RU2171588C2 - Gelation agent - Google Patents
Gelation agentInfo
- Publication number
- RU2171588C2 RU2171588C2 RU99107550A RU99107550A RU2171588C2 RU 2171588 C2 RU2171588 C2 RU 2171588C2 RU 99107550 A RU99107550 A RU 99107550A RU 99107550 A RU99107550 A RU 99107550A RU 2171588 C2 RU2171588 C2 RU 2171588C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- agent
- starch
- mixture
- amylose
- food
- Prior art date
Links
- 238000001879 gelation Methods 0.000 title abstract description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000000996 additive Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N Silicic acid Chemical class O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 claims description 9
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 abstract description 22
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- -1 perfumery Substances 0.000 abstract 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 description 11
- WMGFVAGNIYUEEP-WUYNJSITSA-N Amylopectin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](OC[C@@H]2[C@H]([C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O[C@@H]3[C@H](O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]3O)CO)O2)O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](O)[C@H]1O WMGFVAGNIYUEEP-WUYNJSITSA-N 0.000 description 11
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 8
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 8
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 8
- 235000010419 agar Nutrition 0.000 description 7
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 239000002304 perfume Substances 0.000 description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 229940075582 Sorbic Acid Drugs 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 150000004676 glycans Polymers 0.000 description 3
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 3
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 3
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 3
- 235000010199 sorbic acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000004334 sorbic acid Substances 0.000 description 3
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 3
- AEMOLEFTQBMNLQ-DTEWXJGMSA-N D-Galacturonic acid Natural products O[C@@H]1O[C@H](C(O)=O)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-DTEWXJGMSA-N 0.000 description 2
- 241000206672 Gelidium Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N Xanthene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- GZCGUPFRVQAUEE-KCDKBNATSA-N aldehydo-D-galactose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-KCDKBNATSA-N 0.000 description 2
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 2
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 2
- ZFTFAPZRGNKQPU-UHFFFAOYSA-N dicarbonic acid Chemical compound OC(=O)OC(O)=O ZFTFAPZRGNKQPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- YJISHJVIRFPGGN-UHFFFAOYSA-N 5-[5-[3,4-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxan-2-yl]oxy-6-[[3,4-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxyoxan-2-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)-2-methyloxane-3,4-diol Chemical compound O1C(CO)C(OC)C(O)C(O)C1OCC1C(OC2C(C(O)C(OC)C(CO)O2)O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(C)C(O)C2O)CO)O1 YJISHJVIRFPGGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Natural products CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 125000002353 D-glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 229920002444 Exopolysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-WAXACMCWSA-N Glucuronic acid Chemical compound O[C@H]1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-WAXACMCWSA-N 0.000 description 1
- 229920002774 Maltodextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000005913 Maltodextrin Substances 0.000 description 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 229920002230 Pectic acid Polymers 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N Sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000001016 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 241000209149 Zea Species 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000000218 acetic acid group Chemical class C(C)(=O)* 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical class [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 235000005824 corn Nutrition 0.000 description 1
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large scale production Methods 0.000 description 1
- 229920005684 linear copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229940035034 maltodextrin Drugs 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000014594 pastries Nutrition 0.000 description 1
- 230000002351 pectolytic Effects 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010318 polygalacturonic acid Substances 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 150000004717 pyruvic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 235000015067 sauces Nutrition 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000020374 simple syrup Nutrition 0.000 description 1
- PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N sodium azide Substances [Na+].[N-]=[N+]=[N-] PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- WSWCOQWTEOXDQX-UHFFFAOYSA-N sorbic acid Chemical compound CC=CC=CC(O)=O WSWCOQWTEOXDQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-N sorbic acid group Chemical group C(\C=C\C=C\C)(=O)O WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-N 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 235000010493 xanthan gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000000230 xanthan gum Substances 0.000 description 1
- 229940082509 xanthan gum Drugs 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к желирующему агенту, который может быть использован в пищевой, парфюмерной, медицинской промышленности, а также в нефтедобыче. The invention relates to a gelling agent, which can be used in the food, perfumery, medical industries, as well as in oil production.
Уровень техники
Полисахариды различного строения, с различной структурой элементарного звена хорошо изучены и применяются в качестве желирующих (склеивающих) реагентов.State of the art
Polysaccharides of various structures, with different structure of the elementary unit are well studied and are used as gelling (gluing) reagents.
