淀粉在剪切力作用下糊化和相变过程的研究

摘要

Haake转矩流变仪及含有两个转子的密炼机首次应用于研究淀粉在有剪切力作用下的糊化过程和流变学性质,研究中使用具有不同链支比含量的玉米淀粉。扭矩随着时间和温度的变化情况可以来描述淀粉在剪切力作用下的糊化。偏光显微镜和差示扫描量热仪(DSC)可以研究淀粉糊化时的相变过程。使用流变仪可以检测到淀粉在剪切力作用下出现两个扭矩峰。第一个峰很尖,这是由进料所引起的。在进料峰之后,扭矩随着捏合时间的推移而再次增加,这代表着淀粉颗粒在有剪切力作用下的相转变。最终扭矩值和最终温度则是随着水分含量的增加而线性地减小。在对数坐标系下最终扭矩随着RPM的增加而线性地减小,而最终温度则随着RPM的增加而线性地升高。较高的初始温度也会使扭矩峰值和最终扭矩值降低。在相同的捏合条件下,最终扭矩值由大到小的顺序为G80>G50>maize>waxy,这和直链淀粉和支链淀粉的比例顺序是一致的。使用Haake转矩流变仪进行本研究时,有几个误差可能影响扭矩变化曲线的重复性,这分别是物料的预混,在密炼机腔室内样品的总量以及喂料速度。 通过在加工过程中不同时间或者温度下从密炼机中收集的样品来系统地表示物质的相变过程。淀粉扭矩变化和相转变之间的关系不仅可以研究淀粉在有剪切作用下的糊化机理和模拟反应挤出过程,并且还可以控制和指导挤出机运行。在剪切力作用下,淀粉颗粒在膨胀的同时也受到破坏。随着捏合时间的推移,淀粉的糊化焓也在逐渐地减少。DSC和偏光显微镜的试验结果与流变仪所测到的扭矩之间是相对应的。从中便发现即使当扭矩达到了稳定值,却也能检测到一定的焓值,这就再次表明了淀粉糊化的定义可能会因为测量手段的不同而有所差异。 所有这些结果清楚地说明了Haake转矩流变仪是研究淀粉在有剪切力,特别是低水分条件下的流变学性质和糊化过程的有效工具。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1淀粉在剪切力作用下的糊化

1.2研究目的和成果

1.2.1研究目的

1.2.2研究成果

第二章文献综述

2.1前言

2.2淀粉的结构和糊化

2.2.1淀粉颗粒的微观结构

2.2.2淀粉的糊化

2.3淀粉在剪切力作用下的糊化

2.3.1淀粉在剪切力作用下的糊化

2.3.2淀粉在挤出条件下的糊化

2.4本章小结

第三章材料制备和试验技术

3.1材料和试验准备

3.2 Haake转矩流变仪

3.2.1 Haake转矩流变仪的原理及应用

3.2.2优势及限制

3.3差示扫描量热法(DSC)

3.4偏光显微镜

第四章Haake转矩流变仪研究淀粉的糊化

4.1前言

4.2实验主要材料和设备

4.3实验方法

4.3.1淀粉样品的制备

4.3.2淀粉的捏合

4.4结果与讨论

4.4.1 Haake转矩流变仪所测的典型的淀粉糊化曲线

4.4.2样品水分含量对淀粉流变学性质的影响

4.4.3转子转速对淀粉流变学性质的影响

4.4.4初始温度对淀粉流变学性质的影响

4.4.5不同直链淀粉含量对淀粉流变学性质的影响

4.4.6误差分析与样品水分含量的确定

4.5本章小结

第五章DSC和偏光显微镜研究淀粉糊化过程的相转变

5.1前言

5.2实验主要材料和设备

5.3实验方法

5.3.1淀粉样品的制备

5.3.2淀粉的捏合

5.3.3 DSC测试

5.3.4偏光显微镜测试

5.4结果与讨论

5.4.1 DSC研究淀粉的糊化

5.4.2偏光显微镜观察淀粉的相转变

5.5本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