有水性和油性之分。尤其是水相增稠剂应用更为普遍。增稠剂实质上是一种流变助剂,加入增稠剂后能调节流变性,使胶黏剂和密封剂增稠,防止填料沉淀,赋予良好的物理机械稳定性,控制施工过程的流变性(施胶时不流挂、不滴淌、不飞液),还能起着降低成本的作用。
特别对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要,能够改进和调节黏度,获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。
食品级的增稠剂-素肉粉是一种水相增稠剂,同时它也是一种油相增稠剂,也就是说,它遇水可以大量的吸水,吸水30倍时可以形成凝胶,吸水50-100倍时,可以成糊状、吸水100-200倍时,可以使水体及含蛋白、油脂的体系形成浓郁感,质感强烈。素肉粉是由海洋藻类及陆生植物魔芋提取,藻类在生长的过程中会通过光合作用,将海里的二氧化碳吸收,对环境有好处,在食品中添加素肉粉,也是一种爱地球、绿色环保的生存方式。
实际使用的增稠剂按作用机理可分为水相增稠剂和油相增稠剂两大类,前者品种很多,后者相当少。
增稠剂有如下一些类别:
1、无机增稠剂(气相法白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶)。
2、纤维素醚(甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素)。
3、天然高分子及其衍生物(淀粉、明胶、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶、甲壳胺、阿拉伯树胶、黄原胶、大豆蛋白胶、天然橡胶、羊毛脂、琼脂)。
4、合成高分子(聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡)。
5、络合型有机金属化合物(氨基醇络合型钛酸酯)。
6、印花增稠剂 包括 (分散增稠剂 涂料增稠剂 活性增稠剂 )
聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中,通过羧酸根离子的同性静电斥力,分子链由螺旋状伸展为棒状,从而提高了水相的黏度。另外它还通过在乳胶粒与颜料之间架桥形成网状结构,增加了体系的黏度。
缔合型聚氨酯类增稠剂A.J. Reuvers对缔合型聚氨酯类增稠剂的增稠机理作了详细的研究。这类增稠剂的分子结构中引入了亲水基团和疏水基团,使其呈现出一定的表面活性剂的性质。当它的水溶液浓度超过某一特定浓度时,形成胶束,胶束和聚合物粒子缔合形成网状结构,使体系黏度增加。另一方面一个分子带几个胶束,降低了水分子的迁移性,使水相黏度也提高。这类增稠剂不仅对涂料的流变性产生影响,而且与相邻的乳胶粒子间存在相互作用,如果这个作用太强的话,容易引起乳胶分层。
无机增稠剂膨润土是一种层状硅酸盐,吸水后膨胀形成絮状物质,具有良好的悬浮性和分散性,与适量的水结合成胶状体,在水中能释放出带电微粒,增大体系黏度。
各类增稠剂的特点及其选择
纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠效率高,尤其是对水相的增稠;对涂料涂料的限制少,应用广泛;可使用的pH范围大。但存在流平性较差,辊涂时飞溅现象较多、稳定性不好,易受微生物降解等缺点。由于其在高剪切下为低黏度,在静态和低剪切有高黏度,所以涂布完成后,黏度迅速增加,可以防止流挂,但另一方面造成流平性较差。有研究表明,增稠剂的相对分子质量增加,乳胶涂料的飞溅性也增加。纤维素类增稠剂由于相对分子质量很大,所以易产生飞溅。此类增稠剂是通过“固定水”达到增稠效果,对颜料和乳胶粒子极少吸附,增稠剂的体积膨胀充满整个水相,把悬浮的颜料和乳胶粒子挤到一边,容易产生絮凝,因而稳定性不佳。由于是天然高分子,易受微生物攻击。
聚丙烯酸类增稠剂聚丙烯酸类增稠剂具有较强的增稠性和较好的流平性,生物稳定性好,但对pH值敏感、耐水性不佳。
缔合型聚氨酯类增稠剂这种缔合结构在剪切力的作用下受到破坏,黏度降低,当剪切力消失黏度又可恢复,可防止施工过程出现流挂现象。
并且其黏度恢复具有一定的滞后性,有利于涂膜流平。聚氨酯增稠剂的相对分子质量(数千至数万)比前两类增稠剂的相对分子质量(数十万至数百万)低得多,不会助长飞溅。纤维素类增稠剂高度的水溶性会影响涂膜的耐水性,但聚氨酯类增稠剂分子上同时具有亲水和疏水基团,疏水基团与涂膜的基体有较强的亲合性,可增强涂膜的耐水性。由于乳胶粒子参与了缔合,不会产生絮凝,因而可使涂膜光滑,有较高的光泽度。缔合型聚氨酯增稠剂许多性能优于其它增稠剂,但由于其独特的胶束增稠机理,因而涂料配方中那些影响胶束的组分必然会对增稠性产生影响。用此类增稠剂时,应充分考虑各种因素对增稠性能的影响,不要轻易更换涂料所用的乳液、消泡剂、分散剂、成膜助剂等。
