Rheology ug Compatibility saHPMC/HPSKomplikado
yawe nga mga pulong: hydroxypropyl methylcellulose; hydroxypropyl starch; rheological kabtangan; pagkaangay; kemikal nga pagbag-o.
Ang Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) usa ka polysaccharide polymer nga sagad gigamit sa pag-andam sa mga edible films. Kini kaylap nga gigamit sa natad sa pagkaon ug tambal. Ang pelikula adunay maayo nga transparency, mekanikal nga mga kabtangan ug mga kabtangan sa babag sa lana. Bisan pa, ang HPMC usa ka thermally induced gel, nga mosangpot sa dili maayo nga pagproseso sa performance sa ubos nga temperatura ug taas nga konsumo sa enerhiya sa produksyon; Dugang pa, ang mahal nga presyo sa hilaw nga materyales naglimite sa lapad nga aplikasyon lakip ang natad sa parmasyutiko. Ang hydroxypropyl starch (HPS) usa ka makaon nga materyal nga kaylap nga gigamit sa natad sa pagkaon ug tambal. Kini adunay usa ka halapad nga mga gigikanan ug ubos nga presyo. Kini usa ka sulundon nga materyal aron makunhuran ang gasto sa HPMC. Dugang pa, ang bugnaw nga gel nga mga kabtangan sa HPS makabalanse sa viscosity ug uban pang rheological nga kabtangan sa HPMC. , aron sa pagpalambo sa iyang pagproseso performance sa ubos nga temperatura. Dugang pa, ang HPS edible film adunay maayo kaayo nga oxygen barrier properties, mao nga kini makapauswag sa oxygen barrier properties sa HPMC edible film.
Ang HPS gidugang ngadto sa HPMC alang sa pag-compound, ug ang HPMC/HPS bugnaw ug init nga reversed-phase gel compound system natukod. Gihisgutan ang balaod sa impluwensya sa mga kabtangan, ang mekanismo sa interaksyon tali sa HPS ug HPMC sa solusyon, ang pagkaangay ug pagbalhin sa hugna sa compound system ang gihisgutan, ug ang relasyon tali sa rheological nga mga kabtangan ug istruktura sa compound system natukod. Gipakita sa mga resulta nga ang compound system adunay kritikal nga konsentrasyon (8%), ubos sa kritikal nga konsentrasyon, ang HPMC ug HPS anaa sa independenteng mga kadena sa molekula ug mga rehiyon sa hugna; sa ibabaw sa kritikal nga konsentrasyon, ang HPS hugna naporma sa solusyon ingon nga ang sentro sa gel, Ang microgel nga gambalay, nga konektado pinaagi sa intertwining sa HPMC molekular kadena, nagpakita sa usa ka kinaiya nga susama sa sa usa ka polymer matunaw. Ang rheological nga mga kabtangan sa compound system ug ang compound ratio nahiuyon sa logarithmic sum rule, ug nagpakita sa usa ka matang sa positibo ug negatibo nga pagtipas, nga nagpakita nga ang duha ka mga sangkap adunay maayo nga pagkaangay. Ang compound system usa ka padayon nga phase-dispersed phase nga "sea-island" nga istruktura sa ubos nga temperatura, ug ang padayon nga phase transition mahitabo sa 4:6 uban ang pagkunhod sa HPMC/HPS compound ratio.
Ingon usa ka hinungdanon nga sangkap sa mga palaliton sa pagkaon, ang pagputos sa pagkaon makapugong sa pagkaon nga madaot ug mahugawan sa mga eksternal nga hinungdan sa proseso sa sirkulasyon ug pagtipig, sa ingon mapalugway ang kinabuhi sa estante ug panahon sa pagtipig sa pagkaon. Ingon usa ka bag-ong tipo sa materyal sa pagputos sa pagkaon nga luwas ug makaon, ug bisan adunay usa ka piho nga kantidad sa nutrisyon, ang edible film adunay daghang mga prospect sa aplikasyon sa pagputos ug pagpreserbar sa pagkaon, fast food ug mga kapsula sa parmasyutiko, ug nahimo nga usa ka hotspot sa panukiduki sa karon nga pagkaon. packaging nga may kalabutan sa mga natad.
Ang HPMC/HPS composite membrane giandam pinaagi sa casting method. Ang compatibility ug phase separation sa composite system dugang nga gisusi pinaagi sa scanning electron microscopy, dynamic thermomechanical property analysis ug thermogravimetric analysis, ug ang mekanikal nga mga kabtangan sa composite membrane gitun-an. ug oxygen permeability ug uban pang mga kabtangan sa lamad. Ang mga resulta nagpakita nga walay klaro nga duha ka hugna nga interface nga makita sa SEM nga mga hulagway sa tanang composite films, adunay usa lamang ka glass transition point sa DMA nga mga resulta sa kadaghanan sa mga composite films, ug usa lamang ka thermal degradation peak ang makita sa DTG curves. sa kadaghanan sa mga komposit nga pelikula. Ang HPMC adunay piho nga pagkaangay sa HPS. Ang pagdugang sa HPS sa HPMC makapauswag sa oxygen barrier properties sa composite membrane. Ang mekanikal nga mga kabtangan sa composite lamad lainlain kaayo sa compounding ratio ug ang relatibong humidity sa palibot, ug nagpresentar sa usa ka crossover point, nga makahatag og usa ka pakisayran alang sa produkto optimization alang sa lain-laing mga kinahanglanon sa aplikasyon.
Ang microscopic morphology, phase distribution, phase transition ug uban pang microstructure sa HPMC/HPS compound system gitun-an pinaagi sa yano nga iodine dyeing optical microscope analysis, ug ang transparency ug mechanical properties sa compound system gitun-an sa ultraviolet spectrophotometer ug mechanical property tester. Ang relasyon tali sa microscopic morphological structure ug sa macroscopic comprehensive performance sa HPMC/HPS compound system natukod. Ang mga resulta nagpakita nga ang usa ka dako nga gidaghanon sa mga mesophases anaa sa compound system, nga adunay maayo nga compatibility. Adunay usa ka yugto sa transisyon nga punto sa compound system, ug kini nga phase transition point adunay usa ka piho nga compound ratio ug pagsalig sa konsentrasyon sa solusyon. Ang pinakaubos nga punto sa transparency sa compound system nahiuyon sa phase transition point sa HPMC gikan sa padayon nga hugna ngadto sa dispersed phase ug ang minimum nga punto sa tensile modulus. Ang modulus ug elongation sa Young sa break mikunhod uban ang pagtaas sa konsentrasyon sa solusyon, nga adunay hinungdan nga relasyon sa pagbalhin sa HPMC gikan sa padayon nga hugna ngadto sa nagkatibulaag nga bahin.
Usa ka rheometer ang gigamit aron tun-an ang epekto sa kemikal nga pagbag-o sa HPS sa rheological properties ug gel properties sa HPMC/HPS cold ug hot reversed-phase gel compound system. Gitun-an ang mga kapasidad ug phase transition, ug ang relasyon tali sa microstructure ug rheological ug gel properties natukod. Ang mga resulta sa panukiduki nagpakita nga ang hydroxypropylation sa HPS makapakunhod sa viscosity sa compound system sa ubos nga temperatura, makapauswag sa fluidity sa compound solution, ug makapakunhod sa panghitabo sa paggunting sa paggunting; ang hydroxypropylation sa HPS makapakunhod sa linear viscosity sa compound system. Sa elastic nga rehiyon, ang phase transition temperature sa HPMC/HPS compound system gipakunhod, ug ang solid-like nga kinaiya sa compound system sa ubos nga temperatura ug ang fluidity sa taas nga temperatura gipauswag. Ang HPMC ug HPS nagporma og padayon nga mga hugna sa ubos ug taas nga temperatura, matag usa, ug ingon nga nagkatibulaag nga mga hugna nagtino sa rheological nga mga kabtangan ug gel nga mga kabtangan sa composite nga sistema sa taas ug ubos nga temperatura. Parehong ang kalit nga pagbag-o sa viscosity curve sa compounded system ug ang tan delta peak sa loss factor curve makita sa 45 °C, nga nagpalanog sa co-continuous phase phenomenon nga nakita sa iodine-stained micrographs sa 45 °C.
Ang epekto sa kemikal nga pagbag-o sa HPS sa kristal nga istruktura ug micro-divisional nga istruktura sa composite film gitun-an pinaagi sa synchrotron radiation nga gamay nga anggulo nga X-ray scattering nga teknolohiya, ug ang mekanikal nga mga kabtangan, oxygen barrier properties ug thermal stability sa composite film. sistematikong gitun-an ang impluwensya sa kemikal nga istruktura nga mga pagbag-o sa compound nga mga sangkap sa microstructure ug macroscopic nga mga kabtangan sa compound system. Ang mga resulta sa synchrotron radiation nagpakita nga ang hydroxypropylation sa HPS ug ang pagpalambo sa pagkaangay sa duha ka mga sangkap mahimo kamahinungdanon likway sa recrystallization sa starch sa lamad ug pagpalambo sa pagporma sa usa ka looser-sa-kaugalingon susama nga gambalay sa composite lamad. Ang macroscopic nga mga kabtangan sama sa mekanikal nga mga kabtangan, thermal kalig-on ug oxygen permeability sa HPMC / HPS composite lamad suod nga may kalabutan sa iyang internal nga kristal nga istruktura ug amorphous nga istruktura sa rehiyon. Ang hiniusang epekto sa duha ka epekto.
Unang Kapitulo Pasiuna
Ingon usa ka hinungdanon nga sangkap sa mga palaliton sa pagkaon, ang mga materyales sa pagputos sa pagkaon makapanalipod sa pagkaon gikan sa pisikal, kemikal ug biolohikal nga kadaot ug polusyon sa panahon sa sirkulasyon ug pagtipig, mapadayon ang kalidad sa pagkaon mismo, mapadali ang pagkonsumo sa pagkaon, ug masiguro ang pagkaon. Ang dugay nga pagtipig ug pagpreserbar, ug paghatag hitsura sa pagkaon aron madani ang konsumo ug makuha ang kantidad nga labaw sa materyal nga gasto [1-4]. Ingon usa ka bag-ong tipo sa materyal sa pagputos sa pagkaon nga luwas ug makaon, ug bisan adunay usa ka piho nga kantidad sa nutrisyon, ang edible film adunay daghang mga prospect sa aplikasyon sa pagputos ug pagpreserbar sa pagkaon, fast food ug mga kapsula sa parmasyutiko, ug nahimo nga usa ka hotspot sa panukiduki sa karon nga pagkaon. packaging nga may kalabutan sa mga natad.
Ang mga makaon nga pelikula mao ang mga pelikula nga adunay porous nga istruktura sa network, kasagaran makuha pinaagi sa pagproseso sa natural nga makaon nga mga polimer. Daghang mga natural nga polimer nga naglungtad sa kinaiyahan adunay mga kabtangan sa gel, ug ang ilang tubigon nga mga solusyon mahimo’g maporma ang mga hydrogel sa ilawom sa piho nga mga kondisyon, sama sa pipila nga natural nga polysaccharides, protina, lipid, ug uban pa. Ang natural nga structural polysaccharides sama sa starch ug cellulose, tungod sa ilang espesyal nga molekular nga istruktura sa long-chain helix ug stable nga kemikal nga mga kabtangan, mahimong angayan alang sa dugay ug lain-laing mga storage environment, ug kaylap nga gitun-an isip edible film-forming materials. Ang mga makaon nga pelikula nga gihimo gikan sa usa ka polysaccharide sagad adunay pipila nga mga limitasyon sa pasundayag. Busa, aron mawagtang ang mga limitasyon sa usa ka polysaccharide edible films, pagkuha og espesyal nga mga kabtangan o pagpalambo sa bag-ong mga gimbuhaton, pagpakunhod sa presyo sa produkto, ug pagpalapad sa ilang mga aplikasyon, kasagaran duha ka matang sa polysaccharides ang gigamit. O ang labaw sa natural nga polysaccharides gisagol aron makab-ot ang epekto sa mga komplementaryong kabtangan. Bisan pa, tungod sa kalainan sa istruktura sa molekula tali sa lainlaing mga polimer, adunay usa ka piho nga conformational entropy, ug kadaghanan sa mga komplikado nga polymer partially compatible o dili magkatugma. Ang phase morphology ug compatibility sa polymer complex magdeterminar sa mga kabtangan sa composite nga materyal. Ang deformation ug flow history sa panahon sa pagproseso adunay dakong epekto sa istruktura. Busa, gitun-an ang macroscopic properties sama sa rheological properties sa polymer complex system. Ang interrelationship tali sa microscopic morphological structures sama sa phase morphology ug compatibility importante alang sa pag-regulate sa performance, analysis ug modification sa composite materials, processing technology, paggiya sa formula design ug processing machinery design, ug pag-evaluate sa produksyon. Ang pasundayag sa pagproseso sa produkto ug ang pag-uswag ug paggamit sa bag-ong mga materyales nga polimer adunay dakong importansya.
Niini nga kapitulo, ang kahimtang sa panukiduki ug pag-uswag sa aplikasyon sa mga materyal nga makaon nga pelikula gisusi sa detalye; ang kahimtang sa panukiduki sa natural nga mga hydrogel; ang katuyoan ug pamaagi sa polymer compounding ug ang pag-uswag sa panukiduki sa polysaccharide compounding; ang rheological research nga pamaagi sa compounding system; Ang rheological nga mga kabtangan ug modelo nga pagtukod sa bugnaw ug init nga reverse gel nga sistema gisusi ug gihisgutan, ingon man ang kahulogan sa panukiduki, katuyoan sa panukiduki ug panukiduki niini nga sulud sa papel.
1.1 Makaon nga pelikula
Ang edible film nagtumong sa pagdugang sa mga plasticizer ug cross-linking nga mga ahente base sa natural nga makaon nga mga substansiya (sama sa structural polysaccharides, lipids, proteins), pinaagi sa lain-laing intermolecular interaksyon, pinaagi sa compounding, pagpainit, taklap, pagpauga, ug uban pa Ang pelikula nga adunay porous network istruktura nga naporma pinaagi sa pagtambal. Makahatag kini sa lainlaing mga gimbuhaton sama sa mapili nga mga kabtangan sa babag sa gas, kaumog, sulud ug makadaot nga mga sangkap sa gawas, aron mapauswag ang kalidad sa sensory ug internal nga istruktura sa pagkaon, ug mapalugwayan ang panahon sa pagtipig o estante sa kinabuhi sa mga produkto sa pagkaon.
1.1.1 Kasaysayan sa Pag-uswag sa Makaon nga mga Pelikula
Ang pag-uswag sa edible film masubay balik sa ika-12 ug ika-13 nga siglo. Niadtong panahona, ang mga Intsik migamit ug yanong paagi sa waxing sa pagsul-ob sa citrus ug lemon, nga epektibong makapamenos sa pagkawala sa tubig sa mga prutas ug utanon, aron ang mga prutas ug utanon magpabilin sa ilang orihinal nga kahayag, sa ingon molugway sa estante sa kinabuhi sa mga prutas ug mga utanon, apan sobra nga nagpugong sa aerobic nga pagginhawa sa mga prutas ug utanon, nga miresulta sa pagkadaot sa prutas nga fermentative. Sa ika-15 nga siglo, ang mga Asyano nagsugod na sa paghimo og edible film gikan sa soy milk, ug gigamit kini sa pagpanalipod sa pagkaon ug pagdugang sa hitsura sa pagkaon [20]. Sa ika-16 nga siglo, ang mga British migamit ug tambok sa pagtabon sa ibabaw sa pagkaon aron makunhuran ang pagkawala sa kaumog sa pagkaon. Sa ika-19 nga siglo, ang sucrose unang gigamit isip usa ka edible coating sa mga nuts, almonds ug hazelnuts aron mapugngan ang oksihenasyon ug rancidity sa panahon sa pagtipig. Sa 1830s, ang komersyal nga hot-melt paraffin films nagpakita alang sa mga prutas sama sa mansanas ug peras. Sa katapusan sa ika-19 nga siglo, ang mga pelikula sa Gelatin gi-spray sa ibabaw sa mga produkto sa karne ug uban pang mga pagkaon alang sa pagpreserbar sa pagkaon. Sa sayong bahin sa 1950s, ang carnauba wax, ug uban pa, gihimong oil-in-water emulsions para sa pagtabon ug pagpreserbar sa presko nga prutas ug utanon. Sa ulahing bahin sa 1950s, ang panukiduki bahin sa edible films nga gipadapat sa mga produkto sa karne nagsugod sa pag-uswag, ug ang labing kaylap ug malampuson nga pananglitan mao ang mga produkto sa enema nga giproseso gikan sa gagmay nga mga tinai sa hayop ngadto sa mga casing.
Sukad sa 1950s, maingon nga ang konsepto sa edible film lang gyud ang gisugyot. Sukad niadto, daghang tigdukiduki ang nakaugmad ug dakong interes sa makaon nga mga pelikula. Niadtong 1991, gipadapat ni Nisperes ang carboxymethyl cellulose (CMC) sa taklap ug pagpreserbar sa mga saging ug uban pang mga prutas, ang pagginhawa sa prutas naminusan, ug ang pagkawala sa chlorophyll nalangan. Park ug uban pa. niadtong 1994 nagtaho sa epektibong barrier properties sa zein protein film ngadto sa O2 ug CO2, nga nagpauswag sa pagkawala sa tubig, pagkalaya ug pagkausab sa kolor sa mga kamatis. Niadtong 1995, gigamit ni Lourdin ang dilute nga alkaline nga solusyon sa pagtambal sa starch, ug gidugang ang glycerin sa pagsul-ob sa mga strawberry alang sa pagkapresko, nga nagpamenos sa pagkawala sa tubig nga rate sa mga strawberry ug nalangan ang pagkadaot. Gipauswag ni Baberjee ang mga kabtangan sa makaon nga pelikula kaniadtong 1996 pinaagi sa micro-liquefaction ug ultrasonic nga pagtambal sa likido nga nagporma sa pelikula, mao nga ang gidak-on sa partikulo sa likido nga nagporma sa pelikula naminusan ug ang homogenous nga kalig-on sa emulsion gipauswag. Niadtong 1998, Padegett et al. gidugang ang lysozyme o nisin sa soybean protein edible film ug gigamit kini sa pagputos sa pagkaon, ug nakit-an nga ang pagtubo sa lactic acid bacteria sa pagkaon epektibo nga gipugngan [30]. Niadtong 1999, si Yin Qinghong et al. gigamit ang beeswax sa paghimo sa usa ka film coating agent alang sa pagpreserba ug pagtipig sa mga mansanas ug uban pang mga prutas, nga makapugong sa pagginhawa, makapugong sa pagkunhod ug pagkawala sa timbang, ug makapugong sa microbial invasion.
Sulod sa daghang katuigan, ang mga beakers sa pagluto sa mais alang sa pagputos sa ice cream, glutinous rice paper alang sa pagputos sa kendi, ug mga panit sa tofu para sa mga putahe sa karne maoy kasagarang makaon nga pakete. Apan ang mga komersyal nga aplikasyon sa edible films halos wala na sa 1967, ug bisan ang pagpreserbar sa prutas nga adunay sapaw nga wax adunay limitado nga paggamit sa komersyo. Hangtud sa 1986, pipila ka mga kompanya nagsugod sa paghatag og edible film nga mga produkto, ug sa 1996, ang gidaghanon sa edible film nga mga kompanya mitubo ngadto sa labaw pa kay sa 600. Sa pagkakaron, ang paggamit sa edible film sa food packaging preserbasyon nagkadaghan, ug nakab-ot ang usa ka tinuig nga kita nga labaw sa 100 milyon nga dolyar sa US.
1.1.2 Mga kinaiya ug matang sa edible films
Sumala sa may kalabutan nga panukiduki, ang edible film adunay mosunod nga talagsaong mga bentaha: ang edible film makapugong sa pagkunhod ug pagkadaot sa kalidad sa pagkaon tungod sa paglalin sa usag usa sa lain-laing mga substansiya sa pagkaon; pipila ka makaon nga mga sangkap sa pelikula mismo adunay espesyal nga nutritional value ug function sa pag-atiman sa Panglawas; edible film adunay opsyonal barrier kabtangan sa CO2, O2 ug uban pang mga gas; edible film mahimong gamiton alang sa microwave, pagluto, fried pagkaon ug tambal pelikula ug sapaw; ang edible film mahimong gamiton isip antioxidants ug preservatives ug uban pang mga carrier, sa ingon nagpalugway sa estante sa kinabuhi sa pagkaon; edible film mahimong gamiton ingon nga usa ka carrier alang sa colorants ug nutritional fortifiers, ug uban pa, aron sa pagpalambo sa kalidad sa pagkaon ug pagpalambo sa pagkaon sensory kabtangan; edible film luwas ug makaon, ug mahimong maut-ut uban sa pagkaon; Ang makaon nga mga pelikula sa pagputos mahimong magamit alang sa pagputos sa gagmay nga kantidad o mga yunit sa pagkaon, ug pagporma sa multi-layer nga composite nga pakete nga adunay tradisyonal nga mga materyales sa pagputos, nga nagpauswag sa kinatibuk-ang barrier performance sa mga materyales sa pagputos.
Ang hinungdan ngano nga ang mga makaon nga mga pelikula sa pagputos adunay mga naa sa ibabaw nga mga gamit sa pag-andar sa panguna gibase sa pagporma sa usa ka piho nga three-dimensional nga istruktura sa network sa sulod niini, sa ingon nagpakita sa piho nga kusog ug mga kabtangan sa babag. Ang mga functional nga kabtangan sa edible packaging film dako nga naapektuhan sa mga kabtangan sa mga sangkap niini, ug ang lebel sa internal nga polymer crosslinking, ang pagkaparehas ug density sa istruktura sa network naapektuhan usab sa lainlaing mga proseso sa pagporma sa pelikula. Adunay klaro nga mga kalainan sa pasundayag [15, 35]. Ang mga makaon nga pelikula usab adunay uban pang mga kabtangan sama sa solubility, kolor, transparency, ug uban pa. Ang angay nga edible film packaging nga mga materyales mahimong mapili sumala sa lain-laing mga palibot sa paggamit ug ang mga kalainan sa mga butang nga produkto nga iputos.
Sumala sa pamaagi sa pagporma sa edible film, kini mahimong bahinon ngadto sa mga pelikula ug mga coatings: (1) Ang pre-prepared independent films sagad gitawag nga mga pelikula. (2) Ang nipis nga lut-od nga naporma sa ibabaw sa pagkaon pinaagi sa pagtabon, paglusbog, ug pag-spray gitawag nga coating. Ang mga pelikula kasagarang gigamit alang sa mga pagkaon nga adunay lain-laing mga sagol nga kinahanglan nga tagsa-tagsa nga giputos (sama sa mga pakete sa panimpla ug mga pakete sa lana sa kasayon nga mga pagkaon), mga pagkaon nga adunay parehas nga sangkap apan kinahanglan nga iputos nga gilain (sama sa gagmay nga pakete sa kape, gatas nga pulbos, etc.), ug mga tambal o mga produkto sa pag-atiman sa panglawas. Materyal nga kapsula; Ang coating kay gigamit sa pagpreserbar sa presko nga pagkaon sama sa mga prutas ug utanon, mga produkto sa karne, coating sa mga tambal ug ang asembliya sa controlled-release microcapsule.
Sumala sa mga materyal nga nagporma sa pelikula sa edible packaging film, kini mahimong bahinon sa: polysaccharide edible film, protina edible film, lipid edible film, microbial edible film ug composite edible film.
1.1.3 Paggamit sa edible film
Ingon usa ka bag-ong klase sa materyal nga pagputos sa pagkaon nga luwas ug makaon, ug bisan adunay usa ka piho nga kantidad sa nutrisyon, ang makaon nga pelikula kaylap nga gigamit sa industriya sa pagputos sa pagkaon, sa natad sa parmasyutiko, pagtipig ug pagpreserba sa mga prutas ug utanon, pagproseso ug pagpreserba. sa karne ug mga produkto sa tubig, ang produksyon sa fast food, ug ang produksyon sa lana. Kini adunay halapad nga posibilidad nga magamit sa pagpreserbar sa mga pagkaon sama sa pinirito nga linuto nga kendi.
1.1.3.1 Aplikasyon sa pagputos sa pagkaon
Ang solusyon sa pagporma sa pelikula gitabonan sa pagkaon nga iputos pinaagi sa pag-spray, pagsipilyo, paglusbog, ug uban pa, aron mapugngan ang pagsulod sa umog, oksiheno ug humot nga mga sangkap, nga epektibo nga makapakunhod sa pagkawala sa packaging ug makunhuran ang gidaghanon sa mga layer sa packaging ; makahuluganon nga makunhuran ang gawas nga layer sa pagkaon Ang pagkakomplikado sa mga sangkap sa plastik nga pakete nagpadali sa pag-recycle ug pagproseso niini, ug pagkunhod sa polusyon sa kalikopan; kini gipadapat sa bulag nga pagputos sa pipila ka mga sangkap sa multi-component complex nga mga pagkaon aron makunhuran ang paglalin sa usag usa tali sa lainlaing mga sangkap, sa ingon makunhuran ang polusyon sa kalikopan. Pagpakunhod sa pagkadaot sa pagkaon o pagkunhod sa kalidad sa pagkaon. Ang makaon nga pelikula direkta nga giproseso ngadto sa packaging nga papel o mga bag sa pagputos alang sa pagputos sa pagkaon, nga dili lamang nakakab-ot sa kaluwasan, kalimpyo ug kasayon, apan makapamenos usab sa presyur sa puti nga polusyon sa palibot.
Gamit ang mais, soybeans ug trigo isip nag-unang hilaw nga materyales, ang samag papel nga cereal films mahimong andamon ug magamit alang sa pagputos sa mga sausage ug uban pang mga pagkaon. Human sa paggamit, bisan kung kini ilabay sa natural nga palibot, kini biodegradable ug mahimo nga mga abono sa yuta aron mapalambo ang yuta. . Gamit ang starch, chitosan ug bean dregs isip mga nag-unang materyales, ang makaon nga wrapping nga papel mahimong andamon alang sa pagputos sa fast food sama sa fast-food noodles ug French fries, nga sayon, luwas ug popular kaayo; gigamit alang sa mga pakete sa panimpla, solidong mga sabaw Ang pagputos sa mga pagkaon nga kasayon sama sa hilaw nga materyales, nga mahimong direktang lutoon sa kaldero kung gamiton, makapugong sa kontaminasyon sa pagkaon, makadugang sa nutrisyon sa pagkaon, ug makapadali sa paglimpyo. Ang uga nga avocado, patatas, ug buak nga bugas gi-ferment ug gi-convert ngadto sa polysaccharides, nga magamit sa pag-andam sa bag-ong makaon nga sulod nga mga materyales sa pagputos nga walay kolor ug transparent, adunay maayo nga oxygen barrier properties ug mekanikal nga mga kabtangan, ug gigamit alang sa pagputos sa milk powder , lana sa salad ug uban pang mga produkto [19]. Alang sa pagkaon sa militar, pagkahuman gigamit ang produkto, ang tradisyonal nga plastik nga packaging nga materyal gilabay sa kalikopan ug nahimo nga usa ka timaan sa pagsubay sa kaaway, nga dali nga ipadayag kung diin. Sa multi-component nga mga espesyal nga pagkaon sama sa pizza, pastry, ketchup, ice cream, yogurt, cake ug dessert, ang mga plastik nga packaging nga materyales dili direktang idugang aron gamiton, ug ang edible packaging film nagpakita sa talagsaon nga mga bentaha niini, nga makapakunhod sa gidaghanon sa mga grupo Fractional Ang paglalin sa mga sangkap sa lami nagpauswag sa kalidad sa produkto ug aesthetics [21]. Ang makaon nga packaging film mahimong magamit sa pagproseso sa pagkaon sa microwave sa batter system. Ang mga produkto sa karne, utanon, keso ug prutas kay pre-packaged pinaagi sa pag-spray, pagtuslob o pagsipilyo, ug uban pa, frozen ug tipigan, ug kinahanglan lang nga i-microwave para konsumo.
Bisan kung adunay gamay nga komersyal nga makaon nga mga papel ug mga bag nga magamit, daghang mga patente ang narehistro sa pagporma ug paggamit sa mga potensyal nga makaon nga mga materyales sa pagputos. Giaprobahan sa French food regulatory authority ang usa ka industrialized edible packaging bag nga ginganlag "SOLUPAN", nga gilangkuban sa hydroxypropyl methylcellulose, starch ug sodium sorbate, ug anaa sa komersyo.
1.1.3.2 Aplikasyon sa Medisina
Ang gelatin, cellulose derivatives, starch ug edible gum mahimong magamit sa pag-andam sa humok ug gahi nga kapsula nga mga kabhang sa mga tambal ug mga produkto sa kahimsog, nga epektibo nga makasiguro sa kaepektibo sa mga tambal ug mga produkto sa kahimsog, ug luwas ug makaon; pipila ka mga tambal adunay kinaiyanhon nga mapait nga lami, nga lisud gamiton sa mga pasyente. Ang madawat, makaon nga mga salida mahimong gamiton isip mga coating nga makatilaw sa lami alang sa maong mga tambal; pipila ka mga polymer nga enteric polymer dili matunaw sa tiyan (pH 1.2) nga palibot, apan matunaw sa intestinal (pH 6.8) nga palibot ug mahimong magamit sa intestinal Sustained-release drug coating; mahimo usab nga gamiton ingon nga usa ka carrier alang sa gipunting nga mga tambal.
Blanco-Fernandez ug uban pa. nag-andam usa ka chitosan acetylated monoglyceride composite film ug gigamit kini alang sa padayon nga pagpagawas sa antioxidant nga kalihokan sa bitamina E, ug ang epekto talagsaon. Long-term nga antioxidant packaging nga mga materyales. Zhang ug uban pa. gisagol nga starch uban sa gelatin, gidugang polyethylene glycol plasticizer, ug gigamit tradisyonal. Ang haw-ang nga gahi nga mga kapsula giandam sa proseso sa paglusbog sa composite film, ug gitun-an ang transparency, mekanikal nga mga kabtangan, hydrophilic properties ug phase morphology sa composite film. maayong kapsula nga materyal [52]. Lal ug uban pa. naghimo sa kafirin nga usa ka edible coating alang sa enteric coating sa paracetamol capsules, ug gitun-an ang mekanikal nga mga kabtangan, thermal properties, barrier properties ug drug release properties sa edible film. Ang mga resulta nagpakita nga ang taklap sa sorghum lain-laing mga gahi nga mga kapsula sa gliadin pelikula wala nabuak sa tiyan, apan gipagawas sa tambal sa tinai sa pH 6.8 . Paik et al. nag-andam sa mga partikulo sa phthalate sa HPMC nga adunay sapaw sa indomethacin, ug gi-spray ang edible film-forming liquid sa HPMC sa ibabaw sa mga partikulo sa droga, ug gitun-an ang rate sa entrapment sa tambal, kasagaran nga gidak-on sa partikulo sa mga partikulo sa droga, edible film ang mga resulta nagpakita nga ang HPMCN-coated. Ang indomethacin oral nga tambal mahimong makab-ot ang katuyoan sa pagtago sa mapait nga lami sa tambal ug pagpunting sa paghatod sa tambal. Oladzadabbasabadi et al. gisagol ang giusab nga sago starch nga adunay carrageenan aron mag-andam usa ka makaon nga komposit nga pelikula ingon usa ka kapuli sa tradisyonal nga gelatin kapsula, ug gitun-an ang mga kinetics sa pagpa-uga, mga kabtangan sa thermomechanical, mga kabtangan sa physicochemical ug mga kabtangan sa babag. magamit sa paghimo sa mga kapsula sa parmasyutiko.
1.1.3.3 Paggamit sa pagpreserbar sa prutas ug utanon
Sa presko nga prutas ug utanon human sa pagpamupo, ang biochemical reactions ug respiration kusog gihapon nga nagpadayon, nga makapadali sa pagkadaot sa tissue sa mga prutas ug mga utanon, ug dali nga mawagtang ang kaumog sa mga prutas ug utanon sa temperatura sa lawak, nga moresulta sa kalidad sa internal nga mga tisyu ug sensory nga mga kabtangan sa mga prutas ug utanon. pagkunhod. Busa, ang pagpreserba nahimong labing importante nga isyu sa pagtipig ug pagdala sa mga prutas ug utanon; Ang tradisyonal nga mga pamaagi sa pagpreserba adunay dili maayo nga epekto sa pagpreserba ug taas nga gasto. Ang pagpreserbar sa mga prutas ug utanon mao ang labing epektibo nga paagi sa pagpreserbar sa temperatura sa lawak. Ang makaon nga film-forming liquid gitabonan sa nawong sa mga prutas ug mga utanon, nga epektibo nga makapugong sa pagsulong sa mga microorganism, pagpakunhod sa respirasyon, pagkawala sa tubig ug nutrient nga pagkawala sa prutas ug utanon nga mga tisyu, paglangan sa physiological nga pagkatigulang sa mga tisyu sa prutas ug utanon, ug huptan ang mga tisyu sa prutas ug utanon Ang orihinal nga tabunok ug hapsay. Ang glossy nga panagway, aron makab-ot ang katuyoan sa pagpadayon nga presko ug pagpalugway sa panahon sa pagtipig. Gigamit sa mga Amerikano ang acetyl monoglyceride ug keso nga gikuha gikan sa lana sa utanon isip nag-unang hilaw nga materyales sa pag-andam sa edible film, ug gigamit kini sa pagputol sa mga prutas ug mga utanon aron magpabilin nga presko, malikayan ang dehydration, browning ug ang pagsulong sa mga microorganism, aron kini mapadayon sa usa ka dugay na. Lab-as nga estado. Gigamit sa Japan ang basura nga seda isip hilaw nga materyal sa pag-andam sa patatas nga presko nga pagtipig nga pelikula, nga mahimo’g makab-ot ang usa ka bag-ong pagtipig nga epekto nga ikatandi sa bugnaw nga pagtipig. Gigamit sa mga Amerikano ang lana sa utanon ug prutas ingon nga nag-unang hilaw nga materyales aron makahimo usa ka sapaw nga likido, ug huptan nga presko ang pinutol nga prutas, ug nakit-an nga maayo ang epekto sa pagpreserba.
Marquez ug uban pa. gigamit ang whey protein ug pectin isip hilaw nga materyales, ug gidugang ang glutaminase alang sa cross-linking aron sa pag-andam sa usa ka composite edible film, nga gigamit sa pagsul-ob sa bag-ong giputol nga mga mansanas, kamatis ug carrots, nga makapakunhod pag-ayo sa pagkawala sa timbang. , likway sa pagtubo sa microorganisms sa ibabaw sa lab-as nga-cut prutas ug utanon, ug pagpalugway sa estante sa kinabuhi sa premise sa pagmintinar sa lami ug lami sa lab-as nga-cut prutas ug mga utanon . Shi Lei ug uban pa. adunay sapaw nga pula nga globo nga ubas nga adunay chitosan nga makaon nga pelikula, nga makapamenos sa pagkawala sa timbang ug pagkadunot sa mga ubas, pagpadayon sa kolor ug kahayag sa mga ubas, ug paglangan sa pagkadaot sa mga matunaw nga solido. Gamit ang chitosan, sodium alginate, sodium carboxymethylcellulose ug polyacrylate isip hilaw nga materyales, Liu et al. nag-andam sa makaon nga mga pelikula pinaagi sa multilayer coating alang sa presko nga pagtipig sa mga prutas ug utanon, ug gitun-an ang ilang morphology, water solubility, ug uban pa. Ang mga resulta nagpakita nga ang sodium carboxymethyl cellulose-chitosan-glycerol composite film adunay labing maayo nga pagpreserbar nga epekto. Sun Qingshen et al. gitun-an ang composite film sa soybean protina isolate, nga gigamit alang sa pagpreserbar sa strawberries, nga kamahinungdanon pagpakunhod sa transpiration sa strawberries, likway sa ilang respiration, ug pagpakunhod sa rate sa dunot nga prutas . Ferreira ug uban pa. migamit ug fruit and vegetable residue powder ug potato peel powder para mag-andam ug composite edible film, gitun-an ang water solubility ug mechanical properties sa composite film, ug migamit ug coating method para mapreserbar ang hawthorn. Ang mga resulta nagpakita nga ang estante sa kinabuhi sa hawthorn gilugwayan. 50%, ang gibug-aton sa pagkawala rate mikunhod sa 30-57%, ug ang organic acid ug umog wala kaayo mausab. Fu Xiaowei ug uban pa. gitun-an ang pagpreserbar sa presko nga sili pinaagi sa chitosan edible film, ug ang mga resulta nagpakita nga kini makapakunhod pag-ayo sa respiration intensity sa lab-as nga sili sa panahon sa pagtipig ug paglangan sa pagkatigulang sa mga sili . Navarro-Tarazaga et al. migamit ug beeswax-modified HPMC edible film aron mapreserbar ang mga plum. Ang mga resulta nagpakita nga ang beeswax makapauswag sa oxygen ug moisture barrier properties ug mechanical properties sa HPMC films. Ang gibug-aton sa pagkawala rate sa mga plum mikunhod pag-ayo, ang pagpahumok ug pagdugo sa prutas sa panahon sa pagtipig gipauswag, ug ang panahon sa pagtipig sa mga plum gipalugway. Tang Liying et al. migamit og shellac alkali solution sa starch modification, nag-andam og edible packaging film, ug gitun-an ang mga kabtangan sa pelikula niini; sa samang higayon, ang paggamit sa iyang film-forming liquid sa pagsul-ob sa mangga para sa kabag-o epektibong makapakunhod sa pagginhawa Makapugong kini sa browning phenomenon sa panahon sa pagtipig, pagpakunhod sa gibug-aton sa pagkawala sa rate ug pagpalugway sa panahon sa pagtipig.
1.1.3.4 Aplikasyon sa pagproseso ug pagpreserba sa mga produkto sa karne
Ang mga produkto sa karne nga adunay daghang sustansya ug kalihokan sa taas nga tubig dali nga gisulong sa mga mikroorganismo sa proseso sa pagproseso, transportasyon, pagtipig ug pagkonsumo, nga nagresulta sa pagngitngit sa kolor ug tambok nga oksihenasyon ug uban pang pagkadaot. Aron mapalugwayan ang panahon sa pagtipig ug kinabuhi sa estante sa mga produkto sa karne, kinahanglan nga sulayan nga pugngan ang kalihokan sa mga enzyme sa mga produkto sa karne ug ang pagsulong sa mga microorganism sa ibabaw, ug mapugngan ang pagkadaot sa kolor ug baho tungod sa oksihenasyon sa tambok. Sa pagkakaron, ang pagpreserbar sa edible film maoy usa sa kasagarang pamaagi nga kaylap nga gigamit sa pagpreserbar sa karne sa balay ug sa gawas sa nasud. Kung itandi kini sa tradisyonal nga pamaagi, nahibal-an nga ang pagsulong sa mga eksternal nga microorganism, ang oxidative rancidity sa tambok ug ang pagkawala sa juice labi nga gipauswag sa mga produkto sa karne nga giputos sa edible film, ug ang kalidad sa mga produkto sa karne labi nga gipauswag. Ang kinabuhi sa estante gipalugway.
Ang panukiduki bahin sa edible film sa mga produkto sa karne nagsugod sa ulahing bahin sa 1950s, ug ang labing malampuson nga kaso sa aplikasyon mao ang collagen edible film, nga kaylap nga gigamit sa paghimo ug pagproseso sa sausage. Emiroglu et al. gidugang ang lana sa sesame sa soybean protein edible film aron makahimo og antibacterial film, ug gitun-an ang antibacterial nga epekto niini sa frozen nga karne. Ang mga resulta nagpakita nga ang antibacterial film makapugong sa pagsanay ug pagtubo sa Staphylococcus aureus. Wook ug uban pa. nag-andam og proanthocyanidin edible film ug gigamit kini sa pagsul-ob sa refrigerated nga baboy alang sa kabag-o. Ang kolor, pH, bili sa TVB-N, thiobarbituric acid ug microbial count sa pork chops human sa pagtipig sulod sa 14 ka adlaw gitun-an. Gipakita sa mga resulta nga ang edible film sa proanthocyanidins epektibo nga makapakunhod sa pagporma sa thiobarbituric acid, makapugong sa pagkadaut sa fatty acid, makunhuran ang pagsulong ug pagsanay sa mga microorganism sa ibabaw sa mga produkto sa karne, pagpalambo sa kalidad sa mga produkto sa karne, ug pagpalugway sa panahon sa pagtipig ug kinabuhi sa estante. Jiang Shaotong et al. gidugang ang tea polyphenols ug allicin sa starch-sodium alginate composite membrane solution, ug gigamit kini aron mapreserbar ang kabag-o sa chilled nga baboy, nga mahimong tipigan sa 0-4 °C sulod sa sobra sa 19 ka adlaw. Cartagena ug uban pa. nagtaho sa antibacterial nga epekto sa collagen edible film nga gidugang uban sa nisin antimicrobial agent sa pagpreserbar sa mga hiwa sa baboy, nga nagpakita nga ang collagen edible film makapakunhod sa moisture migration sa refrigerated pork slices, maglangan sa rancidity sa mga produkto sa karne, ug makadugang 2 Ang collagen film nga adunay % nisin adunay labing maayo nga pagpreserbar nga epekto. Wang Rui et al. gitun-an ang mga pagbag-o sa sodium alginate, chitosan ug carboxymethyl fiber pinaagi sa pagtandi nga pagtuki sa pH, volatile base nitrogen, kapula ug kinatibuk-ang gidaghanon sa mga kolonya sa karne sulod sa 16 ka adlaw nga pagtipig. Ang tulo ka matang sa edible films sa sodium vitamin gigamit aron mapreserbar ang kabag-o sa chilled beef. Gipakita sa mga resulta nga ang edible film sa sodium alginate adunay maayo nga epekto sa pagpreserba sa kabag - o . Caprioli ug uban pa. giputos ang linuto nga dughan sa pabo nga adunay sodium caseinate edible film ug dayon gipabugnaw kini sa 4 °C. Gipakita sa mga pagtuon nga ang sodium caseinate edible film makapahinay sa karne sa pabo sa panahon sa pagpabugnaw. sa rancidity.
1.1.3.5 Paggamit sa pagpreserbar sa mga produkto sa tubig
Ang pagkunhod sa kalidad sa mga produkto sa tubig kasagaran nga gipakita sa pagkunhod sa libre nga kaumog, pagkadaot sa lami ug pagkadaot sa texture sa produkto sa tubig. Ang pagkadunot sa mga produkto sa tubig, oksihenasyon, denaturation ug uga nga pagkonsumo tungod sa microbial invasion kay importanteng mga hinungdan nga nakaapekto sa estante sa kinabuhi sa mga produkto sa tubig. Ang frozen nga pagtipig usa ka sagad nga pamaagi alang sa pagpreserbar sa mga produkto sa tubig, apan adunay usa usab nga lebel sa pagkadaot sa kalidad sa proseso, nga labi ka seryoso alang sa mga isda sa tab-ang nga tubig.
Ang edible film nga pagpreserba sa mga produkto sa tubig nagsugod sa ulahing bahin sa 1970s ug karon kaylap nga gigamit. Ang makaon nga pelikula epektibo nga makapreserbar sa mga frozen nga produkto sa tubig, makapamenos sa pagkawala sa tubig, ug mahimo usab nga ikombinar sa mga antioxidant aron mapugngan ang fat oxidation, sa ingon makab-ot ang katuyoan sa pagpalugway sa estante sa kinabuhi ug estante sa kinabuhi. Meenatchisundaram et al. nag-andam og starch-based composite edible film gamit ang starch isip matrix ug gidugangan og mga panakot sama sa clove ug cinnamon, ug gigamit kini sa pagpreserbar sa white shrimp. Gipakita sa mga resulta nga ang edible starch film epektibo nga makapugong sa pagtubo sa mga microorganism, mohinay sa fat oxidation, molugway sa estante sa kinabuhi sa refrigerated white shrimp sa 10 °C ug 4 °C kay 14 ug 12 ka adlaw, matag usa. Gitun-an ni Cheng Yuanyuan ug uban pa ang preserbatibo sa solusyon sa pullulan ug gidala ang isda sa tab-ang nga tubig. Ang pagpreserba epektibo nga makapugong sa pagtubo sa mga microorganism, makapahinay sa oksihenasyon sa protina ug tambok sa isda, ug adunay maayo kaayo nga epekto sa pagpreserba. Yunus ug uban pa. adunay sapaw nga rainbow trout nga adunay gelatin edible film diin ang bay leaf essential oil gidugang, ug gitun-an ang epekto sa pagpreserbar sa ref sa 4 °C. Ang resulta nagpakita nga ang gelatin edible film epektibo sa pagmintinar sa kalidad sa rainbow trout hangtod sa 22 ka adlaw. sa dugay nga panahon. Wang Siwei et al. migamit sa sodium alginate, chitosan ug CMC isip mga nag-unang materyales, midugang sa stearic acid sa pag-andam sa edible film liquid, ug gigamit kini sa pagsul-ob sa Penaeus vannamei alang sa kabag-o. Gipakita sa pagtuon nga ang composite film sa CMC ug chitosan Ang likido adunay maayo nga pagpreserbar nga epekto ug makapalugway sa estante sa kinabuhi sa mga 2 ka adlaw. Gigamit ni Yang Shengping ug uban pa ang chitosan-tea polyphenol edible film alang sa pagpabugnaw ug pagpreserbar sa presko nga hairtail, nga epektibo nga makapugong sa pagdaghan sa bakterya sa nawong sa hairtail, paglangan sa pagporma sa dali moalisngaw nga hydrochloric acid, ug pagpalugway sa estante sa kinabuhi sa hairtail sa mga 12 ka adlaw.
1.1.3.6 Paggamit sa piniritong pagkaon
Ang lawom nga piniritong pagkaon kay kaylap nga popular nga andam-kaonon nga pagkaon nga adunay dako nga output. Giputos kini sa polysaccharide ug protina nga makaon nga pelikula, nga makapugong sa pagbag-o sa kolor sa pagkaon atol sa proseso sa pagprito ug pagpakunhod sa konsumo sa lana. pagsulod sa oxygen ug umog [80]. Ang pagtabon sa piniritong pagkaon nga adunay gellan gum makapakunhod sa konsumo sa lana sa 35% -63%, sama sa pagprito sa sashimi, kini makapakunhod sa konsumo sa lana sa 63%; sa pagprito sa mga potato chips, kini makapakunhod sa konsumo sa lana sa 35%-63%. Gipakunhod ang konsumo sa sugnod sa 60%, ug uban pa [81].
