• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    熔融擠出條件對(duì)可食性羥丙基交聯(lián)淀粉-普魯蘭多糖復(fù)合膜性能的影響

    2011-01-12 09:14:36郭培董海洲侯漢學(xué)閆倩倩
    食品與發(fā)酵工業(yè) 2011年12期
    關(guān)鍵詞:丙基復(fù)合膜熔融

    郭培,董海洲,侯漢學(xué),閆倩倩

    (山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東泰安,271018)

    為解決塑料包裝帶來(lái)的白色污染以及能源短缺等問(wèn)題,開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型包裝材料已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。淀粉作為一種天然多糖,因其具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、功能多樣、易于降解和可食用等優(yōu)點(diǎn)[1],成為可食性包裝材料的主要組成基質(zhì)。近幾年來(lái),采用擠壓工藝技術(shù)制備淀粉膜的研究屢見(jiàn)不鮮,但是能夠連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)并且成功制備符合商業(yè)化要求的不多,主要是因?yàn)闄C(jī)筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、水分含量以及喂料速度等因素都會(huì)對(duì)淀粉膜加工過(guò)程產(chǎn)生顯著影響[2]。另外,以淀粉為基質(zhì)的材料在擠壓過(guò)程中發(fā)生的變化比傳統(tǒng)的聚合物更為復(fù)雜,如凝膠化作用、熔融變化、分解以及再結(jié)晶等[3]。因此,研究熔融擠出條件對(duì)可食性膜性能的影響具有重要意義。

    羥丙基交聯(lián)淀粉具有良好的熱抵抗能力[4],可抵抗強(qiáng)烈的加工過(guò)程(如高溫、長(zhǎng)時(shí)間加熱、強(qiáng)酸及強(qiáng)剪切力等),形成透明薄膜。普魯蘭多糖形成的膜具有良好的水溶性、色澤、口感、氣味、透明度和柔軟度[5]。因此,本文以羥丙基交聯(lián)淀粉為主要成膜基質(zhì),添加普魯蘭多糖、甘油和水等輔助劑,研究熔融擠出條件擠壓溫度、螺桿轉(zhuǎn)速以及水分含量對(duì)淀粉復(fù)合膜性能的影響。

    1 材料與方法

    1.1 主要材料

    羥丙基交聯(lián)淀粉(改性馬鈴薯淀粉),杭州普羅星淀粉有限公司;普魯蘭多糖,山東三清生物制品有限公司;甘油(食用級(jí)),天津市凱通化學(xué)試劑有限公司;硝酸鎂(分析純),北京亞太龍興化工有限公司。

    1.2 主要儀器與設(shè)備

    高速攪拌機(jī),張家港市宏基機(jī)械有限公司;雙螺桿造粒機(jī),萊蕪市精瑞塑料機(jī)械有限公司;TAXT2i物性測(cè)試儀,英國(guó)Stable Micro System公司;101A-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱,黃驊市卸甲綜合電器廠;PERMETMW3/030水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀,濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司;HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋,江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司;99-IA型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器,江蘇金壇幣榮華儀器制造有限公司);UV-2100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;真空泵,沈陽(yáng)微電機(jī)廠;螺旋測(cè)微器,上海量具刃具廠;AY220電子分析天平,日本島津公司。

    1.3 膜制備

    稱取一定量的淀粉和普魯蘭多糖(100∶12,質(zhì)量比),加入到高速攪拌機(jī)中攪拌,同時(shí)緩慢加入30 g/100 g(淀粉)的甘油和水,形成均勻粉料,粉料經(jīng)雙螺桿擠出后得到條狀熱塑性淀粉(TPS)。將TPS粉碎后,稱取一定量的粉料溶于100 mL蒸餾水中,于恒溫水浴鍋并在磁力攪拌器(240 r/min)下不斷攪拌40 min,使其形成均勻成膜液[6],然后將成膜溶液于0.09 MPa真空度下脫氣20 min以驅(qū)除攪拌過(guò)程成膜液中形成的氣泡,防止所成的膜有孔隙[7-8]。稱取一定量的膜液傾倒于玻璃平板上,置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中,50℃下烘3h,取出后揭膜,樣品保存于25℃的干燥器(50%RH)中備用。

