แป้งดัดแปลงคืออะไร? หน้าที่ ประเภท และการใช้งาน

บทนำ

แป้งดัดแปลงเป็นวัสดุอเนกประสงค์ในอุตสาหกรรมอาหาร กระดาษ ยา และการก่อสร้าง ได้มาจากแป้งธรรมชาติผ่านกระบวนการดัดแปลง ด้วยวิธีการดัดแปลงที่แตกต่างกัน ทำให้ประสิทธิภาพดีขึ้นและมีคุณสมบัติเหนือกว่าแป้งธรรมชาติ และสามารถใช้งานได้หลากหลาย จึงเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ใช้ในภาคส่วนต่างๆ

แป้งคืออะไร?

แป้งพบได้ทั่วไปในธรรมชาติและเป็นส่วนประกอบหลักในพืช รวมทั้งเป็นรูปแบบหลักของการเก็บสะสมคาร์โบไฮเดรต นอกจากจะเป็นส่วนประกอบสำคัญของอาหารแล้ว แป้งยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ด้วยเหตุนี้ แป้งจึงสามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบสำคัญในอุตสาหกรรมยาและอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้

อย่างไรก็ตาม คุณจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของแป้งธรรมชาติบางอย่างเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเฉพาะในสูตรสมัยใหม่

ประเภทของแป้ง

ในชีวิตจริง เรามักแบ่งประเภทของแป้งออกเป็นสี่ประเภท:

ธัญพืช: ข้าวโพด ข้าวสาลี ข้าว ฯลฯ

แป้งธัญพืชมีศักยภาพในการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมสูง และมีอัตราส่วนอะไมโลสที่สมดุล

พืชหัว: มันเทศ มันสำปะหลัง มันฝรั่ง เป็นต้น

แป้งจากหัวมันสามารถให้ความหนืดที่สูงขึ้นและเนื้อสัมผัสที่เนียนขึ้นได้

พืชตระกูลถั่ว: ถั่วปากอ้า ถั่วเขียว ถั่วลันเตา เป็นต้น

พืชตระกูลถั่วมีโปรตีนสูง ซึ่งมักไม่ค่อยได้นำไปใช้ในอุตสาหกรรม

อื่นๆ: ปลูกผลไม้ เยื่อไม้ และแบคทีเรียและสาหร่ายบางชนิด

วัสดุแป้งอุตสาหกรรม

สำหรับการใช้งานในระดับอุตสาหกรรม ไม่สามารถเติมแป้งดิบลงในสูตรโดยตรงได้ ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

• แป้งธรรมชาติไม่เสถียรเมื่อถูกแรงเฉือน
• ทนต่อการแช่แข็งและละลายได้ไม่ดี
• ความเข้ากันได้ต่ำกับระบบซีเมนต์
• ปัญหาการเสื่อมสภาพ

และคุณควรทราบว่าพืชแต่ละชนิดมีอุณหภูมิการเกิดเจลและความหนืดที่แตกต่างกัน ดังนั้นถึงแม้จะมีผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรหลายชนิดที่มีแป้งเป็นส่วนประกอบ แต่ก็ไม่ใช่ทุกชนิดที่เหมาะสมสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ในการผลิตแป้งในปริมาณมาก จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

1. ประการแรกคือมีปริมาณแป้งสูง ผลผลิตสูง และอัตราการใช้ผลพลอยได้สูง
2. ประการที่สองวัตถุดิบสามารถแปรรูป จัดเก็บ และขายได้ง่าย
3. ประการที่สาม ราคาค่อนข้างต่ำ
4. ประการที่สี่คือไม่แข่งขันเรื่องอาหารกับคนอื่น

ดังนั้น ปัจจุบันข้าวโพดจึงเหมาะสมที่สุดสำหรับการเป็นแหล่งแป้งในอุตสาหกรรม รองลงมาคือพืชหัว แม้ว่าข้าวและข้าวสาลีจะมีผลผลิตสูง แต่ก็มีราคาแพงและเป็นอาหารหลักของมนุษย์ ส่วนถั่วมีปริมาณแป้งสูง ผลผลิตต่ำ และราคาสูง

แป้งที่ได้จากวัตถุดิบต่างกันจะมีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน สัดส่วนของอะไมโลสและอะไมโลเพคตินก็แตกต่างกัน ส่งผลให้มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่แตกต่างกันด้วย

