玉米淀粉活性降解機(jī)械化設(shè)備及其分解塑料膜分析

董呈祥

摘 要：文章主要闡述了玉米淀粉活性降解機(jī)械化設(shè)備以及分解塑料膜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，探究玉米深加工產(chǎn)業(yè)化未來(lái)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：玉米淀粉；活性降解；機(jī)械化設(shè)備；分解；塑料膜

中圖分類號(hào)：TQ320.72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）01-0053-02

Abstract： The paper mainly elaborates the mechanized equipment for corn starch activity degradation as well as the experiment process of plastic film decomposition， so as to probe into development trend of deep processing industrialization of corns in the future.

Keywords： corn starch； active degradation； mechanized equipment； decomposition； plastic film

我國(guó)的淀粉生產(chǎn)以玉米淀粉為主要生產(chǎn)力，玉米淀粉作為玉米深加工行業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，影響著玉米深加工的發(fā)展，玉米加工企業(yè)要加大使用機(jī)械設(shè)備才能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化成為了提高玉米淀粉生產(chǎn)品質(zhì)的必然選擇，同時(shí)也是傳統(tǒng)成產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代生產(chǎn)農(nóng)業(yè)的必然過(guò)程。

1 玉米淀粉的生產(chǎn)

用0.3%的亞硫酸對(duì)玉米進(jìn)行浸泡，然后通過(guò)碾碎、篩選、沉淀等工序?qū)⒂衩字瞥傻矸?，玉米淀粉中含有少量的蛋白質(zhì)，吸濕性高達(dá)30%以上，由單一的葡萄糖組成的多功能葡萄糖。玉米淀粉的提取最重要的方式就是將玉米的籽成分進(jìn)行分離，濕膜是最好的分離方法之一，由于籽粒的硬度強(qiáng)，需要先浸泡，然后加入SO2，破壞淀粉表面的蛋白質(zhì)，通過(guò)一些列的加工程序?qū)崿F(xiàn)不同成分的分離，最后只剩下玉米淀粉。淀粉不容易存儲(chǔ)，容易變質(zhì)，需要利用機(jī)械脫水、加熱脫水的方式對(duì)玉米淀粉進(jìn)行干燥。其工藝流程為：將浸泡后的玉米分離后，會(huì)進(jìn)入到破碎與胚芽工序。這道工序需要設(shè)置兩道分離器，每一道分離器胚芽要分成兩級(jí)。玉米進(jìn)入第一級(jí)后會(huì)分離出純凈的胚芽，二級(jí)旋液分離器需要對(duì)遺漏的胚芽進(jìn)行回收，通過(guò)一道一級(jí)分離出的胚芽需要進(jìn)行脫水；然后將分離出的胚芽進(jìn)入到精磨與纖維分離工序，通過(guò)六道曲篩洗滌槽將纖維洗凈，然后回收淀粉，然后洗滌淀粉。淀粉乳經(jīng)過(guò)洗滌后會(huì)有很多麩質(zhì)、淀粉顆粒，中間夾雜了大量的完好的淀粉顆粒，需要通過(guò)離心機(jī)進(jìn)行洗滌，然后通過(guò)分離系統(tǒng)進(jìn)行淀粉回收，最后進(jìn)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

酸解法是最早出現(xiàn)的工業(yè)化淀粉水解方法，以無(wú)機(jī)酸作為催化劑，在高溫加高壓的情況下對(duì)淀粉進(jìn)行分解，并將其轉(zhuǎn)化為糖。葡萄糖值表示淀粉的分解效果，通過(guò)酸水解產(chǎn)生的副作用較多，會(huì)影響葡萄糖的產(chǎn)物，如果葡萄糖的值在90左右，將會(huì)出現(xiàn)糖化困難；當(dāng)葡糖糖的值小于30會(huì)出現(xiàn)凝固現(xiàn)象；當(dāng)葡萄糖的值大于55時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大量的降解產(chǎn)品難以根除；雙酶法主要是通過(guò)液化酶的方式對(duì)淀粉進(jìn)行液化，使用糖化酶對(duì)液化產(chǎn)物進(jìn)行糖化的生產(chǎn)過(guò)程；酸酶法是使用酸水解成低聚糖，然后再使用淀粉酶水解為目標(biāo)糖的工藝過(guò)程。淀粉糖的應(yīng)用廣泛，在制藥、食品加工中都有涉及，比如淀粉糖漿、果葡糖漿、麥芽糖等。

2.2 淀粉發(fā)酵產(chǎn)品

玉米淀粉發(fā)酵產(chǎn)品有很多的種類，其中使用最為廣泛的有酒精、味精、甘油、維生素C、各種有機(jī)酸等，酒精以食用酒精為主，是淀粉發(fā)酵的主要產(chǎn)品之一。

