نشاسته اصلاح شده چیست؟ عملکردها، انواع و کاربردها

معرفی

نشاسته اصلاح‌شده ماده‌ای پرکاربرد در صنایع غذایی، کاغذ، داروسازی و ساخت‌وساز است. این ماده از طریق فرآیندهای اصلاح از نشاسته طبیعی مشتق می‌شود. تحت روش‌های مختلف اصلاح، عملکرد آن بهبود می‌یابد و از خواص نشاسته طبیعی فراتر می‌رود و می‌تواند چندمنظوره باشد. این ماده به عنوان یک ماده مهم در بخش‌های مختلف کاربرد دارد.

نشاسته چیست؟

نشاسته به طور گسترده در طبیعت پراکنده است و یک جزء رایج در گیاهان و همچنین شکل اصلی ذخیره کربوهیدرات است. این ماده بیش از یک جزء مهم غذا است، اما همچنین دارای قابلیت تجدیدپذیری و تجزیه زیستی است. به همین دلیل است که نشاسته می‌تواند به عنوان یک ماده اولیه کلیدی در کاربردهای دارویی و صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

با این حال، برای برآورده کردن الزامات عملکرد خاص در فرمولاسیون‌های مدرن، باید اصلاحاتی بومی در نشاسته طبیعی انجام دهید.

انواع نشاسته

در زندگی واقعی، ما معمولاً انواع نشاسته را به چهار دسته تقسیم می‌کنیم:

غلات: ذرت، گندم، برنج و غیره

نشاسته غلات از نظر صنعتی در دسترس‌تر و نسبت آمیلوز متعادل‌تری دارد.

غده‌ها: سیب‌زمینی شیرین، کاساوا، سیب‌زمینی و غیره

نشاسته حاصل از غده‌ها می‌تواند پتانسیل ویسکوزیته بالاتر و بافت نرم‌تری را فراهم کند.

حبوبات: باقلا، ماش، نخود فرنگی و غیره

حبوبات حاوی پروتئین بالایی هستند که به ندرت در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سایر: میوه‌های گیاهان، پالپ گیاهان، و همچنین برخی باکتری‌ها و جلبک‌ها.

مواد نشاسته صنعتی

برای مصارف صنعتی، نشاسته خام را نمی‌توان مستقیماً به فرمولاسیون اضافه کرد. دلایل آن به شرح زیر است:

• نشاسته طبیعی تحت تنش برشی ناپایدار است
• مقاومت ضعیف در برابر یخ زدگی و ذوب شدن
• سازگاری کم با سیستم‌های سیمانی
• مسئله قهقرایی

و باید بدانید که گیاهان مختلف از نظر دمای ژلاتینه شدن و رفتار ویسکوزیته متفاوت هستند. بنابراین، اگرچه انواع بسیار زیادی از محصولات کشاورزی حاوی نشاسته وجود دارد، اما همه آنها برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ مناسب نیستند.

به عنوان ماده اولیه برای تولید نشاسته در مقیاس بزرگ، شرایط زیر باید رعایت شود:

1. اول، محتوای نشاسته بالا، عملکرد بالا و میزان بالای استفاده از محصولات جانبی است؛
2. ثانیاً، مواد اولیه به راحتی قابل فرآوری، ذخیره و فروش هستند؛
3. سوم، قیمت نسبتاً پایین است؛
4. چهارم اینکه برای غذا با دیگران رقابت نکنید.

بنابراین، در حال حاضر ذرت به طور کلی برای منابع نشاسته صنعتی مناسب‌تر است و پس از آن گیاهان غده‌ای قرار دارند. اگرچه برنج و گندم عملکرد بالایی دارند، اما گران هستند و غذای اصلی انسان محسوب می‌شوند. لوبیاها دارای محتوای نشاسته بالا، عملکرد کم و قیمت بالایی هستند.

