淀粉
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淀粉的测定方法(1)测定食物中淀粉的方法有酶水解法、酸水解法、可消化淀粉和抗性淀粉的测定方法(酶-直接法)一、酶水解法1.原理样品经除去脂肪及可溶性糖类后,其中淀粉用淀粉酶水解成双糖,再用盐酸将双糖水解成单糖,最后按还原糖测定,并折算成淀粉。
2.适用范围GB5009.9-85,适用于所有含淀粉的食物。
3.仪器(1)回流冷凝器(2)水浴锅4.试剂除特殊说明外,实验用水为蒸馏水,试剂为分析纯。
(1)乙醚(2)0.5 % 淀粉酶溶液:称取淀粉酶(Sigma公司,E.C3.2.1.1)0.5 g,加100 ml水溶解,加入数滴甲苯或三氯甲烷,防止长霉,贮于冰箱中。
(注:配成溶液的淀粉酶破坏很快,最好邻用现配。
)(3)碘溶液:称取3.6 g碘化钾溶于20 ml水中,加入1.3 g碘,溶解后加水稀释至100 ml。
(4)85 %乙醇。
(5)其余试剂同《蔗糖测定方法》5.操作方法5.1 样品处理称取2~5 g样品,置于放有折叠滤纸的漏斗内,先用50 ml乙醚分5次洗除脂肪(注:如果脂肪含量少,此步骤可免),再用约100 ml 85 %乙醇洗去可溶性糖类(注:此步骤目的是去除可溶性糖),将残留物移入250 ml烧杯内,并用50 ml水洗滤纸及漏斗,洗液并入烧杯内,将烧杯置沸水浴上加热15 min,使淀粉糊化,放冷至60 ℃以下,加20 ml淀粉酶溶液,再55~60 ℃保温1 h,并时时搅拌(注:温度过高,淀粉酶的活性破坏)。
然后取1滴此液加1滴碘溶液,应不现兰色,若显兰色,再加热糊化并加20 ml淀粉酶溶液,继续保温,直至加碘不显兰色为止。
加热至沸,冷后移入250 ml容量瓶中,并加水至刻度,混匀,过滤。
(注:此时淀粉已水解成双糖,过滤可去除残渣和纤维素)弃去初滤液,取50 ml滤液,置于250 ml锥形瓶中,加5 ml 6 mol/L盐酸,装上回流冷凝器,在沸水浴中回流1 h,冷后加2滴甲基红指示剂,用5mol/L氢氧化钠溶液中和至中性,溶液转入100 ml容量瓶中,洗涤锥形瓶,洗液并入100 ml容量瓶中,加水至刻度,混匀备用。
淀粉知识点:从头到尾的思考过程淀粉是一种常见的碳水化合物,广泛存在于我们日常饮食中的很多食物中,如米饭、面条、面包等。
淀粉在我们的身体中发挥着重要的能量供应和储存的作用。
在这篇文章中,我们将逐步探索淀粉的相关知识点,从头到尾地了解它的形成、结构、功能和消化过程。
第一步:淀粉的形成淀粉是植物通过光合作用合成的产物。
当光合作用进行时,植物会将二氧化碳和水转化为葡萄糖,并以淀粉的形式储存起来。
这个过程发生在植物的叶子和绿色部位,其中叶绿体是光合作用的关键组织。
第二步:淀粉的结构淀粉在结构上可以分为两种形式:直链淀粉和支链淀粉。
直链淀粉由大量葡萄糖分子直接连接而成,而支链淀粉则具有分支结构,其中的葡萄糖分子通过α-1,6-糖苷键连接在一起。
这种分支结构使得支链淀粉更容易消化和吸收。
第三步:淀粉的功能淀粉在植物中主要起到能量储存的作用。
当植物需要能量时,它会将淀粉分解为葡萄糖,并通过呼吸作用释放出能量。
此外,淀粉还可以在植物的生长过程中提供所需的碳源。
