loại có hoạt tính sinh học với các kim lọai có tính kháng khuẩn, kháng nấm, khửmùi Cu, Zn, Ag. Điều chế copolymerr: Khi tạo copolymerr với acrylamide được dùng làm chất điều hoà đất chố
Trang 1CHÖÔNG I TOÅNG QUAN
Trang 21.1 VẬT LIỆU HẤP THỤ NƯỚC:
Vật liệu hấp thụ nước rất đa dạng, được chia thành 2 nhóm
Vật liệu thiên nhiên:
Là các loại rơm rạ, bã mía, mùn cưa, vỏ lúa (trấu), thân các loại cây ngắnngày sau khi thu hoạch, các loại cỏ… là loại polymer thiên nhiên và các loạikhoáng thiên nhiên diatomit, bentonic… đều có khả năng hấp thụ hoặc trương nở.Các vật liệu này có sẵn trong thiên nhiên, tuy nhiên hiệu quả giữ nước rất kém
Vật liệu tổng hợp:
+ Vật liệu vô cơ:
Gồm silicagel, Na2SO4, CaCl2… những vật liệu này có khả năng hút ẩmnhưng không thể giữ một lượng nước lớn, và dễ gây ngộ độc cho cây trồng
+ Vật liệu hữu cơ:
Có rất nhiều loại vật liệu hữu cơ có khả năng hút nước cao đã được tổnghợp và thương mại hoá Các hoá chất dùng để tổng hợp các loại vật liệu nàyphần lớn xuất phát từ nguồn nguyên liệu dầu mỏ như acid acrylic, methacrylic,acrylamide, các polymer polyacrylic acid (PAA), polyvinyl alcol (PVA) và mộtsố ít polymer thiên nhiên như tinh bột, cellulose Nhiều công ty và các viện khoahọc trên thế giới đã nghiên cứu ra các loại vật liệu hút nước nhằm đáp ứng nhucầu thực tế của đời sống như: các loại tả lót có thể tự hút nước dùng cho trẻ em,băng gạt dùng trong y tế và vệ sinh cá nhân, vật liệu giữ nước cho đất để nângcao năng suất cây trồng trong nông nghiệp
1.1.1 Thành phần cơ bản của vật liệu tổng hợp: [18]
Monomer: Chiếm từ 20-80% gồm:
+ Ester có chứa nối đôi vinyl của acid (meth)acrylic với các alcol mạchngắn: metyl(meth)acrylate, etyl(meth)acrylate, propyl(meth)acrylate
+ Acid acrylic, methacrylic và muối của chúng với kim loại kiềm,acrylamide, acrylonitril Trong các loại vật liệu tổng hợp từ các loại monomer
Trang 3trên thì các muối acid (meth)acrylic, acrylonitril thủy phân có khả năng hút nướcrất cao Tuy nhiên acrylonitril là tác nhân có thể gây ung thư nên acid(meth)acrylic và muối của nó được dùng nhiều nhất trong tổng hợp vật liệu hấpthụ nước.
Chất tạo liên kết ngang (crosslinker): 0.1-5% gồm những hợp chất ester,eter, amide có từ hai nối đôi bất bão hoà trở lên như: N,N-methylenbisacrylamide, ethylenglycol di(meth)acrylate, diethylenglycoldi(meth)acrylate, triethylenglycol di(meth)acrylate… hoặc các hợp chất hữu cơ đachức như : ethylenglycol, glycerin, butandiol, polyvinylalcol (PVA), tinh bột,cellulose và các dẫn xuất của cellulose
Chất khơi mào gốc tự do (radical): thường dùng 0.01- 2%
+ Đối với phản ứng polyme hoá tạo vật liệu gồm cácperoxide( benzoylperoxide, ter-butylhydroperoxide), azobisbutyronitryl,
K2S2O8
+ Với các phản ứng copolymerr ghép, chất tạo gốc tự do trên 1 mạchpolymer nền(Polyvinyl alcol, tinh bột, cellulose ) thường dùng là các muối Cerihoá trị 4 trong môi trường acid (Ceric sufate tetrahydrate Ce(SO4)2.4H2O ,amonium Ceric nitrate (NH4)2Ce(NO3)6)và các hệ phản ứng oxi-hoá khử như:MnO2-acid oxalic, peroxydiphosphat-thioure, Fe3+- cystein
Chất làm đặc và chất để ghép tạo copolymerr: Tinh bột, Polyvinyl alcol,bột cellulose và các dẫn xuất của nó như carboximethylcellulose (CMC),hydroximethylcellulose (HEC)
Chất hoạt động bề mặt: Nonyl phenol, sorbitol monosterat, linearalkylbenzen
sulfonate (LAS), lauryl eter sulfate(LES)
Chất khử mùi: Zeolite, than hoạt tính
Trang 4Chất kháng khuẩn: Đối với vật liệu hấp thụ nước dùng trong tả lót, sảnphẩm vệ sinh cá nhân người ta thường cho thêm vào các chất kháng khuẩn, diệtkhuẩn là các muối amonium tứ cấp: benzalkoniumchloride(BKC), cetyltrimethyamonium chloride, didecyldimethylamoniumcarbonate.
