鲜胶乳原料特性的认识

【学习目标】

1.了解鲜胶乳的组成。

2.了解鲜胶乳的特性，掌握鲜胶乳浓度的表示方法及测定方法。

3.掌握天然胶乳稳定性的概念及天然胶乳稳定性在生产中的应用。

4.学会判断天然胶乳变质现象。

5.掌握天然胶乳保存方法。

6.达到一定的自主学习能力，具有较强的团队合作意识和交流表达能力。

【任务描述】

1.认识鲜胶乳原料特性，并把这些特性应用在生产上。

（1）列出天然胶乳组分对胶乳性质的影响。

（2）分析鲜胶乳浓度的表示方法及测定方法。

（3）分析胶乳干胶含量与总固体含量之间的干总比关系及这个关系如何指导生产操作。

（4）列出影响天然胶乳稳定性的因素及影响因素如何应用于生产。

（5）分析引起胶乳变质的原因及加速胶乳变质的因素。

（6）举例分析鲜胶乳保存方法。

2.本次任务要求以小组的形式完成，本次任务的成果以PPT汇报和实训报告的形成提交，报告以小组为单位。需要上交小组的实训卡。

3.任务日程安排：本任务需要8学时完成。

【知识链接】

学习单元一 天然胶乳的组成与基本特性

一、天然胶乳的组成

鲜胶乳的组成非常复杂，它除了含橡胶烃和水外，还含有种类繁多的其他物质，这些物质统称为非橡胶物质。非橡胶物质的数量很少，但对胶乳的性质、胶乳或干胶的工艺性能和应用性能影响很大。组成胶乳的物质和它们在胶乳里的含量，不是固定不变的，往往随着品系、树龄、气候、土壤、施肥、割胶强度、季节、物候、化学刺激等因素的不同而改变。因此，天然胶乳的变异性很大。鲜胶乳主要成分含量的变化范围见表1－1－2。

表1－1－2 鲜胶乳的主要成分

二、基本特性

天然胶乳是疏液胶体吸附亲液胶体而形成的一种特殊胶体体系。胶体按照分散相与分散介质的亲合性可分为：亲液胶体和疏液胶体。亲液胶体是分散相与分散介质有着较大的亲合力，疏液胶体是分散相与分散介质没有明显的亲合力。分散相是橡胶粒子、非橡胶粒子；分散介质为乳清。橡胶粒子上吸附有蛋白质和类脂物等；非橡胶粒子的黄色体，主要是由类脂物、蛋白质、类胡萝卜素等物质组成；乳清中则含有蛋白质、脂肪酸、无机盐、糖类等。因此，天然胶乳是复杂的多分散的胶体体系，它具有典型胶体的特性，具体表现为：电泳性质、布朗运动、丁达尔效应。这些性质在实际生产中，都得到具体的应用：如电泳性质，说明橡胶粒子带负电荷，则选用胶乳保存剂时应选用碱性物质；布朗运动，说明橡胶粒子呈不规则运动，如胶乳加热、搅拌，会加速橡胶粒子的相互碰撞，破坏橡胶粒子保护层，胶乳容易自然凝固，因此生产上不允许过度搅拌鲜胶乳。

除此之外，鲜胶乳还表现出一些物理性质：相对密度、黏度、表面张力、电导力、p H值等。这里重点谈谈胶乳的浓度。

胶乳浓度用干胶含量或总固体含量表示。干胶含量是指胶乳酸凝后所含干物质 （橡胶）占胶乳质量的百分率，通常用DRC％表示；而总固体含量是指胶乳除去水分后剩下的干物质 （橡胶）占胶乳质量的百分率，通常用TS％表示。两者所包含的物质主要都是橡胶，其次还有少量的非橡胶物质，但总固体含非橡胶物质较多。在鲜胶乳中，总固体里约含干胶90％。因此，用同批胶乳测定出来的总固体含量的数值必定比干胶含量大。干胶含量或总固体含量高，表示胶乳的浓度高。

鲜胶乳的干胶含量，随着胶树的品系、树龄、季节、割胶强度、化学刺激等不同而不同，通常在20％～40％之间。一般来说，由幼龄树、雨季、强度割胶、乙烯利刺激、接近停割时所得的胶乳，浓度均较低。胶树长期休割后再开始割胶时，干胶含量可高达45％左右，割胶2～3周后才渐渐恢复正常的浓度。同样树龄的胶树，因生长情况不同，其浓度亦相差很远。