第四步:淀粉的消化当我们摄入含有淀粉的食物时,淀粉需要经过消化过程才能被我们的身体吸收利用。
消化过程主要发生在口腔和小肠中。
在口腔中,淀粉被唾液中的淀粉酶开始分解成较小的碳水化合物单元。
随后,进入小肠后,胰腺分泌的胰蛋白酶会将淀粉分解为葡萄糖,然后通过肠道壁被吸收进入血液中。
第五步:淀粉的代谢一旦葡萄糖进入血液,它可以被身体的细胞利用,提供能量。
身体的细胞会将葡萄糖通过细胞呼吸的过程转化为三磷酸腺苷(ATP),并用于维持生命活动和各种生物化学过程。
多余的葡萄糖可以被肝脏和肌肉细胞储存为糖原,以备不时之需。
结论淀粉在我们的日常饮食和身体健康中扮演着重要的角色。
通过了解淀粉的形成、结构、功能和消化过程,我们可以更好地认识到淀粉对我们的身体所起到的作用。
同时,我们也应该注意合理摄入淀粉,以维持身体的能量供应和健康。
市面上各种淀粉的用途
淀粉是一种重要的碳水化合物,在生活中有着广泛的应用。
以下将介绍市面上各种淀粉的用途。
1.玉米淀粉
玉米淀粉是玉米经过加工后获得的淀粉,是市场上用途最广泛的淀粉之一。
它的应用范围非常广泛,可以用于制作食品、医药、纸张等领域。
在食品制造中,玉米淀粉通常用于制作糕点、面条、饼干和豆腐等。
2.马铃薯淀粉
马铃薯淀粉是从马铃薯中提取出来的淀粉,具有良好的流动性、黏性和弹性。
它常用于改善食品质地和口感,如火腿肠、肉类制品和肉丸等。
此外,马铃薯淀粉还可以用于制作糖果、果冻和布丁等。
3.木薯淀粉
木薯淀粉是从木薯中提取出来的淀粉,它具有粘稠度高、透明度好等特点,常用于替代玉米淀粉和马铃薯淀粉。
木薯淀粉在食品制造中的应用较为广泛,包括制作面条、油炸食品、方便面和豆腐等。
4.荸荠淀粉
荸荠淀粉是从荸荠中提取出来的淀粉,它的颜色偏黄,呈珠状或粉末状。
荸荠淀粉的优点是在加热过程中不易变性,因此在烘焙和加工中使用广泛。
此外,荸荠淀粉还常用于制作鲍鱼干、兔肉干和燕窝等高档美食。
5.红薯淀粉
红薯淀粉是从红薯中提取出来的淀粉,具有良好的结冰性能。
在食品加工中,红薯淀粉有助于保持食品的口感和质地不变,常用于制作糖果、冰淇淋和方便面等。
总结:淀粉在生活中有着广泛的应用,不同种类的淀粉具有不同的特性和用途。
随着科技的发展,未来淀粉将有更广泛的应用空间。
淀粉检测方法淀粉是一种常见的碳水化合物,广泛存在于植物中,包括谷类、豆类、薯类等。
检测淀粉的方法有很多种,其中常见的有碘液法、酶法和红色亚甲基蓝法等。
下面将分别介绍这几种方法的原理和操作步骤。
碘液法是一种常用的淀粉检测方法。
其原理是淀粉与碘溶液反应生成蓝色复合物。
操作步骤如下:首先取少量待测样品,加入适量的水悬浮均匀;然后加入几滴碘液,观察颜色变化。
如果出现蓝色,即表示样品中含有淀粉。
酶法是利用淀粉酶水解淀粉生成葡萄糖,然后通过葡萄糖检测方法来间接检测淀粉的含量。
操作步骤如下:首先取少量待测样品,加入适量的酶溶液,放置一段时间使样品充分水解;然后加入酶抑制剂停止反应;最后使用葡萄糖检测方法来测定样品中的葡萄糖含量,从而间接得到淀粉的含量。
红色亚甲基蓝法是一种定量检测淀粉的方法。
其原理是淀粉与红色亚甲基蓝在酸性条件下反应生成蓝色复合物,根据复合物的颜色深浅来定量测定淀粉的含量。
操作步骤如下:首先取少量待测样品,加入酸溶液使其酸化;然后加入红色亚甲基蓝溶液,混合均匀;最后使用分光光度计测定样品溶液的吸光度,并根据标准曲线来计算淀粉的含量。
