Wykład 2. Termodynamika i kinetyka procesowa- wykład. Anna Ptaszek. 13 marca Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Transkrypt

1 Wykład i kinetyka procesowa- wykład Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego 13 marca 014 1/30

2 Czym są biopolimery? To polimery pochodzenia naturalnego. Należą do nich polisacharydy i białka. /30

3 Polisacharydy Skrobia to mieszanina wielu polisacharydów. Do głównych jej składników należą liniowa amyloza i rozgałęziona amylopektyna. 3/30

4 Konformacje łańcuchów Budowa amylozy i amylopektyny 4/30

5 Konformacje łańcuchów Budowa amylozy 5/30

6 Konformacje łańcuchów Rekrystalizacja amylozy(retrogradacja) 6/30

7 Konsekwencje różnic w budowie niekompatybilność układpolimer1-polimer-woda amyloza- amylopektyna- woda 7/30

8 Polisacharydy hydrokoloidy to m. in. polisacharydy tworzące w wodzie roztwory koloidalne. roztwór koloidalny to układ najczęściej dwufazowy. Rozmiary cząsteczek fazy rozproszonej mieszczą się w zakresie 1-00nm. Roztwory koloidalne sprawiają wrażenie jednorodnych. W przypadku makrocząsteczek, czyli cząsteczek o rozmiarach dużo większych w stosunku do rozpuszczalnika, pojedyncze łańcuchy mieszczą w wymaganym zakresie wymiarów. W tym przypadku mówimy o koloidach cząsteczkowych. Do tej grupy zaliczyć możemy większość omawianych biopolimerów. 8/30

9 ydrokoloidy hydrokoloidy pochodzenia roślinnego- polisacharydy to m. in. guma guar(e41), guma arabska(e414), karagen (E407), pektyny(e440). hydrokoloidy pochodzenia zwierzęcego- białka to m. in. żelatyna(e441) czy też białka serwatkowe. hydrokoloidy pochodzenia mikrobiologicznego- polisacharydy tom.in.gumaksantanowa(e415)igumagellan(e418). 9/30

10 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Guma ksantanowa- polisacharyd jonowy C C n C CC 3 C C C C C 10/30

11 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Guma ksantanowa- polisacharyd jonowy helisa kłębek ogrzewanie 50 o C nie żeluje- tworzy strukturę pseudo-żelową 11/30

12 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen- polisacharyd jonowy 3 S C C 3 S n 1/30

13 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach Karagen- polisacharyd jonowy- roztwór wodny żelowanie- obniżanie temperatury- zwiększenie uporządkowania 13/30

14 Konformacje hydrokolidów w wodnych roztworach guma guar- polisacharyd niejonowy- sieć splątań C C C 3 C 3 C C 14/30

15 Parametry molekularne biopolimerów Średnia masa cząsteczkowa Ze względu na biologiczne pochodzenie, hydrokoloidy polisacharydowe charakteryzują się dużym rozrzutem długości łańcuchów. Z tego powodu nie używa się pojęcia masy molowej czy też masy cząsteczkowej. Dla biopolimerów wyznacza się doświadczalnie rozkład mas cząsteczkowych(długości łańcuchów) i w efekcie średnią masę cząsteczkową. M w średniawagowamasacząsteczkowa M n średnialiczbowamasacząsteczkowa 15/30

16 Rozkłady mas cząsteczkowych hydrokoloidy nieskrobiowe polisacharydowe GK GG CMC K j.u e+06 1e+07 1e+08 M, g mol -1 16/30

17 Rozkłady mas cząsteczkowych skrobia ziemniaczana 1.5 dw/d(log(m)) 1 Mn= 33kg/mol Mw= 500kg/mol M 17/30

18 Rozkłady mas cząsteczkowych Wzorzec białek niskocząsteczkowych Wzorzec białek wysokocząsteczkowych 18/30

19 Rozkłady mas cząsteczkowych Jajo w proszku 19/30

20 Rozkłady mas cząsteczkowych białka sojowe koncentrat białek sojowych SPC izolat białek sojowych SPI 0/30

21 Rozkłady mas cząsteczkowych koncentrat białek serwatkowych WPC izolat białek serwatkowych WPI 1/30

22 Niekompatybilność- dlaczego? ddziaływania biopolimerów z cząsteczkami rozpuszczalnika i innymi składnikami decydują o konformacji biopolimeru i w konsekwencji o obrazie makroskopowym roztworu. Możemy zatem obserwować roztwór koloidalny (pseudo-jednorodny) albo separację faz czyli podział na dwie lub więcej faz bogatszych w wybrany składnik. /30

23 Niekompatybilność amylopektyna- β-laktoglobulina- woda 3/30

24 Przyczyny niekompatybilności białko- polisacharyd- woda 4/30

25 Układy ciecz-ciecz Inne polimery(syntetyczne) dopuszczone do żywności: poliwinylopirolidon, poli(alkohol winylowy), poli(tlenek etylenu), 5/30

26 Układy ciecz-ciecz PVP- poliwinylopirolidon, E-101 6/30

27 Układy ciecz-ciecz PEG- poli(tlenek etylenu), E-151 7/30

28 Układy ciecz-ciecz PVA- poli(alkohol winylowy), E-103 8/30

29 Układy ciecz-ciecz biokompatybilne polimery, co to znaczy? układżelatyna-peg-woda 9/30

30 Układy ciecz-ciecz ATPS- aqueous two phase systems polimer 1 polimer PEG dekstran PVA dekstran PVP dekstran PEG pullulan PEG peptydy/białko PVA białko PVP białko 30/30