Johdanto
Tämä juhlallinen vuodenaika on monille evästeiden ja keksien leipomisen aikaa. Voi. Sokeri. Jauhot. Sekoitin. Nyrsin. Keksien leikkuri... Mutta sitten meidän on päätettävä: Pergamenttipaperi vai silikonileivinmatto?
Monet suosivat silikonista valmistettua leivinmattoa, koska sen tarttumaton leivontapinta on valmistettu elintarvikekelpoisesta silikonista ja koska se on uudelleenkäytettävissä - toisin kuin pergamenttipaperi, joka on kertakäyttöinen tuote.
Silikonit eli silikonikumit kuuluvat ristisilloitettujen polymeerien luokkaan. Kaikkien silikoneiden runko perustuu vuorotteleviin pii- (Si) ja happiatomeihin (O); kuhunkin Si-atomiin on sitoutunut kaksi orgaanista ryhmää. Yleisin silikoni on polydimetyylisiloksaani (PDMS). Molekyylirakenteesta ja silloitustiheydestä riippuen tällaisten silikonien fyysinen muoto vaihtelee jäykästä joustavaan. Niillä on monia hyviä ominaisuuksia, joiden ansiosta ne soveltuvat moniin teknisiin sovelluksiin; niiden erinomainen lämmönkestävyys jopa 260 °C:seen - ja joissakin laaduissa jopa yli 300 °C:seen - tekee niistä kuitenkin erinomaisen valinnan leivontamuotteihin, -mattoihin ja -lastoihin.
Useimmat asiakkaat ja analyysiasiantuntijamme osoitteessa NETZSCH Applications Laboratory ihmettelevät kuitenkin, ovatko ne turvallisia käyttää?
Vulkanoinnin aikana sykliset ja lineaariset siloksaani-oligomeerit ovat yleisiä sivutuotteita. Siksi on hyödyllistä tutkia, vapautuuko leivontaprosessin aikana prosessin apuaineita tai sivutuotteita, sekä havaita mahdolliset vaaralliset savukaasut kuumennuksen aikana - esimerkiksi pehmittimien tai myrkyllisten pyrolyysituotteiden vapautuminen - jotka voivat siirtyä leivonnaisiin.
Lämpöanalyysi on sopiva väline tuoteturvallisuuden määrittämiseen
Lämpöanalyysin avulla voidaan havaita aineiden vapautuminen leivontaprosessin aikana. TGAFT- IR-analyysin avulla on mahdollista Identify selvittää vapautumisen tyyppi ja lämpötila.
Vastataksemme tähän kysymykseen TGA-FTIR-asiantuntijamme leikkasivat silikonisen leivontamatto- ja silikonipäällysteisen pergamenttipaperin paloiksi ja laittoivat useita paloja kutakin materiaalia upokkaaseen. Mittaukset suoritettiin PERSEUS® TGA 209 F1 Libra® laitteella 230 °C:n lämpötilassa, joka on tämän maton maksimilämpötila.
Taulukossa 1 esitetään yksityiskohtaisesti mittausolosuhteet.
Taulukko 1: Mittausolosuhteet
| Laite | PERSEUS® TG 209 Libra® |
| Näytteen massa | ≈ 130 mg (molemmat näytteet) |
| Lämpötilaohjelma | RT-230 °C, pidetään vakiona 60 min ajan |
| Lämmitysnopeus | 10 K/min |
| Ilmakehä | Ilma |
Massahäviön määrittäminen kahdessa näytteessä
Silikoninen leivontamatto (vihreä) menettää 0,4 % massastaan lämmitysjakson aikana. Pergamenttipaperi (punainen) sen sijaan menettää 5,1 % alkuperäisestä massastaan lämmityksen aikana ja vielä 4,3 % isotermisen käsittelyn aikana. Massan menetys ei ole päättynyt 60 minuutin jälkeen kummassakaan tapauksessa (kuva 1).
Silikonisesta leivontamatosta vapautuvien kaasujen analysointi
Kehittyvät kaasut siirretään suoraan lämpövaaka-altaasta edellä mainittuun FT-IR-mittalaitteeseen kytkennän avulla ja tunnistetaan spektrometrin kaasukennossa.
Poistuvat kaasut siirretään ja tunnistetaan Fourier-muunnosinfrapunaspektrometrillä (FT-IR, ks. kuva 2). Silikonimaton tapauksessa (spektri 230 °C:n lämpötilassa punaisella) havaittiinCO2:n vapautuminen (sininen) ja jälkiä silikonikumin hajoamistuotteista (vihreä), jotka voivat olla myös tuotannossa syntyviä oligomeerien sivutuotteita. Yksittäisistä vapautuneista komponenteista saataisiin lisätietoja GC-MS kytkennällä.
Pergamenttipaperista vapautuvien kaasujen analysointi
Pergamenttipaperi luovuttaa vettä vain 150 °C:n lämpötilassa. Kuvassa 3 esitetään mitattu spektri 100 °C:n lämpötilassa punaisella värillä verrattuna tietokannan spektriin vedelle (sininen).
Kuvassa 4 esitetty pergamenttipaperin (punainen) spektri 230 °C:n lämpötilassa osoittaa CO:n (oranssi) jaCO2:n (vihreä) vapautumisen sekä small metanolin (musta) ja muurahaishapon (sininen) jäljet. Nämä hajoamistuotteet ovat oletettavasti peräisin paperin lämpöhajoamisesta. Mittauksen jälkeen voidaan havaita paperin ruskea värimuutos.
Päätelmä
Veden, hiilidioksidin jahiilidioksidin haihtuminen on vaaratonta, koska ne poistuvat uunista kaasumaisessa muodossa. Metanolin ja muurahaishapon määrät ovat todennäköisesti hyvin small. Lisäksi silikonin hajoamistuotteet ovat todennäköisesti merkityksettömiä, koska ne ovat vaarattomia. Silikonisen leivontamattojen lämmittäminen ilman leivontatuotteita ennen niiden ensimmäistä käyttöä olisi kuitenkin varmasti järkevä toimenpide.