โครงสร้างของอะไมโลส : จากภาพด้านล่าง คุณจะเห็นว่าโครงสร้างโมเลกุลส่วนใหญ่เป็นแบบเส้นตรงประกอบด้วยหน่วยกลูโคสที่มีพันธะ α-1,4 ด้วยรูปทรงเป็นโซ่ตรง โมเลกุลจึงสามารถเรียงตัวกันได้อย่างใกล้ชิด โครงสร้างนี้ช่วยให้อะไมโลสมีพันธะภายในที่แข็งแรงขึ้นและช่วยเพิ่มความสามารถในการสร้างฟิล์มได้

โครงสร้างของอะไมโลเพคติน : ดังแสดงในรูปด้านขวา อะไมโลเพคตินมีโครงสร้างแบบแตกแขนงสูง โดยมีโซ่ α-1,4 และจุดแตกแขนง α-1,6 โครงสร้างแบบเปิดนี้ทำให้โมเลกุลน้ำสามารถแทรกซึมได้ง่ายขึ้น ดังนั้นอะไมโลเพคตินจึงบวมตัวได้เร็วขึ้นและมีความหนืดสูงขึ้นในระบบน้ำ

ผลิตภัณฑ์แป้งดัดแปลง ของ Celotechผลิตจากวัตถุดิบแป้งชนิดพิเศษที่มีคุณสมบัติเฉพาะตามเป้าหมาย

• พรีสตาร์®1027 ผลิตจากข้าวโพด: มีความหนืดที่สมดุลและคุ้มค่า
• พรีสตาร์®1105 ผลิตจากมันสำปะหลัง: มีความบริสุทธิ์สูงและให้ความหนืดที่คงที่
• สตาร์เจล®เอสที ผลิตภัณฑ์นี้ผลิตจากมันฝรั่ง: มีความหนืดสูงและกักเก็บน้ำได้ดี

แป้งดัดแปลงคืออะไร?

โดยอาศัยคุณสมบัติพื้นฐานของแป้ง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและขยายขอบเขตการใช้งาน จึงมีการใช้กรรมวิธีทางกายภาพ เคมี หรือเอนไซม์ เพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติตามธรรมชาติของแป้ง เพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน หรือเพิ่มคุณลักษณะใหม่ ทำให้เหมาะสมกับความต้องการใช้งานบางอย่างมากขึ้น ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ ซึ่งผ่านกระบวนการแปรรูปขั้นที่สองและเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติแล้ว เรียกโดยรวมว่า แป้งดัดแปลง

หน้าที่ของแป้งดัดแปร

แป้งธรรมชาติไม่สามารถตอบสนองหรือตอบสนองความต้องการในบางอุตสาหกรรมได้พร้อมกัน ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องปรับปรุงคุณสมบัติของแป้ง การปรับปรุงคุณสมบัติทำให้แป้งไม่จำกัดอยู่แค่คุณสมบัติตามธรรมชาติอีกต่อไป แต่สามารถออกแบบให้เป็นส่วนประกอบที่มีคุณสมบัติเฉพาะเพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพที่ต้องการได้ และแป้งที่ผ่านการปรับปรุงคุณสมบัติแล้วสามารถเปิดโอกาสในการใช้งานใหม่ๆ และขยายขอบเขตการใช้งานได้ คุณจะได้รับประโยชน์จากแป้งที่ผ่านการปรับปรุงคุณสมบัติด้วยฟังก์ชันดังต่อไปนี้:

1. การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางรีโอโลยี

แป้งที่ผ่านการดัดแปลงสามารถช่วยปรับความหนืดและพฤติกรรมการไหลในระบบน้ำได้ ช่วยปรับปรุงความสามารถในการใช้งานและทำให้การใช้งานราบรื่นยิ่งขึ้นภายใต้สภาวะการประมวลผลที่แตกต่างกัน

2. การจัดการน้ำ

หลังจากปรับปรุงโครงสร้างแล้ว แป้งอุตสาหกรรมสามารถเพิ่มการกักเก็บน้ำและลดการสูญเสียน้ำอย่างรวดเร็วในระบบสูตรผสม ช่วยรักษาเสถียรภาพของสภาวะความชุ่มชื้นระหว่างกระบวนการผลิตและการใช้งาน

3. ผลการรักษาเสถียรภาพ

การป้องกันการแยกเฟสและการปรับปรุงการกระจายตัวให้สม่ำเสมอ แป้งดัดแปลงสามารถทำให้ระบบมีความเสถียรมากขึ้น

4. การรองรับการสร้างฟิล์ม

ด้วยคุณสมบัติในการขึ้นรูปที่แข็งแรงทนทานเป็นเลิศ จึงสามารถปรับปรุงความสมบูรณ์ของพื้นผิวและลดปัญหาการแตกร้าวและการเป็นผงได้

