Pergament vs. silikone: Hvilken bagemulighed er sikrest?

Denne årstid er for mange sæsonen for bagning af småkager og kiks. Smør. Sukker. Mel. Mixer. Kagerulle. Udstikker... Men så skal vi beslutte os: Pergamentpapir eller silikonebagemåtte?

Mange foretrækker silikonebagemåtten, fordi den har en non-stick bageoverflade af fødevaregodkendt silikone, og fordi den kan genbruges - i modsætning til pergamentpapir, som er en engangsartikel.

Silikoner eller silikonegummi tilhører klassen af tværbundne polymerer. Rygraden i enhver silikone er baseret på skiftende silicium- (Si) og oxygen- (O) atomer; to organiske grupper er bundet til hvert Si-atom. Den mest almindelige silikone er polydimethylsiloxan (PDMS). Afhængigt af deres molekylære struktur og tværbindingstæthed varierer sådanne silikoner i fysisk form fra stive til fleksible. De har mange gode egenskaber, som gør dem velegnede til en lang række tekniske anvendelser; men deres fremragende varmebestandighed på op til 260 °C - og nogle kvaliteter endda over 300 °C - gør dem til et godt valg til bageforme, måtter og spatler.

Men de fleste kunder og vores analyseeksperter i NETZSCH Applications Laboratory spekulerer på, om de er sikre at bruge?

Under vulkanisering er cykliske og lineære siloxanoligomerer almindelige biprodukter. Derfor er det nyttigt at undersøge, om nogen af proceshjælpemidlerne eller biprodukterne frigives under bageprocessen, samt at opdage potentielt farlig afgasning under opvarmning - f.eks. frigivelse af blødgørere eller giftige pyrolyseprodukter - som kan overføres til bagværket.

Termisk analyse er velegnet til at bestemme produktsikkerhed

Termisk analyse kan bruges til at opdage frigivelse af stoffer under bageprocessen. Ved hjælp af TGA-FT-IR-analyse er det muligt at identificere frigivelsens type og temperatur.

For at besvare dette spørgsmål skar vores TGA-FTIR-specialister en silikonebagemåtte og silikonebelagt pergamentpapir i stykker og lagde flere stykker af hvert materiale i smeltediglen. Målingerne blev udført med en PERSEUS^® TGA 209 F1 Libra^® ved en temperatur på 230 °C, den maksimale temperatur for denne måtte.

Prøvens masse	~ 130 mg (begge prøver)
Temperaturprogram	RT - 230 °C, holdt konstant i 60 minutter
Opvarmningshastighed	10 K/min
Atmosfære	Luft

Tabel 1: Målebetingelser

Bestemmelse af massetabet i de to prøver

Silikonebagemåtten (grøn) mister 0,4 % af sin masse under opvarmningscyklussen. Pergamentpapiret (rødt) mister derimod 5,1 % af sin oprindelige masse under opvarmningen og yderligere 4,3 % under den isotermiske behandling. Massetabet er ikke afsluttet efter 60 minutter i nogen af de to tilfælde.

3D-printer med en glødende model omgivet af ikoner, der repræsenterer SLM-, SLA- og DLP-teknologier, der fremhæver additiv fremstilling. — Figur 1: Temperaturafhængig masseændring af silikoneprøve (grøn) og pergamentpapir (rød)

Analyse af de gasser, der udvikles fra silikonebagemåtten

De udviklende gasser transporteres direkte fra termobalancen til FT-IR ovenfor ved hjælp af koblingen og identificeres i spektrometerets gascelle.

De udstrømmende gasser overføres og identificeres ved hjælp af Fourier Transform Infrared Spectrometry (FT-IR). I tilfældet med silikonemåtten (spektrum ved 230 °C i rødt) blev der fundet frigivelse af_CO2 (blå) og spor af nedbrydningsprodukter af silikonegummi (grøn), som også kunne være oligomere biprodukter fra produktionen. Flere detaljer om de enkelte frigivne komponenter kunne tilvejebringes ved GC-MS-kobling.

Målt spektrumanalyse af silikonebagemåtte ved 230 °C, der viser CO2-frigivelse og silikone-nedbrydningsprodukter. — Figur 2: Målt spektrum af silikonebagemåtten ved 230 °C (rød), frigivelse af CO2 (blå) og spor af nedbrydningsprodukter af silikonegummi (grøn)

Analyse af de gasser, der udvikles fra pergamentpapiret

Pergamentpapir frigiver kun vand, hvilket sker i temperaturområdet op til 150 °C. Figur 3 viser det målte spektrum ved 100 °C i rødt sammenlignet med databasens spektrum for vand (blåt).

Sammenligning af målte FTIR-spektre ved 100 °C viser emissioner fra silikonebagemåtter (rød) i forhold til vandspektre (blå). — Figur 3: Målt spektrum ved 100 °C (rød) sammenlignet med litteraturens spektre for vand (blå)

Spektret for pergamentpapir (rødt) ved 230 °C viser frigivelse af CO (orange),_CO2 (grøn) og small spor af methanol (sort) og myresyre (blå). Disse nedbrydningsprodukter stammer formentlig fra den termiske NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af papiret. Efter målingen kan man se en brun misfarvning af papiret.

Målt spektrumanalyse ved 230 °C, der viser gasemissioner: CO (orange), CO2 (grøn), methanol (sort) og myresyre (blå). — Figur 4: Målte spektre ved 230 °C (rød), CO (orange), CO2 (grøn), methanol (sort) og myresyre (blå)

Konklusion

Afgasning af vand, CO og_{CO2 er}uskadelig, da de forlader ovnen i gasform. Mængderne af methanol og myresyre er sandsynligvis meget small. Derudover er silikonenedbrydningsprodukterne sandsynligvis også ubetydelige, da de er uskadelige. Ikke desto mindre ville det helt sikkert være en fornuftig handling at opvarme en silikonebagemåtte uden bagværk før første brug.

Vi her på NETZSCH Analyzing & Testing håber, at denne indsigt vil hjælpe dig med at nyde dine friskbagte småkager endnu mere i påskesæsonen. Det gør vi i hvert fald nu!