1 淀粉材料的發泡
淀粉材料的發泡方法可分為2類：1）升溫發泡，即在常壓下迅速加熱材料使得其中的水分汽化蒸發，從而在淀粉材料中形成多孔結構；2）降壓發泡，即在一定的壓力下加熱材料，使得材料中的水成為過熱液體，然后快速釋放外部壓力造成其中過熱的水汽化蒸發，從而使淀粉材料發泡。
在淀粉材料的發泡過程中，水的作用是非常特殊和重要的。在發泡前，水是淀粉材料的增塑劑，起著促進淀粉塑化的作用；在發泡過程中它又變成發泡劑，是泡體長大的動力。
淀粉材料的粘彈性是影響泡體長大的主要因素。而淀粉材料的粘彈性不但與溫度有關，而且與淀粉的塑化程度及其水含量（或其它增塑劑）有關。為了使淀粉材料發泡，首先必須提供足夠的熱量，使淀粉材料的溫度高于其玻璃化轉變溫度而處在橡膠態。水的存在將有效地降低淀粉材料的玻璃化轉變溫度。在發泡過程中，隨著水的蒸發消失，材料的玻璃化轉變溫度不斷升高，最終從橡膠態回到玻璃態，從而將體內的孔洞結構保持下來。如果材料的最終狀態仍然是橡膠態，則體內的孔洞結構將逐漸塌陷萎縮。
2 淀粉材料發泡工藝
2．1 擠出發泡
擠出發泡技術是利用降壓發泡的原理，通過擠出機實現的。淀粉和水以及其它添加劑進入擠出機后，在熱和剪切的共同作用下，顆粒淀粉的結晶結構被破壞，并形成淀粉高分子的無序化熔體，即所謂的熱塑性淀粉。由于螺桿的擠壓和擠出機腔體的限制，加熱的淀粉熔體中將建立起很高的壓力，使得其中的水成為過熱的液體（溫度可高達220℃）而不汽化蒸發。當淀粉熔體從擠出機機頭擠出后，物料中的壓力被釋放，過熱的水瞬間汽化蒸發，在淀粉熔體中形成多孔結構。同時，物料溫度的下降和由于水蒸發造成的材料玻璃化溫度的上升，使得熱塑性淀粉從高彈態回到玻璃態，從而將其中的多孔結構凍結而形成泡沫材料。用擠出發泡技術制備淀粉泡沫包裝材料始于20世紀80年代末期，隨后又有多項用擠出發泡技術制備淀粉泡沫材料的專利問世。該方法是目前生產緩沖包裝使用的淀粉泡沫松散填充材料（loose fill）的主要方法。
2．2 烘焙發泡
Shogren等人利用食品工業中的烘焙技術，在封閉的模具中加熱淀粉糊（溫度范圍175～235℃）制備出淀粉泡沫材料。與擠出發泡技術相比，用烘焙技術得到的淀粉泡沫材料一般在表明層有較高的密度，而在其內部則有較高的空隙率，泡體結構多為開放式。此外，為了使材料具有較好的填充模具的能力，物料通常具有較高的含水量，因而用烘焙發泡工藝制備淀粉泡沫時，所需時間（取決于制品的尺寸和厚度）相對較長。Glenn等人用烘焙發泡工藝制備了淀粉泡沫片材和板材，并通過表面覆膜和添加纖維等方法得到淀粉泡沫的復合材料，烘焙發泡所需的時間為3～5min。淀粉/纖維泡沫的性能，如密度、彎曲強度和最大載荷時的彎曲應變等，均在商品化的用聚苯乙烯或覆膜紙板制成的食品容器范圍內。
2．3 其它發泡方法
直接采用擠出發泡或烘焙發泡的方法通常只能生產條狀或片狀的淀粉泡沫材料，很難制備形狀復雜的大塊淀粉泡沫材料。由于預期板狀和塊狀淀粉泡沫材料可用來替代電器和儀表包裝中大量使用的聚苯乙烯泡沫材料，因此，國際上幾個主要的淀粉泡沫材料制造商都在致力開發這類淀粉泡沫材料。由于其中蘊藏著巨大的商業利益，研發進展的公開報道極少。
Glenn和Orts采用的加壓/突然卸壓的模壓發泡工藝可用來制備復雜形狀的淀粉泡沫材料。該方法用糊化淀粉與原淀粉混合制得的粒料作為原料，并將其含水量控制在一定的范圍內（8%～20%）。物料在鋁制模具中加熱到230℃，并在3.5MPa的壓力下保持10s。然后，快速釋放壓力，導致模具中的氣體逸出使淀粉膨脹發泡并填滿模具。用這種方法制得的淀粉泡沫材料有與模具相同的形狀，而且大多數泡體是直徑小于1mm的閉式孔洞。
Lye等人將擠出
標簽： 研究進展
