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玉米淀粉活性降解设备分解塑料膜探析

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摘要:文章主要阐述了玉米淀粉活性降解机械化设备以及分解塑料膜的实验过程,探究玉米深加工产业化未来的发展方向。

关键词玉米淀粉;活性降解;机械化设备;分解;塑料膜

我国的淀粉生产以玉米淀粉为主要生产力,玉米淀粉作为玉米深加工行业的基础产业,影响着玉米深加工的发展,玉米加工企业要加大使用机械设备才能提高产品的质量,推广农业机械化成为了提高玉米淀粉生产品质的必然选择,同时也是传统成产企业转向现代生产农业的必然过程。

1玉米淀粉的生产

用0.3%的亚硫酸对玉米进行浸泡,然后通过碾碎、筛选、沉淀等工序将玉米制成淀粉,玉米淀粉中含有少量的蛋白质,吸湿性高达30%以上,由单一的葡萄糖组成的多功能葡萄糖。玉米淀粉的提取最重要的方式就是将玉米的籽成分进行分离,湿膜是最好的分离方法之一,由于籽粒的硬度强,需要先浸泡,然后加入SO2,破坏淀粉表面的蛋白质,通过一些列的加工程序实现不同成分的分离,最后只剩下玉米淀粉。淀粉不容易存储,容易变质,需要利用机械脱水、加热脱水的方式对玉米淀粉进行干燥。其工艺流程为:将浸泡后的玉米分离后,会进入到破碎与胚芽工序。这道工序需要设置两道分离器,每一道分离器胚芽要分成两级。玉米进入第一级后会分离出纯净的胚芽,二级旋液分离器需要对遗漏的胚芽进行回收,通过一道一级分离出的胚芽需要进行脱水;然后将分离出的胚芽进入到精磨与纤维分离工序,通过六道曲筛洗涤槽将纤维洗净,然后回收淀粉,然后洗涤淀粉。淀粉乳经过洗涤后会有很多麸质、淀粉颗粒,中间夹杂了大量的完好的淀粉颗粒,需要通过离心机进行洗涤,然后通过分离系统进行淀粉回收,最后进行干燥提取淀粉。

2玉米淀粉深加工

2.1玉米淀粉糖及衍生物

酸解法是最早出现的工业化淀粉水解方法,以无机酸作为催化剂,在高温加高压的情况下对淀粉进行分解,并将其转化为糖。葡萄糖值表示淀粉的分解效果,通过酸水解产生的副作用较多,会影响葡萄糖的产物,如果葡萄糖的值在90左右,将会出现糖化困难;当葡糖糖的值小于30会出现凝固现象;当葡萄糖的值大于55时,会出现大量的降解产品难以根除;双酶法主要是通过液化酶的方式对淀粉进行液化,使用糖化酶对液化产物进行糖化的生产过程;酸酶法是使用酸水解成低聚糖,然后再使用淀粉酶水解为目标糖的工艺过程。淀粉糖的应用广泛,在制药、食品加工中都有涉及,比如淀粉糖浆、果葡糖浆、麦芽糖等。

2.2淀粉发酵产品

玉米淀粉发酵产品有很多的种类,其中使用最为广泛的有酒精、味精、甘油、维生素C、各种有机酸等,酒精以食用酒精为主,是淀粉发酵的主要产品之一。

2.3玉米变性淀粉

变性淀粉主要是通过物理或者化学的手段改变淀粉的分子结构,从而产生一种新的淀粉衍生物。影响变形淀粉性能的主要原因有原料、水质、分子取代度、工艺温度、PH值等,变形反应后的需要对过滤、包装以及干燥等工序进行控制。玉米变性淀粉的生产方法分为湿性与干性,湿性以淀粉乳为主,将淀粉与水或其他的介质混合形成淀粉乳,并在一定的条件下与化学试剂发生变性反应,从而生成变性淀粉。

3玉米淀粉活性降解机械化设备及其塑料膜分解过程

3.1使用的材料

用玉米淀粉作为测试的原材料,有一个前提,玉米淀粉必须要经过机械活化,活化大约一个小时左右。还需要甲烷磺酸、乙二醛、聚乙烯醇、乙酸酐、冰醋酸、乙醇、氢氧化钾、盐酸、丙三醇等材料。

3.2所需的设备

带有电子分析的天平、带有磁力的电冰箱、能够发热且进行水循环的搅拌器、真空泵、粉碎机、真空干燥箱、振荡器、搅拌器、数码相机等。需要注意的是真空泵需要带有旋片的,干燥箱要有恒温。

3.3测试的方法

3.3.1分解玉米中的醋酸酯

如何分解玉米淀粉中的醋酸酯,需要有具体的方法与步骤。首先在准备的材料中选取11ml的乙酸酐,将乙酸酐放在容纳量为50ml的容器中,将容器密封放在冰箱中。当冰箱的温度降到只有5℃时,取出不含任何水分的玉米淀粉,重量控制在5g左右,将玉米淀粉放在烧瓶中,烧瓶大概有150ml左右,在150ml的烧瓶中倒入8.8ml的冰醋酸,将磁子放入烧瓶中。为了方便提取,在烧瓶中装上分液漏斗,温度要控制在25℃左右的室内温度,然后对烧瓶中的液体进行搅拌,大概持续两分钟左右。然后将放在冰箱中的醋酸酐倒入烧瓶中,要在五分钟之内导入烧瓶中。随后将1ml的冰醋酸搅拌在克重为0.07ml的甲烷磺酸中进行稀释,十分钟之内的时间将搅拌后的甲烷磺酸倒入烧瓶中,将温度计放在烧瓶中。在烧杯中装入蛇形状的冷凝管,将烧瓶放进具有一定温度的搅拌器中,调试好搅拌器的运行速度,随后记录温度与时间。等待这些材料反应结束后,通过搅拌的方式将反应物倒入去离子的水中,去离子水与反应物容量的分别为10和1,然后将沉淀物筛选,使用离子水将残渣过滤掉,然后将筛选出来的反应物放置一段时间。最后将反应物放在干燥箱中,温度为50℃,进行粉碎,然后对反应物进行筛选,装入袋中,放进干燥器中作为后期实验备用。