2.3 玉米變性淀粉

變性淀粉主要是通過(guò)物理或者化學(xué)的手段改變淀粉的分子結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生一種新的淀粉衍生物。影響變形淀粉性能的主要原因有原料、水質(zhì)、分子取代度、工藝溫度、PH值等，變形反應(yīng)后的需要對(duì)過(guò)濾、包裝以及干燥等工序進(jìn)行控制。玉米變性淀粉的生產(chǎn)方法分為濕性與干性，濕性以淀粉乳為主，將淀粉與水或其他的介質(zhì)混合形成淀粉乳，并在一定的條件下與化學(xué)試劑發(fā)生變性反應(yīng)，從而生成變性淀粉。

3 玉米淀粉活性降解機(jī)械化設(shè)備及其塑料膜分解過(guò)程

3.1 使用的材料

用玉米淀粉作為測(cè)試的原材料，有一個(gè)前提，玉米淀粉必須要經(jīng)過(guò)機(jī)械活化，活化大約一個(gè)小時(shí)左右。還需要甲烷磺酸、乙二醛、聚乙烯醇、乙酸酐、冰醋酸、乙醇、氫氧化鉀、鹽酸、丙三醇等材料。

3.2 所需的設(shè)備

帶有電子分析的天平、帶有磁力的電冰箱、能夠發(fā)熱且進(jìn)行水循環(huán)的攪拌器、真空泵、粉碎機(jī)、真空干燥箱、振蕩器、攪拌器、數(shù)碼相機(jī)等。需要注意的是真空泵需要帶有旋片的，干燥箱要有恒溫。

3.3 測(cè)試的方法

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，需要有具體的方法與步驟。首先在準(zhǔn)備的材料中選取11ml的乙酸酐，將乙酸酐放在容納量為50ml的容器中，將容器密封放在冰箱中。當(dāng)冰箱的溫度降到只有5℃時(shí)，取出不含任何水分的玉米淀粉，重量控制在5g左右，將玉米淀粉放在燒瓶中，燒瓶大概有150ml左右，在150ml的燒瓶中倒入8.8ml的冰醋酸，將磁子放入燒瓶中。為了方便提取，在燒瓶中裝上分液漏斗，溫度要控制在25℃左右的室內(nèi)溫度，然后對(duì)燒瓶中的液體進(jìn)行攪拌，大概持續(xù)兩分鐘左右。然后將放在冰箱中的醋酸酐倒入燒瓶中，要在五分鐘之內(nèi)導(dǎo)入燒瓶中。隨后將1ml的冰醋酸攪拌在克重為0.07ml的甲烷磺酸中進(jìn)行稀釋，十分鐘之內(nèi)的時(shí)間將攪拌后的甲烷磺酸倒入燒瓶中，將溫度計(jì)放在燒瓶中。在燒杯中裝入蛇形狀的冷凝管，將燒瓶放進(jìn)具有一定溫度的攪拌器中，調(diào)試好攪拌器的運(yùn)行速度，隨后記錄溫度與時(shí)間。等待這些材料反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)攪拌的方式將反應(yīng)物倒入去離子的水中，去離子水與反應(yīng)物容量的分別為10和1，然后將沉淀物篩選，使用離子水將殘?jiān)^(guò)濾掉，然后將篩選出來(lái)的反應(yīng)物放置一段時(shí)間。最后將反應(yīng)物放在干燥箱中，溫度為50℃，進(jìn)行粉碎，然后對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行篩選，裝入袋中，放進(jìn)干燥器中作為后期實(shí)驗(yàn)備用。

3.3.2 提取玉米淀粉的結(jié)構(gòu)

（1）測(cè)試替代度。對(duì)玉米淀粉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行提取，通過(guò)測(cè)試替代度的方式。首先取出1g的玉米淀粉的樣品，放在容量為250ml的容器中，然后在容器中倒入50ml的溶液，隨后將容器密封，并不斷的搖動(dòng)容器，然后在50℃的溫度下對(duì)容器進(jìn)行保溫，時(shí)間為三十分鐘。冷卻后的溫度要與室內(nèi)的溫度保持一致，然后在容器中放入40ml的氫氧化鉀，將容器的瓶口封閉，在室內(nèi)溫度為25℃的條件下放置三天，期間可以偶爾對(duì)容器進(jìn)行放置。（2）測(cè)試紅外光與溫度。將實(shí)驗(yàn)的樣品淀粉與不含水的淀粉末進(jìn)行混合，通過(guò)紅外線的照射觀察它們的混合效果。然后將混合后的物體磨細(xì)，攪拌均勻后制成壓片，然后使用紅外光一起對(duì)物體進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)注意溫度。將樣品取出放在4ml的鋁制盒子中，以鋁制盒子作為參照物，對(duì)樣品進(jìn)行升溫，從30℃升溫到350℃，速度控制在10℃/min。（3）觀察顆粒的外形。使用雙面膠將樣品固定，然后進(jìn)行噴金，將顯示出來(lái)的淀粉特征使用相機(jī)進(jìn)行拍攝，進(jìn)行保存，便于后期的觀察。

