هيدروكلوئيدها يا در اصطلاح رايج صمغ ها از مواد افزودني پركاربرد در صنعت غذا، دارويي، نساجي و ... بعنوان قوام دهنده، استابيلايزر، امولسيفاير، بايندر، .... مي‌باشد. كاربردهاي متنوع صمغ‌ها در صنايع مختلف باعث گسترش تجارت و بازار مالي اين افزودني در جهان ‌شده است. بازار جهاني هيدروكلوئيدها با توجه به افزايش تقاضا براي توليد محصولات غذايي سالم و طبيعي به طور چشمگيري روبه رشد است. همچنين توليدكنندگان محصولات غذايي هيدروكلوئيدهايي را ترجيح مي‏دهند كه با روند توليد ماده غذايي هماهنگي بيشتري داشته باشد، در نتيجه تقاضا براي هيدروكلوئيدها با خواص عملكردي ويژه منجر به اهميت يافتن منابع جديد صمغ‏ها با خواص مناسب گرديده است. در ميان اين منابع، پلي‏ساكاريدهاي گياهي با توجه به دسترسي آسان، افزايش مصرف‏كنندگان مشتقات گياهي و قيمت مناسب اهميت فراواني پيدا كرده است. ايران به دليل شرايط متنوع اقليمي و جغرافيايي رويشگاه گستره وسيعي از منابع هيدروكلوئيدي است. اما هنوز خود هنوز يك واردكننده صمغ است و ساليانه ارز زيادي صرف واردات صمغ‌هاي تجاري مختلفي اعم از طبيعي و سنتزي براي استفاده در بخش هاي مختلف صنعت غذا، دارو، شيميايي، رنگ و ... مي شود. در صورتيكه كه در كشور پتانسيل بالقوه براي توليد صمغها از منابع طبيعي چون صمغ دانه ريحان وجود دارد. دانه‎هاي گياهان از منابع قديمي و سنتي صمغ‎ها هستند. اكثر دانه‎ها مقداري نشاسته به عنوان ذخيره غذايي جهت استفاده جوانه گياه دارند، اما بسياري از آنها حاوي پليمرهاي پلي‎ساكاريدي ديگر با خواص كاركردي مشابه صمغ‎ها مي‎باشند، كه آنها را تبديل به منابع مفيدي جهت استحصال هيدروكلوئيدهاي تجاري كرده است. دانه ريحان داراي مقادير قابل توجهي صمغ با خصوصيات عملكردي برجسته است كه قابل مقايسه با صمغ‎هاي تجاري است. در اين اختراع از روش استخراج گزينه اي براي جداسازي فراكسيون صمغ دانه ريحان با خصوصيات عملكردي متفاوت استفاده شده است. با استفاده از تكنيك فراكسيون بندي با غير حلال مي‌توان دو فراكسيون با وزن ملكولي متفاوت از صمغ دانه ريحان استخراج كرد. فراكسيون با وزن ملكولي بالا داراي ويسكوزيته بالاتر و پتانسيل بيشتر براي استفاده به عنوان يك قوام‌دهنده و استابيلايزر است. در حاليكه فراكسيون با وزن ملكولي پايين داراي فعاليت سطحي بالاتر بوده و قادر به توليد و پايدارسازي امولسيون است. جداسازي فراكسيون هاي مختلف صمغ دانه ريحان امكان توليد تجاري منابع بومي و جديد استابيلايزر و امولسيفاير طبيعي با خصوصيات منحصر به فرد را فراهم مي كند.

