Inleiding
Deze feestelijke tijd van het jaar is voor velen het seizoen voor het bakken van koekjes en biscuits. Boter. Suiker. Meel. Mixer. Deegroller. Cookie Cutter... Maar dan moeten we beslissen: Perkamentpapier of siliconen bakmat?
Velen geven de voorkeur aan de siliconen bakmat vanwege het antiaanbakoppervlak dat gemaakt is van food-grade siliconen en het feit dat het herbruikbaar is - in tegenstelling tot perkamentpapier, dat eenmalig gebruikt kan worden.
Siliconen of siliconenrubbers behoren tot de klasse van vernette polymeren. De ruggengraat van siliconen bestaat uit afwisselend silicium (Si) en zuurstof (O) atomen; aan elk Si atoom zijn twee organische groepen gebonden. De meest voorkomende silicone is polydimethylsiloxaan (PDMS). Afhankelijk van hun moleculaire structuur en verknopingsdichtheid variëren deze siliconen in fysieke vorm van stijf tot flexibel. Ze hebben veel geweldige eigenschappen die ze geschikt maken voor een verscheidenheid aan technische toepassingen; maar hun uitstekende hittebestendigheid tot 260 °C - en sommige kwaliteiten zelfs boven 300 °C - maken ze een uitstekende keuze voor bakvormen, matten en spatels.
De meeste klanten en onze analyse-experts in het NETZSCH Applications Laboratory vragen zich echter af of ze veilig te gebruiken zijn?
Tijdens vulkanisatie zijn cyclische en lineaire siloxaanoligomeren veel voorkomende bijproducten. Daarom is het nuttig om te onderzoeken of er hulpstoffen of bijproducten vrijkomen tijdens het bakproces en om potentieel gevaarlijke gassen te detecteren tijdens het verhitten - bijvoorbeeld het vrijkomen van weekmakers of giftige pyrolyseproducten - die kunnen worden overgedragen op de gebakken producten.
Thermische analyse als geschikt hulpmiddel voor het bepalen van productveiligheid
Thermische analyse kan worden gebruikt om het vrijkomen van stoffen tijdens het bakproces te detecteren. Door middel van TGAFT- IR-analyse is het mogelijk om Identify het type en de temperatuur van het vrijkomen te bepalen.
Om deze vraag te beantwoorden, sneden onze TGA-FTIR-specialisten een siliconen bakmat en perkamentpapier met siliconencoating in stukken en legden verschillende stukken van elk materiaal in de kroes. De metingen werden uitgevoerd met een PERSEUS® TGA 209 F1 Libra® bij een temperatuur van 230°C, de maximale temperatuur voor deze mat.
Tabel 1 geeft de meetomstandigheden weer.
Tabel 1: Meetomstandigheden
| Instrument | PERSEUS® TG 209 Libra® |
| Monstermassa | ≈ 130 mg (beide monsters) |
| Temperatuurprogramma | RT tot 230°C, constant gehouden gedurende 60 min |
| Verwarmingssnelheid | 10 K/min |
| Atmosfeer | Lucht |
Bepaling van het massaverlies in de twee monsters
De siliconen bakmat (groen) verliest 0,4% van zijn massa tijdens de verwarmingscyclus. Het perkamentpapier (rood) daarentegen verliest 5,1% van zijn oorspronkelijke massa tijdens het verwarmen en nog eens 4,3% tijdens de isothermische behandeling. Het massaverlies is in geen van beide gevallen na 60 minuten voltooid (figuur 1).
Het analyseren van de gassen die vrijkomen uit de siliconen bakmat
De ontwikkelende gassen worden rechtstreeks van de thermobalans naar de FT-IR getransporteerd door middel van de koppeling en geïdentificeerd in de gascel van de spectrometer.
De ontsnappende gassen worden overgebracht en geïdentificeerd met behulp van Fourier Transform Infrared Spectrometry (FT-IR, zie figuur 2). In het geval van de siliconenmat (spectrum bij 230°C in rood) werden het vrijkomen vanCO2 (blauw) en sporen van de afbraakproducten van siliconenrubber (groen) gevonden, wat ook oligomeerbijproducten van de productie zouden kunnen zijn. Meer details over de afzonderlijke componenten die vrijkwamen, konden worden verkregen door GC-MS koppeling.
Het analyseren van de gassen die uit het perkamentpapier komen
Perkamentpapier geeft alleen water af, wat optreedt in het temperatuurbereik tot 150°C. Figuur 3 toont het gemeten spectrum bij 100°C in rood in vergelijking met het databasespectrum voor water (blauw).
Het spectrum voor perkamentpapier (rood) bij 230°C, weergegeven in figuur 4, toont het vrijkomen van CO (oranje),CO2 (groen) en small sporen van methanol (zwart) en mierenzuur (blauw). Deze ontledingsproducten worden vermoedelijk geproduceerd door de thermische ontleding van het papier. Na de meting kan een bruine verkleuring van het papier worden waargenomen.
Conclusie
Uitwaseming van water, CO enCO2 is onschadelijk omdat ze de oven in gasvorm verlaten. De hoeveelheden methanol en mierenzuur zijn waarschijnlijk erg small. Daarnaast zijn de afbraakproducten van siliconen waarschijnlijk ook verwaarloosbaar omdat ze onschadelijk zijn. Toch zou het zeker verstandig zijn om een siliconen bakmat zonder bakgoed op te warmen voor het eerste gebruik.