Tuy nhiên chất làm đặc, chất hoạt động bề mặt, chất độn, chất khử mùi vàkháng khuẩn có thể dùng hoặc không tùy điều kiện phản ứng và mục đích sửdụng của từng loại vật liệu
1.1.2 Giới thiệu về acid acrylic: [14], [20], [21]
Công thức cấu tạo:
H 2 C =CH – COOH (acroleic acid; 2- propenoic acid)
Tính chất:
Acid acrylic là chất lỏng không màu, có vị chua, mùi hăng, tan trong nước,alcol và ête nhiệt độ sôi 140.9oC, nhiệt độ nóng chảy 12.1oC, d= 1.052 Khảnăng polymer hoá của acid acrylic rất cao, có thể gây nổ trong quá trình polymerhoá Ở điều kiện nhiệt độ thường (32-38oC) nó có khả năng tự polymer hoá nếukhông có chất ổn định
Các phương pháp tổng hợp:
Acid acrylic được điều chế bằng 4 phương pháp: propylen,acetylene,ethylene, ethylene oxide Ngày nay chủ yếu là phương pháp từ propylen
+ Tổng hợp từ propylene: Propylen được oxy hoá qua hai giai đoạn
Do chi phí tạo nên propylene thấp nên nó được sử dụng như một nguồnnguyên liệu lý tưởng cho tổng hợp acid acrylic
+ Tổng hợp từ acetylen:
Trang 5C H C H + C O + H2O H2C C H C O O H
Phản ứng được thực hiện trong dung môi tetrahydrofuran ở nhiệt độ khoảng
200oC, áp suất 6 -10 MPa và xúc tác Nickel bromide Do acetylen quá đắt chonên hiện nay ít được sử dụng để thực hiện phản ứng này
+ Tổng hợp từ ethylene:
- Điều chế polyacrylic (PAA) và các ester acrylat:
Trang 6thơm, hydrocacbon béo Muối của kim loại hoá trị 1 và muối amoni của polymernày thường tan được trong nước.
Polymer của acid acrylic và muối của nó thường cứng và dễ vỡ, PAA cónhững phản ứng đặc trưng của acid carboxilic Thông thường dung dịch polyacidcó độ nhớt thấp vì polymer thường cuộn chặt lại với nhau, nó bị oxi hoá rất ít.Khi ta thêm NaOH thì càng nhiều nhóm carboxyl trở nên ion hoá, lực đẩy qua lạicủa điện tích làm cho những sợi polymer duỗi ra và dẫn tới độ nhớt sẽ giảm vìsự ion hoá của polyacid giảm so với lúc đầu và những sợi polymer bị cuộn chặthơn [19]
Các phương pháp tổng hợp:
PAA được tổng hợp theo nhiều phương pháp với mỗi phương pháp các tácgiả dùng một chất khơi mào riêng cho mỗi loại khối lượng phân tử và mục đíchsử dụng khác nhau Để tổng hợp PAA có khối lượng phân tử cao
Mishra đã polymer hoá AA với chất khơi mào NO2 được tạo ra từ phản ứngnhiệt phân Pb(NO3)2 trong dung môi benzen [13]
Trang 7Phương pháp này đơn giản, polymer sạch, tuy nhiên không điều chỉnh đượcnhiệt độ do có độ nhớt cao, sự thoát nhiệt kém, dẫn đến sự xuất hiện nhiệt cụcbộ, không đồng đều trong toàn khối Khó khăn này khiến cho polymer có độphân tán cao.