تهيه نانوذرات حامل تركيبات زيست فعال، به عنوان يكي از جذاب ترين زمينه هاي پژوهشي است. نانوذرات يكي از مهمترين و اميدواركننده‌ترين ابزارهايي هستند كه در كاربردهاي غذايي و پزشكي استفاده مي‌شوند. نانوذرات به عنوان حامل بالقوه براي گروه‌هاي مختلف تركيبات از جمله عوامل ضد‌سرطان، عوامل ضد فشار خون، تنظيم‌كننده سيستم ايمني، هورمون‌ها و مولكول‌هايي مانند اسيدهاي نوكلئيك، پروتئين‌ها، پپتيدها و آنتي‌بادي عمل مي‌كنند. درسالهاي اخير تحقيقات گسترده‎اي در مور انكپسولاسيون مواد زيست‎فعال در زمينه‎هاي دارويي وجود دارد، اما تحقيقات در زمينه مواد غذايي نيز در حال گسترش است. خصوصاً، مطالعه هدفمند در مورد گسترش، طراحي، و توليد سيستم‎هاي تحويل نانو و تعامل مواد زيست‎فعال انكپسوله‎شده با غذا روبه توسعه است. نكته حائز اهميت در اين ارتباط لزوم زيست سازگاري نانوذرات است، به نحوي كه حضور آنها در محيط بدن به وقوع واكنشهاي ناخواسته منجر نگردد. بنابراين، همواره از مواد اوليه با قابليت زيست سازگاري و زيست تخريب پذيري براي تهيه اين دسته از حامل هاي تركيبات زيست فعال استفاده مي شود. صمغ دانه ريحان يك پلي ساكاريد بومي است كه از دير بازار در ايران مصرف سنتي داشته است. اين صمغ ويژگي هاي ارزشمندي نظير سهولت در دسترس بودن، زيست تخريب پذيري و عدم توليد مواد سمي ناشي از فرايند تخريب دارد. از اينرو توجه بيشتر به كاركردهاي آن در زمينه توليد سيستم هاي نانو حائز اهميت است. در اين اختراع از صمغ دانه ريحان جهت پوشش دهي گلوتاتيون استفاده مي شود كه يك آنتي اكسيدان قوي است. گلوتاتيون نقش مهمي در پيشگيري از تشنج، آلزايمر، پاركينسون، بيماريهاي كبدي، كاهش ايمني بدن، سرطان، حمله قلبي، سكته مغزي و ديابت دارد. نتايج پژوهش نشان داد كه گلوتاتيون با كارايي 43% در نانوذرات صمغ دانه ريحان به دام مي‌افتد. بسته به pH و قدرت يوني محيط پراكنش، نانوذرات صمغ دانه ريحان قادر به تورم و انقباض است كه امكان رهايش هدفمند گلوتاتيون را در دستگاه گوارش (معده و روده) فراهم مي كند.

نانوكريستال نشاسته به نانوذرات صفحه مانند حاصل از هيدروليز اسيدي نشاسته اتلاق مي¬شود كه داراي كاربردهاي فراواني در زمينه مواد غذايي، داروسازي و ساير صنايع به عنوان يك ماده استحكام دهنده، امولسيفاير، پركُن و غيره است. عموماً، روش¬هاي توليد نانوكريستال از نشاسته كه تاكنون پيشنهاد يا استفاده شده¬اند داراي عملكرد توليد پايين بوده و مدت زمان توليد آنها طولاني است كه به نوبه خود توليد صنعتي و كاربردهاي آن را محدود مي¬كنند. لذا، در روش پيشنهادي از تلفيق همزمان هيدروليز اسيدي و فراصوت استفاده شد كه به طور چشمگيري زمان توليد را به كمتر از يك ساعت كاهش داده و عملكرد توليد را بهبود بخشيد. بر اساس سادگي و يك مرحله¬اي بودن فرآيند پيشنهادي، امكان توليد پيوسته در مقياس صنعتي فراهم مي¬شود كه كنترل فرآيند نسبت به ساير روش¬ها به صورت بسيار ساده¬تري انجام خواهد پذيرفت. همچنين، امكان كوپل كردن فرآيند با انواع تكنيك¬هاي مورد نياز ديگر نيز به راحتي وجود خواهد داشت.

