聚丙烯酸钠的合成研究

食品添加剂■FOo 3C品科技食品添加斜Foed Additive聚丙烯酸钠的合成研究徐丹,董学亮,刘明,余学军(河南省精细化工重点实验室,郑州450002)摘要:采用水溶液聚合工艺,通过精制原料和优化反应条件,合成了食品添加剂聚丙烯酸钠关键词:聚丙烯酸钠;食品级;聚合工艺中图分类号:TS2023文献标识码:A文章编号:1005-9989(2004)10-0046-02Study on synthesis sodium polyacrylateXU Dan, DONG Xue-liang, LIU Ming, YU Xue-jun(Henan Key Laboratory of Fine Chemicals, Zhengzhou 450002)Abstract: Food additive--sodium polyacrylate was prepared by using aqueous solution polymerization technique, the refining of raw material and the optimization of the reaction conditions were discussedKey words: sodium polyacrylate; food additive; polymerization technique止可溶性淀粉渗出;(5)保水性强,使水分均匀保持于0前言面团中,防止干燥;(6提高面团的延展性;(7使原料聚丙烯酸钠是美国FDA、日本厚生省等批准使用中的油脂成分稳定地分散至面团中。的食品添加剂,用于多种食品的增稠、增筋和保鲜以上述这些功效为基础,聚丙烯酸钠作为食品等,国外从20世纪60年代就开始应用,2000年中国卫添加剂的主要用途有:(1)面包、蛋糕、面条类、饺子生部也正式批准为食品添加剂。粉等面粉制品,增强原料面粉中的蛋白质粘结力聚丙烯酸钠是水溶性高分子化合物,溶于水形防止可溶性淀粉和营养成分渗出,提高面团的延展成极粘稠的透明溶液,其粘度约为羧甲基纤维素钠性和原材料利用率,改善口感和风味,抑制面包等(CMC、海藻酸钠的15~20倍,加热处理、中性盐类、食品因自然干燥引起的老化现象,用量约0.05%;(2)有机酸类对其粘性影响很小,碱性时则粘性增大,方便面等油炸食品加工中,使原料中的油脂成分稳久存粘度变化极小,不易腐败。聚丙烯酸钠在食品定地分散至面团中,降低吸油率,节约用油;(3)红中有如下功效薯、玉米、燕麦、马铃薯等粉丝粉条制品,提高产品(1)在原料面粉的蛋白质分子之间架桥形成网状的筋力,增加耐煮性;(4)水产糜状制品、罐头食品结构,增强原料面粉中的蛋白质粘结力。増强食品紫菜干等,强化组织,保持新鲜味,增强味感;(5)冰的粘弹性,改善组织;(2使淀粉粒子相互结合,分散淇淋、糖果等改善味感及稳定性。其粘度均为CMC、渗透至蛋白质的网状结构中;(3)形成质地致密、表面海藻酸钠的15~20倍,因其水溶液具有良好的拉丝效光滑且具有光泽的面团;4形成稳定的面团胶体,防果,常应用于用量0.1%~0.2%中国煤化x制品,一般收稿日期:2004-04-22味酱、酱油CNMHG作者简介:徐丹(1958-),女,副研究员,主要从事精细化工产等调味品及稀奶m时填們走;(7冷冻食品的研究开发工作品、水产加工品保鲜“冰衣”;(8)糖液、盐水、饮料食品技OoD scIENCE AND TECHNOLOGr食品添加剂酒类的除浊澄清剂;⑨用于制造人造肉,提高蛋白质干燥、粉碎、包装得产品。