نشاسته حاصل از مواد اولیه مختلف، وزن مولکولی متفاوتی دارد. نسبت آمیلوز و آمیلوپکتین در آنها متفاوت است که منجر به خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی می‌شود.

ساختار آمیلوز : از شکل زیر می‌توانید ببینید که این ساختار مولکولی عمدتاً خطی است . این ساختار از واحدهای گلوکز با پیوندهای α-1،4 تشکیل شده است. با شکل یک زنجیره مستقیم، مولکول‌ها می‌توانند به طور دقیق در یک راستا قرار گیرند. این ساختار می‌تواند پیوند داخلی قوی‌تری به آمیلوز بدهد و توانایی تشکیل فیلم را بهبود بخشد.

ساختار آمیلوپکتین : همانطور که در شکل سمت راست نشان داده شده است، آمیلوپکتین دارای ساختاری بسیار شاخه‌دار با زنجیره‌های α-1,4 و نقاط شاخه‌ای α-1,6 است. این ساختار باز اجازه می‌دهد تا آب راحت‌تر نفوذ کند. بنابراین آمیلوپکتین در سیستم‌های آبی تورم سریع‌تر و ویسکوزیته قوی‌تری دارد.

محصولات نشاسته اصلاح‌شده سلوتک از مواد نشاسته‌ای خاص با ویژگی‌های هدفمند ساخته شده‌اند.

• Prestar®1027 با ذرت تولید می‌شود: ویسکوزیته متعادل و مقرون به صرفه
• Prestar®1105 با کاساوا تولید می‌شود: خلوص بالا و غلظت پایدار
• استارژل®ST این سری با سیب‌زمینی تولید می‌شود: ویسکوزیته بالا، احتباس آب قوی

نشاسته اصلاح شده چیست؟

بر اساس خواص ذاتی نشاسته، به منظور بهبود عملکرد و گسترش دامنه کاربرد آن، از عملیات فیزیکی، شیمیایی یا آنزیمی برای تغییر خواص طبیعی نشاسته، افزایش عملکرد آن یا معرفی ویژگی‌های جدید استفاده می‌شود و آن را برای نیازهای کاربردی خاص مناسب‌تر می‌سازد. این نوع محصول که تحت فرآوری ثانویه قرار می‌گیرد و خواص آن تغییر می‌کند، در مجموع به عنوان نشاسته اصلاح‌شده شناخته می‌شود.

عملکرد نشاسته اصلاح شده

نشاسته طبیعی نمی‌تواند یا نمی‌تواند همزمان الزامات برخی از کاربردهای صنعتی را برآورده کند، به همین دلیل است که ما نیاز به اصلاح نشاسته داریم. از طریق اصلاح، نشاسته دیگر محدود به خواص طبیعی خود نیست. در عوض، می‌توانید آنها را به صورت ترکیبات کاربردی طراحی کنید تا الزامات عملکردی خاص را برآورده کنند. و نشاسته اصلاح شده می‌تواند کاربردهای جدیدی را ایجاد کند و دامنه کاربرد خود را گسترش دهد. می‌توانید از نشاسته اصلاح شده با عملکردهای زیر بهره ببرید:

۱. اصلاح رئولوژی

نشاسته اصلاح‌شده می‌تواند به تنظیم ویسکوزیته و رفتار جریان در سیستم‌های آبی کمک کند. این ماده می‌تواند کارایی را بهبود بخشد و عملکرد روان‌تر را در شرایط مختلف پردازش تضمین کند.

2. مدیریت آب

پس از اصلاح، نشاسته صنعتی می‌تواند احتباس آب را افزایش داده و از دست دادن سریع آب را در سیستم‌های فرموله شده کاهش دهد. این می‌تواند به حفظ شرایط هیدراتاسیون پایدار در طول پردازش و کاربرد کمک کند.

۳. اثر تثبیت

با جلوگیری از جدایی فازها و بهبود پراکندگی یکنواخت، نشاسته اصلاح‌شده می‌تواند سیستم را پایدار کند.