除了以上介绍的几种方法,还有一些其他的淀粉检测方法。
比如用硝酸和亚硝酸盐的混合液进行检测,淀粉会被氧化成胆固醇,然后再用三氟化硼浓溶液滴定,根据滴定的消耗量来确定淀粉的含量。
还有利用红外光谱仪等仪器设备进行淀粉定性定量分析的方法。
总结起来,淀粉的检测方法有碘液法、酶法、红色亚甲基蓝法等,每种方法都有其适用的场合和特点。
在实际应用中,根据需要选择合适的方法来进行淀粉的检测,可以有效地掌握样品中淀粉的含量,为相关研究和应用提供可靠的数据支持。
淀粉在烹饪中的运用
淀粉是一种常见的烹饪原料,它在烹饪中扮演着重要的角色。
以下是淀粉在烹饪中的一些运用:
- 勾芡:在烹饪过程中,淀粉可以用来勾芡,使汤汁变浓稠。
勾芡可以增加菜肴的口感和外观,使其更加美味。
- 上浆:在上浆的过程中,淀粉可以包裹在肉类或鱼类表面,使其更加嫩滑。
上浆可以防止肉类或鱼类在烹饪过程中失水,保持其鲜嫩的口感。
- 挂糊:在挂糊的过程中,淀粉可以包裹在食材表面,使其更加酥脆。
挂糊可以防止食材在炸制过程中失水,保持其酥脆的口感。
- 腌制:在腌制过程中,淀粉可以用来腌制肉类或鱼类,使其更加入味。
淀粉可以吸收肉类或鱼类中的水分,使其更加嫩滑。
- 制作甜点:淀粉可以用来制作各种甜点,如蛋糕、饼干、果冻等。
淀粉可以增加甜点的口感和稠度,使其更加美味。
不同类型的淀粉在烹饪中具有不同的用途和效果。
在使用淀粉时,应该根据烹饪需要选择合适的淀粉类型和用量,以确保菜肴的口感和外观。
淀粉生产工艺流程
《淀粉生产工艺流程》
淀粉是一种重要的食品添加剂,同时也是工业生产中的一种重要原料。
淀粉的生产工艺流程通常包括原料准备、破碎、提取、浆糊处理、脱水、干燥和精制等环节。
首先是原料准备。
淀粉的原料可以是玉米、马铃薯、小麦等,这些原料需要先经过清洗、去皮、切割等工序,将其处理成适合淀粉提取的状态。
接下来是破碎。
原料经过破碎工序,将其变成合适大小的粒子,便于后续的提取工序。
然后是提取。
通过加水、加热、加酶等方法,将原料中的淀粉分离出来,得到淀粉的混合物。
浆糊处理是接下来的工序。
将混合物经过过滤、沉淀、洗涤等工序,去除掉其中的杂质,得到纯净的淀粉浆糊。
脱水是为了减少淀粉浆糊中的水分含量,通常会采用离心、过滤、压榨等方法进行脱水处理。
接着是干燥。
将脱水后的淀粉浆糊进行烘干处理,将其中的水分蒸发掉,得到干燥的淀粉产品。
最后是精制。
将干燥的淀粉产品进行筛分、去杂、包装等工序,
得到最终的成品淀粉。
通过以上工艺流程,原料中的淀粉得以充分提取,并且经过了一系列的处理,最终得到了可以直接应用于各种食品和工业制品中的淀粉产品。
食用淀粉,药用淀粉和其它用途一样吗
医用淀粉和食用淀粉存在以下区别:
1. 用途:医用淀粉主要用于制作药物,如片剂、冲剂或胶囊制剂,而食用淀粉则用于烹饪和食品制作。
2. 纯净度:医用淀粉的纯净度较高,而食用淀粉可能含有更多的杂质。
3. 质量和颜色:医用淀粉的质量和颜色通常更纯,表现为更白或淡黄色。
相比之下,食用淀粉可能会更混浊,颜色更深。
4. 味道:医用淀粉一般无味,而食用淀粉可能会有各种不同的味道,如甘薯淀粉、玉米淀粉等。
5. 形状:医用淀粉一般呈粉末状,而食用淀粉可以呈颗粒状或粉状。
