膨化玉米淀粉粘合劑的制備及應(yīng)用

　　我們利用膨化食品的原理,成功地制得了膨化玉米淀粉為主要原料的各種膠粘劑,經(jīng)應(yīng)用取得了比較滿意的效果。

　　1 原理

　　玉米淀粉中有27%的直鏈淀粉,73%的支鏈淀粉。直鏈淀粉并不是伸展狀態(tài)的直鏈,而是由于分子內(nèi)氫鍵的作用卷曲成螺旋狀。直鏈淀粉的這種緊密堆積的線圈式結(jié)構(gòu),有利于形成分子間氫鍵,不利于與水分子形成氫鍵,所以直鏈淀粉不易溶于冷水。支鏈淀粉有一個高度分支化的結(jié)構(gòu),由許多條短鏈組成,由于支鏈淀粉高度分支的結(jié)構(gòu),容易與水分子形成氫鍵,所以支鏈淀粉易溶于冷水,但是粘接性能較差。即無論直鏈淀粉還是支鏈淀粉,本身的粘接作用都不好,都不能直接作為膠粘劑使用,必須經(jīng)過氧化或糊化后才能使用。糊化淀粉初粘力好,粘接強度大,可直接作為膠粘劑使用。

　　目前淀粉的糊化主要是加熱糊化和堿糊化,我們選擇的是另一種糊化方法:膨化糊化,經(jīng)試用效果良好。根據(jù)膨化的原理,把粉碎的玉米碎粒裝入膨化機中,進行加熱加壓和機械作用,使玉米處于高溫高壓狀態(tài)。此時,迅速將膨化機的密封蓋打開,在此瞬間,由于玉米被突然降至常溫常壓狀態(tài),巨大的能量釋放出來,呈過熱狀態(tài)的水汽化蒸發(fā),其體積可膨脹兩千倍左右,從而產(chǎn)生了膨脹壓力。巨大的膨脹壓力使玉米組織遭到強大的爆破伸張作用,把玉米造成無數(shù)細微的海綿狀結(jié)構(gòu),即玉米膨化了。

　　玉米經(jīng)過膨化后,在宏觀上表現(xiàn)在玉米的體積增大幾倍至十幾倍,多孔,海綿狀,質(zhì)地疏松;在微觀上表現(xiàn)在玉米淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)及化學成分的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,淀粉鏈間的氫鍵斷裂,鏈發(fā)生移動,淀粉粒解體,降解,α-化。在膨化過程中,隨著淀粉的降解,支鏈淀粉的一部分側(cè)鏈被切割下來,即發(fā)生了α-1,6苷鍵斷裂,使較短的直鏈淀粉的比例增加。膨化不僅導(dǎo)致了支鏈淀粉的降解,而且還能引起直鏈淀粉中α-1,4苷鍵斷裂,產(chǎn)生小分子物質(zhì),即發(fā)生淀粉的糊精化作用。這些都使原來在螺旋圈內(nèi)的羥基裸露在了外面,可與水分了α-1,6苷鍵斷裂,使較短的直鏈淀粉的比例增加。膨化不僅導(dǎo)致了支鍵淀粉的降解,而且還能引起直鏈淀粉中α-1,4苷鍵斷裂,產(chǎn)生小分子物質(zhì),即發(fā)生淀粉的糊精化作用。這些都使原來的螺旋圈內(nèi)的羥基裸露在外面,可與水分子形成氫鍵,使本來不易溶于水的也變得易溶于水了。即膨化后的玉米淀粉結(jié)構(gòu)疏松,海綿狀,易溶于水。在水中浸潤、膨脹,粘度增加,初粘力增強,粘接強度明顯提高,這就使得膨化的玉米淀粉可直接作為膠粘劑使用。

　　2 實驗

　　2.1 實驗藥品和儀器

　　玉米,硼砂,膨化機。實驗過程取100ｋｇ潔凈的玉米,經(jīng)脫皮,破渣,提臍,硼砂水溶液處理后,在膨化機中加熱,加壓,攪拌膨化,粉碎,過篩,包裝備用。

　　2.2 工藝流程

　　玉米→脫皮→破渣→提臍→硼砂水溶液處理→膨化→粉碎→過篩→質(zhì)檢→包裝

　　2.3 操作要點

　　取潔凈的玉米經(jīng)脫皮、破渣、提取玉米胚芽,制成玉米碎粒,質(zhì)量要達到無皮無臍。將玉米碎粒直接放入膨化機內(nèi)膨化,膨化后隨時用粉碎機粉碎,過篩,收集200目細粉,即可得膨化玉米淀粉。每100ｋｇ玉米可制得70ｋｇ膨化玉米淀粉。

