Bevezetés
Az évnek ez az ünnepi időszaka sokak számára a sütemények és kekszek sütésének szezonja. Vaj. Cukor. Liszt. Keverőgép. Sodrófa. Sütivágó... De aztán döntenünk kell: Sütőpapír vagy szilikon sütőszőnyeg?
Sokan a szilikon sütőszőnyeget részesítik előnyben, mivel tapadásmentes sütőfelülete élelmiszer-minőségű szilikonból készül, és mivel újrafelhasználható - ellentétben a pergamenpapírral, amely egyszer használatos.
A szilikonok vagy szilikongumi a térhálósított polimerek osztályába tartozik. Minden szilikon gerincét szilícium (Si) és oxigén (O) atomok váltakozása alkotja; minden egyes Si atomhoz két szerves csoport kapcsolódik. A leggyakoribb szilikon a polidimetil-sziloxán (PDMS). Az ilyen szilikonok fizikai formája a molekulaszerkezettől és a térhálósűrűségtől függően a merevtől a rugalmasig terjed. Számos nagyszerű tulajdonságuk van, amelyek alkalmassá teszik őket számos műszaki alkalmazáshoz; azonban kiváló, akár 260°C-os - és egyes fajtáik akár 300°C feletti - hőállóságuk miatt kiváló választás sütőformákhoz, szőnyegekhez és spatulákhoz.
A legtöbb ügyfelet és a NETZSCH Alkalmazási Laboratóriumban dolgozó elemzési szakértőinket azonban foglalkoztatja a kérdés, hogy vajon biztonságos-e a használatuk?
A vulkanizálás során a ciklikus és lineáris sziloxán oligomerek gyakori melléktermékek. Ezért hasznos megvizsgálni, hogy a sütési folyamat során felszabadulnak-e a feldolgozási segédanyagok vagy melléktermékek, valamint a melegítés során esetlegesen veszélyes gázok - pl. lágyítószerek vagy mérgező pirolízistermékek - felszabadulása, amelyek átkerülhetnek a sütőipari termékekbe.
A termikus analízis mint a termékbiztonság meghatározására alkalmas eszköz
A hőelemzéssel kimutatható a sütési folyamat során felszabaduló anyagok felszabadulása. A TGAFT- IR-analízis segítségével azonosítható a felszabadulás típusa és hőmérséklete.
A kérdés megválaszolásához TGA-FTIR szakembereink szilikon sütőszőnyeget és szilikonbevonatú pergamenpapírt vágtak darabokra, és mindegyik anyagból több darabot helyeztek a tégelybe. A méréseket a PERSEUS® TGA 209 F1 Libra® készülékkel végeztük 230°C-os hőmérsékleten, ami a szőnyeg maximális hőmérséklete.
Az 1. táblázat részletezi a mérési feltételeket.
Táblázat: Mérési feltételek
| Műszer | PERSEUS® TG 209 Libra® |
| A minta tömege | ≈ 130 mg (mindkét minta) |
| Hőmérsékleti program | RT-től 230°C-ig, 60 percig állandó hőmérsékleten tartva |
| Fűtési sebesség | 10 K/perc |
| Atmoszféra | Levegő |
A tömegveszteség meghatározása a két mintában
A szilikon sütőszőnyeg (zöld) tömegének 0,4%-át veszíti el a fűtési ciklus során. A pergamenpapír (piros) ezzel szemben a fűtés során a kezdeti tömegének 5,1%-át veszíti el, az IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus kezelés során pedig további 4,3%-át. A tömegvesztés 60 perc elteltével sem a két esetben, sem a másikban nem fejeződik be (1. ábra).
A szilikon sütőszőnyegből keletkező gázok elemzése
A fejlődő gázokat a csatoló segítségével közvetlenül a hőmérlegből a fenti FT-IR készülékbe szállítják, és a spektrométer gázcellájában azonosítják.
A távozó gázokat Fourier-transzformációs infravörös spektrometria (FT-IR, lásd a 2. ábrát) segítségével azonosítva továbbítják. A szilikonszőnyeg esetében (230°C-on vörös színnel jelölt spektrum) aCO2 (kék) és a szilikongumi bomlástermékeinek nyomai (zöld) voltak kimutathatók, amelyek a gyártás során keletkező oligomer melléktermékek is lehetnek. A felszabaduló egyes komponensekről további részleteket GC-MS csatolással lehetett megtudni.
A pergamenpapírból keletkezett gázok elemzése
A pergamenpapír csak vizet enged, ami 150 °C-ig terjedő hőmérséklet-tartományban fordul elő. A 3. ábra a 100°C-on mért spektrumot mutatja piros színnel, összehasonlítva a vízre vonatkozó adatbázis spektrumával (kék).
A pergamenpapír (piros) 230°C-on történő égetésének spektruma, amelyet a 4. ábra mutat, CO (narancssárga),CO2 (zöld) és small metanol (fekete) és hangyasav (kék) felszabadulását mutatja. Ezek a bomlástermékek feltehetően a papír hőbomlása során keletkeztek. A mérés után a papír barna elszíneződése figyelhető meg.
Következtetés
A víz, a CO és aCO2 kiáramlása ártalmatlan, mivel gáznemű formában hagyja el a sütőt. A benne lévő metanol és hangyasav mennyisége valószínűleg nagyon nagy small. Ezenkívül a szilikon bomlástermékei valószínűleg szintén jelentéktelenek, mivel ártalmatlanok. Ennek ellenére a szilikon sütőszőnyeg sütőipari termékek nélküli felmelegítése az első használat előtt minden bizonnyal ésszerű intézkedés lenne.