Fysikaalisen tilan vaikutus sakkaroosin, isomaltuloosin ja niiden seoksen kiteytymiseen

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201511163804
Title: Fysikaalisen tilan vaikutus sakkaroosin, isomaltuloosin ja niiden seoksen kiteytymiseen
Author: Pölkki, Annika
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2015
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201511163804
http://hdl.handle.net/10138/158131
Thesis level: master's thesis
Abstract: Kirjallisuuskatsauksessa käsiteltiin amorfisten sokereiden fysikaalisia ominaisuuksia ja kiteytymistä yksittäisinä ja seoksina. Kokeellisen osion tarkoituksena oli selvittää, miten toisen sokerin lisääminen toiseen vaikuttaa fysikaalisiin ominaisuuksiin. Kokeellisessa osiossa mitattiin sakkaroosin, isomaltuloosin ja niiden seoksen veden sorptiota, lasisiirtymiä ja kiteytymistä. Kiteytymistä ja veden sorptiota tutkittiin Dynamic Vapour Sorptions (DVS) laitteella ja differentiaalisella skanningkalorimetrilla (DSC). Veden sorptiota tutkittiin punnitsemalla näytteitä, joita säilytettiin eri suhteellisissa kosteuksissa 11–85 %. Kidemuotoja tutkittiin röntgendiffraktometreilla. Sakkaroosinäytteet saavuttivat vakaan tilan vesipitoisuuden suhteellisissa kosteuksissa 11–33 % vuorokauden säilytyksen jälkeen. Myös isomaltuloosinäytteet saavuttivat vakaan tilan vesipitoisuuden vuorokauden säilytyksen jälkeen suhteellisissa kosteuksissa 11–33 %. Seos adsorboi vettä sitä enemmän, mitä suurempi suhteellinen kosteus oli. Seosnäytteet saavuttivat vakaan tilan vuorokauden säilytyksen jälkeen suhteellisissa kosteuksissa 11–44 %. Veden sorptio mallinnettiin BET-mallin avulla. DSC:llä mitattuna vedettömän sakkaroosin lasisiirtymälämpötila oli 57 oC. Vedettömän isomaltuloosin lasisiirtymälämpötila oli vähän sakkaroosia matalampi, 47 oC. Vedettömän seoksen lasisiirtymälämpötila säilytystilan suhteellisessa kosteudessa 0 % oli sakkaroosin ja isomaltuloosin välillä, 50 oC. Myös suhteellisissa kosteuksissa 11–33 % säilytetyistä näytteistä sakkaroosin lasisiirtymälämpötilat olivat korkeimmat ja isomaltuloosin matalimmat. Sakkaroosin kriittinen vesipitoisuus oli 3, isomaltuloosin 2 ja seoksen 3 (g vettä/100 g k.a.). Sakkaroosin kriittinen säilytystilan kosteus oli 25, isomaltuloosin ja seoksen 20 %. DSC:llä tehdyissä kiteytymiskokeissa sakkaroosi oli näytteistä ainoa, joka kiteytyi. Mitä korkeammassa suhteellisessa kosteudessa näytteitä säilytettiin ennen määritystä, sitä matalammassa lämpötilassa näytteet kiteytyivät. DVS-laitteella tehdyissä kiteytymiskokeissa sakkaroosi kiteytyi matalammissa suhteellisissa kosteuksissa kuin seos. Röntgendiffraktometrilla mitattuna isomaltuloosilla ja seoksella oli enemmän samoja heijastuskulmia kuin sakkaroosilla ja seoksella. Isomaltuloosin lisäämisellä sakkaroosin ei ollut suurta vaikutusta lasisiirtymälämpötiloihin. Seoksen lasisiirtymälämpötilat olivat sakkaroosin ja isomaltuloosin välissä. Isomaltuloosi hidasti kuitenkin huomattavasti kiteytymistä. Seos vaati huomattavasti korkeamman suhteellisen kosteuden kiteytyäkseen kuin sakkaroosi tai isomaltuloosi.The scope of the literature review was to define the physical properties and crystallization of amorphous sugars as single substances and mixtures. The purpose of the experimental part was to measure the water sorption, glass transition and crystallization of sucrose, isomaltulose and different mixtures of both. Crystallization and water sorption was measured with Dynamic Vapour Sorptions (DVS) -system, and with a differential scanningcalorimeter (DSC). Water sorption was studied by weighing samples that were stored at different relative humidities (11 - 85 %). Crystal forms were studied with the x-ray diffraction method. The sucrose samples reached a stable-state at relative humidities of 11-33% in one day of storage. The same was true for isomaltulose samples. Mixtures adsorbed more water the higher the relative humidity. Mixture samples reached a stable state in a day of storage at relative humidities of 11 - 44 %. Water sorption was modelled with the BET-model. The glass transition temperature, measured with DSC, of anhydrous sucrose was measured at 57 ºC. The glass transition temperature of anhydrous isomaltulose was slightly lower 47 ºC. The glass tranition temperature of a mixture sample, at 0 % relative humidity, was in between those two, 50 ºC. The glass transition temperature of sucrose was higher than that of isomaltulose after storage at relative humidities of 11 - 33 %. The critical water content of sucrose and mixture was 3, for isomaltulose it was 2 (g water/100 g solid). The critical storage humidity for sucrose was 25 %, for isomaltulose and mixtures it was 20 %. In testing with DSC sucrose was the only sample to crystallize. The higher the storage relative humidity before testing, the lower the crystallization temperature was for all sucrose samples. Crystallization temperature test run with the DVS system showed that sucrose crystallized at lower relative humidity than a mixture. Pure sucrose and mixtures did not share any reflection angles in x-ray diffraction tests, but isomaltulose and mixtures shared many reflection angles. This led to the conclusion that the mixtures contain more isomaltulose crystals than sucrose crystals. Adding isomaltulose to sucrose did not have a large effect on glass transition temperatures. Glass transition temperatures for mixtures were inbetween sucrose and isomaltulose. Isomaltulose however retarded crystallization greatly. The mixture required a significantly higher relative humidity in order to crystallize than either sucrose or isomaltulose.
Subject: Sakkaroosi
isomaltuloosi
amorfinen
kiteytyminen
veden sorptio
Discipline: Livsmedelsteknologi
Food Technology
Elintarviketeknologia


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record