Guma arabică (GA) este una dintre cele mai abundente polizaharide din natură și are o solubilitate excelentă în apă și biocompatibilitate asociată cu un cost redus.

generală

Termeni asociați:

  • Sirop de porumb cu multa fructoza
  • Concentrat de proteine ​​plus carbohidrați plus lipide plus minerale plus vitamine
  • Proteină
  • Polimer
  • Gelatină
  • Ulei de soia
  • Maltodextrină
  • Nanotub de azotură de bor
  • Zaharoza
  • Lactoză

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Polimeri pentru un mediu durabil și energie verde

10.09.4.1.1 (i) Bomboane turnate (jujuburi, pastile)

Guma de salcâm nu este utilizată ca un agent de îngroșare real. Vâscozitatea sa este scăzută, chiar și la concentrație mare (100 mPa s - Brookfield - la 25% în apă), comparativ cu alte coloizi, cum ar fi amidonul modificat sau gelatina. 10

Atunci când este utilizată într-un produs finit cu un nivel ridicat de substanțe uscate (80-90%) cu zaharoză sau polioli, guma de salcâm conferă o textură specifică produselor de cofetărie.

Pentru o textură dură, guma de salcâm (A. senegal) este utilizată la un nivel de 30-40% în pastila zaharoză, restul de 70-60% din formulă fiind apă și un echilibru între zaharoză și sirop de glucoză și aromă. O astfel de bomboană de gumă este de lungă durată în gură și datorită proprietăților emulsionante pentru eliberarea aromei este îmbunătățită.

Țările din nordul Europei au fost întotdeauna o piață importantă pentru bomboanele fără zahăr. Pastilele care conțin până la 50% gumă de salcâm și polioli (Sorbitol) sunt foarte populare. În afară de gust, astfel de cofetării au o putere calorică redusă (2 kcal g -1 pentru guma de salcâm) și un efect necariogen (dovedit pentru guma de salcâm și polioli).

Bomboanele cu o textură mai moale devin din ce în ce mai populare. Pentru a produce astfel de produse, se combină coloizi de texturare (gumă de salcâm) și agenți de gelifiere (gelatină, amidon modificat).

O formulă tipică de bomboane finite moi (gume de vin) conține aproximativ 10% gumă de salcâm, 2% gelatină, zaharuri (zaharoză sau glucoză) și arome.

Deoarece guma de salcâm este vegetală, naturală și o sursă de fibre, beneficiază de o imagine de marketing unică care poate fi desenată în ambalajul său.

Procesul de producție a acestor tipuri de bomboane implică dizolvarea gingiilor împreună cu zaharurile în apă fierbinte pentru a da un sirop Brix ridicat (70-72% substanțe uscate; Brix este o măsurare a raportului de masă zaharoză dizolvată la apă într-un lichid, simbolul ° Bx). Acesta este apoi aromatizat cu un amestec de arome, culori și acizi înainte de a fi modelat în tăvi de amidon. După uscare timp de aproximativ 2 zile la 40-45 ° C, bomboanele sunt ambalate.

Lianți în granulație umedă

2.9 Gumă de salcâm

Guma de salcâm, numită și gumă arabică, este o gumă naturală extrasă din exudatele întărite ale plantelor de salcâm Senegal și salcâm. Guma de salcâm disponibilă în comerț provine în mare parte din copaci din regiunea Sahel din Africa. Este disponibil sub formă de pulbere, granule și uscate prin pulverizare. Este un amestec complex de zaharuri si hemicelulosa. Este utilizat în mod obișnuit ca stabilizator de emulsie în industria alimentară.

În granulare, guma de salcâm este utilizată într-o soluție apoasă sau adăugată uscată. Este un liant excepțional, deoarece formează tablete și granule foarte puternice. Cu toate acestea, dezintegrarea și dizolvarea sunt adesea împiedicate. Pe piața de astăzi, salcâmul este utilizat în suplimentele nutritive. Datorită incompatibilităților sale cu un număr sau substanțe, variabilității mari și aprovizionării sporadice, totuși, acesta este rar utilizat în industria farmaceutică.

