聚丙烯酸鈉增稠特性的影響因素研究

聚丙烯酸鈉增稠特性的影響因素研究

食品粘合劑的研究和開(kāi)發(fā)一直是食品加工行業(yè)的一個(gè)活躍領(lǐng)域。相當(dāng)數(shù)量和種類的加工食品若要進(jìn)一步提高其感官品質(zhì)和質(zhì)量,都離不開(kāi)食品膠體在其中的有效應(yīng)用。聚丙烯酸鈉是一類聚陰離子的高分子的電解質(zhì),是近代發(fā)展起來(lái)的一類用途非常廣泛的重要化工產(chǎn)品。在環(huán)保、食品、醫(yī)藥、紡織、水處理、石油化學(xué)、冶金等部門有著廣泛的應(yīng)用,包括水溶脹性和水溶性兩大類,水溶脹性的聚丙烯酸鈉屬高吸水性樹(shù)脂的范疇;另一類水溶性的聚丙烯酸鈉則由于其不同的分子量而具有各種不同的功能被廣泛應(yīng)用于食品等行業(yè),食用聚丙烯酸鈉則屬于這一類別。食用聚丙烯酸鈉是具有親水基團(tuán)的高分子化合物,緩慢溶于水形成極粘稠的透明溶液,其粘性不像CMC和海藻酸鈉那樣吸水膨脹,而是由于分子內(nèi)許多陰離子基的離子現(xiàn)象使分子鏈增長(zhǎng),表觀黏度增大而形成高粘性溶液。黏度約為羧甲基纖維素鈉(CMC)、海藻酸鈉的15~20倍,耐堿性好,久存黏度變化小,不易腐敗。由于聚丙烯酸鈉本身的特性使它具有多種用途,其增稠特性作為食品膠的應(yīng)用就是其中之一。國(guó)外從上世紀(jì)六十年代就開(kāi)始將聚丙烯酸鈉用于多種食品的增稠、增筋和保鮮等,是美國(guó)FDA、日本厚生省等批準(zhǔn)使用的食品添加劑,2000年中國(guó)衛(wèi)生部也正式批準(zhǔn)為食品級(jí)增稠劑(種類代碼20.0)。作為近幾年才在我國(guó)推廣應(yīng)用的新型食品膠,本文對(duì)聚丙烯酸鈉的增稠特性及作為食品膠的應(yīng)用性能進(jìn)行了研究和討論。1物理特征、反應(yīng)原理、制造工藝1.1物理特性化學(xué)名:聚丙烯酸鈉(英文簡(jiǎn)寫(xiě):PAAS)英文名:Sodiumpolyacrylate分子結(jié)構(gòu):—[CH2CHCOONa]—1.1.1高分子化合物類白色粉末,無(wú)臭無(wú)味,吸濕性極強(qiáng),是一種同時(shí)具有親水和疏水基團(tuán)的高分子化合物。不溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑。強(qiáng)熱至300℃不分解。久存黏度變化極小,不易腐敗。遇二價(jià)以上金屬離子(如:鋁、鐵、鉛、鈣、鎂、鋅)形成其不溶性鹽,引起分子交聯(lián)而凝膠化沉淀。1.1.2使用限制按日本規(guī)定的最大用量為:0.2%(1993)。1.1.3中毒數(shù)據(jù)半致死量(LD50)>10g/kg(小鼠,經(jīng)口)。亞急性試驗(yàn):大鼠0.5g/kg/日以下,6個(gè)月無(wú)異常。1.1.4本產(chǎn)品一級(jí)聚氟酸鈉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下:1.2中和后聚合聚丙烯酸鈉大多以丙烯酸為原料經(jīng)氫氧化鈉中和后再經(jīng)聚合而得到。還可用其它單體與丙烯酸鈉進(jìn)行共聚,對(duì)聚丙烯酸鈉的性能進(jìn)行改性,合成具有特殊性能的聚丙烯酸鈉共聚物。1.3聚丙烯酸鈉的生產(chǎn)在1000L反應(yīng)釜中加入丙烯酸,滴加氫氧化鈉水溶液中和至pH=7~8,中和液經(jīng)活性炭吸附和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂處理后,加入引發(fā)劑等助劑,反復(fù)抽真空充氮?dú)馊?于45~50℃聚合得到凝膠狀產(chǎn)品,經(jīng)造粒、干燥、粉碎、包裝得聚丙烯酸鈉產(chǎn)品。2影響食品碳酸鈉濃度的因素取不同批次的產(chǎn)品樣品對(duì)水質(zhì)、分子量、酸堿度等因素對(duì)其黏度的影響進(jìn)行了測(cè)定。