纤维的粘弹性和伸长度14三废处理聚丙烯酸钠的毒理数据∵:半致死量(D50>10gkg本工艺的生产过程中基本无废水、废气产生小鼠,经口);亚急性试验:大鼠0.5g/kg以下,6个精制单体所用的活性炭和离子交换树脂可以经再生月无异常;小鼠骨髓微核试验、精子畸形试验和多次使用,产生的少量废渣掺λ锅炉用煤燃烧处理,mes试验:均为阴性,表明对哺乳动物的体细胞2结果与讨论生殖细胞无致突变,对细菌检测系统无遗传毒性在我国正式批准聚丙烯酸钠作为食品添加剂使2.1原料的精制用之前我国东南沿海的广东、福建、江苏、浙江的在食品添加剂一聚丙烯酸钠合成反应中,由原些食品生产企业(主要是外资和合资企业)已经在使料丙烯酸和烧碱中可能带入的杂质有:阻聚剂、丙用日本进口的添加剂聚丙烯酸钠,目前进人中国市烯醛、丙酸等有机杂质和铁、铜、钙、镁、铝、铅场的主要是日本化药株式会社和日本触媒株式会社砷等无机杂质,这些杂质的存在一方面会引起阻聚的产品,其质量标准如下交联等副反应,致使无法得到分子量高、溶解性好砷(以AsO计)≤2mgkg;重金属≤20mg/kg;硫酸的产品;另一方面也使产品不能满足食品添加剂的盐(以HO4计)≤0.48%。生指标,根据文献报道,除去这些杂质的方法有透明度:限度内;残留单体≤1%;低聚合物减压蒸馏η、活性炭吸附和阳离子交换树脂处理网等,(聚合度1000以下)≤5%我们通过反复试验筛选,确定使用活性炭吸附和阳淀粉:限度内;干燥失重(105℃、4h)≤10%;灼离子交换树脂处理两级精制工艺除去有害杂质;作烧残渣≤75为食品添加剂,对产品的转化率、溶解性、分子量都我们参照以上日本食品添加剂标准,采用简便有很高的要求,我们分析了相关影响因素,通过在清洁的水溶液聚合工艺,通过对原料的精制和反应聚合反应中使用防交联剂、缓聚剂等技术手段,优条件的优化,合成了食品添加剂聚丙烯酸钠,中试化反应条件,合成了达到食品卫生要求且性能良好产品经省卫生防疫站检测达到了日本食品添加剂标的食品添加剂-聚丙烯酸钠,所使用的助剂既要满足准(我们参照“日本厚生省食品、添加物等∽规格基合成的需要,又要符合食品添加剂生产卫生要求。准,1992”制订了企业标准Q/HKT004-2001),取得2.2最佳合成条件了卫生、生产许可证,产品经多家用户在面包、方便聚合温度45-50℃、单体浓度38%~40%、引发剂面、米粉、冰淇淋、肉糜产品、水产保鲜等方面使浓度0.04%、干燥温度105~110℃用,反映良好,完全可以代替进口产品23实验结果表1实验结果实验部分实验序号中中试中试中试中试中试中试1.1反应原理5-9-11-12-13-14CH:=CH+NaoH--CH=CH+HO分子量(万)336332153794356634813695砷(mg/kgCOOHCOONa引发剂重金属(mg/kg)≤nCH=CHCH-CH)n残余单体(%)0.9660.9280.53704220.4780463COoNaCOoNa低聚物(%)32.392.371.2工艺流程0.2%溶液粘度(s)(涂-4杯,20℃)676768烧碱树脂助剂丙烯酸→坤中和凊精制→聚合造粒→烘干→粉碎→包装3结论性炭N,气3.1采用简便清洁的水溶液聚合工艺,通过对原料1.3合成操作的精制、使用防交联剂、缓聚剂等技术手段和工艺在1000反应釜中加入丙烯酸,滴加氢氧化钠水条件的优化中国煤化工酸的。溶液中和至pH=7.8,中和液经活性炭吸附和阳离子3.2产品经省省凯特化学交换树脂处理后,加入引发剂等助剂,反复抽真空实业总公司企CNMHG到进口同类充N23次,于45~50℃聚合得到凝胶状产品,经造粒(下转第58页)食品添加剂■FOo 3C品科技质及脂类之间发生了复杂的相互作用,使面团形成可以提高面团的加工性能和食用品质。坚韧的网状复合结构,使游离的淀粉和蛋白质减少。值得一提的是,本文的实验结论只说明硬脂酰二者的综合作用使烹煮的面条不易糊汤,烹煮损失乳酸钠(SSL)的添加可明显改善面粉烘焙品质。但根减小,同时使面条有咬劲据专家建议及本人的实验,硬脂酰乳酸钠与其它的2,2馒头成品实验结果乳化剂和酶制剂复配使用时可得到更好的结果。馒头的感观及品尝评分结果为85分,高于空白参考文献:面粉所蒸馒头的评分。