测定胶乳浓度，对控制制胶生产具有重要意义。例如，生产胶片时要预先测定进厂胶乳浓度以控制胶乳凝固浓度，才能得到软硬适中的凝块，以利于压片等工艺操作。又如生产浓缩胶乳时，在离心前后均应测定胶乳浓度，以便控制生产，使产品符合质量标准。另外，测定胶乳浓度，是制胶生产经济核算的主要依据，生产效率、干胶制成率、干胶回收率、原材料消耗率、生产成本等，都是以干胶的数量作为计算基础的。此外，测定胶乳浓度对橡胶选育种和控制割胶强度也有重要意义。

测定胶乳干胶含量的方法较多，最准确的方法是化学凝固法，但操作繁复，历时甚长。制胶生产中为了迅速得知胶乳的浓度以便及时加工，却广泛采用准确度比凝固法稍差、但基本上符合使用要求的快速总固体法。快速总固体法是根据胶乳干胶含量 （R）与总固体含量 （T）之比，接近于一个常数，并事先求得这个常数的数值 （K），一般为0.90～0.94，然后只要把欲测胶样用酒精灯或置煤油炉上快速烘干，得出总固体含量的数的关系式便可很快求得干胶含量R的数值。最近出现了微波法，它是利用胶乳中橡胶烃、水和非橡胶物质的介电常数差别较大，对微波衰减量 （即吸收量）不同的原理所研制的微波胶乳测试仪，直接测定干胶含量的方法。用这种方法测定胶乳干胶含量，速度快 （每人每小时可测100～150个胶样）、准确度高 （最大绝对误差一般不超过0.5％）、操作简便，不易受人为掺假等外来因素的干扰。值，由

学习单元二 天然胶乳的稳定性

橡胶粒子吸附蛋白质等形成保护层。这些蛋白质是两性电解质，它的等电点在p H＝5以下 （在等电点的氢离子浓度下，蛋白质的净电荷为0。电解这种溶液，蛋白质既不向阳极移动，也不向阴极移动）。当溶液酸性很强时，蛋白质虽能带正电，但胶乳通常处于弱碱性至微酸性状态，蛋白质带负电，从而也使橡胶粒子带负电。当表面带负电的橡胶粒子接近时，电性相同，互相排斥，使胶粒难于聚结。这是胶粒保持稳定的主要因素。此外，乳清物质中，有的分子是有极性的。它们在蛋白质的静电物和分子中极性基的偶极引力等的影响下，在胶粒表面附近形成定向排列的水化膜，这种水化膜对胶粒的稳定起了附加作用。胶乳加氨至p H＝8以上时胶粒所带的负电相当强，它们互相排斥的力就大，稳定性高。如果改变条件使胶粒保护层发生脱水或把所带的负电荷中和，则原来分散在乳清中的橡胶粒子就会互相黏结，发生凝固，加酸凝固就是这种原理。

胶乳的稳定性不仅仅决定于橡胶粒子表面的蛋白质，而且受其他粒子和乳清中非橡胶物质的影响。钙、镁、磷、酶和糖是存在于胶乳中的物质，钙、镁的含量往往与磷成负相关关系。磷含量低的胶乳，其钙、镁含量高，这些物质的比例失调，往往影响胶乳的稳定性。有些酶能引起橡胶粒保护层蛋白质的变性，直接破坏胶乳的稳定性。而钙、镁是酶的活化剂；糖是酶和细菌的养料，根据以上对影响胶乳稳定性各种因素的分析，可以人为地在胶乳中加进一些阴离子表面活性剂 （如月桂酸）提高介面层的电荷和水合度。加入一些保护剂，促使胶粒表面保护层物质的转化，在增强电荷和水合度的同时，对一些有关胶乳稳定性的非胶物质进行控制，加氨就是一种。

因此，凡是能使胶粒的电荷增加和增加胶粒的保护层 （增强水化膜），都能提高胶乳的稳定性；反之，凡能降低胶粒电荷和减薄水化膜的因素，都能降低胶乳的稳定性，甚至使胶乳发生凝固。

影响胶乳稳定性的主要因素是：

1.碱

加碱，胶乳的p H值升高，胶乳的p H值远离蛋白质的等电点，胶粒表面的保护层物质酸性解离增加，胶粒带负电荷。并且，胶粒所带电荷增加，水化膜加厚，斥力增加，提高胶乳的稳定性。同时，加碱也可中和胶乳腐败所产生的挥发脂肪酸，使胶乳稳定性提高。但碱过量，会加速蛋白质的水解速度，破坏胶粒保护层，使胶乳稳定性降低，所以加碱要适量。