Наиболее широко используют в промышленности пектины - полисахариды с неразветвленными цепями, состоящие из остатков D - галактуроновых кислот, соединенных а-1,4 - гликозидными связями. Кальциевые соли полигалактуроновых кислот используются для приготовления фруктовых желе /1/. Промышленное получение пектинов включает двухстадийную ферментацию растительного сырья с помощью микроорганизмов, содержащих пектинолитические ферменты - эстеразы и деполимеразы. В последующем раствор пектинов центрифугируют, пектины выделяют метанолом или этанолом и затем получают в виде сухого продукта. Процесс многостадиен, достаточно дорог, пожароопасен. Выпуск пектина регламентирован ГОСТом /2/. The most widely used in industry are pectins - straight chain polysaccharides, consisting of residues of D - galacturonic acids, connected by a-1,4 - glycosidic bonds. Polygalacturonic acid calcium salts are used to make fruit jellies / 1 /. Industrial production of pectins includes two-stage fermentation of plant materials using microorganisms containing pectinolytic enzymes - esterase and depolymerase. Subsequently, the pectin solution is centrifuged, the pectins are isolated with methanol or ethanol and then obtained as a dry product. The process is multistage, quite expensive, fire hazard. The release of pectin is regulated by GOST / 2 /.
Достаточно широко используют агар-агар, представляющий собой смесь агарозы и агаропектина. Главный полисахарид состоит из чередующихся остатков D - галактозы и 3.6- ангидрогалактозы, соединенных в линейную цепь в - 1.4 и 1.3 - связями. В состав агаропектина входят D - галактоза, 3,6 - ангидрогалактоза, соответствующие уроновые кислоты и сульфат. Процесс получения агар-агара в промышленных условиях включает в основном те же стадии, что и в случае пектина, однако еще более сложен и дорогостоящ /1/. Agar agar, which is a mixture of agarose and agaropectin, is widely used. The main polysaccharide consists of alternating residues of D - galactose and 3.6-anhydrogalactose, connected in a linear chain by - 1.4 and 1.3 - bonds. Agaropectin contains D - galactose, 3.6 - anhydrogalactose, the corresponding uronic acids and sulfate. The process of obtaining agar-agar under industrial conditions includes basically the same stages as in the case of pectin, however, it is even more complicated and expensive / 1 /.
Выпуск агара регламентирован двумя ГОСТами /3, 4/. Agar production is regulated by two GOSTs / 3, 4 /.
Известно крупномасштабное производство ксантана - бактериального экзополисахарида /5/. Ксантан имеет высокоразветвленную блочную структуру, включающую целлобиозоподобный кор, к которому присоединяется боковая цепочка, состоящая из остатков маннозы, а также пировиноградной, глюкуроновой и уксусной кислот. Желирующие характеристики ксантанов проявляются в широком диапазоне температур и значений pH, однако сложность его производства и стоимость сопоставимы с производством и стоимостью агара. Known large-scale production of xanthan - bacterial exopolysaccharide / 5 /. Xanthan has a highly branched block structure, including a cellobiose-like core, to which a side chain consisting of residues of mannose, as well as pyruvic, glucuronic and acetic acids, is attached. The gelling characteristics of xanthan gum appear in a wide range of temperatures and pH values, however, the complexity of its production and cost are comparable to the production and cost of agar.
Применение в пищевой промышленности нашли альгинаты, обладающие блочной структурой и включающие C1-C4 - линейный сополимер в-D- маннуроновой кислоты и ее 5 - эпимера а - L - гулуроновой кислоты. Как и агар, альгинаты в несколько стадий выделяют из водорослей /6/. Alginates having a block structure and including C1-C4, a linear copolymer of b-D-mannuronic acid and its 5-epimer a-L-guluronic acid, have found application in the food industry. Like agar, alginates in several stages are isolated from algae / 6 /.
Более доступным направлением явилась переработка растительного сырья, содержащего крахмалы - картофеля, кукурузы, зерновых, тапиока и т.д. /7/. Растительные крахмалы состоят из двух глюканов - амилозы и амилопектина. Неразветвленные цепи амилозы содержат остатки D - глюкозы, соединенные а- 1,4- гликозидными связями. Амилопектин также представляет собой поли -а-1,4-D- глюкозу, однако имеет разветвления по связям 1,6. A more accessible direction was the processing of plant materials containing starches - potatoes, corn, grains, tapioca, etc. / 7 /. Plant starches consist of two glucans - amylose and amylopectin. The unbranched chains of amylose contain D-glucose residues connected by a-1,4-glycosidic bonds. Amylopectin is also a poly-a-1,4-D-glucose, however, it has 1,6-branched bonds.
