Introducere
Amidonul este un polizaharid, compus din amiloză și amilopectină, prezent în multe plante comestibile, cum ar fi cartofii, grâul, orezul etc. În industria farmaceutică, acesta este utilizat ca liant în timpul comprimării comprimatelor și ca dezintegrant de îndată ce comprimatul este expus la umiditate. Amidonul joacă, de asemenea, un rol important în industria alimentară, unde este utilizat ca îngroșător și stabilizator în sosuri și budinci. La fel ca în industria alimentară, amidonul poate fi utilizat ca adeziv ecologic în prelucrarea hârtiei și a lemnului. Adezivii pe bază de amidon reacționează la umiditate și temperatură, ceea ce este benefic în industria ambalajelor. În plus, amidonul modificat este utilizat ca agent de îngroșare în vopsele, acoperiri și produse cosmetice. Măsurarea vâscozității cu ajutorul curbei RVA poate ajuta la optimizarea proprietăților de curgere pentru aplicațiile industriale.
Atunci când sunt încălzite într-un lichid, granulele de amidon se umflă și se transformă dintr-o stare parțial cristalină într-un sistem gelatinos. Acest proces, denumit gelatinizare, implică modificări ale structurii amidonului și ale proprietăților de curgere. Acesta poate fi simulat prin studierea comportamentului reologic al amidonului în condiții de temperatură controlată. De asemenea, calitatea produsului este evaluată prin intermediul parametrilor reologici relevanți.
Condiții de măsurare și suport de probe- Special pentru testarea amidonului
În cele ce urmează, influența gelatinizării asupra vâscozității de forfecare a amidonului de orez este investigată cu reometrul rotațional Kinexus. În acest scop, se utilizează o geometrie dedicată amidonului. Aceasta constă dintr-o cupă și o paletă de amestecare cu 2 lame (figura 1).
A fost investigat un eșantion format din 3 g amidon în 25 g apă. Condițiile de măsurare sunt rezumate în tabelul 1. Programul de temperatură selectat este tipic pentru testarea și evaluarea caracteristicilor de lipire a amidonului. Curba de vâscozitate la forfecare rezultată este cunoscută sub denumirea de curbă RVA (curbă Rapid Visco-Analyzer).
Tabelul 1: Condiții de măsurare
| Etapa | Temperatura [°C] | Viteza de forfecare [s-1] | Timp [s] |
|---|---|---|---|
| Pre-tăierea | 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 |
Rezultatele măsurătorilor
Figura 2 prezintă o curbă de gelatinizare a amidonului de orez obținută în conformitate cu metoda de testare de mai sus. La începutul testului, temperatura a fost crescută treptat. Înainte de a atinge temperatura de gelatinizare, amidonul a fost aranjat într-o stare cristalină ordonată și nu a putut absorbi apă sau umfla. Curba vâscozității nu s-a modificat deloc, iar vâscozitatea a rămas constantă.
Pe măsură ce temperatura continuă să crească, vâscozitatea începe să crească. În acest moment, granulele de amidon încep să se gelatinizeze, cristalele încep să fie distruse, iar structura ordonată inițială se pierde. Punctul corespunzător din curba temperaturii, numit temperatură de lipire, depinde în general de raportul dintre amiloză și amilopectină.
În timpul încălzirii suplimentare, vâscozitatea continuă să crească. La o anumită temperatură, vâscozitatea atinge vârful maxim, numit vâscozitate de vârf. Aici, particulele de amidon absorb apă și se umflă, extinzându-se la maximum. O vâscozitate de vârf scăzută indică adesea o capacitate slabă de umflare a amidonului, ceea ce îl face mai dificil de gelatinizat sau de gătit.
După depășirea vâscozității maxime, din cauza absorbției complete de apă și a umflării amidonului, acesta nu mai poate absorbi apă. Prin urmare, odată cu creșterea timpului, sub acțiunea unei agitații puternice, structura pastei de amidon este continuu distrusă, provocând ruperea lanțurilor moleculare. Acest lucru duce la o scădere a vâscozității până când aceasta atinge o anumită valoare minimă, care poate fi numită și vâscozitate de menținere, vâscozitate de scădere sau vâscozitate a pastei la cald. Aceasta apare de obicei la sfârșitul perioadei izoterme sau la începutul răcirii. Distrugerea structurii este legată de compoziția amidonului.
Diferența dintre vâscozitatea maximă și vâscozitatea minimă se numește valoare de degradare sau valoare de dezintegrare, care poate fi utilizată pentru a evalua cantitativ deteriorarea structurii amidonului. Dezintegrarea granulelor de amidon depinde de raportul dintre amiloză și amilopectină, precum și de mulți alți factori, cum ar fi tratamentul de suprafață al granulelor de amidon.
Când temperatura scade înapoi la temperatura inițială, vâscozitatea revine la un nivel de vâscozitate mai ridicat, care este cauzat de recristalizarea amidonului liniar în timpul răcirii, numită retrogradare. Această vâscozitate se numește vâscozitate finală sau vâscozitate a pastei la rece și poate fi utilizată ca indicator pentru a judeca consistența texturii sau a gustului sau rata de îmbătrânire.
Diferența dintre cea mai mică vâscozitate și vâscozitatea finală se numește vâscozitate de recul. Aceasta este legată de recombinarea amidonului linear în timpul procesului de răcire și depinde de conținutul de amidon linear, de gradul de umflare și de dezintegrarea particulelor de amidon. Cu cât valoarea retrogradării este mai mică, cu atât textura produsului fabricat din acest amidon este mai moale și cu atât viteza de îmbătrânire și de întărire este mai lentă.
Concluzie
O curbă RVA a fost măsurată cu reometrul rotațional Kinexus pentru a evalua caracteristicile de lipire și retrogradare ale amidonului de orez. Acest tip de măsurare este deosebit de ușor de realizat cu Kinexus deoarece software-ul de măsurare și evaluare rSpace conține o metodă special dedicată testării amidonului.
Interpretarea și analiza curbei rezultate sunt utilizate pentru a prezice și a ajusta calitatea produsului. Software-ul permite, de asemenea, cuantificarea percepției umane subiective. De exemplu, pentru o patiserie moale, un vârf de vâscozitate mai ridicat sugerează o umflare puternică, care face produsul mai moale și mai puțin gumos. O scădere mai mare a vâscozității indică o structură cu stabilitate slabă în condiții de căldură și forfecare. O vâscozitate finală ridicată sugerează o retrogradare mai mare (reasocierea amilozei), care poate contribui la obținerea unei produse de patiserie mai tari și mai gumoase.