3.3.3 分解塑料膜的設(shè)備

分解塑料膜的設(shè)備如何制造，制作的過(guò)程為，取出6ml的淀粉，或者90ml的蒸餾水，或者是醋酸酯，然后將取出的物質(zhì)放在燒瓶中，在燒瓶中裝上攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管，將燒瓶的溫度調(diào)至90℃，時(shí)間為一個(gè)小時(shí)。一個(gè)小時(shí)后在燒瓶中放入乙烯醇、甘油、乙二醛，快速進(jìn)行攪拌，溫度調(diào)至85℃，時(shí)間為半個(gè)小時(shí)，等到反應(yīng)物結(jié)束后，將反應(yīng)物倒進(jìn)模具中，在空氣中進(jìn)行干燥，將凝固后的膜按要求裁剪，并放在貯藏的容器中以備用。

3.3.4 測(cè)試性能

（1）測(cè)定力學(xué)與耐水性。按照國(guó)家規(guī)定的相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，使用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電子檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)塑料膜的橫向拉力與縱向拉力進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)置電子檢測(cè)器的距離，將距離控制在105ml～95ml之間，標(biāo)準(zhǔn)距離設(shè)置在50.5ml～49.5ml之間，拉伸的速率設(shè)置在50ml/min，所有的測(cè)試完成之后將記錄最大測(cè)定值。將淀粉的塑料膜放在蒸餾水中浸泡24小時(shí)，溫度是標(biāo)準(zhǔn)的室內(nèi)溫度。膜的水分要擦干，然后對(duì)塑料膜的厚度與寬度進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后與沒(méi)有浸入蒸餾水的塑料膜進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，記錄數(shù)據(jù)[8]。在50℃的條件下，對(duì)塑料膜進(jìn)行24小時(shí)的干燥操作，然后分辨種類。在室內(nèi)溫度的條件下在塑料膜中倒入蒸餾水，并浸泡24小時(shí)，然后再使用濾紙將表面的水分吸干，對(duì)塑料膜的重量進(jìn)行測(cè)試，并記錄數(shù)據(jù)。（2）測(cè)試熱水性與分解能力。將長(zhǎng)20ml、寬25ml的塑料膜放在燒開的水中，浸泡時(shí)間為5min，然后將塑料膜取出，觀察變形的情況，并對(duì)塑料膜的受熱性進(jìn)行對(duì)比，然后使用相機(jī)進(jìn)行拍照觀察。將塑料膜的水分過(guò)濾掉之后進(jìn)行稱重，然后在塑料膜的上下部分墊上尼龍紗，將塑料薄膜埋在20cm左右的土壤下，20天之后將塑料膜取出，將塑料膜洗干凈，將水分過(guò)濾掉稱重，使用顯微鏡對(duì)塑料膜試驗(yàn)前后的樣品進(jìn)行觀察，并對(duì)塑料膜的分解情況進(jìn)行對(duì)比。

3.4 測(cè)試結(jié)果

對(duì)醋酸酯進(jìn)行紅光分解。淀粉進(jìn)行一小時(shí)的活化后，能夠有不同類型的醋酸酯圖形進(jìn)行代替，根據(jù)時(shí)間的逐漸增加，替代度就越強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最高峰值，等高峰過(guò)后，表示淀粉酯化對(duì)于結(jié)晶的結(jié)構(gòu)造成了破壞，伴隨著替代度的增強(qiáng)破壞也越來(lái)越強(qiáng)，然后在2.8的位置上，醋酸酯的峰值就會(huì)基本消失。使用一小時(shí)活化的玉米淀粉設(shè)備替代不同類型的醋酸酯，在測(cè)試的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)不同情況的峰值，第一個(gè)峰值大概出現(xiàn)在50℃～180℃的溫度之間，第二個(gè)峰值會(huì)出現(xiàn)在270℃～290℃的溫度之間。在升溫的過(guò)程中淀粉的水分被蒸發(fā)才會(huì)出現(xiàn)溫度在50℃～180℃的高峰值；淀粉分子內(nèi)部受到了來(lái)自高溫的破壞會(huì)出現(xiàn)270℃～290℃的第二個(gè)高峰值。當(dāng)取代值大于0.5時(shí)，如果醋酸酯沒(méi)有出現(xiàn)非常明顯的高峰，說(shuō)明在這樣的環(huán)境下醋酸酯與活化的玉米淀粉相比而言性能更加穩(wěn)定。

此次的試驗(yàn)主要是對(duì)玉米淀粉進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的目的就是為分解塑料膜的可能性提供了依據(jù)。通過(guò)紅外光儀器、顯微鏡、熱量?jī)x等對(duì)醋酸酯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，并對(duì)穩(wěn)定性與外觀進(jìn)行了測(cè)試，分析酯化的原理，不僅降低了溫度，還提高了醋酸酯的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖兵兵，王猛，張凱，等.活性降解的機(jī)械化設(shè)備和分解塑料膜的可行性[J].科技展望，2015（12）.

[2]劉瑾瑾，陸慧玲.玉米淀粉生物降解塑料薄膜的制備及性能研究[J].輕工科技，2017（6）：40-43.