生产上，用加氨来提高胶乳的p H值，氨是胶乳常用的保存剂。

2.酸

加酸，胶乳的p H值会降低，蛋白质的碱式解离增加，蛋白质的水化作用减弱，胶粒所带阴电荷减少，电动电位降低，水化膜变薄，斥力减小，胶乳稳定性降低。加酸直到胶体溶液的p H值等于蛋白质的等电点时，电动电位等于零，斥力消失，这时，胶乳凝固。

近几年，生产上多用甲酸作胶乳的凝固剂，用硫酸作胶清凝固剂。

3.盐

盐对胶乳的影响是正离子，并且价数越高，影响越大。加盐，会使胶粒脱水，同时，具有压缩双电层的作用，使电动电位降低，水化膜变薄，斥力消失，胶乳稳定性降低。

生产上，胶乳需要快速凝固或加速凝固时，通常采用盐作胶乳的辅助凝固剂。

4.Ca2＋、Mg2＋

胶乳里的Ca2＋、Mg2＋具有压缩双电层的作用，同时，Ca2＋、Mg2＋还是酶的活性剂，从而增加酶对胶乳稳定性的影响。因此，胶乳里含过多的Ca2＋、Mg2＋，会使胶乳稳定性降低。

生产上，胶乳含过多的Ca2＋、Mg2＋，可用磷酸根离子除去Ca2＋、Mg2＋对胶乳的去稳定作用。特别是生产离心法浓缩胶乳时，鲜胶乳含过多的Ca2＋、Mg2＋，则生产出来的浓缩胶乳Ca2＋、Mg2＋含量也会高，从而影响浓缩胶乳的机械稳定性，因此，鲜胶乳澄清时，需要测定鲜胶乳的Ca2＋、Mg2＋含量，以便得到及时调控。

5.细菌、酶

细菌对胶乳稳定性的影响主要体现在两个方面：（1）利用胶乳中的糖类生成挥发性脂肪酸，降低胶乳的稳定性；（2）能分解胶粒表面的蛋白质，破坏胶粒的保护层，使胶乳稳定性降低。

酶对胶乳稳定性的影响主要体现在两个方面：（1）能使胶粒吸附的蛋白质变性，破坏胶粒的保护层，使胶粒脱水，胶乳稳定性降低；（2）能分解胶粒表面的蛋白质，破坏胶粒的保护层，使胶乳稳定性降低。

生产上，采用生物凝固法，就是利用细菌、酶对胶乳的去稳定作用，从而达到凝固胶乳的作用。

6.机械搅拌

机械搅拌可破坏胶粒的水化膜，同时，增加胶粒的动能，使胶粒碰撞后互相聚集，胶乳稳定性降低。

因此，加氨保存胶乳时，不允许过多搅拌胶乳。

7.加 热

加热能使胶粒运动剧烈，胶粒吸附的蛋白质变性，破坏水化膜，使胶粒脱水，胶乳稳定性降低。

生产上，测定胶乳的总固形物含量，就是利用加热破坏胶乳稳定性的原理。

8.糖的间接作用

糖作为细菌的碳源，被作用生成挥发性脂肪酸，从而降低胶乳的稳定性。

学习单元三 天然胶乳变质

一、胶乳自然凝固现象

从橡胶树流出的胶乳，放置一段时间后，就会慢慢变稠，黏度增加，逐渐散发出一种臭鸡蛋似的气味；同时在胶乳中逐渐出现小凝粒，继而变成豆腐花状，最后凝固成豆腐一样的凝块；这个过程叫做胶乳的腐败或变质。一般正常的胶乳，流动性好，带有特殊的甜香气味。如果我们看到胶乳变稠或闻到轻微臭味时，就说明胶乳已经开始腐败。当这种臭味很浓，以及肉眼能看到凝粒和凝块时，说明胶乳已经严重腐败。

从胶树流出的胶乳，如果不作适当处理，一般经过6～12h就会产生明显的腐败现象。

二、胶乳自然凝固的原因

胶乳自然凝固的根本原因，是非橡胶物质发生了变化，而非橡胶物质的变化主要是由于细菌和酶作用的结果。

1.细 菌

众所周知，各种物质的腐败几乎都同细菌的活动有关。例如，牛奶的败坏、动物尸体的腐烂、食品的发臭等都是由于这些肉眼看不到的东西所引起的。事实上，细菌引起胶乳变质主要是因为细菌作用胶乳后，胶乳里产生酸性较强的挥发性脂肪酸，它会破坏胶乳的稳定性，从而使胶乳发生自然凝固而引起变质。