هيدروكلوئيدها (صمغ ها) بيوپليمرهايي با وزن مولكولي بالا و آبدوست هستند كه ساختمان پلي ساكاريدي يا پروتئيني دارند و به عنوان اجزاي عملگر استفاده مي شوند و كاربرد آن ها در صنايع غذايي، دارويي، نساجي و ... بسيار گسترش يافته است. كاربردهاي متنوع صمغ‌ها در صنايع مختلف باعث گسترش تجارت و بازار مالي اين افزودني در جهان ‌شده است. اخيراً تقاضا براي هيدروكلوئيدهاي طبيعي با خواص عملكردي ويژه و قيمت مناسب افزايش يافته است، بنابراين يافتن منابع جديد صمغ هاي گياهي با خواص مناسب جهت استفاده در صنعت اهميت ويژه اي دارد و محققان همواره به دنبال يافتن منابع جديد صمغ ها مي باشند. ايران به دليل شرايط متنوع اقليمي و جغرافيايي رويشگاه گستره وسيعي از منابع هيدروكلوئيدي است. اما هنوز خود يك واردكننده صمغ است و ساليانه ارز زيادي صرف واردات صمغ‌هاي مختلفي به كشور مي‌شود كه به عنوان امولسيفاير، پايدار كننده كف و قوام دهنده مورد استفاده قرار مي گيرد. در صورتيكه كه كشور ما خود داراي پتانسيل صمغي چون صمغ دانه شاهي است كه اين صمغ داراي قابليت كاربردي به عنوان امولسيفاير، كف كننده و قوام دهنده مي باشد. مهمترين هدف ما نيز معرفي صمغ گياهي است كه توانايي رقابت با صمغ هاي تجاري را داشته باشد، خصوصيات عملكردي مطلوبي در صنعت غذا ايفا نمايد و قابليت كشت آن در ايران وجود داشته باشد. گياه شاهي به صورت گسترده درايران كشت مي‎‎شود و هنگامي كه دانه‏هاي شاهي خيسانده مي‏شوند به سرعت آب جذب كرده و مايعي چسبناك و بي‏مزه توليد مي‏كنند كه حاوي مقدار بسيار زيادي تركيبات موسيلاژي هستند. اين اختراع مربوط به استخراج گزينه‌اي فراكسيون‌هاي صمغ دانه شاهي به عنوان يك منبع طبيعي از هيدروكلوئيدها است كه داراي قابليت هاي كاربردي متفاوت از نظر مقاومت حرارتي، قوام دهندگي و پايداري امولسيون و كف مي‌باشند. فراكسيون‎هاي صمغ دانه شاهي به كمك استخراج مرحله به مرحله با آب تهيه شدند. با توجه به اين روش، اولين و آخرين فراكسيون به ترتيب حاوي ملكول‎هايي با كمترين و بيشترين وزن ملكولي است كه صمغ هاي حاصل شده كاملاً از نظر عملكردي با يكديگر متفاوت هستند. براي جزء به جزء سازي صمغ دانه شاهي، نسبت آب به دانه و زمان آبگيري مورد استفاده در شرايط استخراج صمغ خام دانه شاهي (نسبت آب به دانه 30 به 1 و زمان آبگيري 15 دقيقه) ، به سه بخش مساوي تقسيم شد. فراكسيون صمغ دانه شاهي با وزن ملكولي بالا (مستخرج از بخش هاي دروني دانه شاهي) با ايجاد ويسكوزيته بالا جهت ايجاد قوام مناسب است و بيشترين مقاومت حرارتي را نشان مي دهد. در حالي كه فراكسيون با وزن ملكولي كمتر (مستخرج از بخش هاي بيروني دانه شاهي) ، ويسكوزيته و قوام كمتري داشته اما ميزان اسيد ارونيك بيشتر اين فراكسيون قابليت بالايي در پايدارسازي امولسيون ايجاد مي نمايد. فراكسيون با وزن ملكولي متوسط (مياني) نيز ظرفيت و پايداري كف بيشتري نشان مي دهد. در نتيجه فراكسيون‌بندي صمغ دانه شاهي اين اجازه را مي‌دهد كه منابع صمغي با مقاومت حرارتي مختلف و پتانسيل هاي كاربردي متفاوت به عنوان جزء قوام دهنده و پايدارسازي سيستم هاي ناپايدار امولسيون و كف داشته باشيم.

