, con l'aumentare del tempo, sotto l'azione di una forte agitazione, la struttura della pasta di amido viene continuamente distrutta, causando la rottura delle catene molecolari. Ne consegue una diminuzione della viscosità fino al raggiungimento di un certo valore minimo, che può essere chiamato anche viscosità di mantenimento, viscosità di fondo o viscosità della pasta calda. Di solito si verifica alla fine del periodo IsotermicoI test a temperatura controllata e costante sono detti isotermici.isotermico o all'inizio del raffreddamento. La distruzione della struttura è legata alla composizione dell'amido.
La differenza tra il picco di viscosità e la viscosità minima è chiamata valore di rottura, o valore di disintegrazione, che può essere utilizzato per valutare quantitativamente il danno alla struttura dell'amido. La disintegrazione dei granuli di amido dipende dal rapporto tra amilosio e amilopectina e da molti altri fattori, come il trattamento superficiale dei granuli di amido.
Quando la temperatura scende di nuovo a quella iniziale, la viscosità torna a un livello più alto, causato dalla ricristallizzazione dell'amido lineare durante il raffreddamento, chiamata retrogradazione. Questa viscosità è chiamata viscosità finale o viscosità della pasta a freddo e può essere utilizzata come indicatore per giudicare la consistenza della pasta, il gusto o il tasso di invecchiamento.
La differenza tra la viscosità minima e la viscosità finale è chiamata viscosità di ritorno. È legata alla ricombinazione dell'amido lineare durante il processo di raffreddamento e dipende dal contenuto di amido lineare, dal grado di rigonfiamento e dalla disintegrazione delle particelle di amido. Più basso è il valore di retrogradazione, più morbida è la consistenza del prodotto realizzato con questo amido e più lento è il tasso di invecchiamento e indurimento.
Conclusione
Una curva RVA è stata misurata con il reometro rotazionale Kinexus per valutare le caratteristiche di incollaggio e retrogradazione dell'amido di riso. Questo tipo di misurazione è particolarmente facile da eseguire con il Kinexus perché il software di misurazione e valutazione rSpace contiene un metodo appositamente dedicato al test dell'amido.
L'interpretazione e l'analisi della curva risultante vengono utilizzate per prevedere e regolare la qualità del prodotto. Il software consente anche di quantificare la percezione umana soggettiva. Ad esempio, per una pasta morbida, un picco di viscosità più alto suggerisce un forte rigonfiamento, che rende il prodotto più morbido e meno gommoso. Un calo di viscosità più elevato indica una struttura con una debole stabilità al calore e alle sollecitazioni di taglio. Una viscosità finale elevata suggerisce una maggiore retrogradazione (riassociazione dell'amilosio), che può contribuire a una pasta più soda e gommosa.