5. การปรับปรุงการทำงาน

แป้งที่ผ่านการดัดแปลงสามารถปรับปรุงคุณสมบัติในการใช้งานโดยรวม ทำให้การผสม การทา และการใช้งานมีความสม่ำเสมอและใช้งานง่ายยิ่งขึ้น

6. การปรับปรุงความเข้ากันได้

แป้งที่ผ่านการดัดแปลงสามารถช่วยเพิ่มความเข้ากันได้ระหว่างวัตถุดิบต่าง ๆ ทำให้ระบบที่มีส่วนประกอบหลายชนิดสามารถรักษาความสมดุลและความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพได้ดียิ่งขึ้น

วิธีการดัดแปลงแป้ง

การดัดแปลงแป้งโดยทั่วไปประกอบด้วยการดัดแปลงทางเคมี การดัดแปลงทางกายภาพ การดัดแปลงทางชีวภาพ และการดัดแปลงแบบผสมผสาน การดัดแปลงแต่ละแบบมีวิธีการที่แตกต่างกัน และปัจจุบันมีแป้งดัดแปลงมากกว่า 2000 ชนิดและคุณสมบัติ ต่อไปนี้เราจะมาพูดถึงวิธีการดัดแปลงหลักๆ กัน

1. การดัดแปลงทางกายภาพ

การดัดแปลงทางกายภาพ หมายถึง การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพของแป้ง ซึ่งรวมถึงการเตรียมเจลาติไนซ์ การให้ความร้อน และการอัดรีด

แป้งชนิดนี้สามารถละลายในน้ำเย็นได้โดยตรง และจะดูดซับน้ำได้ดีขึ้น รวมถึงใช้งานง่ายในระบบการผสมสูตรต่างๆ

2. การดัดแปลงทางเคมี

การดัดแปลงทางเคมีเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ เช่น การสร้างอีเทอร์ การสร้างเอสเทอร์ การออกซิเดชัน หรือการเชื่อมโยงข้าม โดยการดัดแปลงแป้งด้วยปฏิกิริยาเคมี สามารถเพิ่มหมู่ฟังก์ชันใหม่ๆ เข้าไปในโมเลกุลของแป้งได้

วิธีการปรับปรุงโครงสร้างนี้สามารถช่วยเพิ่มเสถียรภาพและควบคุมความหนืดได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ยังช่วยให้แป้งทนต่ออุณหภูมิ แรงเฉือน และการเปลี่ยนแปลงค่า pH ได้อีกด้วย

3. การดัดแปลงด้วยเอนไซม์

การดัดแปลงด้วยเอนไซม์ใช้เอนไซม์ทางชีวภาพในการย่อยสลายโมเลกุลของแป้งบางส่วนอย่างเป็นระบบ

การดัดแปลงทางชีวภาพนี้สามารถช่วยปรับการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล และปรับปรุงความสม่ำเสมอและความสามารถในการแปรรูปในการใช้งานเฉพาะด้านได้

4. การปรับเปลี่ยนวัสดุผสม

การปรับแต่งแบบผสมผสาน คือการนำวิธีการปรับแต่งสองวิธีขึ้นไปที่เราได้กล่าวถึงข้างต้นมาผสมผสานกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่สมดุล

วิธีการนี้ออกแบบมาสำหรับระบบที่มีความต้องการสูงและมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพหลายประการ สามารถปรับปรุงเสถียรภาพ ความสามารถในการละลาย และการควบคุมความหนืดได้พร้อมกัน

แป้งอนุพันธ์เชิงฟังก์ชัน

ในตลาดอุตสาหกรรม แป้งดัดแปลงจะถูกพัฒนาเป็นอนุพันธ์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะ เช่นแป้งอีเทอร์หรือแป้งพรีเจลาติไนซ์

ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับระบบการผสมเฉพาะ เช่น วัสดุก่อสร้างสารเคลือบกาว และกระบวนการผลิตกระดาษ Celotech มีผลิตภัณฑ์สองแบรนด์ให้เลือก:

ผลิตภัณฑ์ในกลุ่ม Prestar®จัดเป็นแป้งพรีเจลาติไนซ์ ซึ่งผ่านการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพแล้ว

ผลิตภัณฑ์ Stargel®STซีรีส์จัดอยู่ในกลุ่มแป้งอีเทอร์ที่ผ่านการดัดแปลงทางเคมี