Nanoparticule de proteine ​​și peptide pentru administrarea medicamentelor

2.6 Gumă arabă

Guma arabă este, de asemenea, cunoscută sub numele de gumă de salcâm și este obținută din exudatele arborilor de salcâm (Beneke și colab., 2009), fiind un excipient GRAS din 1973 (FDA, 2014). Compoziția sa chimică este complexă, constând într-o moleculă ramificată cu o coloană vertebrală a unităților β-d-galactopiranozil (1,3) legate, cu lanțuri laterale compuse din două până la cinci unități β-d-galactopiranozil legate (1,3), alăturat lanțului principal prin legături (1,6) (Ali, Ziada și Blunden, 2009). Atât lanțul principal, cât și cel lateral conțin alți carbohidrați, cum ar fi l-arabinoza, l-ramnoza și acidul glucuronic (Ali și colab., 2009; Beneke și colab., 2009). Această combinație de zaharuri are ca rezultat un MW de aproximativ 240-580 kDa (Rowe și colab., 2009).

Așa cum se întâmplă cu multe polizaharide derivate din plante, se raportează că compoziția chimică a gumei arabe variază în funcție de sursa sa, vârsta copacilor din care este obținută, condițiile climatice și mediul solului (Ali și colab., 2009).

Guma arabă are utilizări industriale largi ca stabilizator, agent de îngroșare și emulgator, în principal în industria alimentară (Ali și colab., 2009), dar are și o aplicație în industria farmaceutică ca agent de emulsionare și suspendare, precum și liant pentru tablete. (Rowe și colab., 2009). O revizuire a proprietăților și aplicațiilor acestui material este disponibilă la Verbeken, Dierckx și Dewettinckk (2003) .

Hidrocoloizi

Guma arabică

Dintre hidrocoloizi, preparatele din guma arabică au proprietăți unice. Două dintre aceste proprietăți unice sunt că produc doar vâscozitate scăzută la concentrații mari și că reologia soluțiilor de gumă arabică nu este aceea a reologiei subțiri de forfecare într-un interval larg de concentrații. Deoarece sunt necesare concentrații mari pentru a obține vâscozitate chiar modestă, nu este utilizat ca agent de îngroșare. Cu toate acestea, atunci când o cantitate adecvată (determinată de metodologia suprafeței de răspuns) de gumă arabică a fost inclusă într-o formulare pentru pâini plate fără gluten, de tip buzunar, s-au obținut atribute bune; cantități mai mari au dus la produse mai coezive (Toufeili, 1994). Produsele modificate din amidon alimentar care imită caracteristicile gumei arabice sunt disponibile comercial. Acești produse sunt esteri de 1-octenilsuccinat de amidon parțial depolimerizat.

GUMI | Utilizări alimentare

Cofetărie

Gelatina, amidonul modificat, guma arabică și pectina sunt principalele gume utilizate în produsele de cofetărie. Guma arabică este componenta majoră a gingiilor de vin tradiționale și este prezentă la concentrații de ~ 50%. Producția implică dizolvarea gumei în apă, menținând temperatura cât mai scăzută posibil (

Gingii: proprietăți și utilizări

Exsudate de gumă de copac

Cele patru exudate principale de gumă de copac sunt gumă arabică, gumă karaya, gumă tragacant și gumă ghatti, gumă arabică fiind, de departe, cea mai importantă din punct de vedere comercial.

Guma arabică apare sub formă de lichid lipicios care răsare din tulpinile și ramurile copacilor de salcâm (Acacia senegal și Acacia seyal), care cresc în centura saheliană a Africii, în principal Sudan. Lichidul se usucă la soare pentru a forma noduli sticloși, care sunt colectați manual. Guma din Salcâmul Senegal, în mod tradițional principala sursă de gumă arabică, este o polizaharidă complexă formată din galactopiranoză (

44%), arabinopiranoză, arabinofuranoză (

14%), acid glucuropiranozil uronic

15,5%) și acid 4-O metil glucuropiranozil uronic

1,5%). De asemenea, conține o cantitate mică (

2%) de proteine ​​ca parte integrantă a structurii. Analiza structurii carbohidraților a arătat că aceasta constă dintr-un nucleu de unități (1,3) -β-d-galactoză cu ramificare extinsă în poziția C6. Ramurile constau din galactoză și arabinoză și se termină cu ramnoză și acid glucuronic. Ca o consecință a structurii foarte ramificate, soluțiile vâscoase se formează numai la concentrații mari de gumă (

