Heat Plasticization of Functional Wheat Flour by Extrusion in the Presence of Plasticizers

• Autorzy: Sulak K. , Gutowska A. , Pałys B. , Rychter P.

Warianty tytułu

PL

Plastyfikacja mąki funkcyjnej metodą wytłaczania w obecności plastyfikatorów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Innovative functional flours with the trade name Q-Farin were used in the preparation of biopolymer materials with properties adequate to the production of biodegradable multifunctional packaging. To meet the assumed goal, it was necessary for the modification and functionalization of starch-protein material derived from the milling of purified wheat grain to confer hydrophobic, thermoplastic and barrier properties upon it. Unmodified and modified functional flour with the tradename Q-Farin C1000 was plasticized by pressure-thermal treatment in a mixture with typical plasticizers: glycerol, sorbitol & ethylene glycol. The modification of starch was accomplished by its esterification with acetic acid, enzymatic esterification with oleic acid or by oxidation with hydrogen peroxide. Mechanical and viscoelastic properties of the granulated thermoplastic compositions were examined. Their structure (microscopic and SEM observation), thermoplastic and processing properties as well as their susceptibility to biodegradation and phytotoxicity were also assessed. Selected thermoplastic compositions with adequate properties were processed into film and shapes. The materials obtained were examined for their physical properties like grammage and strength. Parameters of the technology processes involved were also prepared.

PL

Innowacyjne mąki funkcyjne o nazwie handlowej Q-Farin użyto jako surowiec w procesie wytwarzania materiałów biopolimerowych o właściwościach, odpowiednich do wytwarzania biodegradowalnych wielofunkcyjnych opakowań biomateriałowych. Osiągnięcie założonego celu wymagało przeprowadzenia modyfikacji i funkcjonalizacji surowca skrobiowo-białkowego otrzymywanego z przemiału oczyszczonego ziarna pszenicy w celu nadania mu właściwości hydrofobowych, termoplastycznych, i barierowych. W prezentowanej pracy niemodyfikowaną i modyfikowaną przez estryfikację kwasem octowym, estryfikację enzymatyczną kwasem oleinowym lub utlenianie nadtlenkiem wodoru mąkę funkcjonalną o nazwie handlowej Q-Farin C1000 poddano plastyfikacji poprzez obróbkę ciśnieniowo - termiczną z udziałem typowych plastyfikatorów tj. gliceryna, sorbitol, oraz glikol etylenowy Dla otrzymanych kompozycji termoplastycznych w postaci granulatu wykonano badania właściwości mechanicznych, lepko-sprężystych, oceniono, ich strukturę (badania mikroskopowe, SEM) oraz właściwości termoplastyczne, przerobowe, podatność na biodegradację i fitotoksyczność. Wybrane kompozycje termoplastyczne o odpowiednich właściwościach przerobowych przetwarzano na folie i kształtki. Otrzymane materiały poddano badaniom właściwości fizycznych, tj. gramatura i wytrzymałość oraz opracowano optymalne parametry procesów przetwórczych ich wytwarzania.

Słowa kluczowe

EN

thermoplastic starch; starch-protein material; plasticizing; film; starch profiles

PL

skrobia termoplastyczna; surowiec skrobiowo-białkowy; plastyfikatory; profile skrobiowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 6 (120)
• Strony: 202--209
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sulak K.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź

autor

Gutowska A.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź

autor

Pałys B.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź

autor

Rychter P.

• Jan Dlugosz University in Czestochowa, Waszyngtona 4/8, 42-200 Czestochowa, Poland

Bibliografia

• 1. Kaur B, Ariffin F, Bhat R, Karim A. Progress in starch modification in the last decade. Food Hydrocolloids 2012; 26:398-404.
• 2. Wilpiszewska K, Spychaj T. Chemical modification odf starch by reactive extrusion (in Polish). Polimery 2008; 53: 268-275.
• 3. Wilpiszewska K, Spychaj T. Thermal plasticizing of starch on way of extrusion in presence of plasticizers (in Polish). Polimery 2007; 52: 13-17.
• 4. Da Róz ALD, et al. The effect of plasticizers on thermoplastic starch compositions obtained by melt processing. Carbohydrate Polymers 2006; 63: 417-424.
• 5. Rodriguez-Gonzalez FJ, et al. Rheological and thermal properties of thermoplastic starch with high glycerol content, Carbohydrate Polymers 2004; 58: 139-147.
• 6. Hulleman SHD, Janssen FHP, Feil H. The role of water during plasticization of native starches. Polymer, 1998; 39: 2043-2048.
• 7. Lourdin D, Coignard L, Bizot H, Colonna P. Influence of equilibrium relative humidity and plasticizer concentration on the water content and glass transition of starch materials. Polymer 1997; 38: 5401-5406.
• 8. Myllarinen P, Buleon A, Lahtinen R, Forssell P. The crystallinity of amylose and amylopectin films. Carbohydr. Polym. 2002; 48: 41-48.
• 9. Mościcki L. et al. High-pressure processes in the processing of starch (in Polish). Acta Agrophysica 2007; 9(2): 431-442.
• 10. Qiao X, Tang Z, Sun K. Plasticization of corn starch by polyol mixtures. Carbohydrate Polym. 2011; 83: 659-664.
• 11. Bobryk-Mamczarz A. Advanced functional flours (in Polish) Przegląd Zbożowo Młynarski 2012; 1: 19-20.
• 12. Janiga M. et al. Chemical modification of starch-protein raw material to prepare a half product for thermoplastic processing. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2016; 6(120): 191-197.
• 13. Wietecha J, at al. Improving the hydrophobic properties of starch-protein raw material by enzymatic modification. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2016; 6(120): 198-203.
• 14. Aburto J, Alric I, Thiebaud S, Borredon E, Bikiaris D, Prinos J, Panayiotou C. Synthesis, characterization, and biodegradability of fatty-acid esters of amylose and starch J. Appl. Polym. Sci. 1999; 74: 1440-1451.
• 15. Heinze T., Talaba P., Heinze U. „Starch derivatives of high degree of functionalization. 1. Effective, homogeneous synthesis of p-toluenesulfonyl (tosyl) starch with a new functionalization pattern“. Carboh. Polym. 2000, 42, 411-420.
• 16. Michalska A, Zieliński H. Products of Maillard reaction in food (in Polish). Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007; 2(51): 5-16.
• 17. Pietrzyk S. The changes in the internal structure of starch granules caused by oxidation Electr. J. Pol. Agr. Universities 2005, 8, art. 23 www.ejpau.media.pl/volume8/issue2/art-23.html.
• 18. Stepto RFT. The processing of starch as a thermoplastic, Macromol. Symp. 2003; 201: 203-212.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).