　　3 應(yīng)用

　　3.1 壁紙膠粉

　　壁紙膠粘劑以前多用白乳膠,由于它的耐凍性差,冬天使用受到一定的限制?，F(xiàn)在有各種各樣的壁紙膠粘劑,它們的粘接效果較好,但是成本較高。如果使用膨化玉米淀粉來配制壁紙膠粘劑,它粘接效果好,成本低,使用方便。

　　配方(質(zhì)量分數(shù)):

　　膨化玉米淀粉,0 96;水楊酸,0 02;五氯酚鈉,0 01;雙乙酸鈉,0 01。

　　混合均勻后過篩,包裝即得成品。

　　使用方法:

　　取壁紙膠粉1ｋｇ,加入1ｋｇ冷水,攪拌均勻即得糊狀壁紙膠。隨用隨調(diào),使用非常方便。產(chǎn)品可以長期儲存。它粘接的壁紙平整,初粘性好,不翹邊,壁紙不變色,且不會被蟲蛀。

　　3.2 瓦楞紙箱膠粘劑粉

　　瓦楞紙箱的粘合以前都是用泡花堿,因為它易返潮、有毒,現(xiàn)在許多地方已被玉米淀粉膠粘劑所代替。玉米淀粉膠粘劑質(zhì)量輕,粘接強度大,無毒,但是它的自然干燥速度太慢,使它的普遍應(yīng)用受到一定的限制。而膨化玉米淀粉膠粘劑的初粘性能好,粘接強度大,干燥速度快,使用方便。配方(質(zhì)量分數(shù)):膨化玉米淀粉,0 83;高錳酸鉀,0 02;六偏磷酸鈉,0 02;苯甲酸鈉,0 03;鈉基膨潤土,0 10?；旌暇鶆蚝筮^篩,包裝即得成品。使用方法:取瓦楞紙箱膠粘劑粉1ｋｇ加入5ｋｇ冷水,攪拌均勻后即可使用,用法與泡化堿相同。該粘合劑使用時流速好,不甩膠,不跑邊,無腐蝕,無毒。6個小時可進行下道工序,不毛邊,不塌楞,硬度大,質(zhì)量輕,粘接強度大。

　　3.3 油田助劑

　　在油田上使用的水溶性聚合物主要有羧甲基纖維素、羧甲基淀粉、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸等。它們對油田中水垢的抑制、油田堵水、提高石油開采量等起著重要作用。由于膨化玉米淀粉易溶解、粘性大、耐高溫、成本低,所以是上述產(chǎn)品的理想替代物。

　　配方(質(zhì)量分數(shù)):

　　膨化玉米淀粉,0 75;六偏磷酸鈉,0 05;聚丙烯酰胺,0 07;苯甲酸鈉,0 03;鈣基膨潤土,0 10。

　　混合均勻后過篩,包裝即得成品。

　　使用方法:

　　取油田助劑粉1ｋｇ,加入4ｋｇ冷水,攪拌均勻后用泵注入井下。該助劑比使用羧甲基纖維素價格可以降低許多,由于它粘性大,吸附泥漿能力強,可使原油產(chǎn)量顯著提高

　　3.4 紡織漿料粉

　　紡織品上漿以前多用淀粉溶液,通過直接加熱來使用。它費工費時,消耗大量的能量?，F(xiàn)在多使用淀粉和聚乙烯醇的混合物,由于是加熱使用,給應(yīng)用帶來一定的不方便。使用膨化玉米淀粉加入冷水就可溶解,省工省時,節(jié)省能源,使用非常方便。

　　配方(質(zhì)量分數(shù)):

　　膨化玉米淀粉,0 85;三聚磷酸鈉,0 05;氧化聚乙烯蠟,0 08;苯甲酸鈉,0 02。

　　混合均勻后篩,包裝即得成品。