Singthong et al. naghimo edible films sa polysaccharides sama sa sodium alginate, carboxymethyl cellulose ug pectin, nga gigamit alang sa taklap sa fried banana strips, ug gitun-an ang rate sa pagsuyup sa lana human sa frying. Ang mga resulta nagpakita nga pectin ug carboxyl Ang piniritong banana strips nga adunay sapaw sa methylcellulose nagpakita sa mas maayo nga sensory nga kalidad, diin ang pectin edible film adunay labing maayo nga epekto sa pagkunhod sa pagsuyup sa lana [82]. Holownia ug uban pa. adunay sapaw sa HPMC ug MC nga mga pelikula sa ibabaw sa fried chicken fillet aron tun-an ang mga kausaban sa konsumo sa lana, libre nga fatty acid content ug color value sa frying oil. Ang pre-coating makapakunhod sa pagsuyup sa lana ug makapauswag sa kinabuhi sa lana [83]. Sheng Meixiang et al. naghimo og edible films sa CMC, chitosan ug soybean protein isolate, coated potato chips, ug giprito kini sa taas nga temperatura aron tun-an ang oil absorption, water content, color, acrylamide content ug sensory quality sa potato chips. , ang mga resulta nagpakita nga ang soybean protein isolate edible film adunay dakong epekto sa pagpakunhod sa konsumo sa lana sa fried potato chips, ug ang chitosan edible film adunay mas maayo nga epekto sa pagkunhod sa acrylamide content [84]. Salvador ug uban pa. gitabonan ang nawong sa fried squid rings uban sa wheat starch, modified corn starch, dextrin ug gluten, nga makapauswag sa crispness sa squid rings ug makapakunhod sa oil absorption rate [85].
1.1.3.7 Paggamit sa linuto nga mga butang
Ang makaon nga pelikula mahimong magamit ingon usa ka hapsay nga sapaw aron mapauswag ang hitsura sa mga linuto nga produkto; mahimong gamiton ingon nga usa ka babag sa kaumog, oxygen, grasa, ug uban pa aron sa pagpalambo sa estante sa kinabuhi sa mga linuto nga mga butang, pananglitan, chitosan edible film gigamit sa ibabaw coating tinapay Mahimo usab nga gamiton ingon nga usa ka patapot alang sa presko snacks ug snacks, pananglitan, ang mga sinangag nga mani sagad gibulitan ug mga papilit aron matabonan ang asin ug mga panimpla [87].
Christos ug uban pa. naghimo og edible films sa sodium alginate ug whey protein ug gitabonan kini sa nawong sa Lactobacillus rhamnosus probiotic nga pan. Gipakita sa pagtuon nga ang survival rate sa probiotics miuswag pag-ayo, apan ang duha ka matang sa pan nagpakita sa Digestive nga mga mekanismo susama kaayo, mao nga ang coating sa edible film dili makausab sa texture, flavor ug thermophysical properties sa pan [88]. Panuwat et al. gidugang ang Indian gooseberry extract ngadto sa methyl cellulose matrix aron mag-andam og edible composite film, ug gigamit kini aron mapreserbar ang kabag-o sa sinugba nga cashew. Ang mga resulta nagpakita nga ang composite edible film epektibo nga makapugong sa sinugba nga kasoy sa panahon sa pagtipig. Ang kalidad nadaot ug ang estante sa kinabuhi sa sinugba nga cashews gipalugway hangtod sa 90 ka adlaw [89]. Schou ug uban pa. naghimo ug usa ka transparent ug flexible edible film nga adunay sodium caseinate ug glycerin, ug gitun-an ang mekanikal nga mga kabtangan niini, pagkamatagus sa tubig ug ang epekto niini sa pagputos sa mga hiwa sa pan. Ang mga resulta nagpakita nga ang edible film sa sodium caseinate giputos linuto nga tinapay. Pagkahuman sa pag-bread, ang katig-a niini mahimong makunhuran sa sulod sa 6 ka oras sa pagtipig sa temperatura sa kwarto [90]. Du ug uban pa. migamit ug apple-based edible film ug tomato-based edible film nga gidugangan sa plant essential oils sa pagputos sa sinugba nga manok, nga dili lamang makapugong sa pagtubo sa mga microorganism sa dili pa sugbaon ang manok, apan makapauswag usab sa lami sa manok human sa litson [91]. Javanmard ug uban pa. nag-andam ug usa ka edible film sa wheat starch ug gigamit kini sa pagputos sa linuto nga mga liso sa pistachio. Ang mga resulta nagpakita nga ang edible starch film makapugong sa oxidative rancidity sa mga nuts, makapauswag sa kalidad sa mga nuts, ug makapalugway sa ilang estante sa kinabuhi [92]. Majid ug uban pa. migamit sa whey protein edible film sa pagsul-ob sa sinangag nga mani, nga makadugang sa oxygen barrier, makapamenos sa peanut rancidity, makapauswag sa roasted peanut brittleness, ug makapalugway sa storage period niini [93].
1.1.3.8 Paggamit sa mga produkto sa confectionery
Ang industriya sa kendi adunay taas nga mga kinahanglanon alang sa pagsabwag sa dali nga mga sangkap, mao nga alang sa tsokolate ug mga kendi nga adunay pinasinaw nga mga ibabaw, kinahanglan nga gamiton ang mga makaon nga pelikula nga matunaw sa tubig aron mapulihan ang coating liquid nga adunay sulud nga dali moalisngaw. Ang edible packaging film mahimong usa ka hapsay nga protective film sa ibabaw sa kendi aron makunhuran ang paglalin sa oxygen ug umog [19]. Ang paggamit sa whey protein edible films sa confectionery makapakunhod pag-ayo sa pagsabwag sa mga volatile component niini. Kung ang tsokolate gigamit sa pag-encapsulate sa oily nga mga pagkaon sama sa cookies ug peanut butter, ang lana molalin sa gawas nga layer sa tsokolate, maghimo sa tsokolate nga sticky ug hinungdan sa usa ka "reverse frost" nga panghitabo, apan ang sulod nga materyal mamala, nga moresulta sa usa ka pagbag-o sa lami niini. Ang pagdugang sa usa ka layer sa edible film packaging nga materyal nga adunay grease barrier function makasulbad niini nga problema [94].
Nelson ug uban pa. migamit sa methylcellulose edible film sa pagsul-ob sa mga candies nga adunay daghang mga lipid ug nagpakita sa ubos kaayo nga lipid permeability, sa ingon nagpugong sa frosting phenomenon sa chocolate [95]. Gipadapat ni Meyers ang usa ka hydrogel-wax bilayer edible film sa chewing gum, nga makapauswag sa pagkapilit niini, makapamenos sa pag-us-os sa tubig, ug makapalugway sa estante niini [21]. Tubig nga giandam ni Fadini et al. Ang decollagen-cocoa butter edible composite film gitun-an alang sa mekanikal nga mga kabtangan niini ug pagkamatuhup sa tubig, ug kini gigamit isip usa ka coating alang sa mga produkto sa tsokolate nga adunay maayong resulta [96].
1.1.4 Makaon nga mga Pelikulang Gibase sa Cellulose
Ang cellulose-based edible film kay usa ka klase sa edible film nga gihimo gikan sa pinakaabunda nga cellulose ug ang mga derivatives niini sa kinaiyahan isip nag-unang hilaw nga materyales. Ang cellulose-based edible film walay baho ug walay lami, ug adunay maayo nga mekanikal nga kusog, oil barrier properties, transparency, flexibility ug maayo nga gas barrier properties. Apan, tungod sa hydrophilic nga kinaiya sa cellulose, ang resistensya sa cellulose-based edible film mao ang Tubig performance sa kasagaran medyo dili maayo [82, 97-99].
Ang cellulose-based edible film nga ginama sa mga basura nga materyales sa produksiyon sa industriya sa pagkaon makakuha og edible packaging films nga adunay maayo kaayong performance, ug makagamit pag-usab sa mga basura aron madugangan ang dugang nga bili sa mga produkto. Ferreira ug uban pa. gisagol nga prutas ug utanon nga nahabilin nga pulbos nga adunay pulbos sa panit sa patatas aron mag-andam usa ka cellulose-based edible composite film, ug gipadapat kini sa coating sa hawthorn aron mapreserbar ang kabag-o, ug nakab-ot ang maayong mga sangputanan [62]. Tan Huizi et al. gigamit ang dietary fiber nga gikuha gikan sa bean dregs isip base nga materyal ug gidugang ang usa ka gidaghanon sa thickener aron sa pag-andam sa usa ka edible film sa soybean fiber, nga adunay maayo nga mekanikal nga mga kabtangan ug mga kabtangan sa babag [100], nga kasagaran gigamit alang sa pagputos sa Fast food noodle seasoning , kini mao ang sayon ug sustansiya sa pag-dissolve sa materyal nga pakete direkta sa init nga tubig.
Ang matunaw sa tubig nga mga derivatives sa cellulose, sama sa methyl cellulose (MC), carboxymethyl cellulose (CMC) ug hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), mahimong maporma nga usa ka padayon nga matrix ug sagad gigamit sa pag-uswag ug panukiduki sa mga pelikula. Xiao Naiyu ug uban pa. migamit sa MC isip nag-unang substrate sa pagporma sa pelikula, gidugang ang polyethylene glycol ug calcium chloride ug uban pang auxiliary nga materyales, giandam ang MC edible film pinaagi sa casting method, ug gipadapat kini sa pagpreserbar sa olecranon, nga makapalugway sa baba sa olecranon. Ang estante sa kinabuhi sa peach maoy 4.5 ka adlaw [101]. Esmaeili ug uban pa. giandam ang MC edible film pinaagi sa paghulma ug gipadapat kini sa coating sa microcapsules sa essential oil sa tanom. Ang mga resulta nagpakita nga ang MC film adunay maayo nga oil-blocking effect ug mahimong magamit sa food packaging aron malikayan ang pagkadaot sa fatty acid [102]. Tian ug uban pa. giusab nga MC edible films nga adunay stearic acid ug unsaturated fatty acids, nga makapauswag sa water-blocking properties sa MC edible films [103]. Lai Fengying et al. gitun-an ang epekto sa matang sa solvent sa proseso sa pagporma sa pelikula sa MC edible film ug ang barrier properties ug mechanical properties sa edible film [104].
Ang mga lamad sa CMC adunay maayo nga mga kabtangan sa babag sa O2, CO2 ug mga lana, ug kaylap nga gigamit sa natad sa pagkaon ug tambal [99]. Bifani ug uban pa. nag-andam ug CMC lamad ug gitun-an ang epekto sa mga kinuha sa dahon sa tubig barrier kabtangan ug gas barrier kabtangan sa mga lamad. Gipakita sa mga resulta nga ang pagdugang sa mga extract sa dahon mahimo’g makapauswag sa kaumog ug oxygen barrier nga mga kabtangan sa mga lamad, apan dili alang sa CO2. Ang mga kabtangan sa babag adunay kalabutan sa konsentrasyon sa kinuha [105]. de Moura ug uban pa. giandam ang mga nanopartikel sa chitosan nga nagpalig-on sa mga pelikula sa CMC, ug gitun-an ang kalig-on sa thermal, mekanikal nga mga kabtangan ug pagkatunaw sa tubig sa mga komposit nga pelikula. Ang mga resulta nagpakita nga ang chitosan nanoparticle epektibo nga makapauswag sa mekanikal nga mga kabtangan ug kalig-on sa kainit sa mga pelikula sa CMC. Sekso [98]. Ghanbarzadeh ug uban pa. nag-andam ug CMC edible films ug gitun-an ang epekto sa glycerol ug oleic acid sa physicochemical properties sa CMC films. Gipakita sa mga resulta nga ang mga kabtangan sa babag sa mga pelikula labi nga milambo, apan ang mekanikal nga mga kabtangan ug transparency mikunhod [99]. Cheng ug uban pa. nag-andam ug carboxymethyl cellulose-konjac glucomannan edible composite film, ug gitun-an ang epekto sa palm oil sa physicochemical properties sa composite film. Gipakita sa mga resulta nga ang gagmay nga mga microsphere sa lipid mahimo’g madugangan ang komposisyon nga pelikula. Ang hydrophobicity sa nawong ug ang curvature sa water molecule permeation channel makapauswag sa moisture barrier performance sa lamad [106].
Ang HPMC adunay maayo nga mga kabtangan sa paghimo og pelikula, ug ang salida niini flexible, transparent, walay kolor ug walay baho, ug adunay maayo nga oil-barrier properties, apan ang mekanikal nga mga kabtangan niini ug ang water-blocking properties kinahanglan nga pauswagon. Ang pagtuon ni Zuniga et al. nagpakita nga ang inisyal nga microstructure ug kalig-on sa HPMC film-forming solution mahimong makaapekto sa nawong ug internal nga istruktura sa pelikula, ug ang paagi nga ang oil droplets mosulod sa panahon sa pagporma sa film structure mahimong makaapekto sa kahayag nga transmittance ug surface activity sa pelikula. Ang pagdugang sa ahente makapauswag sa kalig-on sa solusyon sa pagporma sa pelikula, nga sa baylo makaapekto sa istruktura sa nawong ug optical nga mga kabtangan sa pelikula, apan ang mekanikal nga mga kabtangan ug pagkamatuhup sa hangin wala mapakunhod [107]. Klangmuang et al. migamit ug organikong giusab nga yutang kulonon ug beeswax aron mapalambo ug mabag-o ang HPMC edible film aron mapalambo ang mekanikal nga mga kabtangan ug babag nga mga kabtangan sa HPMC nga pelikula. Ang pagtuon nagpakita nga human sa beeswax ug clay modification, ang mekanikal nga mga kabtangan sa HPMC edible film ikatandi sa edible film. Ang pasundayag sa mga sangkap sa kaumog gipauswag [108]. Dogan ug uban pa. nag-andam sa HPMC edible film, ug migamit sa microcrystalline cellulose aron mapalambo ug mabag-o ang HPMC film, ug gitun-an ang water permeability ug mechanical properties sa pelikula. Ang mga resulta nagpakita nga ang moisture barrier properties sa giusab nga pelikula wala kaayo mausab. , apan ang mekanikal nga mga kabtangan niini napauswag pag-ayo [109]. Choi ug uban pa. gidugang oregano leaf ug bergamot essential oil ngadto sa HPMC matrix aron maandam ang edible composite film, ug ipadapat kini sa pagpreserbar sa coating sa presko nga plum. Gipakita sa pagtuon nga ang edible composite film epektibo nga makapugong sa pagginhawa sa mga plum, makapakunhod sa produksyon sa ethylene, makapakunhod sa rate sa pagkawala sa timbang, ug makapauswag sa kalidad sa mga plum [110]. Esteghlal ug uban pa. gisagol ang HPMC og gelatin aron makaandam og edible composite films ug gitun-an ang edible composite films. Ang physicochemical properties, mechanical properties ug compatibility sa HPMC gelatin nagpakita nga ang tensile properties sa HPMC gelatin composite films wala kaayo mausab, nga mahimong gamiton sa pag-andam sa medicinal capsules [111]. Villacres ug uban pa. gitun-an ang mekanikal nga kabtangan, gas barrier kabtangan ug antibacterial kabtangan sa HPMC-cassava starch edible composite films. Ang mga resulta nagpakita nga ang mga composite films adunay maayo nga oxygen barrier properties ug antibacterial effect [112]. Byun et al. giandam shellac-HPMC composite lamad, ug gitun-an ang mga epekto sa mga matang sa emulsifiers ug shellac konsentrasyon sa composite lamad. Ang emulsifier nagpamenos sa water-blocking properties sa composite membrane, apan ang mekanikal nga mga kabtangan niini wala mokunhod pag-ayo; ang pagdugang sa shellac nakapauswag pag-ayo sa thermal stability sa HPMC membrane, ug ang epekto niini misaka sa pagtaas sa konsentrasyon sa shellac [113].
1.1.5 Makaon nga mga Pelikulang Gibase sa Starch
Ang starch usa ka natural nga polimer alang sa pag-andam sa mga edible films. Kini adunay mga bentaha sa halapad nga gigikanan, mubu nga presyo, biocompatibility ug nutritional value, ug kaylap nga gigamit sa industriya sa pagkaon ug parmasyutiko [114-117]. Bag-ohay lang, ang mga panukiduki bahin sa puro nga starch edible films ug starch-based edible composite films alang sa pagtipig ug pagpreserbar sa pagkaon sunodsunod nga mitumaw [118]. Ang taas nga amylose starch ug ang hydroxypropylated nga nabag-o nga starch mao ang nag-unang mga materyales alang sa pag-andam sa starch-based edible films [119]. Ang retrogradation sa starch mao ang nag-unang rason sa iyang abilidad sa pagporma sa usa ka pelikula. Kon mas taas ang sulod sa amylose, mas hugot ang intermolecular bonding, mas sayon ang paghimo og retrogradation, ug mas maayo ang film-forming property, ug ang final tensile strength sa pelikula. mas dako. Ang Amylose makahimo sa mga pelikula nga matunaw sa tubig nga adunay ubos nga oxygen permeability, ug ang mga barrier properties sa high-amylose nga mga pelikula dili mokunhod ubos sa taas nga temperatura nga mga palibot, nga epektibo nga makapanalipod sa giputos nga pagkaon [120].
Ang starch edible film, walay kolor ug walay baho, adunay maayo nga transparency, water solubility ug gas barrier properties, apan nagpakita kini nga medyo lig-on nga hydrophilicity ug dili maayo nga moisture barrier properties, mao nga gigamit kini sa pagkaon nga oxygen ug oil barrier packaging [121-123]. Dugang pa, ang mga lamad nga nakabase sa starch dali nga magtigulang ug mabag-o, ug ang ilang mekanikal nga mga kabtangan medyo dili maayo [124]. Aron mabuntog ang mga kakulangan sa ibabaw, ang starch mahimong usbon pinaagi sa pisikal, kemikal, enzymatic, genetic ug additive nga mga pamaagi aron mapauswag ang mga kabtangan sa starch-based edible films [114].
Zhang Zhengmao ug uban pa. migamit ug ultra-fine starch edible film sa pagsul-ob sa mga strawberry ug nakit-an nga kini epektibo nga makapamenos sa pagkawala sa tubig, makalangan sa pagkunhod sa matunaw nga sulud sa asukal, ug epektibo nga mapalugwayan ang panahon sa pagtipig sa mga strawberry [125]. Garcia ug uban pa. giusab nga starch nga adunay lain-laing mga ratios sa kadena aron makuha ang giusab nga starch film-forming liquid, nga gigamit alang sa presko nga strawberry coating film preservation. Ang rate ug rate sa pagkadunot mas maayo kaysa sa mga wala’y sapaw nga grupo [126]. Ghanbarzadeh ug uban pa. giusab nga starch pinaagi sa citric acid cross-linking ug nakuha chemically cross-linked modified starch film. Gipakita sa mga pagtuon nga pagkahuman sa pagbag-o sa cross-linking, ang mga kabtangan sa moisture barrier ug mekanikal nga mga kabtangan sa mga starch nga pelikula gipauswag [127]. Gao Qunyu ug uban pa. gidala enzymatic hydrolysis pagtambal sa starch ug nakuha starch edible film, ug sa iyang mekanikal nga mga kabtangan sama sa tensile kusog, elongation ug pagpilo nga resistensya misaka, ug ang umog barrier performance misaka uban sa pagdugang sa enzyme aksyon panahon. kamahinungdanon milambo [128]. Parra ug uban pa. midugang og cross-linking agent sa tapioca starch aron makaandam og edible film nga adunay maayo nga mekanikal nga mga kabtangan ug ubos nga water vapor transmission rate [129]. Fonseca ug uban pa. migamit ug sodium hypochlorite sa pag-oxidize sa potato starch ug nag-andam ug edible film sa oxidized starch. Gipakita sa pagtuon nga ang rate sa pagpadala sa alisngaw sa tubig niini ug ang pagkatunaw sa tubig labi nga nakunhuran, nga mahimong magamit sa pagputos sa pagkaon nga adunay taas nga tubig nga kalihokan [130].
Ang pagsagol sa starch sa ubang mga makaon nga polymers ug plasticizer usa ka importante nga pamaagi aron mapalambo ang mga kabtangan sa starch-based edible films. Sa pagkakaron, ang kasagarang gigamit nga komplikadong mga polimer kasagarang hydrophilic colloids, sama sa pectin, cellulose, seaweed polysaccharide, chitosan, carrageenan ug xanthan gum [131].
Maria Rodriguez ug uban pa. migamit ug patatas nga starch ug plasticizer o surfactant isip mga nag-unang materyales sa pag-andam sa starch-based edible films, nga nagpakita nga ang mga plasticizer makadugang sa film flexibility ug surfactant makapakunhod sa film stretchability [132]. Santana ug uban pa. migamit ug nanofibers aron mapalambo ug mabag-o ang cassava starch edible films, ug nakuha ang starch-based edible composite films nga adunay gipaayo nga mekanikal nga mga kabtangan, barrier properties, ug thermal stability [133]. Azevedo ug uban pa. compounded whey protina uban sa thermoplastic starch sa pag-andam sa usa ka uniporme nga materyal sa pelikula, nga nagpakita nga whey protina ug thermoplastic starch adunay lig-on nga interfacial adhesion, ug whey protina sa kamahinungdanon pagpalambo sa starch anaa. Ang pagbabag sa tubig ug mekanikal nga mga kabtangan sa mga makaon nga pelikula [134]. Edhirej ug uban pa. nag-andam ug butoca starch-based edible film, ug gitun-an ang epekto sa plasticizer sa physical ug chemical structure, mechanical properties ug thermal properties sa pelikula. Gipakita sa mga resulta nga ang tipo ug konsentrasyon sa plasticizer mahimong makaapektar pag-ayo sa tapioca starch film. Kung itandi sa ubang mga plasticizer sama sa urea ug triethylene glycol, ang pectin adunay labing kaayo nga epekto sa plasticizing, ug ang pectin-plasticized starch film adunay maayo nga mga kabtangan nga nagbabag sa tubig [135]. Saberi et al. gigamit pea starch, guar gum ug glycerin alang sa pag-andam sa edible composite films. Gipakita sa mga resulta nga ang pea starch adunay dakong papel sa gibag-on sa pelikula, densidad, panaghiusa, pagkamatagus sa tubig ug kusog sa tensile. Guar gum Kini makaapekto sa tensile strength ug elastic modulus sa lamad, ug ang glycerol makapauswag sa pagka-flexible sa lamad [136]. Ji ug uban pa. compounded chitosan ug corn starch, ug gidugang calcium carbonate nanoparticle aron sa pag-andam sa starch-based antibacterial film. Gipakita sa pagtuon nga ang intermolecular hydrogen bonds naporma tali sa starch ug chitosan, ug ang mekanikal nga mga kabtangan sa pelikula ug ang mga antibacterial nga kabtangan gipalambo [137]. Meira ug uban pa. gipalambo ug giusab nga corn starch edible antibacterial film nga adunay kaolin nanoparticle, ug ang mekanikal ug thermal nga mga kabtangan sa composite film gipauswag, ug ang antibacterial nga epekto wala maapektuhan [138]. Ortega-Toro et al. gidugang ang HPMC sa starch ug gidugang ang citric acid aron maandam ang edible film. Gipakita sa pagtuon nga ang pagdugang sa HPMC ug citric acid epektibo nga makapugong sa pagkatigulang sa starch ug makunhuran ang pagkamatuhup sa tubig sa edible film, apan ang oxygen barrier properties nahulog [139].
1.2 Mga polymer nga hydrogel
Ang mga hydrogel kay usa ka klase sa hydrophilic polymers nga adunay three-dimensional nga network structure nga dili matunaw sa tubig apan mahimong mohubag sa tubig. Sa macroscopically, ang usa ka hydrogel adunay usa ka piho nga porma, dili makaagos, ug usa ka solidong substansiya. Sa mikroskopiko, ang mga molekula nga matunaw sa tubig mahimong maapod-apod sa lainlaing mga porma ug gidak-on sa hydrogel ug isabwag sa lainlaing mga rate sa pagsabwag, mao nga ang hydrogel nagpakita sa mga kabtangan sa usa ka solusyon. Ang internal nga istruktura sa mga hydrogel adunay limitado nga kusog ug dali nga malaglag. Anaa kini sa usa ka estado tali sa solid ug likido. Kini adunay susama nga elasticity sa solid, ug klaro nga lahi sa tinuod nga solid.
1.2.1 Overview sa polymer hydrogels
1.2.1.1 Klasipikasyon sa polymer hydrogels
Ang polymer hydrogel usa ka three-dimensional nga istruktura sa network nga naporma pinaagi sa pisikal o kemikal nga cross-linking tali sa mga molekula nga polimer [143-146]. Gisuhop niini ang daghang tubig sa tubig aron modako ang kaugalingon, ug sa samang higayon, mapadayon niini ang tulo-ka-dimensional nga istruktura ug dili matunaw sa tubig. tubig.
Adunay daghang mga paagi sa pagklasipikar sa mga hydrogel. Base sa kalainan sa cross-linking kabtangan, sila mahimong bahinon ngadto sa pisikal nga gels ug kemikal nga gels. Ang pisikal nga mga gel naporma pinaagi sa medyo huyang nga hydrogen bonds, ionic bonds, hydrophobic interactions, van der Waals forces ug physical entanglement tali sa polymer molecular chain ug uban pang physical forces, ug mahimong ma-convert ngadto sa mga solusyon sa lain-laing eksternal nga palibot. Gitawag kini nga mabalik nga gel; Ang kemikal nga gel kasagaran usa ka permanente nga tulo-ka-dimensional nga istruktura sa network nga naporma pinaagi sa cross-linking sa kemikal nga mga gapos sama sa covalent bonds sa presensya sa kainit, kahayag, initiator, ug uban pa Human maporma ang gel, kini dili na mabalik ug permanente, nailhan usab nga Alang sa tinuod nga condensate [147-149]. Ang pisikal nga mga gel sa kasagaran wala magkinahanglan og kemikal nga pagbag-o ug adunay ubos nga toxicity, apan ang ilang mekanikal nga mga kabtangan medyo dili maayo ug lisud nga makasugakod sa dako nga eksternal nga stress; Ang mga kemikal nga gel sa kasagaran adunay mas maayo nga kalig-on ug mekanikal nga mga kabtangan.
Base sa lain-laing mga tinubdan, hydrogels mahimong bahinon ngadto sa sintetikong polymer hydrogels ug natural nga polymer hydrogels. Ang sintetikong polymer hydrogels mao ang mga hydrogel nga naporma pinaagi sa kemikal nga polimerisasyon sa mga sintetikong polimer, kasagaran naglakip sa polyacrylic acid, polyvinyl acetate, polyacrylamide, polyethylene oxide, ug uban pa; Ang natural nga polymer hydrogels mao ang Polymer hydrogels naporma pinaagi sa cross-linking sa mga natural nga polymers sama sa polysaccharides ug mga protina sa kinaiyahan, lakip ang cellulose, alginate, starch, agarose, hyaluronic acid, gelatin, ug collagen [6, 7, 150], 151]. Ang mga natural nga polymer hydrogels kasagaran adunay mga kinaiya nga lapad nga gigikanan, mubu nga presyo ug mubu nga pagkahilo, ug ang mga sintetikong polymer hydrogel sa kasagaran dali nga maproseso ug adunay daghang ani.
Base sa lain-laing mga tubag sa gawas nga palibot, hydrogels mahimo usab nga bahinon ngadto sa tradisyonal nga hydrogels ug smart hydrogels. Ang mga tradisyonal nga hydrogels medyo dili sensitibo sa mga pagbag-o sa gawas nga palibot; Ang mga smart hydrogels makamatikod sa gagmay nga mga pagbag-o sa gawas nga palibot ug makahimo og katugbang nga mga pagbag-o sa pisikal nga istruktura ug kemikal nga mga kabtangan [152-156]. Alang sa mga hydrogel nga sensitibo sa temperatura, ang gidaghanon mausab sa temperatura sa palibot. Kasagaran, ang maong mga polymer hydrogels adunay mga hydrophilic nga grupo sama sa hydroxyl, ether ug amide o hydrophobic nga mga grupo sama sa methyl, ethyl ug propyl. Ang temperatura sa gawas nga palibot mahimong makaapekto sa hydrophilic o hydrophobic nga interaksyon tali sa mga molekula sa gel, hydrogen bonding ug ang interaksyon tali sa mga molekula sa tubig ug mga kadena nga polimer, sa ingon makaapekto sa balanse sa sistema sa gel. Para sa pH-sensitive nga mga hydrogel, ang sistema kasagarang adunay acid-base modifying nga mga grupo sama sa carboxyl groups, sulfonic acid groups o amino groups. Sa usa ka pagbag-o sa pH nga palibot, kini nga mga grupo makasuhop o magpagawas sa mga proton, nga magbag-o sa hydrogen bonding sa gel ug ang kalainan tali sa internal ug external nga konsentrasyon sa ion, nga moresulta sa usa ka pagbag-o sa gidaghanon sa gel. Para sa electric field, magnetic field ug light-sensitive hydrogels, kini adunay mga functional nga grupo sama sa polyelectrolytes, metal oxides, ug photosensitive nga mga grupo, matag usa. Ubos sa lain-laing mga eksternal nga stimuli, ang sistema sa temperatura o ionization degree nausab, ug unya ang gidaghanon sa gel giusab sa prinsipyo nga susama sa temperatura o pH-sensitive hydrogel.
Base sa lain-laing mga kinaiya sa gel, hydrogels mahimong bahinon ngadto sa bugnaw-induced gels ug thermal-induced gels [157]. Ang bugnaw nga gel, nga gitawag nga bugnaw nga gel alang sa mubo, usa ka macromolecule nga anaa sa porma sa random coils sa taas nga temperatura. Atol sa proseso sa pagpabugnaw, tungod sa aksyon sa intermolecular hydrogen bonds, ang mga helical fragment hinay-hinay nga naporma, sa ingon nakompleto ang proseso gikan sa solusyon. Ang pagbalhin ngadto sa gel [158]; Ang thermo-induced gel, nga gitawag nga thermal gel, usa ka macromolecule sa solusyon nga kahimtang sa ubos nga temperatura. Atol sa proseso sa pagpainit, usa ka three-dimensional nga istruktura sa network ang naporma pinaagi sa hydrophobic interaction, ug uban pa, sa ingon nakompleto ang gelation transition [159], 160].
Ang mga hydrogel mahimo usab nga bahinon ngadto sa homopolymeric hydrogels, copolymerized hydrogels ug interpenetrating network hydrogels base sa lain-laing mga network properties, microscopic hydrogels ug macroscopic hydrogels base sa lain-laing mga gidak-on gel, ug biodegradable kabtangan. Lahi nga gibahin ngadto sa degradable hydrogels ug non-degradable hydrogels.
1.2.1.2 Paggamit sa natural nga polymer hydrogels
Ang mga natural nga polymer hydrogels adunay mga kinaiya sa maayo nga biocompatibility, taas nga pagka-flexible, daghang mga gigikanan, pagkasensitibo sa kalikopan, taas nga pagpadayon sa tubig ug ubos nga toxicity, ug kaylap nga gigamit sa biomedicine, pagproseso sa pagkaon, pagpanalipod sa kalikopan, agrikultura ug produksiyon sa kalasangan ug kini kaylap. gigamit sa industriya ug uban pang natad [142, 161-165].
Paggamit sa natural nga polymer hydrogels sa biomedical related fields. Ang mga natural nga polymer hydrogels adunay maayo nga biocompatibility, biodegradability, ug walay makahilo nga mga epekto, mao nga sila mahimong gamiton ingon nga samad dressings ug direkta nga kontak sa mga tisyu sa tawo, nga epektibo nga makunhuran ang pagsulong sa mga microorganism in vitro, pagpugong sa pagkawala sa mga pluwido sa lawas, ug pagtugot sa oxygen. nga moagi. Nagpasiugda sa pag-ayo sa samad; mahimong gamiton sa pag-andam sa mga contact lens, nga adunay mga bentaha sa komportable nga pagsul-ob, maayo nga oxygen permeability, ug auxiliary nga pagtambal sa mga sakit sa mata [166, 167]. Ang mga natural nga polimer susama sa istruktura sa buhi nga mga tisyu ug mahimong moapil sa normal nga metabolismo sa lawas sa tawo, mao nga ang ingon nga mga hydrogel mahimong magamit ingon mga materyales sa scaffold sa tissue engineering, pag-ayo sa cartilage sa tissue engineering, ug uban pa. porma ug injection-moulded scaffolds. Ang mga pre-molded stent naggamit sa tubig ang espesyal nga three-dimensional nga istruktura sa network sa gel nga makapahimo niini nga adunay usa ka piho nga pagsuporta sa papel sa biolohikal nga mga tisyu samtang naghatag usa ka piho ug igo nga wanang sa pagtubo alang sa mga selyula, ug mahimo usab nga maaghat ang pagtubo sa cell, pagkalainlain, ug pagkadaot ug pagsuyup sa lawas sa tawo [168]. Ang injection-molded stent naggamit sa phase transition behavior sa mga hydrogels aron paspas nga maporma ang mga gels human ma-inject sa usa ka nagdagayday nga solusyon nga kahimtang, nga makapamenos sa kasakit sa mga pasyente [169]. Ang pipila ka mga natural nga polymer hydrogels sensitibo sa kalikopan, mao nga kini kaylap nga gigamit ingon nga kontrolado sa droga nga mga materyales sa pagpagawas, aron ang mga tambal nga na-encapsulated niini mahimong ipagawas sa gikinahanglan nga mga bahin sa lawas sa tawo sa usa ka oras ug quantitative nga paagi, nga makunhuran ang makahilo ug kilid. epekto sa mga tambal sa lawas sa tawo [170].
Paggamit sa natural nga polymer hydrogels sa mga natad nga may kalabotan sa pagkaon. Ang natural nga polymer hydrogels usa ka importante nga bahin sa tulo ka kan-anan sa mga tawo sa usa ka adlaw, sama sa pipila ka mga dessert, kendi, kapuli sa karne, yogurt ug ice cream. Kanunay kini nga gigamit ingon usa ka additive sa pagkaon sa mga palaliton sa pagkaon, nga makapauswag sa pisikal nga mga kabtangan niini ug makahatag kini usa ka hapsay nga lami. Pananglitan, gigamit kini ingon usa ka thickener sa mga sabaw ug sarsa, ingon usa ka emulsifier sa juice, ug ingon usa ka ahente nga nagsuspinde. Sa gatas nga mga ilimnon, isip usa ka gelling agent sa puddings ug aspics, isip usa ka clarifying agent ug foam stabilizer sa beer, isip usa ka syneresis inhibitor sa keso, isip usa ka binder sa mga sausage, ingon nga starch retrogradation Ang mga inhibitor gigamit sa pan ug mantekilya [171-174] ]. Gikan sa Food Additives Handbook, makita nga daghang mga natural nga polymer hydrogels ang gi-aprobahan isip mga additives sa pagkaon alang sa pagproseso sa pagkaon [175]. Ang natural nga polymer hydrogels gigamit isip nutritional fortifiers sa pagpalambo sa mga produkto sa panglawas ug functional nga mga pagkaon, sama sa dietary fibers, nga gigamit sa mga produkto sa pagkawala sa timbang ug mga anti-constipation nga mga produkto [176, 177]; isip prebiotics, kini gigamit sa colonic Health care nga mga produkto ug mga produkto para sa pagpugong sa colon cancer [178]; Ang natural nga polymer hydrogels mahimo’g himuon nga makaon o madunot nga mga coating o pelikula, nga magamit sa natad sa mga materyales sa pagputos sa pagkaon, sama sa pagpreserbar sa prutas ug utanon, pinaagi sa pagtabon niini sa mga prutas ug utanon. sa mga prutas ug mga utanon ug ipadayon ang mga prutas ug utanon nga presko ug malumo; mahimo usab kini gamiton isip mga materyales sa pagputos alang sa kasayon nga mga pagkaon sama sa mga sausage ug mga panimpla aron mapadali ang paglimpyo [179, 180].
Mga aplikasyon sa natural nga polymer hydrogels sa ubang mga natad. Sa mga termino sa adlaw-adlaw nga mga kinahanglanon, kini mahimong idugang sa creamy nga pag-atiman sa panit o mga kosmetiko, nga dili lamang makapugong sa produkto gikan sa pagkauga sa pagtipig, apan usab molungtad nga moisturizing ug moisturizing sa panit; kini mahimong gamiton alang sa estilo, moisturizing ug hinay nga pagpagawas sa mga pahumot sa katahum makeup; Mahimo kining gamiton sa adlaw-adlaw nga mga panginahanglan sama sa mga tualya sa papel ug mga lampin [181]. Sa agrikultura, kini mahimong gamiton sa pagbatok sa hulaw ug pagpanalipod sa mga seedlings ug pagpakunhod sa labor intensity; isip usa ka ahente sa patong alang sa mga liso sa tanum, kini makadugang sa gidaghanon sa pagtubo sa mga liso; sa diha nga gamiton sa seedling transplanting, kini makadugang sa survival rate sa mga seedlings; pestisidyo, pagpalambo sa paggamit ug pagpakunhod sa polusyon [182, 183]. Sa mga termino sa kalikopan, gigamit kini ingon usa ka flocculant ug adsorbent alang sa pagtambal sa sewage nga kanunay adunay sulud nga bug-at nga metal nga mga ion, mga aromatic compound ug mga tina aron mapanalipdan ang mga kahinguhaan sa tubig ug mapaayo ang kalikopan [184]. Sa industriya, gigamit kini isip dehydrating agent, drilling lubricant, cable wrapping material, sealing material ug cold storage agent, ug uban pa [185].
1.2.2 Hydroxypropyl methylcellulose thermogel
Ang cellulose usa ka natural nga macromolecular compound nga gitun-an sa pinakauna, adunay pinakasuod nga relasyon sa mga tawo, ug mao ang pinakaabunda sa kinaiyahan. Kini kaylap nga anaa sa mas taas nga mga tanom, algae ug microorganisms [186, 187]. Ang selulusa anam-anam nga nakadani sa kaylap nga pagtagad tungod sa lapad nga tinubdan niini, ubos nga presyo, mabag-o, biodegradable, luwas, dili makahilo, ug maayo nga biocompatibility [188].
1.2.2.1 Cellulose ug ang mga ether derivatives niini
Ang cellulose usa ka linear long-chain polymer nga naporma pinaagi sa koneksyon sa D-anhydroglucose structural units pinaagi sa β-1,4 glycosidic bonds [189-191]. Dili matunaw. Gawas sa usa ka tumoy nga grupo sa matag tumoy sa molekular nga kadena, adunay tulo ka polar hydroxyl nga mga grupo sa matag glucose unit, nga mahimong maporma ang usa ka dako nga gidaghanon sa intramolecular ug intermolecular hydrogen bond ubos sa pipila ka mga kondisyon; ug ang selulusa kay polycyclic structure, ug ang molekular nga kadena kay semi-rigid. Ang kadena, taas nga crystallinity, ug kaayo regular sa istruktura, mao nga kini adunay mga kinaiya sa taas nga ang-ang sa polymerization, maayo nga molekular orientation, ug kemikal nga kalig-on [83, 187]. Tungod kay ang kadena sa selulusa adunay daghang gidaghanon sa mga grupo sa hydroxyl, mahimo kini nga mabag-o sa kemikal pinaagi sa lainlaing mga pamaagi sama sa esterification, oksihenasyon, ug etherification aron makakuha mga derivatives sa selulusa nga adunay maayo kaayo nga mga kabtangan sa aplikasyon [192, 193].
Ang cellulose derivatives maoy usa sa pinakaunang gi-research ug giprodyus nga mga produkto sa natad sa polymer chemistry. Kini mga polymer fine nga kemikal nga mga materyales nga adunay daghang mga gamit, nga giusab sa kemikal gikan sa natural nga polymer cellulose. Lakip kanila, ang cellulose ether kay kaylap nga gigamit. Kini usa sa labing hinungdanon nga kemikal nga hilaw nga materyales sa mga aplikasyon sa industriya [194].
Adunay daghang mga lahi sa cellulose ethers, nga ang tanan sa kasagaran adunay talagsaon ug maayo kaayo nga mga kabtangan, ug kaylap nga gigamit sa daghang natad sama sa pagkaon ug tambal [195]. Ang MC mao ang pinakasimple nga matang sa cellulose ether nga adunay methyl group. Uban sa pagtaas sa kapuli nga degree, kini mahimong dissolved sa dilute alkaline nga solusyon, tubig, alkohol ug aromatic hydrocarbon solvent sa baylo, nga nagpakita sa talagsaon nga thermal gel kabtangan. [196]. Ang CMC usa ka anionic cellulose ether nga nakuha gikan sa natural nga cellulose pinaagi sa alkalization ug acidification.
Kini ang labing kaylap nga gigamit ug gigamit nga cellulose ether, nga matunaw sa tubig [197]. Ang HPC, usa ka hydroxyalkyl cellulose ether nga nakuha pinaagi sa alkalizing ug etherifying cellulose, adunay maayo nga thermoplasticity ug nagpakita usab sa thermal gel properties, ug ang temperatura sa gel niini apektado kaayo sa degree sa hydroxypropyl substitution [198]. Ang HPMC, usa ka importante nga sinagol nga ether, adunay usab thermal gel properties, ug ang gel properties niini may kalabutan sa duha ka substituents ug sa ilang mga ratios [199].
1.2.2.2 Hydroxypropyl methylcellulose nga istruktura
Ang Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), ang molekular nga istruktura gipakita sa Figure 1-3, usa ka tipikal nga non-ionic water-soluble cellulose mixed ether. Ang etherification nga reaksyon sa methyl chloride ug propylene oxide gihimo aron makuha ang [200,201], ug ang kemikal nga reaksyon nga equation gipakita sa Figure 1-4.
Adunay hydroxy propoxy (-[OCH2CH(CH3)] n OH), methoxy (-OCH3) ug unreacted hydroxyl nga mga grupo sa structural unit sa HPMC sa samang higayon, ug ang performance niini mao ang pagpamalandong sa hiniusang aksyon sa lain-laing mga grupo. [202]. Ang ratio tali sa duha ka substituents gitino pinaagi sa mass ratio sa duha ka etherifying agent, ang konsentrasyon ug masa sa sodium hydroxide, ug ang mass ratio sa etherifying agents kada unit mass sa cellulose [203]. Ang hydroxy propoxy usa ka aktibo nga grupo, nga mahimong dugang nga alkylated ug hydroxy alkylated; kini nga grupo usa ka hydrophilic nga grupo nga adunay usa ka taas nga sanga nga kadena, nga adunay usa ka piho nga papel sa pag-plastic sa sulod sa kadena. Ang methoxy usa ka end-capping nga grupo, nga nagpadulong sa dili aktibo nga lugar sa reaksyon pagkahuman sa reaksyon; kini nga grupo usa ka hydrophobic nga grupo ug adunay medyo mubo nga istruktura [204, 205]. Ang wala'y reaksyon ug bag-ong gipaila nga hydroxyl nga mga grupo mahimong padayon nga ilisan, nga moresulta sa usa ka medyo komplikado nga katapusan nga istruktura sa kemikal, ug ang mga kabtangan sa HPMC magkalainlain sa sulod sa usa ka gilay-on. Para sa HPMC, ang gamay nga kantidad sa substitution makahimo sa iyang physicochemical properties nga medyo lahi [206], pananglitan, ang physicochemical properties sa high methoxy ug low hydroxypropyl HPMC duol sa MC; Ang performance sa HPMC duol ra sa HPC.
1.2.2.3 Mga kabtangan sa hydroxypropyl methylcellulose
(1) Thermogelability sa HPMC
Ang HPMC chain adunay talagsaon nga hydration-dehydration nga mga kinaiya tungod sa pagpaila sa hydrophobic-methyl ug hydrophilic-hydroxypropyl nga mga grupo. Anam-anam kini nga moagi sa pagkakabig sa gelation kung gipainit, ug mobalik sa kahimtang sa solusyon pagkahuman sa pagpabugnaw. Kana mao, kini adunay thermally induced gel properties, ug ang gelation phenomenon usa ka reversible apan dili parehas nga proseso.
Mahitungod sa mekanismo sa gelation sa HPMC, kaylap nga gidawat nga sa ubos nga temperatura (ubos sa temperatura sa gelation), ang HPMC sa solusyon ug mga molekula sa tubig sa polar gigapos sa hydrogen bonds aron mahimong usa ka gitawag nga "birdcage" -sama sa supramolecular nga istruktura. Adunay pipila ka mga yano nga pagkalambigit tali sa mga molekular nga kadena sa hydrated nga HPMC, gawas niana, adunay pipila ka uban nga mga interaksyon. Kung motaas ang temperatura, ang HPMC una nga mosuhop sa enerhiya aron maputol ang intermolecular hydrogen bonds tali sa mga molekula sa tubig ug mga molekula sa HPMC, makaguba sa samag-hawla nga molekular nga istruktura, anam-anam nga mawala ang gigapos nga tubig sa molekular nga kadena, ug ibutyag ang hydroxypropyl ug methoxy nga mga grupo. Samtang nagpadayon ang pagtaas sa temperatura (aron makaabot sa temperatura sa gel), ang mga molekula sa HPMC anam-anam nga nagporma sa usa ka three-dimensional nga istruktura sa network pinaagi sa hydrophobic association, ang HPMC gels sa katapusan maporma [160, 207, 208].
Ang pagdugang sa dili organikong mga asin adunay epekto sa temperatura sa gel sa HPMC, ang uban nagpamenos sa temperatura sa gel tungod sa salting out phenomenon, ug ang uban nagdugang sa temperatura sa gel tungod sa salt dissolution phenomenon [209]. Uban sa pagdugang sa mga asin sama sa NaCl, ang panghitabo sa salting out mahitabo ug ang gel temperatura sa HPMC mikunhod [210, 211]. Human idugang ang mga asin ngadto sa HPMC, ang mga molekula sa tubig mas mokiling sa pagkombinar sa mga ion sa asin, aron ang hydrogen bond tali sa mga molekula sa tubig ug HPMC malaglag, ang lut-od sa tubig sa palibot sa mga molekula sa HPMC maut-ot, ug ang mga molekula sa HPMC mahimong mapagawas dayon alang sa hydrophobicity. Association, ang temperatura sa gel formation anam-anam nga pagkunhod. Sa kasukwahi, kung ang mga asin sama sa NaSCN idugang, ang panghitabo sa pagkatunaw sa asin mahitabo ug ang temperatura sa gel sa HPMC nagdugang [212]. Ang han-ay sa pagkunhod sa epekto sa anion sa temperatura sa gel mao ang: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , ang han-ay sa mga cation sa Ang pagtaas sa temperatura sa gel mao ang: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].
Kung ang pipila ka gagmay nga mga molekula sa organiko sama sa mga monohydric nga alkohol nga adunay sulud nga hydroxyl nga mga grupo idugang, ang temperatura sa gel nagdugang sa pagtaas sa kantidad sa pagdugang, nagpakita sa labing taas nga kantidad ug dayon mikunhod hangtod nga mahitabo ang pagbulag sa hugna [214, 215]. Nag-una kini tungod sa gamay nga gibug-aton sa molekula niini, nga ikatandi sa mga molekula sa tubig sa han-ay sa kadako, ug mahimo’g makab-ot ang miscibility sa lebel sa molekula pagkahuman sa pagsagol.