实验中发现,空白面粉所蒸1 L Stampfli, B Wersten, E L Molteberg. Effects of emulsi-馒头皱缩、凹陷,结构粗糙、咬劲弱,口感稍粘,品fiers on farinogragh and extensogragmeasurents. Food质评价为差。而添加SSL的面粉蒸制出的馒头体积Chem,57(4):523-530大、表面光滑,内部结构细密均匀、有咬劲,品质评2 Berland B Launay. Rheological properties of wheat flour价为良。doughs in steady and dynamic shear: Effect of water content这是因为面粉中加人的SSL能够在面筋束和淀粉and some additives, Cereal Chem, 72(1): 48-52之间的界面上形成层状结构的液膜,有助于保持酵 Tsen Wel. Emulsifiers in baked goods. Food ProductDesign,199611:6468母产生的气体。所以,馒头体积明显增大,使得醒发[4 Narrili C E Walker, J Qarooni. The effects of protein过程中的面团不易变形。在面团搅拌期间,SSL与面tent of flour and emulsifiers on tanoor bread quality.粉中的淀粉、蛋白质及脂类之间的作用,使面团形al of Cereal Science, 1997, (26: 137-143成坚韧的网状复合结构,提高了面团的筋力、强度5高红岩黑龙江省产面粉品质分析及改良方法研究哈尔和弹性。馒头在蒸制过程中有利于提高持气力,不黑龙江商学院,1999易产生皱缩、凹陷。阿6]师俊玲.面条食用品质评价方法研究.西北农林科技大学23面包品质分析结果学报,2002,30(6:111723.1面包新鲜度的分析7]王乐凯馒头的实验室制作及品尝评价新方法.中国粮油表5面包的保鲜结果学报,1998,(4:19-328]彭艳等α-淀粉酶对面包品质的影响.食品工业科技,藏硬度值弹性值2003,(3:17-18时间空白(1#)添加SSL2#)空白(1#)添加SSL2#9]张守文烘焙食品科学与工艺学实验指导哈尔滨:黑龙第1天21013114商学院,1996第3天323[10] P Cherdkiataumchai, D R Grant. Enzymes that contribute第5天650471in flour/water systems第7天10607561.18ereal Chem,63(3):197-200总的说来,2#保鲜度明显高于1#保鲜度。详言之,对于1#和2#,其硬度值随贮存天数的增多而逐渐(上接第47页)增大。对于相同贮存天数,2#硬度小于1#硬度。随着产品的质量指标。贮存天数的增多,1#及2#的弹性值均减小。对于相同贮存天数,2#弹性值高于1#弹性值。3.3应用实验表明,食品添加剂聚丙烯酸钠具有良好的增稠、增筋、稳定、保鲜等效果,性能达到进口加入的SSL改进面包瓤的柔软度,减缓面包的老化,提高面包的保鲜期。关于SSL防止面包老化的机同类产品的水平。参考文献理见文献GB2760-1996(2000年增补品种)232面包的感观评定面包的感观评分结果为882]凌关庭,等食品添加剂手册(上册北京:化学工业出版分。加入的SL在增加面筋筋力的同时增加了面社,1989:350的边壁强度,可以防止面包塌陷。在和面时由于B蔡云升中国食品添加剂增刊学术论文集200152SL的加入形成了更多的气泡,改善面包的内部组4]厚生省食品添加物便览东京:食品上科学社,199326织结构5丘丰,等,当代医师杂志,1997,22:573结论0日本厚生「产中国煤化工7]日本公开特实验结果表明,添加SL的面粉所制烘焙食品感S]日本公开特CNMHG官指标都有很大程度改善。SSL适宜作面粉改良剂,[日本公开特许昭53-87309