۴. پشتیبانی از تشکیل فیلم

با عملکرد عالی در شکل‌دهی محکم، می‌تواند یکپارچگی سطح را بهبود بخشد و مشکلات ترک خوردگی و پودر شدن را کاهش دهد.

۵. بهبود کارایی

نشاسته اصلاح‌شده می‌تواند خواص کلی جابجایی را بهبود بخشد، مخلوط کردن، پخش کردن و کاربرد را سازگارتر و کاربرپسندتر کند.

۶. افزایش سازگاری

نشاسته اصلاح‌شده می‌تواند سازگاری بین مواد اولیه مختلف را بهبود بخشد. این امر سیستم‌های چند جزئی را قادر می‌سازد تا تعادل و ثبات عملکرد بهتری را حفظ کنند.

روش‌های اصلاح نشاسته

اصلاح نشاسته معمولاً شامل اصلاح شیمیایی، اصلاح فیزیکی، اصلاح بیولوژیکی و اصلاح ترکیبی است. هر اصلاح روش‌های مختلفی دارد و امروزه بیش از ۲۰۰۰ نوع و مشخصات نشاسته اصلاح‌شده وجود دارد. در ادامه در مورد روش‌های اصلی اصلاح صحبت خواهیم کرد.

۱. اصلاح فیزیکی

اصلاح فیزیکی به اصلاح خواص فیزیکی نشاسته، از جمله پیش ژلاتینه شدن، عملیات حرارتی و اکستروژن اشاره دارد.

این نوع نشاسته را می‌توان مستقیماً در آب سرد پراکنده کرد و هیدراتاسیون بهبود یافته و سهولت استفاده در سیستم‌های فرمولاسیون را نشان می‌دهد.

۲. اصلاح شیمیایی

اصلاحات شیمیایی شامل فرآیندهایی مانند اتری شدن، استری شدن، اکسیداسیون یا ایجاد پیوند عرضی می‌شود. با اصلاح نشاسته با واکنش‌های شیمیایی، می‌توان گروه‌های عاملی جدیدی را به مولکول نشاسته وارد کرد.

این روش اصلاح می‌تواند به طور قابل توجهی پایداری و کنترل ویسکوزیته را بهبود بخشد. همچنین می‌تواند نشاسته را در برابر دما، برش و تغییرات pH مقاوم کند.

۳. اصلاح آنزیمی

اصلاح آنزیمی از آنزیم‌های بیولوژیکی برای تجزیه جزئی مولکول‌های نشاسته به روشی کنترل‌شده استفاده می‌کند.

این اصلاح بیولوژیکی می‌تواند به تنظیم توزیع وزن مولکولی و بهبود ثبات و فرآیندپذیری در کاربردهای خاص کمک کند.

۴. اصلاح ترکیبی

اصلاح ترکیبی، ترکیب دو یا چند روش اصلاح است که در بالا در مورد آنها صحبت کردیم تا به عملکرد متعادلی دست یابیم.

این روش برای سیستم‌های با تقاضای بالا با الزامات عملکردی چندگانه طراحی شده است. این روش می‌تواند پایداری، حلالیت و کنترل ویسکوزیته را به طور همزمان بهبود بخشد.

نشاسته مشتق عملکردی

در بازارهای صنعتی، نشاسته اصلاح‌شده به مشتقات عملکردی مانند نشاسته اتر یا نشاسته پیش‌ژلاتینه شده تبدیل می‌شود.

این محصولات برای سیستم‌های فرمولاسیون خاص مانند مصالح ساختمانی، پوشش‌ها ، چسب‌ها و فرآوری کاغذ طراحی شده‌اند. سلوتک دو سری برند برای گزینه‌های شما دارد:

محصول سری Prestar® متعلق به نشاسته پیش ژلاتینه شده است که تحت اصلاح فیزیکی قرار گرفته است.

محصول سری Stargel®ST متعلق به اتر نشاسته است که تحت اصلاح شیمیایی قرار گرفته است.