Termodynamika i kinetyka procesowa - wyk ad 2bioreak:...Termodynamika i kinetyka procesowa - wykład...

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Wykład 3

Termodynamika i kinetyka procesowa - wykład2

Anna Ptaszek

Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

24 kwietnia 2018

1 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje łańcuchów

Budowa amylozy i amylopektyny

http://polysac3db.cermav.cnrs.fr/home.html

2 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje łańcuchów

Jak zachowuje się łańcuch biopolimeru w roztworze?

Phys. Chem. Chem. Phys., 2012,14, 14450-14459 DOI: 10.1039/C2CP42454A

3 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje łańcuchów

4 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje łańcuchów

Średni promień bezwładności Rg

średnia odległość poszczególnych segmentów łańcucha odśrodka ciężkości biopolimeru.

Średni promień hydrodynamiczny Rh

to średni promień sfery, która porusza się po tej samej drodzeco makrocząsteczka.

5 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Struktura kłębka

Jak zachowuje się łańcuch biopolimeru w roztworze?

http://dx.doi.org/10.4236/aces.2015.52015

6 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Struktura kłębka

Jak klasyfikuje się roztwory biopolimerów?

rozcie czony

redniorozcie czony

stężony

7 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Struktura kłębka

Jak rodzaj rozpuszczalnika wpływa na konformację łańcuchów?

Phys. Chem. Chem. Phys., 2012,14, 14450-14459 DOI: 10.1039/C2CP42454A

8 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Struktury wstęgowe biopolimerów a żelowanie

Zjawisko żelowania

agregaty sferycznychcz steczek

sie a cuchów wst gowych

el chemicznywi zania kowalencyjne

el fizycznyfragmenty krystaliczne

9 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Biopolimery

hydrokoloidy

to m. in. biopolimery tworzące w wodzie roztwory koloidalne.

roztwór koloidalny

to układ najczęściej dwufazowy. Rozmiary cząsteczek fazyrozproszonej mieszczą się w zakresie 1-200nm.

Roztwory koloidalne sprawiają wrażenie jednorodnych. Wprzypadku makrocząsteczek, czyli cząsteczek o rozmiarachdużo większych w stosunku do rozpuszczalnika, pojedynczełańcuchy mieszczą w wymaganym zakresie wymiarów. W tymprzypadku mówimy o koloidach cząsteczkowych. Do tejgrupy zaliczyć możemy większość omawianych biopolimerów.

10 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje łańcuchów

Budowa amylozy

http://polysac3db.cermav.cnrs.fr/home.html

11 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje łańcuchów

Rekrystalizacja amylozy (retrogradacja)

12 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje łańcuchów

Budowa amylopektyny

http://polysac3db.cermav.cnrs.fr/home.html

13 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Kleikowanie skrobi

niekompatybilność

amyloza - amylopektyna - woda

ogrzewanie ch odzenie

przechowywanie

14 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konsekwencje różnic w budowie

niekompatybilność

układ polimer 1 - polimer 2 - wodaamyloza - amylopektyna - woda

15 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Niekompatybilność - dlaczego?

Oddziaływania

biopolimerów z cząsteczkami rozpuszczalnika i innymiskładnikami decydują o konformacji biopolimeru i wkonsekwencji o obrazie makroskopowym roztworu.

Możemy zatem obserwować roztwór koloidalny(pseudo-jednorodny) albo separację faz czyli podział na dwielub więcej faz bogatszych w wybrany składnik.

16 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Hydrokoloidy

hydrokoloidy pochodzenia roślinnego - polisacharydy

to m. in. guma guar (E412), guma arabska (E414), karagen(E407), pektyny (E440).

hydrokoloidy pochodzenia zwierzęcego - białka

to m. in. żelatyna (E441) czy też białka serwatkowe.

hydrokoloidy pochodzenia mikrobiologicznego - polisacharydy

to m. in. guma ksantanowa (E415) i guma gellan (E418).

17 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje hydrokolidów w wodnychroztworach

Guma ksantanowa - polisacharyd jonowy

helisa kłębek

ogrzewanie 50oC

nie żeluje - tworzy strukturę pseudo-żelową

18 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje hydrokolidów w wodnychroztworach

Guma ksantanowa - zmiana średniego promieniahydrodynamicznego

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

um

znorm

aliz

ow

ana inte

nsyw

nosc r

ozkla

du

Rh

20oC

30oC

pm pm nm nm nm um um110 100 10 101100

Rh(30oC)Rh(40

oC)

19 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje hydrokolidów w wodnychroztworach

guma guar - polisacharyd niejonowy - sieć splątań

O

OO

OO

O

O

O

O

OH

HH

H

CH3

O

HH

H H

H

O

CH3

H

H HO

H

CH2OH

CH2OH

H

H

H

H H H H

HOHOHO OH

OH

HO HO

HO

CH2OH

HHO

H

CH2OH

H

H H

H

H

H

OH

HOH H

H

H

O

20 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje hydrokolidów w wodnychroztworach

guma guar - polisacharyd niejonowy

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

znorm

aliz

ow

ana inte

nsyw

nosc r

ozkla

du

Rh

30oC

40oC

pm pm nm nm nm um um110 100 10 101100

Rh(30oC) Rh(40

oC)

21 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje hydrokolidów w wodnychroztworach

Karagen - polisacharyd jonowy

doi:10.3390/md14030042

22 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje hydrokolidów w wodnychroztworach

Żele alginianowe

doi: 10.1039/c3sm52285g

23 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje hydrokolidów w wodnychroztworach

Żelowanie pektyn

http://it.silvateam.com

24 / 1

Termodynamikai kinetykaprocesowa -wykład 2

Anna Ptaszek

Konformacje hydrokolidów w wodnychroztworach

Żel pektynowy

25 / 1