Ngoài phương pháp trên người ta còn dùng một số chất khơi mào nhưbenzoylperoxide (C6H5COO)2 , potasiumpersulfat (K2S2O8), hydrogen peroxide(H2O2), quá trình tạo gốc tự do và polymer hoá như sau:
ngoài trời trong xây dựng nhà cửa
- Sản phẩm trùng hợp dạng nhũ (keo sữa): kỹ thuật này cho polymer cótrọng lượng phân tử cao dùng rộng rãi trong những ứng dụng về sơn phủ bề mặt,trong công nghiệp nhuộm, in ấn, dệt, tổng hợp vecni hoặc màng polymer kim
Trang 8loại có hoạt tính sinh học với các kim lọai có tính kháng khuẩn, kháng nấm, khửmùi( Cu, Zn, Ag).
Điều chế copolymerr:
Khi tạo copolymerr với acrylamide được dùng làm chất điều hoà đất chốngxói mòn (PAM) phổ biến hiện nay trong nông nghiệp, thu hồi dầu địa chất trongcác mỏ dầu thô đang khai thác, khử muối và loại bỏ kim loại nặng trong xử lýnước, khai thác quặng mỏ…
Đồng trùng hợp của acrylamide và sodium acrylamide tạo anionic PAM
Ngoài phản ứng tạo copolymer PAM, một số loại copolymer phổ biến kháccủa monomer acrylic hoặc các ester của acrylic :
Acrylic-styren-acrylonitryl(ASA): có độ bóng cao, kháng va đập cao, chốngchịu thời tiết tốt và chịu đựng được nhiều loại dung môi hữu cơ, acid, kiềm.Được dùng trong nhiều sản phẩm bảo hộ lao động, thiết bị thông tin liên lạc…Ethylen-methacrylate(EMA): mềm dẻo, linh động thường gặp trong đónggói dược phẩm, găng tay
Ethylen-ethylacrylate(EEA): mềm dẻo ở nhiệt độ thấp, chịu nhiệt tốt nênđược dùng nhiều trong dây cáp điện…
Ethylen-butylacrylate(EBA): cứng ở nhiệt độ thấp, không giống như cáccopolymer trên EBA có tính năng quang học kém Được dùng trong bao bì thựcphẩm đông lạnh
1.1.4 TINH BỘT: [5], [6], [21]
Trang 9Trong thiên nhiên, tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào.Người ta thấy tinh bột có trong cây xanh, rễ, cành, hạt, củ và quả Trong thời kỳ
“ngủ” và nảy mầm, tinh bột là chất dự trữ năng lượng cho cây
Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dưới dạng không hòa tan trong nước
do đó có thể tích tụ một lượng lớn ở trong tế bào mà vẫn không ảnh hưởng đếnáp suất thẩm thấu Các hydratcarbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quanghợp, nhanh chóng được chuyển thành tinh bột Tinh bột ở mức độ này gọi là tinhbột đồng hoá, rất linh động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổichất hoặc có thể được chuyển thành tinh bột Tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả,củ, rễ, thân và bẹ lá Tinh bột có nhiều trong các loại lương thực, do đó các loạilương thực được coi là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột
Hàm lượng tinh bột (%) tính theo trọng lượng khô trong một số loài thực vật
Thành phần hoá học của tinh bột:
Tinh bột không phải là hợp chất đồng thể mà gồm hai polysacharid khácnhau: amylose (thường khoảng 20-30%) và amylopectin (thường khoảng 70-80%) Tỷ lệ amylose so với amylopectin trong đa số tinh bột xấp xỉ 1/4 Thườngtrong tinh bột loại nếp (gạo nếp, ngô nếp) gần như 100% là amylopectin, trái lạitrong tinh bột đậu xanh, dong riềng hàm lượng amylose chiếm khoảng 59%
Trang 10Hiện nay người ta đã lai tạo được loại ngô có thành phần amylose trong tinh bộtchiếm tới 80%.
