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变性淀粉浆料的共性质量指标及其测定方法

来源:印染在线 发布时间:2014年12月27日

 

在经纱上浆所用的浆料中,变性淀粉与PVA、丙烯类浆料相比,占有较大的比例,且随着变性淀粉品种的开发和质量提高,它还将更多的取代不易生物降解的PVA,所占比例还会增加。变性淀粉浆料的质量指标包括共性质量指标和特性质量指标。特性质量指标是与特定的变性淀粉种类联系在一起的,如酯化淀粉的取代度等。共性质量指标是各类变性淀粉都要考核的质量指标,它包括水分、灰分、酸度和pH值、蛋白质含量、粘度和粘度热稳定性、细度、斑点等,这些指标合格与否对变性淀粉浆料的品质及其上浆性能有很大影响,本文将就变性淀粉浆料共性质量指标的涵义及测定方法、对上浆性能的影响作一探讨

1水分

1.1变性淀粉中水分存在的状态

变性淀粉中的水分以两种状态存在,一种是结合水或束缚水,结合水与变性淀粉葡萄糖环上的?OH、环氧基和氧桥形成氢键,呈单分子层与变性淀粉结合,结合牢固而不易自由运动,不太易蒸发,也不易结冰。结合水不能作为溶质的溶媒,也不能为微生物所利用,一般也不能通过爆晒除去。在测定水分时,这部分水在100℃?110℃方能被烘掉。另一种水是自由水或称游离水或吸附水,它存在于变性淀粉颗粒之间或颗粒的表面与孔隙内,主要通过范德华力(偶极力、诱导力和色散力)与变性淀粉大分子结合,也通过氢键吸附到已与变性淀粉中的?OH形成氢键结合的水分子上形成多分子层吸附。自由水与变性淀粉的结合力较弱,水分子离开亲水基?0H的距离越远,与变性淀粉分子的结合力越小,直至水分子完全不受亲水基?0H的影响而成为完全自由水。自由水具有普通水的性质,能以液体状态流动,在0℃时结冰,容易蒸发,具有溶媒的性质等等。当这种水含量多时,会使变性淀粉结团。自由水是一种具有生理活性的水,能被微生物所利用。淀粉干燥的目的主要是排除这部分水。

结合水与自由水在变性淀粉中没有截然分界线,只是水分子与变性淀粉的结合力有强弱之差别,并表现出性质上的差异。在65%相对湿度、20℃的标准条件下淀粉的平衡水分含量在13%~14%左右,这主要是结合水,属于安全水分,因为这部分水不能为微生物所利用,不易发热、霉变,有着较长的保存期,这就是变性淀粉含水量规定为≤14%的依据。

1.2水分的测定

水分测定有直接法和间接法两大类。直接测定法一般采用烘干、化学干燥、蒸馏提取或其他的物理方法去除样品中的水分,再通过称量或其他手段获得分析结果。间接测定法是根据一定条件下样品的某些物理性质与其水分含量存在简单的函数关系来确定水分的含量,如卡尔费休法、气相色谱法、微波法、红外吸收光谱法等。一般说来,直接测定法的准确度高于间接法。变性淀粉一般采用烘箱直接干燥法测定其水分。

烘箱直接干燥法的干燥温度一般控制在105℃110℃,对热稳定的变性淀粉可提高到120℃130℃,以缩短干燥时间。干燥时间的确定有两种方法,一种是干燥到恒重,另一种是规定一定的干燥时间。相比较而言,前者虽费时长,但准确度高,故为标准方法,而后者准确度不高,是一种近似方法。

1.3水分测定的意义

水分的高低将影响变性淀粉的计重和核算成本,调浆时变性淀粉投料的准确性,进而影响到浆液浓度和上浆率。水分含量过高易使微生物繁殖,保质期也将缩短。

2灰分

2.1灰分的组成和来源

变性淀粉除淀粉等有机物外,还含有一定量的无机成分。这些组分在高温灼烧时将发生一系列物理化学变化,有机成分挥发逸散,而无机成分(主要是无机盐和氧化物)残留下来,这些残留物就是灰分。变性淀粉的灰分与变性淀粉中原来存在的无机成分在数量和组成上并不完全相同,因为变性淀粉在灰化时,一些易挥发元素如Cl等会挥发散失,PS等也会以含氧酸的形式挥发散失,使无机成分减少,而一些金属氧化物会吸收有机物分解产生的C0形成碳酸盐,使无机成分增多。因此,灰分并不能准确地表示变性淀粉中原来的无机成分总量,变性淀粉经高温灼烧后的残留物应该是粗灰分。

变性淀粉中的灰分主要来源于原淀粉。原淀粉中的灰分主要是P O,、K OMgO,其中以P最多,K次之。P主要以磷酸存在(马铃薯淀粉中的磷酸以结合状态存在)K主要以离子状态存在。此外,还有微量的Na OCaOSiOS0Cl等。变性淀粉中的灰分还来源于加工过程,如酸解淀粉酸解后用烧碱中和产生的盐,氧化淀粉生产中加入的氧化剂、还原剂和中和剂,磷酸酯淀粉生产中加入的磷酸盐等都会产生灰分。灰分还可能来源于变性淀粉在原料、成品的加工、运输过程中污染的泥沙、灰尘等杂质。

2.2灰分的测定

灰分目前都是使样品碳化后在高温炉内灼烧至恒重来测定。灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。由于各种变性淀粉中无机成分的组成、性质及含量各不相同,灰化温度应有所不同,灰化温度过高,会导致KNaCl等元素的挥发损失,而且磷酸盐、硅酸盐等会熔融,将碳粒包藏起来,使碳粒无法氧化;灰化温度过低,则灰化速度慢,时间长,也不易充分灰化。另外加热速度也不宜过快,以免灼烧物局部产生大量气体爆燃或产生大量泡沫溢出坩埚而影响测定结果。

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