Спосіб визначення оптимальної концентрації крохмалю в розчині

Винахід відноситься до харчової промисловості і може бути використаний в харчоконцентратному та кондитерському виробництві. Відомий спосіб визначення вмісту крохмалю (Лурье И. С. Руководительство по техно-химическому контролю. - М.: Пи щевая промышленность 1978, -с.133-135). Недоліком даного способу є отримання дещо завишених результатів, а також визначення оптимальної концентрації крохмалю можливе лише після проведення великої кількості повторюваних експериментів. Найбільш близьким до заявленого способу є визначення поглинання розчинів високих концентрацій диференціальним спектрофотометричним методом (практическое руководство по физико-химическим методам анализа : (Учеб. пособие для хим. спец. вузов/ Ю.А. Барабалат и др.); Под ред. И.П. Алимарина, В.М. Иванова. - М.: Издательство МГУ. -1987. -с.68-71). Недоліком даного способу є до вготривалість визначення концентрацій, трудомісткість, а також можливість визначення відносно великих кількостей речовини обмежена вузьким інтервалом значень оптичних площин, виміряних з достатньою точністю. В основу винаходу поставлено задачу створення нового методу визначення оптимальної концентрації крохмалю в розчині, вивчення молекулярного механізму набухання, представлення моделі даного процесу. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення оптимальної концентрації крохмалю в розчині, який включає приготування водних розчинів крохмалю різних концентрацій, вимірювання фізичних характеристик отриманих розчинів, побудову кінетичних кривих за результатами вимірювання, згідно винаходу, проводили вимірювання інтенсивності поглинання ультразвукових хвиль розчином крохмалю, а за даними кінетичних кривих визначали оптимальну концентрацію крохмалю у розчині. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованим методом та очікуваними результатами полягає у наступному. Досліджували картопляний, пшеничний та кукурудзяний крохмалі. Дані крохмалі були попередньо оброблені на екструдері, що привело до утворення мікропористої поверхні. Така поверхня проявляє "активність" в процесі розчинення у воді, що повинно привести до швидкого набухання частинок крохмалю у розчині при кімнатних температурах без теплового оброблення. Для досягнення цієї мети ми зупинились на ультразвуковому методі, оскільки оптичні, діелектричні та теплофізичні методи бажаних результатів не дають. Вони малоефективні при зондуванні таких процесів. Не торкаючись цілих областей застосування ультразвуку, ми використовували даний спосіб для дослідження рідин, а саме ультразвукову установку на середніх та високих частотах з вимірюванням швидкості звуку С(м/с) поглинання звукових хвиль N(dB), коефіцієнта поглинання з урахуванням товщини досліджуваного середовища. Оскільки довжини ультразвукових хвиль досить малі, характер їх поширення визначається в першу чергу молекулярними властивостями речовини. Якщо в повітрі звук затухає досить інтенсивно, то в рідинах і твердих тілах значно менше. Тому область застосування ультразвуку середніх та високих частот належить в основному до рідин, суспензій, емульсій, рідких розчинів. Одним із напрямків застосування ультразвукових методів є вивчення властивостей і будови речовини, для з'ясування процесів, що в ни х відбуваються на макро- і мікрорівнях. Ці методи ґрунтуються в основному на залежності швидкості поширення і затухання ультразвукових хвиль від властивостей речовини і процесів, що в них відбуваються. Такі методи дозволяють з'ясувати особливості молекулярної структури речовини, визначити енергію взаємодії молекул, перевірити припущення про структурні молекулярні моделі. Ультразвукові хвилі проникають на значно більшу глибину у непрозорих тілах, ніж рентгенівське випромінювання і практично не створюють не зворотніх процесів. Спосіб визначення оптимальної концентрації крохмалю у розчині полягає у наступному: на першій стадії ми відслідковували кінетику процесів набухання крохмалів у воді. Тобто, ми визначили залежність рівня поглинання звукової хвилі Ν=101n(Α0/Α1) від часу. На другій стадії ми визначали концентраційні залежності рівня поглинання N звукових хвиль залежно від концентрації. На фіг.1, 2 представлени концентраційні залежності рівня поглинання N картопляна(фіг.1) і кукурудзяного крохмалю (фіг.2) Виходячи з отриманих даних, процес набухання нам представляється таким: при малих концентраціях функція лінійно зменшується, тобто зерна крохмалю повністю набухають і знаходяться у зваженому стані у воді (III обл. на фіг.1, 2) і відстань між поверхнями набухли х зерен велика. При подальшому збільшенні масової частки крохмалю у воді деякі з них починають дотикатися поверхнями одна до одної, що відповідає другій області на рис. При великих концентраціях залежність N = f( j) знову лінійна, тобто всі крохмальні зерна дотикаються своїми поверхнями і не можуть далі набухати за відсутності розчинника, це відповідає І обл. на фіг.1, 2 . Це відповідає області релеєвського розсіяння, тоді як малим концентраціям відповідає область дифузного розсіяння. Аналогічні області виділені і для кукурудзяного крохмалю (фіг.2). Даний метод може бути використаний для визначення оптимальної концентрації крохмалю у розчині, вивчення механізму набухання на молекулярному рівні, а також для представлення моделі даного процесу.