1.1.4.1 Cấu tạo, tính chất amylose:
Cấu tạo của amylose:
Trong amylose, các gốc glucose được gắn vào nhau nhờ liên kết glucoside và tạo nên chuỗi dài bao gồm từ 200-2000 đơn vị glucose Phân tửamylose có một đầu khử và một đầu không khử
O OH
CH 2 OH
OH O
H O
Amylose của khoai tây có khối lượng phân tử trung bình là 400.000, trongkhi đó amylose của ngô và thóc nằm giữa 100.000 và 200.000
Hàm lượng amylose của một số tinh bột:
Tính chất của amylose:
a Độ hoà tan:
Trong đa số trường hợp dung dịch amylose rất nhanh chóng tạo keo thậmchí ngay cả khi ở nhiệt độ cao Tốc độ tạo keo tụ thuộc vào nhiều yếu tố như:thời gian, nhiệt độ, PH, nồng độ và phương pháp hoà tan amylose
Amylose hoà tan dễ dàng trong kiềm loãng Điều đđáng chú ý là để hoà tanamylose cần có một lượng kiềm tối ưu Nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn đều làmcho amylose tạo ra keo
Trang 11b.Tính lưu biến:
Các phân tử amylose thường tuyến tính và đều đặn, do đó trong dung dịch,chúng có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo ra các tinh thể Khi sự liênhợp xảy ra với tốc độ tối thiểu thì amylose sẽ tạo ra khối không tan của các hạtđã thoái hoá, khi tốc độ liên hợp cực đại thì dung dịch chuyển thành thể keo
Ở nhiệt độ thường, keo amylose thường là một khối trắng đục không thuậnnghịch, không thấy có hiện tượng co Nghiên cứu amylose bằng kính hiển vi,người ta thấy chúng có cấu trúc hạt rõ rệt, chứng tỏ có tính không tan của tinhthể
c Phản ứng với iod:
Khi tương tác với iod, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Phản ứngnày đã được Shogmayer phát hiện vào năm 1812 Iod có thể coi là thuốc thử đặchiệu để xác định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương pháp trắcquang Để phản ứng được với iod, phân tử amylose phải có dạng hình xoắn ốc.Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iod vì không tạođược vòng xoắn ốc hoàn chỉnh
d Khả năng tạo phức:
Amylose còn có khả năng tạo phức với rất nhiều các hợp chất hữu cơ cócực cũng như không cực khác nhau như: các rượu no (izoamylic, butylic,izopropylic); các rượu vòng, các phenol; các hydrocacbon thẳng và vòng; cácdẫn xuất benzen có nhóm alđehi; các nitroparafin…
Điều đáng chú ý là khi tạo phức với amylose, các chất tạo phức cũng
chiếm vị trí bên trong dọc theo xoắn ốc tương tự như iod Điều lý thú là phức củavitamin A với amylose thường bền và ít bị oxi hoá Do đó người ta thường bảovệ vitamin A trong thuốc cũng như trong thức ăn gia súc bằng cách cho nó tạophức với amylose
1.1.4.2 Cấu tạo và tính chất của amylopectin:
Trang 12 Cấu tạo của amylopectin:
Phân tử của amylopectin còn lớn và dị thể hơn amylose nhiều Cấu trúc phântử
ngoài liên kết α(1,4)-glucoside, chính liên kết này tạo nên mạch nhánh củaamylopectin, chiều dài của chuỗi mạch nhánh có khoảng 20-30 đơn vị glucose.Phân tử amylopectin chỉ có một đầu khử duy nhất ở mỗi nhánh
O OH
CH2OH
OH O
H O
CH2OH
OH O
Bằng phương pháp tán xạ ánh sáng người ta đã xác định được phân tử lượngcủa một amylopectin vào khoảng 5.108 Năm 1972, Greenwood đã xác định đượcphân tử lượng của một số amylopectin như sau:
Tính chất của amylopectin:
Do cấu trúc phức tạp nên amylopectin khó tan trong nước lã mà chỉ tantrong nước nóng tạo thành dung dịch có độ nhớt cao và bền, không có hay có rất
ít khuynh hướng gây thoái hoá, amylopectin hấp thụ nước nhiều hơn và là thànhphần chủ yếu tạo sự trương phồng của hạt tinh bột
Trang 13Trong tinh bột ngoài amylose và amylopectin còn có một lượng polypeptitliên kết hoá học với tinh bột Khi thuỷ phân polypeptit này người ta thấy có chứacác acid amin, có lẽ polypeptit này là chất khơi mào của sự sinh tổng hợp tinhbột.