    1.4 膜厚度測(cè)定

    在被測(cè)膜上隨機(jī)取6個(gè)點(diǎn),用螺旋測(cè)微器測(cè)量,取其平均值。

    1.5 膜力學(xué)性質(zhì)測(cè)定

    抗拉強(qiáng)度TS(MPa)和斷裂伸長(zhǎng)率E(%)是判斷膜力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)。力學(xué)性質(zhì)測(cè)試按照ASTM D882-02方法[9],并根據(jù)膜條件進(jìn)行一些改動(dòng)。將膜裁剪成80 mm×15 mm長(zhǎng)條,并放置在相對(duì)濕度為53%環(huán)境中放置48 h待測(cè)。本實(shí)驗(yàn)中設(shè)置TA-XT2i物性儀初始夾距設(shè)為50mm,探頭的移動(dòng)速度設(shè)為1 mm/s。TS和E計(jì)算公式如下:

    式中:TS,抗拉強(qiáng)度(MPa);F,膜斷裂時(shí)承受的最大張力(N);S,膜的有效面積(m2)。

    式中:E,膜的斷裂伸長(zhǎng)率(%);L1,膜斷裂時(shí)的長(zhǎng)度(m),L0,膜的原有效長(zhǎng)度(m)。

    1.6 水蒸氣透過(guò)系數(shù)(WVP)

    水蒸氣透過(guò)系數(shù)由PERMETMW3/030水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀測(cè)定。采用取樣器將膜裁剪成直徑為80 mm的圓形,測(cè)試試樣應(yīng)該沒(méi)有皺折、褶痕、針孔和污漬,厚度應(yīng)均勻,并且試樣在試驗(yàn)前應(yīng)按照GB298或ISO291中的規(guī)定,在溫度(23±2)℃、相對(duì)濕度(50±5)%RH的環(huán)境條件下至少放置12h。設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)為預(yù)熱時(shí)間4h、試驗(yàn)判斷比例10%、溫度38.0℃、濕度90.0%、稱重間隔120 min。

    1.7 膜的DSC分析[10]

    膜熱穩(wěn)定性采用差示掃描量熱法(DSC)進(jìn)行分析。樣品測(cè)試之前在濕度53%的環(huán)境中存放48 h,取5~10 mg樣品于鋁盒中壓片,以空鋁盒作為對(duì)照,N2流速為20 mL/min,升溫速率為10℃/min,掃描的起始溫度為 -50℃,升溫至260℃,得到DSC曲線。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 擠壓溫度對(duì)復(fù)合膜性能的影響

    擠壓溫度在淀粉擠出過(guò)程中起著十分重要的作用,只有在足夠高的溫度下才能保證淀粉的完全糊化,降低擠出物的黏度。在水分含量15%(基于淀粉干基)、螺桿轉(zhuǎn)速20 r/min的條件下,研究擠壓溫度變化對(duì)復(fù)合膜性能的影響,結(jié)果如圖1、圖2和表1所示。

    圖1 擠壓溫度對(duì)復(fù)合膜機(jī)械性能的影響

    圖2 擠壓溫度對(duì)復(fù)合膜水蒸氣透過(guò)率的影響

    表1 不同擠壓溫度處理的復(fù)合膜的熱性能的影響

    由圖1可知,隨著溫度的升高,TS和E均呈現(xiàn)先升高后減小的趨勢(shì),且均在機(jī)筒溫度140℃時(shí)達(dá)到最大值。這是因?yàn)闇囟鹊纳叽龠M(jìn)了淀粉的凝膠化作用,增強(qiáng)了淀粉分子間的作用力,同時(shí)增加了淀粉分子鏈的流動(dòng)性,但是隨著溫度的進(jìn)一步升高,淀粉受熱發(fā)生剪切稀釋和熱分解,乃至焦化[11],分子間作用力減弱,導(dǎo)致膜強(qiáng)度和延伸率降低。隨著機(jī)筒溫度的升高,WVP先減小后升高,在140℃時(shí)取得最小值,這是因?yàn)榇藴囟认碌矸勰z化程度最高,分子間作用力高,導(dǎo)致膜致密性高,通透性降低。

