مقدمة
يعتبر موسم الأعياد هذا العام بالنسبة للكثيرين موسم خبز الكعك والبسكويت. الزبدة. السكر. طحين. الخلاط. دبوس الدرفلة. قطاعة الكوكيز... ولكن بعد ذلك، علينا أن نقرر: ورق الزبدة أم حصيرة الخبز المصنوعة من السيليكون؟
يفضل الكثيرون حصيرة الخبز المصنوعة من السيليكون بسبب سطحها غير اللاصق للخبز المصنوع من السيليكون المخصص للطعام وحقيقة أنها قابلة لإعادة الاستخدام - على عكس ورق الزبدة الذي يستخدم مرة واحدة.
تنتمي السيليكونات أو مطاط السيليكون إلى فئة البوليمرات المتشابكة. ويعتمد العمود الفقري لأي سيليكون على ذرات السيليكون (Si) والأكسجين (O) بالتناوب؛ حيث ترتبط مجموعتان عضويتان بكل ذرة سيليكون. السيليكون الأكثر شيوعًا هو بوليديميثيل سيلوكسان (PDMS). واعتمادًا على تركيبها الجزيئي وكثافة الربط المتشابك، تتراوح هذه السيليكونات في شكلها الفيزيائي من الصلابة إلى المرونة. وتتميز بالعديد من الخصائص الرائعة التي تجعلها مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات التقنية؛ ومع ذلك، فإن مقاومتها الممتازة للحرارة التي تصل إلى 260 درجة مئوية - وبعض الدرجات حتى فوق 300 درجة مئوية - تجعلها خيارًا رائعًا لقوالب الخبز والحصائر والملاعق.
ومع ذلك، يتساءل معظم العملاء وخبراء التحليل لدينا في مختبر التطبيقات NETZSCH عما إذا كانت آمنة للاستخدام؟
أثناء عملية الفلكنة، تعتبر أوليغومرات السيلوكسان الحلقية والخطية من المنتجات الثانوية الشائعة. ولذلك، من المفيد دراسة ما إذا كان يتم إطلاق أي من مساعدات المعالجة أو المنتجات الثانوية أثناء عملية الخبز، وكذلك للكشف عن الغازات المنبعثة التي يحتمل أن تكون خطرة أثناء التسخين - على سبيل المثال، إطلاق الملدنات أو منتجات الانحلال الحراري السامة - والتي قد تنتقل إلى المخبوزات.
التحليل الحراري كأداة مناسبة لتحديد سلامة المنتج
يمكن استخدام التحليل الحراري للكشف عن إطلاق المواد أثناء عملية الخبز. وعن طريق تحليل TGA-FTIR، من الممكن Identify نوع ودرجة حرارة الإطلاق.
وللإجابة على هذا السؤال، قام أخصائيو TGA-FTIR لدينا بتقطيع حصيرة خبز من السيليكون وورق البرشمان المطلي بالسيليكون إلى قطع ووضع عدة قطع من كل مادة في بوتقة. أُجريت القياسات باستخدام جهاز PERSEUS® TGA 209 F1 Libra® عند درجة حرارة 230 درجة مئوية، وهي أقصى درجة حرارة لهذه الحصيرة.
يوضح الجدول 1 تفاصيل شروط القياس.
الجدول 1: شروط القياس
| الأداة | PERSEUS® TG 209 Libra® |
| كتلة العينة | ≈ 130 مجم (كلتا العينتين) |
| برنامج درجة الحرارة | من درجة الحرارة من RT إلى 230 درجة مئوية، مع الثبات لمدة 60 دقيقة |
| معدل التسخين | 10 كلفن/دقيقة |
| الغلاف الجوي | الهواء |
تحديد الفقد الكتلي في العينتين
تفقد حصيرة الخبز المصنوعة من السيليكون (الأخضر) 0.4% من كتلتها أثناء دورة التسخين. من ناحية أخرى، يفقد ورق البرشمان (الأحمر) 5.1% من كتلته الأولية أثناء التسخين و4.3% أخرى أثناء المعالجة الحرارية المتساوية. لا يكتمل فقدان الكتلة بعد 60 دقيقة في أي من الحالتين (الشكل 1).
تحليل الغازات المنبعثة من حصيرة الخبز المصنوعة من السيليكون
يتم نقل الغازات المتطايرة مباشرةً من الميزان الحراري إلى مطياف الأشعة تحت الحمراء FT-IR أعلاه عن طريق الاقتران وتحديدها في خلية غازات المطياف.
يتم نقل الغازات المنبعثة التي يتم تحديدها عن طريق قياس طيف الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FT-IR، انظر الشكل 2). في حالة حصيرة السيليكون (الطيف عند درجة حرارة 230 درجة مئوية باللون الأحمر)، تم العثور على إطلاق ثاني أكسيد الكربون (الأزرق) وآثار نواتج تحلل مطاط السيليكون (الأخضر)، والتي يمكن أن تكون أيضًا منتجات ثانوية من القلة القليلة القوام من الإنتاج. يمكن توفير المزيد من التفاصيل حول المكونات الفردية المنطلقة من خلال GC-MS اقتران .
تحليل الغازات المتطايرة من ورقة Parchment
يطلق ورق الزبدة الماء فقط، وهو ما يحدث في نطاق درجة حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية. يوضح الشكل 3 الطيف المقاس عند درجة حرارة 100 درجة مئوية باللون الأحمر مقارنةً بطيف قاعدة البيانات للماء (الأزرق).
يُظهر الطيف الخاص بورق الرق (الأحمر) عند درجة حرارة 230 درجة مئوية، الموضح في الشكل 4، إطلاق ثاني أكسيد الكربون (البرتقالي) وثاني أكسيد الكربون (الأخضر) و small آثار الميثانول (الأسود) وحمض الفورميك (الأزرق). ومن المفترض أن تكون نواتج التحلل هذه ناتجة عن التحلل الحراري للورق. بعد القياس، يمكن ملاحظة تغير لون الورق إلى اللون البني.
الخاتمة
إن انبعاث غازات الماء وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون غير ضارة لأنها تخرج من الفرن في صورة غازية. ومن المحتمل أن تكون كميات الميثانول وحمض الفورميك المحتواة small. بالإضافة إلى ذلك، من المحتمل أيضًا أن تكون نواتج تحلل السيليكون غير مهمة لأنها غير ضارة. ومع ذلك، فإن تسخين حصيرة الخبز المصنوعة من السيليكون دون خبز السلع قبل استخدامها لأول مرة سيكون بالتأكيد إجراءً معقولاً.