1.1.4.3 Tính chất chức năng của tinh bột:
Tinh bột là chất rắn, màu trắng, ở dạng vô định hình không tan trong nướclạnh Trong nước nóng (từ 65oC) tinh bột phồng lên do hút nước và tạo một dungdịch keo nhớt gọi là hồ tinh bột
Tính chất thuỷ nhiệt và sự hồ hoá tinh bột:
Khi hòa tan tinh bột vào nước do kích thước phân tử của tinh bột lớn nêncác phân tử nước sẽ xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột Tại đây chúng sẽtương tác với nhóm hoạt động của tinh bột tạo ra lớp vỏ nước làm cho lực liênkết ở mắt xích nào đó của phân tử tinh bột bị yếu đi, dẫn đến phân tử tinh bột bịxê dịch và bị trương lên Khi hoà tan tinh bột trong nước sẽ xảy ra các quá trìnhsau:
Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ hydrathoá khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hoá Dưới đây là khoảngnhiệt độ hồ hoá của một số tinh bột:
Tinh bột ban Đầu (oC) To trung bình (oC) To cuối(oC)
lỏng
Hydrat hóa và trương nở
Dung dịch Phân tán phá vỡ vỏ hạt, đứt liên kết các phân tửHạt
tinh bột
Trang 14Khoai tây 58 62 66
Sự hồ hoá tinh bột cũng có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp trong môi trườngkiềm Vì kiềm làm ion hoá từng phần do đó làm cho sự hydrat hoá phân tử tinhbột tốt hơn
Khả năng tạo hình của tinh bột:
+ Khả năng tạo màng:
Giống như các chất cao phân tử khác, tinh bột có khả năng tạo màng tốt.Để tạo màng các phân tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trựctiếp với nhau bằng liên kết hidro và gián tiếp qua phân tử nước Có thể thu đượcmàng từ dung dịch phân tán trong nước Màng thu được từ thể phân tán trongnước thường dễ dàng trương ra trong nước
Qua quá trình hồ hoá sơ bộ ở nồng độ thích hợp, sau đó cho rót tạo màng vàbốc hơi dần, khi các hạt tiếp xúc với nhau bắt đầu thể hiện lực cố kết Các tínhchất cơ lý của màng sẽ phụ thuộc vào các hiện tượng xảy ra
+ Khả năng tạo sợi:
Khi tinh bột đã hồ hoá cho qua bản có đục lỗ với kích thước lỗ thích hợp.Khi đùn qua các lỗ này, chúng sẽ định hướng theo chiều của dòng chảy Sau đóchúng được định hình bằng nước nóng Các phân tử đã được định hướng trongtừng sợi sẽ tương tác với nhau và với nước bằng cầu hidro để hình thành sợi.Tiếp tục nhúng vào bể nước lạnh để các phân tử liên hợp lại với nhau, tạo nhiềucầu hidro hơn Cuối cùng, các sợi đó tiếp tục được gia nhiệt để khử nước cũngnhư để làm tăng lực cố kết và độ cứng
Ngoài khả năng tạo màng, tạo sợi chúng có khả năng tạo màng bao, tươngtác với một số chất khác như: tạo gel với protein, khả năng phồng nở của tinhbột
Biến hình tinh bột:
Trang 15Trong thực tế sản xuất ứng với mỗi loại sản phẩm thường đòi hỏi một dạngtinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định Để có được những loại hình tinhbột phù hợp người ta cần biến hình tinh bột Mục đích của quá trình biến hìnhtinh bột nhằm: cải biến các tính chất của sản phẩm; tăng giá trị cảm quan; tạo ramặt hàng mới, sản phẩm mới.
Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp nhưsau:
phương pháp biến hình vật lý; phương pháp biến hình hoá học;phương phápbiến hình enzim
+ biến hình vật lý:
- Trộn với chất rắn trơ:
Tinh bột có tính ái lực đối với nước nên hoà vào nước trực tiếp sẽ bị vóncục Nếu đem trộn nó với chất trơ sẽ làm cho các hạt tinh bột cách biệt nhau vềvật lý, do đó sẽ cho phép chúng hydrat hoá một cách độc lập và không kết lạithành cục
- Biến hình bằng hồ hoá sơ bộ:
Dưới tác dụng của nhiệt độ, đúng hơn là tác dụng nhiệt ẩm sẽ làm đứt cácliên kết giữa các phân tử, làm phá hủy cấu trúc của hạt tinh bột khi hồ hoá, cũngnhư sẽ tái liên hợp một phần nào đó các phân tử khi sấy sau này
Tinh bột hồ hoá có những tính chất sau: trương nhanh trong nước; biến đổichậm các tính chất khi bảo quản; bền khi ở nhiệt độ thấp; có độ đặc và khả nănggiữ nước, giữ khí tốt
Tinh bột sau khi hồ hoá sơ bộ được dùng nhiều trong công nghệ như: tránhtổn thất các chất bay hơi trong bánh ngọt, giữ được chất béo và bảo vệ chất béokhỏi bị oxi hoá trong súp khô, liên kết ẩm và ổn định ẩm trong các sản phẩmthịt, được dùng để huyền phù hoá các tinh bột, tinh bột thô cũng như các chấtkhông hòa tan tương tự khác
Trang 16- Biến hình tinh bột bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao:
Thực chất của quá trình này là nhằm thu sản phẩm dextrin trong tinh bột vàbiến hình của dextrin để tạo ra các sản phẩm cần thiết Chúng được ứng dụngnhiều trong các ngành như pha sơn, dùng làm chất làm đặc cho các thuốc nhuộmsợi, làm tăng tính lưu biến cho thuốc nhuộm, bột thực phẩm, dùng để pha keodán phong bì, dán nhãn chai, băng dính, thùng cactong…
Biến hình bằng phương pháp hoá học:
+ Biến hình bằng acid:
Dưới tác dụng của acid một phần các liên kết giữa các phần tử và trongphân tử tinh bột bị đứt do đó làm cho kích thước phân tử giảm đi và tinh bột thuđược có những tính chất mới Thường người ta biến hình tinh bột trong điều kiệnacid nhẹ đến khi dung dịch tinh bột có PH khoảng bằng 6, sau đó đem lọc, rửatinh bột và sấy khô
Tinh bột biến hình bằng acid, so với tinh bột ban đầu có những tính chấtsau: giảm một ít ái lực đối với iod; độ nhớt đặc trưng bé hơn; áp suất thẩm thấucao hơn do khối lượng phân tử trung bình kém hơn; khi hồ hoá trong nước nónghạt trương kém hơn; trong nước ấm có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hoá thì độhòa tan cao; nhiệt độ hồ hoá cao hơn; chỉ số kiềm cao hơn
Do sau khi biến tính bằng acid có độ nhớt thấp nên được sử dụng rộng rãitrong các ngành công nghiệp dệt để hồ sợi dọc, sợi tổng hợp, sợi vicose, sợiacetate, tơ tằm… nhằm mục đích tạo độ bền và chịu mài mòn cao cho sợi: dùngtrong công nghiệp giấy để làm bóng giấy, tăng độ bền với độ mài mòn và chấtlượng in của giấy
Biến hình tinh bột bằng kiềm:
Trong môi trường kiềm tinh bột hòa tan rất dễ vì kiềm làm ion hoá từngphần và do đó làm cho sự hydrat hoá tốt hơn Kiềm cũng có thể làm phá hủy từđầu nhóm cuối khử thông qua dạng enol để cuối cùng tạo ra những hợp chất có
Trang 17màu kiểu humic Sự phá hủy kiềm cũng có thể xảy ra ngẫu nhiên ở giữa mạchnhất là khi có mặt của oxi và có gia nhiệt Mục đích của biến hình này làm tănggiá trị dinh dưỡng và tính cảm quan cho thực phẩm.