3.3.2提取玉米淀粉的结构

(1)测试替代度。对玉米淀粉的结构进行提取,通过测试替代度的方式。首先取出1g的玉米淀粉的样品,放在容量为250ml的容器中,然后在容器中倒入50ml的溶液,随后将容器密封,并不断的摇动容器,然后在50℃的温度下对容器进行保温,时间为三十分钟。冷却后的温度要与室内的温度保持一致,然后在容器中放入40ml的氢氧化钾,将容器的瓶口封闭,在室内温度为25℃的条件下放置三天,期间可以偶尔对容器进行放置。

(2)测试红外光与温度。将实验的样品淀粉与不含水的淀粉末进行混合,通过红外线的照射观察它们的混合效果。然后将混合后的物体磨细,搅拌均匀后制成压片,然后使用红外光一起对物体进行测试。测试时注意温度。将样品取出放在4ml的铝制盒子中,以铝制盒子作为参照物,对样品进行升温,从30℃升温到350℃,速度控制在10℃/min。

(3)观察颗粒的外形。使用双面胶将样品固定,然后进行喷金,将显示出来的淀粉特征使用相机进行拍摄,进行保存,便于后期的观察。3.3.3分解塑料膜的设备分解塑料膜的设备如何制造,制作的过程为,取出6ml的淀粉,或者90ml的蒸馏水,或者是醋酸酯,然后将取出的物质放在烧瓶中,在烧瓶中装上搅拌器、温度计、冷凝管,将烧瓶的温度调至90℃,时间为一个小时。一个小时后在烧瓶中放入乙烯醇、甘油、乙二醛,快速进行搅拌,温度调至85℃,时间为半个小时,等到反应物结束后,将反应物倒进模具中,在空气中进行干燥,将凝固后的膜按要求裁剪,并放在贮藏的容器中以备用。

3.3.4测试性能

(1)测定力学与耐水性。按照国家规定的相关测试标准,使用国内生产的电子检测仪进行检测,对塑料膜的横向拉力与纵向拉力进行检测。设置电子检测器的距离,将距离控制在105ml~95ml之间,标准距离设置在50.5ml~49.5ml之间,拉伸的速率设置在50ml/min,所有的测试完成之后将记录最大测定值。将淀粉的塑料膜放在蒸馏水中浸泡24小时,温度是标准的室内温度。膜的水分要擦干,然后对塑料膜的厚度与宽度进行测试,并对测试的数据进行记录,然后与没有浸入蒸馏水的塑料膜进行对比测试,记录数据[8]。在50℃的条件下,对塑料膜进行24小时的干燥操作,然后分辨种类。在室内温度的条件下在塑料膜中倒入蒸馏水,并浸泡24小时,然后再使用滤纸将表面的水分吸干,对塑料膜的重量进行测试,并记录数据。

(2)测试热水性与分解能力。将长20ml、宽25ml的塑料膜放在烧开的水中,浸泡时间为5min,然后将塑料膜取出,观察变形的情况,并对塑料膜的受热性进行对比,然后使用相机进行拍照观察。将塑料膜的水分过滤掉之后进行称重,然后在塑料膜的上下部分垫上尼龙纱,将塑料薄膜埋在20cm左右的土壤下,20天之后将塑料膜取出,将塑料膜洗干净,将水分过滤掉称重,使用显微镜对塑料膜试验前后的样品进行观察,并对塑料膜的分解情况进行对比。

3.4测试结果

对醋酸酯进行红光分解。淀粉进行一小时的活化后,能够有不同类型的醋酸酯图形进行代替,根据时间的逐渐增加,替代度就越强,会出现一个最高峰值,等高峰过后,表示淀粉酯化对于结晶的结构造成了破坏,伴随着替代度的增强破坏也越来越强,然后在2.8的位置上,醋酸酯的峰值就会基本消失。使用一小时活化的玉米淀粉设备替代不同类型的醋酸酯,在测试的过程中,会出现两个不同情况的峰值,第一个峰值大概出现在50℃~180℃的温度之间,第二个峰值会出现在270℃~290℃的温度之间。在升温的过程中淀粉的水分被蒸发才会出现温度在50℃~180℃的高峰值;淀粉分子内部受到了来自高温的破坏会出现270℃~290℃的第二个高峰值。当取代值大于0.5时,如果醋酸酯没有出现非常明显的高峰,说明在这样的环境下醋酸酯与活化的玉米淀粉相比而言性能更加稳定。

此次的试验主要是对玉米淀粉进行测试,测试的目的就是为分解塑料膜的可能性提供了依据。通过红外光仪器、显微镜、热量仪等对醋酸酯的结构进行重构,并对稳定性与外观进行了测试,分析酯化的原理,不仅降低了温度,还提高了醋酸酯的稳定性。

参考文献:

[1]肖兵兵,王猛,张凯,等.活性降解的机械化设备和分解塑料膜的可行性[J].科技展望,2015(12).

[2]刘瑾瑾,陆慧玲.玉米淀粉生物降解塑料薄膜的制备及性能研究[J].轻工科技,2017(6):40-43.

作者:董呈祥 单位:山东寿光巨能金玉米开发有限公司

塑料包装杂志责任编辑:陈老师    阅读:人次
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