    差示掃描量熱法是在程序控制溫度下,測(cè)量輸入到樣品和參比樣的熱流差隨溫度(時(shí)間)變化的一種技術(shù)。由表1可以看出,不同擠壓溫度處理的復(fù)合膜的Tg都在-10~0℃內(nèi),這說(shuō)明增塑劑起到的塑化作用效果相差不大。聚合物的許多重要物理性能(力學(xué)性能、光學(xué)性能、耐溶劑性等)是與其結(jié)晶度密切相關(guān)的,所以百分結(jié)晶度成為聚合物的特征參數(shù)之一,由于結(jié)晶度與熔融熱焓成正比,因此可利用DSC測(cè)定聚合物的百分結(jié)晶度[12]。由表1可知,140℃處理的復(fù)合膜的熔融熱焓最低,結(jié)晶度最小,這是因?yàn)闇囟壬邥r(shí),分子的熱運(yùn)動(dòng)能增大,導(dǎo)致結(jié)晶破壞。擠壓溫度140℃時(shí),復(fù)合膜Tm達(dá)到最高值169.0℃,說(shuō)明經(jīng)該擠壓溫度下處理的復(fù)合膜熱穩(wěn)定最高。

    綜合考慮,擠壓溫度140℃可以作為熔融擠出的合適溫度。

    2.2 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)復(fù)合膜性能的影響

    螺桿轉(zhuǎn)速是擠壓工藝中的一個(gè)重要參數(shù),適當(dāng)?shù)穆輻U轉(zhuǎn)速可以增大剪切力,較好破壞物料的顆粒結(jié)構(gòu),使材料混合均勻,但是過(guò)高的螺桿轉(zhuǎn)速會(huì)降低物料在擠出機(jī)中的停留時(shí)間,導(dǎo)致物料加工不充分[2]。在水分含量15%,機(jī)筒溫度140℃不變的條件下,研究不同螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)復(fù)合膜性能的影響,結(jié)果如圖3、圖4和表2所示。

    圖3 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)復(fù)合膜機(jī)械性能的影響

    圖4 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)復(fù)合膜水蒸氣透過(guò)率的影響

    表2 不同螺桿轉(zhuǎn)速處理的復(fù)合膜的熱性能的影響

    由圖3可知,不同螺桿轉(zhuǎn)速條件下,復(fù)合膜TS和E均在30 r/min時(shí)取得最大值,這是因?yàn)槁輻U轉(zhuǎn)速的增加提高了淀粉所受的剪切作用力,可以更好的破壞淀粉顆粒結(jié)構(gòu),有助于淀粉內(nèi)部氫鍵斷裂并與甘油羥基形成新的氫鍵[13],使分子間作用力增強(qiáng)。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速高于30 r/min時(shí),淀粉分子降解[14],淀粉分子鏈發(fā)生斷裂,分子間作用力開(kāi)始下降。螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)復(fù)合膜的WVP影響作用不大,當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速大于35 r/min時(shí),基本不變。

    從表2可以看出,螺桿轉(zhuǎn)速低于35 r/min時(shí),復(fù)合膜的Tg相差不大,而轉(zhuǎn)速高于35 r/min時(shí),Tg大幅度增大,說(shuō)明轉(zhuǎn)速過(guò)大導(dǎo)致淀粉塑化程度大大降低。復(fù)合膜的△Hm在30 r/min時(shí)得到最大值,表明此時(shí)膜材料的結(jié)晶度最高。隨著螺桿轉(zhuǎn)速的升高,復(fù)合膜的Tm先減小后增大,當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速高于30 r/min時(shí)變化幅度不大。

    因此實(shí)際操作中可以選取30 r/min作為擠壓的適宜轉(zhuǎn)速。

    2.3 水分含量對(duì)復(fù)合膜性能的影響

    水分含量也是擠壓過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù),它可以顯著影響特殊機(jī)械能(SEM)的輸入和擠出物的性能[15]。固定機(jī)筒溫度140℃、螺桿轉(zhuǎn)速30 r/min等條件不變,研究水分含量對(duì)復(fù)合膜性能的影響,結(jié)果如圖5、圖6和表3所示。