2.酶

胶乳中的酶，有些是本身固有的，有的是由于细菌活动而产生的，例如对胶乳自然凝固影响较大的蛋白酶就来源于细菌，而凝固酶则是割胶前就已存在于胶乳中。前者能将胶粒保护层的蛋白质分解；后者使蛋白质变性，致使蛋白质的溶解度大大降低，这些作用都可能引起胶乳自然凝固。

3.金属离子

由于土壤的化学成分、胶树的生理特性和气候对胶乳生理的影响等的不同，天然胶乳中存在的金属离子也有差异。胶乳中如存在钙、镁离子时，一方面，会破坏橡胶粒子的保护层，另一方面，会激化酶的活性，增强酶对胶乳稳定性的破坏作用，从而使胶乳发生凝固。

综上所述，胶乳自然凝固的原因比较复杂，但主要原因是细菌和酶引起了非橡胶物质发生变化的结果。

三、加速胶乳变质的因素

1.雨 冲

胶乳在林段受到雨冲时，往往容易产生絮凝或凝固的现象。原因可能有三方面：①用纯水稀释未加保存剂的鲜胶乳时，对胶乳黏度和黄色体的结构均有极大的影响。②将胶树树皮的水抽出液加入鲜胶乳时，可使胶乳早期凝固。③把空气、树皮的一些细菌通过雨水带入胶乳，增加胶乳的细菌感染量，加速胶乳的腐败。

2.高 温

鲜胶乳处在高温季节或较高温度的情况下，比较容易早凝。因为温度高低，直接影响到细菌和酶的活度。

3.抽叶、开花期

胶乳是胶树的代谢产物，胶树生理条件的变化，将影响胶乳成分的变化，对于酶的种类、数量和活化的程度也有关系。当胶树抽叶、开花的时候，酶的数量和活度都较大，故这时期的胶乳通常较易自然凝固。

4.强度割胶

特别是高强度的杀树割胶所得的胶乳，往往容易腐败。正常割胶是在原生树皮上开半螺旋割线，强度割胶是开一条全螺旋低割线和一条半螺旋高割线，两条割线都开在再生皮上，由于每单位长度割线的产胶量低，染菌较多，因此，这种胶乳的挥发脂肪酸形成迅速。

5.化学刺激

化学刺激对胶树来说，就等于提高了割胶强度，故所得胶乳的挥发脂肪酸形成情况，与杀树割胶所得胶乳极为相似。

6.特殊品系

橡胶品系不同，所产胶乳的化学成分往往也不同。例如，含过量钙、镁等金属离子的胶乳的特殊品系，往往给制胶厂带来不少的麻烦，它们所产的胶乳常常出现早期凝固的现象。有些种植实生树的胶园，鲜胶乳也易发生早凝。据说多施草木灰后，胶乳早凝现象便大大改善。这可能是由于草木灰的主要成分碳酸钾由胶树进入了胶乳，与破坏胶乳稳定性的钙、镁离子生成了离解度极小的碳酸盐，因而提高了胶乳稳定性。

学习单元四 天然胶乳的保存

一般制胶厂，特别是规模较大的制胶厂，使用的原料胶乳都来自远近的许多林段，每天胶乳进厂的时间不可能都很早。因此，除了做好胶园 “六清洁” （指林段和树身、胶刀、胶舌、胶杯、胶刮、胶桶等六方面的清洁），延长胶乳保存时间外，往往还需根据各单位的具体情况，外加一定种类和数量的药品 （称为保存剂）进一步延长胶乳的保存时间，以满足制胶生产工艺和产品质量的要求。

氨对保存各种胶乳的适应性强，因使用方便，用量适宜时对产品质量无不良影响，且来源充沛、价格低廉，容易从胶乳中除去，所以长期以来人们广泛使用氨作胶乳的保存剂。因此，氨是胶乳的第一保存剂。