50% g/g). Guma este formată din trei fracții care s-au dovedit a fi diferite în principal prin masa moleculară și conținutul de proteine. Majoritatea gingiei (

90%) conține foarte puține proteine ​​și are o masă moleculară de

250 000 Da. O a doua fracție (

10% din total) conține

10% proteine ​​și are o masă moleculară de

1-2 MDa și s-a demonstrat că are o structură de tip „floare de zăbrele” în care blocuri de carbohidrați cu masă moleculară

40 000 Da sunt conectate la un lanț comun de polipeptide. A treia fracție (

1% din total) conține până la 50% proteine ​​și are o masă moleculară de

250 000 Da. Fracțiunea 2 sa dovedit a fi responsabilă pentru capacitatea excelentă a gingiei de a stabiliza emulsiile ulei-în-apă. S-a propus ca lanțurile polipeptidice hidrofobe să se adsorbe pe picăturile de ulei și să ancoreze moleculele la suprafață, în timp ce blocurile de carbohidrați hidrofili ies în soluție și previn agregarea picăturilor și coalescența datorită repulsiilor electrosterice. Capacitatea sa de a acționa ca emulgator a condus la utilizarea sa în stabilizarea concentratelor de emulsie de ulei aromatic pentru industria băuturilor răcoritoare și, de asemenea, la producerea aromelor încapsulate uscate prin pulverizare pentru utilizare în produse ambalate uscate, cum ar fi supele și amestecurile de prăjituri. În acest din urmă caz, guma formează un film în jurul particulei aromatice, prevenind oxidarea și evaporarea, iar solubilitatea ridicată a gumei facilitează eliberarea rapidă a aromei. Capacitatea gumei arabice de a forma soluții concentrate de viscozitate scăzută a condus la utilizarea pe scară largă a produselor de cofetărie, în special a celor cu conținut ridicat de zahăr, cum ar fi pastilele, unde funcționează prin reducerea cristalizării zahărului.

Guma tragacanth este obținută din arbuști din specia Astragalus, în special A. gummifer și A. microcephalus, care se găsesc în zonele muntoase uscate din Iran și Turcia. Se compune dintr-o fracție umflabilă în apă numită acid tragacantic (sau bassorină) (60-70%) și o fracție solubilă în apă numită tragacantină. Primul constă dintr-un lanț principal de resturi de acid (1,4) -α-d -galactopiranozil uronic cu ramuri legate prin unități (1,3) -β-d-xiloză care se termină în l -fucopiranoză. Acesta din urmă este un arabinogalactan foarte ramificat, cu un lanț principal de unități d -galactopiranozil fie (1,6) -, fie (1,3) - legate cu lanțuri laterale constând în principal din l -arabinofuranoză, dar cu o proporție mică de acid d-galacturonic și l-ramoză. Guma tragacant dă naștere la soluții cu vâscozitate ridicată chiar și la o concentrație de 1%. Vâscozitatea scade ireversibil la încălzire. Soluția de gumă este stabilă în condiții de aciditate și prezintă caracteristici bune de emulsifiere, ceea ce a condus la utilizarea sa în sosuri și sosuri de salată. Cu toate acestea, costul și disponibilitatea acestuia au însemnat că a fost în mare parte înlocuit în aceste produse de alte gume, în special guma xantan. Guma tragacant este încă utilizată pe scară largă în glazurile decorative pentru prăjituri.

Guma karaya este o gumă obținută din copacii Sterculia urens găsite în zonele muntoase din centrul și nordul Indiei. Este o polizaharidă puternic acetilată compusă din lanțuri de acid α-d-galacturonic și α-l-ramnoză. Grupurile acide sunt glicozilate cu reziduuri de acid β-d-galactoză sau β-d-glucuronic, în timp ce aproximativ jumătate din grupele de ramnoză poartă unități β-d-galactoză ca lanțuri laterale. Guma karaya se umflă în apă pentru a produce soluții foarte vâscoase; cu toate acestea, soluțiile arată o pierdere permanentă a vâscozității la încălzire. Guma găsește o anumită aplicare în sosurile de salată.