Biến hình tinh bột bằng oxi hoá:
Thông thường tinh bột được oxi hoá bằng hypocholrit, nét đặc trưng của tinhbột đã được oxi hoá là độ trắng, mức độ oxi hoá càng cao làm cho tinh bột càngtrắng hơn
Tinh bột oxi hoá được sử dụng để hồ bề mặt trong sản xuất giấy, để hồ sợibông, sợi pha và tơ nhân tạo trong công nghiệp dệt và chất làm đặc trong côngnghệ thực phẩm
Biến hình tinh bột bằng xử lý tổ hợp để thu nhận tinh bột keo đông:
Tinh bột biến hình này có khả năng keo đông cao, không còn mùi đặc biệtvà có độ trắng cao, người ta dùng tinh bột keo đông làm chất ổn định trong sảnxuất kem và có thể dùng thay thế aga-aga và agaroit
Biến hình tinh bột bằng phosphat:
Khi cho acid H3PO4 được este hoá với nhóm OH của tinh bột thì được tinhbột phosphat Có hai loại tinh bột phosphat:
- Tinh bột dihydrophosphat: Đun nóng tinh bột với muối phosphat (nhưmuối của acid orthophosphoric, acid pirophosphoric hoặc acidtripoliphosphoric…) hòa tan trong nước theo phản ứng sau [3]
O OH
O OH
OH O
- Tinh bột monohidrophosphat: Cho muối trimetaphosphat tác dụng với tinhbột thu được sản phẩm có cấu trúc
Trang 18O OH
CH2
OH O O
H H
O O
CH2OH
H
H OH
O
O
ONa P O O
Tinh bột monohidrophosphat có liên kết ngang rất bền trong một thời giandài ở nhiệt độ cao và pH giảm Tuy nhiên, dịch hồ tinh bột loại này sẽ khôngtrương và không đạt được khả năng làm đặc tối đa
Tinh bột phosphat được dùng làm chất độn trong các sản phẩm thực phẩm,dùng trong công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, tinh chế quặng, sản xuất chất tẩyrửa, trong công nghiệp đúc
Trang 19 Biến hình bằng cách tạo liên kết ngang:
Phân tử nào có khả năng phản ứng với nhóm hydroxyl đều tạo ra được liênkết ngang giữa các mạch tinh bột Ví dụ như: oxiclorophospho, trimetaphosphat,formaldehid, dialdhid vinylsunfon, diepoxit…
Tinh bột phản ứng với acid boride tại bốn nhóm OH của hai mạch tinh bộtnằm ngang nhau, kết quả tạo thành phức bisdiol Trong thực phẩm bisdiol sẽ làmcho thực phẩm có độ dai, giòn, cứng hơn so với tinh bột ban đầu
O O
H
H OH
O O
Biến hình tinh bột bằng enzyme:
Dưới tác dụng của từng enzyme amylaza, tinh bột bị cắt thành nhữngdextrin phân tử thấp hoặc thành từng đơn vị glucose, do đó mà tính chất củadung dịch tinh bột cũng thay đổi theo Quá trình này làm cho dung dịch tinh bột
bị loãng và độ nhớt giảm xuống còn gọi là quá trình dịch hoá Quá trình nàyđược ứng dụng khởi đầu cho quá trình đường hoá sản xuất rượu hay rủ hồ vải rấtcó hiệu quả
1.1.4.4 Ứng dụng:
Tinh bột là nguồn nguyên liệu vô tận cho các ngành kỹ nghệ hoá học nếuxem dầu mỏ là nguồn nguyên liệu có giới hạn Tinh bột có thể được sử dụng ởdạng “nguyên thuỷ” hoặc được làm biến tính Nó được ứng dụng rộng rãi trongcông nghiệp như: công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, kỹ nghệ chế tạo vật liệubản mỏng và dợn sóng, kỹ nghệ keo dán, bao bì…
Tinh bột còn được ứng dụng rộng rãi trong các ngành như: kỹ nghệ mỏ vàluyện kim, kỹ nghệ amiăng, bản thạch cao Hai sản phẩm từ tinh bột có tên