Стереохимическая структура амилопектина обуславливает, строго говоря, отсутствие желирующих свойств у крахмала. Амилопектин способен образовывать лишь студни, т.е. наблюдается отчетливый эффект синерезиса. The stereochemical structure of amylopectin causes, strictly speaking, the absence of gelling properties in starch. Amylopectin can only form jellies, i.e. a clear effect of syneresis is observed.
Однако доступность крахмала как исходного сырья обусловила длительные и многочисленные работы в направлении создания модификаций крахмала, обладающих определенными целевыми свойствами и, в частности, желированием. Здесь целесообразно выделить два освоенных промышленностью крахмалопродукта. However, the availability of starch as a feedstock led to lengthy and numerous work in the direction of creating modifications of starch with certain target properties and, in particular, gelling. It is advisable to distinguish two starch products mastered by the industry.
Фосфатный крахмал /8/ представляет собой продукт разрушения оболочек зерен крахмала и частичного гидролиза амилопектина в присутствии солей ортофосфорной кислоты. В результате изменения стереохимической структуры амилопектина удалось в значительной степени (хотя и не полностью) подавить синерезис и добиться проявления гелеобразования. Однако гели обладают низкой прочностью, что нашло отражение в использовании фосфатного крахмала в пищевой промышленности - в приготовлении соусов, подварок, джемов. Phosphate starch / 8 / is a product of the destruction of the shells of starch grains and partial hydrolysis of amylopectin in the presence of phosphoric acid salts. As a result of a change in the stereochemical structure of amylopectin, it was possible to significantly (although not completely) suppress the syneresis and achieve the manifestation of gelation. However, gels have low strength, which is reflected in the use of phosphate starch in the food industry - in the preparation of sauces, pastries, jams.
Также в промышленных масштабах выпускается крахмал желирующий /9/. Его отличительная особенность в том, что с помощью окислительной реагентной обработки проведено частичное разрушение оболочки зерна исходного крахмала и изменение стереохимической структуры амилопектина. Это обусловило новый комплекс свойств продукта - он способен образовывать гели, а не студни. Гели обладают повышенной прозрачностью. Ограничения возможностей использования продукта обусловлены его реагентной обработкой - окрашенность растворов и гелей, низкая прочность геля, что требует повышения расхода при использовании. Gelling starch is also commercially available / 9 /. Its distinctive feature is that, with the help of oxidative reagent treatment, a partial destruction of the grain shell of the initial starch and a change in the stereochemical structure of amylopectin were carried out. This led to a new set of product properties - it is able to form gels, not jellies. Gels have increased transparency. Limitations of the possibilities of using the product are due to its reagent treatment - the color of solutions and gels, low gel strength, which requires an increase in consumption during use.
Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание вещества (смеси веществ), которое по крайней мере не уступало бы выбранному прототипу по основным свойствам (прежде всего по прочности геля), имело бы возможность варьирования свойств при решении конкретных задач, имело бы область применения, характерную для растительных веществ (в частности, диапазон значений pH), обладало бы доступной сырьевой базой. The technical problem to which this invention is directed is the creation of a substance (mixture of substances), which at least would not be inferior to the selected prototype in basic properties (primarily in gel strength), would have the ability to vary properties in solving specific problems, would have the field of application characteristic of plant substances (in particular, the range of pH values) would have an available raw material base.
Техническим результатом решения этой задачи становится существенное расширение области применения желирующих агентов. The technical result of solving this problem is a significant expansion of the scope of gelling agents.
