在經紗上漿所用的漿料中,變性淀粉與PVA、丙烯類漿料相比,占有較大的比例,且隨著變性淀粉品種的開發和質量提高,它還將更多的取代不易生物降解的PVA,所占比例還會增加。變性淀粉漿料的質量指標包括共性質量指標和特性質量指標。特性質量指標是與特定的變性淀粉種類聯系在一起的,如酯化淀粉的取代度等。共性質量指標是各類變性淀粉都要考核的質量指標,它包括水分、灰分、酸度和pH值、蛋白質含量、粘度和粘度熱穩定性、細度、斑點等,這些指標合格與否對變性淀粉漿料的品質及其上漿性能有很大影響,本文將就變性淀粉漿料共性質量指標的涵義及測定方法、對上漿性能的影響作一探討。
1水分
1.1變性淀粉中水分存在的狀態
變性淀粉中的水分以兩種狀態存在,一種是結合水或束縛水,結合水與變性淀粉葡萄糖環上的?OH、環氧基和氧橋形成氫鍵,呈單分子層與變性淀粉結合,結合牢固而不易自由運動,不太易蒸發,也不易結冰。結合水不能作為溶質的溶媒,也不能為微生物所利用,一般也不能通過爆曬除去。在測定水分時,這部分水在100℃?110℃方能被烘掉。另一種水是自由水或稱游離水或吸附水,它存在于變性淀粉顆粒之間或顆粒的表面與孔隙內,主要通過范德華力(偶極力、誘導力和色散力)與變性淀粉大分子結合,也通過氫鍵吸附到已與變性淀粉中的?OH形成氫鍵結合的水分子上形成多分子層吸附。自由水與變性淀粉的結合力較弱,水分子離開親水基?0H的距離越遠,與變性淀粉分子的結合力越小,直至水分子完全不受親水基?0H的影響而成為完全自由水。自由水具有普通水的性質,能以液體狀態流動,在0℃時結冰,容易蒸發,具有溶媒的性質等等。當這種水含量多時,會使變性淀粉結團。自由水是一種具有生理活性的水,能被微生物所利用。淀粉干燥的目的主要是排除這部分水。
結合水與自由水在變性淀粉中沒有截然分界線,只是水分子與變性淀粉的結合力有強弱之差別,并表現出性質上的差異。在65%相對濕度、20℃的標準條件下淀粉的平衡水分含量在13%~14%左右,這主要是結合水,屬于安全水分,因為這部分水不能為微生物所利用,不易發熱、霉變,有著較長的保存期,這就是變性淀粉含水量規定為≤14%的依據。
1.2水分的測定
水分測定有直接法和間接法兩大類。直接測定法一般采用烘干、化學干燥、蒸餾提取或其他的物理方法去除樣品中的水分,再通過稱量或其他手段獲得分析結果。間接測定法是根據一定條件下樣品的某些物理性質與其水分含量存在簡單的函數關系來確定水分的含量,如卡爾費休法、氣相色譜法、微波法、紅外吸收光譜法等。一般說來,直接測定法的準確度高于間接法。變性淀粉一般采用烘箱直接干燥法測定其水分。
烘箱直接干燥法的干燥溫度一般控制在105℃~110℃,對熱穩定的變性淀粉可提高到120℃~130℃,以縮短干燥時間。干燥時間的確定有兩種方法,一種是干燥到恒重,另一種是規定一定的干燥時間。相比較而言,前者雖費時長,但準確度高,故為標準方法,而后者準確度不高,是一種近似方法。
1.3水分測定的意義
水分的高低將影響變性淀粉的計重和核算成本,調漿時變性淀粉投料的準確性,進而影響到漿液濃度和上漿率。水分含量過高易使微生物繁殖,保質期也將縮短。
2灰分
2.1灰分的組成和來源
變性淀粉除淀粉等有機物外,還含有一定量的無機成分。這些組分在高溫灼燒時將發生一系列物理化學變化,有機成分揮發逸散,而無機成分(主要是無機鹽和氧化物)殘留下來,這些殘留物就是灰分。變性淀粉的灰分與變性淀粉中原來存在的無機成分在數量和組成上并不完全相同,因為變性淀粉在灰化時,一些易揮發元素如Cl等會揮發散失,P、S等也會以含氧酸的形式揮發散失,使無機成分減少,而一些金屬氧化物會吸收有機物分解產生的C0形成碳酸鹽,使無機成分增多。因此,灰分并不能準確地表示變性淀粉中原來的無機成分總量,變性淀粉經高溫灼燒后的殘留物應該是粗灰分。
變性淀粉中的灰分主要來源于原淀粉。原淀粉中的灰分主要是P O,、K O、MgO,其中以P最多,K次之。P主要以磷酸存在(馬鈴薯淀粉中的磷酸以結合狀態存在)。K主要以離子狀態存在。此外,還有微量的Na O、CaO、SiO、S0、Cl等。變性淀粉中的灰分還來源于加工過程,如酸解淀粉酸解后用燒堿中和產生的鹽,氧化淀粉生產中加入的氧化劑、還原劑和中和劑,磷酸酯淀粉生產中加入的磷酸鹽等都會產生灰分?;曳诌€可能來源于變性淀粉在原料、成品的加工、運輸過程中污染的泥沙、灰塵等雜質。
2.2灰分的測定
灰分目前都是使樣品碳化后在高溫爐內灼燒至恒重來測定?;一瘻囟鹊母叩蛯曳譁y定結果影響很大。由于各種變性淀粉中無機成分的組成、性質及含量各不相同,灰化溫度應有所不同,灰化溫度過高,會導致K、Na、Cl等元素的揮發損失,而且磷酸鹽、硅酸鹽等會熔融,將碳粒包藏起來,使碳粒無法氧化;灰化溫度過低,則灰化速度慢,時間長,也不易充分灰化。另外加熱速度也不宜過快,以免灼燒物局部產生大量氣體爆燃或產生大量泡沫溢出坩堝而影響測定結果。
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