(2) Pagkamatunaw sa HPMC
Ang HPMC adunay init nga tubig nga dili matunaw ug bugnaw nga tubig nga matunaw nga mga kabtangan susama sa MC, apan mahimong bahinon ngadto sa bugnaw nga pagkatibulaag nga matang ug init nga pagkatibulaag nga matang sumala sa lain-laing mga tubig solubility [203]. Ang bugnaw nga nagkatibulaag nga HPMC dali nga masabwag sa tubig sa bugnaw nga tubig, ug ang viscosity niini motaas pagkahuman sa usa ka yugto sa panahon, ug kini tinuud nga matunaw sa tubig; Ang init-dispersed nga HPMC, sa sukwahi, nagpakita sa agglomeration sa pagdugang sa tubig sa mas ubos nga temperatura, apan mas lisud ang pagdugang. Sa taas nga temperatura nga tubig, ang HPMC mahimong dali nga magkatibulaag, ug ang viscosity motaas human ang temperatura mokunhod, mahimong tinuod nga HPMC nga tubigon nga solusyon. Ang solubility sa HPMC sa tubig nalangkit sa sulod sa methoxy nga mga grupo, nga dili matunaw sa init nga tubig sa ibabaw sa 85 °C, 65 °C ug 60 °C gikan sa taas ngadto sa ubos. Sa kasagaran nga pagsulti, ang HPMC dili matunaw sa mga organikong solvent sama sa acetone ug chloroform, apan matunaw sa ethanol aqueous solution ug mixed organic solutions.
(3) Asin tolerance sa HPMC
Ang non-ionic nga kinaiya sa HPMC naghimo niini nga dili ma-ionized sa tubig, mao nga dili kini mo-react sa metal nga mga ion aron mo-precipitate. Bisan pa, ang pagdugang sa asin makaapekto sa temperatura diin naporma ang gel sa HPMC. Kung ang konsentrasyon sa asin mosaka, ang temperatura sa gel sa HPMC mikunhod; kung ang konsentrasyon sa asin mas ubos kay sa flocculation point, ang viscosity sa HPMC solution mahimong madugangan, mao nga sa aplikasyon, ang katuyoan sa pagpalapot mahimong makab-ot pinaagi sa pagdugang sa usa ka angay nga kantidad sa asin [210, 216].
(4) Acid ug alkali nga pagsukol sa HPMC
Sa kinatibuk-an, ang HPMC adunay lig-on nga acid-base nga kalig-on ug dili apektado sa pH sa pH 2-12. HPMC nagpakita resistensya sa usa ka matang sa dilute acid, apan nagpakita sa usa ka kalagmitan sa pagkunhod sa viscosity alang sa concentrated acid; Ang alkalis adunay gamay nga epekto niini, apan mahimo nga gamay nga pagtaas ug dayon hinayhinay nga makunhuran ang viscosity sa solusyon [217, 218].
(5) Impluwensya hinungdan sa HPMC viscosity
Ang HPMC kay pseudoplastic, ang solusyon niini stable sa temperatura sa kwarto, ug ang viscosity niini maapektuhan sa gibug-aton sa molekula, konsentrasyon ug temperatura. Sa samang konsentrasyon, kon mas taas ang gibug-aton sa molekula sa HPMC, mas taas ang viscosity; alang sa parehas nga produkto nga gibug-aton sa molekula, kung mas taas ang konsentrasyon sa HPMC, mas taas ang viscosity; ang viscosity sa produkto sa HPMC mikunhod sa pagtaas sa temperatura, ug nakaabot sa temperatura sa pagporma sa gel, nga adunay kalit nga pagtaas sa viscosity tungod sa gelation [9, 219, 220].
(6) Ubang mga kabtangan sa HPMC
Ang HPMC adunay kusog nga pagsukol sa mga enzyme, ug ang pagsukol niini sa mga enzyme nagdugang sa lebel sa pagpuli. Busa, ang produkto adunay mas lig-on nga kalidad sa panahon sa pagtipig kay sa ubang mga produkto sa asukal [189, 212]. Ang HPMC adunay piho nga mga emulsifying properties. Hydrophobic methoxy mga grupo mahimong adsorbed sa ibabaw sa nawong sa bahin sa lana sa emulsion sa pagporma sa usa ka baga nga adsorption layer, nga mahimong molihok ingon nga usa ka protective layer; matunaw sa tubig hydroxyl nga mga grupo mahimong inubanan sa tubig aron sa pagpalambo sa padayon nga hugna. Ang viscosity, nagpugong sa coalescence sa dispersed phase, nagpamenos sa tensyon sa nawong, ug nagpalig-on sa emulsion [221]. Ang HPMC mahimong isagol sa water-soluble polymers sama sa gelatin, methylcellulose, locust bean gum, carrageenan ug gum arabic aron maporma ang usa ka uniporme ug transparent nga solusyon, ug mahimo usab nga isagol sa mga plasticizer sama sa glycerin ug polyethylene glycol. [200, 201, 214].
1.2.2.4 Mga problema nga anaa sa paggamit sa hydroxypropyl methylcellulose
Una, ang taas nga presyo naglimite sa halapad nga aplikasyon sa HPMC. Bisan tuod ang HPMC film adunay maayo nga transparency, grease barrier properties ug mechanical properties. Bisan pa, ang taas nga presyo niini (mga 100,000/tonelada) naglimite sa lapad nga aplikasyon niini, bisan sa mas taas nga kantidad nga aplikasyon sa parmasyutiko sama sa mga kapsula. Ang rason nganong mahal kaayo ang HPMC kay medyo mahal ang hilaw nga materyales nga cellulose nga gigamit sa pag-andam sa HPMC. Dugang pa, duha ka substituent nga grupo, hydroxypropyl group ug methoxy group, gisumbak sa HPMC sa samang higayon, nga naghimo sa proseso sa pagpangandam niini nga lisud kaayo. Komplikado, mao nga mas mahal ang mga produkto sa HPMC.
Ikaduha, ang ubos nga viscosity ug ubos nga gel kusog nga mga kabtangan sa HPMC sa ubos nga temperatura makapakunhod sa pagkaproseso niini sa nagkalain-laing mga aplikasyon. Ang HPMC usa ka thermal gel, nga anaa sa usa ka solusyon nga estado nga adunay ubos kaayo nga viscosity sa ubos nga temperatura, ug mahimo nga usa ka viscous solid-like gel sa taas nga temperatura, mao nga ang mga proseso sa pagproseso sama sa coating, spraying ug paghumol kinahanglan nga ipahigayon sa taas nga temperatura. . Kung dili, ang solusyon dali nga modagayday, nga moresulta sa pagporma sa dili parehas nga materyal sa pelikula, nga makaapekto sa kalidad ug pasundayag sa produkto. Ang ingon nga taas nga temperatura nga operasyon nagdugang sa kalisud nga coefficient sa operasyon, nga miresulta sa taas nga pagkonsumo sa enerhiya sa produksiyon ug taas nga gasto sa produksiyon.
1.2.3 Hydroxypropyl starch bugnaw nga gel
Ang starch usa ka natural nga polymer compound nga gi-synthesize sa photosynthesis sa mga tanum sa natural nga palibot. Ang mga sangkap nga polysaccharides sagad gitipigan sa mga liso ug tubers sa mga tanum sa porma sa mga butil kauban ang mga protina, lanot, lana, asukal ug mineral. o sa gamut [222]. Ang starch dili lamang ang panguna nga gigikanan sa pag-inom sa enerhiya alang sa mga tawo, apan usa usab ka hinungdanon nga hilaw nga materyal sa industriya. Tungod sa lapad nga tinubdan niini, mubu nga presyo, berde, natural ug mabag-o, kaylap kini nga gigamit sa pagkaon ug tambal, fermentation, paghimo og papel, tela ug industriya sa petrolyo [223].
1.2.3.1 Starch ug mga gigikanan niini
Ang starch kay usa ka natural nga high polymer kansang structural unit kay α-D-anhydroglucose unit. Ang lain-laing mga yunit konektado sa glycosidic bonds, ug ang molekular nga pormula niini mao ang (C6H10O5) n. Usa ka bahin sa molekular nga kadena sa starch granules konektado sa α-1,4 glycosidic bonds, nga mao ang linear amylose; laing bahin sa molekular nga kadena konektado sa α-1,6 glycosidic bonds niini nga basehan, nga branched amylopectin [224]. Sa starch granules, adunay mga kristal nga rehiyon diin ang mga molekula gihan-ay sa usa ka hapsay nga kahikayan ug amorphous nga mga rehiyon diin ang mga molekula gihan-ay nga dili maayo. bahin nga komposisyon. Walay klaro nga utlanan tali sa kristal nga rehiyon ug sa amorphous nga rehiyon, ug ang mga molekula sa amylopectin mahimong moagi sa daghang mga kristal nga rehiyon ug amorphous nga mga rehiyon. Base sa natural nga kinaiya sa starch synthesis, ang polysaccharide nga estraktura sa starch magkalahi sa mga espisye sa tanom ug tinubdan nga mga dapit [225].
Bisan tuod ang starch nahimong usa sa importante nga hilaw nga materyales alang sa industriyal nga produksyon tungod sa lapad nga tinubdan niini ug nabag-o nga mga kabtangan, ang lumad nga starch kasagaran adunay mga disbentaha sama sa dili maayo nga pagkatunaw sa tubig ug mga kabtangan sa paghimo og pelikula, ubos nga abilidad sa pag-emulsify ug gelling, ug dili igo nga kalig-on. Aron mapalapad ang sakup sa aplikasyon niini, ang starch sagad nga giusab sa physicochemically aron ipahiangay kini sa lainlaing mga kinahanglanon sa aplikasyon [38, 114]. Adunay tulo ka libre nga hydroxyl nga mga grupo sa matag yunit sa istruktura sa glucose sa mga molekula sa starch. Kini nga mga grupo sa hydroxyl aktibo kaayo ug naghatag sa starch nga adunay mga kabtangan nga susama sa polyols, nga naghatag posibilidad sa reaksyon sa denaturation sa starch.
Pagkahuman sa pagbag-o, ang pipila nga mga kabtangan sa lumad nga starch napauswag sa usa ka dako nga gidak-on, nga nakabuntog sa mga depekto sa paggamit sa lumad nga starch, mao nga ang giusab nga starch adunay hinungdanon nga papel sa karon nga industriya [226]. Ang oxidized starch usa sa labing kaylap nga gigamit nga giusab nga starch nga adunay medyo hamtong nga teknolohiya. Kon itandi sa lumad nga starch, ang oxidized starch mas sayon nga gelatinize. Mga bentaha sa taas nga adhesion. Ang esterified starch kay usa ka starch derivative nga naporma pinaagi sa esterification sa hydroxyl groups sa starch molecules. Ang usa ka ubos kaayo nga ang-ang sa pag-ilis mahimong makapausab sa mga kabtangan sa lumad nga starch. Ang transparency ug film-forming properties sa starch paste dayag nga gipauswag. Ang etherified starch mao ang reaksyon sa etherification sa mga hydroxyl nga grupo sa mga molekula sa starch aron makamugna og polystarch ether, ug ang retrogradation niini gipahuyang. Ubos sa lig-on nga alkaline nga mga kondisyon nga ang oxidized starch ug esterified starch dili magamit, ang ether bond mahimo usab nga magpabilin nga medyo lig-on. prone sa hydrolysis. Acid-modified starch, ang starch gitambalan sa acid aron madugangan ang amylose content, nga moresulta sa pagpauswag sa retrogradation ug starch paste. Kini medyo transparent ug nagporma usa ka solidong gel sa pagpabugnaw [114].
1.2.3.2 Hydroxypropyl starch nga istruktura
Ang hydroxypropyl starch (HPS), kansang molekular nga istruktura gipakita sa Figures 1-4, usa ka non-ionic starch ether, nga giandam pinaagi sa etherification reaksyon sa propylene oxide nga adunay starch ubos sa alkaline nga kondisyon [223, 227, 228], ug ang chemical reaction equation gipakita sa Figure 1-6.
Atol sa synthesis sa HPS, dugang sa pag-react sa starch aron makamugna og hydroxypropyl starch, ang propylene oxide mahimo usab nga mo-react sa namugna nga hydroxypropyl starch aron makamugna og polyoxypropyl side chains. ang-ang sa pagpuli. Degree of substitution (DS) nagtumong sa kasagaran nga gidaghanon sa gipuli nga hydroxyl nga mga grupo matag glucosyl nga grupo. Kadaghanan sa mga glucosyl nga grupo sa starch adunay 3 ka hydroxyl nga mga grupo nga mahimong mapulihan, mao nga ang maximum nga DS mao ang 3. Ang molar degree of substitution (MS) nagtumong sa kasagaran nga masa sa mga substituents kada mole sa glucosyl group [223, 229]. Ang mga kondisyon sa proseso sa reaksyon sa hydroxypropylation, ang starch granule morphology, ug ang ratio sa amylose ngadto sa amylopectin sa lumad nga starch tanan makaapekto sa gidak-on sa MS.
1.2.3.3 Mga kabtangan sa hydroxypropyl starch
(1) Bugnaw nga gelation sa HPS
Alang sa init nga HPS starch paste, ilabina ang sistema nga adunay taas nga amylose content, sa panahon sa proseso sa pagpabugnaw, ang amylose molekular nga mga kadena sa starch paste nalambigit sa usag usa aron maporma ang usa ka three-dimensional nga istruktura sa network, ug magpakita sa klaro nga solid-like nga kinaiya. Kini mahimong usa ka elastomer, mahimong usa ka gel, ug mahimong mobalik ngadto sa usa ka solusyon nga kahimtang human sa pagpainit pag-usab, nga mao, kini adunay bugnaw nga gel kabtangan, ug kini nga gel phenomenon adunay mabalik nga mga kabtangan [228].
Ang gelatinized amylose padayon nga gilukot aron mahimong usa ka coaxial single helical nga istruktura. Ang gawas niining usa ka helical nga istruktura usa ka hydrophilic nga grupo, ug ang sulod usa ka hydrophobic nga lungag. Sa taas nga temperatura, ang HPS anaa sa tubigon nga solusyon isip random coils diin ang pipila ka mga single helical nga mga bahin mituyhad. Kung ang temperatura gipaubos, ang hydrogen bonds tali sa HPS ug tubig nabuak, ang structural nga tubig nawala, ug ang hydrogen bonds tali sa molekular nga mga kadena padayon nga naporma, nga sa katapusan nahimong usa ka three-dimensional nga network gel structure. Ang yugto sa pagpuno sa gel network sa starch mao ang nahabilin nga starch granules o mga tipik human sa gelatinization, ug ang intertwining sa pipila nga amylopectin nakatampo usab sa pagporma sa gel [230-232].
(2) Hydrophilicity sa HPS
Ang pagpaila sa hydrophilic hydroxypropyl nga mga grupo makapahuyang sa kalig-on sa hydrogen bond tali sa mga molekula sa starch, nagpasiugda sa paglihok sa mga molekula sa starch o mga bahin, ug nagpamenos sa temperatura sa pagkatunaw sa starch microcrystals; ang gambalay sa starch granules nausab, ug ang nawong sa starch granules mao ang bagis Samtang ang temperatura pagtaas, ang pipila ka mga liki o mga lungag makita, sa pagkaagi nga ang tubig molekula dali nga makasulod sa sulod sa starch granules, sa paghimo sa starch mas sayon sa paghubag ug gelatinize, mao nga ang gelatinization temperatura sa starch pagkunhod. Samtang ang lebel sa pag-ilis nagdugang, ang gelatinization nga temperatura sa hydroxypropyl starch mikunhod, ug sa katapusan kini mahimong mohubag sa bugnaw nga tubig. Human sa hydroxypropylation, ang flowability, low temperature stability, transparency, solubility, ug film-forming properties sa starch pastes gipauswag [233-235].
(3) Kalig-on sa HPS
Ang HPS usa ka non-ionic starch ether nga adunay taas nga kalig-on. Atol sa kemikal nga mga reaksiyon sama sa hydrolysis, oxidation, ug cross-linking, ang ether bond dili maputol ug ang mga substituent dili mahulog. Busa, ang mga kabtangan sa HPS medyo dili kaayo apektado sa electrolytes ug pH, pagsiguro nga kini magamit sa usa ka halapad nga acid-base pH [236-238].
1.2.3.4 Paggamit sa HPS sa natad sa pagkaon ug tambal
Ang HPS dili makahilo ug walay lami, nga adunay maayo nga performance sa paghilis ug medyo ubos nga hydrolyzate viscosity. Giila kini nga luwas nga makaon nga giusab nga starch sa balay ug sa gawas sa nasud. Sayo sa 1950s, giaprobahan sa Estados Unidos ang hydroxypropyl starch alang sa direktang paggamit sa pagkaon [223, 229, 238]. Ang HPS usa ka giusab nga starch nga kaylap nga gigamit sa natad sa pagkaon, labi nga gigamit ingon usa ka ahente sa pagpalapot, ahente sa pagsuspinde ug stabilizer.
Mahimo kining gamiton sa kasayon nga mga pagkaon ug frozen nga mga pagkaon sama sa mga ilimnon, ice cream, ug mga jam; kini partially makapuli sa mahal nga makaon gums sama sa gelatin; kini mahimo nga edible films ug gamiton isip food coatings ug packaging [229, 236].
Ang HPS kasagarang gigamit sa natad sa medisina isip mga filler, mga binders alang sa mga tanum nga medisina, mga disintegrant alang sa mga tablet, mga materyales alang sa humok ug gahi nga mga kapsula sa parmasyutiko, mga coating sa droga, mga anti-condensing nga ahente alang sa artipisyal nga pula nga mga selula sa dugo ug mga thickener sa plasma, ug uban pa [239] .
1.3 Polymer Compounding
Ang mga materyales nga polimer kaylap nga gigamit sa tanan nga aspeto sa kinabuhi ug kinahanglanon ug hinungdanon nga mga materyales. Ang padayon nga pag-uswag sa siyensya ug teknolohiya naghimo sa mga kinahanglanon sa mga tawo nga labi ka lainlain, ug sa kasagaran lisud alang sa usa ka sangkap nga polymer nga mga materyales aron matubag ang lainlaing mga kinahanglanon sa aplikasyon sa mga tawo. Ang paghiusa sa duha o labaw pa nga mga polimer mao ang labing ekonomikanhon ug epektibo nga pamaagi aron makuha ang mga materyales nga polimer nga adunay mubu nga presyo, maayo kaayo nga pasundayag, kombenyente nga pagproseso ug halapad nga aplikasyon, nga nakadani sa atensyon sa daghang mga tigdukiduki ug nahatagan ug dugang nga pagtagad [240-242] .
1.3.1 Katuyoan ug pamaagi sa polymer compounding
Ang nag-unang katuyoan sa polymer compounding: (l) Aron ma-optimize ang komprehensibo nga mga kabtangan sa mga materyales. Nagkalainlain nga mga polimer ang gisagol, aron ang katapusan nga tambalan magpabilin ang maayo kaayo nga mga kabtangan sa usa ka macromolecule, nakakat-on gikan sa mga kusog sa usag usa ug nagdugang sa mga kahuyang niini, ug gi-optimize ang komprehensibo nga mga kabtangan sa mga materyales nga polimer. (2) Bawasan ang gasto sa materyal. Ang ubang mga polymer nga materyales adunay maayo kaayo nga mga kabtangan, apan kini mahal. Busa, mahimo silang isagol sa ubang mga barato nga polimer aron makunhuran ang mga gasto nga dili maapektuhan ang paggamit. (3) Pagpauswag sa mga kabtangan sa pagproseso sa materyal. Ang ubang mga materyales adunay maayo kaayo nga mga kabtangan apan lisud iproseso, ug ang angay nga ubang mga polimer mahimong idugang aron mapauswag ang ilang mga kabtangan sa pagproseso. (4) Aron mapalig-on ang usa ka piho nga kabtangan sa materyal. Aron mapauswag ang pasundayag sa materyal sa usa ka piho nga aspeto, lain nga polimer ang gigamit sa pag-usab niini. (5) Pagpalambo og bag-ong mga gimbuhaton sa mga materyales.
Kasagarang mga pamaagi sa pagsagol sa polimer: (l) Pagsagol sa pagkatunaw. Ubos sa paglihok sa paggunting sa mga kagamitan sa pag-compound, ang lainlaing mga polimer gipainit hangtod sa taas sa viscous nga temperatura sa pag-agos alang sa pag-compound, ug dayon gipabugnaw ug gibuak pagkahuman sa pag-compound. (2) Solusyon pag-usab. Ang duha ka mga sangkap gikutaw ug gisagol pinaagi sa paggamit sa usa ka komon nga solvent, o ang dissolved lain-laing mga polymer solusyon gikutaw parehason, ug unya ang solvent gikuha aron sa pagkuha sa usa ka polymer compound. (3) Pagsagol sa emulsion. Human sa pagkutaw ug pagsagol sa lain-laing mga polymer emulsions sa sama nga emulsifier type, usa ka coagulant idugang sa co-precipitate sa polymer sa pagkuha sa usa ka polymer compound. (4) Copolymerization ug compounding. Lakip ang graft copolymerization, block copolymerization ug reactive copolymerization, ang proseso sa compounding giubanan sa kemikal nga reaksyon. (5) Interpenetrating network [10].
1.3.2 Pagsagol sa natural nga polysaccharides
Ang natural nga polysaccharides usa ka kasagarang klase sa polymer nga mga materyales sa kinaiyahan, nga kasagaran giusab sa kemikal ug nagpakita sa lainlain nga maayo kaayo nga mga kabtangan. Bisan pa, ang us aka polysaccharide nga mga materyales kanunay adunay piho nga mga limitasyon sa pasundayag, mao nga ang lainlaing mga polysaccharides kanunay nga gisagol aron makab-ot ang katuyoan sa pagpuno sa mga bentaha sa pasundayag sa matag sangkap ug pagpalapad sa sakup sa aplikasyon. Sa sayo pa sa 1980s, ang panukiduki bahin sa pagsagol sa lainlaing natural nga polysaccharides miuswag pag-ayo [243]. Ang panukiduki bahin sa natural nga polysaccharide compound system sa balay ug sa gawas sa nasud kasagaran nagpunting sa compound system sa curdlan ug non-curdlan ug ang compound system sa duha ka klase nga non-curd polysaccharide.
1.3.2.1 Klasipikasyon sa natural nga polysaccharide hydrogels
Ang natural nga polysaccharides mahimong bahinon sa curdlan ug non-curdlan sumala sa ilang abilidad sa pagporma og mga gel. Ang ubang mga polysaccharides makahimo og mga gel sa ilang kaugalingon, mao nga sila gitawag nga curdlan, sama sa carrageenan, ug uban pa; ang uban walay gelling properties sa ilang kaugalingon, ug gitawag nga non-curd polysaccharides, sama sa xanthan gum.
Ang mga hydrogel mahimong makuha pinaagi sa pagtunaw sa natural nga curdlan sa usa ka tubig nga solusyon. Base sa thermoreversibility sa resulta nga gel ug ang pagdepende sa temperatura sa modulus niini, kini mahimong bahinon ngadto sa mosunod nga upat ka lain-laing mga matang [244]:
(1) Cryogel, polysaccharide nga solusyon makakuha lamang og gel sa ubos nga temperatura, sama sa carrageenan.
(2) Ang thermally induced gel, polysaccharide solution makakuha lang og gel sa taas nga temperatura, sama sa glucomannan.
(3) Ang polysaccharide nga solusyon dili lamang makakuha og gel sa ubos nga temperatura, apan makakuha usab og gel sa mas taas nga temperatura, apan nagpresentar sa usa ka solusyon nga kahimtang sa intermediate nga temperatura.
(4) Ang solusyon makakuha lamang og gel sa usa ka temperatura sa tunga. Ang lainlain nga natural nga curdlan adunay kaugalingon nga kritikal (minimum) nga konsentrasyon, sa ibabaw diin makuha ang gel. Ang kritikal nga konsentrasyon sa gel nalangkit sa padayon nga gitas-on sa polysaccharide molecular chain; ang kalig-on sa gel apektado kaayo sa konsentrasyon ug gibug-aton sa molekula sa solusyon, ug sa kinatibuk-an, ang kalig-on sa gel nagdugang samtang ang konsentrasyon nagdugang [245].
1.3.2.2 Compound system sa curdlan ug non-curdlan
Ang pagsagol sa dili curdlan nga adunay curdlan sa kasagaran makapauswag sa kusog sa gel sa polysaccharides [246]. Ang pagsagol sa konjac gum ug carrageenan makapauswag sa kalig-on ug gel elasticity sa composite gel network structure, ug makapauswag sa kusog sa gel niini. Wei Yu ug uban pa. compounded carrageenan ug konjac gum, ug gihisgutan ang gel structure human sa compounding. Nakaplagan sa pagtuon nga human sa pag-compound sa carrageenan ug konjac gum, usa ka synergistic nga epekto ang nahimo, ug usa ka network nga istruktura nga gidominar sa carrageenan ang naporma, ang konjac gum gisabwag niini, ug ang gel network niini mas dasok kaysa sa puro nga carrageenan [247]. Kohyama et al. gitun-an ang compound system sa carrageenan/konjac gum, ug ang mga resulta nagpakita nga sa padayon nga pagtaas sa molekular nga gibug-aton sa konjac gum, ang rupture stress sa composite gel nagpadayon sa pag-usbaw; Ang konjac gum nga adunay lainlaing gibug-aton sa molekula nagpakita sa parehas nga pagporma sa gel. temperatura. Niini nga compound system, ang pagporma sa gel network gihimo pinaagi sa carrageenan, ug ang interaksyon tali sa duha ka mga molekula sa curdlan moresulta sa pagporma sa huyang nga cross-linked nga mga rehiyon [248]. Nishinari et al. nagtuon sa gellan gum/konjac gum compound system, ug ang mga resulta nagpakita nga ang epekto sa monovalent cations sa compound gel mas klaro. Mahimo kini nga madugangan ang modulus sa sistema ug temperatura sa pagporma sa gel. Ang mga divalent cations makapauswag sa pagporma sa mga composite gels sa usa ka sukod, apan ang sobra nga kantidad mahimong hinungdan sa pagbulag sa hugna ug pagkunhod sa modulus sa sistema [246]. Breneer ug uban pa. gitun-an ang compounding sa carrageenan, locust bean gum ug konjac gum, ug nakit-an nga ang carrageenan, locust bean gum ug konjac gum makahimo og synergistic nga mga epekto, ug ang labing maayo nga ratio mao ang locust bean gum/carrageenan 1:5.5, konjac gum/carrageenan 1:7 , ug kung ang tulo gisagol, ang synergistic nga epekto parehas sa carrageenan/konjac gum, nga nagpakita nga wala’y espesyal nga pagsagol sa tulo. interaksyon [249].
1.3.2.2 Duha ka non-curdlan compound system
Duha ka natural nga polysaccharides nga walay mga kabtangan sa gel mahimong magpakita sa mga kabtangan sa gel pinaagi sa pag-compound, nga moresulta sa mga produkto sa gel [250]. Ang paghiusa sa locust bean gum sa xanthan gum nagpatunghag usa ka synergistic nga epekto nga nag-aghat sa pagporma sa bag-ong mga gel [251]. Ang usa ka bag-ong produkto sa gel mahimo usab nga makuha pinaagi sa pagdugang sa xanthan gum sa konjac glucomannan alang sa pag-compound [252]. Wei Yanxia ug uban pa. gitun-an ang rheological nga mga kabtangan sa complex sa locust bean gum ug xanthan gum. Gipakita sa mga resulta nga ang tambalan sa locust bean gum ug xanthan gum nagpatunghag usa ka synergistic nga epekto. Kung ang compound volume ratio mao ang 4: 6, ang labing kusog nga synergistic nga epekto [253]. Fitzsimons ug uban pa. compounded konjac glucomannan uban sa xanthan gum sa lawak temperatura ug ubos sa pagpainit. Gipakita sa mga resulta nga ang tanan nga mga compound nagpakita sa mga kabtangan sa gel, nga nagpakita sa synergistic nga epekto tali sa duha. Ang compounding temperature ug ang structural state sa xanthan gum wala makaapekto sa interaksyon tali sa duha [254]. Gitun-an ni Guo Shoujun ug uban pa ang orihinal nga pagsagol sa hugaw sa baboy nga bean gum ug xanthan gum, ug ang mga resulta nagpakita nga ang hugaw sa baboy bean gum ug xanthan gum adunay kusog nga synergistic nga epekto. Ang labing maayo nga compounding ratio sa baboy feces bean gum ug xanthan gum compound adhesive mao ang 6/4 (w/w). Kini 102 ka pilo sa usa ka solusyon sa soybean gum, ug ang gel maporma kung ang konsentrasyon sa compound gum moabot sa 0.4%. Ang compound adhesive adunay taas nga viscosity, maayo nga kalig-on ug rheological properties, ug usa ka maayo kaayo nga food-gums [255].
1.3.3 Pagkaangay sa polymer composites
Ang pagkaangay, gikan sa usa ka thermodynamic nga punto sa panglantaw, nagtumong sa pagkab-ot sa lebel sa molekular nga pagkaangay, nailhan usab nga mutual solubility. Sumala sa teorya sa modelo nga Flory-Huggins, ang libre nga pagbag-o sa enerhiya sa polymer compound system sa panahon sa proseso sa pag-compound nahiuyon sa Gibbs free energy formula:
△���=△���—T△S (1-1)
Lakip kanila, △���mao ang komplikado nga libre nga enerhiya, △���mao ang komplikado nga kainit, mao ang komplikado nga entropy; mao ang hingpit nga temperatura; ang komplikadong sistema kay compatible nga sistema lamang kung ang libre nga enerhiya mausab △���atol sa komplikadong proseso [256].
Ang konsepto sa miscibility naggikan sa kamatuoran nga gamay ra nga mga sistema ang makakab-ot sa thermodynamic compatibility. Ang miscibility nagtumong sa abilidad sa lain-laing mga component sa pagporma sa homogenous complexes, ug ang kasagarang gigamit nga kriterya mao nga ang mga complex nagpakita sa usa ka glass transition point.
Lahi sa thermodynamic compatibility, ang generalized compatibility nagtumong sa abilidad sa matag component sa compound system nga mag-accommodate sa usag usa, nga gisugyot gikan sa praktikal nga punto sa panglantaw [257].
Base sa generalized compatibility, polymer compound systems mahimong bahinon ngadto sa hingpit nga compatible, partially compatible ug hingpit nga incompatible system. Ang bug-os nga compatible nga sistema nagpasabot nga ang compound kay thermodynamically miscible sa molekular nga lebel; ang partially compatible nga sistema nagpasabot nga ang compound compatible sulod sa usa ka temperatura o komposisyon range; ang usa ka bug-os nga incompatible nga sistema nagpasabot nga ang compound mao ang Molecular-level miscibility dili makab-ot sa bisan unsa nga temperatura o komposisyon.
Tungod sa pipila ka mga kalainan sa estruktura ug conformational entropy tali sa lain-laing mga polimer, kadaghanan sa mga polymer complex nga mga sistema kay partially compatible o incompatible [11, 12]. Depende sa bahin nga pagbulag sa compound system ug ang lebel sa pagsagol, ang pagkaangay sa partially compatible nga sistema magkalainlain usab [11]. Ang macroscopic properties sa polymer composites suod nga may kalabutan sa ilang internal microscopic morphology ug sa pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa matag component. 240], busa dako kaayog importansya ang pagtuon sa mikroskopikong morphology ug pagkaangay sa compound system.
Mga Pamaagi sa Pagpanukiduki ug Paghulagway alang sa Pagkaangay sa Binary Compounds:
(1) Temperatura sa pagbalhin sa salamin T���pamaagi sa pagtandi. Pagkumpara sa T���sa compound nga adunay T���sa mga sangkap niini, kung usa lang ka T���makita sa compound, ang compound system kay compatible nga sistema; kung adunay duha ka T���, ug ang duha ka T���Ang mga posisyon sa compound anaa sa duha ka grupo Ang tunga sa mga punto T���nagpakita nga ang compound system kay partially compatible nga sistema; kung adunay duha ka T���, ug sila nahimutang sa mga posisyon sa duha ka sangkap nga T���, kini nagpakita nga ang compound system usa ka incompatible nga sistema.
T���Ang mga instrumento sa pagsulay nga sagad gigamit sa pamaagi sa pagtandi mao ang dinamikong thermomechanical analyzer (DMA) ug differential scanning calorimeter (DSC). Kini nga pamaagi dali nga makahukom sa pagkaangay sa compound system, apan kung ang T���sa duha ka mga sangkap managsama, usa ka T���makita usab human sa compounding, mao nga kini nga pamaagi adunay pipila ka mga kakulangan [10].
(2) Pamaagi sa obserbasyon sa morpolohiya. Una, tan-awa ang macroscopic morphology sa compound. Kung ang compound adunay klaro nga pagbulag sa hugna, mahimo’g preliminarily nga hukman nga ang compound system usa ka dili magkatugma nga sistema. Ikaduha, ang microscopic morphology ug phase structure sa compound naobserbahan sa mikroskopyo. Ang duha ka mga sangkap nga hingpit nga magkatugma mahimong usa ka homogenous nga estado. Busa, ang compound nga adunay maayo nga pagkaangay mahimong maobserbahan ang uniporme nga pag-apod-apod sa bahin ug gamay nga gidak-on sa partikulo sa bahin nga nagkatibulaag. ug blurry interface.
Ang mga instrumento sa pagsulay nga sagad gigamit sa pamaagi sa pag-obserbar sa topograpiya mao ang optical microscope ug scanning electron microscope (SEM). Ang pamaagi sa pag-obserbar sa topograpiya mahimong magamit ingon usa ka auxiliary nga pamaagi sa kombinasyon sa ubang mga pamaagi sa pagkilala.
(3) Transparency nga pamaagi. Sa usa ka partially compatible compound system, ang duha ka mga component mahimong compatible sulod sa usa ka temperatura ug komposisyon range, ug ang phase separation mahitabo lapas niini nga range. Sa proseso sa pagbag-o sa compound system gikan sa usa ka homogenous nga sistema ngadto sa duha ka hugna nga sistema, ang kahayag nga transmittance niini mausab, mao nga ang pagkaangay niini mahimong tun-an pinaagi sa pagtuon sa transparency sa compound.
Kini nga pamaagi magamit lamang isip usa ka auxiliary nga pamaagi, tungod kay kung ang mga refractive indices sa duha ka polymers managsama, ang compound nga nakuha pinaagi sa pag-compound sa duha ka dili magkauyon nga polymers mao usab ang transparent.
(4) Rheological nga pamaagi. Niini nga pamaagi, ang kalit nga pagbag-o sa viscoelastic nga mga parameter sa compound gigamit isip timaan sa pagbulag sa hugna, pananglitan, ang kalit nga pagbag-o sa viscosity-temperature curve gigamit aron markahan ang phase separation, ug ang kalit nga pagbag-o sa dayag. Ang shear stress-temperature curve gigamit isip timaan sa pagbulag sa hugna. Ang compounding system nga walay phase separation human sa compounding adunay maayo nga compatibility, ug kadtong adunay phase separation dili compatible o partially compatible nga sistema [258].
(5) Pamaagi sa kurba ni Han. Ang kurba ni Han kay lg���'(���) lg G", kon ang Han's curve sa compound system walay temperature dependence, ug ang Han's curve sa lain-laing mga temperatura nagporma og main curve, ang compound system kay compatible; kon compatible ang compound system Ang kurba ni Han kay depende sa temperatura. Kung ang kurba sa Han gibulag sa usag usa sa lainlaing mga temperatura ug dili mahimo nga usa ka panguna nga kurba, ang compound nga sistema dili magkatugma o partially compatible. Busa, ang compatibility sa compound system mahimong mahukman sumala sa pagbulag sa Han's curve.
(6) Solusyon viscosity pamaagi. Kini nga pamaagi naggamit sa pagbag-o sa viscosity sa solusyon aron mailhan ang pagkaangay sa compound system. Ubos sa lainlaing mga konsentrasyon sa solusyon, ang viscosity sa compound giplano batok sa komposisyon. Kung kini usa ka linear nga relasyon, kini nagpasabut nga ang compound nga sistema hingpit nga magkatugma; kon kini usa ka nonlinear nga relasyon, kini nagpasabot nga ang compound system kay partially compatible; kung kini usa ka S-shaped nga kurba, nan kini nagpakita nga ang compound system hingpit nga dili magkauyon [10].
(7) Infrared spectroscopy. Human masagol ang duha ka polymers, kung maayo ang pagkaangay, adunay mga interaksyon sama sa hydrogen bonds, ug ang mga posisyon sa banda sa mga kinaiya nga grupo sa infrared spectrum sa matag grupo sa polymer chain mabalhin. Ang offset sa mga kinaiya nga mga banda sa grupo sa komplikado ug ang matag sangkap makahukom sa pagkaangay sa komplikadong sistema.
Dugang pa, ang pagkaangay sa mga komplikado mahimo usab nga tun-an sa mga thermogravimetric analyzers, X-ray diffraction, gamay nga anggulo nga X-ray scattering, light scattering, neutron electron scattering, nuclear magnetic resonance ug ultrasonic nga mga teknik [10].
1.3.4 Pag-uswag sa panukiduki sa hydroxypropyl methylcellulose/hydroxypropyl starch compounding
1.3.4.1 Pagsagol sa hydroxypropyl methylcellulose ug uban pang mga butang
Ang mga compound sa HPMC ug uban pang mga substansiya kasagarang gigamit sa mga sistema sa pagpagawas nga kontrolado sa droga ug makaon o madunot nga mga materyales sa pagputos sa pelikula. Sa paggamit sa drug-controlled release, ang mga polimer nga sagad gisagol sa HPMC naglakip sa mga sintetikong polimer sama sa polyvinyl alcohol (PVA), lactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA) ug polycaprolactone (PCL), ingon man mga protina, Natural nga polimer sama sa polysaccharides. Abdel-Zaher ug uban pa. nagtuon sa structural composition, thermal stability ug sa ilang relasyon sa performance sa HPMC/PVA composites, ug ang mga resulta nagpakita nga adunay miscibility sa presensya sa duha ka polymers [259]. Zabihi et al. migamit sa HPMC/PLGA complex sa pag-andam sa mga microcapsules alang sa kontrolado ug padayon nga pagpagawas sa insulin, nga makab-ot ang padayon nga pagpagawas sa tiyan ug tinai [260]. Javed ug uban pa. compounded hydrophilic HPMC ug hydrophobic PCL ug migamit sa HPMC/PCL complexes isip microcapsule nga mga materyales para sa drug controlled ug sustained release, nga mahimong ipagawas sa lain-laing bahin sa lawas sa tawo pinaagi sa pag-adjust sa compounding ratio [261]. Ding ug uban pa. gitun-an ang rheological properties sama sa viscosity, dynamic viscoelasticity, creep recovery, ug thixotropy sa HPMC / collagen complexes nga gigamit sa natad sa kontroladong pagpagawas sa droga, nga naghatag og teoretikal nga giya alang sa industriyal nga mga aplikasyon [262]. Arthanari, Cai ug Rai et al. [263-265] Ang mga komplikado sa HPMC ug polysaccharides sama sa chitosan, xanthan gum, ug sodium alginate gipadapat sa proseso sa bakuna ug drug sustained release, ug ang mga resulta nagpakita sa usa ka makontrol nga drug release effect [263-265].
Sa pagpalambo sa makaon o degradable nga mga materyales sa pagputos sa pelikula, ang mga polimer nga sagad gisagol sa HPMC kay kasagaran natural nga mga polimer sama sa lipid, protina ug polysaccharides. Karaca, Fagundes ug Contreras-Oliva et al. nag-andam sa makaon nga composite membrane nga adunay HPMC/lipid complexes, ug gigamit kini sa pagpreserbar sa mga plum, cherry tomatoes ug citrus, matag usa. Ang mga resulta nagpakita nga ang HPMC/lipid complex membranes adunay maayo nga antibacterial nga epekto sa presko nga pagtipig [266-268]. Shetty, Rubilar, ug Ding et al. gitun-an ang mekanikal nga mga kabtangan, thermal stability, microstructure, ug interaksyon tali sa mga sangkap sa edible composite films nga giandam gikan sa HPMC, silk protein, whey protein isolate, ug collagen, matag usa [269-271]. Esteghlal ug uban pa. giporma ang HPMC nga adunay gelatin aron maandam ang mga edible films para magamit sa bio-based nga mga materyales sa pagputos [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata ug Ortega-Toro et al. nag-andam sa HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ethyl cellulose ug HPMC/starch edible composite films, matag usa, ug gitun-an ang ilang thermal stability, mechanical properties properties, microstructure ug antibacterial properties [139, 272-274]. Ang HPMC/PLA compound mahimo usab nga gamiton isip usa ka packaging nga materyal alang sa mga palaliton sa pagkaon, kasagaran pinaagi sa extrusion [275].
Sa pagpalambo sa makaon o degradable nga mga materyales sa pagputos sa pelikula, ang mga polimer nga sagad gisagol sa HPMC kay kasagaran natural nga mga polimer sama sa lipid, protina ug polysaccharides. Karaca, Fagundes ug Contreras-Oliva et al. nag-andam sa makaon nga composite membrane nga adunay HPMC/lipid complexes, ug gigamit kini sa pagpreserbar sa mga plum, cherry tomatoes ug citrus, matag usa. Ang mga resulta nagpakita nga ang HPMC/lipid complex membranes adunay maayo nga antibacterial nga epekto sa presko nga pagtipig [266-268]. Shetty, Rubilar, ug Ding et al. gitun-an ang mekanikal nga mga kabtangan, thermal stability, microstructure, ug interaksyon tali sa mga sangkap sa edible composite films nga giandam gikan sa HPMC, silk protein, whey protein isolate, ug collagen, matag usa [269-271]. Esteghlal ug uban pa. giporma ang HPMC nga adunay gelatin aron maandam ang mga edible films para magamit sa bio-based nga mga materyales sa pagputos [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata ug Ortega-Toro et al. nag-andam sa HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ethyl cellulose ug HPMC/starch edible composite films, matag usa, ug gitun-an ang ilang thermal stability, mechanical properties properties, microstructure ug antibacterial properties [139, 272-274]. Ang HPMC/PLA compound mahimo usab nga gamiton isip usa ka packaging nga materyal alang sa mga palaliton sa pagkaon, kasagaran pinaagi sa extrusion [275].
1.3.4.2 Pagsagol sa starch ug uban pang mga butang
Ang panukiduki bahin sa pagsagol sa starch ug uban pang mga substansiya sa sinugdan nakapunting sa lainlaing hydrophobic aliphatic polyester nga mga substansiya, lakip ang polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polybutene succinic acid (PBSA), ug uban pa 276]. Muller ug uban pa. gitun-an ang istruktura ug mga kabtangan sa starch / PLA composites ug ang interaksyon tali sa duha, ug ang mga resulta nagpakita nga ang interaksyon tali sa duha huyang ug ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga composite dili maayo [277]. Correa, Komur ug Diaz-Gomez et al. nagtuon sa mekanikal nga mga kabtangan, rheological kabtangan, gel kabtangan ug compatibility sa duha ka mga sangkap sa starch / PCL complexes, nga gigamit sa pagpalambo sa biodegradable nga mga materyales, biomedical Materyal ug Tissue Engineering Scaffolding Materyal [278-280]. Ohkika ug uban pa. nakit-an nga ang pagsagol sa cornstarch ug PBSA maayo kaayo. Kung ang sulud sa starch 5-30%, ang pagdugang sa sulud sa mga butil sa starch mahimo’g madugangan ang modulus ug makunhuran ang tensile stress ug elongation sa break [281,282]. Ang hydrophobic aliphatic polyester kay thermodynamically incompatible sa hydrophilic starch, ug lain-laing mga compatibilizers ug additives kasagaran idugang aron sa pagpalambo sa phase interface tali sa starch ug polyester. Szadkowska, Ferri, ug Li et al. gitun-an ang mga epekto sa silanol-based plasticizers, maleic anhydride linseed oil, ug functionalized vegetable oil derivatives sa structure ug properties sa starch/PLA complexes, matag usa [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. migamit sa citric acid ug diphenylmethane diisocyanate aron sa pagpahiuyon sa starch / PCL compound ug starch / PBSA compound, matag usa, aron mapalambo ang materyal nga mga kabtangan ug kalig-on [286, 287].
Sa bag-ohay nga mga tuig, nagkadaghan ang mga panukiduki nga nahimo sa pagsagol sa starch nga adunay mga natural nga polimer sama sa mga protina, polysaccharides ug lipid. Gitun-an ni Teklehaimanot, Sahin-Nadeen ug Zhang et al ang physicochemical properties sa starch/zein, starch/whey protein ug starch/gelatin complexes, matag usa, ug ang mga resulta nakab-ot ang maayong resulta, nga mahimong magamit sa mga biomaterial sa pagkaon ug mga kapsula [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon ug Ren et al. gitun-an ang kahayag transmittance, mekanikal nga mga kabtangan, antibacterial kabtangan ug chitosan konsentrasyon sa starch/chitosan composite pelikula, sa tinagsa, ug midugang natural nga kinuha, tsa polyphenols ug uban pang mga natural nga antibacterial ahente sa pagpalambo sa antibacterial epekto sa composite pelikula. Ang mga resulta sa panukiduki nagpakita nga ang starch/chitosan composite film adunay dako nga potensyal sa aktibong pagputos sa pagkaon ug tambal [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis, ug Zhang et al. gitun-an ang mga kabtangan sa starch / cellulose nanocrystals, starch / carboxymethylcellulose, starch / methylcellulose, ug starch / hydroxypropylmethylcellulose composite films, matag usa, ug ang mga nag-unang aplikasyon sa edible / biodegradable nga mga materyales sa pagputos [293-295]. Dafe, Jumaidin ug Lascombes et al. nagtuon sa starch/food gum compounds sama sa starch/pectin, starch/agar ug starch/carrageenan, kasagaran gigamit sa natad sa pagkaon ug food packaging [296-298]. Ang physicochemical nga mga kabtangan sa tapioca starch / corn oil, starch / lipid complexes gitun-an ni Perez, De et al., nag-una sa paggiya sa proseso sa produksyon sa extruded nga mga pagkaon [299, 300].