Поставленная задача нашла решение в использовании многокомпонентной смеси. В качестве основного вещества взят амилопектин крахмала. Существенно, что зерна крахмала имеют ненарушенную оболочку. Удаление водорастворимой амилозы, являющейся нежелательным компонентом, может быть проведено предварительной отмывкой теплой водой /7/. Оболочка используется как элемент текстурирования смеси, когда химические реагенты, вызывающие проявление желирующих свойств композиции, пространственно расположены на ней в виде второй оболочки в непосредственной близости от амилопектина вплоть до того момента, когда амилопектин будет освобожден от первой оболочки активирующим нагревом. Расположение химических компонентов непосредственно на оболочке зерна позволило снизить температуру начала активации смеси до 58oC. Время активации может составлять от нескольких десятков секунд до 15 минут в зависимости от происхождения крахмала.The task found a solution in the use of a multicomponent mixture. Amylopectin of starch was taken as the main substance. It is essential that starch grains have an undisturbed shell. Removal of water-soluble amylose, which is an undesirable component, can be carried out by preliminary washing with warm water / 7 /. The shell is used as an element of texturing the mixture when the chemical reagents causing the gelling properties of the composition are spatially arranged on it in the form of a second shell in the immediate vicinity of amylopectin until the moment when amylopectin is released from the first shell by activating heating. The location of the chemical components directly on the shell of the grain allowed to lower the temperature of the onset of activation of the mixture to 58 o C. The activation time can be from several tens of seconds to 15 minutes depending on the origin of starch.
Важную роль в процессе образования геля играет неорганополимерный комплексообразователь. Его комплексообразующая способность выполняет двойную функцию. Структура позволяет ему прочно сорбироваться на оболочке зерна крахмала в процессе приготовления (текстурирования) исходной смеси. В процессе термической активации оболочки разрываются, амилопектин высвобождается и вступает во взаимодействие с комплексообразователем, т.к. дает с ним более прочный комплекс, чем материал оболочки. Роль комплексообразователя играет активированная кремневая кислота, используемая в практике водоподготовки /10/. An inorganic polymer complexing agent plays an important role in the gel formation process. Its complex-forming ability has a dual function. The structure allows it to be firmly sorbed on the shell of the starch grain during the preparation (texturing) of the initial mixture. In the process of thermal activation, the shells break, amylopectin is released and interacts with the complexing agent, because gives it a more durable complex than the shell material. The role of the complexing agent is played by activated silicic acid used in water treatment practice / 10 /.
Существенную роль играет пластификатор смеси. Величина содержания его в смеси оказывает влияние на механические свойства образуемого геля, но в еще большей степени - на оптические свойства: окраску, прозрачность. Наилучшие результаты по оптическим свойствам геля получены с использованием в качестве основного компонента пластификатора поливинилпирролидона со средним значением молекулярной массы 12600±2700 дальтон. A significant role is played by the plasticizer of the mixture. The value of its content in the mixture affects the mechanical properties of the gel formed, but to an even greater extent - on the optical properties: color, transparency. The best results on the optical properties of the gel were obtained using polyvinylpyrrolidone with an average molecular weight of 12600 ± 2700 daltons as the main component of the plasticizer.
Применение поливинилпирролидона может быть оправдано, например, в парфюмерной, пищевой, медицинской промышленности. The use of polyvinylpyrrolidone can be justified, for example, in the perfumery, food, medical industries.
Учитывая, что вышеназванные ингредиенты представляют собой хорошую питательную среду для микроорганизмов, в смесь вводят целевую бактерицидную добавку. Для пищевой промышленности характерно использование сорбиновой кислоты, пирокарбоната. При выпуске продукции парфюмерной и медицинской промышленности выбор добавки в большой степени зависит от других присутствующих компонентов. Given that the above ingredients are a good nutrient medium for microorganisms, the target bactericidal additive is added to the mixture. The food industry is characterized by the use of sorbic acid, pyrocarbonate. In the manufacture of perfumes and medical products, the choice of supplement depends to a large extent on the other components present.
Бактерицидная добавка позволяет обеспечить срок годности и хранения, регламентированный ГОСТом для склеивающих (желирующих) веществ - 12 месяцев. Кроме того, повышается безопасность использования желирующего агента в изделиях пищевой и парфюмерной промышленности. Bactericidal additive allows to provide shelf life and storage, regulated by GOST for gluing (gelling) substances - 12 months. In addition, increases the safety of the use of a gelling agent in products of the food and perfume industry.
Желирующий агент получают следующим образом. Предварительно готовят необходимое количество активированной кремневой кислоты путем нейтрализации раствора силиката натрия раствором соляной или серной кислоты. Нейтрализацию ведут в реакторе с мешалкой при активном перемешивании. Контроль за окончанием процесса осуществляют по величине pH. Раствор выдерживают при определенной температуре. Образовавшийся осадок промывают избытком воды до остаточной концентрации соли не более 2 г/л. Осадок хранят под слоем воды. A gelling agent is prepared as follows. The necessary amount of activated silicic acid is preliminarily prepared by neutralizing a sodium silicate solution with a solution of hydrochloric or sulfuric acid. The neutralization is carried out in a reactor with stirrer with active stirring. The end of the process is monitored by pH. The solution is kept at a certain temperature. The precipitate formed is washed with excess water to a residual salt concentration of not more than 2 g / l. The precipitate is stored under a layer of water.
