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聚丙烯酸钠 PAAS 简介

水处理剂专业生产商

聚丙烯酸钠增稠剂的特性及用途

食品胶的研究和开发一直以来都是食品配料行业中十分活跃的领域.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,表观粘度增大而形成高粘性溶液.粘度约为羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠的15-20倍,耐碱性好,久存粘度变化小,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)[2].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? 实验部分
1.1? 反应原理

1.2? 工艺流程

1.3? 合成操作
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N2三次,于45-50℃聚合得到凝胶状产品,经造粒、干燥、粉碎、包装得产品.
2? 聚丙烯酸钠增稠剂的功能特性及用途
2.1? 食品级聚丙烯酸钠的质量标准
在我国正式批准聚丙烯酸钠作为食品添加剂使用之前,我国东南沿海的广东、福建、江苏、浙江的一些食品生产企业(主要是外资和合资企业)已经在使用日本进口的添加剂聚丙烯酸钠,目前进入中国市场的主要是日本化药株式会社和日本触媒株式会社的产品.
其质量标准如下[3,4]:
砷(以As2O3计)≤2ppm;重金属≤20 ppm;硫酸盐(以H2SO4计)≤0.48%;透明度:限度内;残留单体≤1%;低聚合物(聚合度1000以下)≤5%;淀粉:限度内;干燥失重(105℃,4h)≤10%;灼烧残渣≤75%
我们参照以上日本食品添加剂标准,采用简便清洁的水溶液聚合工艺,通过对原料的精制和反应条件的优化,合成了食品级一聚丙烯酸钠,中试产品经省卫生防疫站检测达到了日本食品添加剂标准(我们参照“日本厚生省食品、添加物等の规格基准[4],2001年制订了企业标准Q/HKT004-2001),产品经多家用户在面包、方便面、米粉、冰淇淋、肉糜产品、水产保鲜等方面使用,反映良好,完全可以代替进口产品.
2.2? 用途与参考用量
2.2.1? 因其水溶液具有良好的拉丝效果,常应用于冷食品芯料中及拉丝冷饮制品,一般用量为0.1%-0.2%.
2.2.2? 与瓜尔豆胶0.55%、魔芋胶和卡拉胶(4:11混合物)0.15%、聚丙烯酸钠0.2%复配,可用于制作有拉丝感的冰激凌产品.
2.2.3? 可与其他增稠剂复配成干拌型复合乳化剂:瓜尔豆胶0.55%、魔芋胶0.12%、卡拉胶0.03%、聚丙烯酸钠0.2%[1].
2.2.4? 可在果酱、番茄沙司、调味酱、酱油等调味品及稀奶油、果汁等食品中作增稠剂和稳定剂.
2.2.5? 由于亲水基带来的保水作用,能抑制因冷冻干燥引起的水份散失,在速冻粮食制品中加入0.03-0.05%增稠剂,可防止食品在冷冻、加工、运输、冷藏出售及加热食用过程中开裂.
2.2.6? 面包、蛋糕、面条类、饺子粉等面粉制品,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,提高面团的延展性和原材料利用率,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,用量约0.05%.
2.2.7? 方便面等油炸食品加工中,使原料中的油脂成分稳定地分散至面团中,降低吸油率,节约用油.
2.2.8? 红薯、玉米、燕麦、马铃薯等粉丝粉条制品,提高产品的筋力,增加耐煮性.
2.2.9? 冷冻食品、水产加工品保鲜“冰衣”.
3? 几种因素对聚丙烯酸钠食品胶粘度的影响
我们取不同批次的中试样品对水质、分子量、酸碱度等因素对其粘度的影响进行了测定.
3.1? 不同水质对粘度的影响
表1? 不同水质下的粘度
Table 1? The viscosity of different water quality


分子量(万)

浓度(%)

粘度(cp)
蒸馏水中

粘度(cp)
自来水中

分子量(万)

浓度(%)

粘度(cp)
蒸馏水中

粘度(cp)
自来水中

中试10#3550

0.2

177

52

中试15#4876

0.2

218

60

测试条件:SNB-1粘度计??? 温度:25℃
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,粘度相差很大,因此使用聚丙烯酸钠增稠剂时,应选用软水溶解为宜.
3.2? 分子量对粘度的影响
本实验取分子量从1500-5000万范围的四个中试样品,各称取0.67g溶解于500ml软水中,用SNB-1粘度计进行测定(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粘度就越大.
3.3? 体系的酸碱度对粘度的影响
每次取中试5#产品0.67g溶解于500m1水中,用NaOH和HCl调整体系的酸碱度,pH值从3-10不等,用SNB-1粘度计进行测定,如图2.
从图2看出:聚丙烯酸钠食品胶在pH8-10之间粘度变化不大,耐碱性好,在碱性溶液体系中粘度下降很少.

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聚丙烯酸钠增稠剂的特性及用途?聚丙烯酸钠增稠剂的特性及用途
测试条件:SNB-1粘度计;温度:25℃;浓度:1.35‰ ????????????测试条件:SNB-1粘度计;温度:25℃;浓度:1.35‰
图1? 分子量对粘度的影响 图2? pH值对粘度的影响
Fig.1 The influence of molecular weight on viscosity Fig.2? The influence of pH on viscosity
3.4 温度对体系粘度的影响
表2 不同温度下的粘度
Table 2 The viscosity of different temperature


温度(℃)

粘度(cp)

温度(℃)

粘度(cp)

温度(℃)

粘度(cp)

20

140

45

218

90

82

? 测试条件:SNB-1粘度计??? 浓度:1.35‰
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,其溶液粘度也会随之降低,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.
4? 结论
聚丙烯酸钠是增稠效果好、用途广、食用安全性高的新型食品胶,缓慢溶于水形成极粘稠的透明溶液,其粘度随分子量、体系酸碱度及温度的不同而改变;能有效改善食品的物理性状且兼有乳化、稳定之功效.
参考文献:
[1]? 蔡云升.冰淇淋生产中的稳定剂、乳化剂及复合乳化稳定剂[A].中国食品添加剂增刊(学术论文集)[C].北京:中国食品添加剂协会,2003.
[2]? GB2760-1996(2000年增补增稠剂品种)[S].
[3]? 厚生省.食品添加物便览[M].东京:食品ξ科学社,1993.
[4]? 日本厚生省食品、添加物等の规格基准(1992)[S].
The thickening character and applications of sodium polyacrylate
XU Dan1,DONG Xue-liang1,LIU Ming2,YU Xue-jun1,ZHANG Hai-jun3
(1.Henan Key Laboratory of Fine Chemicals,Zhengzhou 450002,China;
2.Henan Chemical Technology Development General Company,Zhengzhou 45002,China;
3.Henan Academy of Sciences,Zhengzhou 450002,China)
Abstract:The thickening character,factors affecting the viscosity and applications of sodium polyacrylate are
reportedand discussed.
Key words:sodium polyacrylate;thickening character;food gum