The purpose of this diploma thesis is the development of innovative methods of steviol glycosites encapsulation in order to improve its quality and neutralize its bitter and metallic aftertaste.

1. Βελτιστοποίηση καινοτόμων και συμβατικών
μεθόδων εγκλεισμού των γλυκοζιτών της Stevia
ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ
ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ
Άρτεμις Πλακίδα
Επιβλέπουσα: Μ. Κροκίδα, Καθ. ΕΜΠ
Αθήνα, Ιούλιος 2019

2.  Καρδιαγγειακές
παθήσεις
 Υψηλή πίεση
 Διαβήτης
 Παχυσαρκία
 κ.λπ.
Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (2006) επιβάλλει
τη μείωση της καταναλισκόμενης ποσότητας
ζάχαρης
World Health Organization. Reducing salt intake in populations. Report of a WHO Forum and Technical Meeting, Paris, October 5–7, 2006.
Για το λόγο αυτό οι καταναλωτές επιθυμούν προϊόντα που
περιέχουν μικρή ή καθόλου ποσότητα ζάχαρης ή
υποκατάστατα ζάχαρης με λιγότερες θερμίδες.
Εισαγωγή

3. Γλυκαντικά
 Συμβατικά γλυκαντικά: σακχαρόζη, μέλι,
σιρόπι σφενδάμου, νέκταρ αγάγης
 Εναλλακτικά γλυκαντικά: ασπαρτάμη,
σακχαρίνη, ακεσουλφάμη Κ, Stevia

4. Ιστορία της Stevia
• Αυτοφυές βότανο με καταγωγή από την
Παραγουάη.
 Ανακαλύφθηκε το 1987 από τον Antonio
Bertoni.
 Το 2004 επιτράπηκε η χρήση της με μέγιστο
όριο χρήσης τα 2 mg/kg σωματικού βάρους.
 Το 2008 το όριο αυξήθηκε στα 4 mg/kg
σωματικού βάρους.

5. Χημική σύσταση
Τα σημαντικότερα συστατικά είναι οι
γλυκοζίτες στεβιόλης.
 Στεβιοσίδης: Είναι 300 φορές πιο γλυκός από
τη σακχαρόζη, χαρακτηρίζεται όμως από
πικρή επίγευση.
 Ρεμπαουδιοσίδης Α: Είναι 250-450 φορές πιο
γλυκός από τη σακχαρόζη και δεν
χαρακτηρίζεται από πικρή επίγευση.

6. Εγκλεισμός
Είναι η διαδικασία κατά την οποία μία δραστική
ουσία παγιδεύεται σε μικροθύλακες με σκοπό
την προστασία της και την ελεγχόμενη
απελευθέρωση του περιεχόμενού της.
 Ηλεκτροϋδροδυναμική διεργασία (ΗΔ)
 Ξήρανση με ψεκασμό (ΞΨ)

7. Ηλεκτροϋδροδυναμική διεργασία
Βασίζεται στην εφαρμογή υψηλή τάσης σε ένα
πολυμερικό διάλυμα
 Ηλεκτροστατική ινοποίηση
 Ηλεκτροστατικός ψεκασμός

8. Ξήρανση με ψεκασμό
Δημιουργείται διάλυμα το οποίο τροφοδοτείται
στη συσκευή και ψεκάζεται σε θερμαινόμενο
αέριο.

9. Σκοπός
• Βελτιστοποίηση των καινοτόμων αλλά
και των συμβατικών μεθόδων
εγκλεισμού των γλυκοζιτών της Stevia
• Μείωση της πικρής και μεταλλικής
επίγευσης της Stevia με την εφαρμογή
της ηλεκτροϋδροδυναμικής διεργασίας
και της ξήρανσης με ψεκασμό ως
μεθόδους εγκλεισμού.

10. Πειραματικό μέρος

11. Ζεΐνη
Αιθανόλη/νερό
Stevia
Μαλτοδεξτρίνη/
Ινουλίνη
Νερό
Stevia
Πειραματική διαδικασία
Συγκέντρωση
Απόσταση
Ροή
Συγκέντρωση
Θερμοκρασία
Ροή

12. Παράμετροι
Παράμετρος Τιμές/Κωδικοποίηση Κεντρικές τιμές
-1 0 1
Απόσταση βελόνας
από συλλέκτη, L (cm)
8 10 12 10
Ροή διαλύματος, V
(μL/h)
200 300 400 300
Συγκέντρωση ζεΐνης,
C (%)
10 15
Παράμετρος Τιμές/Κωδικοποίηση Κεντρικές τιμές
-1 0 1
Θερμοκρασία
εισόδου
(θερμοκρασία
εξόδου),Τ (οC)
160 (95) 170 (100) 180 (105) 170 (100)
Ροή διαλύματος, V
(mL/h)
600 800 1000 800
Συγκέντρωση
μαλτοδεξτρίνης-
ινουλίνης(50:50),
C(%)
5 10
Κωδικοποίηση δειγμάτων ηλεκτροστατικού ψεκασμού
Κωδικοποίηση δειγμάτων ξήρανσης με ψεκασμό