6. 安全性:医用淀粉需要符合制药标准,其安全性要求较高;而食用淀粉则需符合食品标准,其安全性相对较低。
总的来说,医用淀粉和食用淀粉在用途、纯净度、质量、颜色、味道、形状和安全性等方面都存在差异。
在使用时需注意区分。
六种淀粉的区别及用途1、土豆淀粉(马铃薯淀粉)马铃薯淀粉是土豆淀粉的别称,一下统称为土豆淀粉。
优点:土豆淀粉透明度和粘性很好,适合勾芡,做出来的食物透明、有光泽,看着就有食欲;土豆淀粉也适合用来腌制各种肉类,它可以锁住肉中的水分,使肉吃起来更加嫩滑。
缺点:土豆淀粉遇热会凝结成透明的糊状,必须先加冷水调匀后再勾芡。
2、玉米淀粉优点:玉米淀粉调成面糊,油炸之后颜色金黄,吃起来也十分酥脆。
玉米淀粉还非常适合做甜品。
1、勾芡:在做一些炒菜、汤羹的时候,常使用玉米淀粉来勾芡,使汤汁更加浓稠,从而提升口感。
2、腌肉:在腌制猪肉、牛肉等生肉的时候,都会加些玉米淀粉,这样炒出来的肉口感更加嫩滑。
市面上卖的嫩肉粉,其主要成分就是玉米淀粉。
3、挂糊:由于其口味吸湿性较强,在食物表面裹一层玉米淀粉,经过油炸后,口感会比较酥脆。
缺点:它的透明度和粘性较差。
3、红薯淀粉有粒状和粉状两种,粉质相对粗糙一些,颜色呈灰白色,光泽度也比较低。
它的吸水力强,加热水糊化后口感爽滑,适合做成红薯粉条、粉皮等。
但红薯淀粉黏性也比较差,加上浓稠度不好控制,通常不会用做勾芡、上浆1、制作酱料:土豆淀粉是一种良好的增稠剂,被广泛用于酱类食物中,其透明度高,著作出来的酱料色泽通透,看上去更有食欲。
2、如果你要做锅包肉,最好选用土豆淀粉,因为其黏性强、胀性大,挂上的糊糊就不太容易掉。
4、小麦淀粉小麦淀粉也叫澄(chéng)粉。
小麦淀粉不适合勾芡、上浆,但它蒸熟后的透明度很高,很适合用来制作点心,像水晶虾饺、冰皮月饼、肠粉等,用澄粉做出的食物看起来晶亮剔透,吃起来也比较爽滑筋道。
5、豌豆淀粉豌豆淀粉属于比较好的淀粉,炸酥肉的时候用豌豆淀粉比较好,一是软硬适中,口感很脆,但也不像玉米淀粉那么脆硬,而且用豌豆淀粉做酥肉汤或烩菜,淀粉表皮不容脱落。
我们在小吃店里吃的凉粉、凉皮,多是用豌豆淀粉做的。
6、木薯淀粉木薯淀粉可能对于很多女性朋友来说更为熟悉一些,它的粉质洁白、黏性很高,经过水煮后透明度很高,吃起来口感Q弹,像奶茶中的珍珠、芋圆,还有麻薯、布丁、西米等甜品小食就是用木薯淀粉做出来的7 “生粉”是个什么粉?生粉其实就是对主要用来勾芡、上浆的淀粉的统称,像玉米淀粉、土豆淀粉这种适合用作勾芡的淀粉都属于生粉的范畴内。
各种淀粉的区别及用途什么淀粉炸后酥脆淀粉的种类有很多,如玉米淀粉、土豆淀粉、豌豆淀粉、红薯淀粉等,但各种淀粉的用途各不相同,在家庭烹饪当中,很多人都不知道这些淀粉要如何区分和使用呢,下面就来具体说说各种淀粉的区别及用途,赶紧来看看吧。
一、小麦淀粉特点:细腻洁白、透明度好。
小麦淀粉也叫澄面,是从小麦面粉中去除面筋的部分。
小麦淀粉有增稠作用,成品更加细腻,有光泽,晶莹剔透,爽滑可口,常用于做面皮,水晶饺,凉皮,肠粉,冰皮月饼,及其他糕点。
推荐做法:水晶虾饺1、准备300克鲜虾,把鲜虾剥壳去虾线。
留一半虾仁放少许盐腌制20分钟。
2、剩余的一半虾仁用刀背剁成虾蓉。
将100克肥猪肉切成小丁,再剁烂备用。
