Giriş
Nişasta, patates, buğday, pirinç gibi birçok yenilebilir bitkide bulunan amiloz ve amilopektinden oluşan bir polisakkarittir. İlaç endüstrisinde, tabletlerin sıkıştırılması sırasında bağlayıcı olarak ve tablet neme maruz kalır kalmaz parçalayıcı olarak kullanılır. Nişasta, soslarda ve pudinglerde kıvam arttırıcı ve stabilizatör olarak kullanıldığı gıda endüstrisinde de önemli bir rol oynar. Gıda endüstrisindeki kullanımına benzer şekilde, kağıt ve ahşap işlemede çevre dostu bir yapıştırıcı olarak kullanılabilir. Nişasta bazlı yapıştırıcılar neme ve sıcaklığa tepki verir, bu da ambalaj endüstrisinde faydalıdır. Ayrıca modifiye nişasta boyalarda, kaplamalarda ve kozmetik ürünlerde kıvam arttırıcı olarak kullanılır. RVA eğrisi kullanılarak yapılan viskozite ölçümü, endüstriyel uygulamalar için akış özelliklerinin optimize edilmesine yardımcı olabilir.
Bir sıvı içinde ısıtıldığında, nişasta granülleri şişer ve kısmen kristal bir durumdan jel benzeri bir sisteme dönüşür. Jelatinleşme olarak adlandırılan bu süreç, nişastanın yapısında ve akış özelliklerinde değişiklikler içerir. Kontrollü sıcaklık koşulları altında nişastanın reolojik davranışı incelenerek simüle edilebilir. Ayrıca, ürünün kalitesi ilgili reolojik parametreler aracılığıyla değerlendirilir.
Ölçüm Koşulları ve Örnek Tutucu- Özellikle Nişasta Testi için
Aşağıda, jelatinleşmenin pirinç nişastasının kayma viskozitesi üzerindeki etkisi Kinexus rotasyonel reometre ile incelenmiştir. Bu amaçla, nişastaya özel bir geometri kullanılmıştır. Bu geometri bir kap ve 2 bıçaklı bir karıştırma küreğinden oluşmaktadır (Şekil 1).
25 g su içinde 3 g nişastadan oluşan bir numune incelenmiştir. Ölçüm koşulları tablo 1'de özetlenmiştir. Seçilen sıcaklık programı, nişasta yapıştırma özelliklerini test etmek ve değerlendirmek için tipiktir. Elde edilen kesme viskozitesi eğrisi RVA eğrisi (Rapid Visco-Analyzer eğrisi) olarak bilinir.
Tablo 1: Ölçüm koşulları
| Adım | Sıcaklık [°C] | Kayma oranı [s-1] | Zaman [s] |
|---|---|---|---|
| Ön kesme | 50 | 200 | 30 |
| 1 | 50 | 54 | 60 |
| 2 | 50 - 95, 6 K/dak | 54 | - |
| 3 | 95 | 54 | 150 |
| 4 | 95 - 50, 6 K/dak | 54 | - |
| 5 | 60 | 54 | 60 |
Ölçüm Sonuçları
Şekil 2, yukarıdaki test yöntemine göre elde edilen pirinç nişastasının jelatinleşme eğrisini göstermektedir. Testin başlangıcında sıcaklık kademeli olarak arttırılmıştır. Jelatinleşme sıcaklığına ulaşmadan önce, nişasta düzenli bir kristal halinde düzenlenmiş ve su emememiş veya şişememiştir. Viskozite eğrisi hiç değişmedi ve viskozite sabit kaldı.
Sıcaklık yükselmeye devam ettikçe viskozite de artmaya başlar. Bu noktada nişasta granülleri jelatinleşmeye başlar, kristaller bozulmaya başlar ve orijinal düzenli yapı kaybolur. Yapıştırma sıcaklığı olarak adlandırılan sıcaklık eğrisindeki ilgili nokta, genellikle amilozun amilopektine oranına bağlıdır.