13. Κωδικοί δειγμάτων
Ακολουθήθηκε πλήρης σχεδιασμός (Full Design)
Κωδικός
δείγματος
Ροή
(μL/h)
Aπόσταση
(cm)
Συγκέντρω
ση ζεΐνης
(%)
E-1-10 200 8 10
E-100 200 10 10
E-110 200 12 10
E0-10 300 8 10
E000 300 10 10
E010 300 12 10
E1-10 400 8 10
E100 400 10 10
E110 400 12 10
E-1-11 200 8 15
E-101 200 10 15
E-111 200 12 15
E0-11 300 8 15
E001 300 10 15
E011 300 12 15
E1-11 400 8 15
E101 400 10 15
E111 400 12 15
Κωδικός
δείγματος
Ροή (μL/h) Θερμοκρασία
(T)
Συγκέντρωση
μαλτοδεξτρίνης-
ινουλίνης (%)
S-1-10 600 160 5
S-100 600 170 5
S-110 600 180 5
S0-10 800 160 5
S000 800 170 5
S010 800 180 5
S1-10 1000 160 5
S100 1000 170 5
S110 1000 180 5
S-1-11 600 160 10
S101 600 170 10
S-111 600 180 10
S0-11 800 160 10
S001 800 170 10
S011 800 180 10
S1-11 1000 160 10
S101 1000 170 10
S111 1000 180 10

14. Μελέτη των ανεπτυγμένων
εγκλεισμένων δομών
 Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης
 Φασματοσκοπία υπερύθρου
 Υγρή χρωματογραφία υψηλής ανάλυσης

15. Αποτελέσματα

16. Διαφορική θερμιδομετρία
σάρωσης (ΗΔ)
• Tg ανεξάρτητο της
απόστασης και της ροής
• Αύξηση Tg με αύξηση της
συγκέντρωσης της μήτρας
• Χαμηλότερο Tg σε σχέση
με την καθαρή μήτρα

17. Διαφορική θερμιδομετρία
σάρωσης (ΞΨ)
• Aύξηση Tg με αύξηση
της θερμοκρασίας
• Αύξηση Tg με αύξηση
της συγκέντρωσης της
μήτρας

18. Φασματοσκοπία υπερύθρου (ΗΔ)

19. Φασματοσκοπία υπερύθρου (ΞΨ)

20. Απόδοση εγκλεισμού (ΕΕ)
𝒚 = 2.095,52 ∗ 𝒙 + 29.055.278,92 𝒚 = 2.095,52 ∗ 𝒙 + 29.055.278,92
Κατασκευάστηκαν καμπύλες αναφοράς με βάση
πρότυπα διαλύματα καθαρής Stevia

21. Απόσταση EE
Ροή EE
Συγκέντρωση EE
• Μέγιστη απόδοση εγκλεισμού: 38,86 % -> συγκέντρωση 10%,
απόσταση 12 cm και ροή 300 μL/h
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
5 7 9 11 13
ΕΕ(%)
Απόσταση (cm)
10%
15%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 600
ΕΕ (%)
Ροή (μL/h)
10%
15%
Απόδοση εγκλεισμού (ΗΔ)

22. Θερμκορασία EE
Ροή EE
Συγκέντρωση EE
• Μέγιστη απόδοση εγκλεισμού: 75,87% -> συγκέντρωση 5%,
θερμοκρασία 160 οC και ροή 1000 mL/h
Απόδοση εγκλεισμού (ΞΨ)
0
20
40
60
80
100
150 160 170 180 190
EE(%)
Θερμοκρασία (oC)
5%
10%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 600
ΕΕ (%)
Ροή (μL/h)
10%
15%

23. Συμπεράσματα
 Από τα διαγράμματα του FTIR, δεν υπήρξε δημιουργία
χημικών δεσμών, άρα πραγματοποιήθηκε ο εγκλεισμός
 Αύξηση της συγκέντρωσης της μήτρας στο αρχικό πολυμερικό
διάλυμα, οδήγησε σε αύξηση του Tg και άρα σε σταθερότερες
δομές
 Και οι δύο μέθοδοι οδήγησαν σε ικανοποιητικά ποσοστά
απόδοσης εγκλεισμού
Βέλτιστες συνθήκες:
 Ηλεκτροστατικός ψεκασμός: συγκέντρωση 10%, απόσταση 12 cm και ροή 300
μL/h
 Ξήρανση με ψεκασμό: συγκέντρωση 5%, θερμοκρασία 160 οC και ροή 1000
mL/h

24. Μελλοντικοί στόχοι
 Επιλογή νέων υλικών μήτρας
 Δοκιμές μεγαλύτερου εύρους
συνθηκών λειτουργίας
 Εφαρμογές σε καινοτόμα προϊόντα
 Οργανοληπτικός έλεγχος

25. Ευχαριστώ για την
προσοχή σας.