准备好葱花。
3、将虾蓉、肥猪肉、葱花放入大碗里,加入少许糖、鸡粉、盐,顺时针的方向搅拌上劲;4、把150克澄粉、50克玉米淀粉、1克盐混合拌匀,冲入130ml 的沸水,一边倒水一边搅拌,直到没有干面为止,然后盖上盖子闷5分钟。
时间到后把面团取出搓匀,再加少许玉米油揉成团备用。
5、取一小块面团搓成长条,然后切成大小相等的小面团,把每个小面团搓圆擀成薄片。
6、放入虾蓉馅料和虾仁,捏成饺子状。
把虾饺放入蒸笼,大火蒸5分钟起锅即可。
二、玉米淀粉特点:吸湿性强,粘性低,透明度低。
玉米淀粉又叫粟粉,是从玉米粒中提炼出来的淀粉,一般用于日常炒菜前腌肉和勾芡,油炸后口感较酥脆,所以油炸的菜肴也会加上玉米淀粉来挂糊,它的吸水性很强,冷却后能凝固保持形状,也适合用于制作烘焙食物或甜点。
玉米淀粉有凝胶作用,成品不易开裂塌陷,所以在制作蛋糕时,按比例与中筋面粉混合,是蛋糕面粉很好的代替品,可以降低面粉筋度,增加蛋糕松软口感。
推荐做法:玛格丽特饼干1、把100克黄油切丁,待黄油软化后加入60克糖粉,用打蛋器打发,直到体积稍微膨大,颜色稍变浅,呈膨松状。
2、将2个熟蛋黄捏碎,过一遍筛,这样蛋黄更细腻,然后把蛋黄碎加入到打发的黄油中,搅拌均匀。
淀粉的加工工艺
淀粉的加工工艺包括以下步骤:
1.破碎:将原始淀粉原料进行破碎,以便提高后续工艺的效率。
2.浸泡和分离:将破碎的淀粉原料浸泡在水中,以使淀粉颗粒与其他杂质分离。
3.研磨和悬浮:将分离出的淀粉颗粒进行研磨,使其继续悬浮在水中。
4.沉淀和分离:使用沉淀剂将淀粉颗粒沉淀下来,并将多余的水分和杂质去除。
5.洗涤和干燥:将沉淀下来的淀粉颗粒进行洗涤,以去除残余的杂质,然后通过干燥的过程将其水分含量降低,使其成为干燥的淀粉粉末。
6.糊化和凝胶化:将干燥的淀粉粉末加热,糊化淀粉颗粒使其膨胀变软,以便后续工艺使用。
7.干燥和粉碎:将糊化的淀粉颗粒进行干燥,去除多余的水分,并进行粉碎,将其成为细粉末状。
8.筛分和包装:对粉碎的淀粉粉末进行筛分,以去除不合格的颗粒,然后将其包装,以便储存和销售。
在实际的淀粉加工过程中,还可能有其他的工艺步骤,如脱水、脱蛋白、脱灰等,具体的工艺流程会根据不同的淀粉类型和用途而有所差异。
淀粉泡沫材料研究进展及其在包装领域的应用 作者:周江 整理:无忧论文网 录入时间:[09-01-23 11:58:23] 浏览点击数:4 [摘 要]:在概述淀粉材料发泡原理的基础上,综述了淀粉泡沫材料研究与开发的最新进展。阐述了材料组成和发泡工艺参数等因素对淀粉泡沫材料的发泡行为和性能的影响,介绍了淀粉泡沫材料在包装领域的应用,并对未来的研发方向做了展望。
泡沫塑料(如聚苯乙烯泡沫)作为缓;中包装材料被大量使用。由于回收利用的可操作性差以及价格等方面的原因,绝大部分使用过的泡沫包装材料被作为废弃物处理掉的。这些泡沫材料质量轻、体积大而且难于腐烂降解,给环境带来了严重的冲击。采用生物降解材料是解决这一问题的有效途径之一。淀粉作为一种天然高分子,既可再生,又能完全降解。其低廉的价格和广泛的来源,使得淀粉成为制备生物降解塑料的主要原料之一[1-2]。以淀粉为原料研制开发的生物降解泡沫材料,在某些领域已经开始取代聚苯乙烯泡沫材料,它既可以抑制废弃的塑料泡沫包装材料造成的环境污染,又能节约有限的石油资源,对于解决目前全球面临的环境危机和资源危机无疑具有重要的意义。本文综述了这方面研究工作的最新进展并对淀粉泡沫材料在包装领域的应用前景进行了介绍。转载于 无忧论文网 http://www.wypaper.com