Gum ghatti este obținut de la Anogeissus latifolia, care este un copac mare de foioase care crește în India. Are un lanț principal de acid alternativ (1,4) -β- d-glucopiranozil uronic și unități (1,2) -α- d-manopiranoză și conține numeroase lanțuri laterale de l -arabinoză, d-galactoză și d - acid glucuronic. Conține o fracție solubilă în apă (> 80%) și umflabilă în apă și a fost dezvoltată inițial la începutul secolului ca înlocuitor pentru guma arabică, deoarece formează soluții de viscozitate scăzută la concentrații mari și este, de asemenea, un bun emulgator.

EFLUENTI DIN PROCESAREA ALIMENTELOR | Compoziție și analiză

Diverse ape reziduale

Prelucrarea ouălor

DBO ridicat (până la 10.000 mg l -1) și SS datorită pierderii produsului și proceselor de curățare.

Contact Uscarea alimentelor

Echipamentele de evaporare pentru lapte pot fi folosite pentru guma arabică, arome și caramel. Efectul principal apare atunci când un produs este schimbat, necesitând o curățare extinsă și oferind COD ridicat și, pentru caramel, culoare ridicată.

Rafinare de ulei comestibil

Sursele de deșeuri includ scurgeri și operațiuni de curățare, deși procesele de rafinare transferă impuritățile în apă și există o emulsie ulei-apă. În rafinăriile moderne, producția de petrol, rafinarea și etapele de spălare generează 56-86 kg COD pe tonă. Deșeurile de rafinărie prezintă valori de DBO 500–6700 mg l −1, SS 540–5850 mg l −1 și FOG 300–4200 mg l −1. Valorile BOD și SS sunt direct proporționale cu concentrația de FOG.

Mâncăruri și alimente pregătite

Fabricile care produc mâncăruri pregătite pot face puțin procesarea materiilor prime, deoarece porțiile de carne sunt preparate în altă parte, iar legumele sunt, de asemenea, preprelucrate. Apele uzate rezultă din curățarea instalațiilor și a echipamentelor, în mod continuu pe măsură ce amestecul de produse se schimbă sau pe măsură ce se produc deversări. Clătirea și albirea legumelor, prăjirea, gătitul și apa de răcire sunt alte surse.

Generarea de DBO variază de la 9 la 34 kg la 1000 kg de producție, cu concentrații de apă uzată de 600-4000 mg l -1 .

Deșeurile din produsele de panificație congelate rezultă din curățarea echipamentelor și pierderea produsului. Ingredientele principale (făină, ouă, unt și zahăr) sunt bogate în DBO, SS și grăsimi; rezistența apei uzate este de 2100–4300 mg l −1, echivalând cu 23 kg DBO pe 1000 kg de produs.

Fabricarea sosurilor de salată, maioneză, muștar și sosuri produce ape reziduale de înaltă rezistență provenite din echipamente de curățare, dar volumele sunt relativ mici. În mod obișnuit, valorile DBO sunt de 2700 mg l -1, dar generarea totală a deșeurilor este de până la 8 kg la 1000 kg de produs cu volum de apă uzată 0,3 m 3 la 1000 kg de produs.

Conserve pentru supe și alimente pentru copii utilizează o varietate de legume, carne, amidon și ingrediente din fructe și procesează legume crude la fața locului. Sursele de apă uzată sunt similare pentru industriile de prelucrare a fructelor și legumelor. Deșeurile variază foarte mult ca volum și rezistență; generarea tipică de deșeuri este de 12 kg la 1000 kg de produs brut, cu valoarea DBO de 560 mg l -1 .

Fabricile care produc gemuri, conserve și jeleuri produc deșeuri din echipamentele de curățare și din vasele de gătit și sunt puternice datorită materialelor organice dizolvate. Exemple sunt 3-7 kg DBO pe 1000 kg produs finit cu rezistență DBO 1100-3600 mg l −1 .

Producția de cofetărie și brutăriile generează COD ridicate datorită zaharurilor și smântânii, în special asociate cu curățarea ustensilelor și a echipamentelor. Încărcările de poluare pot fi reduse considerabil prin tehnici de „bună menaj” de periere și colectare a materialelor uscate vărsate pe podele, mai degrabă decât de canalizare în canalele de drenaj. O brutărie modernă care utilizează metode de curățare chimică și grăsime cu silicon poate avea un efluent neglijabil.

