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      • 刺槐豆膠漂白增稠工藝及其機理
      • 來源:愛學術        2019-09-29         3010
      【摘要】

      刺槐豆膠應用于食品工業中其本身應具有良好的色澤、穩定性、流動性和較高的粘度,但目前所生產出的刺槐豆膠粉由于含有有色雜質限制了其在食品行業的應用,這就要求必須對刺槐豆膠粉漂白加工。常用的漂白劑有雙氧水、次氯酸鈉、二氧化氣等,其中雙氧水漂白無殘留,不引入雜質,是理想的食品加工用漂白劑。

      刺槐豆膠是一種水溶性高分子多糖類聚合體,其單元以1,4糖苷鍵連接的β-D-甘露糖為主鏈在某些甘露糖基的6位上連接一個α-D-半乳糖構成半乳甘露聚糖,二者比率約為4:1。刺槐豆膠分子結構中甘露糖和半乳糖比率的特殊性,決定了多糖聚合體在水中三維立體結構的特殊性,這使其本身能在特殊環境下形成凝膠而且可以和其它親水膠體在相互作用下產生凝膠。因而刺槐豆膠可作為增稠劑、凝膠劑等廣泛應用于食品、石油、紡織、造紙等領域。

      刺槐豆膠應用于食品工業中其本身應具有良好的色澤、穩定性、流動性和較高的粘度,但目前所生產出的刺槐豆膠粉由于含有有色雜質限制了其在食品行業的應用,這就要求必須對刺槐豆膠粉漂白加工。常用的漂白劑有雙氧水、次氯酸鈉、二氧化氣等,從價格上講,次氯酸鈉價格最低,雙氧水價格次之,二氧化氯價格最高;其中次氯酸鈉、二氧化氣漂白后會引入殘氯,產品需經過除氯處理;雙氧水漂白無殘留,不引入雜質,是理想的食品加工用漂白劑。

      刺槐豆膠漂白增稠工藝及其機理

      刺槐豆膠漂白增稠工藝及其機理

      未漂白膠粉蛋白質質量分數小于3%,顏色淡黃,25℃時2%膠液粘度為17000mPa·s,色澤發暗。雙氧水、次氯酸鈉和二氧化氯作為常用的漂白劑能使刺槐豆膠的發色體系(長鏈共軛大分子)在漂白過程中被氧化破壞從而能夠達到消色的目的。刺槐豆膠粉的漂白反應主要受反應pH值漂白劑用量反應時間和反應溫度的影響。

      反應pH值對漂白膠粉性能的影響

      控制漂白反應溫度30℃,次氯酸鈉用量占刺槐豆膠粉總質量的15%,雙氧水用量占刺槐豆膠粉總質量的15%,二氧化氯用量占刺槐豆膠粉總質量的10%,雙氧水漂白時間為1h,次氯酸鈉和二氧化氯漂白時間為20min,考查不同的反應pH值對漂白膠粉粘度的影響。

      當pH值在2.2-4范圍內,漂白膠粉的粘度都大于或等于原膠粉粘度,當漂白反應pH值在1.5-2.5范圍內,3種漂白劑漂白的刺槐豆膠粉的粘度都隨反應液pH值的升高而快速升高,在pH=2.5時,刺槐豆膠粉的粘度最高。此時,次氯酸鈉漂白膠粉粘度最高可達23000mPa·s,二氧化氣漂白膠粉粘度達到21000mPa·s,雙氧水漂白膠粉粘度達到19000mPa·s,與原刺槐豆膠粉粘度17000mPa·s相比,粘度分別提高35.3%,23.5%和11.8%。

      當pH值在2.5-3.5范圍內,3種漂白劑漂白膠粉的粘度都快速降低。當pH值升高到4.5時,二氧化氯和雙氧水漂白膠粉粘度與原膠粉粘度相當;當pH值升高到5.5時,次氯酸鈉漂白膠粉的粘度與原膠粉的粘度相當。進一步升高pH值到8.5,3種漂白劑漂白膠粉的粘度都進一步降低。