1 淀粉材料的发泡 淀粉材料的发泡方法可分为2类:1)升温发泡,即在常压下迅速加热材料使得其中的水分汽化蒸发,从而在淀粉材料中形成多孔结构;2)降压发泡,即在一定的压力下加热材料,使得材料中的水成为过热液体,然后快速释放外部压力造成其中过热的水汽化蒸发,从而使淀粉材料发泡。
在淀粉材料的发泡过程中,水的作用是非常特殊和重要的。在发泡前,水是淀粉材料的增塑剂,起着促进淀粉塑化的作用;在发泡过程中它又变成发泡剂,是泡体长大的动力。
淀粉材料的粘弹性是影响泡体长大的主要因素。而淀粉材料的粘弹性不但与温度有关,而且与淀粉的塑化程度及其水含量(或其它增塑剂)有关。为了使淀粉材料发泡,首先必须提供足够的热量,使淀粉材料的温度高于其玻璃化转变温度而处在橡胶态。水的存在将有效地降低淀粉材料的玻璃化转变温度。在发泡过程中,随着水的蒸发消失,材料的玻璃化转变温度不断升高,最终从橡胶态回到玻璃态,从而将体内的孔洞结构保持下来。如果材料的最终状态仍然是橡胶态,则体内的孔洞结构将逐渐塌陷萎缩。
2 淀粉材料发泡工艺 2.1 挤出发泡 挤出发泡技术是利用降压发泡的原理,通过挤出机实现的。淀粉和水以及其它添加剂进入挤出机后,在热和剪切的共同作用下,颗粒淀粉的结晶结构被破坏,并形成淀粉高分子的无序化熔体,即所谓的热塑性淀粉。由于螺杆的挤压和挤出机腔体的限制,加热的淀粉熔体中将建立起很高的压力,使得其中的水成为过热的液体(温度可高达220℃)而不汽化蒸发。当淀粉熔体从挤出机机头挤出后,物料中的压力被释放,过热的水瞬间汽化蒸发,在淀粉熔体中形成多孔结构。同时,物料温度的下降和由于水蒸发造成的材料玻璃化温度的上升,使得热塑性淀粉从高弹态回到玻璃态,从而将其中的多孔结构冻结而形成泡沫材料。用挤出发泡技术制备淀粉泡沫包装材料始于20世纪80年代末期,随后又有多项用挤出发泡技术制备淀粉泡沫材料的专利问世。该方法是目前生产缓冲包装使用的淀粉泡沫松散填充材料(loose fill)的主要方法。
2.2 烘焙发泡 Shogren等人利用食品工业中的烘焙技术,在封闭的模具中加热淀粉糊(温度范围175~235℃)制备出淀粉泡沫材料。与挤出发泡技术相比,用烘焙技术得到的淀粉泡沫材料一般在表明层有较高的密度,而在其内部则有较高的空隙率,泡体结构多为开放式。此外,为了使材料具有较好的填充模具的能力,物料通常具有较高的含水量,因而用烘焙发
泡工艺制备淀粉泡沫时,所需时间(取决于制品的尺寸和厚度)相对较长。Glenn等人用烘焙发泡工艺制备了淀粉泡沫片材和板材,并通过表面覆膜和添加纤维等方法得到淀粉泡沫的复合材料,烘焙发泡所需的时间为3~5min。淀粉/纤维泡沫的性能,如密度、弯曲强度和最大载荷时的弯曲应变等,均在商品化的用聚苯乙烯或覆膜纸板制成的食品容器范围内。
2.3 其它发泡方法 直接采用挤出发泡或烘焙发泡的方法通常只能生产条状或片状的淀粉泡沫材料,很难制备形状复杂的大块淀粉泡沫材料。由于预期板状和块状淀粉泡沫材料可用来替代电器和仪表包装中大量使用的聚苯乙烯泡沫材料,因此,国际上几个主要的淀粉泡沫材料制造商都在致力开发这类淀粉泡沫材料。由于其中蕴藏着巨大的商业利益,研发进展的公开报道极少。