一、加氨量的确定

胶乳早期保存的加氨量，应恰如其分。太少，达不到保存胶乳的目的，太多，不仅浪费氨，而且在胶乳凝固时，还将增加凝固费用，甚至造成凝固困难。适宜的加氨量，主要根据胶树的品系、割胶季节、天气、胶乳的清洁度、胶乳运输方式、要求胶乳保存的时间、胶树是否采用化学刺激或强度割胶，以及制胶生产的方式和产品的种类等条件而定。在胶乳稳定性低、开花抽叶期、高温潮湿季节、胶乳脏、运输线长、需要保存时间长、胶树经过化学刺激或强度割胶的情况下，要求氨的用量较高。反之用量则较低。就生产烟胶片、颗粒橡胶等生胶来说，氨的用量一般为胶乳重的0.05％～0.08％，最多不超过0.1％。但实际使用时，还须根据具体情况，适当加以调节。如制造浓缩胶乳，因生产周期或处理时间较长，则鲜胶乳早期保存的氨用量较高。若是生产离心浓缩胶乳，早期保存的氨用量为胶乳重的0.15％～0.35％，当日离心的，一般将氨含量控制在0.15％～0.25％；次日离心的则控制在0.25％～0.35％。

在鲜胶乳中需加的氨水量，是根据胶乳的重量 （W）、胶乳要求的氨含量 （A）和所用氨水的浓度 （c）来计算的：

带往林段用的氨水，浓度通常配成10％左右使用。

二、加氨时间

一般加氨的方法是由割胶工人把氨水带到林段，收胶时，先在胶桶里倒入一部分氨水，收完胶后，再把剩下的氨水倒进胶乳中去，混合均匀。因为氨容易挥发，在收胶、运输的过程中，会损失一部分氨，所以胶乳运回收胶站和制胶厂以后，还应根据天气、胶乳质量、加工等具体情况，确定是否补加氨和补加多少氨。

三、注意安全

氨对皮肤有腐蚀性，氨气对眼睛有刺激作用，使用时不要让浓氨水溅进眼睛里或弄到皮肤上，万一浓氨水溅到身上时，须立即用清水冲洗。在放出氨气或倒浓氨水时，人应该站在氨气 （氨水）瓶的上风处。

用氨作胶乳保存剂的缺点是：易挥发，有腐蚀性和臭味，刺激眼睛，并增加胶乳的凝固用酸量。当氨用量过高时，会使制得橡胶的塑性保持指数降低，颜色加深。

【任务实施】

1.全班分组，小组咨询并讨论，制订工作方案，确定人员分工。

2.分析任务并完成表格。

（1）天然胶乳组分对胶乳性质的影响 （见表1－1－3）。

表1－1－3 天然胶乳组分对胶乳性质的影响

（2）操作：测定鲜胶乳浓度 （见表1－1－4）。

表1－1－4 测定鲜胶乳浓度

（3）胶乳干胶含量与总固体含量之间的关系及应用 （见表1－1－5）。

表1－1－5 胶乳干总比及应用

（4）影响天然胶乳稳定性的因素及影响因素如何应用于生产 （见表1－1－6）。

表1－1－6 影响胶乳稳定性的因素及应用

（5）天然胶乳变质症状 （见表1－1－7）。

表1－1－7 天然胶乳变质症状

（6）鲜胶乳保存方法 （见表1－1－8）。

表1－1－8 鲜胶乳保存方法

3.小组完成表格并制作PPT汇报。

4.评价和反馈。

自己评价、同学评价、教师评价，权重为3∶3∶4（见表1－1－9）。

表1－1－9 任务完成评价表

5.评价标准。

分为优秀、合格和不合格三个标准 （见表1－1－10）。

表1－1－10 任务评价标准

续 表

【自测训练】

1.本课程的学习目的和要求是什么？

2.了解天然橡胶产品初加工的原料和加工产品类型。

3.说说中国天然橡胶加工业的发展趋势。

4.决定天然胶乳稳定性的主要因素有哪些？

5.说说酸、碱、盐对天然胶乳稳定性的影响。

6.影响天然胶乳稳定性的因素有哪些？

7.为什么要做好鲜胶乳的早期保存？

8.天然胶乳为什么会自然凝固？

9.试述加速天然胶乳变质的因素。

10.什么是胶园 “六清洁”？为什么要做好胶园 “六清洁”？

11.鉴别鲜胶乳质量的方法有哪些？

12.决定氨用量的因素是什么？为什么氨用量不能过少也不能过多？

13.试计算：①现有鲜胶乳2000kg，氨含量为0.04％，欲将氨含量提高至0.08％，问需加浓度为15％的氨水多少？②某胶工每天割取50kg胶乳，要求林段加氨达0.05％，问需发给该胶工浓度为10％的氨水多少？③现有浓度为15％的氨水150kg，欲将其稀释至10％，问需加多少清水？