      刺槐豆膠是一種水溶性高分子多糖類聚合體,其單元以1,4糖苷鍵連接的β-D-甘露糖為主鏈在某些甘露糖基的6位上連接一個α-D-半乳糖構成半乳甘露聚糖。在漂白過程中,主要發生4個反應:一是膠粉分子降解反應,包括酸降解和氧化降解反應,導致膠粉粘度降低;二是色素被氧化的消色反應,即使膠粉變白的漂白反應;三是膠粉分子的羥基被氧化成醛基酮基或羧基的氧化反應,其中在酸性條件下羥基氧化反應易于生成醛基和酮基,而在堿性條件下則主要生成羧基;四是被氧化生成的醛基或酮基具有交聯性能,能夠與多糖分子的羥基發生縮醛反應,使多糖大分子相互交聯起來,從而提高漂白膠粉的粘度。

      漂白劑用量對漂白膠粉性能的影響

      漂白劑的用量并非越多越好,過多會導致膠粉劇烈降解,從而使其粘度下降,而且漂白作用也不再明顯。在漂白反應溫度30℃,雙氧水漂白時間1h,次氯酸鈉和二氧化氣漂白時間20min,pH值2.5時,3種漂白劑不同用量對刺槐豆膠粉的漂白效果、粘度影響不同。在pH值為2.5,漂白反應溫度30℃,次氯酸鈉和雙氧水用量分別占刺槐豆膠粉總質量的15%,二氧化氯用量占刺槐豆膠粉總質量的10%,雙氧水漂白時間為1h,次氯酸鈉和二氧化氯漂白時間為20min時,漂白膠粉的色澤較佳,而且膠粉粘度最高。

      反應時間對漂白膠粉性能的影響

      在pH值為2.5,漂白反應溫度30℃,次氯酸鈉和雙氧水用量分別占刺槐豆膠粉總質量的15%,二氧化氣用量占刺槐豆膠粉總質量的10%,考察漂白反應時間對漂白膠粉性能的影響。采用3種漂白劑對膠粉進行漂白隨時間延長,產品色澤逐漸變白,漂白膠粉粘度先升后降。再用雙氧水漂白1h后,漂白膠粉的色澤較白,此時,漂白膠粉粘度也達到最高值,延長漂白時間達到1.5h后,產品白度更高,但漂白產品的粘度降低,此后再延長漂白時間,產品白度增加不大。

      對于次氯酸鈉和二氧化氯漂白反應而言,漂白10min,產品的色澤就已經較白,但此時漂白膠粉粘度并沒有達到最高,漂白反應達到20min后,此時產品色澤更白,并且粘度達到最高值進一步增加漂白時間,產品白度增加不大,但漂白膠粉的粘度開始下降。這說明次氯酸鈉和二氧化氯氧化漂白能力較強,而雙氧水氧化漂白能力相對較弱。

      反應溫度對漂白膠粉性能的影響

      在pH值為2.5,次氯酸鈉和雙氧水用量分別占刺槐豆膠粉總質量的15%,二氧化氯用量占刺槐豆膠粉總質量的10%,次氯酸鈉和二氧化氯漂白反應時間為20min,雙氧水漂白反應時間為1h的漂白工藝條件下,考察漂白反應溫度對漂白膠粉性能的影響。

      在室溫條件下(40℃以下),漂白膠粉就已經很白,40℃以上膠粉更白;并且在室溫條件下,膠粉的粘度較原膠粉粘度高,而40℃以上,漂白膠粉的粘度快速下降。這是因為升高溫度,不僅增加了漂白劑對色素的氧化消色能力,同時也加快了膠粉分子被酸降解和被氣化降解的速度。綜合分析可知,采用3種漂白劑在30℃對膠粉進行漂白反應,漂白膠粉的白度和粘度都比較理想。


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