聚丙烯酸钠增稠特性的影响因素研究

聚丙烯酸钠增稠特性的影响因素研究

食品粘合剂的研究和开发一直是食品加工行业的一个活跃领域。相当数量和种类的加工食品若要进一步提高其感官品质和质量,都离不开食品胶体在其中的有效应用。聚丙烯酸钠是一类聚阴离子的高分子的电解质,是近代发展起来的一类用途非常广泛的重要化工产品。在环保、食品、医药、纺织、水处理、石油化学、冶金等部门有着广泛的应用,包括水溶胀性和水溶性两大类,水溶胀性的聚丙烯酸钠属高吸水性树脂的范畴;另一类水溶性的聚丙烯酸钠则由于其不同的分子量而具有各种不同的功能被广泛应用于食品等行业,食用聚丙烯酸钠则属于这一类别。食用聚丙烯酸钠是具有亲水基团的高分子化合物,缓慢溶于水形成极粘稠的透明溶液,其粘性不像CMC和海藻酸钠那样吸水膨胀,而是由于分子内许多阴离子基的离子现象使分子链增长,表观黏度增大而形成高粘性溶液。黏度约为羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠的15~20倍,耐碱性好,久存黏度变化小,不易腐败。由于聚丙烯酸钠本身的特性使它具有多种用途,其增稠特性作为食品胶的应用就是其中之一。国外从上世纪六十年代就开始将聚丙烯酸钠用于多种食品的增稠、增筋和保鲜等,是美国FDA、日本厚生省等批准使用的食品添加剂,2000年中国卫生部也正式批准为食品级增稠剂(种类代码20.0)。作为近几年才在我国推广应用的新型食品胶,本文对聚丙烯酸钠的增稠特性及作为食品胶的应用性能进行了研究和讨论。1物理特征、反应原理、制造工艺1.1物理特性化学名:聚丙烯酸钠(英文简写:PAAS)英文名:Sodiumpolyacrylate分子结构:—[CH2CHCOONa]—1.1.1高分子化合物类白色粉末,无臭无味,吸湿性极强,是一种同时具有亲水和疏水基团的高分子化合物。不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。强热至300℃不分解。久存黏度变化极小,不易腐败。遇二价以上金属离子(如:铝、铁、铅、钙、镁、锌)形成其不溶性盐,引起分子交联而凝胶化沉淀。1.1.2使用限制按日本规定的最大用量为:0.2%(1993)。1.1.3中毒数据半致死量(LD50)>10g/kg(小鼠,经口)。亚急性试验:大鼠0.5g/kg/日以下,6个月无异常。1.1.4本产品一级聚氟酸钠的质量标准质量标准如下:1.2中和后聚合聚丙烯酸钠大多以丙烯酸为原料经氢氧化钠中和后再经聚合而得到。还可用其它单体与丙烯酸钠进行共聚,对聚丙烯酸钠的性能进行改性,合成具有特殊性能的聚丙烯酸钠共聚物。1.3聚丙烯酸钠的生产在1000L反应釜中加入丙烯酸,滴加氢氧化钠水溶液中和至pH=7~8,中和液经活性炭吸附和阳离子交换树脂处理后,加入引发剂等助剂,反复抽真空充氮气三次,于45~50℃聚合得到凝胶状产品,经造粒、干燥、粉碎、包装得聚丙烯酸钠产品。2影响食品碳酸钠浓度的因素取不同批次的产品样品对水质、分子量、酸碱度等因素对其黏度的影响进行了测定。2.1不同水质对粘度的影响从表1看出,不同水质(软水、硬水)的水溶解同一规格的增稠剂时,黏度相差很大,因此使用聚丙烯酸钠增稠剂时,应选用软水溶解为宜。2.2snb-1黏度计算本实验取分子量从1500~5000万范围的四个产品样品,各称取0.75g溶解于500mL软水中,用SNB-1黏度计进行测定(如图1)。图1表明聚丙烯酸钠食品胶的分子量越大,相同质量浓度的体系黏度就越大。2.3hcl调整体系的酸性质每次取产品样品0.75g溶解于500mL水中,用NaOH和HCl调整体系的酸碱度,pH从3~10不等,用SNB-1黏度计进行测定,如图2。从图2看出:聚丙烯酸钠在pH8~10之间黏度变化不大,耐碱性好,在碱性溶液体系中黏度下降很少。4溶解使用温度聚丙烯酸钠是高分子化合物,由于分子量会随温度的升高、加热时间过长而降解,其溶液黏度也会随之降低,而温度太低其在水中的溶解性又变差,因此,聚丙烯酸钠食品胶的溶解使用温度在45~50℃为最佳。3苯乙烯钠的主要应用和用途3.1海藻酸钠+c聚丙烯酸钠具有增稠、乳化、赋形、膨化、稳定等多种功能其黏度约为CMC、海藻酸钠的15~20倍,可代替CMC、明胶、琼脂、海藻酸钠的作用,它可以降低生产成本,提高食品等级,改善口感,延长保质期。本品作为增稠剂,可用于多种食品,建议添加量0.1%~0.2%主要用途举例如下。3.1.1提高面包的延展性方便面、面条类、各类专用面粉、烘焙食品等面粉制品中,具有增强原料面粉中的蛋白质粘结力,防止可溶性淀粉和营养成分渗出,提高面团的延展性,改善口感和风味,抑制面包等食品因自然干燥引起的老化现象;在方便面等油炸食品加工中,使原料中的油脂充分稳定地分散至面团中,降低吸油率,节约用油,用量约0.05%~0.12%。3.1.2饮料行业作为复配乳化稳定剂配料组分,可代替部分瓜尔豆胶、CMC、黄原胶、明胶等,起到增强乳化效果、降低物料成本的作用。3.1.3生食品行业用于制造人造成肉,提高蛋白质纤维的粘弹性和伸长度,增加肉感。3.1.4制品的节能技术红薯、玉米、燕麦、马铃薯等粉丝、粉条、粉皮制品,提高产品的筋力,增加耐煮性;果酱、番茄少司、果冻、布丁、冰淇淋、调味酱及酱油的增稠和稳定;冷冻食品、水产加工品保鲜“冰衣”。3.2制品厂聚丙烯酸钠在化妆品中起增稠、分散、悬浮、稳定等作用。它有利于化妆品的增稠、发泡、稳定、乳化、分散、粘合、成膜和保水等性能的发挥。3.3牙膏制造商牙膏中添加聚丙烯酸钠能起到较明显的粘合、赋形功能,因聚丙烯酸钠的取代均匀性较好,具有保湿、固香、耐洗及耐高温等功效。3.4卷烟制造商聚丙烯酸钠能起到制作烟草薄片的粘结作用,对降低烟草成本有一定效果。另外,还可以用作卷烟纸的粘结剂。3.5制药制造业聚丙烯酸钠在医药行业中可作为药浆增稠剂、稳定剂、和水剂及软膏类药物的基剂,添加用量:0.1%~0.2%3.6饲料对鳗鱼、对虾、甲鱼、鱼类、鸡、猪及各种饲料,可增加粘结度,在水中不糊化,对