膨化玉米淀粉粘合剂的研究.doc

P441Study on Expanded Corn Starch AdhesiveZhai Guangyu Guo Dazhong Chert Qin(Department of Chemistry，Nursing College，Henan Medical University)Xne HuazhenKou Xiall(Department of Organic Chemistry，Henan Medical University,Zhenzhou 450052)AbstractAfter scalled，crushed and squeezed，the corn was treated in borax and white alnm aqueous solution，and then expanded at 225，075MPa，grinding sieving to yield 200 mesh corn starchPreparing of expanded corn starch adhesive was introduced here，and he influences of temperaturepressure and water content on expanding rate was discussedThus the best experiment conditions were obtainedKey wards：expanded C01TI starch adhesive膨化玉米淀粉粘合剂的研究+ 翟r。玉郭大众陈勤 (河南医科大学护理学院化学教研室)薛华珍 寇娴(河南医科大学有机化学教研室郑州市450052)摘要 玉米经脱皮、破渣、提脐，用明矾、硼砂水溶液处理后，在膨化机中加热到225。C，加压到075MPa的条件下膨化。膨化后的玉米经粉碎、过筛，即得膨化玉米淀粉。本文介绍 了膨化玉米淀粉的制备方法，讨论了温度、压力、含水率等对膨化率的影响，找出了最佳 实验条件。关键词膨化玉米淀粉粘合剂1前言 膨化食品是60年代末迅速发展起来的一类新型食品。它组织结构多孔膨松，形状各异，色鲜味美，易于消化吸收；它自动化程度高，加工方便，综合成本低；它质量稳定，储存 时间长，在现代生活中越来越受人们的青睐。利用膨化的原理，制得的膨化玉米淀粉粘合 剂，呈粉末状固体，储存期长，好运输，易溶于水，初粘性能好，粘接强度大，克服了玉 米淀粉粘合剂储存期短，不好运输的缺点。膨化玉米淀粉粘合剂可广泛应用于瓦楞纸箱的 制造、粘贴壁纸、纺织品上浆、油田助剂，经应用取得了比较满意的效果。膨化玉米淀粉 粘合剂在专利和文献中均未见报导。“。我们已申请了专利。+河南省1999年科技攻关资助项目217644 翟广玉，男，1954年出生。副教授，主要从事有机化学教学和粘合剂、涂料的科研工作。有六项省科委鉴定 成果，六项发明专利，发表论文二十多篇，著作3本。地址：郑州市建设路东段3号 河南医科大学护理学院 化学教研室。电话：03716961670，6954210如_P4422原理玉米淀粉中有27的直链淀粉，73的支链淀粉。直链淀粉并不是伸展状态的直链，而 是由于分子内氢键的作用卷曲成螺旋状。直链淀粉的这种紧密堆积的线圈式结构，有利于 形成分子间氢键，不利于与水分子形成氢键，所以直链淀粉不易溶于冷水。支链淀粉有一 个高度分支化的结构，由许多条短链组成，由于支链淀粉高度分支的结构，容易与水分子 形成氢键，所以支链淀粉易溶于冷水，但是粘授眭能较差。即无论直链淀粉还是支链淀粉， 在冷水中都没有溶胀、膨润、无粘性，本身的粘接作用都不好，都不能直接作为粘合剂使用。根据膨化的原理，把粉碎的玉米碎粒装入膨化机中，进行加热加压和机械作用，使玉 米处于高温高压状态。在该状态下，所有玉米组织都积蓄了大量的能量，变得柔软，水份 呈过热状态。此时，迅速将膨化机的密封盖打开，在此瞬间，由于玉米被突然降至常温常 压状态，巨大的能量释放出来，呈过热状态的水汽化蒸发，其体积可膨胀两千倍左右，从 而产生了膨胀压力。