Крахмал для приготовления желирующего агента предварительно отмывают от амилозы избытком теплой воды при перемешивании. Starch for the preparation of a gelling agent is first washed from amylose with excess warm water with stirring.
Полученную кремневую кислоту переносят в реактор с мешалкой, добавляют пластификатор (для получения гелей с низкой оптической плотностью это поливинилпирролидон со средним значением молекулярной массы 12600 дальтон), бактерицидную добавку - сорбиновую кислоту или пирокарбонат (для пищевых применений агента) и перемешивают до получения однородной массы. Добавляют предварительно подготовленный крахмал с ненарушенной оболочкой зерен и отмытый от амилозы и продолжают перемешивание также до получения однородной массы. The resulting silicic acid is transferred to a stirred reactor, a plasticizer is added (to obtain gels with low optical density it is polyvinylpyrrolidone with an average molecular weight of 12600 daltons), the bactericidal additive is sorbic acid or pyrocarbonate (for food applications of the agent) and mixed until a homogeneous mass is obtained. Pre-prepared starch with an undisturbed shell of grains and washed from amylose is added and mixing is continued until a homogeneous mass is obtained.
Готовый желирующий агент получают после высушивания полученной смеси в сушилке и отсева крупных частиц. The finished gelling agent is obtained after drying the resulting mixture in a dryer and sieving large particles.
С помощью изменения соотношения ингредиентов в желирующем агенте можно менять в широких пределах реологические, механические (прочностные) и оптические (прозрачность) свойства получаемого геля. By changing the ratio of the ingredients in the gelling agent, the rheological, mechanical (strength) and optical (transparency) properties of the resulting gel can be widely changed.
Поставленная задача решена также и в плане получения геля со стабильными во времени свойствами (отсутствие синерезиса). The problem is also solved in terms of obtaining a gel with stable properties over time (lack of syneresis).
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Предлагаемый желирующий агент (вещество) может быть использован при получении разнообразных продуктов: бурильных растворов в нефтедобывающей промышленности, технологических растворов с заданными реологическими свойствами в химической промышленности, получении желированных продуктов пищевой и парфюмерной промышленности, в микробиологии и медицине. Возможность с помощью изменения соотношения компонентов агента в широких пределах изменять свойства получаемой среды (геля или раствора) и таким образом адаптировать к решению конкретной задачи также расширяет область практического использования.Information confirming the possibility of carrying out the invention
The proposed gelling agent (substance) can be used to obtain a variety of products: drilling fluids in the oil industry, technological solutions with predetermined rheological properties in the chemical industry, obtaining gelled products of the food and perfume industry, in microbiology and medicine. The ability to change the properties of the resulting medium (gel or solution) over a wide range by varying the ratio of the components of the agent and thus adapt to solving a particular problem also expands the field of practical use.
Пример 1. Получение геля с оптической плотностью не более 0,3 для нужд парфюмерной промышленности. Example 1. Obtaining a gel with an optical density of not more than 0.3 for the needs of the perfume industry.
Используют агент, полученный высушиванием смеси со следующим соотношением компонентов: крахмал с ненарушенной оболочкой зерна, предварительно обработанный для удаления из него амилозы - 65,1%, комплексообразователь - активированная кремневая кислота - 10,9%, пластификатор поливинилпирролидон - 20,8%, бактерицидная добавка - 3,2%. Use an agent obtained by drying the mixture with the following ratio of components: starch with an intact grain shell, pre-treated to remove amylose from it - 65.1%, complexing agent - activated silicic acid - 10.9%, plasticizer polyvinylpyrrolidone - 20.8%, bactericidal additive - 3.2%.