2.1不同水質(zhì)對(duì)粘度的影響從表1看出,不同水質(zhì)(軟水、硬水)的水溶解同一規(guī)格的增稠劑時(shí),黏度相差很大,因此使用聚丙烯酸鈉增稠劑時(shí),應(yīng)選用軟水溶解為宜。2.2snb-1黏度計(jì)算本實(shí)驗(yàn)取分子量從1500~5000萬(wàn)范圍的四個(gè)產(chǎn)品樣品,各稱取0.75g溶解于500mL軟水中,用SNB-1黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)定(如圖1)。圖1表明聚丙烯酸鈉食品膠的分子量越大,相同質(zhì)量濃度的體系黏度就越大。2.3hcl調(diào)整體系的酸性質(zhì)每次取產(chǎn)品樣品0.75g溶解于500mL水中,用NaOH和HCl調(diào)整體系的酸堿度,pH從3~10不等,用SNB-1黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)定,如圖2。從圖2看出:聚丙烯酸鈉在pH8~10之間黏度變化不大,耐堿性好,在堿性溶液體系中黏度下降很少。4溶解使用溫度聚丙烯酸鈉是高分子化合物,由于分子量會(huì)隨溫度的升高、加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而降解,其溶液黏度也會(huì)隨之降低,而溫度太低其在水中的溶解性又變差,因此,聚丙烯酸鈉食品膠的溶解使用溫度在45~50℃為最佳。3苯乙烯鈉的主要應(yīng)用和用途3.1海藻酸鈉+c聚丙烯酸鈉具有增稠、乳化、賦形、膨化、穩(wěn)定等多種功能其黏度約為CMC、海藻酸鈉的15~20倍,可代替CMC、明膠、瓊脂、海藻酸鈉的作用,它可以降低生產(chǎn)成本,提高食品等級(jí),改善口感,延長(zhǎng)保質(zhì)期。本品作為增稠劑,可用于多種食品,建議添加量0.1%~0.2%主要用途舉例如下。3.1.1提高面包的延展性方便面、面條類、各類專用面粉、烘焙食品等面粉制品中,具有增強(qiáng)原料面粉中的蛋白質(zhì)粘結(jié)力,防止可溶性淀粉和營(yíng)養(yǎng)成分滲出,提高面團(tuán)的延展性,改善口感和風(fēng)味,抑制面包等食品因自然干燥引起的老化現(xiàn)象;在方便面等油炸食品加工中,使原料中的油脂充分穩(wěn)定地分散至面團(tuán)中,降低吸油率,節(jié)約用油,用量約0.05%~0.12%。3.1.2飲料行業(yè)作為復(fù)配乳化穩(wěn)定劑配料組分,可代替部分瓜爾豆膠、CMC、黃原膠、明膠等,起到增強(qiáng)乳化效果、降低物料成本的作用。3.1.3生食品行業(yè)用于制造人造成肉,提高蛋白質(zhì)纖維的粘彈性和伸長(zhǎng)度,增加肉感。3.1.4制品的節(jié)能技術(shù)紅薯、玉米、燕麥、馬鈴薯等粉絲、粉條、粉皮制品,提高產(chǎn)品的筋力,增加耐煮性;果醬、番茄少司、果凍、布丁、冰淇淋、調(diào)味醬及醬油的增稠和穩(wěn)定;冷凍食品、水產(chǎn)加工品保鮮“冰衣”。3.2制品廠聚丙烯酸鈉在化妝品中起增稠、分散、懸浮、穩(wěn)定等作用。它有利于化妝品的增稠、發(fā)泡、穩(wěn)定、乳化、分散、粘合、成膜和保水等性能的發(fā)揮。3.3牙膏制造商牙膏中添加聚丙烯酸鈉能起到較明顯的粘合、賦形功能,因聚丙烯酸鈉的取代均勻性較好,具有保濕、固香、耐洗及耐高溫等功效。3.4卷煙制造商聚丙烯酸鈉能起到制作煙草薄片的粘結(jié)作用,對(duì)降低煙草成本有一定效果。另外,還可以用作卷煙紙的粘結(jié)劑。3.5制藥制造業(yè)聚丙烯酸鈉在醫(yī)藥行業(yè)中可作為藥漿增稠劑、穩(wěn)定劑、和水劑及軟膏類藥物的基劑,添加用量:0.1%~0.2%3.6飼料對(duì)鰻魚(yú)、對(duì)蝦、甲魚(yú)、魚(yú)類、雞、豬及各種飼料,可增加粘結(jié)度,在水中不糊化,對(duì)