Trang 20Trong công nghiệp thực phẩm và thực phẩm, người ta dùng tinh bột để tạokết cấu, tạo trạng thái, tạo dáng bề ngoài, tạo độ ẩm, tạo độ chắc và độ bền chosản phẩm Ngoài ra, trong những năm gần đây tinh bột được dùng như là mộtnguyên liệu quan trọng trong sản xuất ra các sản phẩm tiêu dùng mà sau khi sửdụng có khả năng phân huỷ rất nhanh như màng polyme phân huỷ trên cơ sởnhựa LDPE và các tinh bột sử dụng chất trợ tương hợp [1], [2] người ta cũng cóthể dùng tinh bột để nhũ hoá hoặc để tạo ra các màng bao không thấm dầu…
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI: [4], [7], [10],
[12], [16],[17], [18], [22], [23], [24]
Nghiên cứu vật liệu giữ nước, hút ẩm là đề tài nghiên cứu từ rất lâu, nhưngnghiên cứu để tổng hợp ra những chất có khả năng hấp thụ nước cao và giữ ẩmtốt thì đặc đbiệt phát triển trong những năm thập kỷ 80-90 của thế kỷ 20 Hàng loạtkết qủa đã được công bố
Tháng 2 năm 1978 tại công ty hoá chất Sanyo, Masuda và các cộng sự [15]đđã nghiên cứu thành công vật liệu hấp phụ nước từ cellulose, acid acrylic, natriacrylate, dung dịch amonium cerinitrate và N,N-methylenebisacrylamide, sảnphẩm có khả năng hoá nước 192 lần
Tháng 6 năm 1983 tại phòng nghiên cứu hoá công nghiệp KyoritsuOrganic Industrial Research Laboratory, Tokyo [16] đã nghiên cứu ra vật liệusiêu hấp thụ nước từ 21,8g acid acrylic, 11,9g acrylamide, 179,1g nước, 10.9gnatri hydroxide, 0,003g N,N’-methylene bisacrylamide và 0,04g 2,2-azobis(2-amidinoprppan), sản phẩm có khả năng hút nước 650 lần
Tháng 11 năm 1984, Fanta và các cộng sự đã thành công trong việcnghiên cứu polymer hấp thụ nước tinh bột-polyacrylonitrile có khả năng hấp thụnước 500 lần [9]
Tháng 11 năm 1988, Saotome, Kazuo đã điều chế vật liệu siêu hấp thụ nước
Trang 21từ 72g acid acrylic, 85g nước, 0,08g N,N’-methylene bisacrylamide, 0,1gpotasium persulfat và 66,6g NaOH, sản phẩm có khả năng hút nước 610 lần [23]
Năm 1999, ở Trung Quốc cũng đã công bố chế phẩm Khoa Du là vật liệucóđđộ hút nước rất cao khoảng 1000 lần khi đđược sử dụng cho cây trồng và đã tiếtkiệm đđược 50% lượng nước dùng và giúp tăng sản lượng cây 15-20% so với đđốichứng
Trong 5 năm gần đây hàng loạt các patent của các tập đoàn hoá chấtđđượccông bố như:
- Sanyo Chemical Industies Ltd (Japan), Water absorbing agent absorbentmaterial, 2000
- Bayer AG (Đức), Preformed super absorbents with high swellingcapacity, patent 6,156,848, 2000
- Nippon Shokubai Co Ltd (Japan), Water-absorbent resin, hydrophylicpolymer, process for producing them, and uses of them, patent EP 1,178,059 A2,2001
- Nippon Catalytic Chem Ind (Japan), Process for production of absorbent resin, patent WO 0,198,382, 2002
water Industrial Technology Reasearch Insitute (Đài Loan), Method forpreparing hydrphylic porous polymer material, patent 6,635,684, 2002
- Dainippon Ink and Chemicals, Inc (Japan), Water absorbent material,patent 6,653,399, 2003
- Sumimoto Seika Chemicals, Co Ltd (Japan), Process for preparing waterabsorbent resin, patent 6,573,330, 2003
- Nippon Shokubai Co Ltd (Japan), Water-absorbent resin powder andproduction process there for, 2003