Количество агента, рассчитанное для получения необходимого объема геля, смешивают с водой, прошедшей водоподготовку, при температуре 20-30oC в соотношении 1:10 - 1:30 (в зависимости от требуемой прочности геля). При активном перемешивании (однородная по объему взвесь) нагревают до 58-77oC и выдерживают при этой температуре не более 12-15 минут. Для дальнейшего использования в технологии охлаждать гель не обязательно.The amount of agent calculated to obtain the required volume of the gel is mixed with water that has undergone water treatment at a temperature of 20-30 o C in a ratio of 1:10 - 1:30 (depending on the required gel strength). With vigorous stirring (suspension uniform in volume) they are heated to 58-77 o C and maintained at this temperature for no more than 12-15 minutes. For further use in the technology, cooling the gel is not necessary.
Пример 2. Получение геля с показателем прочности не менее 11,5 г/кв. см, что соответствует требованиям ГОСТа /2/ на пектин 1-го сорта для кондитерской промышленности (200 градусов по шкале Тарр - Бейкера). Example 2. Obtaining a gel with a strength index of at least 11.5 g / sq. cm, which meets the requirements of GOST / 2 / for 1st grade pectin for the confectionery industry (200 degrees on the Tarr-Baker scale).
Используют агент, полученный из смеси со следующим соотношением компонентов: крахмал с ненарушенной оболочкой зерна, предварительно обработанный для удаления из него амилозы - 57,5%, комплексообразователь - активированная кремневая кислота - 22,0%, пластификатор - мальтодекстрин -17,3%, бактерицидная добавка - сорбиновая кислота - 3,2%. An agent obtained from a mixture with the following ratio of components is used: starch with an intact grain shell, pre-treated to remove amylose from it - 57.5%, complexing agent - activated silicic acid - 22.0%, plasticizer - maltodextrin -17.3%, bactericidal additive - sorbic acid - 3.2%.
Количество агента, рассчитанное для получения необходимого объема геля, смешивают с водой, прошедшей водоподготовку, при температуре 20-30oC в соотношении 1:12. При активном перемешивании (однородная по объему взвесь) нагревают до 58-120oC (верхний предел для использования вместо воды технологических сахарных сиропов) и выдерживают в этих условиях не более 12-15 минут. Гель охлаждают.The amount of agent calculated to obtain the required volume of gel is mixed with water that has undergone water treatment at a temperature of 20-30 o C in a ratio of 1:12. With vigorous stirring (suspension uniform in volume) they are heated to 58-120 o C (the upper limit for the use of technological sugar syrups instead of water) and maintained under these conditions for no more than 12-15 minutes. The gel is cooled.
Пример 3. Получение бурильного глинистого раствора с реологическими свойствами на уровне требований ОСТа (отсутствие расслоения раствора в течение не менее 6 часов). Example 3. Obtaining a drilling mud with rheological properties at the level of requirements of OST (absence of stratification of the solution for at least 6 hours).
Используют агент, полученный из смеси со следующим соотношением компонентов: крахмал с ненарушенной оболочкой зерна, предварительно обработанный для удаления из него амилозы - 52,2%, комплексообразователь - активированная кремневая кислота - 22,0%, пластификатор - монтмориллонит - 20,8%, бактерицидная добавка - азид натрия или комплексные соли хрома III - 5,0%. An agent obtained from a mixture with the following ratio of components is used: starch with an intact grain shell, pre-treated to remove amylose from it - 52.2%, complexing agent - activated silicic acid - 22.0%, plasticizer - montmorillonite - 20.8%, bactericidal additive - sodium azide or complex salts of chromium III - 5.0%.
Количество агента, рассчитанное для получения необходимого объема бурильного раствора с концентрацией по агенту 0,3%, смешивают с водой, нагретой до температуры не менее 58oC, в соотношении 1:10 и активно перемешивают в течение 2 - 4 минут. Полученный гель смешивают с остальным количеством воды и компонентами глинистого раствора, перемешивают до получения однородного по объему раствора. Полученный раствор сохраняет седиментационную устойчивость в течение 6 часов.The amount of agent, calculated to obtain the required volume of drilling fluid with an agent concentration of 0.3%, is mixed with water heated to a temperature of at least 58 o C, in a ratio of 1:10 and actively mixed for 2 to 4 minutes. The resulting gel is mixed with the rest of the water and the components of the clay solution, mixed until a homogeneous solution is obtained. The resulting solution retains sedimentation stability for 6 hours.