Daha fazla ısıtma sırasında viskozite artmaya devam eder. Belirli bir sıcaklıkta viskozite, pik viskozite olarak adlandırılan en yüksek maksimum değerine ulaşır. Burada nişasta partikülleri suyu emer ve şişerek maksimum ölçüde genişler. Düşük pik viskozite genellikle nişastanın şişme kabiliyetinin zayıf olduğunu gösterir ve jelatinleşmesini veya pişirilmesini zorlaştırır.
Pik viskozite aşıldıktan sonra, nişastanın tamamen su emmesi ve şişmesi nedeniyle, daha fazla su ememez. Bu nedenle, zamanın artmasıyla birlikte, güçlü karıştırma etkisi altında, nişasta hamurunun yapısı sürekli olarak tahrip olur ve moleküler zincirlerin kırılmasına neden olur. Bu, viskozitede belirli bir minimum değere ulaşana kadar bir azalma ile sonuçlanır, buna tutma viskozitesi, çukur viskozitesi veya sıcak macun viskozitesi de denebilir. Genellikle İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal dönemin sonunda veya soğumanın başlangıcında meydana gelir. Yapının bozulması nişastanın bileşimi ile ilgilidir.
Pik viskozite ile minimum viskozite arasındaki farka parçalanma değeri veya parçalanma değeri denir ve bu değer nişasta yapısındaki hasarı nicel olarak değerlendirmek için kullanılabilir. Nişasta granüllerinin parçalanması, amilozun amilopektine oranının yanı sıra nişasta granüllerinin yüzey işlemi gibi diğer birçok faktöre bağlıdır.
Sıcaklık ilk sıcaklığa geri düştüğünde, viskozite daha yüksek bir viskozite seviyesine geri döner, bu da retrogradasyon adı verilen soğutma sırasında lineer nişastanın yeniden kristalleşmesinden kaynaklanır. Bu viskoziteye nihai viskozite veya soğuk hamur viskozitesi denir ve doku veya tat tutarlılığını veya yaşlanma oranını değerlendirmek için bir gösterge olarak kullanılabilir.
En düşük viskozite ile son viskozite arasındaki farka gerileme viskozitesi denir. Soğutma işlemi sırasında doğrusal nişastanın yeniden birleşmesi ile ilgilidir ve doğrusal nişasta içeriğine, şişme derecesine ve nişasta parçacıklarının parçalanmasına bağlıdır. Gerileme değeri ne kadar düşük olursa, bu nişastadan yapılan ürünün dokusu o kadar yumuşak olur ve yaşlanma ve sertleşme hızı o kadar yavaş olur.
Sonuç
Pirinç nişastasının yapıştırma ve retrogradasyon özelliklerini değerlendirmek için Kinexus rotasyonel reometre ile bir RVA eğrisi ölçülmüştür. Bu tür bir ölçümün Kinexus ile gerçekleştirilmesi özellikle kolaydır çünkü rSpace ölçüm ve değerlendirme yazılımı nişasta testine özel bir yöntem içerir.
Elde edilen eğrinin yorumlanması ve analizi, ürün kalitesini tahmin etmek ve ayarlamak için kullanılır. Yazılım ayrıca öznel insan algısının ölçülmesine de olanak tanır. Örneğin, yumuşak bir hamur işi için, daha yüksek bir tepe viskozitesi, ürünü daha yumuşak ve daha az çiğnenebilir hale getiren güçlü şişmeyi gösterir. Daha yüksek bir viskozite düşüşü, ısı ve kesme stresi altında zayıf stabiliteye sahip bir yapıya işaret eder. Yüksek bir nihai viskozite, daha sıkı ve çiğnenebilir bir hamur işine katkıda bulunabilecek daha yüksek retrogradasyona (amilozun yeniden birleşmesi) işaret eder.