巨大的膨胀压力使玉米组织遭到强大的爆破伸张作用，把玉米造成无 数细微的海绵状结构，即玉米膨化了。玉米经过膨化后，在宏观上表现在玉米的体积增大几倍至十几倍，多孔、海绵状、质 地疏松。在微观上表现在玉米淀粉内部结构及化学成分的分子结构发生了变化，淀粉链间 的氢键断裂，链发生移动。淀粉粒解体，降解，a一化。在膨化过程中，随着淀粉的降解， 支链淀粉的一部分侧链被切割下来，即发生了a-t，6苷键断裂，傻较短的直链淀粉的比例 增加。膨化不仅导致了支链淀粉的降解，而且还能引起直链淀粉中o14苷键断裂，产生 小分子物质，即发生淀粉的糊精化作用。这些都使原来在螺旋圈内的羟基裸露在了外面，可与水分子形成氢键，使本来不易溶于水也变得易溶于水了，即膨化后的玉米淀粉结构疏 松，海绵状，易溶于水。1。在水中膨润，粘度增加，初粘力增强，粘接强度明显提高，这就 使得膨化的玉米淀粉可直接作为粘合剂使用。3实验31实验药品和仪器表1 实验药品实验仪器：膨化机32实验方法 取洁净的玉米经剥皮，破渣，提取玉米胚芽，制成玉米碎粒，质量要达到无皮无脐。 将玉米碎粒用明矾和硼砂水溶液处理后放入膨化机内膨化，膨化后随时粉碎，过筛，收集200目细粉，即得到膨化玉米淀粉。33工艺流程：P443K米一一脱皮一一破渣一一提脐一一添加剂水溶液处理一一膨化一一粉碎一一过筛 一质检一一包装4结果与讨论41温度对玉米淀粉膨化质量的影响当把玉米放入膨化机中升高温度，在高能量作用下，玉米淀粉的胶束状颗粒一部分发 生崩溃、解体，一部分发生暂时的缠结，随着分子的运动速度加快，这种缠结会加剧。分 子的热运动又会使缠结的分子切断，断裂的位置往往是发生在分子的分支点上，链的中心 部位，以及链的杂原子处。其结果是。一i6苷键断裂，导致了支链淀粉的降解。a一1 4计键断裂，使直链淀粉链更短了，产生了小分子物质，即发生淀粉的糊精化作用。 在膨化时，温度低了，玉米淀粉不能充分膨化，溶于水后粘度小，粘接强度低：温度高丁，玉米淀粉膨化的太厉害，链断裂的太短，溶于水后粘度太小，粘接强度较差。温度 太高，可引起玉米淀粉炭化，使其失去粘性。我们经过反复实验，认为225在时，膨化的 质量最好，溶f水后，粘度适中，粘接强度最大。42压力对玉米淀粉膨化质量的影响当玉米处于高温高压的密n1环境中，整个分子都处于柔软状态，一些特性粘度较大的 分子可能发生暂时的缠结，且圳彤子链被强大的压力切断，淀粉链变得更短了。压力越 大，膨化机内的分子内能越大，、*打开膨化机的瞬间，所产生的膨化压力越大，玉米淀粉 膨化的越彻底，但是，压力越大，对设备质量要求越高。当压力较小时，玉米淀粉不能充 分膨化，其水溶性较小，粘接强度低。在实际操作中，可根据不同的设备、实验条件、产 品的要求，通过实验找出一个适当的压力。在不同的压力下，测得的膨化率如下：表2 压力对玉米淀粉膨化率的影响膨化后物料的体积 膨化率膨化前物料的体积 由上表可知，当膨化压力达到075MPa时，膨化率较好。膨化率越大，其水溶性越好初粘力越好，粘接强度越大。43水分对玉米淀粉膨化率的影响五米淀粉中的水分含量直接影响着膨化率。含水率低时，膨化时没有足够水蒸气，：氍 米淀粉组织不能充分膨胀，膨化率下降。含水率太低时，由于温度较高可引起玉米淀粉炭 化，使产品失去粘性，无粘接能力。含水率较高时，很难在短时间内将过多的水分蒸发汽 化，使膨化不彻底，也会造成膨化率下降。水分含量和膨化率的关系如下：P444膨98 化80牛6050510 15 2025含水率()图1 玉米淀粉的含水率与膨化率的关系最佳含水率应经过试验，根据原料的种类、细度及产品所要求的温度、压力、 最佳含水率应经过试验，根据原料的种类、细度及产品所要求的温度、压力、膨化机的类 型等进行确定，以得出最佳条件。在我们的实验中，含水率在15时较为理想。44添加剂对膨化玉米淀粉粘合剂质量的影响为了使膨化玉米淀粉粘合剂的粘接强度更大，我们在膨化前分别使用5的，不同的添 加制来处理玉米碎粒，以期能改善其粘接强度。实验结果如下：表3添加剂对膨化玉米淀粉粘合剂粘接强度的影响由：表可知，玉米碎粒用明