دستگاه ماكاروني ساز آزمايشگاهي جهت توليد انواع فرآورده هاي خميري در مقدار كم در آزمايشگاه و با رعايت تمام شرايط توليد واقعي طراحي و ساخته شده است. يكي از مشكلات پژوهشگران صنايع ماكاروني براي بررسي اثر افزودني هاي جديد بر كيفيت اين محصولات، عدم امكان توليد اين فراورده ها در آزمايشگاه و مقدار اندك است. در حال حاضر اين پژوهش ها بر روي خط توليد اصلي و با توليد مقادير زياد انجام مي شود كه بدون شك بخشي از آنها قابل استفاده نخواهد بود و وارد ضايعات مي شود همچنين به روند معمولي توليد هم لطمه وارد مي شود. مهمتر اينكه عوامل موثر بر فرايند اكستروژن شامل دما و سرعت چرخش مارپيچ به راحتي قابل كنترل نيستند. دستگاه ابداعي ما بر مبناي اصول حاكم بر روشهاي توليد صنعتي استوار است. از مزاياي مهم اين دستگاه امكان كنترل دقيق دما، فشار و سرعت چرخش مارپيچ مي باشد. در نتيجه نتايجي با قابليت تكرار پذيري بالا بدست مي آيد. لذا با ابداع اين دستگاه روشي ساده وقابل اطمينان جهت توليد فراورده هاي جديد در مقدار كم و بررسي آنها ارائه شده است. اين دستگاه با توجه به ابعادش علاوه بر كارخانه هاي توليد كننده در مراكز پژوهشي صنايع غذايي نيز قابل استفاده است.

ديگ پخت آزمايشگاهي مخصوص توليد مخلوط هاي غذايي داغ همچون انواع پنير پروسس، پنير پيتزا و پنير خامه اي مي باشد. از اين سيله مي توان براي فرمولاسيون محصولات توليدي در مقياس آزمايشگاهي در كارخانه هاي مواد غذايي استفاده كرد. علاوه بر اين مي توان براي فعاليت هاي تحقيقاتي و مطالعه عوامل تختلف فرمولي و فرآيندي بر خواص محصول استفاده كرد. ديگ پخت آزمايشگاهي از نوع دو جداره بوده و محور همزن افقي مي باشد. كليه قسمت هايي كه در تماس مستقيم با محصول است از جنس استيل ضدزنگ و قابل تفكيك و شستشو مي باشد. ظرفيت ديگ پخت 1/5 كيلوگرم مي با شد. اختلاط مواد اوليه در دامنه دمايي محيط (20 درجه سانتي گراد) تا دامنه جوش آب (100 درجه سانتي گراد) امكان پذير مي باشد. علاوه بر اين با نصب سيستم كنترل دور و پمپ خلاء مي توان به امكانات دستگاه افزود و كاربردهاي آن را متنوع كرد.

صمغ ها در صنايع غذايي، دارويي و بهداشتي به عنوان قوام دهنده، پايداركننده، ژل دهنده كاربرد فراواني دارند. دانه هاي موسيلاژي مانند مرو و ريحان در ايران بسيار زياد يافت مي شوند اما به دليل نبود روش استخراج با صرفه، وارد چرخه صنعت و توليد نمي شوند. به منظور استخراج صمغ دانه هاي موسيلاژي روش هايي مانند: استخراج با حلال (آب، اسيد، قليا) و روش هاي مبتني بر امواج و حلال استفاده مي شود كه هزينه و زمان زيادي نياز دارند. دستگاه ساخته شده هيچگونه آلودگي (نظير ورود حلال هاي آلي) براي محيط زيست ندارد. مكانسيم دستگاه بر مبناي اصطكاك و سايش (روش فيزيكي) مي باشد، سطح دانه مرو (لايه موسيلاژي) پس از ورود به داخل محفظه دستگاه مورد سايش قرار مي گيرد، سپس دانه و مواد موسيلاژي (پوسته ساييده شده) به كمك جريان باد كمپرسور از آن خارج مي شود كه به راحتي با الك از يكديگر جدا مي شوند. در اين دستگاه علاوه بر حذف سه مرحله از مراحل لازم در روش هاي ديگر (خيساندن، استخراج مرطوب و خشك كردن) مكانيسم مرحله ي استخراج موسيلاژ نيز نياز به حلال ندارد و زمان اين مرحله نيز بسيار كاسته شده است.