Pe scurt, industriile alimentelor preparate generează deșeuri tipice procesării alimentelor cu concentrații mari de COD și DBO și solide organice suspendate. Deșeurile sunt relativ reduse în nutrienți (fosfor și azot). Concentrațiile de ceață sunt semnificative acolo unde există prăjire. Volumele și încărcăturile de deșeuri variază foarte mult și au fost raportate următoarele pentru o varietate de producători de alimente preparate: DBO 310-3200 mg l -1; COD 560–7000 mg l −1; SS 200–3700 mg l −1; total P 4-22 mg l −1; N 13–76 mg l −1; CETĂ 82–2000 mg l −1; cu volume 2,4-85 m 3 la 1000 kg și încărcături de deșeuri 5-26 kg DBO la 1000 kg, 9-53 kg COD la 1000 kg de producție și 1-21 kg SS la 1000 kg de producție.

Piscicultura

Fermele piscicole extrag continuu apa de râu sau de foraj de înaltă calitate, care este returnată în râu contaminată de excremente de pește și reziduuri de alimente din pește. Aceste volume mari impun o cantitate considerabilă de poluare asupra râurilor. Poluarea este evaluată prin concentrații de DBO, SS și amoniac și se aplică standarde stricte pentru Consimțământul de descărcare. Consimțământul este un document legal care stabilește condițiile în care o apă uzată industrială poate fi deversată într-o canalizare publică pentru transport, tratare și eliminare de către o companie de apă din Anglia și Țara Galilor (sau autoritățile locale din Scoția) sau termenii în care Autoritatea Națională a Râurilor (sau Comitetul de purificare a râurilor din Scoția) va permite deversarea unei companii de apă, autorități locale, efluenți domestici sau industriali într-un curs de apă. Valorile consimțământului pentru fermele piscicole pot fi absolute sau diferențiale, limitând de obicei creșterea maximă a DBO, SS și amoniac între apa de intrare și de ieșire la 3 mg l -1, 6 mg l -1 și 0,4 mg l -1, respectiv. Restricții similare cu privire la creșteri se aplică culorii (6 unități Hazen), turbidității (3 unități de turbiditate Formazin) și utilizării substanțelor chimice pentru combaterea bolilor, de exemplu, verde de malachit (0,1 mg l -1), formaldehidă (1,0 mg l -1), și compuși fenolici (0,005 mg l -1).

Cidru, Perry și băuturi alcoolice

Există o variație sezonieră puternică a rezistenței efluenților, atingând vârful la sfârșitul toamnei cu prelucrarea merelor și a perei din noile sezoane. Efluenții sunt caracterizați de pH scăzut (o valoare de 5, uneori compensată în cazul în care există spălarea caustică a sticlelor), SS scăzut (200 mg l -1), materie organică solubilă care dă DBO ridicat (1500-3000 mg l -1) și COD (2500-5000 mg l -1) și substanțe nutritive neglijabile (N, P).

Aplicații farmaceutice și biomedicale ale polimerilor

Pran Kishore Deb,. Rakesh K. Tekade, în Fundamentele de bază ale livrării medicamentelor, 2019

6.7.3 Polimeri utilizați în sistemele de dispersie

DULCEI ȘI DULCIURI Cofetărie de zahăr

Știința gingiilor, a jeleurilor și a lemnului dulce

În aceste produse, un coloid este încorporat pentru a obține textura dorită. Majoritatea acestor coloizi sunt agenți de gelifiere, de exemplu, gelatină, dar unii, cum ar fi guma de salcâm și anumite amidonuri modificate, nu gelifică. Substanțele utilizate (vezi Tabelul 1) sunt chimic destul de disparate, dar toate au capacitatea de a se auto-asocia. O diferență importantă este între cele cum ar fi gelatina, care se gelifică termoreversibil, și alți agenți de gelifiere, care gelifică ireversibil, de exemplu, pectina. Lemnul dulce este ușor diferit de celelalte dulciuri prin faptul că este făcut direct din făină de grâu decât cu un amidon purificat. Știința importantă este textura produsului, care poate fi studiată ca reologie. Dacă o probă este plasată între cele două plăci (Figura 6) și o placă este oscilată, structura probei nu va fi distrusă, dar un traductor pe celălalt element va produce o formă de undă de ieșire. Această formă de undă poate fi analizată în termeni de componentă elastică și vâscoasă.

Tabelul 1. Proprietăți, chimie și surse pentru gingii și agenți de gelifiere