    圖5 水分含量對(duì)復(fù)合膜機(jī)械性能的影響

    圖6 水分含量對(duì)復(fù)合膜水蒸氣透過(guò)率的影響

    表3 不同水分含量處理的復(fù)合膜的熱性能的影響

    由圖5可知,隨著水分含量的增加,復(fù)合膜的TS呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì),而斷裂伸長(zhǎng)率變化趨勢(shì)則相反。這是因?yàn)樗彩且环N常用的增塑劑,它可以削弱淀粉分子間的作用力,破壞淀粉的剛性結(jié)構(gòu),使膜變得柔軟。當(dāng)水分含量在25%時(shí),復(fù)合膜的WVP最小,這是因?yàn)榇藭r(shí)淀粉糊化程度最高,分子之間緊密結(jié)合的程度最高。

    表3顯示,不同水分含量處理的復(fù)合膜的Tg都在-10~0℃內(nèi),這說(shuō)明淀粉的塑化程度相差不大。復(fù)合膜的△Hm呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì),當(dāng)水分含量高于25%時(shí),保持平穩(wěn)。Tm在水分含量20%時(shí)達(dá)到最大值175℃,當(dāng)水分含量高于25%時(shí),變化不顯著。

    綜合考慮膜的各種性能,可以選擇水分含量25%作為熔融擠出的最優(yōu)值。

    2.4 經(jīng)擠壓處理后的復(fù)合膜與其他材料淀粉膜的性能對(duì)比

    經(jīng)熔融擠出加工過(guò)程后流延制備的羥丙基交聯(lián)淀粉復(fù)合膜與其他材料淀粉膜性能的對(duì)比見(jiàn)表4。

    表4 經(jīng)擠壓處理后的復(fù)合膜與其他材料淀粉膜的性能對(duì)比

    從表4可以看出,本實(shí)驗(yàn)中羥丙基交聯(lián)淀粉復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度低于其他材料的膜,但其延伸性能和阻水性遠(yuǎn)優(yōu)于由馬鈴薯淀粉、玉米原淀粉以及甘薯淀粉制備的膜材料,具備很好的柔韌性和阻水性。

    3 結(jié)論

    由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,在擠壓溫度140℃、螺桿轉(zhuǎn)速30 r/min、水分含量25%的條件下,可食性羥丙基交聯(lián)淀粉-普魯蘭多糖復(fù)合膜的斷裂伸長(zhǎng)率和水蒸氣透過(guò)系數(shù)分別是95.31%和1.37×10-12g/cm·s·Pa,優(yōu)于馬鈴薯淀粉膜、玉米原淀粉膜以及甘薯淀粉膜。此外該膜還可以耐受160℃以上的高溫。因此,本實(shí)驗(yàn)制備的淀粉膜能彌補(bǔ)普通淀粉膜柔韌性差、易吸濕和不耐高溫的缺陷。

    [1] Galdeano M C,Mali S,Grossmann M V E,et al.Effects of plasticizers on the properties of oat starch films[J].Materials Science and Engineering,2009,29(2):532-538.

    [2] Ming Li,Peng Liu,Wei Zou,et al.Extrusion processing and characterization of edible starch films with different amylose contents[J].Journal of Food Engineering,2011,106(1):95-101.

    [3] Dean K,Yu L,Wu D Y.Preparation and characterization of melt-extruded thermoplastic starch/clay nanocomposites[J].Composites Science and Technology,2007,67(3-4):413-421.

    [4] Tharanathan R N.Starch - value addition by modification[D].Crit Rev Food Sci Nutr,2005,45:371 -384.

    [5] Qunyi Tong,Qian Xiao,Loong - Tak Lim.Preparation and properties of pullulan–alginate–carboxymethylcellulose blend films[J].Food Rerearch International,2008,41(10):1 007-1 014.

    [6] Babak Ghanbarzadeh,Hadi Almasia,Ali A.Entezami.Physical properties of edible modified starch/carboxymethyl cellulose films[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2010,11:697-702.

    [7] Loredana Mariniello,Prospero Di Pierro,Carla Esposito,et al.Preparation and mechanical properties of edible pectin-soy flour films obtained in the absence or presence of transglutaminase[J].Journal of Biotechnology,2003,102:191-198.