1.3.4.3 Pagsagol sa hydroxypropyl methylcellulose ug starch
Sa pagkakaron, wala'y daghang mga pagtuon sa compound system sa HPMC ug starch sa balay ug sa gawas sa nasud, ug kadaghanan kanila nagdugang og gamay nga kantidad sa HPMC ngadto sa starch matrix aron mapalambo ang pagkatigulang nga panghitabo sa starch. Jimenez ug uban pa. gigamit HPMC sa pagpakunhod sa pagkatigulang sa lumad nga starch sa pagpalambo sa pagkamatuhup sa starch lamad. Gipakita sa mga resulta nga ang pagdugang sa HPMC makapakunhod sa pagkatigulang sa starch ug nagdugang sa pagka-flexible sa composite membrane. Ang oxygen permeability sa composite membrane nadugangan pag-ayo, apan ang waterproof nga performance wala. Unsa ka dako ang nausab [301]. Villacres, Basch ug uban pa. compounded HPMC ug tapioca starch sa pag-andam sa HPMC/starch composite film packaging nga mga materyales, ug gitun-an ang plasticizing epekto sa glycerin sa composite film ug ang mga epekto sa potassium sorbate ug nisin sa antibacterial kabtangan sa composite pelikula. Ang mga resulta Kini nagpakita nga uban sa pagdugang sa HPMC sulod, ang pagkamaunat-unat modulus ug tensile kusog sa composite pelikula nga misaka, ang elongation sa break mikunhod, ug ang tubig alisngaw pagkamatuhup adunay gamay nga epekto; potassium sorbate ug nisin makapauswag sa composite film. Ang antibacterial nga epekto sa duha ka antibacterial nga mga ahente mas maayo kon gamiton nga magkauban [112, 302]. Ortega-Toro et al. gitun-an ang mga kabtangan sa HPMC/starch hot-pressed composite lamad, ug gitun-an ang epekto sa citric acid sa mga kabtangan sa composite lamad. Ang mga resulta nagpakita nga ang HPMC nagkatibulaag sa starch padayon nga hugna, ug ang citric acid ug HPMC adunay epekto sa pagkatigulang sa starch. sa usa ka ang-ang sa pagpugong [139]. Ayorinde ug uban pa. migamit sa HPMC/starch composite film para sa coating sa oral amlodipine, ug ang mga resulta nagpakita nga ang disintegration time ug release rate sa composite film maayo kaayo [303].
Zhao Ming ug uban pa. gitun-an ang epekto sa starch sa water retention rate sa HPMC films, ug ang mga resulta nagpakita nga ang starch ug HPMC adunay usa ka synergistic nga epekto, nga miresulta sa usa ka kinatibuk-ang pagtaas sa water retention rate [304]. Zhang ug uban pa. gitun-an ang mga kabtangan sa pelikula sa HPMC/HPS compound ug ang rheological nga kabtangan sa solusyon. Ang mga resulta nagpakita nga ang HPMC/HPS compound system adunay usa ka piho nga compatibility, ang compound membrane performance maayo, ug ang rheological properties sa HPS ngadto sa HPMC Adunay maayo nga pagbalanse nga epekto [305, 306]. Adunay pipila ka mga pagtuon sa HPMC/starch compound system nga adunay taas nga HPMC content, ug kadaghanan niini anaa sa mabaw nga performance research, ug ang theoretical research sa compound system medyo kulang, ilabi na ang gel sa HPMC/HPS cold-heat reversed. -phase komposit nga gel. Ang mekanikal nga mga pagtuon anaa pa sa usa ka blangko nga kahimtang.
1.4 Rheology sa polymer complexes
Sa proseso sa pagproseso sa polymer nga mga materyales, ang dagan ug deformation dili kalikayan nga mahitabo, ug ang rheology mao ang siyensya nga nagtuon sa mga balaod sa dagan ug deformation sa mga materyales [307]. Ang pag-agos usa ka kabtangan sa mga likido nga materyales, samtang ang deformation usa ka kabtangan sa solid (crystalline) nga mga materyales. Ang kinatibuk-ang pagtandi sa pag-agos sa likido ug solidong deformation mao ang mosunod:
Sa praktikal nga mga aplikasyon sa industriya sa mga materyales nga polimer, ang ilang viscosity ug viscoelasticity nagtino sa ilang pasundayag sa pagproseso. Sa proseso sa pagproseso ug paghulma, uban sa pagbag-o sa shear rate, ang viscosity sa polymer nga mga materyales mahimong adunay usa ka dako nga magnitude sa pipila ka mga order sa magnitude. Usba [308]. Ang rheological nga mga kabtangan sama sa viscosity ug shear thinning direktang makaapekto sa pagkontrol sa pumping, perfusion, dispersion ug pag-spray sa panahon sa pagproseso sa polymer nga mga materyales, ug mao ang labing importante nga mga kabtangan sa polymer nga mga materyales.
1.4.1 Viscoelasticity sa polymers
Ubos sa eksternal nga puwersa, ang polymer liquid dili lamang modagayday, apan magpakita usab sa deformation, nga nagpakita sa usa ka matang sa "viscoelasticity" nga performance, ug ang diwa niini mao ang coexistence sa "solid-liquid two-phase" [309]. Bisan pa, kini nga viscoelasticity dili linear viscoelasticity sa gagmay nga mga deformation, apan nonlinear viscoelasticity diin ang materyal nagpakita sa dagkong mga deformation ug dugay nga stress [310].
Ang natural nga polysaccharide aqueous solution gitawag usab nga hydrosol. Sa dilute nga solusyon, ang polysaccharide macromolecules anaa sa porma sa mga coils nga gibulag gikan sa usag usa. Kung ang konsentrasyon mosaka sa usa ka piho nga kantidad, ang mga macromolecular coils mag-interpenetrate ug mag-overlap sa usag usa. Ang bili gitawag nga kritikal nga konsentrasyon [311]. Ubos sa kritikal nga konsentrasyon, ang viscosity sa solusyon medyo ubos, ug kini dili maapektuhan sa shear rate, nga nagpakita sa Newtonian fluid nga kinaiya; sa diha nga ang kritikal nga konsentrasyon makab-ot, ang mga macromolecules nga orihinal nga paglihok sa isolation magsugod sa pagsal-ot sa usag usa, ug ang solusyon viscosity sa kamahinungdanon nagdugang. pagdugang [312]; samtang sa diha nga ang konsentrasyon molapas sa kritikal nga konsentrasyon, ang shear thinning maobserbahan ug ang solusyon nagpakita sa non-Newtonian fluid nga kinaiya [245].
Ang ubang mga hydrosols makahimo og mga gel ubos sa pipila ka mga kondisyon, ug ang ilang viscoelastic nga mga kabtangan kasagarang gihulagway pinaagi sa storage modulus G', loss modulus G" ug ang ilang frequency dependence. Ang storage modulus katumbas sa elasticity sa sistema, samtang Ang loss modulus katumbas sa viscosity sa sistema [311]. Sa dilute nga mga solusyon, wala'y kalambigitan tali sa mga molekula, busa sa usa ka halapad nga mga frequency, ang G′ mas gamay kay sa G″, ug nagpakita sa kusog nga pagsalig sa frequency. Tungod kay ang G′ ug G″ proporsyonal sa frequency ω ug ang quadratic niini, matag usa, kung mas taas ang frequency, G′ > G″. Kung ang konsentrasyon mas taas kay sa kritikal nga konsentrasyon, ang G′ ug G″ aduna gihapoy pagsalig sa frequency. Kung ang frequency mas ubos, G′ <G″, ug ang frequency anam-anam nga motaas, ang duha motabok, ug mobalik ngadto sa G′> sa high frequency nga rehiyon G”.
Ang kritikal nga punto diin ang usa ka natural nga polysaccharide hydrosol mausab ngadto sa usa ka gel gitawag nga gel point. Adunay daghang mga kahulugan sa gel point, ug ang labing sagad nga gigamit mao ang kahulugan sa dinamikong viscoelasticity sa rheology. Kung ang storage modulus G′ sa sistema parehas sa pagkawala modulus G″, kini ang gel point, ug G′> G″ Gel formation [312, 313].
Ang ubang mga natural nga polysaccharide molekula nagporma og huyang nga mga asosasyon, ug ang ilang gel nga istruktura dali nga malaglag, ug ang G' mas dako og gamay kay sa G", nga nagpakita sa ubos nga frequency dependence; samtang ang pipila ka mga natural nga polysaccharide molekula mahimong maporma nga lig-on nga cross-linking nga mga rehiyon, nga Ang gel structure mas lig-on, G′ mas dako pa kay sa G″, ug walay frequency dependence [311].
1.4.2 Rheological kinaiya sa polymer complexes
Alang sa usa ka bug-os nga compatible nga polymer compound system, ang compound usa ka homogenous nga sistema, ug ang viscoelasticity niini kasagaran ang sumada sa mga kabtangan sa usa ka polymer, ug ang viscoelasticity niini mahimong gihulagway pinaagi sa yano nga empirical nga mga lagda [314]. Gipamatud-an sa praktis nga ang homogenous nga sistema dili maayo sa pagpaayo sa mekanikal nga mga kabtangan niini. Sa kasukwahi, ang pipila ka komplikado nga mga sistema nga adunay mga istruktura nga gibulag sa hugna adunay maayo kaayo nga pasundayag [315].
Ang pagkaangay sa usa ka partially compatible compound system maapektuhan sa mga hinungdan sama sa system compound ratio, shear rate, temperatura ug component structure, pagpakita sa compatibility o phase separation, ug ang transisyon gikan sa compatibility ngadto sa phase separation dili kalikayan. nagdala ngadto sa mahinungdanon nga mga kausaban sa viscoelasticity sa sistema [316, 317]. Sa bag-ohay nga mga tuig, adunay daghang mga pagtuon sa viscoelastic nga kinaiya sa partially compatible polymer complex system. Gipakita sa panukiduki nga ang rheological nga pamatasan sa compound system sa compatibility zone nagpresentar sa mga kinaiya sa homogenous nga sistema. Sa phase separation zone, ang rheological nga kinaiya hingpit nga lahi sa homogenous zone ug hilabihan ka komplikado.
Ang pagsabot sa rheological nga mga kabtangan sa compounding system ubos sa lain-laing mga konsentrasyon, compounding ratios, shear rates, temperatura, ug uban pa dako kaayog kahulogan alang sa hustong pagpili sa teknolohiya sa pagproseso, makatarunganong disenyo sa mga pormula, higpit nga pagkontrolar sa kalidad sa produkto, ug tukma nga pagkunhod sa produksyon. konsumo sa enerhiya. [309]. Pananglitan, alang sa mga materyal nga sensitibo sa temperatura, ang viscosity sa materyal mahimong mausab pinaagi sa pag-adjust sa temperatura. Ug pagpalambo sa pagproseso performance; masabtan ang shear thinning zone sa materyal, pilia ang angay nga shear rate aron makontrol ang pagproseso sa performance sa materyal, ug mapaayo ang produksyon nga kahusayan.
1.4.3 Mga hinungdan nga nakaapekto sa rheological nga mga kabtangan sa compound
1.4.3.1 Komposisyon
Ang pisikal ug kemikal nga mga kabtangan ug internal nga istruktura sa compound system usa ka komprehensibo nga pagpamalandong sa hiniusa nga kontribusyon sa mga kabtangan sa matag sangkap ug ang interaksyon tali sa mga sangkap. Busa, ang pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa matag sangkap mismo adunay usa ka mahukmanon nga papel sa compound system. Ang ang-ang sa pagkaangay tali sa lain-laing mga polimer lainlain kaayo, ang uban magkauyon kaayo, ug ang uban halos dili magkauyon.
1.4.3.2 Ang ratio sa compound system
Ang viscoelasticity ug mekanikal nga mga kabtangan sa polymer compound system mausab sa kamahinungdanon sa kausaban sa compound ratio. Kini tungod kay ang compound ratio nagtino sa kontribusyon sa matag component ngadto sa compound system, ug makaapekto usab sa matag component. interaksyon ug bahin sa pag-apod-apod. Xie Yajie ug uban pa. nagtuon sa chitosan/hydroxypropyl cellulose ug nakit-an nga ang viscosity sa compound misaka pag-ayo sa pagtaas sa hydroxypropyl cellulose content [318]. Zhang Yayuan et al. gitun-an ang complex sa xanthan gum ug corn starch ug nakit-an nga kung ang ratio sa xanthan gum kay 10%, ang consistency coefficient, yield stress ug fluid index sa complex system misaka pag-ayo. Dayag nga [319].
1.4.3.3 Kadaghanon sa paggunting
Kadaghanan sa mga polymer nga likido kay pseudoplastic nga mga pluwido, nga wala mahiuyon sa balaod sa pag-agos ni Newton. Ang nag-unang bahin mao nga ang viscosity sa batakan wala mausab ubos sa ubos nga paggunting, ug ang viscosity mikunhod pag-ayo sa pagtaas sa shear rate [308, 320]. Ang kurba sa dagan sa polymer liquid mahimong halos bahinon ngadto sa tulo ka mga rehiyon: ubos nga shear Newtonian nga rehiyon, shear thinning nga rehiyon ug taas nga shear stability nga rehiyon. Sa diha nga ang shear rate hilig sa zero, ang stress ug strain mahimong linear, ug ang dagan nga kinaiya sa liquid susama sa sa usa ka Newtonian fluid. Niini nga panahon, ang viscosity adunay usa ka piho nga kantidad, nga gitawag nga zero-shear viscosity η0. Ang η0 nagpakita sa labing taas nga oras sa pagpahayahay sa materyal ug usa ka hinungdanon nga parameter sa mga materyales nga polimer, nga may kalabutan sa kasagaran nga gibug-aton sa molekula sa polimer ug ang kusog sa pagpaaktibo sa viscous flow. Sa shear thinning zone, ang viscosity anam-anam nga mikunhod uban ang pagtaas sa shear rate, ug ang panghitabo sa "shear thinning" mahitabo. Kini nga zone usa ka tipikal nga flow zone sa pagproseso sa mga polymer nga materyales. Sa taas nga paggunting nga kalig-on nga rehiyon, samtang ang paggunting nga rate nagpadayon sa pagdugang, ang viscosity hilig sa lain nga kanunay, ang walay kinutuban nga shear viscosity η∞, apan kini nga rehiyon kasagaran lisud nga maabot.
1.4.3.4 Temperatura
Ang temperatura direkta nga makaapekto sa intensity sa random thermal motion sa mga molekula, nga mahimong makaapekto sa intermolecular interaksyon sama sa diffusion, molekular chain orientation, ug entanglement. Sa kinatibuk-an, sa panahon sa pag-agos sa mga materyales nga polimer, ang paglihok sa mga kadena sa molekula gihimo sa mga bahin; samtang ang pagtaas sa temperatura, ang libre nga gidaghanon nagdugang, ug ang pag-agos sa pagsukol sa mga bahin mikunhod, mao nga ang viscosity mikunhod. Bisan pa, alang sa pipila nga mga polimer, samtang ang pagtaas sa temperatura, ang hydrophobic nga asosasyon mahitabo tali sa mga kadena, mao nga ang viscosity nagdugang.
Ang lainlaing mga polimer adunay lainlaing mga ang-ang sa pagkasensitibo sa temperatura, ug ang parehas nga taas nga polimer adunay lainlaing mga epekto sa paghimo sa mekanismo niini sa lainlaing mga sakup sa temperatura.
1.5 Ang kahinungdanon sa panukiduki, katuyoan sa panukiduki ug sulud sa panukiduki niini nga hilisgutan
1.5.1 Kahinungdanon sa panukiduki
Bisan kung ang HPMC usa ka luwas ug makaon nga materyal nga kaylap nga gigamit sa natad sa pagkaon ug tambal, kini adunay maayo nga pagporma sa pelikula, pagsabwag, pagpalapot, ug pagpalig-on sa mga kabtangan. Ang HPMC nga salida adunay maayo usab nga transparency, oil barrier properties, ug mechanical properties. Bisan pa, ang taas nga presyo niini (mga 100,000/tonelada) naglimite sa lapad nga aplikasyon niini, bisan sa mas taas nga kantidad nga aplikasyon sa parmasyutiko sama sa mga kapsula. Dugang pa, ang HPMC usa ka thermally induced gel, nga anaa sa usa ka solusyon nga estado nga adunay ubos nga viscosity sa ubos nga temperatura, ug mahimo nga usa ka viscous solid-like gel sa taas nga temperatura, mao nga ang mga proseso sa pagproseso sama sa coating, spraying ug paghumol kinahanglan nga dad-on. gikan sa taas nga temperatura, nga miresulta sa taas nga pagkonsumo sa enerhiya sa produksiyon ug taas nga gasto sa produksiyon. Ang mga kabtangan sama sa ubos nga viscosity ug gel kusog sa HPMC sa ubos nga temperatura makapakunhod sa pagkaproseso sa HPMC sa daghang mga aplikasyon.
Sa kasukwahi, ang HPS usa ka barato (mga 20,000/tonelada) nga makaon nga materyal nga kaylap usab nga gigamit sa natad sa pagkaon ug tambal. Ang rason nganong mahal kaayo ang HPMC kay ang hilaw nga materyal nga cellulose nga gigamit sa pag-andam sa HPMC mas mahal kay sa hilaw nga materyal nga starch nga gigamit sa pag-andam sa HPS. Dugang pa, ang HPMC gisumbak sa duha ka substituent, hydroxypropyl ug methoxy. Tungod niini, komplikado kaayo ang proseso sa pagpangandam, mao nga mas taas ang presyo sa HPMC kaysa sa HPS. Kini nga proyekto naglaum nga mapulihan ang pipila sa mga mahalon nga HPMC sa mubu nga presyo nga HPS, ug makunhuran ang presyo sa produkto pinasukad sa pagpadayon sa parehas nga mga gimbuhaton.
Dugang pa, ang HPS usa ka bugnaw nga gel, nga anaa sa usa ka viscoelastic gel nga estado sa ubos nga temperatura ug nagporma sa usa ka nagaagay nga solusyon sa taas nga temperatura. Busa, ang pagdugang sa HPS sa HPMC makapakunhod sa temperatura sa gel sa HPMC ug makadugang sa viscosity niini sa ubos nga temperatura. ug kusog sa gel, nga nagpauswag sa pagkaproseso niini sa mubu nga temperatura. Dugang pa, ang HPS edible film adunay maayo nga oxygen barrier properties, mao nga ang pagdugang sa HPS ngadto sa HPMC makapauswag sa oxygen barrier properties sa edible film.
Sa summary, ang kombinasyon sa HPMC ug HPS: Una, kini adunay importante nga teoretikal nga kahulogan. Ang HPMC usa ka init nga gel, ug ang HPS usa ka bugnaw nga gel. Pinaagi sa pagsagol sa duha, adunay teoretikal nga punto sa pagbalhin tali sa init ug bugnaw nga mga gel. Ang pagtukod sa HPMC/HPS bugnaw ug init nga gel compound nga sistema ug ang mekanismo sa panukiduki niini makahatag ug bag-ong paagi para sa pagpanukiduki niining matang sa bugnaw ug init nga reversed-phase gel compound system，nagtukod ug teoretikal nga giya. Ikaduha, kini makapakunhod sa gasto sa produksyon ug makapauswag sa kita sa produkto. Pinaagi sa kombinasyon sa HPS ug HPMC, ang gasto sa produksiyon mahimong makunhuran sa mga termino sa hilaw nga materyales ug pagkonsumo sa enerhiya sa produksiyon, ug ang ganansya sa produkto mahimong mapauswag pag-ayo. Ikatulo, kini makapauswag sa pasundayag sa pagproseso ug makapalapad sa aplikasyon. Ang pagdugang sa HPS makadugang sa konsentrasyon ug kusog sa gel sa HPMC sa ubos nga temperatura, ug makapauswag sa pasundayag sa pagproseso niini sa ubos nga temperatura. Dugang pa, ang pasundayag sa produkto mahimong mapauswag. Pinaagi sa pagdugang sa HPS aron maandam ang edible composite film sa HPMC/HPS, ang oxygen barrier properties sa edible film mahimong mapauswag.
Ang pagkaangay sa sistema sa polymer compound mahimong direkta nga mahibal-an ang microscopic morphology ug komprehensibo nga mga kabtangan sa compound, labi na ang mekanikal nga mga kabtangan. Busa, importante kaayo nga tun-an ang compatibility sa HPMC/HPS compound system. Ang HPMC ug HPS mga hydrophilic polysaccharides nga adunay parehas nga structural unit-glucose ug giusab sa parehas nga functional nga grupo nga hydroxypropyl, nga labi nga nagpauswag sa pagkaangay sa HPMC/HPS compound system. Bisan pa, ang HPMC usa ka bugnaw nga gel ug ang HPS usa ka mainit nga gel, ug ang kabaliktaran nga kinaiya sa gel sa duha nagdala ngadto sa hugna nga panagbulag nga panghitabo sa HPMC / HPS compound system. Sa katingbanan, ang phase morphology ug phase transition sa HPMC/HPS cold-hot gel composite system medyo komplikado, mao nga ang compatibility ug phase separation niini nga sistema makapainteres kaayo.
Ang morphological structure ug rheological nga kinaiya sa polymer complex nga mga sistema magkalambigit. Sa usa ka bahin, ang rheological nga pamatasan sa panahon sa pagproseso adunay dako nga epekto sa morphological nga istruktura sa sistema; sa laing bahin, ang rheological nga kinaiya sa sistema tukma nga makapakita sa mga pagbag-o sa morphological nga istruktura sa sistema. Busa, dako kaayog importansya ang pagtuon sa rheological properties sa HPMC/HPS compound system para sa paggiya sa produksyon, pagproseso ug pagkontrol sa kalidad.
Ang macroscopic properties sama sa morphological structure, compatibility ug rheology sa HPMC/HPS cold ug hot gel compound system mao ang dinamiko, ug apektado sa usa ka serye sa mga butang sama sa solusyon konsentrasyon, compounding ratio, shear rate ug temperatura. Ang relasyon tali sa microscopic morphological structure ug sa macroscopic properties sa composite system mahimong ma-regulate pinaagi sa pagkontrol sa morphological structure ug compatibility sa composite system.
1.5.2 Katuyoan sa panukiduki
Ang HPMC/HPS nga bugnaw ug init nga reversed-phase gel compound nga sistema gitukod, ang mga rheological nga kabtangan niini gitun-an, ug ang mga epekto sa pisikal ug kemikal nga istruktura sa mga sangkap, compounding ratio ug mga kondisyon sa pagproseso sa rheological nga mga kabtangan sa sistema gisusi. Ang edible composite film sa HPMC/HPS giandam, ug ang mga macroscopic properties sama sa mechanical properties, air permeability ug optical properties sa pelikula gitun-an, ug ang nag-impluwensya nga mga hinungdan ug mga balaod gisusi. Sistematikong tun-an ang phase transition, compatibility ug phase separation sa HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel complex system, susiha ang mga hinungdan ug mekanismo niini nga nag-impluwensya, ug i-establisar ang relasyon tali sa microscopic morphological structure ug macroscopic properties. Ang morphological structure ug compatibility sa composite system gigamit aron makontrol ang mga kabtangan sa composite nga mga materyales.
1.5.3 Sulod sa panukiduki
Aron makab-ot ang gipaabot nga katuyoan sa panukiduki, kini nga papel maghimo sa mosunod nga panukiduki:
(1) Pagtukod sa HPMC/HPS bugnaw ug init nga reversed-phase gel compound system, ug sa paggamit sa usa ka rheometer sa pagtuon sa rheological kabtangan sa compound solusyon, ilabi na ang mga epekto sa konsentrasyon, compounding ratio ug shear rate sa viscosity ug dagan index sa ang compound nga sistema. Ang impluwensya ug balaod sa rheological nga mga kabtangan sama sa thixotropy ug thixotropy gisusi, ug ang mekanismo sa pagporma sa bugnaw ug init nga composite gel gisusi daan.
(2) HPMC/HPS edible composite film giandam, ug scanning electron mikroskopyo gigamit sa pagtuon sa impluwensya sa kinaiyanhong mga kabtangan sa matag component ug ang komposisyon ratio sa microscopic morphology sa composite pelikula; ang mechanical property tester gigamit sa pagtuon sa kinaiyanhon nga mga kabtangan sa matag component, ang komposisyon sa composite film Ang impluwensya sa ratio ug environmental relative humidity sa mekanikal nga mga kabtangan sa composite film; ang paggamit sa oxygen transmission rate tester ug UV-Vis spectrophotometer aron tun-an ang mga epekto sa kinaiyanhon nga mga kabtangan sa mga sangkap ug ang compound ratio sa oxygen ug light transmission nga mga kabtangan sa composite film Ang compatibility ug phase separation sa HPMC/HPS cold- Ang init nga inverse gel composite system gitun-an pinaagi sa pag-scan sa electron microscopy, thermogravimetric analysis ug dynamic thermomechanical analysis.
(3) Ang relasyon tali sa microscopic morphology ug mekanikal nga mga kabtangan sa HPMC / HPS cold-hot inverse gel composite system natukod. Ang edible composite film sa HPMC/HPS giandam, ug ang impluwensya sa compound concentration ug compound ratio sa phase distribution ug phase transition sa sample gitun-an pinaagi sa optical microscope ug iodine dyeing method; Ang impluwensya sa lagda sa compound konsentrasyon ug compound ratio sa mekanikal nga mga kabtangan ug kahayag transmission kabtangan sa mga sample natukod. Ang relasyon tali sa microstructure ug mekanikal nga mga kabtangan sa HPMC / HPS cold-hot inverse gel composite system gisusi.
(4) Mga epekto sa HPS substitution degree sa rheological properties ug gel properties sa HPMC/HPS cold-hot reversed-phase gel composite system. Ang mga epekto sa HPS substitution degree, shear rate ug temperatura sa viscosity ug uban pang rheological properties sa compound system, ingon man ang gel transition point, modulus frequency dependence ug uban pang gel properties ug ang ilang mga balaod gitun-an pinaagi sa paggamit sa rheometer. Ang pag-apod-apod sa bahin nga nagsalig sa temperatura ug pagbalhin sa hugna sa mga sampol gitun-an pinaagi sa pag-stain sa iodine, ug ang mekanismo sa gelation sa HPMC / HPS nga bugnaw-init nga reversed-phase gel complex nga sistema gihulagway.
(5) Mga epekto sa kemikal nga istruktura nga pagbag-o sa HPS sa macroscopic nga mga kabtangan ug pagkaangay sa HPMC / HPS bugnaw-init nga reversed-phase gel composite system. Giandam ang edible composite film sa HPMC/HPS, ug ang epekto sa HPS hydroxypropyl substitution degree sa crystal structure ug micro-domain structure sa composite film gitun-an sa synchrotron radiation small-angle X-ray scattering technology. Ang impluwensya sa balaod sa HPS hydroxypropyl substitution degree sa mekanikal nga mga kabtangan sa composite lamad gitun-an sa mekanikal nga kabtangan tester; ang balaod sa impluwensya sa HPS substitution degree sa oxygen permeability sa composite membrane gitun-an sa oxygen permeability tester; ang HPS hydroxypropyl Impluwensya sa grupo substitution degree sa thermal stability sa HPMC/HPS composite films.
Kapitulo 2 Rheological nga pagtuon sa HPMC/HPS compound system
Ang natural nga polymer-based edible films mahimong maandam pinaagi sa medyo simple nga basa nga pamaagi [321]. Una, ang polimer natunaw o nagkatibulaag sa liquid phase aron sa pag-andam sa usa ka edible film-forming liquid o film-forming suspension, ug dayon gikonsentrar pinaagi sa pagtangtang sa solvent. Dinhi, ang operasyon kasagaran gihimo pinaagi sa pagpauga sa usa ka gamay nga mas taas nga temperatura. Kini nga proseso kasagarang gigamit sa pagprodyus og prepackaged edible films, o sa pagsul-ob sa produkto direkta sa usa ka film-forming solution pinaagi sa pagtuslob, pagsipilyo o pag-spray. Ang disenyo sa edible film processing nanginahanglan sa pag-angkon sa tukma nga rheological data sa film-forming liquid, nga adunay dakong importansya alang sa pagkontrol sa kalidad sa produkto sa edible packaging films ug coatings [322].
Ang HPMC usa ka thermal adhesive, nga nagporma og gel sa taas nga temperatura ug anaa sa solusyon nga kahimtang sa ubos nga temperatura. Kini nga thermal gel property naghimo sa viscosity niini sa ubos nga temperatura nga ubos kaayo, nga dili maayo sa mga piho nga proseso sa produksyon sama sa paglusbog, pagsipilyo ug pagtuslob. operasyon, nga miresulta sa dili maayo nga pagkaproseso sa ubos nga temperatura. Sa kasukwahi, ang HPS usa ka bugnaw nga gel, usa ka viscous gel state sa ubos nga temperatura, ug taas nga temperatura. Usa ka ubos nga viscosity nga kahimtang sa solusyon. Busa, pinaagi sa kombinasyon sa duha, ang rheological properties sa HPMC sama sa viscosity sa ubos nga temperatura mahimong balanse sa usa ka sukod.
Kini nga kapitulo nagtutok sa mga epekto sa konsentrasyon sa solusyon, compounding ratio ug temperatura sa rheological nga mga kabtangan sama sa zero-shear viscosity, flow index ug thixotropy sa HPMC/HPS cold-hot inverse gel compound system. Ang dugang nga lagda gigamit sa preliminarily paghisgot sa compatibility sa compound system.
2.2 Eksperimental nga paagi
2.2.1 Pag-andam sa HPMC/HPS compound solution
Timbanga una ang HPMC ug HPS dry powder, ug isagol sumala sa 15% (w/w) nga konsentrasyon ug lain-laing ratios nga 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; unya idugang ang 70 °C Sa C nga tubig, pagkutaw og paspas sulod sa 30 min sa 120 rpm/min aron hingpit nga mabungkag ang HPMC; unya init ang solusyon sa ibabaw sa 95 °C, pagpalihok paspas alang sa 1 ka oras sa sama nga speed sa hingpit nga gelatinize HPS; gelatinization nahuman Human niana, ang temperatura sa solusyon paspas nga mikunhod ngadto sa 70 °C, ug ang HPMC hingpit nga natunaw pinaagi sa pagkutaw sa hinay nga tulin nga 80 rpm/min sulod sa 40 min. (Ang tanan nga w/w sa niini nga artikulo mao ang: uga nga basehan masa sa sample/total solusyon masa).
2.2.2 Rheological nga mga kabtangan sa HPMC/HPS compound system
2.2.2.1 Prinsipyo sa rheological analysis
Ang rotational rheometer nasangkapan sa usa ka pares nga pataas ug paubos nga parallel clamp, ug ang yano nga pag-agos sa paggunting mahimong matuman pinaagi sa paryente nga paglihok tali sa mga clamp. Ang rheometer mahimong sulayan sa step mode, flow mode ug oscillation mode: sa step mode, ang rheometer mahimong mag-apply sa lumalabay nga stress sa sample, nga kasagaran gigamit sa pagsulay sa lumalabay nga kinaiya nga tubag ug steady-state nga panahon sa sample. Ebalwasyon ug viscoelastic nga tubag sama sa stress relaxation, creep ug recovery; sa flow mode, ang rheometer mahimong magamit sa linear stress sa sample, nga kasagaran gigamit sa pagsulay sa pagsalig sa viscosity sa sample sa shear rate ug ang pagsalig sa viscosity sa temperatura ug thixotropy; sa oscillation mode, ang rheometer makamugna og sinusoidal alternating oscillating stress, nga kasagarang gigamit alang sa pagtino sa linear viscoelastic nga rehiyon, thermal stability evaluation ug gelation temperature sa sample.
2.2.2.2 Pamaagi sa pagsulay sa Flow mode
Ang usa ka parallel plate fixture nga adunay diyametro nga 40 mm gigamit, ug ang gilay-on sa plato gibutang sa 0.5 mm.
1. Ang viscosity mausab sa panahon. Ang temperatura sa pagsulay mao ang 25 °C, ang shear rate mao ang 800 s-1, ug ang oras sa pagsulay mao ang 2500 s.
2. Ang viscosity lainlain sa shear rate. Temperatura sa pagsulay 25 °C, pre-shear rate 800 s-1, pre-shear time 1000 s; shear rate 10²-10³s.
Ang shear stress (τ ) ug shear rate (γ) nagsunod sa Ostwald-de Waele power law:
̇τ=K.γ n (2-1)
diin ang τ mao ang shear stress, Pa;
Ang γ mao ang shear rate, s-1;
n mao ang liquidity index;
K mao ang viscosity coefficient, Pa·sn.
Ang relasyon tali sa viscosity (ŋ) sa polymer solution ug ang shear rate (γ) mahimong ihaum sa carren modulus:
Lakip kanila,ŋ0shear viscosity, Pa s;
ŋ∞mao ang walay kinutuban nga paggunting sa viscosity, Pa s;
λ mao ang panahon sa pagpahayahay, s;
n mao ang shear thinning index;
3. Tulo ka hugna nga pamaagi sa pagsulay sa thixotropy. Ang temperatura sa pagsulay mao ang 25 °C, a. Ang stasionary stage, ang shear rate mao ang 1 s-1, ug ang oras sa pagsulay mao ang 50 s; b. Ang shear stage, ang shear rate mao ang 1000 s-1, ug ang oras sa pagsulay mao ang 20 s; c. Ang proseso sa pagbawi sa istruktura, ang shear rate mao ang 1 s-1, ug ang oras sa pagsulay mao ang 250 s.
Sa proseso sa pagkaayo sa istruktura, ang lebel sa pagkaayo sa istruktura pagkahuman sa lainlaing oras sa pagkaayo gipahayag sa rate sa pagkaayo sa viscosity:
DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%
Lakip kanila,ŋt ang viscosity sa structural recovery time ts, Pa s;
hŋmao ang viscosity sa katapusan sa unang yugto, Pa s.
2.3 Mga Resulta ug Panaghisgot
2.3.1 Ang epekto sa oras sa paggunting sa rheological nga mga kabtangan sa compound system
Sa kanunay nga shear rate, ang dayag nga viscosity mahimong magpakita sa lain-laing mga uso sa pagdugang sa shear time. Ang Figure 2-1 nagpakita sa usa ka tipikal nga kurba sa viscosity batok sa oras sa usa ka HPMC/HPS compound system. Makita gikan sa numero nga sa pagpalawig sa oras sa paggunting, ang dayag nga viscosity mikunhod nga padayon. Kung ang oras sa pag-shearing moabot sa mga 500 s, ang viscosity moabot sa usa ka lig-on nga kahimtang, nga nagpakita nga ang viscosity sa compound system ubos sa high-speed shearing adunay usa ka piho nga kantidad. Ang pagdepende sa oras sa, nga mao, ang thixotropy gipakita sa usa ka piho nga sakup sa oras.
Busa, sa diha nga ang pagtuon sa kausaban sa balaod sa viscosity sa compound nga sistema uban sa paggunting rate, sa wala pa ang tinuod nga makanunayon-estado paggunting pagsulay, usa ka piho nga panahon sa high-speed pre-pagputol gikinahanglan aron sa pagwagtang sa impluwensya sa thixotropy sa compound system . Busa, ang balaod sa viscosity variation uban sa shear rate isip usa ka butang nakuha. Niini nga eksperimento, ang viscosity sa tanan nga mga sample nakaabot sa usa ka makanunayon nga kahimtang sa wala pa ang 1000 s sa taas nga shear rate nga 800 1/s sa panahon, nga wala giplano dinhi. Busa, sa umaabot nga eksperimento nga disenyo, ang pre-shearing alang sa 1000 s sa taas nga shear rate nga 800 1/s gisagop aron mawagtang ang epekto sa thixotropy sa tanang sample.
2.3.2 Ang epekto sa konsentrasyon sa rheological nga mga kabtangan sa compound system
Kasagaran, ang viscosity sa mga solusyon sa polimer nagdugang sa pagtaas sa konsentrasyon sa solusyon. Ang Figure 2-2 nagpakita sa epekto sa konsentrasyon sa dependence sa shear rate sa viscosity sa mga pormulasyon sa HPMC/HPS. Gikan sa numero, atong makita nga sa parehas nga paggunting nga rate, ang viscosity sa compound system anam-anam nga nagdugang sa pagtaas sa konsentrasyon sa solusyon. Ang viscosity sa HPMC/HPS compound solutions nga adunay lain-laing mga konsentrasyon anam-anam nga mikunhod uban sa pagtaas sa shear rate, nga nagpakita sa dayag nga shear thinning phenomenon, nga nagpakita nga ang compound solutions nga adunay lain-laing mga konsentrasyon iya sa pseudoplastic fluids. Bisan pa, ang pagdepende sa rate sa paggunting sa viscosity nagpakita sa usa ka lahi nga uso sa pagbag-o sa konsentrasyon sa solusyon. Kung ubos ang konsentrasyon sa solusyon, gamay ra ang shear thinning phenomenon sa composite solution; sa pagdugang sa konsentrasyon sa solusyon, ang shear thinning phenomenon sa composite solution mas klaro.
2.3.2.1 Epekto sa konsentrasyon sa zero shear viscosity sa compound system
Ang viscosity-shear rate curves sa compound system sa lain-laing mga konsentrasyon gihaum sa Carren model, ug ang zero-shear viscosity sa compound solution kay extrapolated (0.9960 < R₂< 0.9997). Ang epekto sa konsentrasyon sa viscosity sa compound solution mahimong dugang nga tun-an pinaagi sa pagtuon sa relasyon tali sa zero shear viscosity ug konsentrasyon. Gikan sa Figure 2-3, makita nga ang relasyon tali sa zero-shear viscosity ug konsentrasyon sa compound solution nagsunod sa power law:
diin ang k ug m mao ang mga makanunayon.
Sa double logarithmic coordinate, depende sa gidak-on sa slope m, makita nga ang pagsalig sa konsentrasyon nagpakita sa duha ka lain-laing mga uso. Sumala sa Dio-Edwards theory, sa ubos nga konsentrasyon, ang bakilid mas taas (m = 11.9, R2 = 0.9942), nga iya sa dilute solution; samtang sa taas nga konsentrasyon, ang bakilid medyo ubos (m = 2.8, R2 = 0.9822), nga iya sa sub- Konsentradong solusyon. Busa, ang kritikal nga konsentrasyon C* sa compound system mahimong determinado nga 8% pinaagi sa junction niining duha ka rehiyon. Sumala sa komon nga relasyon tali sa lain-laing mga estado ug mga konsentrasyon sa polymers sa solusyon, ang molecular state model sa HPMC/HPS compound system sa ubos nga temperatura solusyon gisugyot, ingon sa gipakita sa Figure 2-3.
Ang HPS usa ka bugnaw nga gel, kini usa ka kahimtang sa gel sa mubu nga temperatura, ug kini usa ka kahimtang sa solusyon sa taas nga temperatura. Sa temperatura sa pagsulay (25 °C), ang HPS usa ka kahimtang sa gel, ingon sa gipakita sa asul nga lugar sa network sa numero; sa sukwahi, HPMC mao ang usa ka mainit nga gel, Sa pagsulay temperatura, kini anaa sa usa ka solusyon nga kahimtang, ingon sa gipakita sa pula nga linya molekula.
Sa dilute nga solusyon sa C <C*, ang HPMC molekular nga mga kadena nag-una ingon nga independente nga mga istruktura sa kadena, ug ang wala iapil nga gidaghanon naghimo sa mga kadena nga bulag sa usag usa; Dugang pa, ang HPS gel phase nakig-uban sa pipila ka mga molekula sa HPMC aron maporma ang usa ka tibuuk Ang porma ug HPMC independente nga mga kadena nga molekula naglungtad nga lahi gikan sa usag usa, ingon sa gipakita sa Figure 2-2a.
Uban sa nagkataas nga konsentrasyon, ang gilay-on tali sa independente nga mga kadena sa molekula ug mga rehiyon sa hugna anam-anam nga mikunhod. Kung naabot ang kritikal nga konsentrasyon C *, ang mga molekula sa HPMC nga nakig-uban sa hugna sa gel sa HPS hinayhinay nga nagtaas, ug ang mga independente nga kadena sa molekula sa HPMC nagsugod sa pagkonektar sa usag usa, nga nagporma sa bahin sa HPS ingon sentro sa gel, ug ang mga kadena sa molekula sa HPMC nalambigit. ug konektado sa usag usa. Ang kahimtang sa microgel gipakita sa Figure 2-2b.
Sa dugang nga pagtaas sa konsentrasyon, C> C *, ang gilay-on tali sa mga hugna sa gel sa HPS labi pa nga pagkunhod, ug ang natanggong nga mga kadena nga polimer sa HPMC ug ang rehiyon sa bahin sa HPS nahimong labi ka komplikado ug ang interaksyon labi ka grabe, mao nga ang solusyon nagpakita sa pamatasan. susama sa polymer melts, sama sa gipakita sa Fig. 2-2c.
2.3.2.2 Epekto sa konsentrasyon sa fluid nga kinaiya sa compound system
Ang Ostwald-de Waele power law (tan-awa ang pormula (2-1)) gigamit aron mohaom sa shear stress ug shear rate curves (wala gipakita sa text) sa compound system nga adunay lain-laing mga konsentrasyon, ug ang flow index n ug viscosity coefficient Makuha ang K. , ang haom nga resulta mao ang gipakita sa Table 2-1.
Talaan 2-1 Indise sa pamatasan sa agos (n) ug indeks sa pagkamakanunayon sa likido (K) sa solusyon sa HPS/HPMC nga adunay lainlaing konsentrasyon sa 25 °C
Ang flow exponent sa Newtonian fluid mao ang n = 1, ang flow exponent sa pseudoplastic fluid kay n <1, ug ang mas layo nga n motipas gikan sa 1, mas kusog ang pseudoplasticity sa fluid, ug ang flow exponent sa dilatant fluid kay n > 1. Makita gikan sa Talaan 2-1 nga ang mga n bili sa compound solutions nga adunay lain-laing mga konsentrasyon kay ubos sa 1, nga nagpakita nga ang compound solutions tanan pseudoplastic fluids. Sa ubos nga konsentrasyon, ang n bili sa reconstituted nga solusyon duol sa 0, nga nagpakita nga ang ubos nga konsentrasyon nga compound solution duol sa Newtonian fluid, tungod kay sa ubos nga konsentrasyon nga compound solution, ang mga polymer chain anaa nga independente sa usag usa. Uban sa pagtaas sa konsentrasyon sa solusyon, ang n bili sa compound system anam-anam nga mikunhod, nga nagpakita nga ang pagtaas sa konsentrasyon nagpalambo sa pseudoplastic nga kinaiya sa compound solution. Ang mga interaksyon sama sa entanglement nahitabo tali ug sa HPS nga hugna, ug ang pag-agas niini mas duol sa polymer melts.
Sa ubos nga konsentrasyon, ang viscosity coefficient K sa compound system gamay ra (C <8%, K <1 Pa·sn), ug sa pagtaas sa konsentrasyon, ang K value sa compound system anam-anam nga motaas, nga nagpakita nga ang viscosity sa ang compound system mikunhod, nga nahiuyon sa pagsalig sa konsentrasyon sa zero shear viscosity.
2.3.3 Impluwensya sa compounding ratio sa rheological properties sa compounding system
Fig. 2-4 Viscosity kumpara sa shear rate sa HPMC/HPS solution nga adunay lain-laing blend ratio sa 25 °C
Table 2-2 Flow behavior index (n) ug fluid consistency index (K) sa HPS/HPMC solution nga adunay lain-laing blend ratio sa 25 °
Ang mga numero 2-4 nagpakita sa epekto sa compounding ratio sa shear rate dependence sa HPMC/HPS compounding solution viscosity. Makita gikan sa numero nga ang viscosity sa compound system nga adunay ubos nga HPS content (HPS <20%) wala kaayo mag-usab sa pagtaas sa shear rate, nag-una tungod kay sa compound system nga adunay ubos nga HPS content, HPMC sa solusyon nga estado sa ubos nga temperatura mao ang padayon nga hugna; ang viscosity sa compound system nga adunay taas nga HPS content anam-anam nga mikunhod uban ang pagtaas sa shear rate, nga nagpakita sa dayag nga shear thinning phenomenon, nga nagpakita nga ang compound solution kay pseudoplastic fluid. Sa parehas nga paggunting nga rate, ang viscosity sa compound nga solusyon nagdugang sa pagtaas sa sulud sa HPS, nga nag-una tungod kay ang HPS naa sa usa ka labi ka viscous nga kahimtang sa gel sa mubu nga temperatura.
Gamit ang Ostwald-de Waele power law (tan-awa ang pormula (2-1)) aron mohaom sa shear stress-shear rate curves (wala gipakita sa text) sa mga compound system nga adunay lain-laing compound ratios, ang flow exponent n ug ang viscosity coefficient K, ang haom nga mga resulta gipakita sa Table 2-2. Makita gikan sa lamesa nga 0.9869 < R2 < 0.9999, mas maayo ang haom nga resulta. Ang flow index n sa compound system anam-anam nga mikunhod uban ang pagtaas sa HPS content, samtang ang viscosity coefficient K nagpakita sa anam-anam nga pagtaas sa trend sa pagtaas sa HPS content, nga nagpakita nga ang pagdugang sa HPS naghimo sa compound solution nga mas viscous ug lisud nga moagos. . Kini nga uso nahiuyon sa mga resulta sa panukiduki ni Zhang, apan alang sa parehas nga compounding ratio, ang n value sa compounded solution mas taas kay sa resulta ni Zhang [305], nga nag-una tungod kay ang pre-shearing gihimo niini nga eksperimento aron mawagtang ang epekto sa thixotropy giwagtang; ang resulta sa Zhang mao ang resulta sa hiniusang aksyon sa thixotropy ug shear rate; ang pagbulag niining duha ka paagi hisgotan sa detalye sa Kapitulo 5.
2.3.3.1 Impluwensya sa compounding ratio sa zero shear viscosity sa compounding system
Ang relasyon tali sa rheological properties sa homogenous polymer compound system ug sa rheological properties sa mga component sa sistema nahiuyon sa logarithmic summation rule. Alang sa duha ka sangkap nga compound system, ang relasyon tali sa compound system ug matag component mahimong ipahayag pinaagi sa mosunod nga equation:
Lakip kanila, ang F mao ang rheological property parameter sa komplikadong sistema;
Ang F1, F2 mao ang rheological parameters sa component 1 ug component 2, matag usa;
Ang ∅1 ug ∅2 mao ang mga mass fraction sa component 1 ug component 2, matag usa, ug ∅1 ∅2 .
Busa, ang zero-shear viscosity sa compound system human sa compounding sa lain-laing mga compounding ratios mahimong kalkulado sumala sa logarithmic summation nga prinsipyo aron makalkulo ang katugbang nga gitagna nga bili. Ang mga eksperimento nga bili sa mga solusyon sa compound nga adunay lain-laing mga ratios sa compound gi-extrapolated gihapon pinaagi sa carren fitting sa viscosity-shear rate curve. Ang gitagna nga bili sa zero shear viscosity sa HPMC/HPS compound system nga adunay lain-laing compound ratios gitandi sa experimental value, sama sa gipakita sa Figure 2-5.
