Kaurapohjaisen öljy vedessä -emulsion valmistusprosessin optimointi mikrokapselointia varten
Toppinen, Eija (2010)
Toppinen, Eija
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2010
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201004277008
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201004277008
Tiivistelmä
Insinöörityön tarkoituksena oli optimoida kuivattua modifioitua kauraleseuutetta (KMK) sisältävän öljy vedessä -emulsion valmistusprosessia stabiilin sumutuskuivaukseen soveltuvan emulsion aikaansaamiseksi. Emulsioiden kuiva-ainepitoisuudet vakioitiin 20 prosenttiin kuivatulla maissisiirapilla (DE 34). Emulsiot esihomogenoitiin Ultra-Turrax®-homogenisaattorilla ja varsinainen homogenointi suoritettiin Microfluidizer®-korkeapainehomogenisaattorilla.
Työssä tutkittiin emulsion homogenointiajan, homogenointipaineen ja KMK:n pitoisuuden vaikutuksia emulsion ominaisuuksiin. Koesuunnitelmana käytettiin central composite
-koesuunnitelmaa. Emulsioiden laatua arvioitiin määrittämällä emulsioiden keskimääräiset pisarakoot, viskositeettia kuvaavat K-arvot ja kermoittumisindeksit (creaming index). Tulosten pohjalta tehtiin matemaattiset mallit. Mallien ja vasteiden arvojen haluttavuuksia kuvaavien haluttavuusfunktioiden avulla tehtiin yhdistetyn haluttavuuden vastepinta, jonka pohjalta arvioitiin jatkokokeita varten optimaalisin emulsion valmistusprosessi. Sumutuskuivausta varten teoreettisesti edullisinta emulsiota etsittiin kyseisen optimin läheisyydestä haarukointikokeilla.
Insinöörityön tulokset osoittivat, että KMK:lla on mahdollista valmistaa stabiileja, pisarakooltaan pieniä ja viskositeetiltaan pieniä öljy vedessä -emulsioita. Painottamaton yhdistetyn haluttavuuden vastepinta ennusti varsin hyvin optimaalisimman KMK:n pitoisuuden 1,55 %. Mikrokapselointia varten teoreettisesti optimaalisin emulsio saatiin aikaan KMK:n pitoisuudella 1,55 %, 600 baarin homogenointipaineella ja 10 minuutin homogenointiajalla. Muuttujista KMK:n pitoisuudella oli selkeästi merkittävin vaikutus emulsion ominaisuuksiin, ja matemaattisten mallien mukaan KMK:n pitoisuus oli ainoa tilastollisesti merkitsevä muuttuja. Jatkokokeiden tulosten perusteella homogenointipaineen nosto näyttäisi kuitenkin laskevan emulsion viskositeettia.
Työssä tutkittiin emulsion homogenointiajan, homogenointipaineen ja KMK:n pitoisuuden vaikutuksia emulsion ominaisuuksiin. Koesuunnitelmana käytettiin central composite
-koesuunnitelmaa. Emulsioiden laatua arvioitiin määrittämällä emulsioiden keskimääräiset pisarakoot, viskositeettia kuvaavat K-arvot ja kermoittumisindeksit (creaming index). Tulosten pohjalta tehtiin matemaattiset mallit. Mallien ja vasteiden arvojen haluttavuuksia kuvaavien haluttavuusfunktioiden avulla tehtiin yhdistetyn haluttavuuden vastepinta, jonka pohjalta arvioitiin jatkokokeita varten optimaalisin emulsion valmistusprosessi. Sumutuskuivausta varten teoreettisesti edullisinta emulsiota etsittiin kyseisen optimin läheisyydestä haarukointikokeilla.
Insinöörityön tulokset osoittivat, että KMK:lla on mahdollista valmistaa stabiileja, pisarakooltaan pieniä ja viskositeetiltaan pieniä öljy vedessä -emulsioita. Painottamaton yhdistetyn haluttavuuden vastepinta ennusti varsin hyvin optimaalisimman KMK:n pitoisuuden 1,55 %. Mikrokapselointia varten teoreettisesti optimaalisin emulsio saatiin aikaan KMK:n pitoisuudella 1,55 %, 600 baarin homogenointipaineella ja 10 minuutin homogenointiajalla. Muuttujista KMK:n pitoisuudella oli selkeästi merkittävin vaikutus emulsion ominaisuuksiin, ja matemaattisten mallien mukaan KMK:n pitoisuus oli ainoa tilastollisesti merkitsevä muuttuja. Jatkokokeiden tulosten perusteella homogenointipaineen nosto näyttäisi kuitenkin laskevan emulsion viskositeettia.