Въведение
Този празничен сезон на годината за мнозина е сезонът на печене на бисквити и сладкиши. Масло. Захар. Брашно. Смесител. Валяк. Формичка за бисквити... Но след това трябва да решим: Пергаментова хартия или силиконова подложка за печене?
Мнозина предпочитат силиконовата подложка за печене поради незалепващата ѝ повърхност, изработена от силикон за хранителни цели, и факта, че е за многократна употреба - за разлика от пергаментовата хартия, която е за еднократна употреба.
Силиконите или силиконовите каучуци принадлежат към класа на омрежените полимери. Гръбнакът на всеки силикон се основава на редуващи се силициеви (Si) и кислородни (O) атоми; към всеки Si атом са свързани две органични групи. Най-разпространеният силикон е полидиметилсилоксанът (PDMS). В зависимост от молекулярната си структура и плътността на омрежване тези силикони варират по физическа форма от твърди до гъвкави. Те притежават много чудесни свойства, които ги правят подходящи за различни технически приложения; въпреки това отличната им устойчивост на топлина до 260°C - а някои марки дори над 300°C - ги прави чудесен избор за форми за печене, подложки и шпатули.
Въпреки това повечето клиенти и нашите експерти по анализ в Лабораторията за приложения на NETZSCH се чудят дали те са безопасни за употреба?
По време на вулканизацията цикличните и линейните силоксанови олигомери са често срещани странични продукти. Ето защо е полезно да се проучи дали някое от спомагателните вещества или страничните продукти се отделя по време на процеса на печене, както и да се открие потенциално опасно изпускане на газове по време на нагряване - напр. отделяне на пластификатори или токсични пиролизни продукти - които могат да се прехвърлят върху печените изделия.
Термичният анализ като подходящ инструмент за определяне на безопасността на продуктите
Термичният анализ може да се използва за откриване на отделянето на вещества по време на процеса на печене. С помощта на TGAFT-ИЧ анализ е възможно да се определят видът и температурата на отделяне.
За да отговорят на този въпрос, нашите специалисти по TGA-FTIR нарязаха на парчета силиконова подложка за печене и пергаментова хартия със силиконово покритие и поставиха по няколко парчета от всеки материал в тигел. Измерванията бяха извършени с PERSEUS® TGA 209 F1 Libra® при температура 230°C, максималната температура за тази подложка.
В таблица 1 са описани подробно условията на измерване.
Таблица 1: Условия за измерване
| Инструмент | PERSEUS® TG 209 Libra® |
| Маса на пробата | ≈ 130 mg (и двете проби) |
| Температурна програма | RT до 230°C, поддържана постоянна за 60 мин |
| Скорост на нагряване | 10 K/min |
| Атмосфера | Въздух |
Определяне на загубата на маса в двете проби
Силиконовата подложка за печене (зелена) губи 0,4 % от масата си по време на цикъла на нагряване. Пергаментовата хартия (червена), от друга страна, губи 5,1 % от първоначалната си маса по време на нагряването и още 4,3 % по време на изотермичната обработка. Загубата на маса не е завършена след 60 минути в нито един от двата случая (фигура 1).
Анализ на газовете, отделяни от силиконовата подложка за печене
Еволюиращите газове се пренасят директно от термобаланса до FT-IR горе посредством съединител и се идентифицират в газовата клетка на спектрометъра.
Изходящите газове се прехвърлят и се идентифицират чрез инфрачервена спектрометрия с преобразуване на Фурие (FT-IR, вж. фигура 2). В случая със силиконовата подложка (спектър при 230°C в червено) е установено отделяне наCO2 (синьо) и следи от продукти на разграждане на силиконовия каучук (зелено), които биха могли да бъдат и странични олигомерни продукти от производството. Повече подробности за отделните освободени компоненти биха могли да бъдат предоставени чрез GC-MS свързване.
Анализ на газовете, отделени от пергаментовата хартия
Пергаментовата хартия отделя само вода, което се случва в температурен диапазон до 150°C. На фигура 3 е показан измереният спектър при 100°C в червено в сравнение със спектъра от базата данни за вода (синьо).
Спектърът за пергаментова хартия (червена) при 230°C, представен на фигура 4, показва отделянето на CO (оранжево),CO2 (зелено) и small следи от метанол (черно) и мравчена киселина (синьо). Предполага се, че тези продукти на разпадане се получават при термичното разлагане на хартията. След измерването се наблюдава кафяво оцветяване на хартията.
Заключение
Изпускането на вода, CO иCO2 е безвредно, тъй като те напускат фурната в газообразно състояние. Съдържащите се количества метанол и мравчена киселина вероятно са много small. Освен това продуктите от разграждането на силикона вероятно също са незначителни, тъй като са безвредни. Въпреки това нагряването на силиконова подложка за печене без печене преди първата ѝ употреба със сигурност би било разумно действие.