Ang tuldok nga linya nga bahin sa numero mao ang gitagna nga bili sa zero shear viscosity sa compound solution nga nakuha sa logarithmic sum rule, ug ang dotted line graph mao ang experimental value sa compound system nga adunay lain-laing mga compounding ratios. Makita gikan sa numero nga ang eksperimento nga bili sa compound solution nagpakita sa usa ka positibo-negatibo nga pagtipas nga may kalabotan sa compounding rule, nga nagpakita nga ang compound system dili makab-ot ang thermodynamic compatibility, ug ang compound system usa ka padayon nga phase-dispersion sa ubos nga temperatura Ang "sea-isla" nga istruktura sa duha ka hugna nga sistema; ug sa padayon nga pagkunhod sa HPMC/HPS compounding ratio, ang padayon nga hugna sa compounding system nausab human sa compounding ratio mao ang 4:6. Ang kapitulo naghisgot sa panukiduki sa detalye.
Kini tin-aw nga makita gikan sa numero nga sa diha nga ang HPMC / HPS compound ratio dako, ang compound nga sistema adunay usa ka negatibo nga pagtipas, nga mahimong tungod kay ang mga hatag-as nga viscosity HPS-apod-apod sa nagkatibulaag hugna nga kahimtang sa ubos nga viscosity HPMC padayon nga bahin tunga-tunga. . Sa pagdugang sa sulod sa HPS, adunay positibo nga pagtipas sa compound system, nga nagpakita nga ang padayon nga phase transition mahitabo sa compound system niining panahona. Ang HPS nga adunay taas nga viscosity nahimong padayon nga hugna sa compound system, samtang ang HPMC nagkatibulaag sa padayon nga hugna sa HPS sa mas uniporme nga kahimtang.
2.3.3.2 Impluwensya sa compounding ratio sa fluid nga kinaiya sa compounding system
Ang mga numero 2-6 nagpakita sa flow index n sa compounded system isip function sa HPS content. Tungod kay ang flow index n gihaom gikan sa log-logarithmic coordinate, n dinhi usa ka linear sum. Kini makita gikan sa numero nga sa pagdugang sa HPS sulod, ang dagan index n sa compound sistema sa hinay-hinay nga pagkunhod, nga nagpakita nga HPS pagkunhod sa Newtonian fluid kabtangan sa compound solusyon ug pagpalambo sa iyang pseudoplastic fluid kinaiya. Ang ubos nga bahin mao ang estado sa gel nga adunay mas taas nga viscosity. Makita usab gikan sa numero nga ang relasyon tali sa flow index sa compound system ug sa sulod sa HPS nahiuyon sa usa ka linear nga relasyon (R2 is 0.98062), kini nagpakita nga ang compound system adunay maayo nga compatibility.
2.3.3.3 Impluwensya sa compounding ratio sa viscosity coefficient sa compounding system
Ang Figure 2-7 nagpakita sa viscosity coefficient K sa compounded solution isip function sa HPS content. Kini makita gikan sa numero nga ang K nga bili sa lunsay nga HPMC gamay ra kaayo, samtang ang K nga bili sa lunsay nga HPS mao ang kinadak-an, nga may kalabutan sa gel kabtangan sa HPMC ug HPS, nga anaa sa solusyon ug gel estado sa tinagsa sa. ubos nga temperatura. Sa diha nga ang sulod sa ubos-viscosity component mao ang hataas nga, nga mao, sa diha nga ang sulod sa HPS mao ang ubos, ang viscosity coefficient sa compound solusyon mao ang duol sa sa ubos-viscosity component HPMC; samtang kung ang sulod sa high-viscosity component taas, ang K value sa compound solution mosaka uban sa pagtaas sa HPS content misaka pag-ayo, nga nagpakita nga ang HPS nagdugang sa viscosity sa HPMC sa ubos nga temperatura. Kini nag-una nga nagpakita sa kontribusyon sa viscosity sa padayon nga hugna sa viscosity sa compound system. Sa lain-laing mga kaso diin ang low-viscosity component mao ang padayon nga hugna ug ang high-viscosity component mao ang padayon nga hugna, ang kontribusyon sa padayon nga phase viscosity sa viscosity sa compound system dayag nga lahi. Kung ang low-viscosity HPMC mao ang padayon nga hugna, ang viscosity sa compound system nag-una nga nagpakita sa kontribusyon sa viscosity sa padayon nga hugna; ug kung ang high-viscosity HPS mao ang padayon nga hugna, ang HPMC isip ang dispersed phase makapakunhod sa viscosity sa high-viscosity HPS. epekto.
2.3.4 Thixotropy
Ang Thixotropy mahimong magamit sa pagtimbang-timbang sa kalig-on sa mga substansiya o daghang mga sistema, tungod kay ang thixotropy makakuha og impormasyon sa internal nga estraktura ug ang matang sa kadaot ubos sa shearing force [323-325]. Ang Thixotropy mahimo nga may kalabutan sa temporal nga mga epekto ug kasaysayan sa paggunting nga mosangpot sa mga pagbag-o sa microstructural [324, 326]. Ang tulo ka yugto nga thixotropic nga pamaagi gigamit sa pagtuon sa epekto sa lain-laing compounding ratios sa thixotropic properties sa compounding system. Ingon sa makita gikan sa Figures 2-5, ang tanan nga mga sample nagpakita sa lain-laing mga ang-ang sa thixotropy. Sa ubos nga shear rates, ang viscosity sa compound solution misaka pag-ayo sa pagtaas sa HPS content, nga nahiuyon sa pagbag-o sa zero-shear viscosity sa HPS content.
Ang structural recovery degree DSR sa mga composite sample sa lain-laing recovery time gikalkulo sa pormula (2-3), sama sa gipakita sa Table 2-1. Kung ang DSR <1, ang sample adunay ubos nga paggunting nga resistensya, ug ang sample thixotropic; sukwahi, kung DSR> 1, ang sample adunay anti-thixotropy. Gikan sa lamesa, atong makita nga ang DSR nga bili sa lunsay nga HPMC taas kaayo, hapit 1, kini tungod kay ang HPMC molekula mao ang usa ka estrikto nga kadena, ug ang iyang relaks nga panahon mao ang mubo, ug ang gambalay nabawi sa madali ubos sa taas nga paggunting nga pwersa. Ang bili sa DSR sa HPS medyo ubos, nga nagpamatuod sa iyang lig-on nga thixotropic nga mga kabtangan, nag-una tungod kay ang HPS usa ka flexible nga kadena ug ang oras sa pagpahayahay niini taas. Ang istruktura wala hingpit nga naayo sulod sa panahon sa pagsulay.
Alang sa tambal nga solusyon, sa parehas nga oras sa pagbawi, kung ang sulud sa HPMC labi pa sa 70%, ang DSR paspas nga mikunhod sa pagtaas sa sulud sa HPS, tungod kay ang kadena sa molekula sa HPS usa ka nabag-o nga kadena, ug ang gidaghanon sa mga estrikto nga kadena sa molekula. sa compound system nagdugang sa pagdugang sa HPS. Kung kini pagkunhod, ang oras sa pagpahayahay sa kinatibuk-ang bahin sa molekula sa compound system gipalugway, ug ang thixotropy sa compound system dili mabawi dayon sa ilawom sa aksyon sa taas nga paggunting. Kung ang sulud sa HPMC dili moubos sa 70%, ang DSR nagdugang sa pagtaas sa sulud sa HPS, nga nagpakita nga adunay usa ka interaksyon tali sa mga molekula nga kadena sa HPS ug HPMC sa compound system, nga nagpauswag sa kinatibuk-ang rigidity sa molekular. mga bahin sa compound nga sistema ug gipamub-an ang panahon sa pagpahayahay sa compound nga sistema gikunhoran, ug ang thixotropy mikunhod.
Dugang pa, ang bili sa DSR sa compounded system mas ubos kay sa lunsay nga HPMC, nga nagpakita nga ang thixotropy sa HPMC gipauswag pag-ayo pinaagi sa compounding. Ang mga kantidad sa DSR sa kadaghanan sa mga sample sa compound system mas dako kaysa sa puro nga HPS, nga nagpakita nga ang kalig-on sa HPS gipauswag sa usa ka sukod.
Makita usab gikan sa lamesa nga sa lain-laing mga panahon sa pagkaayo, ang DSR nga mga kantidad ang tanan nagpakita sa labing ubos nga punto kung ang sulud sa HPMC 70%, ug kung ang sulud sa starch labaw sa 60%, ang kantidad sa DSR sa komplikado mas taas kaysa sa kanang puro HPS. Ang mga kantidad sa DSR sa sulod sa 10 s sa tanan nga mga sample hapit kaayo sa katapusan nga mga kantidad sa DSR, nga nagpakita nga ang istruktura sa composite system batakan nga nahuman ang kadaghanan sa mga buluhaton sa pagbawi sa istruktura sa sulod sa 10 s. Angay nga matikdan nga ang mga composite sample nga adunay taas nga HPS content nagpakita sa us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka oras sa pagkaayo, nga nagpakita nga ang mga composite sample nagpakita usab usa ka piho nga lebel sa thixotropy sa ilawom sa aksyon sa mubu nga paggunting, ug ang ilang istruktura mas dili lig-on.
Ang qualitative analysis sa tulo ka yugto nga thixotropy nahiuyon sa gitaho nga thixotropic ring test nga mga resulta, apan ang quantitative analysis nga mga resulta dili uyon sa thixotropic ring test nga mga resulta. Ang thixotropy sa HPMC/HPS compound system gisukod pinaagi sa thixotropic ring method nga adunay pagtaas sa HPS content [305]. Ang pagkadunot una nga mikunhod ug dayon misaka. Ang pagsulay sa singsing sa thixotropic mahimo ra nga mag-isip sa paglungtad sa thixotropic phenomenon, apan dili makumpirma kini, tungod kay ang thixotropic ring mao ang sangputanan sa dungan nga aksyon sa oras sa paggunting ug rate sa paggunting [325-327].
2.4 Katingbanan niini nga kapitulo
Niini nga kapitulo, ang thermal gel HPMC ug ang bugnaw nga gel HPS gigamit ingon nga nag-unang hilaw nga materyales sa pagtukod og duha ka hugna nga composite nga sistema sa bugnaw ug init nga gel. Impluwensya sa rheological properties sama sa viscosity, flow pattern ug thixotropy. Sumala sa komon nga relasyon tali sa lain-laing mga estado ug mga konsentrasyon sa polymers sa solusyon, ang molecular state model sa HPMC/HPS compound system sa ubos nga temperatura solusyon gisugyot. Sumala sa logarithmic summation nga prinsipyo sa mga kabtangan sa lain-laing mga component sa compound system, ang compatibility sa compound system gitun-an. Ang panguna nga mga nahibal-an mao ang mga musunud:
- Ang mga sampol sa compound nga adunay lainlaing mga konsentrasyon ang tanan nagpakita sa usa ka piho nga lebel sa pagnipis sa paggunting, ug ang lebel sa pagnipis sa paggunting misaka sa pagtaas sa konsentrasyon.
- Uban sa pagtaas sa konsentrasyon, ang index sa dagan sa compound system mikunhod, ug ang zero-shear viscosity ug viscosity coefficient misaka, nga nagpakita nga ang solid-like nga kinaiya sa compound system gipalambo.
- Adunay usa ka kritikal nga konsentrasyon (8%) sa HPMC/HPS compound system, ubos sa kritikal nga konsentrasyon, ang HPMC molecular chain ug ang HPS gel phase nga rehiyon sa compound solution gibulag sa usag usa ug naglungtad nga independente; kung ang kritikal nga konsentrasyon nakab-ot, sa compound nga solusyon Usa ka microgel nga estado ang naporma nga ang HPS phase ingon nga sentro sa gel, ug ang HPMC molekular nga kadena nalambigit ug konektado sa usag usa; labaw sa kritikal nga konsentrasyon, ang naghuot nga HPMC macromolecular kadena ug ang ilang intertwining sa HPS phase rehiyon mas komplikado, ug ang interaksyon mas komplikado. mas grabe, mao nga ang solusyon molihok sama sa usa ka polymer matunaw.
- Ang compounding ratio adunay dakong epekto sa rheological properties sa HPMC/HPS compound solution. Uban sa pagdugang sa sulod sa HPS, ang shear thinning phenomenon sa compound system mas klaro, ang flow index anam-anam nga mikunhod, ug ang zero-shear viscosity ug viscosity coefficient anam-anam nga motaas. nagdugang, nga nagpakita nga ang solid-sama nga pamatasan sa komplikado labi nga milambo.
- Ang zero-shear viscosity sa compound system nagpakita ug usa ka positive-negative-deviation nga may kalabotan sa logarithmic summation rule. Ang compound system usa ka two-phase system nga adunay padayon nga phase-dispersed phase nga "sea-island" nga istruktura sa ubos nga temperatura, ug, Samtang ang HPMC / HPS compounding ratio mikunhod human sa 4: 6, ang padayon nga hugna sa compounding system nausab.
- Adunay usa ka linear nga relasyon tali sa flow index ug sa compounding ratio sa compounded solutions nga adunay lain-laing mga compounding ratios, nga nagpakita nga ang compounding system adunay maayo nga compatibility.
- Alang sa HPMC/HPS compound system, kung ang low-viscosity component mao ang padayon nga hugna ug ang high-viscosity component mao ang padayon nga hugna, ang kontribusyon sa padayon nga phase viscosity ngadto sa viscosity sa compound system lahi kaayo. Kung ang low-viscosity HPMC mao ang padayon nga hugna, ang viscosity sa compound system nag-una nga nagpakita sa kontribusyon sa padayon nga phase viscosity; samtang kung ang high-viscosity nga HPS mao ang padayon nga hugna, ang HPMC isip disperse phase makapakunhod sa viscosity sa high-viscosity HPS. epekto.
- Ang tulo ka yugto nga thixotropy gigamit sa pagtuon sa epekto sa compounding ratio sa thixotropy sa compounded system. Ang thixotropy sa compounded system nagpakita sa us aka us aka us aka us aka us aka us aka pagkunhod ug dayon pagtaas sa pagkunhod sa ratio sa compounding HPMC / HPS.
- Ang mga resulta sa eksperimento sa ibabaw nagpakita nga pinaagi sa pagsagol sa HPMC ug HPS, ang rheological nga mga kabtangan sa duha ka mga sangkap, sama sa viscosity, shear thinning phenomenon ug thixotropy, nabalanse sa usa ka sukod.
Kapitulo 3 Pagpangandam ug mga Properties sa HPMC/HPS Edible Composite Films
Ang polymer compounding mao ang labing epektibo nga paagi aron makab-ot ang multi-component performance complementarity, pagpalambo sa bag-ong mga materyales nga adunay maayo kaayo nga performance, pagpakunhod sa presyo sa produkto, ug pagpalapad sa application range sa mga materyales [240-242, 328]. Dayon, tungod sa pipila ka mga kalainan sa istruktura sa molekula ug conformational entropy tali sa lain-laing mga polimer, kadaghanan sa mga polymer compounding system dili magkauyon o partially compatible [11, 12]. Ang mekanikal nga mga kabtangan ug uban pang mga macroscopic nga mga kabtangan sa polymer compound system suod nga nalangkit sa physicochemical nga mga kabtangan sa matag component, ang compounding ratio sa matag component, ang compatibility tali sa mga component, ug ang internal microscopic nga istruktura ug uban pang mga hinungdan [240, 329].
Gikan sa chemical structure nga punto sa panglantaw, ang HPMC ug HPS kay hydrophilic curdlan, adunay parehas nga structural unit - glucose, ug giusab sa parehas nga functional group - hydroxypropyl group, mao nga ang HPMC ug HPS kinahanglan adunay maayo nga hugna. Kapasidad. Bisan pa, ang HPMC usa ka thermally induced gel, nga anaa sa usa ka solusyon nga estado nga adunay ubos kaayo nga viscosity sa ubos nga temperatura, ug nagporma og colloid sa taas nga temperatura; Ang HPS usa ka bugnaw nga gipahinabo nga gel, nga usa ka ubos nga temperatura nga gel ug anaa sa solusyon nga kahimtang sa taas nga temperatura; ang mga kahimtang sa gel ug pamatasan hingpit nga kaatbang. Ang pagsagol sa HPMC ug HPS dili angay sa pagporma sa usa ka homogenous nga sistema nga adunay maayong pagkaangay. Sa pagkonsiderar sa duha ka kemikal nga istruktura ug thermodynamics, kini adunay dako nga teoretikal nga kahulogan ug praktikal nga bili sa pagsagol sa HPMC uban sa HPS aron makatukod og usa ka bugnaw-init nga gel compound system.
Kini nga kapitulo nagpunting sa pagtuon sa kinaiyanhong mga kabtangan sa mga sangkap sa HPMC/HPS bugnaw ug init nga gel compound system, ang compounding ratio ug ang paryente humidity sa palibot sa microscopic morphology, compatibility ug phase separation, mekanikal nga mga kabtangan, optical kabtangan. , ug thermal drop properties sa compound system. Ug ang impluwensya sa macroscopic kabtangan sama sa oxygen babag kabtangan.
3.1 Mga Materyal ug Kagamitan
3.1.1 Pangunang eksperimento nga mga materyales
3.1.2 Pangunang mga instrumento ug kagamitan
3.2 Eksperimental nga paagi
3.2.1 Pag-andam sa HPMC/HPS edible composite film
Ang 15% (w/w) dry powder sa HPMC ug HPS gisagol sa 3% (w/w) Ang polyethylene glycol plasticizer gisagol sa deionized nga tubig aron makuha ang compounded film-forming liquid, ug ang edible composite film sa HPMC/ Ang HPS giandam pinaagi sa pamaagi sa paghulma.
Pamaagi sa pag-andam: una nga timbangon ang HPMC ug HPS nga uga nga powder, ug isagol kini sumala sa lainlaing mga ratios; unya idugang ngadto sa 70 °C nga tubig, ug pagkutaw paspas sa 120 rpm/min sulod sa 30 min aron hingpit nga mabungkag ang HPMC; unya ipainit ang solusyon sa Labaw sa 95 °C, pagpalihok dayon sa parehas nga katulin sa 1 ka oras aron hingpit nga ma-gelatinize ang HPS; human makompleto ang gelatinization, ang temperatura sa solusyon paspas nga mikunhod ngadto sa 70 °C, ug ang solusyon gipalihok sa usa ka hinay nga tulin nga 80 rpm / min sulod sa 40 min. Bug-os nga matunaw ang HPMC. Ibubo ang 20 g sa sinagol nga solusyon sa paghimo sa pelikula sa usa ka polystyrene petri dish nga adunay diyametro nga 15 cm, ihulog kini nga patag, ug uga kini sa 37 °C. Ang uga nga pelikula gipanitan gikan sa disc aron makakuha usa ka makaon nga composite membrane.
Ang mga makaon nga pelikula tanan gibalanse sa 57% nga humidity sa sobra sa 3 ka adlaw sa wala pa ang pagsulay, ug ang edible film nga bahin nga gigamit alang sa mekanikal nga pagsulay sa kabtangan gibalanse sa 75% nga humidity sa sobra sa 3 ka adlaw.
3.2.2 Micromorphology sa edible composite film sa HPMC/HPS
3.2.2.1 Prinsipyo sa pagtuki sa pag-scan sa mikroskopyo sa elektron
Ang electron gun sa ibabaw sa Scanning Electron Microscopy (SEM) makapagawas ug taas nga gidaghanon sa mga electron. Pagkahuman sa pagkunhod ug pag-focus, mahimo kini nga usa ka electron beam nga adunay piho nga kusog ug intensity. Gimaneho sa magnetic field sa scanning coil, sumala sa usa ka piho nga oras ug han-ay sa wanang I-scan ang nawong sa sample nga punto sa punto. Tungod sa kalainan sa mga kinaiya sa nawong micro-area, ang interaksyon tali sa sample ug sa electron beam makamugna secondary electron signal uban sa lain-laing mga intensity, nga nakolekta sa detector ug nakabig ngadto sa electrical signal, nga gipadako sa video. ug input sa Ang grid sa picture tube, human sa pag-adjust sa kahayag sa picture tube, ang usa ka secondary electron nga larawan mahimong makuha nga makapakita sa morpolohiya ug mga kinaiya sa micro-rehiyon sa ibabaw sa sample. Kung itandi sa tradisyonal nga optical microscopes, ang resolusyon sa SEM medyo taas, mga 3nm-6nm sa ibabaw nga layer sa sample, nga mas angay alang sa pag-obserbar sa mga bahin sa micro-structure sa nawong sa mga materyales.
3.2.2.2 Pamaagi sa pagsulay
Ang edible film gibutang sa usa ka desiccator alang sa pagpauga, ug ang usa ka angay nga gidak-on sa edible film ang gipili, gipapilit sa SEM espesyal nga sample stage nga adunay conductive adhesive, ug dayon bulawan-plated sa usa ka vacuum coater. Atol sa pagsulay, ang sample gibutang sa SEM, ug ang microscopic morphology sa sample naobserbahan ug nakuhaan og litrato sa 300 ka beses ug 1000 ka beses nga pagpadako ubos sa electron beam acceleration boltahe sa 5 kV.
3.2.3 Light transmittance sa HPMC/HPS edible composite film
3.2.3.1 Prinsipyo sa pagtuki sa UV-Vis spectrophotometry
Ang UV-Vis spectrophotometer mahimong mobuga ug kahayag nga adunay wavelength nga 200~800nm ug i-irradiate kini sa butang. Ang pipila ka piho nga wavelength sa kahayag sa insidente nga kahayag masuhop sa materyal, ug molecular vibrational energy level transition ug electronic energy level transition mahitabo. Tungod kay ang matag substansiya adunay lain-laing molekular, atomic ug molekular spatial nga mga istruktura, ang matag substansiya adunay espesipikong pagsuyup nga spectrum, ug ang sulod sa substansiya mahimong matino o matino sumala sa lebel sa pagsuyop sa pipila ka piho nga wavelength sa pagsuyup nga spectrum. Busa, ang UV-Vis spectrophotometric analysis maoy usa sa epektibong paagi sa pagtuon sa komposisyon, istruktura ug interaksyon sa mga substansiya.
Kung ang usa ka silaw sa kahayag moigo sa usa ka butang, ang bahin sa insidente nga kahayag masuhop sa butang, ug ang laing bahin sa insidente nga kahayag mapasa pinaagi sa butang; ang ratio sa gipasa nga kahayag intensity sa insidente kahayag intensity mao ang transmittance.
Ang pormula alang sa relasyon tali sa absorbance ug transmittance mao ang:
Lakip kanila, ang A mao ang pagsuyop;
T mao ang transmittance,%.
Ang katapusan nga pagsuyop parehas nga gitul-id pinaagi sa pagsuhop × 0.25 mm / gibag-on.
3.2.3.2 Pamaagi sa pagsulay
Pag-andam og 5% nga HPMC ug HPS nga mga solusyon, isagol kini sumala sa lain-laing mga ratios, ibubo ang 10 g sa film-forming solution ngadto sa polystyrene petri dish nga may diyametro nga 15 cm, ug uga kini sa 37 °C aron maporma ang pelikula. Guntinga ang edible film ngadto sa 1mm×3mm rectangular strip, ibutang kini sa cuvette, ug himoa ang edible film nga duol sa sulod nga bungbong sa cuvette. Usa ka WFZ UV-3802 UV-vis spectrophotometer ang gigamit sa pag-scan sa mga sample sa tibuok wavelength nga 200-800 nm, ug ang matag sample gisulayan 5 ka beses.
3.2.4 Dynamic nga thermomechanical nga mga kabtangan sa HPMC/HPS edible composite films
3.2.4.1 Prinsipyo sa dinamikong thermomechanical analysis
Ang Dynamic Thermomechanical Analysis (DMA) usa ka instrumento nga makasukod sa relasyon tali sa masa ug temperatura sa sample ubos sa usa ka shock load ug programmed nga temperatura, ug makasulay sa mekanikal nga mga kabtangan sa sample ubos sa aksyon sa periodic alternating stress ug oras, temperatura ug temperatura. frequency nga relasyon.
Ang taas nga molekular nga polimer adunay viscoelastic nga mga kabtangan, nga makatipig sa mekanikal nga enerhiya sama sa usa ka elastomer sa usa ka bahin, ug makaut-ot sa enerhiya sama sa mucus sa pikas nga bahin. Sa diha nga ang periodic alternating force gigamit, ang pagkamaunat-unat nga bahin kinabig sa enerhiya ngadto sa potensyal nga enerhiya ug nagtipig niini; samtang ang viscous nga bahin nag-convert sa enerhiya ngadto sa init nga enerhiya ug mawala kini. Ang mga materyales nga polimer sa kasagaran nagpakita sa duha ka estado sa ubos nga temperatura nga kahimtang sa bildo ug taas nga temperatura nga estado sa goma, ug ang temperatura sa pagbalhin tali sa duha ka estado mao ang temperatura sa pagbag-o sa baso. Ang temperatura sa pagbalhin sa baso direkta nga nakaapekto sa istruktura ug mga kabtangan sa mga materyales, ug usa sa labing hinungdanon nga temperatura nga kinaiya sa mga polimer.
Pinaagi sa pag-analisar sa dinamikong thermomechanical nga mga kabtangan sa mga polimer, ang viscoelasticity sa mga polimer mahimong maobserbahan, ug ang importante nga mga parameter nga nagtino sa performance sa mga polimer mahimong makuha, aron kini mas maayo nga magamit sa aktwal nga paggamit sa palibot. Dugang pa, ang dinamikong thermomechanical analysis sensitibo kaayo sa transisyon sa bildo, pagbulag sa hugna, cross-linking, crystallization ug molecular motion sa tanang lebel sa molekular nga mga bahin, ug makakuha og daghang impormasyon sa istruktura ug mga kabtangan sa mga polimer. Kanunay kini nga gigamit sa pagtuon sa mga molekula sa mga polimer. kinaiya sa paglihok. Gamit ang temperature sweep mode sa DMA, ang panghitabo sa phase transition sama sa glass transition mahimong masulayan. Kung itandi sa DSC, ang DMA adunay mas taas nga pagkasensitibo ug mas angay alang sa pagtuki sa mga materyales nga nagsundog sa aktwal nga paggamit.
3.2.4.2 Pamaagi sa pagsulay
Pilia ang limpyo, uniporme, patag ug wala madaot nga mga sample, ug putla kini ngadto sa 10mm×20mm rectangular strips. Ang mga sample gisulayan sa tensile mode gamit ang Pydris Diamond dynamic thermomechanical analyzer gikan sa PerkinElmer, USA. Ang range sa temperatura sa pagsulay mao ang 25 ~ 150 °C, ang rate sa pagpainit mao ang 2 °C / min, ang frequency mao ang 1 Hz, ug ang pagsulay gisubli kaduha alang sa matag sample. Atol sa eksperimento, ang storage modulus (E') ug loss modulus (E") sa sample girekord, ug ang ratio sa loss modulus ngadto sa storage modulus, nga mao, ang tangent angle tan δ, mahimo usab nga kalkulado.
3.2.5 Thermal stability sa HPMC/HPS edible composite films
3.2.5.1 Prinsipyo sa thermogravimetric analysis
Ang Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) makasukod sa pagbag-o sa masa sa usa ka sample nga adunay temperatura o oras sa giprograma nga temperatura, ug magamit sa pagtuon sa posible nga pag-alisngaw, pagtunaw, sublimation, dehydration, pagkadunot ug oksihenasyon sa mga substansiya sa panahon sa proseso sa pagpainit. . ug uban pang pisikal ug kemikal nga panghitabo. Ang kurba sa relasyon tali sa masa sa butang ug temperatura (o oras) nga nakuha direkta human masulayan ang sample gitawag nga thermogravimetric (TGA curve). pagkawala sa timbang ug uban pang impormasyon. Ang derivative Thermogravimetric curve (DTG curve) mahimong makuha human sa first-order derivation sa TGA curve, nga nagpakita sa pagbag-o sa weight loss rate sa gisulayan nga sample nga adunay temperatura o oras, ug ang peak point mao ang pinakataas nga punto sa kanunay. rate.
3.2.5.2 Pamaagi sa pagsulay
Pilia ang makaon nga pelikula nga adunay uniporme nga gibag-on, guntinga kini sa usa ka lingin nga adunay parehas nga diyametro sa thermogravimetric analyzer test disk, ug dayon ibutang kini nga patag sa test disk, ug sulayan kini sa nitrogen atmosphere nga adunay flow rate nga 20 mL/min. . Ang sakup sa temperatura mao ang 30-700 °C, ang rate sa pagpainit 10 °C / min, ug ang matag sample gisulayan kaduha.
3.2.6.1 Prinsipyo sa tensile property analysis
3.2.6 Tensile properties sa HPMC/HPS edible composite films
Ang mechanical property tester mahimong mag-aplay ug static tensile load sa spline subay sa longhitudinal axis ubos sa espesipikong temperatura, humidity ug speed nga kondisyon hangtod mabuak ang spline. Atol sa pagsulay, ang load nga gipadapat sa spline ug ang deformation nga kantidad niini gitala sa mechanical property tester, ug ang stress-strain curve atol sa tensile deformation sa spline gikuha. Gikan sa stress-strain curve, ang tensile strength (ζt), elongation at break (εb) ug elastic modulus (E) mahimong kalkulado aron sa pagtimbang-timbang sa tensile properties sa pelikula.
Ang stress-strain nga relasyon sa mga materyales kasagarang bahinon sa duha ka bahin: elastic deformation region ug plastic deformation region. Sa pagkamaunat-unat nga deformation zone, ang stress ug strain sa materyal adunay usa ka linear nga relasyon, ug ang deformation niining panahona mahimong hingpit nga mabawi, nga nahisubay sa balaod ni Cook; sa plastic deformation zone, ang stress ug strain sa materyal dili na linear, ug ang deformation nga mahitabo niining panahona dili na mabag-o, sa ngadto-ngadto ang materyal naguba.
Pormula sa pagkalkula sa tensile strength:
Diin: mao ang tensile strength, MPa;
p ang pinakataas nga load o breaking load, N;
b mao ang sample nga gilapdon, mm;
d ang gibag-on sa sample, mm.
Ang pormula sa pagkalkula sa elongation sa break:
Diin: εb mao ang elongation sa break, %;
L mao ang gilay-on tali sa mga linya sa pagmarka kung ang sample nabuak, mm;
Ang L0 mao ang orihinal nga gitas-on sa gauge sa sample, mm.
Elastic modulus kalkulasyon nga pormula:
Lakip kanila: E mao ang pagkamaunat-unat modulus, MPa;
Ang ζ mao ang stress, MPa;
ε mao ang strain.
3.2.6.2 Pamaagi sa pagsulay
Pilia ang limpyo, uniporme, patag ug wala madaot nga mga sampol, tan-awa ang nasudnong sumbanan GB13022-91, ug putla kini sa pormag-dumbbell nga mga spline nga adunay kinatibuk-ang gitas-on nga 120mm, usa ka inisyal nga distansya tali sa mga fixtures nga 86mm, usa ka gilay-on tali sa mga marka nga 40mm, ug usa ka gilapdon sa 10mm. Ang mga splines gibutang sa 75% ug 57% (sa atmospera sa saturated sodium chloride ug sodium bromide solution) humidity, ug gibalanse sulod sa labaw sa 3 ka adlaw sa wala pa ang pagsukod. Sa kini nga eksperimento, ang ASTM D638, 5566 mechanical property tester sa Instron Corporation sa Estados Unidos ug ang 2712-003 pneumatic clamp niini gigamit alang sa pagsulay. Ang tensile speed mao ang 10 mm / min, ug ang sample gisubli sa 7 nga mga panahon, ug ang average nga bili gikalkulo.
3.2.7 Oxygen permeability sa HPMC/HPS edible composite film
3.2.7.1 Prinsipyo sa pagtuki sa oxygen permeability
Human ma-install ang sample sa pagsulay, ang lungag sa pagsulay gibahin sa duha ka bahin, A ug B; ang usa ka high-purity nga agos sa oksiheno nga adunay usa ka piho nga rate sa pag-agos gipasa sa usa ka lungag, ug usa ka agianan sa nitroheno nga adunay usa ka piho nga rate sa pag-agos gipasa sa lungag sa B; atol sa proseso sa pagsulay, ang A cavity Ang oxygen motuhop pinaagi sa sample ngadto sa B cavity, ug ang oxygen nga nasulod sa B cavity gidala sa nitrogen flow ug mobiya sa B cavity aron makaabot sa oxygen sensor. Gisukod sa sensor sa oxygen ang sulud sa oksiheno sa pag-agos sa nitroheno ug nagpagawas usa ka katugbang nga signal sa kuryente, sa ingon gikalkula ang sample nga oxygen. pagpasa.
3.2.7.2 Pamaagi sa pagsulay
Pagpili ug dili madaot nga edible composite films, guntinga kini ngadto sa 10.16 x 10.16 cm nga pormag diamante nga mga sample, sul-oban ug vacuum grease ang mga kilid sa kilid sa mga clamp, ug i-clamp ang mga sample sa test block. Gisulayan sumala sa ASTM D-3985, ang matag sample adunay lugar sa pagsulay nga 50 cm2.
3.3 Resulta ug Panaghisgot
3.3.1 Microstructure analysis sa edible composite films
Ang interaksyon tali sa mga sangkap sa film-forming liquid ug sa mga kondisyon sa pagpauga-pagtino sa katapusang istruktura sa pelikula ug seryoso nga makaapekto sa nagkalain-laing pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa pelikula [330, 331]. Ang kinaiyanhon nga gel properties ug compounding ratio sa matag component mahimong makaapekto sa morphology sa compound, nga dugang makaapekto sa surface structure ug final properties sa membrane [301, 332]. Busa, ang microstructural analysis sa mga pelikula makahatag ug may kalabutan nga impormasyon sa molekular rearrangement sa matag component, nga makatabang nato nga mas masabtan ang barrier properties, mechanical properties, ug optical properties sa mga pelikula.
Ang surface scanning electron microscope micrographs sa HPS/HPMC edible films nga adunay lain-laing ratios gipakita sa Figure 3-1. Ingon sa makita gikan sa Figure 3-1, ang pipila ka mga sample nagpakita sa mga micro-cracks sa ibabaw, nga mahimong tungod sa pagkunhod sa umog sa sample sa panahon sa pagsulay, o pinaagi sa pag-atake sa electron beam sa mikroskopyo nga lungag [122]. , 139]. Sa numero, puro HPS lamad ug puro HPMC. Ang mga lamad nagpakita nga medyo hamis nga mikroskopikong mga ibabaw, ug ang microstructure sa lunsay nga HPS lamad mas homogenous ug mas hamis kay sa lunsay nga HPMC lamad, nga mahimong nag-una tungod sa starch macromolecules (amylose molekula ug amylopectin molekula) sa panahon sa makapabugnaw nga proseso.) nakab-ot sa mas maayo nga molekular rearrangement. sa tubigon nga solusyon. Daghang mga pagtuon nagpakita nga ang amylose-amylopectin-tubig nga sistema sa makapabugnaw nga proseso
Mahimong adunay usa ka mekanismo sa kompetisyon tali sa pagporma sa gel ug pagbulag sa hugna. Kung ang rate sa phase separation mas ubos kaysa rate sa gel formation, ang phase separation dili mahitabo sa sistema, kung dili, ang phase separation mahitabo sa sistema [333, 334]. Dugang pa, kung ang sulud sa amylose molapas sa 25%, ang gelatinization sa amylose ug ang padayon nga istruktura sa network sa amylose mahimo’g makapugong sa hitsura sa pagbulag sa hugna [334]. Ang amylose nga sulod sa HPS nga gigamit niini nga papel mao ang 80%, mas taas pa kay sa 25%, sa ingon mas maayo nga naghulagway sa panghitabo nga ang lunsay nga HPS lamad mas homogenous ug mas hamis kay sa puro nga HPMC membranes.
Makita gikan sa pagtandi sa mga numero nga ang mga nawong sa tanan nga mga composite nga mga pelikula medyo bagis, ug ang pipila ka dili regular nga mga bumps nagkatag, nga nagpakita nga adunay usa ka piho nga ang-ang sa pagkadili-masayup tali sa HPMC ug HPS. Dugang pa, ang mga komposit nga lamad nga adunay taas nga sulud sa HPMC nagpakita sa usa ka labi ka homogenous nga istruktura kaysa sa adunay taas nga sulud sa HPS. HPS-based condensation sa 37 °C film formation temperatura
Base sa mga kabtangan sa gel, ang HPS nagpresentar sa usa ka viscous gel state; samtang base sa thermal gel properties sa HPMC, HPMC nagpakita sa usa ka tubig-sama sa solusyon nga kahimtang. Sa composite lamad nga adunay taas nga sulod sa HPS (7: 3 HPS/HPMC), ang viscous HPS mao ang padayon nga hugna, ug ang tubig-sama sa HPMC nagkatibulaag sa high-viscosity HPS padayon nga hugna ingon nga ang nagkatibulaag nga hugna, nga dili maayo. sa uniporme nga pag-apod-apod sa nagkatibulaag nga hugna; Sa composite film nga adunay taas nga HPMC content (3:7 HPS/HPMC), ang low-viscosity HPMC transforms ngadto sa padayon nga hugna, ug ang viscous HPS nagkatibulaag sa low-viscosity HPMC phase isip ang dispersed phase, nga makatabang sa ang pagporma sa usa ka homogenous nga bahin. compound nga sistema.
Makita gikan sa numero nga bisan kung ang tanan nga mga komposit nga pelikula nagpakita sa bagis ug dili managsama nga mga istruktura sa nawong, wala’y nakit-an nga klaro nga interface sa phase, nga nagpakita nga ang HPMC ug HPS adunay maayo nga pagkaangay. Ang HPMC/starch composite films nga walay plasticizers sama sa PEG nagpakita sa klaro nga phase separation [301], sa ingon nagpakita nga ang hydroxypropyl modification sa starch ug PEG plasticizers makapauswag sa compatibility sa composite -system.
3.3.2 Optical kabtangan pagtuki sa edible composite pelikula
Ang light transmission properties sa edible composite films sa HPMC/HPS nga adunay lain-laing ratios gisulayan sa UV-vis spectrophotometer, ug ang UV spectra gipakita sa Figure 3-2. Ang mas dako nga kahayag transmittance bili, ang mas uniporme ug transparent sa pelikula mao; sa kasukwahi, ang mas gamay nga kahayag transmittance bili, ang labaw nga dili patas ug opaque sa pelikula mao. Makita gikan sa Figure 3-2(a) nga ang tanang composite films nagpakita ug susamang uso sa pagsaka sa scanning wavelength sa full wavelength scanning range, ug ang light transmittance anam-anam nga motaas sa pagtaas sa wavelength. Sa 350nm, ang mga kurba lagmit nga patag.
Pilia ang transmittance sa wavelength sa 500nm alang sa pagtandi, sama sa gipakita sa Figure 3-2(b), ang transmittance sa puro nga HPS nga pelikula mas ubos kaysa sa puro nga HPMC film, ug sa pagdugang sa HPMC content, ang transmittance mikunhod una, ug unya misaka human sa pagkab-ot sa minimum nga bili. Sa diha nga ang HPMC sulod misaka ngadto sa 70%, ang kahayag transmittance sa composite pelikula mas dako pa kay sa sa lunsay nga HPS. Nahibal-an kaayo nga ang usa ka homogenous nga sistema magpakita sa mas maayo nga pagpasa sa kahayag, ug ang kantidad sa transmittance nga gisukod sa UV sa kasagaran mas taas; Ang dili homogenous nga mga materyales kasagaran mas-opaque ug adunay ubos nga UV transmittance values. Ang mga kantidad sa pagpasa sa mga komposit nga pelikula (7: 3, 5: 5) mas ubos kaysa sa lunsay nga HPS ug HPMC nga mga salida, nga nagpakita nga adunay usa ka ang-ang sa pagbulag sa hugna tali sa duha ka sangkap sa HPS ug HPMC.
Fig. 3-2 UV spectra sa tanang wavelength (a), ug sa 500 nm (b), para sa HPS/HPMC blend films. Ang bar nagrepresentar sa mean ± standard deviations. ac: lainlain nga mga letra ang lahi kaayo sa lainlain nga ratio sa pagsagol (p <0.05), gipadapat sa tibuuk nga disertasyon
3.3.3 Dynamic nga thermomechanical nga pagtuki sa edible composite films
Ang Figure 3-3 nagpakita sa dinamikong thermomechanical nga mga kabtangan sa edible films sa HPMC/HPS nga adunay lain-laing mga pormulasyon. Makita gikan sa Fig. 3-3(a) nga ang storage modulus (E') mikunhod uban ang pagtaas sa HPMC content. Dugang pa, ang modulus sa pagtipig sa tanan nga mga sampol anam-anam nga mikunhod uban ang pagtaas sa temperatura, gawas nga ang modulus sa pagtipig sa purong HPS (10: 0) nga pelikula misaka gamay human ang temperatura misaka ngadto sa 70 °C. Sa taas nga temperatura, alang sa composite film nga adunay taas nga HPMC content, ang storage modulus sa composite film adunay dayag nga ubos nga uso sa pagtaas sa temperatura; samtang alang sa sample nga adunay taas nga sulud sa HPS, ang modulus sa pagtipig gamay ra nga mikunhod sa pagtaas sa temperatura.
Fig. 3-3 Storage modulus (E′) (a) ug loss tangent (tan δ) (b) sa HPS/HPMC blend films
Makita gikan sa Figure 3-3(b) nga ang mga sample nga adunay sulod nga HPMC nga mas taas kay sa 30% (5:5, 3:7, 0:10) tanan nagpakita sa usa ka glass transition peak, ug uban sa pagtaas sa HPMC content, ang transisyon sa bildo ang temperatura sa pagbalhin mibalhin ngadto sa taas nga temperatura, nga nagpakita nga ang pagka-flexible sa HPMC polymer chain mikunhod. Sa laing bahin, ang purong HPS lamad nagpakita sa usa ka dako nga sobre peak sa palibot 67 °C, samtang ang composite lamad uban sa 70% HPS sulod walay dayag nga bildo transisyon. Mahimo kini tungod kay adunay usa ka piho nga lebel sa interaksyon tali sa HPMC ug HPS, sa ingon nagpugong sa paglihok sa mga molekula nga bahin sa HPMC ug HPS.
3.3.4 Thermal stability analysis sa edible composite films
Fig. 3-4 TGA curves (a) ug ilang derivative (DTG) curves (b) sa HPS/HPMC blend films
Ang thermal stability sa edible composite film sa HPMC/HPS gisulayan sa thermogravimetric analyzer. Gipakita sa Figure 3-4 ang thermogravimetric curve (TGA) ug ang weight loss rate curve (DTG) niini sa composite film. Gikan sa TGA curve sa Figure 3-4(a), makita nga ang composite membrane samples nga adunay lain-laing ratios nagpakita sa duha ka klaro nga thermogravimetric change stages uban sa pagtaas sa temperatura. Ang volatilization sa tubig nga adsorbed sa polysaccharide macromolecule moresulta sa usa ka gamay nga hugna sa gibug-aton sa pagkawala sa 30-180 °C sa wala pa mahitabo ang aktuwal nga thermal degradation. Sunod, adunay usa ka mas dako nga hugna sa gibug-aton sa pagkawala sa 300 ~ 450 °C, dinhi ang thermal degradation phase sa HPMC ug HPS.
Gikan sa DTG curves sa Figure 3-4(b), makita nga ang thermal degradation peak temperature sa pure HPS ug pure HPMC mao ang 338 °C ug 400 °C, matag usa, ug ang thermal degradation peak temperature sa pure HPMC mao ang mas taas kay sa HPS, nga nagpakita nga ang HPMC Mas maayo nga thermal stability kay sa HPS. Kung ang sulud sa HPMC 30% (7: 3), usa ka peak ang nagpakita sa 347 °C, nga katumbas sa kinaiya nga peak sa HPS, apan ang temperatura mas taas kaysa sa thermal degradation peak sa HPS; sa diha nga ang sulod sa HPMC mao ang 70% ( 3:7), lamang ang kinaiya peak sa HPMC nagpakita sa 400 °C; sa diha nga ang sulod sa HPMC mao ang 50%, duha ka thermal degradation peak nagpakita sa DTG curve, 345 °C ug 396 °C, sa tinagsa. Ang mga taluktok katumbas sa kinaiya nga mga taluktok sa HPS ug HPMC, matag usa, apan ang thermal degradation peak nga katumbas sa HPS mas gamay, ug ang duha nga mga taluktok adunay usa ka pagbalhin. Kini makita nga kadaghanan sa mga composite lamad nagpakita lamang sa usa ka kinaiya single peak katugbang sa usa ka partikular nga component, ug sila offset itandi sa purong component lamad, nga nagpakita nga adunay usa ka piho nga kalainan tali sa HPMC ug HPS component. ang-ang sa pagkaangay. Ang thermal degradation peak temperature sa composite membrane mas taas kay sa pure HPS, nga nagpakita nga ang HPMC makapauswag sa thermal stability sa HPS membrane sa usa ka sukod.
3.3.5 Pagtuki sa mekanikal nga kabtangan sa edible composite film
Ang tensile properties sa HPMC/HPS composite films nga adunay lain-laing ratios gisukod sa mechanical property analyzer sa 25 °C, relative humidity nga 57% ug 75%. Ang Figure 3-5 nagpakita sa elastic modulus (a), elongation sa break (b) ug tensile strength (c) sa HPMC/HPS composite films nga adunay lain-laing ratios ubos sa lain-laing relative humidity. Kini makita gikan sa numero nga sa diha nga ang paryente humidity mao ang 57%, ang pagkamaunat-unat modulus ug tensile kusog sa purong HPS pelikula mao ang kinadak-an, ug ang lunsay nga HPMC mao ang pinakagamay. Sa pagdugang sa sulud sa HPS, ang pagkamaunat-unat nga modulus ug kusog nga tensile sa mga komposit nga pelikula padayon nga nagdugang. Ang elongation sa break sa purong HPMC lamad mas dako pa kay sa purong HPS lamad, ug ang duha mas dako pa kay sa composite lamad.
Sa diha nga ang paryente humidity mas taas (75%) kon itandi sa 57% paryente humidity, ang pagkamaunat-unat modulus ug tensile kusog sa tanan nga mga sample mikunhod, samtang ang elongation sa break misaka kamahinungdanon. Kini nag-una tungod kay ang tubig, isip usa ka kinatibuk-ang plasticizer, makatunaw sa HPMC ug HPS matrix, makapakunhod sa puwersa tali sa mga kadena sa polimer, ug makapauswag sa paglihok sa mga bahin sa polimer. Sa taas nga relatibong humidity, ang elastic modulus ug tensile strength sa pure HPMC films mas taas kay sa pure HPS films, pero mas ubos ang elongation sa break, usa ka resulta nga hingpit nga lahi sa resulta sa low humidity. Kini mao ang bili noting nga ang kausaban sa mekanikal nga mga kabtangan sa mga composite pelikula uban sa component ratios sa usa ka taas nga humidity sa 75% mao ang bug-os nga kaatbang sa nga sa usa ka ubos nga humidity itandi sa kaso sa usa ka paryente humidity sa 57%. Ubos sa taas nga humidity, ang kaumog nga sulod sa pelikula nagdugang, ug ang tubig dili lamang adunay usa ka plasticizing nga epekto sa polymer matrix, apan nagpasiugda usab sa recrystallization sa starch. Kung itandi sa HPMC, ang HPS adunay mas kusog nga kalagmitan sa pag-recrystallize, busa ang epekto sa paryente nga humidity sa HPS mas dako kaysa sa HPMC.