    [8] 王曉玲,董海洲,劉傳富,等.木薯淀粉對(duì)改善可食性羧甲基纖維素膜性能的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2010,36(2):63-70.

    [9] 王曉玲,董海州,劉傳富,等.木薯淀粉對(duì)改善可食性羚甲荃纖維素膜性能的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2010,36(2):63-65.

    [10] 柳仕剛,陳培榮,朱蘇文.高溫處理對(duì)玉米淀粉/聚乙烯醇復(fù)合膜成膜性能的影響[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2010,25(2):57 -61.

    [11] 魏巍,張波,魏益民.處理工藝對(duì)熱塑性淀粉粘度特性的影響[J].糧食加工,2007,32(3):63-65.

    [12] 梅特勒-托利多.熱分析應(yīng)用手冊(cè)——聚合物的熱分析 (DSC、TGA、TMA)[M].上海:梅特勒 -托利多儀器有限公司.

    [13] 魏巍,魏益民,張波.螺桿擠出熱塑性淀粉黏度特性研究[J].糧油加工,2007,9:111-114.

    [14] 丁霄霖,湯堅(jiān).玉米淀粉的擠出研究(Ⅰ)-淀粉聚合物的降解及其表征[J].無(wú)錫輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1990,9(3):1-11.

    [15] Ilo S,Tomschik U,Berghofer E,et al.The effect of extrusion operating conditions on the apparent viscosity and properties of extrudates in twin-screw extrusion cooking of maize grits[J].Lebensm Wiss,Technol,1996,29(7):593-598.

    [16] 呂春林,海棠,仁慶考日樂(lè).馬鈴薯原淀粉與交聯(lián)淀粉可食膜的制備及其性能的比較[J].中國(guó)食品添加劑,2010(3):215-217.

    [17] Heartwin A.Pushpadass,Pratik Bhandari,Milford A.Hanna.Effects of LDPE and glycerol contents and compounding on the microstructure and properties of starch composite films[J].Carbohydrate Polymers,2010,82:1 082-1 089.

    [18] 吳佳敏,諶小立,趙國(guó)華.食品膠對(duì)甘薯淀粉膜機(jī)械及滲透性能的影響[J].食品科學(xué),2009,30(23):161-165.

    猜你喜歡
    丙基復(fù)合膜熔融
    石榴鞣花酸-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的制備
    中成藥(2018年6期)2018-07-11 03:01:28
    N-丁氧基丙基-S-[2-(肟基)丙基]二硫代氨基甲酸酯浮選孔雀石的疏水機(jī)理
    魚(yú)腥草揮發(fā)油羥丙基-β環(huán)糊精包合物的制備
    中成藥(2017年5期)2017-06-13 13:01:12
    復(fù)合膜修復(fù)兔顱頂骨骨缺損的X射線評(píng)估
    PVA/CuSO4·5H2O復(fù)合膜的制備及其結(jié)構(gòu)與性能研究
    3-疊氮基丙基-β-D-吡喃半乳糖苷的合成工藝改進(jìn)
    聚乙烯醇/淀粉納米晶復(fù)合膜的制備及表征
    sPS/PBA-aPS共混物的結(jié)晶與熔融行為
    FINEX熔融還原煉鐵技術(shù)簡(jiǎn)介
    新疆鋼鐵(2015年3期)2015-02-20 14:13:56
    生物降解復(fù)合膜的制備及其性能研究
    寿宁县| 吴桥县| 汶川县| 洞头县| 吴桥县| 井冈山市| 乌审旗| 青神县| 伊金霍洛旗| 乐东| 旬阳县| 垦利县| 彭阳县| 若尔盖县| 大石桥市| 辽中县| 吴桥县| 甘肃省| 迁安市| 太原市| 右玉县| 保德县| 彭水| 新建县| 新沂市| 偏关县| 澄迈县| 襄城县| 樟树市| 闵行区| 同心县| 湖口县| 盐山县| 衡阳市| 抚松县| 尉犁县| 铜鼓县| 防城港市| 东台市| 贵德县| 沈丘县|