Glenn和Orts采用的加压/突然卸压的模压发泡工艺可用来制备复杂形状的淀粉泡沫材料。该方法用糊化淀粉与原淀粉混合制得的粒料作为原料,并将其含水量控制在一定的范围内(8%~20%)。物料在铝制模具中加热到230℃,并在3.5MPa的压力下保持10s。然后,快速释放压力,导致模具中的气体逸出使淀粉膨胀发泡并填满模具。用这种方法制得的淀粉泡沫材料有与模具相同的形状,而且大多数泡体是直径小于1mm的闭式孔洞。
Lye等人将挤出发泡生产的淀粉泡沫棒条通过粘结的办法制成泡沫板材,然后采用多层粘结的方法得到块状淀粉泡沫材料。通过不同排列方式和不同方向的层叠,可以得到具有良好减震性能的淀粉泡沫块状材料。
Wang等人将挤出发泡和粘结技术结合起来,以小麦粉为原料得到了低密度的块状和板状泡沫材料。当与其它材料组合形成轻质夹心复合板时,其力学性能和抗水性都得到了显著地提高。
3 影响淀粉泡沫性能的因素
3.1 材料组成的影响 通过改变材料的组分来改善泡壁材料的力学性能,进而改善泡沫材料的力学性能,是淀粉泡沫材料研究中的热点。采用的方法主要是在淀粉中加入高分子材料,特别是可降解的高分子材料,用来提高淀粉材料的柔韧性和降低材料对潮湿的敏感性。
Bhatnagar和Hanna在含25%(有质量分数,后同)为直链淀粉的玉米淀粉中,加入聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯,淀粉与塑料的质量比为70∶30。用双螺杆挤出机得到的泡沫材料,其性能优于纯淀粉泡沫材料,而且与商品化的松散填充聚苯乙烯泡沫相当。
Willett和Shogren报导了用各种淀粉(玉米、小麦、70%高直链和土豆淀粉)与几种可生物降解的高分子材料共混制备泡沫材料的工作。他们的工作表明在淀粉中加入聚乳酸(PLA)、聚羟基酯醚(PHEE)或聚羟基丁酸—羟基戊酸(PH—BV)可以显著地提高径向膨胀比并降低泡沫材料的密度。其它高分子材料,如聚乙内酯(PCL)、聚酯酰胺(PEA)和乙酸纤维素也可以降低泡沫材料的密度,但是,效果要差一些。力学性能测试的结果表明,这些泡沫材料的压缩强度主要取决于泡沫的密度,而不是淀粉的品种和添加的高分子材料。
Shogren等人用烘焙方法制备了淀粉/聚乙烯醇泡沫托盘。结果显示,加入10%~30%的聚乙烯醇,可以显著地改善淀粉泡沫材料的强度、柔韧性和抗水性,其力学性能在相当宽的湿度范围内,满足作为保证容器使用的要求。
3.2 工艺参数的影响 根据前述的淀粉材料发泡原理不难看出,在物料成分不变的前提下,影响材料发泡的工艺参数是温度和压力。调节温度和压力就是要将物料的粘弹性控制在某一范围内,以便得到所需的泡体结构,同时使物料中的水蒸气具有足够大的驱动力促使气泡膨胀。尽管有许多学者研究了工艺参数对淀粉材料发泡行为的影响,但工作多数只集中在试验方面上,并没有从理论的高度进行归 纳和总结。由于所用的物料成分、加工设备的工况条件(如挤出机类型和螺杆组合等)都不尽相同,所以结果的可比性不强。一些基础性数据,特别是物料粘弹性方面的数据,仍然显得缺乏。