Fig. 3-5 Tensile properties sa HPS/HPMC films nga adunay lain-laing HPS/HPMC ratios nga gibalanse ubos sa lain-laing relative humility (RH) nga kondisyon. *: lahi nga mga letra sa numero lahi kaayo sa lainlaing RH, nga gigamit sa tibuuk nga disertasyon
3.3.6 Pagtuki sa Oxygen Permeability sa Edible Composite Films
Ang edible composite film gigamit isip food packaging material aron mapalugway ang estante sa pagkaon, ug ang performance sa oxygen barrier niini maoy usa sa importanteng indicators. Busa, ang oxygen transmission rate sa edible films nga adunay lain-laing ratios sa HPMC/HPS gisukod sa temperatura nga 23 °C, ug ang mga resulta gipakita sa Figure 3-6. Makita gikan sa numero nga ang oxygen permeability sa purong HPS lamad mas ubos kaysa sa purong HPMC lamad, nga nagpakita nga ang HPS lamad adunay mas maayo nga oxygen barrier properties kay sa HPMC membrane. Tungod sa ubos nga viscosity ug ang paglungtad sa amorphous nga mga rehiyon, ang HPMC dali nga maporma ang usa ka medyo loose low-density network structure sa pelikula; kon itandi sa HPS, kini adunay mas taas nga kalagmitan sa recrystallize, ug kini mao ang sayon sa pagporma sa usa ka dasok nga gambalay sa pelikula. Daghang mga pagtuon ang nagpakita nga ang starch films adunay maayo nga oxygen barrier properties kon itandi sa ubang polymers [139, 301, 335, 336].
Fig. 3-6 Oxygen permeability sa HPS/HPMC blend films
Ang pagdugang sa HPS makapakunhod pag-ayo sa oxygen permeability sa HPMC membranes, ug ang oxygen permeability sa composite membranes mikunhod pag-ayo sa pagtaas sa HPS content. Ang pagdugang sa oxygen-impermeable HPS makadugang sa tortuosity sa oxygen channel sa composite membrane, nga sa baylo mosangpot sa pagkunhod sa oxygen permeation rate ug sa katapusan pagpaubos sa oxygen permeability. Ang susamang mga resulta gitaho alang sa ubang lumad nga starch [139,301].
3.4 Katingbanan niini nga kapitulo
Niini nga kapitulo, gamit ang HPMC ug HPS isip nag-unang hilaw nga materyales, ug ang pagdugang sa polyethylene glycol isip plasticizer, ang edible composite films sa HPMC/HPS nga adunay lain-laing ratios giandam pinaagi sa casting method. Ang impluwensya sa kinaiyanhon nga mga kabtangan sa mga sangkap ug ang compounding ratio sa microscopic morphology sa composite membrane gitun-an pinaagi sa pag-scan sa electron microscopy; ang mekanikal nga mga kabtangan sa composite lamad gitun-an sa mechanical-properties tester. Ang impluwensya sa kinaiyanhon nga mga kabtangan sa mga sangkap ug ang compounding ratio sa oxygen barrier properties ug light transmittance sa composite film gitun-an sa oxygen transmittance tester ug UV-vis spectrophotometer. Ang scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis ug dynamic thermal analysis gigamit. Ang mekanikal nga pag-analisa ug uban pang mga pamaagi sa pag-analisar gigamit aron tun-an ang pagkaangay ug pagbulag sa hugna sa sistema sa bugnaw-init nga gel compound. Ang panguna nga mga nahibal-an mao ang mga musunud:
- Kung itandi sa lunsay nga HPMC, ang lunsay nga HPS mas dali nga maporma ang usa ka homogenous ug hapsay nga microscopic surface morphology. Kini nag-una tungod sa mas maayo nga molecular rearrangement sa starch macromolecules (amylose molekula ug amylopectin molekula) sa starch tubigon solusyon sa panahon sa makapabugnaw nga proseso.
- Ang mga compound nga adunay taas nga sulud sa HPMC mas lagmit nga maporma ang homogenous nga istruktura sa lamad. Kini nag-una base sa gel kabtangan sa HPMC ug HPS. Sa temperatura nga nagporma sa pelikula, ang HPMC ug HPS nagpakita sa usa ka ubos nga viscosity nga kahimtang sa solusyon ug usa ka taas nga viscosity nga kahimtang sa gel, matag usa. Ang high-viscosity dispersed phase kay dispersed sa low-viscosity continuous phase. , mas sayon ang pagporma og homogenous nga sistema.
- Ang relatibong humidity adunay dakong epekto sa mekanikal nga mga kabtangan sa HPMC/HPS composite films, ug ang ang-ang sa epekto niini mosaka sa pagtaas sa HPS content. Sa ubos nga relatibong humidity, ang elastic modulus ug tensile strength sa composite films misaka uban sa pagtaas sa HPS content, ug ang elongation sa break sa composite films mas ubos kay sa pure component films. Uban sa pagdugang sa paryente humidity, ang pagkamaunat-unat modulus ug tensile kusog sa composite pelikula mikunhod, ug ang elongation sa break misaka kamahinungdanon, ug ang relasyon tali sa mekanikal nga mga kabtangan sa composite pelikula ug sa compounding ratio nagpakita sa usa ka bug-os nga kaatbang nga kausaban nga sumbanan ubos sa lain-laing. relatibong humidity. Ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga composite lamad nga adunay lain-laing mga compounding ratios nagpakita sa usa ka intersection ubos sa lain-laing mga paryente humidity kondisyon, nga naghatag sa posibilidad sa optimize produkto performance sumala sa lain-laing mga kinahanglanon aplikasyon.
- Ang pagdugang sa HPS labi nga nagpauswag sa mga kabtangan sa oxygen barrier sa composite membrane. Ang oxygen permeability sa composite membrane mikunhod pag-ayo sa pagdugang sa sulod sa HPS.
- Sa HPMC / HPS bugnaw ug init nga gel compound nga sistema, adunay usa ka piho nga pagkaangay tali sa duha ka mga sangkap. Walay klaro nga duha ka hugna nga interface ang nakit-an sa SEM nga mga hulagway sa tanang composite nga mga pelikula, kadaghanan sa mga composite films adunay usa lamang ka glass transition point sa mga resulta sa DMA, ug usa lamang ka thermal degradation peak ang nagpakita sa DTG curves sa kadaghanan sa composite. mga pelikula. Kini nagpakita nga adunay usa ka piho nga deskriptibo tali sa HPMC ug HPS.
Ang mga resulta sa eksperimento sa ibabaw nagpakita nga ang pagsagol sa HPS ug HPMC dili lamang makapakunhod sa gasto sa produksiyon sa HPMC edible film, apan makapauswag usab sa performance niini. Ang mekanikal nga mga kabtangan, oxygen barrier kabtangan ug optical kabtangan sa edible composite film mahimong makab-ot pinaagi sa pag-adjust sa compounding ratio sa duha ka mga sangkap ug ang paryente humidity sa gawas nga palibot.
Kapitulo 4 Relasyon tali sa Micromorphology ug Mechanical Properties sa HPMC/HPS Compound System
Kung itandi sa mas taas nga pagsagol nga entropy sa panahon sa pagsagol sa metal nga haluang metal, ang pagsagol nga entropy sa panahon sa polymer compounding kasagaran gamay kaayo, ug ang kainit sa compounding sa panahon sa compounding kasagaran positibo, nga moresulta sa mga proseso sa polymer compounding. Ang Gibbs libre nga pagbag-o sa enerhiya sa positibo (���>), busa, ang mga pormulasyon sa polimer lagmit nga maporma ang duha ka hugna nga sistema nga gibulag sa hugna, ug ang hingpit nga katugma nga mga pormulasyon sa polimer talagsa ra [242].
Ang mga miscible compound system kasagarang makakab-ot sa molekular-level miscibility sa thermodynamics ug maporma ang homogenous nga mga compound, mao nga kadaghanan sa polymer compound system dili masagol. Bisan pa, daghang mga sistema sa polymer compound mahimong makaabut sa usa ka katugbang nga kahimtang sa ilawom sa pipila nga mga kondisyon ug mahimong mga sistema sa compound nga adunay piho nga pagkaangay [257].
Ang macroscopic nga mga kabtangan sama sa mekanikal nga mga kabtangan sa polymer composite nga mga sistema nagdepende sa usa ka dako nga gidak-on sa interaksyon ug phase morphology sa ilang mga sangkap, ilabi na ang pagkaangay tali sa mga sangkap ug ang komposisyon sa padayon ug nagkatibulaag nga mga hugna [301]. Busa, dako kaayog importansya ang pagtuon sa microscopic morphology ug macroscopic properties sa composite system ug pag-establisar sa relasyon tali kanila, nga adunay dakong importansya sa pagkontrolar sa mga kabtangan sa composite materials pinaagi sa pagkontrolar sa phase structure ug compatibility sa composite system.
Sa proseso sa pagtuon sa morphology ug phase diagram sa komplikadong sistema, importante kaayo ang pagpili sa angay nga paagi sa pag-ila sa lain-laing mga component. Bisan pa, ang kalainan tali sa HPMC ug HPS medyo lisud, tungod kay ang duha adunay maayo nga transparency ug parehas nga refractive index, busa lisud ang pag-ila sa duha nga mga sangkap pinaagi sa optical microscopy; Dugang pa, tungod kay ang duha mga organikong carbon-based nga materyal, mao nga ang duha adunay susama nga pagsuyup sa enerhiya, mao nga lisud usab ang pag-scan sa electron microscopy aron tukma nga mailhan ang parisan sa mga sangkap. Ang Fourier transform infrared spectroscopy mahimong magpakita sa mga kausaban sa morphology ug phase diagram sa protina-starch complex system pinaagi sa area ratio sa polysaccharide band sa 1180-953 cm-1 ug ang amide band sa 1750-1483 cm-1 [52, 337], apan kini nga teknik komplikado kaayo ug kasagarang nanginahanglan ug synchrotron radiation nga Fourier transform infrared nga mga teknik aron makamugna og igong kalainan alang sa HPMC/HPS hybrid system. Adunay usab mga teknik aron makab-ot kini nga pagbulag sa mga sangkap, sama sa transmission electron microscopy ug gamay nga anggulo nga X-ray scattering, apan kini nga mga pamaagi kasagaran komplikado [338]. Niini nga hilisgutan, ang yano nga pagtina sa iodine nga optical microscope analysis nga pamaagi gigamit, ug ang prinsipyo nga ang katapusan nga grupo sa amylose helical nga istruktura mahimong mo-react sa iodine aron maporma ang mga inclusion complex gigamit sa pagtina sa HPMC / HPS compound system pinaagi sa iodine dyeing, mao nga nga HPS Ang mga sangkap gipalahi gikan sa mga sangkap sa HPMC pinaagi sa ilang lainlaing mga kolor sa ilawom sa light microscope. Busa, ang iodine dyeing optical mikroskopyo pagtuki pamaagi mao ang usa ka yano ug epektibo nga research nga pamaagi alang sa morphology ug phase diagram sa starch-based komplikado nga mga sistema.
Niini nga kapitulo, ang microscopic morphology, phase distribution, phase transition ug uban pang microstructure sa HPMC/HPS compound system gitun-an pinaagi sa iodine dyeing optical microscope analysis; ug mekanikal nga mga kabtangan ug uban pang mga macroscopic kabtangan; ug pinaagi sa pagtuki sa correlation sa microscopic morphology ug macroscopic properties sa lain-laing mga konsentrasyon sa solusyon ug compounding ratios, ang relasyon tali sa microstructure ug macroscopic properties sa HPMC/HPS compound system natukod, aron makontrol ang HPMC/HPS. Ihatag ang sukaranan alang sa mga kabtangan sa mga komposit nga materyales.
4.1 Mga Materyal ug Kagamitan
4.1.1 Pangunang eksperimento nga mga materyales
4.2 Eksperimental nga paagi
4.2.1 Pag-andam sa HPMC/HPS compound solution
Pag-andam sa solusyon sa HPMC ug solusyon sa HPS sa 3%, 5%, 7% ug 9% nga konsentrasyon, tan-awa ang 2.2.1 alang sa pamaagi sa pagpangandam. Pagsagol sa HPMC solution ug HPS solution sumala sa 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 Ang lainlaing mga ratios gisagol sa gikusgon nga 250 rmp / min sa 21 °C sulod sa 30 min, ug nakuha ang mga sinagol nga solusyon nga adunay lainlaing mga konsentrasyon ug lainlaing mga ratios.
4.2.2 Pag-andam sa HPMC/HPS composite membrane
Tan-awa ang 3.2.1.
4.2.3 Pag-andam sa HPMC/HPS composite capsules
Tan-awa ang solusyon nga giandam pinaagi sa pamaagi sa 2.2.1, gamita ang usa ka stainless-steel nga agup-op alang sa paglusbog, ug uga kini sa 37 °C. Kuhaa ang uga nga mga kapsula, putla ang sobra, ug ibutang kini aron mahimong usa ka parisan.
4.2.4 HPMC/HPS composite film optical mikroskopyo
4.2.4.1 Mga Prinsipyo sa Pagtuki sa Optical Microscopy
Ang optical microscope naggamit sa optical nga prinsipyo sa magnifying imaging pinaagi sa usa ka convex lens, ug naggamit sa duha ka converging lens aron sa pagpalapad sa anggulo sa pagbukas sa duol nga gagmay nga mga butang ngadto sa mga mata, ug pagpadako sa gidak-on sa gagmay nga mga butang nga dili makita sa mata sa tawo. hangtod nga ang gidak-on sa mga substansiya mahibaw-an sa mata sa tawo.
4.2.4.2 Pamaagi sa pagsulay
Ang HPMC/HPS compound solutions sa lain-laing konsentrasyon ug compounding ratios gikuha sa 21 °C, gihulog sa glass slide, gisalibay ngadto sa nipis nga layer, ug gipauga sa samang temperatura. Ang mga pelikula nga namansahan sa 1% iodine solusyon (1 g sa iodine ug 10 g sa potassium iodide gibutang sa usa ka 100-mL volumetric flask, ug dissolved sa ethanol), gibutang sa kapatagan sa kahayag mikroskopyo alang sa obserbasyon ug litrato.
4.2.5 Light transmittance sa HPMC/HPS composite film
4.2.5.1 Prinsipyo sa pagtuki sa UV-vis spectrophotometry
Sama sa 3.2.3.1.
4.2.5.1 Pamaagi sa pagsulay
Tan-awa ang 3.2.3.2.
4.2.6 Tensile nga mga kabtangan sa HPMC/HPS composite films
4.2.6.1 Prinsipyo sa tensile property analysis
Sama sa 3.2.3.1.
4.2.6.1 Pamaagi sa pagsulay
Ang mga sample gisulayan human sa pagbalanse sa 73% humidity sulod sa 48 ka oras. Tan-awa ang 3.2.3.2 para sa pamaagi sa pagsulay.
4.3 Mga Resulta ug Panaghisgot
4.3.1 Pag-obserbar sa transparency sa produkto
Ang Figure 4-1 nagpakita sa edible films ug capsules nga giandam pinaagi sa pagsagol sa HPMC ug HPS sa 70:30 compounding ratio. Sama sa makita gikan sa numero, ang mga produkto adunay maayo nga transparency, nga nagpakita nga ang HPMC ug HPS adunay parehas nga mga indeks sa refractive, ug usa ka homogenous nga compound ang makuha pagkahuman sa pagsagol sa duha.
4.3.2 Optical microscope nga mga hulagway sa HPMC/HPS complexes sa wala pa ug human sa pagmantsa
Ang Figure 4-2 nagpakita sa tipikal nga morpolohiya sa wala pa ug pagkahuman sa pagtina sa mga HPMC/HPS complex nga adunay lain-laing mga compounding ratios nga nakita ubos sa optical microscope. Sama sa makita gikan sa numero, lisud ang pag-ila sa HPMC nga hugna ug sa HPS nga hugna sa wala mabuak nga numero; ang tinina nga lunsay nga HPMC ug lunsay nga HPS nagpakita sa ilang kaugalingong talagsaon nga mga kolor, nga tungod kay ang reaksyon sa HPS ug iodine pinaagi sa pagmantsa sa iodine Ang kolor niini nahimong mas itom. Busa, ang duha ka hugna sa HPMC/HPS compound system kay yano ug klaro nga gipalahi, nga dugang nagpamatuod nga ang HPMC ug HPS dili masagol ug dili mahimong homogenous compound. Sama sa makita gikan sa numero, samtang ang sulud sa HPS nagdugang, ang lugar sa ngitngit nga lugar (HPS nga bahin) sa numero nagpadayon sa pagdugang sama sa gipaabut, sa ingon nagpamatuod nga ang duha ka hugna nga pag-usab nahitabo sa kini nga proseso. Kung ang sulud sa HPMC mas taas sa 40%, ang HPMC nagpresentar sa kahimtang sa padayon nga hugna, ug ang HPS nagkatibulaag sa padayon nga hugna sa HPMC ingon ang nagkatibulaag nga hugna. Sa kasukwahi, kung ang sulud sa HPMC mas ubos kaysa 40%, ang HPS nagpresentar sa usa ka kahimtang sa padayon nga hugna, ug ang HPMC nagkatibulaag sa padayon nga hugna sa HPS ingon usa ka nagkatibulaag nga hugna. Busa, sa 5% HPMC/HPS compound solusyon, uban sa pagdugang sa HPS sulod, ang kaatbang nahitabo sa diha nga ang compound ratio mao ang HPMC/HPS 40:60. Ang padayon nga hugna mausab gikan sa inisyal nga HPMC nga hugna ngadto sa ulahing bahin sa HPS. Pinaagi sa pag-obserbar sa porma sa hugna, makita nga ang bahin sa HPMC sa HPS matrix spherical pagkahuman sa pagkatibulaag, samtang ang nagkatibulaag nga porma sa bahin sa HPS sa HPMC matrix mas dili regular.
Dugang pa, pinaagi sa pagkuwenta sa ratio sa area sa light-colored area (HPMC) ngadto sa dark-colored area (HPS) sa HPMC/HPS complex human sa pagtina (nga wala gikonsiderar ang sitwasyon sa mesophase), nakit-an nga ang lugar sa HPMC (kolor sa kahayag)/HPS (itom nga kolor) sa numero Ang ratio kanunay nga mas dako kay sa aktuwal nga HPMC/HPS compound ratio. Pananglitan, sa staining diagram sa HPMC/HPS compound nga adunay compound ratio nga 50:50, ang area sa HPS sa interphase area dili kalkulado, ug ang ratio sa kahayag/ngitngit nga lugar mao ang 71/29. Kini nga resulta nagpamatuod sa pagkaanaa sa daghang mga mesophases sa HPMC/HPS composite system.
Nahibal-an na kaayo nga ang hingpit nga compatible nga polymer compounding system talagsa ra tungod kay sa panahon sa proseso sa polymer compounding, ang kainit sa compounding kasagaran positibo ug ang entropy sa compounding kasagarang mausab gamay, sa ingon moresulta sa libre nga enerhiya sa panahon sa compounding kausaban sa usa ka positibo nga bili. Apan, sa HPMC/HPS compound system, HPMC ug HPS sa gihapon nagsaad sa pagpakita sa usa ka mas dako nga ang-ang sa compatibility, tungod kay ang HPMC ug HPS parehong hydrophilic polysaccharides, adunay sama nga structural unit - glucose, ug moagi sa sama nga functional nga grupo giusab uban sa. hydroxypropyl. Ang panghitabo sa daghang mga mesophases sa HPMC/HPS compound system nagpakita usab nga ang HPMC ug HPS sa compound adunay usa ka matang sa compatibility, ug ang susamang panghitabo mahitabo sa starch-polyvinyl alcohol blend system uban sa plasticizer nga gidugang. mipakita usab [339].
4.3.3 Ang relasyon tali sa microscopic morphology ug sa macroscopic properties sa compound system
Ang relasyon tali sa morphology, phase separation phenomenon, transparency ug mechanical properties sa HPMC/HPS composite system gitun-an sa detalye. Ang Figure 4-3 nagpakita sa epekto sa HPS content sa macroscopic properties sama sa transparency ug tensile modulus sa HPMC/HPS compound system. Kini makita gikan sa numero nga ang transparency sa lunsay nga HPMC mas taas pa kay sa lunsay nga HPS, nag-una tungod kay ang recrystallization sa starch pagkunhod sa transparency sa HPS, ug ang hydroxypropyl kausaban sa starch mao usab ang usa ka importante nga rason alang sa pagkunhod sa transparency sa HPS [340, 341]. Makita gikan sa numero nga ang transmittance sa HPMC/HPS compound system adunay minimum nga kantidad sa kalainan sa HPS content. Ang transmittance sa compound system, sa han-ay sa HPS content ubos sa 70%, nagdugang uban sait mikunhod uban sa pagdugang sa HPS sulod; kung ang sulod sa HPS molapas sa 70%, mosaka kini uban sa pagsaka sa sulod sa HPS. Kini nga panghitabo nagpasabot nga ang HPMC/HPS compound system dili masagol, tungod kay ang phase separation phenomenon sa sistema mosangpot sa pagkunhod sa light transmittance. Sa kasukwahi, ang modulus sa Young sa compound system nagpakita usab nga usa ka minimum nga punto nga adunay lainlaing mga proporsyon, ug ang modulus sa Young nagpadayon sa pagkunhod sa pagtaas sa sulud sa HPS, ug nakaabot sa labing ubos nga punto kung ang sulud sa HPS 60%. Ang modulus nagpadayon sa pag-uswag, ug ang modulus misaka og gamay. Ang modulus sa Young sa HPMC/HPS compound system nagpakita sa usa ka minimum nga kantidad, nga nagpakita usab nga ang compound system usa ka dili masagol nga sistema. Ang pinakaubos nga punto sa kahayag nga transmittance sa HPMC/HPS compound system nahiuyon sa phase transition point sa HPMC padayon nga hugna ngadto sa dispersed phase ug ang pinakaubos nga punto sa Young's modulus value sa Figure 4-2.
4.3.4 Ang epekto sa konsentrasyon sa solusyon sa microscopic morphology sa compound system
Ang Figure 4-4 nagpakita sa epekto sa konsentrasyon sa solusyon sa morphology ug phase transition sa HPMC/HPS compound system. Sama sa makita gikan sa numero, ang ubos nga konsentrasyon sa 3% HPMC / HPS compound system, sa compound ratio sa HPMC / HPS mao ang 40:60, ang dagway sa co-continuous structure mahimong maobserbahan; samtang sa taas nga konsentrasyon sa 7% nga solusyon, kini nga co-continuous nga istruktura makita sa numero nga adunay compounding ratio nga 50:50. Kini nga resulta nagpakita nga ang phase transition point sa HPMC / HPS compound system adunay usa ka konsentrasyon nga pagsalig, ug ang HPMC / HPS compound ratio sa phase transition nagdugang uban sa pagtaas sa compound solution concentration, ug ang HPS lagmit nga maporma ang usa ka padayon nga hugna. . . Dugang pa, ang mga domain sa HPS nga nagkatibulaag sa padayon nga hugna sa HPMC nagpakita sa susama nga mga porma ug mga morpolohiya nga adunay kausaban sa konsentrasyon; samtang ang HPMC dispersed phases dispersed sa HPS padayon nga hugna nagpakita sa lain-laing mga porma ug morphologies sa lain-laing mga konsentrasyon. ug sa pagdugang sa konsentrasyon sa solusyon, ang pagkatibulaag nga lugar sa HPMC nahimong labi ka dili regular. Ang nag-unang rason alang niini nga panghitabo mao nga ang viscosity sa HPS solusyon mao ang mas taas pa kay sa HPMC solusyon sa lawak temperatura, ug ang kalagmitan sa HPMC hugna sa pagporma sa usa ka neat spherical nga kahimtang gipugngan tungod sa nawong tension.
4.3.5 Epekto sa konsentrasyon sa solusyon sa mekanikal nga mga kabtangan sa compound system
Katugbang sa mga morphologies sa Fig. 4-4, Fig. 4-5 nagpakita sa tensile properties sa mga composite films nga naporma ubos sa lain-laing mga solusyon sa konsentrasyon. Makita gikan sa numero nga ang modulus ug elongation sa Young sa break sa HPMC/HPS composite system lagmit nga mokunhod sa pagtaas sa konsentrasyon sa solusyon, nga nahiuyon sa anam-anam nga pagbag-o sa HPMC gikan sa padayon nga hugna ngadto sa nagkatibulaag nga hugna sa Figure 4 -4. Ang mikroskopikong morpolohiya mao ang makanunayon. Tungod kay ang modulus sa Young sa HPMC homopolymer mas taas kaysa sa HPS, gitagna nga ang modulus sa Young sa HPMC/HPS composite system mapauswag kung ang HPMC mao ang padayon nga hugna.
4.4 Katingbanan niini nga kapitulo
Niini nga kapitulo, ang HPMC/HPS compound solutions ug edible composite films nga adunay lain-laing konsentrasyon ug compounding ratios giandam, ug ang microscopic morphology ug phase transition sa HPMC/HPS compound system naobserbahan pinaagi sa optical microscope analysis sa iodine staining aron mailhan ang starch phases. Ang light transmittance ug mechanical properties sa edible composite film sa HPMC/HPS gitun-an sa UV-vis spectrophotometer ug mechanical property tester, ug gitun-an ang mga epekto sa lain-laing konsentrasyon ug compounding ratios sa optical properties ug mechanical properties sa compounding system. Ang relasyon tali sa microstructure ug macroscopic properties sa HPMC/HPS compound system natukod pinaagi sa paghiusa sa microstructure sa composite system, sama sa microstructure, phase transition ug phase separation, ug macroscopic properties sama sa optical properties ug mechanical properties. Ang panguna nga mga nahibal-an mao ang mga musunud:
- Ang optical microscope analysis nga pamaagi aron mailhan ang starch phase pinaagi sa iodine staining mao ang pinakasimple, direkta ug epektibo nga pamaagi sa pagtuon sa morphology ug phase transition sa starch-based compound systems. Sa pagmantsa sa iodine, ang bahin sa starch makita nga mas itom ug mas itom sa ilawom sa light microscopy, samtang ang HPMC dili mantsa ug busa makita nga mas gaan ang kolor.
- Ang HPMC/HPS compound system dili miscible, ug adunay usa ka phase transition point sa compound system, ug kini nga phase transition point adunay usa ka compound ratio dependence ug solution concentration dependence.
- Ang HPMC/HPS compound system adunay maayo nga compatibility, ug ang usa ka dako nga gidaghanon sa mga mesophases anaa sa compound system. Sa intermediate nga hugna, ang padayon nga hugna nagkatibulaag sa nagkatibulaag nga hugna sa kahimtang sa mga partikulo.
- Ang nagkatibulaag nga hugna sa HPS sa HPMC matrix nagpakita sa susama nga spherical nga porma sa lain-laing mga konsentrasyon; Gipakita sa HPMC ang dili regular nga morpolohiya sa HPS matrix, ug ang pagkadili-regular sa morpolohiya misaka sa pagtaas sa konsentrasyon.
- Ang relasyon tali sa microstructure, phase transition, transparency ug mekanikal nga mga kabtangan sa HPMC/HPS composite system natukod. a. Ang pinakaubos nga punto sa transparency sa compound system nahiuyon sa phase transition point sa HPMC gikan sa padayon nga hugna ngadto sa dispersed phase ug ang minimum nga punto sa pagkunhod sa tensile modulus. b. Ang modulus ug elongation sa Young sa break mikunhod uban ang pagtaas sa konsentrasyon sa solusyon, nga hinungdan nga may kalabutan sa morphological nga pagbag-o sa HPMC gikan sa padayon nga hugna ngadto sa nagkatibulaag nga bahin sa compound system.
Sa katingbanan, ang mga macroscopic nga kabtangan sa HPMC/HPS composite system suod nga nalangkit sa iyang microscopic morphological structure, phase transition, phase separation ug uban pang phenomena, ug ang mga kabtangan sa mga composite mahimong ma-regulate pinaagi sa pagkontrol sa phase structure ug compatibility sa composite. sistema.
Kapitulo 5 Impluwensya sa HPS Hydroxypropyl Substitution Degree sa Rheological Properties sa HPMC/HPS Compound System
Nahibal-an kaayo nga ang gagmay nga mga pagbag-o sa kemikal nga istruktura sa starch mahimong hinungdan sa daghang pagbag-o sa mga rheological nga kabtangan niini. Busa, ang kemikal nga pagbag-o nagtanyag sa posibilidad sa pagpalambo ug pagkontrolar sa rheological nga mga kabtangan sa starch-based nga mga produkto [342]. Sa baylo, ang pag-master sa impluwensya sa starch chemical structure sa iyang rheological properties mas masabtan ang structural properties sa starch-based nga mga produkto, ug maghatag og basehan alang sa disenyo sa giusab nga starch nga adunay gipaayo nga starch functional properties [235]. Ang hydroxypropyl starch usa ka propesyonal nga giusab nga starch nga kaylap nga gigamit sa natad sa pagkaon ug tambal. Kasagaran kini giandam pinaagi sa etherification nga reaksyon sa lumad nga starch nga adunay propylene oxide ubos sa alkaline nga kondisyon. Ang Hydroxypropyl usa ka hydrophilic nga grupo. Ang pagpaila niini nga mga grupo ngadto sa starch molecular chain mahimong makaguba o makapahuyang sa intramolecular hydrogen bonds nga nagmintinar sa starch granule structure. Busa, ang physicochemical nga mga kabtangan sa hydroxypropyl starch may kalabutan sa ang-ang sa pagpuli sa hydroxypropyl nga mga grupo sa iyang molekular nga kadena [233, 235, 343, 344].
Daghang mga pagtuon ang nagsusi sa epekto sa hydroxypropyl substitution degree sa physicochemical properties sa hydroxypropyl starch. Han ug uban pa. gitun-an ang mga epekto sa hydroxypropyl waxy starch ug hydroxypropyl cornstarch sa istruktura ug retrogradation nga mga kinaiya sa Korean glutinous rice cakes. Nakaplagan sa pagtuon nga ang hydroxypropylation makapakunhod sa gelatinization temperature sa starch ug makapausbaw sa water holding capacity sa starch. performance, ug kamahinungdanon nagpugong sa pagkatigulang nga panghitabo sa starch sa Korean glutinous rice cakes [345]. Kaur ug uban pa. gitun-an ang epekto sa hydroxypropyl substitution sa physicochemical kabtangan sa lain-laing mga matang sa patatas starch, ug nakit-an nga ang ang-ang sa hydroxypropyl pagpuli sa patatas starch lain-laing mga uban sa lain-laing mga matang, ug ang epekto niini sa mga kabtangan sa starch uban sa dako nga partikulo gidak-on Mas mahinungdanon; ang reaksyon sa hydroxypropylation hinungdan sa daghang mga tipik ug mga grooves sa ibabaw sa starch granules; Ang hydroxypropyl substitution makapauswag pag-ayo sa mga kabtangan sa paghubag, pagkatunaw sa tubig ug pagkatunaw sa starch sa dimethyl sulfoxide, ug pagpauswag sa starch sa transparency sa paste [346]. Lawal et al. gitun-an ang epekto sa hydroxypropyl substitution sa mga kabtangan sa sweet potato starch. Gipakita sa pagtuon nga pagkahuman sa pagbag-o sa hydroxypropyl, ang libre nga paghubag nga kapasidad ug pagkatunaw sa tubig sa starch gipauswag; ang recrystallization ug retrogradation sa lumad nga starch gipugngan; Ang pagkatunaw gipauswag [347]. Schmitz ug uban pa. nag-andam sa hydroxypropyl tapioca starch ug nakit-an nga kini adunay mas taas nga kapasidad sa paghubag ug viscosity, ubos nga rate sa pagkatigulang, ug mas taas nga freeze-thaw stability [344].
Bisan pa, adunay pipila ka mga pagtuon sa mga rheological nga kabtangan sa hydroxypropyl starch, ug ang mga epekto sa hydroxypropyl modification sa rheological nga mga kabtangan ug gel nga mga kabtangan sa starch-based compound system panagsa ra nga gitaho hangtod karon. Chun ug uban pa. nagtuon sa rheology sa ubos nga konsentrasyon (5%) hydroxypropyl bugas starch solusyon. Ang mga resulta nagpakita nga ang epekto sa hydroxypropyl modification sa steady-state ug dinamikong viscoelasticity sa starch nga solusyon nalangkit sa ang-ang sa substitution, ug ang usa ka gamay nga kantidad sa hydroxypropyl Propyl substitution mahimo kamahinungdanon kausaban sa rheological kabtangan sa starch solusyon; ang viscosity coefficient sa mga solusyon sa starch mikunhod uban ang pagtaas sa degree sa pagpuli, ug ang pagdepende sa temperatura sa iyang rheological nga mga kabtangan nagdugang sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree. Ang kantidad mikunhod uban ang pagtaas sa lebel sa pagpuli [342]. Lee ug uban pa. gitun-an ang epekto sa hydroxypropyl substitution sa pisikal nga mga kabtangan ug rheological kabtangan sa kamote starch, ug ang mga resulta nagpakita nga ang paghubag abilidad ug tubig solubility sa starch misaka sa pagtaas sa ang-ang sa hydroxypropyl substitution; Ang bili sa enthalpy mikunhod uban sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree; ang viscosity coefficient, complex viscosity, yield stress, complex viscosity ug dynamic modulus sa starch solution tanan mikunhod uban sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, fluid index ug loss factor Kini nagdugang sa lebel sa hydroxypropyl substitution; ang kusog sa gel sa starch glue mikunhod, ang freeze-thaw stability nagdugang, ug ang syneresis nga epekto mikunhod [235].
Niini nga kapitulo, gitun-an ang epekto sa HPS hydroxypropyl substitution degree sa rheological properties ug gel properties sa HPMC/HPS cold ug hot gel compound system. Ang sitwasyon sa transisyon adunay dakong importansya alang sa lawom nga pagsabot sa relasyon tali sa pagporma sa istruktura ug rheological nga mga kabtangan. Dugang pa, ang mekanismo sa gelation sa HPMC/HPS reverse-cooling compound nga sistema kay preliminarily nga gihisgutan, aron sa paghatag og pipila ka teoretikal nga giya alang sa uban pang susama nga reverse-heat-cooling gel system.
5.1 Mga Materyal ug Kagamitan
5.1.1 Pangunang eksperimento nga mga materyales
5.1.2 Pangunang mga instrumento ug kagamitan
5.2 Eksperimental nga paagi
5.2.1 Pag-andam sa compound solusyon
15% HPMC/HPS compound solutions nga adunay lain-laing compounding ratios (100/0, 50/50, 0/100) ug HPS nga adunay lain-laing hydroxypropyl substitution degrees (G80, A939, A1081) giandam. Ang mga pamaagi sa pag-andam sa A1081, A939, HPMC ug ang ilang mga compound solution gipakita sa 2.2.1. Ang G80 ug ang mga compound nga solusyon niini nga adunay HPMC gi-gelatinized pinaagi sa pagkutaw ubos sa mga kondisyon sa 1500psi ug 110 °C sa usa ka autoclave, tungod kay ang G80 Native starch taas nga amylose (80%), ug ang temperatura sa gelatinization niini mas taas sa 100 °C, nga dili mahimo. naabot sa orihinal nga pamaagi sa gelatinization sa tubig-ligo [348].
5.2.2 Rheological properties sa HPMC/HPS compound solutions nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution
5.2.2.1 Prinsipyo sa rheological analysis
Sama sa 2.2.2.1
5.2.2.2 Pamaagi sa pagsulay sa Flow mode
Ang usa ka parallel plate clamp nga adunay diyametro nga 60 mm gigamit, ug ang gilay-on sa plato gibutang sa 1 mm.
- Adunay usa ka pre-shear flow test nga pamaagi ug tulo ka yugto nga thixotropy. Sama sa 2.2.2.2.
- Pamaagi sa pagsulay sa pag-agos nga wala’y pre-shear ug thixotropic ring thixotropy. Ang temperatura sa pagsulay mao ang 25 °C, a. Pag-gunting sa nagkataas nga tulin, sakup sa rate sa paggunting 0-1000 s-1, oras sa paggunting 1 min; b. Kanunay nga paggunting, rate sa paggunting 1000 s-1, oras sa paggunting 1 min; c. Ang pagkunhod sa tulin nga paggunting, ang sakup sa rate sa paggunting mao ang 1000-0s-1, ug ang oras sa paggunting 1 min.
5.2.2.3 Pamaagi sa pagsulay sa oscillation mode
Ang usa ka parallel plate fixture nga adunay diyametro nga 60 mm gigamit, ug ang gilay-on sa plato gibutang sa 1 mm.
- Deformation variable sweep. Test temperatura 25 °C, frequency 1 Hz, deformation 0.01-100 %.
- Pag-scan sa temperatura. Frequency 1 Hz, deformation 0.1 %, a. Proseso sa pagpainit, temperatura 5-85 °C, rate sa pagpainit 2 °C/min; b. Proseso sa pagpabugnaw, temperatura 85-5 °C, rate sa pagpabugnaw 2 °C/min. Ang usa ka silicone oil seal gigamit sa palibot sa sample aron malikayan ang pagkawala sa kaumog sa panahon sa pagsulay.
- Frequency sweep. Variation 0.1 %, frequency 1-100 rad/s. Ang mga pagsulay gihimo sa 5 °C ug 85 °C, matag usa, ug gibalanse sa temperatura sa pagsulay sulod sa 5 min sa wala pa ang pagsulay.
Ang relasyon tali sa storage modulus G′ ug loss modulus G″ sa polymer solution ug ang angular frequency ω nagsunod sa power law:
diin ang n′ ug n″ mao ang mga bakilid sa log G′-log ω ug log G″-log ω, matag usa;
Ang G0′ ug G0″ mao ang mga intercept sa log G′-log ω ug log G″-log ω, matag usa.
5.2.3 Optical nga mikroskopyo
5.2.3.1 Prinsipyo sa instrumento
Sama sa 4.2.3.1
5.2.3.2 Pamaagi sa pagsulay
Ang 3% 5:5 HPMC/HPS compound solution gikuha sa lain-laing temperatura nga 25 °C, 45 °C, ug 85 °C, gihulog sa usa ka glass slide nga gitipigan sa samang temperatura, ug gisalibay ngadto sa nipis nga pelikula. layer nga solusyon ug gipauga sa parehas nga temperatura. Ang mga salida gipintalan sa 1% nga solusyon sa iodine, gibutang sa natad sa light microscope alang sa obserbasyon ug litrato.
5.3 Mga Resulta ug Panaghisgot
5.3.1 Pagsusi sa viscosity ug pattern sa dagan
5.3.1.1 Pamaagi sa pagsulay sa agos nga walay pre-shear ug thixotropic ring thixotropy
Gigamit ang pamaagi sa pagsulay sa pag-agos nga wala’y pre-shearing ug ang thixotropic ring thixotropic nga pamaagi, ang viscosity sa HPMC / HPS compound solution nga adunay lainlaing degree sa hydroxypropyl substitution HPS gitun-an. Ang mga resulta gipakita sa Figure 5-1. Makita gikan sa numero nga ang viscosity sa tanan nga mga sample nagpakita sa usa ka pagkunhod sa trend uban sa pagtaas sa shear rate ubos sa aksyon sa shear force, nga nagpakita sa usa ka matang sa shear thinning phenomenon. Kadaghanan sa taas nga konsentrasyon nga mga solusyon sa polimer o natunaw moagi sa kusog nga pagkabulag ug pag-usab sa molekula ubos sa paggunting, sa ingon nagpakita sa pseudoplastic fluid nga pamatasan [305, 349, 350]. Bisan pa, ang paggunting sa pagnipis sa mga solusyon sa HPMC / HPS sa HPS nga adunay lainlaing hydroxypropyl substitution degree lahi.
Fig. 5-1 Viscosities vs. shear rate sa HPS/HPMC solution nga adunay lain-laing hydropropyl substitution degree sa HPS (walay pre-shearing, ang solid ug hollow nga mga simbolo nagpakita sa pagtaas sa rate ug pagkunhod sa rate nga proseso, matag usa)
Makita gikan sa numero nga ang viscosity ug shear thinning degree sa pure HPS sample mas taas kaysa sa HPMC/HPS compound sample, samtang ang shear thinning degree sa HPMC solution mao ang pinakaubos, tungod kay ang viscosity sa HPS. sa ubos nga temperatura mas taas kay sa HPMC. Dugang pa, alang sa HPMC / HPS compound solution nga adunay parehas nga compound ratio, ang viscosity nagdugang sa HPS hydroxypropyl substitution degree. Mahimo kini tungod kay ang pagdugang sa mga grupo sa hydroxypropyl sa mga molekula sa starch nagbungkag sa mga intermolecular hydrogen bond ug sa ingon nagdala sa pagkabungkag sa mga butil sa starch. Ang hydroxypropylation makahuluganon nga nakunhuran ang shear thinning phenomenon sa starch, ug ang shear thinning phenomenon sa native starch mao ang labing klaro. Uban sa padayon nga pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, ang shear thinning degree sa HPS anam-anam nga mikunhod.
Ang tanan nga mga sample adunay thixotropic rings sa shear stress-shear rate curve, nga nagpakita nga ang tanan nga mga sample adunay usa ka piho nga lebel sa thixotropy. Ang thixotropic nga kusog girepresentahan sa gidak-on sa thixotropic ring area. Ang mas thixotropic nga sample mao ang [351]. Ang flow index n ug viscosity coefficient K sa sample nga solusyon mahimong kalkulado sa Ostwald-de Waele power law (tan-awa ang equation (2-1)).
Table 5-1 Flow behavior index (n) ug fluid consistency index (K) atol sa pagtaas sa rate ug pagkunhod sa rate nga proseso ug thixotropy loop area sa HPS/HPMC solution nga adunay lain-laing hydropropyl substitution degree sa HPS sa 25 °C
Ang talaan 5-1 nagpakita sa flow index n, viscosity coefficient K ug thixotropic ring area sa HPMC/HPS compound solutions nga adunay lain-laing grado sa hydroxypropyl substitution HPS sa proseso sa pagdugang sa shearing ug pagkunhod sa shearing. Makita gikan sa lamesa nga ang flow index n sa tanan nga mga sample dili mubu sa 1, nga nagpakita nga ang tanan nga mga solusyon sa sample mga pseudoplastic fluid. Alang sa HPMC/HPS compound system nga adunay parehas nga HPS hydroxypropyl substitution degree, ang flow index n motaas uban sa pagtaas sa HPMC content, nga nagpakita nga ang pagdugang sa HPMC naghimo sa compound solution nga nagpakita sa mas lig-on nga Newtonian fluid nga mga kinaiya. Bisan pa, sa pagdugang sa sulud sa HPMC, ang viscosity coefficient K mikunhod padayon, nga nagpakita nga ang pagdugang sa HPMC nagpamenos sa viscosity sa compound solution, tungod kay ang viscosity coefficient K proporsyonal sa viscosity. Ang n value ug K value sa lunsay nga HPS nga adunay lain-laing hydroxypropyl substitution degrees sa pagtaas sa shear stage parehong mikunhod uban sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, nga nagpakita nga ang hydroxypropylation modification makapauswag sa pseudoplasticity sa starch ug makapakunhod sa Viscosity sa mga solusyon sa starch. Sa kasukwahi, ang bili sa n nagdugang uban sa pagtaas sa substitution degree sa pagkunhod sa shear stage, nga nagpakita nga ang hydroxypropylation nagpalambo sa Newtonian fluid nga kinaiya sa solusyon human sa high-speed shearing. Ang n value ug K value sa HPMC/HPS compound system naapektuhan sa HPS hydroxypropylation ug HPMC, nga resulta sa ilang hiniusang aksyon. Kung itandi sa nagkataas nga yugto sa paggunting, ang n nga mga kantidad sa tanan nga mga sample sa pagkunhod sa yugto sa paggunting nahimong mas dako, samtang ang mga kantidad sa K nahimong mas gamay, nga nagpakita nga ang viscosity sa compound solution mikunhod human sa high-speed shearing, ug ang Ang Newtonian fluid nga kinaiya sa compound nga solusyon gipalambo. .
Ang lugar sa thixotropic ring mikunhod uban ang pagtaas sa sulud sa HPMC, nga nagpakita nga ang pagdugang sa HPMC nakunhuran ang thixotropy sa compound nga solusyon ug gipauswag ang kalig-on niini. Alang sa HPMC / HPS compound solution nga adunay parehas nga compounding ratio, ang lugar sa thixotropic ring mikunhod uban ang pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree, nga nagpakita nga ang hydroxypropylation nagpauswag sa kalig-on sa HPS.
5.3.1.2 Pamaagi sa paggunting nga adunay pre-cutting ug three-stage thixotropic nga pamaagi
Ang pamaagi sa paggunting nga adunay pre-shear gigamit sa pagtuon sa pagbag-o sa viscosity sa HPMC/HPS compound solution nga adunay lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution HPS nga adunay shear rate. Ang mga resulta gipakita sa Figure 5-2. Makita gikan sa numero nga ang HPMC nga solusyon nagpakita nga halos walay shear thinning, samtang ang ubang mga sample nagpakita sa shear thinning. Nahiuyon kini sa mga resulta nga nakuha sa pamaagi sa paggunting nga wala’y pre-shearing. Makita usab gikan sa numero nga sa mubu nga shear rates, ang highly hydroxypropyl substituted sample nagpakita sa usa ka patag nga rehiyon.
Fig. 5-2 Viscosities vs. shear rate sa HPS/HPMC nga solusyon nga adunay lain-laing hydropropyl substitution degree sa HPS (uban sa pre-shearing)
Ang zero-shear viscosity (h0), flow index (n) ug viscosity coefficient (K) nga nakuha pinaagi sa fitting gipakita sa Table 5-2. Gikan sa lamesa, atong makita nga alang sa lunsay nga HPS samples, ang n nga mga bili nga nakuha sa duha ka mga pamaagi nagdugang sa ang-ang sa pagpuli, nga nagpakita nga ang solid-like nga kinaiya sa starch nga solusyon mikunhod samtang ang lebel sa substitution nagdugang. Uban sa pagtaas sa sulod sa HPMC, ang n nga mga bili ang tanan nagpakita sa usa ka ubos nga uso, nga nagpakita nga ang HPMC nakunhuran ang solidong kinaiya sa solusyon. Kini nagpakita nga ang mga resulta sa qualitative analysis sa duha ka mga pamaagi managsama.