Источники информации
1. Г.Шлегель. Общая микробиология. М.: Мир, 1987, стр. 413.Sources of information
1. G. Schlegel. General microbiology. M.: Mir, 1987, p. 413.
2. ГОСТ 29186-91. Пектин. Технические условия. 2. GOST 29186-91. Pectin. Technical conditions
3. ГОСТ 16280 - 88. Агар пищевой. Технические условия. 3. GOST 16280 - 88. Food agar. Technical conditions
4. ГОСТ 17206 - 84. Агар микробиологический. Технические условия. 4. GOST 17206 - 84. Microbiological agar. Technical conditions
5. Н. П. Елинов. Химическая микробиология. М.: Высшая школа, 1989, стр. 319. 5. N.P. Elinov. Chemical microbiology. M.: Higher School, 1989, p. 319.
6. Там же, стр. 318. 6. Ibid., P. 318.
7. P. Моррисон, Р.Бойд. Органическая химия. М.: Мир, 1974, стр. 972. 7. P. Morrison, R. Boyd. Organic chemistry. M.: Mir, 1974, p. 972.
8. ОСТ 10-018-94. Крахмал кукурузный фосфатный. 8. OST 10-018-94. Phosphate corn starch.
9. ТУ 9187-024-00008064-95. Крахмал окисленный пищевой (желирующий). 9. TU 9187-024-00008064-95. Oxidized food starch (gelling).
10. В. А.Клячко, И.Э.Апельцин. Водоподготовка природных вод. М.: Химия, 1973. 10. V.A. Klyachko, I.E. Apeltsin. Water treatment of natural waters. M .: Chemistry, 1973.
Claims (1)
Крахмал с ненарушенной оболочкой зерен, предварительно обработанный для удаления из него амилозы - 44,0 - 65,1
Активированная кремневая кислота - 4,3 - 22,0
Олигомерный пластификатор - 14,0 - 20,8
Бактерицидная добавка - 3,2 - 5,0еA gelling agent, which is a textured mixture of starch, pretreated to remove amylose from it, with an unbroken shell of grains surrounded by a second shell consisting of an inorganic polymer complexing agent, which uses activated silicic acid, an oligomeric plasticizer, and also a bactericidal additive, with the ratio the components of the agent is, wt.%:
Starch with intact grain shell, pre-treated to remove amylose from it - 44.0 - 65.1
Activated silicic acid - 4.3 - 22.0
Oligomeric plasticizer - 14.0 - 20.8
Bactericidal additive - 3.2 - 5.0e
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99107550A RU99107550A (en) | 2001-04-27 |
| RU2171588C2 true RU2171588C2 (en) | 2001-08-10 |
Family
ID=
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Справочник кондитера. Ч.1. - М.: Пищевая промышленность 1966, с.201. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wurzburg | Modified starches | |
| Wurzburg | Modified starches | |
| JP2001509526A (en) | Thermoplastic blends based on biopolymers for producing shaped biodegradable articles | |
| CN101200393A (en) | Membrane material for producing coated material and preparation technique thereof | |
| CA2611431C (en) | Mineral-bound starch compositions and methods of making the same | |
| CN1312296A (en) | Use of G-blocked polyose | |
| JP4356289B2 (en) | Polysaccharide complex and method for producing the same | |
| Krithika et al. | Modifiction of starch: A review of various techniques | |
| JPH03199202A (en) | Production of indigestable heteropolysaccharide | |
| JP5183860B2 (en) | COMPOSITE MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR IMMOBILIZING ACTIVE SUBSTANCES | |
| US5505783A (en) | Starch esters | |
| RU2171588C2 (en) | Gelation agent | |
| Wardhani et al. | Iron encapsulation by deacetylated glucomannan as an excipient using the gelation method: characteristics and controlled release | |
| Day | Alginates | |
| KR102566191B1 (en) | Thermal-reversible gelling starch | |
| JP5387554B2 (en) | Method for producing composite molded body | |
| JP5110046B2 (en) | Polysaccharide complex and method for producing the same | |
| Ali et al. | Development of hydrogels from edible polymers | |
| CN1167713C (en) | Prepn. of water soluble chitosan with controllable molecular weight | |
| CN1865288A (en) | Hydroxyl radical modification of carbohydrates | |
| Sudha et al. | Introduction to marine biopolymers | |
| US11713415B2 (en) | Salt-tolerant self-suspending proppants made without extrusion | |
| JPH0467945B2 (en) | ||
| Abrha et al. | Comparative study of the physicochemical, drug loading and releasing properties of cross-linked cassava, enset and potato starches | |
| Pertsevоy et al. | Food technology using structurants |