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挤压吹塑过程中淀粉的粉、母粒、膜三态结构演变规律

2021-10-12贾思强

食品与机械 2021年9期

朱 洁 崔 波 高 伟 王 琨 贾思强

(1. 齐鲁工业大学〔山东省科学院〕,山东 济南 250000;2. 山东农业大学,山东 泰安 271000)

传统石油基塑料不可降解的缺陷造成了严重的环境污染[1]。淀粉基生物降解塑料可在短时间内被微生物利用,最终分解成二氧化碳和水[2-3],对环境几乎没有负面影响。而淀粉廉价易得、分布广泛、可再生,是最具潜力替代石油基塑料的天然可降解材料之一,成为近年来可降解材料的研究热点。

在众多的成膜方式中,挤压吹塑因其经济、高效的[4-5]生产模式而被广泛应用于传统塑料的制备。因此,以淀粉为原材料,通过传统挤压吹塑方式制备淀粉复合膜,是淀粉膜材料实现规模化生产和利用的必要条件。挤压造粒吹塑过程主要分为3步:混料,造粒和吹塑。首先将物料在高速混料机中混合均匀,再通过双螺杆挤压机对混匀的物料进行挤压,制备母粒,其原理是控制并调节挤压机腔体温度至原材料的熔融温度以上,促使原材料由固体转变为具有流动性的液体[6-7],经过螺杆的剪切、挤压,使物料团聚成球得到粒状物,此粒状物在挤压吹塑技术中称为母粒。最后将母粒通过单螺杆挤压机吹塑成膜。

然而,由于天然淀粉含有丰富的分子内和分子间氢键,其熔融塑化温度高于分解温度,使其不适于挤压吹塑成膜工艺[8-10]。研究[9,11]发现,增塑剂因形成氢键的能力强,通过竟争性形成氢键的方式破坏淀粉分子间或分子内的氢键,增加淀粉链的移动性,从而降低淀粉的熔融温度,使其呈现热塑性。……

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