Ang pagtandi sa datos nga nakuha alang sa sama nga sample ubos sa lain-laing mga pamaagi sa pagsulay, nakita nga ang bili sa n nga nakuha human sa pre-shearing mao ang kanunay nga mas dako pa kay sa nakuha pinaagi sa pamaagi nga walay pre-shearing, nga nagpakita nga ang composite nga sistema nga nakuha sa pre-shearing. -pag-shearing nga paagi kay solid-sama sa kinaiya mas ubos kay sa gisukod sa pamaagi nga walay pre-shearing. Kini tungod kay ang katapusang resulta nga nakuha sa pagsulay nga walay pre-shear mao ang tinuod nga resulta sa hiniusang aksyon sa shear rate ug shear time, samtang ang test method nga adunay pre-shear una nga nagwagtang sa thixotropic effect pinaagi sa taas nga shear sa usa ka panahon sa panahon. Busa, kini nga pamaagi mas tukma nga mahibal-an ang shear thinning phenomenon ug flow nga mga kinaiya sa compound system.
Gikan sa lamesa, makita usab nato nga alang sa parehas nga compounding ratio (5: 5), ang n bili sa compounding system duol sa 1, ug ang pre-sheared n nga pagtaas sa lebel sa hydroxypropyl substitution Kini nagpakita nga ang HPMC mao ang usa ka padayon nga hugna sa sistema sa compound, ug ang HPMC adunay mas kusog nga epekto sa mga sample sa starch nga adunay ubos nga hydroxypropyl substitution degree, nga nahiuyon sa resulta nga ang n value nagdugang sa pagtaas sa substitution degree nga walay pre-shearing sa sukwahi. Ang K nga mga kantidad sa mga sistema sa compound nga adunay lainlaing mga ang-ang sa pagpuli sa duha nga mga pamaagi parehas, ug wala’y labi nga klaro nga uso, samtang ang zero-shear viscosity nagpakita sa usa ka tin-aw nga paubos nga uso, tungod kay ang zero-shear viscosity independente sa paggunting. rate. Ang intrinsic viscosity mahimong tukma nga magpakita sa mga kabtangan sa substansiya mismo.
Fig. 5-3 Tulo ka interval thixotropy sa HPS/HPMC blend solution nga adunay lain-laing hydropropyl substitution degree sa HPS
Ang tulo ka yugto nga thixotropic nga pamaagi gigamit sa pagtuon sa epekto sa lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution sa hydroxypropyl starch sa thixotropic kabtangan sa compound system. Makita gikan sa Figure 5-3 nga sa ubos nga yugto sa paggunting, ang viscosity sa solusyon mikunhod uban ang pagtaas sa sulod sa HPMC, ug mikunhod uban ang pagtaas sa substitution degree, nga nahiuyon sa balaod sa zero shear viscosity.
Ang lebel sa structural recovery human sa lain-laing panahon sa recovery stage gipahayag sa viscosity recovery rate DSR, ug ang kalkulasyon nga paagi gipakita sa 2.3.2. Makita gikan sa Talaan 5-2 nga sulod sa parehas nga oras sa pagbawi, ang DSR sa lunsay nga HPS labi ka ubos kaysa sa lunsay nga HPMC, nga labi na tungod kay ang molekula sa HPMC usa ka lig-on nga kadena, ug ang oras sa pagpahayahay mubo, ug ang istruktura mahimong mabawi sa mubo nga panahon. maulian. Samtang ang HPS usa ka flexible nga kadena, ang oras sa pagpahayahay niini taas, ug ang pagbawi sa istruktura nagkinahanglan og taas nga panahon. Uban sa pagtaas sa substitution degree, ang DSR sa lunsay nga HPS mikunhod uban ang pagtaas sa substitution degree, nga nagpakita nga ang hydroxypropylation nagpalambo sa pagka-flexible sa starch nga molekular nga kadena ug naghimo sa oras sa pagpahayahay sa HPS nga mas taas. Ang DSR sa compound nga solusyon mas ubos kay sa lunsay nga HPS ug lunsay nga HPMC sample, apan sa pagtaas sa substitution degree sa HPS hydroxypropyl, ang DSR sa compound sample nga pagtaas, nga nagpakita nga ang thixotropy sa compound system nagdugang sa pagdugang sa HPS hydroxypropyl substitution. Kini mikunhod uban ang pagtaas sa lebel sa radical substitution, nga nahiuyon sa mga resulta nga walay pre-shearing.
Talaan 5-2 Zero shear viscosity (h0), flow behavior index (n), fluid consistency index (K) atol sa pagtaas sa rate ug ang degree sa structure recovery (DSR) human sa usa ka piho nga oras sa pagbawi alang sa HPS/HPMC solution nga adunay lain-laing hydropropyl substitution degree sa HPS sa 25 °C
Sa katingbanan, ang steady-state nga pagsulay nga walay pre-shearing ug ang thixotropic ring thixotropy test mahimo nga qualitatively pag-analisar sa mga sample nga adunay dako nga performance differences, apan alang sa mga compound nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees nga adunay gamay nga performance differences Ang mga resulta sa panukiduki sa solusyon sukwahi sa ang tinuod nga mga resulta, tungod kay ang gisukod nga datos mao ang komprehensibo nga mga resulta sa impluwensya sa shear rate ug shear time, ug dili tinuod nga nagpakita sa impluwensya sa usa ka variable.
5.3.2 Linear viscoelastic nga rehiyon
Nahibal-an kaayo nga alang sa mga hydrogels, ang storage modulus G′ gitino pinaagi sa katig-a, kusog ug gidaghanon sa epektibo nga mga kadena sa molekula, ug ang pagkawala sa modulus G′′ gitino pinaagi sa paglalin, paglihok ug pagkalibang sa gagmay nga mga molekula ug mga grupo nga magamit. . Gitino kini sa frictional energy consumption sama sa vibration ug rotation. Ang timailhan sa pagkaanaa sa intersection sa storage modulus G′ ug loss modulus G″ (ie. tan δ = 1). Ang pagbalhin gikan sa solusyon ngadto sa gel gitawag nga gel point. Ang storage modulus G′ ug ang loss modulus G″ sagad gigamit sa pagtuon sa gelation behavior, ang formation rate ug structural properties sa gel network structure [352]. Mahimo usab nila nga ipakita ang internal nga pag-uswag sa istruktura ug istruktura sa molekula sa panahon sa pagporma sa istruktura sa gel network. interaksyon [353].
Ang Figure 5-4 nagpakita sa strain sweep curves sa HPMC/HPS compound solutions nga adunay lain-laing grado sa hydroxypropyl substitution HPS sa frequency nga 1 Hz ug strain range nga 0.01% -100%. Makita gikan sa numero nga sa ubos nga deformation area (0.01-1%), ang tanang sample gawas sa HPMC kay G′> G″, nga nagpakita sa gel state. Alang sa HPMC, ang G′ anaa sa tibuok nga porma Ang variable range kanunay nga mas ubos kay sa G", nga nagpakita nga ang HPMC anaa sa solusyon nga kahimtang. Dugang pa, ang deformation pagsalig sa viscoelasticity sa lain-laing mga sample mao ang lain-laing mga. Alang sa sample sa G80, ang frequency dependence sa viscoelasticity mas klaro: kung ang deformation mas dako pa sa 0.3%, makita nga ang G' anam-anam nga mikunhod, inubanan sa usa ka mahinungdanon nga pagtaas sa G". pagtaas, ingon man usab sa usa ka mahinungdanon nga pagtaas sa tan δ; ug intersect sa diha nga ang deformation kantidad mao ang 1.7%, nga nagpakita nga ang gel network gambalay sa G80 mao ang grabe nga naguba human sa deformation kantidad milapas sa 1.7%, ug kini anaa sa usa ka solusyon nga kahimtang.
Fig. 5-4 Storage modulus (G′) ug loss modulus (G″) vs. strain para sa HPS/HPMC blends sa lain-laing hydroypropyl substitution degree sa HPS (Ang solid ug hollow nga mga simbolo anaa G′ ug G″, matag usa)
Fig. 5-5 tan δ vs. strain para sa HPMC/HPS blend solution nga adunay lain-laing hydropropyl substitution degree sa HPS
Makita gikan sa numero nga ang linear viscoelastic nga rehiyon sa lunsay nga HPS klaro nga makitid sa pagkunhod sa hydroxypropyl substitution degree. Sa laing pagkasulti, samtang ang HPS hydroxypropyl nga lebel sa pagpuli sa pagtaas, ang mahinungdanon nga mga pagbag-o sa tan δ curve lagmit nga makita sa mas taas nga deformation amount range. Sa partikular, ang linear viscoelastic nga rehiyon sa G80 mao ang labing pig-ot sa tanan nga mga sample. Busa, ang linear viscoelastic nga rehiyon sa G80 gigamit sa pagtino
Pamantayan alang sa pagtino sa bili sa deformation variable sa mosunod nga serye sa mga pagsulay. Alang sa HPMC / HPS compound system nga adunay parehas nga compounding ratio, ang linear viscoelastic nga rehiyon usab makitid sa pagkunhod sa hydroxypropyl substitution degree sa HPS, apan ang pagkunhod sa epekto sa hydroxypropyl substitution degree sa linear viscoelastic nga rehiyon dili kaayo klaro.
5.3.3 Viscoelastic nga mga kabtangan sa panahon sa pagpainit ug pagpabugnaw
Ang dinamikong viscoelastic nga mga kabtangan sa HPMC/HPS compound solutions sa HPS nga adunay lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution gipakita sa Figure 5-6. Ingon sa makita gikan sa numero, ang HPMC nagpakita sa upat ka mga yugto sa panahon sa proseso sa pagpainit: usa ka inisyal nga rehiyon sa talampas, duha nga yugto sa pagporma sa istruktura, ug usa ka katapusan nga rehiyon sa talampas. Sa inisyal nga yugto sa talampas, G′ <G″, ang mga bili sa G′ ug G″ gamay ra, ug lagmit mous-os gamay sa pagsaka sa temperatura, nga nagpakita sa kasagarang likido nga viscoelastic nga kinaiya. Ang thermal gelation sa HPMC adunay duha ka lahi nga yugto sa pagporma sa istruktura nga gigapos sa intersection sa G′ ug G″ (nga mao, ang solusyon-gel transition point, sa palibot sa 49 °C), nga nahiuyon sa miaging mga taho. Makanunayon [160, 354]. Sa taas nga temperatura, tungod sa hydrophobic association ug hydrophilic association, ang HPMC hinay-hinay nga nagporma og cross-network structure [344, 355, 356]. Sa patag nga rehiyon sa ikog, ang mga kantidad sa G′ ug G″ taas, nga nagpakita nga ang istruktura sa HPMC gel network hingpit nga naporma.
Kining upat ka ang-ang sa HPMC sunodsunod nga makita sa reverse order samtang ang temperatura mokunhod. Ang intersection sa G′ ug G″ mobalhin ngadto sa ubos nga temperatura nga rehiyon sa mga 32 °C sa panahon sa makapabugnaw nga yugto, nga mahimong tungod sa hysteresis [208] o sa condensation nga epekto sa kadena sa ubos nga temperatura [355]. Susama sa HPMC, uban pang mga sample sa panahon sa pagpainit proseso Adunay usab upat ka mga yugto sa, ug ang mabalik nga panghitabo mahitabo sa panahon sa makapabugnaw nga proseso. Bisan pa, makita gikan sa numero nga ang G80 ug A939 nagpakita sa usa ka gipayano nga proseso nga wala’y intersection tali sa G 'ug G", ug ang kurba sa G80 wala gani makita. Ang dapit sa plataporma sa likod.
Alang sa lunsay nga HPS, ang usa ka mas taas nga lebel sa hydroxypropyl substitution mahimong magbalhin sa una ug katapusan nga temperatura sa pagporma sa gel, labi na ang inisyal nga temperatura, nga 61 °C alang sa G80, A939, ug A1081, matag usa. , 62 °C ug 54 °C. Dugang pa, alang sa mga sampol sa HPMC / HPS nga adunay parehas nga compounding ratio, samtang ang lebel sa pagpuli sa pagtaas, ang mga kantidad sa G′ ug G″ parehas nga mokunhod, nga nahiuyon sa mga resulta sa miaging mga pagtuon [357, 358]. Samtang nagkadako ang lebel sa pagpuli, ang texture sa gel mahimong humok. Busa, ang hydroxypropylation nagbungkag sa ordered structure sa native starch ug nagpalambo sa hydrophilicity niini [343].
Para sa HPMC/HPS compound samples, ang G′ ug G″ mikunhod uban sa pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree, nga nahiuyon sa mga resulta sa puro nga HPS. Dugang pa, uban sa pagdugang sa HPMC, ang substitution degree adunay usa ka mahinungdanon nga epekto sa G′ Ang epekto sa G” nahimong dili kaayo gipahayag.
Ang viscoelastic curves sa tanang HPMC/HPS composite sample nagpakita sa samang uso, nga katumbas sa HPS sa ubos nga temperatura ug HPMC sa taas nga temperatura. Sa laing pagkasulti, sa ubos nga temperatura, ang HPS nagdominar sa viscoelastic properties sa compounded system, samtang sa taas nga temperatura ang HPMC nagtino sa viscoelastic properties sa compounded system. Kini nga resulta kasagarang tungod sa HPMC. Sa partikular, ang HPS usa ka bugnaw nga gel, nga nagbag-o gikan sa usa ka kahimtang sa gel ngadto sa kahimtang sa solusyon kung gipainit; sa sukwahi, HPMC mao ang usa ka mainit nga gel, nga anam-anam nga nag-umol sa usa ka gel uban sa pagdugang sa temperatura gambalay sa network. Alang sa HPMC/HPS compound system, sa ubos nga temperatura, ang gel properties sa compound system nag-una nga natampo sa HPS cold gel, ug sa taas nga temperatura, sa mainit nga temperatura, ang gelation sa HPMC nagdominar sa compound system.
Fig. 5-6 Storage modulus (G′), loss modulus (G″) ug tan δ vs. temperature para sa HPS/HPMC blend solution nga adunay lain-laing hydroypropyl substitution degree sa HPS
Ang modulus sa HPMC/HPS composite system, sama sa gipaabot, anaa sa tunga sa moduli sa lunsay nga HPMC ug lunsay nga HPS. Dugang pa, ang komplikadong sistema nagpakita sa G′> G″ sa tibuok nga temperatura sa pag-scan, nga nagpakita nga ang HPMC ug HPS makahimo sa intermolecular hydrogen bond nga adunay mga molekula sa tubig, matag usa, ug mahimo usab nga maporma ang intermolecular hydrogen bond sa usag usa. Dugang pa, Sa kurba sa pagkawala sa hinungdan, ang tanan nga komplikado nga mga sistema adunay usa ka tan δ peak sa mga 45 °C, nga nagpakita nga ang padayon nga pagbalhin sa yugto nahitabo sa komplikado nga sistema. Kini nga hugna sa transisyon pagahisgutan sa sunod nga 5.3.6. ipadayon ang diskusyon.
5.3.4 Epekto sa temperatura sa compound viscosity
Ang pagsabut sa epekto sa temperatura sa rheological nga mga kabtangan sa mga materyales importante tungod sa halapad nga mga temperatura nga mahimong mahitabo sa panahon sa pagproseso ug pagtipig [359, 360]. Sa han-ay sa 5 °C - 85 °C, ang epekto sa temperatura sa komplikadong viscosity sa HPMC/HPS compound solutions nga adunay lain-laing grado sa hydroxypropyl substitution HPS gipakita sa Figure 5-7. Gikan sa Figure 5-7(a), makita nga ang komplikado nga viscosity sa lunsay nga HPS mikunhod pag-ayo sa pagtaas sa temperatura; ang viscosity sa lunsay nga HPMC mikunhod gamay gikan sa inisyal ngadto sa 45 °C uban sa pagtaas sa temperatura. pagpalambo.
Ang viscosity curves sa tanan nga compound sample nagpakita sa susama nga mga uso sa temperatura, una nga mikunhod uban ang pagtaas sa temperatura ug dayon pagtaas sa pagtaas sa temperatura. Dugang pa, ang viscosity sa compounded sample mas duol sa HPS sa ubos nga temperatura ug mas duol sa HPMC sa taas nga temperatura. Kini nga resulta adunay kalabutan usab sa lahi nga kinaiya sa gelation sa HPMC ug HPS. Ang viscosity curve sa compounded sample nagpakita sa paspas nga transisyon sa 45 °C, lagmit tungod sa usa ka phase transition sa HPMC/HPS compounded system. Bisan pa, angay nga hinumdoman nga ang viscosity sa G80 / HPMC 5: 5 compound sample sa taas nga temperatura mas taas kaysa sa puro nga HPMC, nga nag-una tungod sa mas taas nga intrinsic viscosity sa G80 sa taas nga temperatura [361]. Ubos sa parehas nga compounding ratio, ang compound viscosity sa compounding system mikunhod uban ang pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree. Busa, ang pagpaila sa mga grupo sa hydroxypropyl ngadto sa mga molekula sa starch mahimong mosangpot sa pagkabungkag sa intramolecular hydrogen bonds sa mga molekula sa starch.
Fig. 5-7 Complex viscosity vs. temperature para sa HPS/HPMC blends sa lain-laing hydroypropyl substitution degree sa HPS
Ang epekto sa temperatura sa komplikado nga viscosity sa HPMC/HPS compound system nahiuyon sa Arrhenius nga relasyon sulod sa usa ka piho nga range sa temperatura, ug ang komplikadong viscosity adunay exponential nga relasyon sa temperatura. Ang Arrhenius equation kay sa mosunod:
Lakip kanila, ang η* mao ang komplikadong viscosity, Pa s;
Ang A usa ka makanunayon, Pa s;
Ang T mao ang hingpit nga temperatura, K;
R mao ang gas constant, 8.3144 J·mol–1·K–1;
Ang E mao ang enerhiya sa pagpaaktibo, J·mol–1.
Nahiangay sumala sa pormula (5-3), ang viscosity-temperature curve sa compound system mahimong bahinon sa duha ka bahin sumala sa tan δ peak sa 45 °C; ang compound system sa 5 °C - 45 °C ug 45 °C - 85 ° Ang mga bili sa activation energy E ug constant A nga nakuha pinaagi sa pagpahaom sa range sa C gipakita sa Table 5-3. Ang kalkulado nga mga bili sa activation energy E anaa sa taliwala sa −174 kJ·mol−1 ug 124 kJ·mol−1, ug ang mga bili sa constant A anaa sa taliwala sa 6.24×10−11 Pa·s ug 1.99×1028 Pa·s. Sulod sa haom nga gidak-on, ang gipaangay nga mga coefficient sa correlation mas taas (R2 = 0.9071 -0.9892) gawas sa sample nga G80/HPMC. Ang sample sa G80/HPMC adunay mas ubos nga correlation coefficient (R2= 0.4435) sa temperatura nga range nga 45 °C - 85 °C, nga mahimong tungod sa kinaiyanhong mas taas nga katig-a sa G80 ug ang mas paspas nga gibug-aton niini kumpara sa ubang HPS Crystallization rate [ 362]. Kini nga kabtangan sa G80 naghimo niini nga mas lagmit nga maporma ang dili homogenous nga mga compound kung gisagol sa HPMC.
Sa range sa temperatura nga 5 °C - 45 °C, ang E value sa HPMC/HPS composite sample mas ubos gamay kay sa pure HPS, nga mahimong tungod sa interaksyon tali sa HPS ug HPMC. Bawasan ang pagsalig sa temperatura sa viscosity. Ang E nga kantidad sa lunsay nga HPMC mas taas kaysa sa ubang mga sample. Ang mga kusog sa pagpaaktibo alang sa tanan nga mga sample nga adunay starch mga ubos nga positibo nga mga kantidad, nga nagpakita nga sa mas ubos nga temperatura, ang pagkunhod sa viscosity nga adunay temperatura dili kaayo gipahayag ug ang mga pormulasyon nagpakita nga sama sa starch nga texture.
Talaan 5-3 Arrhenius equation parameters (E: activation energy; A: constant; R 2: determination coefficient) gikan sa Eq.(1) para sa HPS/HPMC blends uban sa lain-laing ang-ang sa hydroxypropylation sa HPS
Apan, sa mas taas nga temperatura range sa 45 °C - 85 °C, ang E bili nausab qualitatively tali sa purong HPS ug HPMC/HPS composite sample, ug ang E bili sa lunsay nga HPSs mao ang 45.6 kJ·mol−1 - Sa han-ay sa 124 kJ·mol−1, ang E nga mga bili sa mga complex anaa sa han-ay sa -3.77 kJ·mol−1– -72.2 kJ·mol−1. Kini nga pagbag-o nagpakita sa kusog nga epekto sa HPMC sa pagpaaktibo nga kusog sa komplikadong sistema, tungod kay ang E nga bili sa lunsay nga HPMC kay -174 kJ mol−1. Ang E nga mga kantidad sa lunsay nga HPMC ug ang compounded nga sistema negatibo, nga nagpakita nga sa mas taas nga temperatura, ang viscosity nagdugang sa pagtaas sa temperatura, ug ang compound nagpakita sa HPMC-sama sa kinaiya texture.
Ang mga epekto sa HPMC ug HPS sa komplikadong viscosity sa HPMC/HPS compound system sa taas nga temperatura ug ubos nga temperatura nahiuyon sa gihisgutan nga viscoelastic properties.
5.3.5 Dynamic nga mekanikal nga mga kabtangan
Ang mga numero 5-8 nagpakita sa frequency sweep curves sa 5 °C sa HPMC/HPS compound solutions sa HPS nga adunay lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution. Makita gikan sa numero nga ang lunsay nga HPS nagpakita sa tipikal nga solid-like behavior (G′> G″), samtang ang HPMC kay liquid-like behavior (G′ <G″). Ang tanan nga mga pormulasyon sa HPMC/HPS nagpakita og solidong kinaiya. Alang sa kadaghanan sa mga sampol, ang G′ ug G″ nagdugang uban ang pagtaas sa frequency, nga nagpakita nga ang solid-like nga kinaiya sa materyal lig-on.
Ang mga lunsay nga HPMC nagpakita sa usa ka tin-aw nga frequency dependence nga lisud makita sa puro nga HPS sample. Sama sa gipaabot, ang HPMC/HPS complex nga sistema nagpakita sa usa ka matang sa frequency dependence. Alang sa tanan nga mga sampol nga adunay HPS, ang n′ kanunay nga mas ubos kaysa n ″, ug ang G ″ nagpakita sa usa ka mas kusog nga pagsalig sa frequency kaysa G′, nga nagpakita nga kini nga mga sampol mas pagkamaunat kaysa sa viscous [352, 359, 363]. Busa, ang pagbuhat sa mga compounded sample nag-una nga gitino sa HPS, nga nag-una tungod kay ang HPMC nagpresentar sa usa ka ubos nga viscosity solusyon nga kahimtang sa ubos nga temperatura.
Talaan 5-4 n′, n″, G0′ ug G0″ alang sa HPS/HPMC nga adunay lain-laing hydropropyl substitution degree sa HPS sa 5 °C nga gitino gikan sa Eqs. (5-1) ug (5-2)
Fig. 5-8 Storage modulus (G′) ug loss modulus (G″) vs. frequency para sa HPS/HPMC blends sa lain-laing hydroypropyl substitution degree sa HPS sa 5 °C
Ang mga lunsay nga HPMC nagpakita sa usa ka tin-aw nga frequency dependence nga lisud makita sa puro nga HPS sample. Sama sa gipaabot alang sa HPMC/HPS complex, ang ligand system nagpakita sa usa ka matang sa frequency dependence. Alang sa tanan nga mga sampol nga adunay HPS, ang n′ kanunay nga mas ubos kaysa n ″, ug ang G ″ nagpakita sa usa ka mas kusog nga pagsalig sa frequency kaysa G′, nga nagpakita nga kini nga mga sampol mas pagkamaunat kaysa sa viscous [352, 359, 363]. Busa, ang pagbuhat sa mga compounded sample nag-una nga gitino sa HPS, nga nag-una tungod kay ang HPMC nagpresentar sa usa ka ubos nga viscosity solusyon nga kahimtang sa ubos nga temperatura.
Ang mga numero 5-9 nagpakita sa frequency sweep curves sa HPMC/HPS compound solutions sa HPS nga adunay lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution sa 85°C. Sama sa makita gikan sa numero, ang tanan nga ubang mga sample sa HPS gawas sa A1081 nagpakita sa tipikal nga solid-like nga kinaiya. Alang sa A1081, ang mga kantidad sa G' ug G" duol kaayo, ug ang G' mas gamay kay sa G", nga nagpakita nga ang A1081 naglihok isip usa ka pluwido.
Mahimo kini tungod kay ang A1081 usa ka bugnaw nga gel ug nag-agi sa pagbalhin sa gel-to-solution sa taas nga temperatura. Sa laing bahin, alang sa mga sample nga adunay parehas nga compounding ratio, ang mga kantidad sa n′, n″, G0′ ug G0″ (Table 5-5) tanan mikunhod uban ang pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, nga nagpakita nga ang hydroxypropylation mikunhod sa solid- sama sa kinaiya sa starch sa taas nga temperatura (85°C). Sa partikular, ang n′ ug n″ sa G80 duol sa 0, nga nagpakita sa lig-on nga solidong kinaiya; sa kasukwahi, ang n′ ug n″ nga mga kantidad sa A1081 duol sa 1, nga nagpakita sa lig-on nga fluid nga kinaiya. Kini nga mga n' ug n" nga mga kantidad nahiuyon sa datos alang sa G' ug G". Dugang pa, ingon sa makita gikan sa Figures 5-9, ang ang-ang sa hydroxypropyl substitution mahimo kamahinungdanon pagpalambo sa frequency pagsalig sa HPS sa taas nga temperatura.
Fig. 5-9 Storage modulus (G′) ug loss modulus (G″) vs. frequency alang sa HPS/HPMC blends sa lain-laing hydroypropyl substitution degree sa HPS sa 85 °C
Ang mga numero 5-9 nagpakita nga ang HPMC nagpakita sa tipikal nga solid-like nga kinaiya (G′> G″) sa 85°C, nga nag-una tungod sa iyang thermogel properties. Dugang pa, ang G′ ug G″ sa HPMC lainlain sa frequency.
Para sa HPMC/HPS compound system, ang mga bili sa n′ ug n″ pareho nga duol sa 0, ug ang G0′ mas taas kay sa G0 (Table″ 5-5), nga nagpamatuod sa solid-like nga kinaiya niini. Sa laing bahin, ang mas taas nga hydroxypropyl substitution mahimong magbalhin sa HPS gikan sa solid-like ngadto sa liquid-like behavior, usa ka panghitabo nga dili mahitabo sa compounded solutions. Dugang pa, alang sa compound system nga gidugang sa HPMC, uban sa pagtaas sa frequency, ang G' ug G" nagpabilin nga medyo lig-on, ug ang mga bili sa n' ug n" duol sa HPMC. Kining tanan nga mga resulta nagsugyot nga ang HPMC nagdominar sa viscoelasticity sa compounded system sa taas nga temperatura nga 85°C.
Talaan 5-5 n′, n″, G0′ ug G0″ alang sa HPS/HPMC nga adunay lain-laing hydropropyl substitution sa HPS sa 85 °C nga gitino gikan sa Eqs. (5-1) ug (5-2)
5.3.6 Morpolohiya sa HPMC/HPS composite system
Ang phase transition sa HPMC/HPS compound system gitun-an pinaagi sa iodine staining optical microscope. Ang HPMC/HPS compound system nga adunay compound ratio nga 5:5 gisulayan sa 25 °C, 45 °C ug 85 °C. Ang stained light microscope nga mga hulagway sa ubos gipakita sa Figures 5-10. Makita gikan sa numero nga human sa pagtina sa iodine, ang HPS nga bahin gitina sa usa ka mas itom nga kolor, ug ang HPMC nga bahin nagpakita sa usa ka mas gaan nga kolor tungod kay kini dili matina sa iodine. Busa, ang duha ka hugna sa HPMC/HPS mahimong klaro nga mailhan. Sa mas taas nga temperatura, ang lugar sa mangitngit nga mga rehiyon (HPS phase) nagdugang ug ang lugar sa hayag nga mga rehiyon (HPMC phase) mikunhod. Sa partikular, sa 25 °C, ang HPMC (mahayag nga kolor) mao ang padayon nga hugna sa HPMC/HPS composite system, ug ang gamay nga spherical HPS nga bahin (itom nga kolor) gisabwag sa HPMC padayon nga hugna. Sa kasukwahi, sa 85 °C, ang HPMC nahimong gamay kaayo ug dili regular nga porma nga nagkatibulaag nga hugna nga nagkatibulaag sa padayon nga bahin sa HPS.
Fig. 5-8 Mga Morpolohiya sa tinina nga 1:1 HPMC/HPS sagol sa 25 °C, 45 °C ug 85 °C
Uban sa pagtaas sa temperatura, kinahanglan adunay usa ka transition point sa phase morphology sa padayon nga hugna gikan sa HPMC ngadto sa HPS sa HPMC/HPS compound system. Sa teorya, kini kinahanglan nga mahitabo kung ang viscosity sa HPMC ug HPS parehas o parehas kaayo. Ingon sa makita gikan sa 45 °C micrographs sa Figures 5-10, ang tipikal nga "sea-island" phase diagram dili makita, apan usa ka co-continuous phase ang naobserbahan. Kini nga obserbasyon nagpamatuod usab sa kamatuoran nga ang usa ka hugna nga transisyon sa padayon nga hugna mahimong nahitabo sa tan δ peak sa dissipation factor-temperature curve nga gihisgutan sa 5.3.3.
Makita usab gikan sa numero nga sa ubos nga temperatura (25 °C), pipila ka bahin sa mangitngit nga HPS nga nagkatibulaag nga bahin nagpakita sa usa ka matang sa hayag nga kolor, nga mahimong tungod kay ang bahin sa HPMC nga bahin anaa sa HPS hugna sa porma sa usa ka dispersed phase. tunga. Naatol nga, sa taas nga temperatura (85 °C), pipila ka gagmay nga itom nga mga partikulo giapod-apod sa mahayag nga kolor nga HPMC nga nagkatibulaag nga hugna, ug kini nga gagmay nga mga itom nga partikulo mao ang padayon nga hugna sa HPS. Kini nga mga obserbasyon nagsugyot nga ang usa ka ang-ang sa mesophase anaa sa HPMC-HPS compound system, sa ingon usab nagpakita nga ang HPMC adunay usa ka piho nga pagkaangay sa HPS.
5.3.7 Schematic diagram sa phase transition sa HPMC/HPS compound system
Base sa klasikal nga rheological nga kinaiya sa polymer solutions ug composite gel points [216, 232] ug ang pagtandi sa mga complex nga gihisgutan sa papel, usa ka prinsipyo nga modelo alang sa structural transformation sa HPMC / HPS complexes nga adunay temperatura ang gisugyot, ingon sa gipakita sa Fig 5-11.
Fig. 5-11 Schematic nga mga istruktura sa sol-gel nga transisyon sa HPMC (a); HPS (b); ug HPMC/HPS (c)
Ang kinaiya sa gel sa HPMC ug ang may kalabutan nga solusyon-gel transisyon nga mekanismo gitun-an pag-ayo [159, 160, 207, 208]. Usa sa kaylap nga gidawat mao nga ang HPMC kadena anaa sa solusyon sa porma sa aggregated bugkos. Kini nga mga pungpong nagkadugtong pinaagi sa pagputos sa pipila nga wala mapuli o gamay ra nga matunaw nga mga istruktura sa selulusa, ug konektado sa daghang gipuli nga mga rehiyon pinaagi sa hydrophobic nga panagsama sa mga methyl nga grupo ug hydroxyl nga mga grupo. Sa ubos nga temperatura, ang mga molekula sa tubig nagporma nga sama sa hawla nga mga istruktura sa gawas sa methyl hydrophobic nga mga grupo ug mga istruktura sa kabhang sa tubig sa gawas sa hydrophilic nga mga grupo sama sa hydroxyl nga mga grupo, nga nagpugong sa HPMC sa pagporma sa interchain nga hydrogen bond sa ubos nga temperatura. Sa pagtaas sa temperatura, ang HPMC mosuhop sa enerhiya ug kini nga water cage ug water shell structures nabuak, nga mao ang kinetics sa solution-gel transition. Ang pagbuak sa water cage ug water shell nagbutyag sa methyl ug hydroxypropyl nga mga grupo sa tubigon nga palibot, nga miresulta sa usa ka mahinungdanon nga pagtaas sa libre nga gidaghanon. Sa mas taas nga temperatura, tungod sa hydrophobic nga asosasyon sa hydrophobic nga mga grupo ug ang hydrophilic nga asosasyon sa hydrophilic nga mga grupo, ang tulo-ka-dimensional nga network nga istruktura sa gel sa katapusan naporma, ingon sa gipakita sa Figure 5-11 (a).
Human sa gelatinization sa starch, ang amylose matunaw gikan sa starch granules aron maporma ang usa ka haw-ang nga usa ka helical nga istruktura, nga padayon nga nasamdan ug sa katapusan nagpakita sa usa ka kahimtang sa random coils. Kining single-helix nga estraktura nagporma ug hydrophobic nga lungag sa sulod ug hydrophilic nga nawong sa gawas. Kining dasok nga istruktura sa starch naghatag niini og mas maayo nga kalig-on [230-232]. Busa, ang HPS anaa sa porma sa variable random coils nga adunay pipila nga gituy-od nga helical nga mga bahin sa tubig nga solusyon sa taas nga temperatura. Samtang ang temperatura mokunhod, ang hydrogen bonds tali sa HPS ug mga molekula sa tubig mabungkag ug ang tubig nga gigapos mawala. Sa katapusan, usa ka tulo-ka-dimensional nga estruktura sa network ang naporma tungod sa pagkaporma sa hydrogen bonds tali sa mga kadena sa molekula, ug usa ka gel ang naporma, ingon sa gipakita sa Figure 5-11(b).
Kasagaran, kung ang duha ka mga sangkap nga adunay lahi kaayo nga mga viscosity gisagol, ang taas nga viscosity nga sangkap lagmit nga mahimong usa ka nagkatibulaag nga hugna ug nagkatibulaag sa padayon nga bahin sa ubos nga viscosity nga sangkap. Sa ubos nga temperatura, ang viscosity sa HPMC mas ubos kay sa HPS. Busa, ang HPMC nagporma og padayon nga hugna nga naglibot sa high-viscosity nga HPS gel phase. Sa mga kilid sa duha ka hugna, ang mga hydroxyl nga grupo sa mga kadena sa HPMC mawad-an sa bahin sa gigapos nga tubig ug maporma ang intermolecular hydrogen bonds sa HPS molecular chain. Atol sa proseso sa pagpainit, ang mga kadena sa molekula sa HPS mibalhin tungod sa pagsuyop sa igo nga enerhiya ug nag-umol sa hydrogen bonds sa mga molekula sa tubig, nga miresulta sa pagkaguba sa istruktura sa gel. Sa samang higayon, ang water-cage structure ug water-shell structure sa HPMC chain naguba ug anam-anam nga nabuak aron mabutyag ang hydrophilic groups ug hydrophobic clusters. Sa taas nga temperatura, ang HPMC nagporma og gel network structure tungod sa intermolecular hydrogen bonds ug hydrophobic association, ug sa ingon nahimong high-viscosity dispersed phase nga nasabwag sa HPS nga padayon nga hugna sa random coils, ingon sa gipakita sa Figure 5-11(c). Busa, ang HPS ug HPMC nagdominar sa rheological properties, gel properties ug phase morphology sa composite gels sa ubos ug taas nga temperatura, matag usa.
Ang pagpaila sa hydroxypropyl nga mga grupo ngadto sa mga molekula sa starch nagbungkag sa internal nga gimando nga intramolecular hydrogen bond structure, mao nga ang gelatinized amylose molekula anaa sa usa ka swollen ug stretched nga kahimtang, nga nagdugang sa epektibo nga hydration gidaghanon sa mga molekula ug makapugong sa kalagmitan sa starch molekula sa entangle random. sa tubigon nga solusyon [362]. Busa, ang dako ug hydrophilic nga mga kabtangan sa hydroxypropyl naghimo sa recombination sa amylose molecular chain ug ang pagporma sa cross-linking nga mga rehiyon lisud [233]. Busa, uban sa pagkunhod sa temperatura, kon itandi sa lumad nga starch, HPS kahilig sa pagporma sa usa ka looser ug softer gel network istruktura.
Uban sa pag-uswag sa hydroxypropyl substitution degree, adunay mas daghan nga gituy-od nga helical fragment sa HPS solution, nga makaporma og dugang intermolecular hydrogen bonds sa HPMC molecular chain sa utlanan sa duha ka hugna, sa ingon nagporma og mas uniporme nga istruktura. Dugang pa, ang hydroxypropylation makapamenos sa viscosity sa starch, nga makapamenos sa kalainan sa viscosity tali sa HPMC ug HPS sa pormulasyon. Busa, ang phase transition point sa HPMC/HPS complex system mobalhin ngadto sa ubos nga temperatura uban sa pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree. Mapamatud-an kini sa kalit nga pagbag-o sa viscosity nga adunay temperatura sa gi-reconstituted nga mga sample sa 5.3.4.
5.4 Sumaryo sa Kapitulo
Niini nga kapitulo, ang HPMC/HPS compound solutions nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees giandam, ug ang epekto sa HPS hydroxypropyl substitution degree sa rheological properties ug gel properties sa HPMC/HPS cold ug hot gel compound system gisusi sa rheometer. Ang hugna nga pag-apod-apod sa HPMC / HPS nga bugnaw ug init nga gel composite nga sistema gitun-an pinaagi sa pag-analisa sa optical microscope sa iodine. Ang panguna nga mga nahibal-an mao ang mga musunud:
- Sa temperatura sa lawak, ang viscosity ug shear thinning sa HPMC/HPS compound solution mikunhod uban sa pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree. Kini nag-una tungod kay ang pagpaila sa hydroxypropyl nga grupo ngadto sa starch nga molekula makaguba sa intramolecular hydrogen bond structure niini ug makapauswag sa hydrophilicity sa starch.
- Sa temperatura sa lawak, ang zero-shear viscosity h0, flow index n, ug viscosity coefficient K sa HPMC/HPS compound solutions apektado sa HPMC ug hydroxypropylation. Uban sa pagdugang sa sulod sa HPMC, ang zero shear viscosity h0 mikunhod, ang flow index n nagdugang, ug ang viscosity coefficient K mikunhod; ang zero shear viscosity h0, flow index n ug viscosity coefficient K sa lunsay nga HPS ang tanan nga pagtaas sa hydroxyl Uban sa pagtaas sa ang-ang sa propyl substitution, kini mahimong mas gamay; apan alang sa compound system, ang zero shear viscosity h0 mikunhod uban sa pagtaas sa ang-ang sa substitution, samtang ang flow index n ug ang viscosity constant K nga pagtaas sa pagtaas sa ang-ang sa pagpuli.
- Ang pamaagi sa paggunting nga adunay pre-shearing ug ang tulo ka yugto nga thixotropy mahimong mas tukma nga magpakita sa viscosity, flow properties ug thixotropy sa compound solution.
- Ang linear viscoelastic nga rehiyon sa HPMC/HPS compound system hiktin uban sa pagkunhod sa hydroxypropyl substitution degree sa HPS.
- Niini nga bugnaw-init nga gel compound nga sistema, ang HPMC ug HPS mahimong maporma nga padayon nga mga hugna sa ubos ug taas nga temperatura, matag usa. Ang pagbag-o sa istruktura sa yugto mahimo’g makaapekto sa komplikado nga viscosity, viscoelastic properties, frequency dependence ug gel properties sa complex gel.
- Ingon nga nagkatibulaag nga mga hugna, ang HPMC ug HPS makatino sa mga rheological nga kabtangan ug gel nga mga kabtangan sa HPMC/HPS compound system sa taas ug ubos nga temperatura, matag usa. Ang viscoelastic curves sa HPMC/HPS composite sample nahiuyon sa HPS sa ubos nga temperatura ug HPMC sa taas nga temperatura.
- Ang lain-laing ang-ang sa kemikal nga pagbag-o sa starch nga istruktura usab adunay usa ka mahinungdanon nga epekto sa gel kabtangan. Ang mga resulta nagpakita nga ang komplikado nga viscosity, storage modulus, ug loss modulus tanan mikunhod uban sa pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree. Busa, ang hydroxypropylation sa lumad nga starch mahimong makabalda sa gimando nga istruktura niini ug makadugang sa hydrophilicity sa starch, nga moresulta sa usa ka humok nga gel texture.
- Ang hydroxypropylation makapakunhod sa solid-like nga kinaiya sa mga solusyon sa starch sa ubos nga temperatura ug ang liquid-like nga kinaiya sa taas nga temperatura. Sa ubos nga temperatura, ang mga bili sa n′ ug n″ nahimong mas dako sa pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree; sa taas nga temperatura, ang n′ ug n″ nga mga kantidad nahimong mas gamay sa pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree.
- Natukod ang relasyon tali sa microstructure, rheological properties ug gel properties sa HPMC/HPS composite system. Parehong ang kalit nga pagbag-o sa viscosity curve sa compounded system ug ang tan δ peak sa loss factor curve makita sa 45 °C, nga nahiuyon sa co-continuous phase phenomenon nga nakita sa micrograph (sa 45 °C).
Sa katingbanan, ang HPMC/HPS cold-hot gel composite system nagpakita sa espesyal nga temperature-controlled phase morphology ug mga kabtangan. Pinaagi sa nagkalain-laing kemikal nga mga kausaban sa starch ug cellulose, ang HPMC/HPS bugnaw ug init nga gel compound nga sistema mahimong gamiton alang sa pagpalambo ug paggamit sa mga high-value smart nga mga materyales.
Kapitulo 6 Mga Epekto sa HPS Substitution Degree sa Properties ug System Compatibility sa HPMC/HPS Composite Membranes
Makita gikan sa Kapitulo 5 nga ang pagbag-o sa kemikal nga istruktura sa mga sangkap sa compound system nagtino sa kalainan sa rheological properties, gel properties ug uban pang processing properties sa compound system. Ang kinatibuk-ang pasundayag adunay dakong epekto.
Kini nga kapitulo nagpunting sa impluwensya sa kemikal nga istruktura sa mga sangkap sa microstructure ug macroscopic nga mga kabtangan sa HPMC/HPS composite membrane. Inubanan sa impluwensya sa Kapitulo 5 sa rheological properties sa composite system, ang rheological properties sa HPMC/HPS composite system gitukod- relasyon tali sa film properties.
6.1 Mga Materyal ug Kagamitan
6.1.1 Pangunang eksperimento nga mga materyales
6.1.2 Pangunang mga instrumento ug kagamitan
6.2 Eksperimental nga pamaagi
6.2.1 Pag-andam sa HPMC/HPS composite membrane nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees
Ang kinatibuk-ang konsentrasyon sa compound solution mao ang 8% (w/w), ang HPMC/HPS compound ratio mao ang 10:0, 5:5, 0:10, ang plasticizer mao ang 2.4% (w/w) polyethylene glycol, Ang makaon Ang composite film sa HPMC/HPS giandam pinaagi sa casting method. Alang sa piho nga paagi sa pagpangandam, tan-awa ang 3.2.1.
6.2.2 Microdomain nga istruktura sa HPMC/HPS composite membranes nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees
6.2.2.1 Ang prinsipyo sa microstructure analysis sa synchrotron radiation gamay nga anggulo X-ray scattering
Ang Small Angel X-ray Scattering (SAXS) nagtumong sa pagsabwag nga panghitabo tungod sa X-ray beam nga nag-irradiate sa sample nga gisulayan sulod sa gamay nga anggulo duol sa X-ray beam. Base sa nanoscale electron Densidad kalainan tali sa scatterer ug sa palibot medium, gamay nga-anggulo X-ray pagsabwag sagad gigamit sa pagtuon sa solid, colloidal, ug liquid polymer nga mga materyales sa nanoscale range. Kung itandi sa lapad nga anggulo nga X-ray diffraction nga teknolohiya, ang SAXS makakuha og structural nga impormasyon sa mas dako nga sukod, nga magamit sa pag-analisar sa conformation sa polymer molecular chain, long-period structures, ug ang phase structure ug phase distribution sa polymer complex system. . Ang Synchrotron X-ray light source usa ka bag-ong tipo sa high-performance light source, nga adunay mga bentaha sa taas nga kaputli, taas nga polarization, pig-ot nga pulso, taas nga kahayag, ug taas nga collimation, aron kini makakuha sa nanoscale structural nga impormasyon sa mga materyales nga mas dali. ug tukma. Ang pag-analisar sa SAXS spectrum sa gisukod nga substansiya mahimong kuwalipikadong makuha ang pagkaparehas sa electron cloud density, ang pagkaparehas sa single-phase electron cloud density (positibo nga pagtipas gikan sa Porod o Debye's theorem), ug ang katin-aw sa two-phase interface (negatibong pagtipas gikan sa Porod o Debye's theorem). ), scatterer nga pagkaparehas sa kaugalingon (kon kini adunay fractal features), scatterer dispersity (monodispersity o polydispersity nga gitino sa Guinier) ug uban pang impormasyon, ug ang scatterer fractal nga dimensyon, gyration radius, ug average layer sa nagbalikbalik nga mga yunit mahimo usab nga quantitatively nga makuha. Gibag-on, kasagaran nga gidak-on, tipik sa gidaghanon sa nagkatibulaag, piho nga lugar sa nawong ug uban pang mga parameter.
6.2.2.2 Pamaagi sa pagsulay
Sa Australian Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Australia), ang abante nga ikatulo nga henerasyon nga synchrotron radiation nga tinubdan (flux 1013 photons/s, wavelength 1.47 Å) gigamit sa pagtino sa micro-domain structure ug uban pang may kalabutan nga impormasyon sa composite pelikula. Ang two-dimensional scattering pattern sa test sample nakolekta sa Pilatus 1M detector (169 × 172 μm area, 172 × 172 μm pixel size), ug ang gisukod nga sample anaa sa range nga 0.015 < q < 0.15 Å−1 ( q mao ang scattering vector) Ang sulod nga one-dimensional small-angle X-ray scattering curve makuha gikan sa two-dimensional scattering pattern pinaagi sa ScatterBrain software, ug ang scattering vector q ug ang scattering angle 2 makabig sa pormula i / , diin ang X-ray wavelength. Ang tanan nga datos gi-pre-normalize sa wala pa ang pagtuki sa datos.