无机增稠剂水性膨润土增稠剂具有增稠性强、触变性好、pH值适应范围广、稳定性好等优点。但由于膨润土是一种无机粉末,吸光性好,能明显降低涂膜表面光泽,起到类似消光剂的作用。所以,在有光乳胶涂料中使用膨润土时,要注意控制用量。纳米技术实现了无机物颗粒的纳米化,也赋予了无机增稠剂一些新的性能。
常用的增稠剂有纤维素醚及其衍生物类、缔合型碱溶胀增稠剂和聚氨酯增稠剂。
1、纤维素醚及其衍生物 :纤维素醚及其衍生物类增稠剂主要有羟乙基纤维 素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素等。疏水改性纤维素是在纤维素亲水骨架上引入少量长链疏水烷基,从而成为缔合型增稠剂,其增稠效果可与相对分子质量大得多的纤维素醚增稠剂品种相当。
2、碱溶胀型增稠剂:碱溶胀增稠剂分为两类:非缔合型碱溶胀增稠剂和缔合型碱溶胀增稠剂。
3、聚氨酯增稠剂和疏水改性非聚氨酯增稠剂:聚氨酯增稠剂,是一种疏水基团改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,属于非离子型缔合增稠剂。环境友好的缔合型聚氨酯增稠剂开发已受到普遍重视,除了上面介绍的线性缔合型聚氨酯增稠剂,还有梳状缔合聚氨酯增稠剂。
食品增稠剂都属于大分子物质,绝大多数进入人体后不被人体消化吸收,如果胶、瓜尔胶、卡拉胶等,其作用与膳食纤维类似。少数增稠剂例如明胶,能够被人体消化,但明胶主要成分是蛋白质,经过消化会分解为氨基酸,继而参与人体代谢,是能吸收利用的营养物质。
增稠剂大多属于亲水性高分子化合物,按来源分为动物类、植物类、矿物类、合成类或半合成类。简单分可分为天然和合成两大类。天然品大多数是从含多糖类粘性物质的植物及海藻类制取,如淀粉、果胶、琼脂、明胶、海藻脂、角叉胶、糊精、黄耆胶、多糖素衍生物等;合成品有甲基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物、淀粉衍生物、干酪素、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、低分子聚乙烯蜡、聚丙烯酰胺等。
饮料生产中常用的增稠剂以及作乳化稳定剂用的增稠剂主要有羧甲基纤维素钠、藻酸丙二醇酯、卡拉胶、黄原胶、果胶、瓜尔豆胶、刺槐豆胶等。
使用范围
具有增稠、悬浮、乳化、稳定等多种功能。在饮料生产中主要用于果肉型果汁饮料的增稠剂、蛋白质饮料的乳化稳定剂和酸乳饮料的稳定剂。用量一般0.1%-0.5%。藻酸丙二醇酯(PGA):PGA为淡黄色略有芳香的粉末,易溶于水,一般用量为1%,浓度高时黏度大,温度升高时黏度下降。在pH3—4范围内,随pH降低而黏度增大。在pH3附近最稳定,在pH7以上发生水解,黏度显著降低。PGA在60℃左右时稳定,温度再升高时黏度下降。但加热时的变化仅表现聚合度降低,未见酯键水解,即使在90℃,pH3.1的酸性溶液中亦能相对稳定。
使用范围:PGA具有丙二醇基,亲油性大,因此乳化性强,同时由于酯化度低,其性质类似藻酸钠,在饮料生产中主要作乳化稳定剂,在连续相中产生黏性,提高乳浊液稳定性。
另外单独或与其他增稠剂组合使用时作为酸性饮料的增稠剂,可获得良好的流变学特性,使固形物成分很好地悬浮于果汁中,提高果肉型饮料的稳定性。还可作为果汁饮料、酸乳饮料的稳定剂以及乳化香精的乳化稳定剂等。PGA一般用量为0.1%—0.5%。FAO/WHO食品添加剂专门委员会规定的日摄入量(ADI)为25mg/kg体重,规定的使用标准为1%以下。
使用范围
琼脂是由海藻中提取的多糖体,是目前世界上用途最广泛的海藻胶之一。它在食品工业、医药工业、日用化工、生物工程等许多方面有着广泛的应用,琼脂用于食品中能明显改变食品的品质,提高食品的档次。价格很高。 其特点:具有凝固性,稳定性,能与一些物质形成络合物等物理化学性质,可用作增稠剂,凝固剂,悬浮剂,乳化剂,保鲜剂和稳定剂.广泛用于制造粒粒橙及各种饮料,果冻,冰淇淋,糕点,软糖,罐头,肉制品,八宝粥,银耳燕窝,羹类食品,凉拌食品等等.琼脂在化学工业,医学科研,可作培养基,药膏基及其他用途.
琼脂是以藻类的石花菜属(Gelidium)及江蘺属(Gracilaria)制成的明胶产品,为最常用的微生物培养基的固化剂,也用於肉、鱼、禽类罐头和化妆品、药品及牙科医疗。在酿造和葡萄酒工业中用作澄清剂,制作冰淇淋、糕点及沙拉调味料时用作增稠剂,并作金属拉丝的润滑剂等。
使用范围
可广泛用于增稠剂、乳化剂、稳定剂和凝胶强化剂。用于果肉型饮料、蛋白质饮料等,可增加饮料的浓厚感,并稳定各成分的悬浊性。因黄原胶具有假塑性,用于饮料增稠但无黏糊感,并有良好的放香性。将CMC作胶体保护剂,与黄原胶组合可防止饮料凝聚。黄原胶还可用于固体粉末饮料,标准用量为1%。
使用范围
作增稠剂、悬浮剂、凝胶剂、乳化剂和稳定剂,一般用量0.03%-0.5%。如在可可牛奶中用量为0.025%-0.035%,牛乳凝胶为0.2%-0.3%,酸乳为0.02%-0.03%,加热杀菌的饮料和牛乳凝胶选取K型。同时,卡拉胶与刺槐树胶有增效作用,可提高其凝乳强度和黏度。