需要说明的是,在淀粉泡沫的加工过程中,物料的含水量往往作为一个工艺参数来考察,尽管严格说来这属于材料组成的范畴。水含量不但可以改变物料的塑化程度和粘弹性状态,而且可以改变作为发泡剂的蒸汽量。实验发现,只有当小麦、玉米和土豆淀粉在的水含量分别为17%、17%和14%时,由加压/卸压发泡工艺在3.5MPa压力下制备的泡沫材料的某些物理性能和机械性能才与商品化的食品容器相当。
Cha等人用单螺杆挤出机在100r/min的条件下考察了挤出温度(100~160℃)对小麦淀粉和玉米淀粉与合成高分子的共混物发泡行为的影响。结果发现淀粉泡沫的密度随着挤出温度的升高而降低,在140℃时泡沫的膨胀达到最大,这个结果与Chinnaswamy和Hannaz对纯玉米淀粉挤出发泡的结果是一致的。Chinnaswamy和Hannaz认为当挤出温度高于140℃时,淀粉分子链可能发生断裂降解,从而导致热塑性淀粉的熔体弹性强度降低,致使其发泡行为变差。 4 淀粉泡沫材料在包装领域的应用 用淀粉泡沫松散填充材料替代聚苯乙烯的相应产品作为缓冲包装材料,是采用可再生的生物降解材料取代基于石油资源的合成塑料制品最成功的范例之一。目前,国际市场上已经有多种品牌的该类产品出售,在欧洲具有相当高的市场占有率。在化学药品、玻璃器皿以及其它质轻易破损产品的包装中,这种淀粉泡沫填充材料被大量使用,而且上升势头迅猛。预计在未来几年内淀粉泡沫填充材料将彻底取代聚苯乙烯泡沫填充材料。
用烘焙方法生产的淀粉泡沫托盘也已经进入使用阶段。英国最大的食品连锁超市Sainsbury’s采用德国Apack公司生产的这种托盘作为有机蔬菜和水果的包装。这是考虑到选择有机食品的消费者往往非常关心环保问题,采用可降解包装是他们所愿意看到的。为了增加托盘的防潮能力,Apack公司对托盘的上表面做了可降解涂层处理,其成本比市场上普遍采用的纸浆和塑料托盘大约贵了2倍。Sainsbury’s将高出的包装成本附加给了消费者,销售报告显示,消费者并不介意支出这笔包装费用。
随着发泡技术和工艺的不断发展和完善,板块状淀粉泡沫材料的生产将很快商品化并进入市场。这些板块状淀粉泡沫材料,不但可以替代电器和仪表的包装中使用的聚苯乙烯泡沫,而且在板式家具、建筑门窗和室内装饰材料的包装上也大有用武之地。由于淀粉泡沫是非常好的保温材料,用淀粉泡沫板材和纸板制成的夹心复合板具有与聚苯乙烯泡沫相当的保温性能。用这种夹心复合板做成的保温包装盒和包装箱可以在生物试剂和某些化学试剂的邮寄、冷藏食品和新鲜农产品的运输中使用。
5 结 语 可生物降解的淀粉泡沫材料具有广阔的应用前景。淀粉泡沫材料作为缓;中包装材料,在替代聚苯乙烯泡沫材料方面已经取得了相当大的成功。随着加工制造技术和工艺的不断发展和完善,将会有更多的淀粉泡沫材料品种问世,从而进一步扩大其应用范围。
虽然人们已经对通过调节发泡条件和物料组成来控制淀粉材料的发泡行为和泡沫材料的性能进行了大量的研究,但这些工作基本上只局限于试验方面。要加深对淀粉材料发泡行为的理解,还需进一步加强淀粉发泡的基础性研究,特别是对淀粉材料的粘弹性在发泡过程中的变化规律进行研究,并建立相应的理论模型。只有这样才能真正实现对淀粉材料发泡行为和泡沫材料性能的精确调控。同时,研制生产制造淀粉泡沫材料的新方法和新工艺,开发更多的淀粉泡沫材料品种(如板状、块状和网状等),也是这一领域需要解决的问题。