6.2.3 Thermogravimetric analysis sa HPMC/HPS composite membrane nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution
6.2.3.1 Prinsipyo sa thermogravimetric analysis
Sama sa 3.2.5.1
6.2.3.2 Pamaagi sa pagsulay
Tan-awa ang 3.2.5.2
6.2.4 Tensile properties sa HPMC/HPS composite films nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution
6.2.4.1 Prinsipyo sa tensile property analysis
Sama sa 3.2.6.1
6.2.4.2 Pamaagi sa pagsulay
Tan-awa ang 3.2.6.2
Gamit ang standard nga ISO37, giputol kini sa pormag-dumbbell nga mga spline, nga adunay kinatibuk-ang gitas-on nga 35mm, usa ka gilay-on tali sa mga linya sa pagmarka nga 12mm, ug usa ka gilapdon nga 2mm. Ang tanan nga mga espesimen sa pagsulay gibalanse sa 75% nga humidity sa sobra sa 3 d.
6.2.5 Oxygen permeability sa HPMC/HPS composite membranes nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution
6.2.5.1 Prinsipyo sa pagtuki sa oxygen permeability
Sama sa 3.2.7.1
6.2.5.2 Pamaagi sa pagsulay
Tan-awa ang 3.2.7.2
6.3 Mga Resulta ug Panaghisgot
6.3.1 Crystal structure analysis sa HPMC/HPS composite films nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution
Ang Figure 6-1 nagpakita sa gamay nga anggulo nga X-ray scattering spectra sa HPMC/HPS composite films nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution. Makita kini gikan sa numero nga sa medyo dako nga gidak-on sa q> 0.3 Å (2θ> 40), dayag nga kinaiya peak makita sa tanan nga mga sample sa lamad. Gikan sa X-ray scattering pattern sa purong component film (Fig. 6-1a), ang lunsay nga HPMC adunay kusog nga X-ray scattering nga kinaiya nga peak sa 0.569 Å, nga nagpakita nga ang HPMC adunay X-ray scattering peak sa lapad nga anggulo. rehiyon sa 7.70 (2θ > 50). Ang mga kinatumyan sa kristal nga kinaiya, nagpakita nga ang HPMC adunay usa ka piho nga istruktura nga kristal dinhi. Parehong puro A939 ug A1081 starch film samples nagpakita ug lahi nga X-ray scattering peak sa 0.397 Å, nga nagpakita nga ang HPS adunay crystalline nga kinaiya nga peak sa wide-angle nga rehiyon nga 5.30, nga katumbas sa B-type nga crystalline nga peak sa starch. Klaro nga makita gikan sa numero nga ang A939 nga adunay ubos nga hydroxypropyl substitution adunay mas dako nga peak area kaysa A1081 nga adunay taas nga substitution. Kini nag-una tungod kay ang pagpaila sa hydroxypropyl nga grupo ngadto sa starch molekular nga kadena nagbungkag sa orihinal nga gimando nga istruktura sa starch molekula, nagdugang sa kalisud sa rearrangement ug cross-linking tali sa starch molecular kadena, ug pagkunhod sa ang-ang sa starch recrystallization. Uban sa pagtaas sa substitution nga lebel sa hydroxypropyl nga grupo, ang pagdili nga epekto sa hydroxypropyl nga grupo sa starch recrystallization mas klaro.
Makita kini gikan sa gamay nga anggulo nga X-ray scattering spectra sa mga composite sample (Fig. 6-1b) nga ang HPMC-HPS composite films tanan nagpakita sa klaro nga kinaiya nga mga peak sa 0.569 Å ug 0.397 Å, nga katumbas sa 7.70 HPMC nga kristal kinaiya nga mga taluktok, sa tinagsa. Ang peak area sa HPS crystallization sa HPMC/A939 composite film mas dako kay sa HPMC/A1081 composite film. Ang rearrangement gipugngan, nga nahiuyon sa pagbag-o sa HPS crystallization peak area nga adunay degree sa hydroxypropyl substitution sa pure component films. Ang crystalline peak area nga katumbas sa HPMC sa 7.70 alang sa composite membranes nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution wala kaayo mausab. Kon itandi sa spectrum sa puro nga component samples (Fig. 5-1a), ang mga dapit sa HPMC crystallization peaks ug HPS crystallization peaks sa composite sample mikunhod, nga nagpakita nga pinaagi sa kombinasyon sa duha, ang HPMC ug HPS mahimong epektibo alang sa ang laing grupo. Ang recrystallization phenomenon sa film separation material adunay usa ka piho nga papel sa pagpugong.
Fig. 6-1 SAXS spectra sa HPMC/HPS blend films nga adunay lain-laing hydroxypropyl substitution degree sa HPS
Sa konklusyon, ang pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree ug ang compounding sa duha ka mga sangkap makapugong sa recrystallization phenomenon sa HPMC/HPS composite lamad sa usa ka sukod. Ang pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree sa HPS nag-una nga nagpugong sa recrystallization sa HPS sa composite lamad, samtang ang duha ka-component compound nagdula sa usa ka piho nga pagpugong sa papel sa recrystallization sa HPS ug HPMC sa composite lamad.
6.3.2 Susama sa kaugalingon nga fractal structure analysis sa HPMC/HPS composite membranes nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees
Ang kasagaran nga gitas-on sa kadena (R) sa mga molekula sa polysaccharide sama sa mga molekula sa starch ug mga molekula sa selulusa anaa sa han-ay sa 1000-1500 nm, ug ang q anaa sa han-ay sa 0.01-0.1 Å-1, nga adunay qR >> 1. Sumala sa Pormula sa Porod, makita ang mga sample sa polysaccharide film Ang relasyon tali sa gamay nga anggulo nga X-ray scattering intensity ug ang scattering angle mao ang:
Lakip niini, ang I(q) mao ang gamay nga anggulo nga X-ray scattering intensity;
q mao ang anggulo sa pagsabwag;
Ang α mao ang bakilid sa Porod.
Ang Porod slope α nalangkit sa fractal structure. Kung ang α <3, kini nagpakita nga ang materyal nga istruktura medyo luag, ang nawong sa nagkatibulaag hapsay, ug kini usa ka masa nga fractal, ug ang fractal nga dimensyon niini D = α; kon 3 < α <4, kini nagpakita nga ang materyal nga gambalay dasok ug ang scatterer mao ang ibabaw nga bagis, nga mao ang usa ka nawong fractal, ug ang iyang fractal dimensyon D = 6 - α.
Ang Figure 6-2 nagpakita sa lnI(q) -lnq plots sa HPMC/HPS composite membranes nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution. Kini makita gikan sa numero nga ang tanan nga mga sample nagpakita sa usa ka-sa-kaugalingon susama fractal gambalay sa sulod sa usa ka piho nga range, ug ang Porod slope α mao ang ubos pa kay sa 3, nga nagpakita nga ang composite pelikula nagpresentar masa fractal, ug ang nawong sa composite pelikula mao ang medyo. hamis. Ang mass fractal nga mga dimensyon sa HPMC/HPS composite membrane nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution gipakita sa Table 6-1.
Ang talaan 6-1 nagpakita sa fractal nga dimensyon sa HPMC/HPS composite membranes nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution. Makita gikan sa lamesa nga alang sa lunsay nga mga sample sa HPS, ang fractal nga dimensyon sa A939 nga gipulihan sa ubos nga hydroxypropyl mas taas kay sa A1081 nga gipulihan sa taas nga hydroxypropyl, nga nagpakita nga sa pagtaas sa lebel sa hydroxypropyl substitution, sa lamad. Ang densidad sa susama sa kaugalingon nga istruktura labi nga pagkunhod. Kini tungod kay ang pagpaila sa hydroxypropyl nga mga grupo sa starch molekular nga kadena mahinungdanon nga makababag sa mutual bonding sa mga bahin sa HPS, nga miresulta sa pagkunhod sa densidad sa susama sa kaugalingon nga istruktura sa pelikula. Ang hydrophilic hydroxypropyl nga mga grupo mahimong maporma ang intermolecular hydrogen bonds nga adunay mga molekula sa tubig, nga makapakunhod sa interaksyon tali sa mga bahin sa molekula; mas dako nga hydroxypropyl nga mga grupo limitahan ang recombination ug cross-linking tali sa starch molekular nga mga bahin, mao nga uban sa nagkadako nga ang-ang sa hydroxypropyl substitution, HPS mga porma sa usa ka mas luag-sa-kaugalingon susama nga gambalay.
Alang sa HPMC / A939 compound system, ang fractal nga dimensyon sa HPS mas taas kaysa sa HPMC, nga tungod kay ang starch nag-recrystallize, ug usa ka mas han-ay nga istruktura ang naporma tali sa mga molekula nga kadena, nga mosangpot sa susama nga istruktura sa lamad. . Taas nga Densidad. Ang fractal nga dimensyon sa compound sample mas ubos kay sa duha ka puro nga mga component, tungod kay pinaagi sa compounding, ang mutual binding sa mga molekula nga mga bahin sa duha ka mga component gibabagan sa usag usa, nga miresulta sa densidad sa susama sa kaugalingon nga mga istruktura mikunhod. Sa kasukwahi, sa HPMC/A1081 compound system, ang fractal nga dimensyon sa HPS mas ubos kay sa HPMC. Kini tungod kay ang pagpaila sa hydroxypropyl nga mga grupo sa starch molekula kamahinungdanon makapugong sa recrystallization sa starch. Ang susama sa kaugalingon nga istruktura sa kahoy mas luag. Sa samang higayon, ang fractal nga dimensyon sa HPMC/A1081 compound sample mas taas kay sa puro nga HPS, nga lahi usab kaayo sa HPMC/A939 compound system. Ang parehas nga istruktura sa kaugalingon, ang mga molekula nga sama sa kadena sa HPMC mahimong makasulod sa lungag sa luag nga istruktura niini, sa ingon mapauswag ang densidad sa parehas nga istruktura sa HPS, nga nagpakita usab nga ang HPS nga adunay taas nga hydroxypropyl substitution mahimo’g maporma ang usa ka labi ka managsama nga komplikado pagkahuman sa compounding. uban sa HPMC. sangkap. Gikan sa datos sa rheological properties, makita nga ang hydroxypropylation makapakunhod sa viscosity sa starch, mao nga sa panahon sa proseso sa compounding, ang kalainan sa viscosity tali sa duha ka mga component sa compounding system mikunhod, nga mas makatabang sa pagporma sa usa ka homogenous. compound.
Fig. 6-2 lnI(q)-lnq patterns ug ang angay nga mga kurba niini para sa HPMC/HPS blend films nga adunay lain-laing hydroxypropyl substitution degree sa HPS
Talaan 6-1 Fractal structure parameters sa HPS/HPMC blend films nga adunay lain-laing hydroxypropyl substitution degree sa HPS
Alang sa mga composite membrane nga adunay parehas nga compounding ratio, ang fractal nga dimensyon mikunhod usab sa pagtaas sa substitution degree sa hydroxypropyl group. Ang pagpaila sa hydroxypropyl ngadto sa molekula sa HPS makapakunhod sa mutual bonding sa polymer segments sa compound system, sa ingon makapakunhod sa densidad sa composite membrane; Ang HPS nga adunay taas nga hydroxypropyl substitution adunay mas maayo nga pagkaangay sa HPMC, Mas dali nga maporma ang uniporme ug dasok nga compound. Busa, ang densidad sa susama sa kaugalingon nga estraktura sa composite lamad mikunhod uban sa pagtaas sa substitution degree sa HPS, nga mao ang resulta sa hiniusang impluwensya sa substitution degree sa HPS hydroxypropyl ug ang compatibility sa duha ka mga component sa composite sistema.
6.3.3 Thermal stability analysis sa HPMC/HPS composite films nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees
Ang Thermogravimetric analyzer gigamit sa pagsulay sa thermal stability sa HPMC/HPS edible composite films nga adunay lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution. Gipakita sa Figure 6-3 ang thermogravimetric curve (TGA) ug ang weight loss rate curve (DTG) niini sa mga composite films nga adunay lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution HPS. Makita gikan sa TGA curve sa Figure 6-3(a) nga ang composite membrane samples nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees. Adunay duha ka klaro nga mga yugto sa pagbag-o sa thermogravimetric nga adunay pagtaas sa temperatura. Una, adunay usa ka gamay nga gibug-aton sa pagkawala yugto sa 30 ~ 180 °C, nga nag-una tungod sa volatilization sa tubig adsorbed sa polysaccharide macromolecule. Adunay usa ka dako nga bahin sa pagkawala sa gibug-aton sa 300 ~ 450 °C, nga mao ang tinuod nga thermal degradation phase, nag-una tungod sa thermal degradation sa HPMC ug HPS. Makita usab gikan sa numero nga ang mga kurba sa pagbug-at sa timbang sa HPS nga adunay lainlain nga ang-ang sa hydroxypropyl substitution parehas ug lahi kaayo sa HPMC. Taliwala sa duha ka matang sa mga kurba sa pagbug-at sa timbang alang sa lunsay nga HPMC ug lunsay nga mga sample sa HPS.
Gikan sa mga kurba sa DTG sa Figure 6-3(b), makita nga ang thermal degradation nga mga temperatura sa lunsay nga HPS nga adunay lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution duol kaayo, ug ang thermal degradation peak temperature sa A939 ug A081 nga mga sample mao ang 310 °C ug 305 °C, sa tinagsa Ang thermal degradation peak temperature sa pure HPMC sample mas taas kay sa HPS, ug ang peak temperature niini 365 °C; Ang HPMC/HPS composite film adunay duha ka thermal degradation peak sa DTG curve, nga katumbas sa thermal degradation sa HPS ug HPMC, matag usa. Kinaiyahan nga mga taluktok, nga nagpakita nga adunay usa ka piho nga ang-ang sa phase separation sa composite system nga adunay composite ratio nga 5:5, nga nahiuyon sa thermal degradation nga mga resulta sa composite film nga adunay composite ratio nga 5:5 sa Chapter 3 . ang thermal degradation peak temperature sa HPMC/A1081 composite film samples mao ang 306 °C ug 363 °C, matag usa. Ang kinapungkayan nga temperatura sa mga sampol sa komposit nga pelikula gibalhin ngadto sa mas ubos nga temperatura kay sa puro nga mga sampol sa sangkap, nga nagpakita nga ang kalig-on sa kainit sa mga sampol nga komposisyon gikunhoran. Alang sa mga sample nga adunay parehas nga compounding ratio, ang thermal degradation peak temperature mikunhod uban ang pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, nga nagpakita nga ang thermal stability sa composite film mikunhod uban ang pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree. Kini tungod kay ang pagpaila sa mga grupo sa hydroxypropyl ngadto sa mga molekula sa starch makapamenos sa interaksyon tali sa mga bahin sa molekula ug makapugong sa hapsay nga pagkahan-ay sa mga molekula. Nahiuyon sa mga resulta nga ang densidad sa parehas nga mga istruktura sa kaugalingon mikunhod sa pagtaas sa lebel sa pagpuli sa hydroxypropyl.
Fig. 6-3 TGA curves (a) ug ilang derivative (DTG) curves (b) sa HPMC/HPS blend films nga adunay lain-laing hydroxypropyl substitution degree sa HPS
6.3.4 Pagtuki sa mekanikal nga mga kabtangan sa HPMC/HPS composite membranes nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees
Fig. 6-5 Tensile properties sa HPMC/HPS films nga adunay lain-laing hydroxypropyl substitution degree sa HPS
Ang tensile properties sa HPMC/HPS composite films nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees gisulayan sa mechanical property analyzer sa 25 °C ug 75% relative humidity. Ang mga numero 6-5 nagpakita sa elastic modulus (a), elongation sa break (b) ug tensile strength (c) sa composite films nga adunay lain-laing ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution. Makita gikan sa numero nga alang sa HPMC/A1081 compound system, uban sa pagdugang sa HPS sulod, ang pagkamaunat-unat modulus ug tensile kusog sa composite pelikula anam-anam nga mikunhod, ug ang elongation sa break misaka kamahinungdanon, nga nahiuyon sa 3.3. 5 medium ug taas nga humidity. Ang mga resulta sa composite lamad nga adunay lain-laing mga compounding ratios mao ang makanunayon.
Para sa puro nga HPS membranes, ang elastic modulus ug tensile strength misaka uban ang pagkunhod sa HPS hydroxypropyl substitution degree, nga nagsugyot nga ang hydroxypropylation makapakunhod sa stiffness sa composite membrane ug makapauswag sa flexibility niini. Kini nag-una tungod kay sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, ang hydrophilicity sa HPS nagdugang, ug ang lamad nga istruktura nahimong mas luag, nga nahiuyon sa resulta nga ang fractal nga dimensyon mikunhod uban sa pagtaas sa substitution degree sa gamay nga anggulo X- pagsulay sa pagsabog sa ray. Bisan pa, ang elongation sa break mikunhod uban ang pagkunhod sa substitution degree sa HPS hydroxypropyl nga grupo, nga nag-una tungod kay ang pagpaila sa hydroxypropyl nga grupo ngadto sa starch nga molekula mahimong makapugong sa recrystallization sa starch. Ang mga resulta nahiuyon sa pagtaas ug pagkunhod.
Alang sa HPMC / HPS composite membrane nga adunay parehas nga compound ratio, ang pagkamaunat-unat nga modulus sa materyal nga lamad nagdugang sa pagkunhod sa lebel sa pagpuli sa hydroxypropyl sa HPS, ug ang kusog nga tensile ug elongation sa break parehas nga pagkunhod sa pagkunhod sa degree sa pagpuli. Angay nga matikdan nga ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga composite lamad hingpit nga magkalainlain sa compounding ratio nga adunay lainlaing mga ang-ang sa HPS hydroxypropyl substitution. Kini nag-una tungod kay ang mekanikal nga mga kabtangan sa composite lamad dili lamang apektado sa HPS substitution degree sa lamad gambalay, apan usab sa compatibility tali sa mga sangkap sa compound system. Ang viscosity sa HPS mikunhod uban sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, kini mao ang mas paborable sa pagporma sa usa ka uniporme compound pinaagi sa compounding.
6.3.5 Oxygen permeability analysis sa HPMC/HPS composite membranes nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees
Ang oksihenasyon nga gipahinabo sa oxygen mao ang inisyal nga yugto sa daghang mga paagi nga hinungdan sa pagkadaot sa pagkaon, mao nga ang makaon nga mga komposit nga pelikula nga adunay piho nga mga kabtangan sa babag sa oxygen makapauswag sa kalidad sa pagkaon ug makapalugway sa kinabuhi sa estante sa pagkaon [108, 364]. Busa, ang oxygen transmission rate sa HPMC/HPS composite membranes nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees gisukod, ug ang mga resulta gipakita sa Figure 5-6. Makita gikan sa numero nga ang oxygen permeability sa tanan nga puro nga mga lamad sa HPS labi ka ubos kaysa sa putli nga mga lamad sa HPMC, nga nagpakita nga ang mga lamad sa HPS adunay mas maayo nga mga kabtangan sa oxygen barrier kaysa sa mga lamad sa HPMC, nga nahiuyon sa mga naunang resulta. Alang sa lunsay nga mga lamad sa HPS nga adunay lain-laing mga ang-ang sa hydroxypropyl substitution, ang oxygen transmission rate nagdugang uban sa pagtaas sa ang-ang sa substitution, nga nagpakita nga ang dapit diin ang oxygen mituhop sa lamad materyal nga pagtaas. Nahiuyon kini sa pag-analisar sa microstructure sa gamay nga anggulo nga X-ray nga pagkatibulaag nga ang istruktura sa lamad mahimong looser sa pagtaas sa lebel sa hydroxypropyl substitution, mao nga ang permeation channel sa oxygen sa lamad mahimong mas dako, ug ang oxygen sa lamad. motuhop Samtang nagkadaghan ang lugar, anam-anam usab nga motaas ang rate sa pagpasa sa oxygen.
Fig. 6-6 Oxygen permeability sa HPS/HPMC films nga adunay lain-laing hydroxypropyl substitution degree sa HPS
Alang sa mga komposit nga lamad nga adunay lainlaing mga degree sa pagpuli sa hydroxypropyl sa HPS, ang rate sa transmission sa oxygen mikunhod uban ang pagtaas sa degree sa pagpuli sa hydroxypropyl. Kini nag-una tungod kay sa 5: 5 compounding system, ang HPS anaa sa porma sa nagkatibulaag nga hugna sa ubos nga viscosity HPMC padayon nga hugna, ug ang viscosity sa HPS mikunhod uban sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree. Ang mas gamay nga kalainan sa viscosity, mas maayo sa pagporma sa usa ka homogenous compound, mas tortuous ang oxygen permeation channel sa materyal nga lamad, ug mas gamay ang oxygen transmission rate.
6.4 Sumaryo sa Kapitulo
Niini nga kapitulo, ang HPMC/HPS edible composite films giandam pinaagi sa paghulma sa HPS ug HPMC nga adunay lain-laing ang-ang sa hydroxypropyl substitution, ug pagdugang sa polyethylene glycol isip plasticizer. Ang epekto sa lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees sa kristal nga gambalay ug microdomain istruktura sa composite lamad gitun-an pinaagi sa synchrotron radiation gamay-anggulo X-ray pagsabwag teknolohiya. Ang mga epekto sa lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees sa thermal kalig-on, mekanikal nga mga kabtangan ug oxygen permeability sa composite lamad ug sa ilang mga balaod gitun-an sa thermogravimetric analyzer, mechanical property tester ug oxygen permeability tester. Ang panguna nga mga nahibal-an mao ang mga musunud:
- Alang sa HPMC / HPS composite membrane nga adunay parehas nga compounding ratio, uban ang pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, ang crystallization peak area nga katumbas sa HPS sa 5.30 mikunhod, samtang ang crystallization peak area nga katumbas sa HPMC sa 7.70 wala kaayo mag-usab, nga nagpakita nga ang hydroxypropylation sa starch makapugong sa recrystallization sa starch sa composite pelikula.
- Kung itandi sa lunsay nga sangkap nga mga lamad sa HPMC ug HPS, ang crystallization peak nga mga lugar sa HPS (5.30) ug HPMC (7.70) sa mga composite membrane gipakunhod, nga nagpakita nga pinaagi sa kombinasyon sa duha, ang HPMC ug HPS mahimong epektibo sa ang mga composite membrane. Ang pag-rekristal sa lain nga sangkap adunay usa ka piho nga papel sa pagpugong.
- Ang tanan nga HPMC / HPS composite lamad nagpakita sa kaugalingon nga susama sa masa fractal istruktura. Alang sa mga komposit nga lamad nga adunay parehas nga ratio sa compound, ang densidad sa materyal nga lamad mikunhod pag-ayo sa pagtaas sa degree sa hydroxypropyl substitution; ubos nga HPS hydroxypropyl substitution Ang densidad sa composite lamad nga materyal mao ang kamahinungdanon ubos pa kay sa sa duha ka-putli nga component nga materyal, samtang ang Densidad sa composite lamad materyal nga uban sa taas nga HPS hydroxypropyl substitution nga degree mao ang mas taas pa kay sa putli nga HPS lamad, nga mao ang nag-una tungod kay ang Densidad sa composite membrane nga materyal naapektuhan sa samang higayon. Ang epekto sa HPS hydroxypropylation sa pagkunhod sa polymer segment binding ug ang pagkaangay tali sa duha ka mga sangkap sa compound system.
- Ang hydroxypropylation sa HPS makapakunhod sa thermal stability sa HPMC/HPS composite films, ug ang thermal degradation peak temperature sa composite films mobalhin ngadto sa ubos nga temperatura nga rehiyon uban ang pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, nga tungod kay ang hydroxypropyl group sa starch molekula. Ang pasiuna nagpamenos sa interaksyon tali sa mga bahin sa molekula ug nagpugong sa hapsay nga pagkahan-ay sa mga molekula.
- Ang pagkamaunat-unat modulus ug tensile kusog sa purong HPS lamad mikunhod uban sa pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree, samtang ang elongation sa break misaka. Kini tungod kay ang hydroxypropylation nagpugong sa recrystallization sa starch ug naghimo sa composite film nga usa ka looser structure.
- Ang elastic modulus sa HPMC / HPS composite film mikunhod uban sa pagtaas sa HPS hydroxypropyl substitution degree, apan ang tensile strength ug elongation sa break misaka, tungod kay ang mekanikal nga mga kabtangan sa composite film wala maapektuhan sa HPS hydroxypropyl substitution degree. Dugang pa sa impluwensya sa, kini usab apektado sa compatibility sa duha ka mga component sa compound system.
- Ang oxygen permeability sa lunsay nga HPS nagdugang sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, tungod kay ang hydroxypropylation nagpamenos sa density sa HPS amorphous nga rehiyon ug nagdugang sa lugar sa oxygen permeation sa lamad; HPMC / HPS composite membrane Ang oxygen permeability mikunhod uban ang pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree, nga nag-una tungod kay ang hyperhydroxypropylated HPS adunay mas maayo nga pagkaangay sa HPMC, nga mosangpot sa dugang nga tortuosity sa oxygen permeation channel sa composite membrane. Pagkunhod sa oxygen permeability.
Ang mga resulta sa eksperimento sa ibabaw nagpakita nga ang mga macroscopic nga mga kabtangan sama sa mekanikal nga mga kabtangan, thermal kalig-on ug oxygen permeability sa HPMC / HPS composite lamad suod nga nalangkit sa ilang internal nga kristal nga estraktura ug amorphous nga istruktura sa rehiyon, nga dili lamang apektado sa HPS hydroxypropyl substitution, apan usab sa complex. Impluwensya sa duha ka bahin nga pagkaangay sa mga sistema sa ligand.
Konklusyon ug Panglantaw
- Panapos
Niini nga papel, ang thermal gel HPMC ug ang bugnaw nga gel HPS gisagol, ug ang HPMC/HPS bugnaw ug init nga reverse gel compound nga sistema gitukod. Ang konsentrasyon sa solusyon, compounding ratio ug shearing nga epekto sa compound system sistematikong gitun-an ang impluwensya sa rheological properties sama sa viscosity, flow index ug thixotropy, inubanan sa mechanical properties, dynamic thermomechanical properties, oxygen permeability, light transmission properties ug thermal stability sa composite nga mga pelikula nga giandam pinaagi sa casting method. Ang komprehensibo nga mga kabtangan, ug ang pagtina sa iodine nga bino sa pagkaangay, pagbalhin sa hugna ug morpolohiya sa hugna sa composite system gitun-an sa optical microscopy, ug ang relasyon tali sa microstructure ug macroscopic nga mga kabtangan sa HPMC / HPS natukod. Aron makontrol ang mga kabtangan sa mga composite pinaagi sa pagkontrol sa phase structure ug compatibility sa HPMC/HPS composite system sumala sa relasyon tali sa macroscopic properties ug sa micromorphological structure sa HPMC/HPS composite system. Pinaagi sa pagtuon sa mga epekto sa chemically modified HPS nga adunay lain-laing ang-ang sa rheological properties, gel properties, microstructure ug macroscopic properties sa mga lamad, ang relasyon tali sa microstructure ug macroscopic properties sa HPMC/HPS cold ug hot inverse gel system dugang nga gisusi. Ang relasyon tali sa duha, ug usa ka pisikal nga modelo gitukod aron matin-aw ang mekanismo sa gelation ug ang mga hinungdan nga nakaimpluwensya niini ug mga balaod sa bugnaw ug init nga gel sa compound system. Ang may kalabotan nga mga pagtuon nakakuha sa mosunod nga mga konklusyon.
- Ang pagbag-o sa compounding ratio sa HPMC/HPS compound system makapauswag pag-ayo sa rheological properties sama sa viscosity, fluidity ug thixotropy sa HPMC sa ubos nga temperatura. Ang relasyon tali sa rheological nga mga kabtangan ug ang microstructure sa compound system dugang nga gitun-an. Ang piho nga mga resulta mao ang mosunod:
(1) Sa ubos nga temperatura, ang compound system usa ka padayon nga phase-dispersed phase nga "sea-island" nga istruktura, ug ang padayon nga phase transition mahitabo sa 4: 6 uban sa pagkunhod sa HPMC / HPS compound ratio. Kung ang compounding ratio taas (daghang HPMC content), ang HPMC nga adunay ubos nga viscosity mao ang padayon nga hugna, ug ang HPS mao ang dispersed phase. Alang sa HPMC/HPS compound system, kung ang low-viscosity component mao ang padayon nga hugna ug ang high-viscosity component mao ang padayon nga hugna, ang kontribusyon sa padayon nga phase viscosity ngadto sa viscosity sa compound system lahi kaayo. Kung ang low-viscosity HPMC mao ang padayon nga hugna, ang viscosity sa compound system nag-una nga nagpakita sa kontribusyon sa padayon nga phase viscosity; sa diha nga ang high-viscosity HPS mao ang padayon nga hugna, ang HPMC ingon sa nagkatibulaag nga hugna pagpakunhod sa viscosity sa high-viscosity HPS. epekto. Sa pagdugang sa sulud sa HPS ug konsentrasyon sa solusyon sa compound system, ang viscosity ug shear thinning phenomenon sa compound system anam-anam nga misaka, ang fluidity mikunhod, ug ang solid-like nga kinaiya sa compound system gipalambo. Ang viscosity ug thixotropy sa HPMC gibalanse sa pormulasyon sa HPS.
(2) Para sa 5:5 compounding system, ang HPMC ug HPS mahimong maporma nga padayon nga mga hugna sa ubos ug taas nga temperatura, matag usa. Ang pagbag-o sa istruktura sa yugto mahimo’g makaapekto sa komplikado nga viscosity, viscoelastic properties, frequency dependence ug gel properties sa complex gel. Ingon nga nagkatibulaag nga mga hugna, ang HPMC ug HPS makatino sa mga rheological nga kabtangan ug gel nga mga kabtangan sa HPMC/HPS compound system sa taas ug ubos nga temperatura, matag usa. Ang viscoelastic curves sa HPMC/HPS composite sample nahiuyon sa HPS sa ubos nga temperatura ug HPMC sa taas nga temperatura.
(3) Ang relasyon tali sa microstructure, rheological properties ug gel properties sa HPMC/HPS composite system natukod. Ang kalit nga pagbag-o sa viscosity curve sa compounded system ug ang tan delta peak sa loss factor curve makita sa 45 °C, nga nahiuyon sa co-continuous phase phenomenon nga nakita sa micrograph (sa 45 °C).
- Pinaagi sa pagtuon sa microstructure ug mekanikal nga mga kabtangan, dinamikong thermomechanical kabtangan, kahayag transmittance, oksiheno pagkamatuhup ug thermal kalig-on sa composite lamad nga giandam sa ilalum sa lain-laing mga compounding ratios ug solusyon konsentrasyon, inubanan sa iodine pagtina optical microscopy teknolohiya, research Ang phase morphology, phase transition ug compatibility. sa mga complex gi-imbestigar, ug ang relasyon tali sa microstructure ug sa macroscopic kabtangan sa complexes gitukod. Ang piho nga mga resulta mao ang mosunod:
(1) Walay klaro nga duha ka hugna nga interface sa SEM nga mga hulagway sa mga composite films nga adunay lain-laing mga compounding ratios. Kadaghanan sa mga composite film adunay usa lang ka glass transition point sa mga resulta sa DMA, ug kadaghanan sa mga composite film adunay usa ra ka thermal degradation peak sa DTG curve. Kini sa tingub nagpakita nga ang HPMC adunay usa ka piho nga pagkaangay sa HPS.
(2) Ang relatibong humidity adunay dakong epekto sa mekanikal nga mga kabtangan sa HPMC/HPS composite films, ug ang ang-ang sa epekto niini mosaka sa pagtaas sa HPS content. Sa ubos nga relatibong humidity, ang elastic modulus ug tensile strength sa composite films misaka uban sa pagtaas sa HPS content, ug ang elongation sa break sa composite films mas ubos kay sa pure component films. Uban sa pagdugang sa paryente humidity, ang pagkamaunat-unat modulus ug tensile kusog sa composite pelikula mikunhod, ug ang elongation sa break misaka kamahinungdanon, ug ang relasyon tali sa mekanikal nga mga kabtangan sa composite pelikula ug sa compounding ratio nagpakita sa usa ka bug-os nga kaatbang nga kausaban nga sumbanan ubos sa lain-laing. relatibong humidity. Ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga composite lamad nga adunay lain-laing mga compounding ratios nagpakita sa usa ka intersection ubos sa lain-laing mga paryente humidity kondisyon, nga naghatag sa posibilidad sa optimize produkto performance sumala sa lain-laing mga kinahanglanon aplikasyon.
(3) Ang relasyon tali sa microstructure, phase transition, transparency ug mekanikal nga mga kabtangan sa HPMC / HPS composite system natukod. a. Ang pinakaubos nga punto sa transparency sa compound system nahiuyon sa phase transition point sa HPMC gikan sa padayon nga hugna ngadto sa dispersed phase ug ang minimum nga punto sa pagkunhod sa tensile modulus. b. Ang modulus ug elongation sa Young sa break mikunhod uban ang pagtaas sa konsentrasyon sa solusyon, nga hinungdan nga may kalabutan sa morphological nga pagbag-o sa HPMC gikan sa padayon nga hugna ngadto sa nagkatibulaag nga bahin sa compound system.
(4) Ang pagdugang sa HPS nagdugang sa tortuosity sa oxygen permeation channel sa composite membrane, makapamenos sa oxygen permeability sa lamad, ug nagpauswag sa performance sa oxygen barrier sa HPMC membrane.
- Ang epekto sa pagbag-o sa kemikal sa HPS sa mga rheological nga kabtangan sa composite system ug ang komprehensibo nga mga kabtangan sa composite lamad sama sa kristal nga istruktura, amorphous nga istruktura sa rehiyon, mekanikal nga mga kabtangan, oxygen permeability ug thermal stability gitun-an. Ang piho nga mga resulta mao ang mosunod:
(1) Ang hydroxypropylation sa HPS makapakunhod sa viscosity sa compound system sa ubos nga temperatura, makapauswag sa fluidity sa compound solution, ug makapakunhod sa panghitabo sa shear thinning; ang hydroxypropylation sa HPS makapakunhod sa linear viscoelastic nga rehiyon sa compound system, makapakunhod sa phase transition temperature sa HPMC/HPS compound system, ug makapauswag sa solid-like nga kinaiya sa compound system sa ubos nga temperatura ug ang fluidity sa taas nga temperatura.
(2) Ang hydroxypropylation sa HPS ug ang pagpaayo sa pagkaangay sa duha ka mga sangkap mahimo nga makapugong sa recrystallization sa starch sa lamad, ug nagpasiugda sa pagporma sa usa ka looser-sa-kaugalingon susama nga gambalay sa composite lamad. Ang pagpaila sa dagkong hydroxypropyl nga mga grupo sa starch molecular chain naglimite sa mutual binding ug orderly rearrangement sa HPS molekular nga mga bahin, nga miresulta sa pagporma sa usa ka mas luag-sa-kaugalingon nga susama nga istruktura sa HPS. Alang sa komplikado nga sistema, ang pagtaas sa lebel sa hydroxypropyl substitution nagtugot sa mga molekula nga sama sa kadena sa HPMC nga mosulod sa luag nga lungag nga rehiyon sa HPS, nga nagpauswag sa pagkaangay sa komplikadong sistema ug nagpauswag sa densidad sa parehas nga istruktura sa HPS. Ang pagkaangay sa compound system nagdugang sa pagtaas sa substitution degree sa hydroxypropyl group, nga nahiuyon sa mga resulta sa rheological properties.
(3) Ang macroscopic nga mga kabtangan sama sa mekanikal nga mga kabtangan, thermal kalig-on ug oxygen permeability sa HPMC / HPS composite membrane suod nga may kalabutan sa iyang internal nga kristal nga istruktura ug amorphous nga istruktura sa rehiyon. Ang hiniusa nga epekto sa duha nga mga epekto sa pagkaangay sa duha nga mga sangkap.
- Pinaagi sa pagtuon sa mga epekto sa konsentrasyon sa solusyon, temperatura ug kemikal nga pagbag-o sa HPS sa rheological properties sa compound system, ang mekanismo sa gelation sa HPMC/HPS cold-heat inverse gel compound system gihisgutan. Ang piho nga mga resulta mao ang mosunod:
(1) Adunay usa ka kritikal nga konsentrasyon (8%) sa compound system, ubos sa kritikal nga konsentrasyon, HPMC ug HPS anaa sa independente nga molekular kadena ug phase rehiyon; kung maabot ang kritikal nga konsentrasyon, ang bahin sa HPS maporma sa solusyon ingon usa ka condensate. Ang sentro sa gel usa ka istruktura sa microgel nga konektado sa pagdugtong sa mga kadena sa molekula sa HPMC; labaw sa kritikal nga konsentrasyon, ang intertwining mas komplikado ug ang interaksyon mas lig-on, ug ang solusyon nagpakita sa kinaiya nga susama sa usa ka polymer melt.
(2) Ang komplikadong sistema adunay transisyon nga punto sa padayon nga hugna sa pagbag-o sa temperatura, nga may kalabutan sa gel nga kinaiya sa HPMC ug HPS sa komplikadong sistema. Sa ubos nga temperatura, ang viscosity sa HPMC mas ubos kay sa HPS, mao nga ang HPMC nagporma og padayon nga hugna nga naglibot sa high-viscosity nga HPS gel phase. Sa mga kilid sa duha ka hugna, ang mga hydroxyl nga grupo sa HPMC nga kadena nawad-an sa bahin sa ilang nagbugkos nga tubig ug nagporma sa intermolecular hydrogen bonds sa HPS molecular chain. Atol sa proseso sa pagpainit, ang mga kadena sa molekula sa HPS mibalhin tungod sa pagsuyop sa igo nga enerhiya ug nag-umol sa hydrogen bonds sa mga molekula sa tubig, nga miresulta sa pagkaguba sa istruktura sa gel. Sa samang higayon, ang water-cage ug water-shell nga mga istruktura sa mga kadena sa HPMC naguba, ug anam-anam nga nabuak aron mabutyag ang hydrophilic nga mga grupo ug hydrophobic clusters. Sa taas nga temperatura, ang HPMC nagporma og gel network structure tungod sa intermolecular hydrogen bonds ug hydrophobic association, ug sa ingon nahimong usa ka high-viscosity dispersed phase nga nagkatibulaag sa HPS padayon nga hugna sa random coils.
(3) Uban sa pagtaas sa hydroxypropyl substitution degree sa HPS, ang pagkaangay sa HPMC/HPS compound system molambo, ug ang phase transition temperature sa compound system mobalhin ngadto sa ubos nga temperatura. Uban sa pag-uswag sa hydroxypropyl substitution degree, adunay mas daghan nga gituy-od nga helical fragment sa HPS solution, nga makaporma og dugang intermolecular hydrogen bonds sa HPMC molecular chain sa utlanan sa duha ka hugna, sa ingon nagporma og mas uniporme nga istruktura. Hydroxypropylation pagmobu, pagminus sa viscosity sa starch, sa pagkaagi nga ang viscosity kalainan tali sa HPMC ug HPS sa compound mao ang pig-ot, nga mao ang conducive sa pagporma sa usa ka labaw nga homogenous compound, ug ang minimum nga bili sa viscosity kalainan tali sa duha ka mga component nagalihok ngadto sa ubos. rehiyon sa temperatura.
2. Mga punto sa kabag-ohan
1. Pagdesinyo ug paghimo sa HPMC / HPS nga bugnaw ug init nga reversed-phase gel compound system, ug sistematikong tun-an ang talagsaon nga rheological properties niini nga sistema, ilabi na ang konsentrasyon sa compound solution, compound ratio, temperatura ug kemikal nga pagbag-o sa mga sangkap. Ang impluwensya sa mga balaod sa rheological kabtangan, gel kabtangan ug compatibility sa compound sistema sa dugang nga gitun-an, ug ang phase morphology ug phase transisyon sa compound system dugang nga gitun-an inubanan sa obserbasyon sa iodine pagtina optical mikroskopyo, ug ang micro-morphological. gambalay sa compound sistema gitukod- Rheological kabtangan-gel kabtangan relasyon. Sa unang higayon, ang Arrhenius nga modelo gigamit aron mohaom sa gel formation law sa bugnaw ug init nga reversed-phase composite gels sa lain-laing temperatura.
2. Ang phase distribution, phase transition ug compatibility sa HPMC/HPS composite system naobserbahan pinaagi sa iodine dyeing optical microscope analysis technology, ug ang transparency-mechanical properties gitukod pinaagi sa paghiusa sa optical properties ug mechanical properties sa composite films. Ang relasyon tali sa microstructure ug macroscopic nga mga kabtangan sama sa mga kabtangan-phase morphology ug konsentrasyon-mechanical properties-phase morphology. Kini ang una nga higayon nga direkta nga obserbahan ang pagbag-o sa balaod sa phase morphology niini nga compound system nga adunay compounding ratio, temperatura ug konsentrasyon, labi na ang mga kondisyon sa phase transition ug ang epekto sa phase transition sa mga kabtangan sa compound system.
3. Ang kristal nga istruktura ug amorphous nga istruktura sa mga composite membrane nga adunay lain-laing HPS hydroxypropyl substitution degrees gitun-an sa SAXS, ug ang gelation mechanism ug impluwensya sa composite gels gihisgutan sa kombinasyon sa rheological nga mga resulta ug macroscopic properties sama sa oxygen permeability sa composite membranes. Ang mga hinungdan ug mga balaod, nakit-an sa unang higayon nga ang viscosity sa composite system nalangkit sa densidad sa kaugalingon nga susama nga istruktura sa composite membrane, ug direkta nga nagtino sa macroscopic nga mga kabtangan sama sa oxygen permeability ug mekanikal nga mga kabtangan sa composite. lamad, ug nagtukod rheological kabtangan-microstructure-membrane relasyon tali sa materyal nga mga kabtangan.
3. Panglantaw
Sa bag-ohay nga mga tuig, ang pag-uswag sa luwas ug makaon nga mga materyales sa pagputos sa pagkaon gamit ang mga nabag-o nga natural nga polimer ingon hilaw nga materyales nahimo nga usa ka hotspot sa panukiduki sa natad sa pagputos sa pagkaon. Niini nga papel, ang natural nga polysaccharide gigamit ingon nga panguna nga hilaw nga materyal. Pinaagi sa pag-compound sa HPMC ug HPS, ang gasto sa hilaw nga materyales gipakunhod, ang pagproseso sa performance sa HPMC sa ubos nga temperatura gipauswag, ug ang oxygen barrier performance sa composite membrane gipauswag. Pinaagi sa kombinasyon sa rheological analysis, iodine dyeing optical microscope analysis ug composite film microstructure ug comprehensive performance analysis, ang phase morphology, phase transition, phase separation ug compatibility sa cold-hot reversed-phase gel composite system gitun-an. Ang relasyon tali sa microstructure ug macroscopic nga mga kabtangan sa composite system natukod. Sumala sa relasyon tali sa macroscopic properties ug sa micromorphological structure sa HPMC/HPS composite system, ang phase structure ug compatibility sa composite system mahimong makontrol aron makontrol ang composite nga materyal. Ang panukiduki niini nga papel adunay importante nga giya nga kahulogan alang sa aktuwal nga proseso sa produksyon; ang mekanismo sa pagporma, nag-impluwensya sa mga hinungdan ug mga balaod sa bugnaw ug init nga inverse composite gels gihisgutan, nga usa ka susama nga composite nga sistema sa bugnaw ug init nga inverse gels. Ang panukiduki sa kini nga papel naghatag usa ka teoretikal nga modelo aron mahatagan ang teoretikal nga giya alang sa pagpauswag ug paggamit sa mga espesyal nga materyal nga kontrolado sa temperatura. Ang mga resulta sa panukiduki niini nga papel adunay maayo nga teoretikal nga bili. Ang panukiduki niini nga papel naglakip sa intersection sa pagkaon, materyal, gel ug compounding ug uban pang mga disiplina. Tungod sa limitasyon sa oras ug mga pamaagi sa pagpanukiduki, ang panukiduki niini nga hilisgutan adunay daghan pa nga wala mahuman nga mga punto, nga mahimong mapalalom ug mapaayo gikan sa mosunod nga mga aspeto. pagpalapad:
Teoretikal nga mga aspeto:
- Aron masusi ang mga epekto sa lainlaing mga ratios sa sanga sa kadena, gibug-aton sa molekula ug lahi sa HPS sa mga rheological nga kabtangan, mga kabtangan sa lamad, morphology sa yugto, ug pagkaangay sa sistema sa compound, ug aron masusi ang balaod sa impluwensya niini sa mekanismo sa pagporma sa gel sa compound. sistema.
- Susiha ang mga epekto sa HPMC hydroxypropyl substitution degree, methoxyl substitution degree, molecular weight ug source sa rheological properties, gel properties, membrane properties ug system compatibility sa compound system, ug analisa ang epekto sa HPMC chemical modification sa compound condensation. Impluwensya pagmando sa gel formation mekanismo.
- Ang impluwensya sa asin, pH, plasticizer, cross-linking agent, antibacterial agent ug uban pang compound system sa rheological properties, gel properties, membrane structure ug properties ug ang ilang mga balaod gitun-an.
Aplikasyon:
- I-optimize ang pormula alang sa aplikasyon sa pagputos sa mga pakete sa panimpla, mga pakete sa utanon ug mga solidong sabaw, ug tun-i ang epekto sa pagpreserba sa mga panimpla, mga utanon ug mga sabaw sa panahon sa pagtipig, ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga materyales, ug ang mga pagbag-o sa pasundayag sa produkto kung gipailalom sa mga pwersa sa gawas. , ug Water solubility ug hygienic index sa materyal. Mahimo usab kini nga magamit sa mga granulated nga pagkaon sama sa kape ug gatas nga tsaa, ingon man ang makaon nga pakete sa mga cake, keso, dessert ug uban pang mga pagkaon.
- Pag-optimize sa disenyo sa pormula alang sa paggamit sa mga kapsula sa tanum nga tambal nga botanikal, dugang nga tun-an ang mga kondisyon sa pagproseso ug ang labing maayo nga pagpili sa mga ahente sa auxiliary, ug pag-andam sa mga produkto nga haw-ang nga kapsula. Ang pisikal ug kemikal nga mga indikasyon sama sa friability, oras sa pagkabungkag, heavy metal content, ug microbial content gisulayan.
- Alang sa presko nga pag-aplikar sa mga prutas ug utanon, mga produkto sa karne, ug uban pa, sumala sa lain-laing mga pamaagi sa pagproseso sa pag-spray, pagtuslob, ug pagpintal, pilia ang angay nga pormula, ug tun-i ang dunot nga rate sa prutas, pagkawala sa kaumog, pagkonsumo sa sustansya, katig-a. sa mga utanon human sa packaging sa panahon sa pagtipig, gloss ug palami ug uban pang mga indicators; ang kolor, pH, bili sa TVB-N, thiobarbituric acid ug gidaghanon sa mga microorganism sa mga produkto sa karne human sa packaging.
Oras sa pag-post: Okt-17-2022